La simulación de circuitos electrónicos utiliza modelos matemáticos para replicar el comportamiento de un dispositivo o circuito electrónico real. El software de simulación permite modelar el funcionamiento del circuito y es una herramienta de análisis invaluable. Debido a su capacidad de modelado de alta precisión, muchos colegios y universidades utilizan este tipo de software para la enseñanza de técnicos en electrónica y programas de ingeniería electrónica . El software de simulación electrónica atrae a sus usuarios integrándolos en la experiencia de aprendizaje. Este tipo de interacciones comprometen activamente a los alumnos a analizar, sintetizar , organizar y evaluar el contenido y dar como resultado que los alumnos construyan su propio conocimiento. [1]
Simular el comportamiento de un circuito antes de construirlo puede mejorar en gran medida la eficiencia del diseño al hacer que los diseños defectuosos se conozcan como tales y proporcionar información sobre el comportamiento de los diseños de circuitos electrónicos. En particular, para los circuitos integrados , las herramientas ( fotomáscaras ) son caras, las placas de prueba no son prácticas y es extremadamente difícil probar el comportamiento de las señales internas. Por lo tanto, casi todo el diseño de circuitos integrados se basa en gran medida en la simulación. El simulador analógico más conocido es SPICE . Probablemente los simuladores digitales más conocidos sean los basados en Verilog y VHDL .
Algunos simuladores electrónicos integran un editor de esquemas , un motor de simulación y visualización de formas de onda en pantalla (ver Figura 1), lo que permite a los diseñadores modificar rápidamente un circuito simulado y ver qué efecto tienen los cambios en la salida. También suelen contener amplias bibliotecas de modelos y dispositivos. Estos modelos suelen incluir modelos de transistores específicos de IC como BSIM, componentes genéricos como resistencias , condensadores , inductores y transformadores , modelos definidos por el usuario (como fuentes controladas de corriente y tensión, o modelos en Verilog-A o VHDL-AMS ). Placa de circuito impresoEl diseño (PCB) también requiere modelos específicos, como líneas de transmisión para las trazas y modelos IBIS para la conducción y recepción de la electrónica.
Tipos [ editar ]
Si bien existen simuladores de circuitos electrónicos estrictamente analógicos [2] , los simuladores populares a menudo incluyen capacidades de simulación digital [3] tanto analógicas como controladas por eventos , y se conocen como simuladores de modo mixto. [4] Esto significa que cualquier simulación puede contener componentes analógicos, controlados por eventos (digitales o datos muestreados) o una combinación de ambos. Se puede realizar un análisis completo de señales mixtas desde un esquema integrado. Todos los modelos digitales en simuladores de modo mixto proporcionan una especificación precisa del tiempo de propagación y los retardos de tiempo de subida / bajada.
El algoritmo impulsado por eventos proporcionado por los simuladores de modo mixto es de uso general y admite tipos de datos no digitales. Por ejemplo, los elementos pueden usar valores reales o enteros para simular funciones DSP o filtros de datos muestreados. Debido a que el algoritmo controlado por eventos es más rápido que la solución de matriz SPICE estándar, el tiempo de simulación se reduce en gran medida para los circuitos que utilizan modelos controlados por eventos en lugar de modelos analógicos. [5]
La simulación de modo mixto se maneja en tres niveles; (a) con elementos digitales primitivos que usan modelos de temporización y el simulador lógico digital integrado de 12 o 16 estados, (b) con modelos de subcircuitos que usan la topología de transistor real del circuito integrado , y finalmente, (c) con In- Expresiones lógicas booleanas de línea .
Las representaciones exactas se utilizan principalmente en el análisis de la línea de transmisión y los problemas de integridad de la señal donde se necesita una inspección detallada de las características de E / S de un IC. Las expresiones lógicas booleanas son funciones sin retardo que se utilizan para proporcionar un procesamiento de señales lógicas eficiente en un entorno analógico. Estas dos técnicas de modelado usan SPICE para resolver un problema, mientras que el tercer método, primitivas digitales, usa la capacidad de modo mixto. Cada uno de estos métodos tiene sus méritos y aplicaciones de destino. De hecho, muchas simulaciones (particularmente aquellas que usan tecnología A / D) requieren la combinación de los tres enfoques. Ningún enfoque por sí solo es suficiente.
Otro tipo de simulación utiliza principalmente para la electrónica de potencia representan lineal a trozos [6] algoritmos. Estos algoritmos utilizan una simulación analógica (lineal) hasta que un interruptor electrónico de potencia cambia de estado. En este momento, se calcula un nuevo modelo analógico que se utilizará para el próximo período de simulación. Esta metodología mejora significativamente la velocidad y la estabilidad de la simulación. [7]
Complejidades [ editar ]
Las variaciones de proceso ocurren cuando se fabrica el diseño y los simuladores de circuitos a menudo no toman en cuenta estas variaciones. Estas variaciones pueden ser pequeñas, pero en conjunto pueden cambiar significativamente la salida de un chip.
La variación de temperatura también se puede modelar para simular el rendimiento del circuito a través de rangos de temperatura.
Ver también [ editar ]
Conceptos:
- Modelo de elemento agrupado
- Isomorfismo del sistema
- Modelos de transistores
HDL:
- VHDL
- Verilog
- SystemVerilog
Liza:
- Lista de simuladores de circuitos electrónicos gratuitos
- Comparación de software EDA
Software:
- Lenguaje de diseño de circuitos
- CircuitLogix
- EasyEDA
- Gnucap
- LTspice
- Micro-tapa
- Multisim
- ngspice
- Simulador de circuito NL5
- PLECS
- PowerEsim
- PSIM
- Qucs
- Sable
- SapWin
- ESPECIA
- OBJETIVO 3001!
- TINA
- TINA – TI
- Diseñador Infineon
- Yenka
Referencias [ editar ]
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2010 . Consultado el 11 de marzo de 2011 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Mengue y Vignat, entrada en la Universidad de Marne, en Vallee
- ^ P. Fishwick, entrada en la Universidad de Florida
- ^ J. Pedro y N. Carvalho, Entrada en la Universidade de Aveiro, Portugal
- ^ L. Walken y M. Bruckner, Tecnología multimodal impulsada por eventos. Archivado el 5 de mayo de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ P. Pejovic, D. Maksimovic, Un nuevo algoritmo para la simulación de sistemas electrónicos de potencia utilizando modelos de dispositivos lineales por partes
- ^ J. Allmeling, W. Hammer, simulación de circuito eléctrico lineal por partes de PLECS para Simulink
Enlaces externos [ editar ]
- Comparación simple de WCCA de diferentes métodos
- Simulación de circuitos electrónicos en el Open Directory Project
