logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Symulować czy nie symulować? oto jest pytanie!

ghost666 16 Paź 2014 15:16 3552 1
  • Symulować czy nie symulować - oto jest pytanie;
    Kto postępuje godniej: inżynier, co biernie
    stoi pod kolegów śmiechu gradem i zarządu gniewem,
    Czy ten, co poprawia dokładność projektu i przyspiesza komercjalizację jego
    I w symulacji SPICE, kładzie kres wszelkim wątpliwościom.


    Konflikt pomiędzy używaniem a nadużywaniem symulacji SPICE jest znaną od dawna kontrowersją w elektronice. Wielu inżynierów, podczas projektowania systemów elektronicznych, opiera się w dużym stopniu na symulacjach projektowanych układów, niewiele trudu poświęcając na manualne obliczeni. Z kolei druga grupa elektroników pogardza tymi narzędziami i polega na manualnych obliczeniach i pomiarach układów prototypowych. Autor artykułu, Art Kay, uważa iż zbalansowane podejście, łączące w sobie obie skrajności przedstawione powyżej, jest optymalne. Warto jest potwierdzać poprawne działanie układu obliczeniami, symulacją i pomiarami prototypu. Jeśli udaje się otrzymać takie same dane ze wszystkich trzech metod, można być pewnym iż opracowywane urządzenie działać będzie poprawnie.

    Wśród młodych stażem inżynierów elektroników częste jest dziwienie faktem, iż nie powinni oni opierać się na symulacjach projektowanych przez siebie układów. Jest tak w istocie, gdyż istnieje kilka pułapek, które na niedoświadczonego użytkownika, korzystającego tylko z symulacji, zastawiają programy typu SPICE. Pierwszą z nich jest fakt iż program dawać będzie jakieś dane na wyjściu, niezależnie od tego czy jest prawidłowo podłączony czy nie. Na przykład, niektóre programy, mogą nie zwracać uwagi na to w jaki sposób jest podłączone zasilanie podczas przeprowadzania pewnych analiz. Gdy wykonywać będziemy analizę poziomu szumu w systemie, podczas gdy zasilanie podłączone jest odwrotnie, otrzymamy niepoprawne wyniki, ponieważ wzmacniacze nie będą poprawnie spolaryzowane, jednakże wyniki, same w sobie, wyglądać mogą wiarygodnie, co prowadzić może do wyciągnięcia przez niewprawnego użytkownika symulatora SPICE, błędnych wniosków.

    Generalnie rzecz biorąc, nietrudno jest uniknąć takich pułapek, jeśli w danym projekcie przeprowadzając kilka symulacji, które pozwolą nam potwierdzić jego poprawność. Na przykład, przeprowadzić można analizę AC i wykonać obliczenia stałoprądowe, zanim przeprowadzi się analizę poziomu szumów w układzie. Pozwala to na potwierdzenie poprawnego 'montażu' układu w programie do symulacji, zanim przejdziemy do dalszych symulacji. Co więcej warto przeprowadzić manualne obliczenia, które pozwolą potwierdzić iż wyniki otrzymane z symulacji mieszczą się w zakresie spodziewanych wartości.

    Kolejną pułapką która czeka na niedoświadczonych użytkowników symulacji SPICE jest fakt iż nie wszystkie kluczowe dla analizy parametry układu zawarte są w jego modelu, zdefiniowanym w programie. Na przykład, podczas analiz poziomu szumu w systemie, konieczne jest aby model zawierał w sobie parametry tego się tyczące. Istnieją dwa podejścia pozwalające na pokonanie tego problemu. Po pierwsze można przeczytać w opisie modelu jakie parametry i symulacje są wsparte (widać to na poniższej ilustracji). Po drugie można opracować bardzo proste układy testowe w których sprawdzić można czy testowany układ ma w swoim modelu wszystkie potrzebne parametry. Na przykład wzmacniacz operacyjny skonfigurować można jako bufor z wzmocnieniem równym jeden i sprawdzić jak wygląda widmo gęstości spektralnej szumu na jego wyjściu.

    Symulować czy nie symulować? oto jest pytanie!


    Kolejną kwestią jest zbieżność w obliczeniach numerycznych użytkowanych przez symulator. Czasami zdarza się tak iż program odmawia podania danych wyjściowych z uwagi na fakt że wewnętrzna macierz obliczeń przekracza możliwości oprogramowania. Jest to bardzo kompleksowa sprawa i istnieje wiele sztuczek, które pozwalają zapewnić sobie zbieźność algorytmów, wykorzystywanych w obliczeniach SPICE. Istnieje wiele pomocnych informacji w sieci web, tyczących się zapewnianiu zbieżności algorytmów i sposobom na zapewnienie sobie dobrych obliczeń numerycznych. Dalsze, bardziej skomplikowane rozwiązania, zależne są od konkretnego programu który jest wykorzystywany.

    Rozważając wszystkie opisane powyżej zagrożenia, czekające na nieświadomego użytkownika oprogramowania SPICE, można zadać sobie pytanie czy w ogóle jest sens korzystać z symulatorów układów elektronicznych. Okazuje się jednak iż wykorzystanie oprogramowania do symulacji układów elektronicznych pozwala na rozwiązanie problemów, które byłyby bardzo trudnymi lub wręcz niemożliwymi do rozwiązania z wykorzystaniem tylko i wyłącznie ręcznej analizy i obliczeń. Przykładem mogą tutaj być obliczenia związane z stabilnością wzmacniaczy operacyjnych. Analiza ta opiera się o analizę impedancji układu w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Rzeczywiste ukłądy charakteryzują się skomplikowaną charakterystyką impedancji wyjściowej (patrz poniżej), co czyni ręczne obliczenia niełatwymi. W praktyce większość inżynierów elektroników upraszcza impedancję wyjściową i zakłada iż jest ona stała, natomiast wykorzystanie programu SPICE pozwala na realne modelowanie zachowania układu. Dodatkowo pamiętać należy iż w modelu SPICE uwzględnione może być dużo więcej parametrów niż bierze się pod uwagę prowadząc ręczne obliczenia. Programy do symulacji SPICE dostarczają także narzędzi do analiz Monte Carlo i zmiany parametrów układu w szerokim zakresie parametrów, co pozwala na sprawdzenie jak projektowany układ radzi sobie w różnych warunkach. Na koniec warto dodać iż użytkowanie programów do symulacji jest proste i pozwala na łatwe przeprowadzania rozmaitych eksperymentów. Można bardzo szybko, dzięki tym narzędziom, przeprowadzić pełen zakres testów i ręcznie potwierdzić tylko kluczowe wartości z symulacji SPICE.

    Symulować czy nie symulować? oto jest pytanie!


    Źródło:

    http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisionhub/archi...-or-not-to-simulate-that-is-the-question.aspx

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2 14051072
    wzagra
    Poziom 33  
    Cytat:
    kładzie kres wszelkim wątpliwością

    Czy nie powinno być: "kładzie kres wszelkim wątpliwościom"?
    Link
    A po za tym - jeżeli jest możliwość wcześniejszego sprawdzenia/przetestowania układu bez jego fizycznego wykonania, to należy korzystać, a potem normalne uruchamianie ;))
REKLAMA