Quando l’analisi del tuo PCB non dà i risultati sperati, prova il simulatore di circuiti elettrici di Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Creato: January 15, 2021
Quando l’analisi del tuo PCB non dà i risultati sperati, prova il simulatore di circuiti elettrici di Altium Designer

Il software Electronic Design Automation (EDA) fornisce gli strumenti che supportano la progettazione e l'analisi di dispositivi elettronici, sistemi e circuiti stampati. All'interno di questa ampia definizione, alcune aziende offrono programmi gratuiti per la progettazione di PCB, mentre altre si concentrano sull'acquisizione schematica, sulla simulazione di segnali misti, sul simulatore di circuiti elettrici, sulla progettazione di circuiti VLSI e sul controllo delle regole di progettazione personalizzabili. Mentre molti software EDA valorizzano diversi aspetti della progettazione, Altium Designer segue un approccio unificato includendo l'intero processo di progettazione di PCB.

L'attenzione di Altium per i dettagli risulta evidente dalle funzioni per la simulazione di circuiti a segnale misto, l’analisi dell'integrità del segnale, l’analisi dell'integrità di alimentazione e dalla qualità del simulatore di circuiti eletrici presenti in Altium Designer. Basato sulla versione potenziata orientata agli eventi di XSpice, il simulatore supporta i modelli di dispositivi PSpice® e il linguaggio Digital SimCode. Grazie a queste funzionalità, puoi testare le idee e i progetti prima di procedere alle fasi di prototipazione e di produzione. Inoltre, le simulazioni dei circuiti consentono ai team di progettazione di misurare le prestazioni della scheda in un ambiente di lavoro virtuale piuttosto che fisico.

Pur operando in modo diverso rispetto al solito simulatore di circuiti elettrici, l'analisi dell'integrità del segnale post-layout di Altium offre uno sguardo dettagliato sul funzionamento del routing dei circuiti. PDN Analyzer di Altium assicura l'efficacia dei sistemi di alimentazione CC per un progetto di PCB. L'analisi CC verifica i piani, le tracce e le via che forniscono l’alimentazione al PCB.

Altium Designer fornisce strumenti di simulazione a segnale misto

Il simulatore di circuiti elettrici che rientra nella categoria dei simulatori a segnale misto analizzano circuiti che includono dispositivi analogici e digitali. Altium Designer consente di eseguire le simulazioni dei circuiti direttamente dallo schematico utilizzando la barra degli strumenti Mixed Sim. Prima di eseguire una simulazione, occorre assicurarsi che lo schematico contenga i componenti che abbiano modelli di SIM collegati, fonti di tensione, un riferimento a terra per le simulazioni ed etichette delle net collegate ai punti del circuito che mostreranno le forme d'onda.

Quando lavori all'interno di Altium Designer, puoi trovare i componenti per lo schematico accedendo alla scheda Librerie ed effettuando una ricerca per nome o numero di componente. Dopo aver localizzato il componente, dovrai selezionare il modello di simulazione dalla Libreria dei modelli o dal sito web del produttore.

Un altro passo nella creazione della simulazione è l’aggiunta di fonti di tensione. Altium Designer fornisce un simulatore di circuiti elettrici insieme a una cartella di simulazione della libreria contenenti finestre di dialogo delle fonti di tensione. Altium semplifica il processo di definizione dei valori della tensione fornendo opzioni guidate da menu e creando automaticamente i parametri. Dopo aver definito i valori della tensione, Altium fornisce ulteriori finestre di dialogo per posizionare la fonte di alimentazione all'interno del circuito.

Opzioni di simulazione a segnale misto

CONNETTIVITÀ DEL CIRCUITO E SICUREZZA DI PROGETTAZIONE

È semplice connettere i circuiti e aggiungere le porte di alimentazione con la semplice barra degli strumenti Wiring Tools in Altium Designer. Per visualizzare i segnali durante la simulazione, occorre posizionare le etichette delle net nei punti chiave del circuito. La fase finale del progetto include il controllo degli errori di disegno e delle violazioni delle regole elettriche. Dal menu Analysis Setup, puoi abilitare una simulazione del circuito selezionando le opzioni dal menu.

Nelle impostazioni generali, Altium Designer e il suo simulatore di ciruciti elettrici forniscono anche opzioni di simulazione per determinare il tipo di dati raccolti, l'ambito della simulazione e i segnali verranno visualizzati automaticamente. La finestra Waveform Analysis di SimData Editor mostra i risultati di ogni analisi. Se la simulazione genera avvisi o errori durante la creazione della netlist SPICE, i messaggi verranno visualizzati nel pannello Messaggi. L'assenza di errori nel circuito permette di trasferire la netlist Spice al motore di simulazione di Altium Designer.

Utilizza le tecnologie di progettazione avanzata di Altium per l'analisi dell'integrità del segnale

Molti pacchetti software EDA non hanno le funzionalità necessarie per supportare progetti multistrato ad alta velocità. Altium Designer si basa sull’ambiente di progettazione unificato con analisi dell'integrità del segnale pre-layout e post-layout. Il simulatore di circuiti elettrici che analizza l’integrità del segnale modella il comportamento e l'interazione delle linee di trasmissione del circuito per mezzo di algoritmi.

