Moduł symulacji SPICE: Jak używać automatycznych pomiarów w symulacjach, aby oszczędzać czas i pieniądze podczas rozwiązywania problemów projektowych

Symulacja obwodów elektronicznych jest kluczowym czynnikiem sukcesu twojego projektu. Symulator obwodów SPICE może być użyty do przyspieszenia analizy projektu. Altium Designer pomoże Ci symulować twoje projekty w efektywny i dokładny sposób, dostarczając głębokiego wglądu w funkcjonowanie twojego obwodu.

Jednym z kluczowych typów analizy w Altium Designer jest analiza przejściowa - symulacja domeny czasowej twojego obwodu. Przykład analizy przejściowej jest przedstawiony na rysunku 1. Para kursorów może być użyta do określenia wartości sygnału częstotliwości, jednakże ilości sygnałów mogą być łatwo zautomatyzowane za pomocą narzędzia o nazwie: ‘Pomiary’. Przykład konfiguracji pomiarów dla obwodu przedstawionego na rysunku 1 jest pokazany na rysunku 2.

Rysunek 1 - Prosty przetwornik buck w trybie napięcia

Rysunek 2 - Konfiguracja pomiarów dla przetwornika buck

Zautomatyzowane pomiary w symulatorze SPICE Altium Designer

W symulatorze SPICE Altium Designer dostępna jest różnorodność zautomatyzowanych pomiarów. Niektóre z nich są wymienione na rysunku 3. Wszystkie te ilości sygnałów mogą być traktowane jako opcje pomiarów dostępne w każdym nowoczesnym oscyloskopie. Na przykład, jasne wskazanie poziomu sygnału od szczytu do szczytu lub napięcia RMS może być wyświetlone zarówno na DSO, jak i w symulatorze SPICE Altium Designer. Ustawienie tych pomiarów w AD wymaga tylko jednego lub dwóch parametrów: analizy przedziału czasowego i dla niektórych pomiarów: poziomu sygnału, na którym przeprowadzana jest analiza. To ostatnie jest wymagane np. dla pomiarów częstotliwości.

Rysunek 3 - Część listy zakładki z automatycznymi pomiarami - część listy

Przypadek użycia dla automatycznych pomiarów

Rozważmy prosty przetwornik buck w trybie napięciowym z regulacją PWM - rysunek 1. Niektóre z kluczowych parametrów przetwornika buck, które projektant powinien scharakteryzować w projekcie sprzętowym, to:

• Częstotliwość pracy;
• Ripple prądu cewki;
• Ripple napięcia wyjściowego.

Istnieje wiele innych ważnych parametrów dla projektowania SMPS, jednakże dla celów tego wprowadzenia skupimy się tylko na tych wspomnianych w pierwszym i ostatnim punkcie z listy powyżej. Zauważ, że Altium zapewnia kursory w module symulacji Spice do określania wartości sygnałów lub częstotliwości - przykład podano na rysunku 4, jednakże użycie kursora w niektórych pomiarach może nie być tak efektywne i intuicyjne jak automatyczne pomiary.

Rysunek 4 - Kursory używane do określania częstotliwości sygnału

Do pomiarów częstotliwości można użyć kursorów A i B (jak pokazano na rysunku 4). Kursory umieszcza się w odstępie jednego okresu przełączania, aby określić okres sygnału lub częstotliwość. Jednakże, jeśli dostosowania częstotliwości są wymagane dla rozwoju projektu (tj. są one przedmiotem częstych zmian ze względu na strojenie wartości komponentów), użycie kursorów staje się czasochłonne i podatne na błędy.

Inną kwestią jest wybór cewki indukcyjnej lub kondensatora odsprzęgającego wyjście, który może być czasowo efektywny, jeśli używane są automatyczne pomiary. To samo dotyczy wielu wielkości sygnałów, nie tylko tych wspomnianych powyżej.

Przykład użycia automatycznych pomiarów przedstawiono na rysunkach 5 i 6. Pomiary są dostępne poprzez zakładkę Panele (Panele->Sim Data). Rysunek 5 i 6 różnią się częstotliwością pracy i prądem cewki (jak również trybem pracy - pierwszy to tryb pracy przerywanej, drugi: ciągły tryb przewodzenia).

Rysunek 5 - Przykład wykorzystania automatycznego pomiaru - DCM przetwornicy buck

Rysunek 6 - Przykład wykorzystania automatycznego pomiaru - CCM przetwornicy buck

Wnioski

Automatyczne pomiary w Altium Designer zwiększają Twoją produktywność poprzez:

• Łatwą konfigurację gotowych do użycia automatycznych pomiarów;
• Oszczędność czasu - pomiary, raz skonfigurowane, dostarczają ilości sygnałów wraz z wykresami sygnałów;
• Zmniejszenie błędów związanych z analizą sygnałów.