Simulación de circuitos electrónicos
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 involucran activamente a los alumnos para analizar, sintetizar , organizar y evaluar el contenido y dan 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 sondear 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 generalmente incluyen 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 voltaje, 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 la recepción de la electrónica.
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 retrasos de tiempo de subida / bajada.
El algoritmo controlado 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 .