Eseguendo l'analisi dell'integrità del segnale dallo schematico sorgente prima del layout e del routing, è possibile controllare le diverse impedenze di rete. Poiché le funzioni di controllo dell'integrità del segnale fanno parte del sistema di regole di progettazione di Altium Designer, puoi utilizzarle per controllare le violazioni dell'integrità del segnale. È anche possibile controllare la riflessione del segnale, la sovramodulazione, la sottomodulazione e la diafonia. Altium Designer mostra anche le possibili opzioni di terminazione per risolvere i problemi di integrità del segnale.

TEAM DI PROGETTAZIONE UNIFICATA: UNITI PER IL SUCCESSO

Il team di progettazione può visualizzare i risultati dell'analisi dell'integrità del segnale nel pannello Integrità del segnale nel simulatore di circuiti elettrici. Con un risultato positivo, il pannello mostra anche le net che hanno superato i vari test di integrità del segnale mentre quelle che non li hanno superati, sono evidenziate in rosso.

Qualsiasi scheda dovrebbe essere accuratamente controllata accuratamente con un simulatore di circuiti elettrici prima della produzione( Qualsiasi scheda dovrebbe essere accuratamente controllata accuratamente con un simulatore di circuiti elettrici prima

I circuiti multistrato ad alta velocità spingono al limite i sistemi di alimentazione CC. Affinché questi sistemi forniscano le prestazioni ottimali richieste da qualsiasi progetto, Altium utilizza PDN Analyzer per stabilire l'analisi della rete di distribuzione dell’energia (PDN) e per testare l'integrità dell'alimentazione CC (PI-DC). Nel PDN Analyzer, il simulatore di circuiti elettrici proposto da Altium, è incluso lo strumento di simulazione dell'integrità dell’alimentazione che analizza le prestazioni CC di un PCB rispetto ad una serie di proprietà elettriche e fisiche. Ad esempio, l'analisi PI-DC controlla l’alimentazione e le forme del piano di terra per il corretto dimensionamento e, al contempo, analizza anche le cadute di tensione e le densità di corrente del PDN.

GLI STRUMENTI DI PROGETTAZIONE DEVONO INCLUDERE LA SIMULAZIONE DEL CIRCUITO

Disponibile come estensione scaricabile per Altium Designer, PDN Analyzer è il simulatore di circuiti elettrici integrato nell'ambiente di progettazione unificato e funziona all'interno di Altium Designer sia dall'editor schematico che dall'editor di PCB. Altium Designer fornisce i risultati tramite la modellazione 2D/3D del layout in rame del PCB. Con questo approccio, PDN Analyzer modella visivamente la fonte di alimentazione ed estrae automaticamente tutte le informazioni fisiche ed elettriche dal progetto.

Il simulatore di circuiti elettrici PDNA è fondamentale per la tua scheda( Il simulatore di circuiti elettrici PDNA è fondamentale per la tua scheda

L'ambiente di progettazione unificato di Altium Designer consente di gestire e testare il progetto PCB senza dover passare da un'applicazione EDA all'altra. Altium Designer offre una suite completa di strumenti di analisi per le prestazioni del circuito, l'integrità del segnale e i sistemi di alimentazione CC.

Tipo di simulazione a segnale misto

Scopo della simulazione a segnale misto

Requisiti di simulazione

Analisi dei punti operativi

Determina la polarizzazione CC del circuito.

Deve essere eseguita prima dell'analisi dei transienti

Analisi dei transienti

Genera l'output normalmente visualizzato su un oscilloscopio e calcola la tensione, la corrente o l’alimentazione in funzione del tempo su un intervallo specificato dall'utente

 

Analisi di scansione CC

Esegue una serie di analisi dei punti operativi e genera un output di traccia della curva

Richiede la sorgente primaria

Analisi di piccoli segnali CA

Genera un output che mostra la risposta di frequenza del circuito

 

Analisi del rumore

Analisi di piccoli segnali eseguita a frequenze discrete utilizzando fonti di rumore collegate a generatori di rumore in un circuito

 

Analisi del polo zero

Analizza il comportamento delle reti lineari invarianti nel tempo

 

Analisi delle funzioni di trasferimento

Calcola il trasferimento di piccoli segnali CC tra gli input

 

Scansione della temperatura

Esegue l'analisi CC o di transizione al variare della temperatura del circuito

 

Scansione dei parametri

Il valore di un dispositivo aumenta in un intervallo specificato. Esplora le variazioni dei valori dei componenti senza modificare più volte il circuito

Richiede l'abilitazione delle analisi CA, CC o transiente.

Analisi Monte Carlo

L'analisi statistica mostra come il cambiamento delle proprietà dei componenti influisce sulle prestazioni del circuito

Esegue passaggi in qualsiasi analisi standard abilitata

Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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