Módulo de Simulação SPICE: Como Usar Medidas Automatizadas em Simulações Para Economizar Tempo e Dinheiro em Desafios de Design

A simulação de circuitos eletrônicos é um fator chave para o sucesso do seu projeto. O simulador de circuitos SPICE pode ser usado para acelerar a análise de design. O Altium Designer ajudará você a simular seus projetos de maneira eficiente e precisa, fornecendo uma visão profunda sobre a operação funcional do seu circuito.

Um dos principais tipos de análise no Altium Designer é a análise transiente - uma simulação no domínio do tempo do seu circuito. Um exemplo de análise transiente é apresentado na figura 1. Um par de cursores pode ser usado para determinar o valor do sinal de frequência, no entanto, as quantidades de sinal podem ser facilmente automatizadas por meio de uma ferramenta chamada: ‘Medições’. Um exemplo de configuração de medição para o circuito apresentado na figura 1 é dado na figura 2.

Figura 1 - Um simples conversor buck em modo de tensão

Figura 2 - Configuração de medições para conversor buck

Medições automatizadas no simulador SPICE do Altium Designer

Há uma variedade de medições automatizadas disponíveis no simulador SPICE do Altium Designer. Algumas delas estão listadas na figura 3. Todas essas quantidades de sinal podem ser tratadas como opções de medições disponíveis em qualquer osciloscópio moderno. Por exemplo, uma indicação clara sobre o nível de pico a pico do sinal ou a tensão RMS pode ser exibida no DSO assim como no simulador SPICE do Altium Designer. A configuração para essas medições no AD requer apenas um ou dois parâmetros: análise de intervalo de tempo e, para algumas das medições: nível de sinal no qual a análise é realizada. Este último é necessário, por exemplo, para medições de frequência.

Figura 3 - Parte da lista da aba de medições automatizadas - parte da lista

Caso de uso para medições automatizadas

Vamos considerar um simples conversor buck em modo de tensão com regulação PWM - figura 1. Alguns dos parâmetros chave de um conversor buck que o projetista deve caracterizar no design de hardware são:

• Frequência de operação;
• Corrente de ondulação do indutor;
• Ondulações da tensão de saída.

Existem muitos outros parâmetros importantes para o design de SMPS, no entanto, para o propósito desta introdução, focaremos apenas nos mencionados no primeiro e último ponto da lista acima. Note que a Altium fornece cursores no módulo de simulação Spice para determinar valores de sinal ou frequência - um exemplo é dado na figura 4, no entanto, o uso de cursor em algumas medições pode não ser tão eficiente e intuitivo quanto as medições automatizadas.

Figura 4 - Cursores utilizados para determinar a frequência do sinal

Para medições de frequência, pode-se usar os cursores A e B (conforme dado na figura 4). Os cursores são colocados um período de comutação à parte para determinar o período do sinal ou frequência. No entanto, se ajustes de frequência forem necessários para o desenvolvimento do design (ou seja, estão sujeitos a mudanças frequentes devido ao ajuste dos valores dos componentes), o uso de cursores torna-se demorado e propenso a erros.

Outra coisa é a seleção do indutor ou do capacitor de desacoplamento de saída que pode ser eficiente em termos de tempo se medições automatizadas forem utilizadas. O mesmo se aplica a muitas quantidades de sinais, não apenas aos mencionados acima.

Um exemplo do uso de medição automatizada é apresentado nas figuras 5 e 6. As medições são acessíveis através da aba Painéis (Painéis->Dados de Sim). As figuras 5 e 6 diferem na frequência de operação e corrente do indutor (bem como no modo de operação - a primeira é a de operação descontínua, a última: modo de condução contínua).

Figura 5 - Exemplo de uso de medição automatizada - DCM de conversor buck

Figura 6 - Exemplo de uso de medição automatizada - CCM de conversor buck

Conclusões

Medições automatizadas no Altium Designer aumentam sua produtividade por:

• Fácil configuração de medições automatizadas prontas para uso;
• Economizar seu tempo - medições, uma vez configuradas, fornecem quantidades de sinais juntamente com gráficos de sinal;
• Reduzir erros relacionados à análise de sinal.