Altium Designer에서 SPICE 시뮬레이션 가이드

소개

회로는 제품이 요구하는 기능과 성능을 제공하기 위해 연결된 일련의 컴포넌트입니다. 회로에 필요한 컴포넌트의 파라미터는 다음과 같이 결정할 수 있습니다:

1. 수동 수학 계산.
2. 실제 디자인의 프로토타입을 만들고 테스트하기.
3. 컴퓨터 기반 수학 시뮬레이션, 즉 SPICE.

가장 효율적이고 비용 효과적인 옵션은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 시스템을 사용한 현대적인 수학 시뮬레이션 방법을 사용하는 것입니다.

현대 전기 회로 CAD 시스템은 아날로그 및 디지털 장치를 모두 포함하는 회로를 시뮬레이션할 수 있는 능력을 결합합니다. 컴퓨터 시뮬레이션의 사용은 실험을 가능하게 하고, 실제 회로 특성을 얻고, 장치에서 가능한 위험을 평가하며, 또한 제품의 의도된 운영 범위와 특성을 가장 잘 전달하는 구현을 달성할 수 있게 합니다.

이 가이드는 SPICE 시뮬레이션의 기본 원리, 실수를 피하는 방법, 그리고 도구 사용 방법을 배우는 데 대한 많은 정보를 다룹니다.

시뮬레이션, 그것은 무엇이며 왜 필요한가?

전자 장치의 기능을 시뮬레이션하는 주요 목적은 설계의 성능을 나타내고 분석하는 것입니다. 실험적 방법에서 컴퓨터 소프트웨어 시뮬레이션으로의 전환은 꽤 오래전에 일어났습니다. 그러나 시뮬레이션이 제공하는 기능 없이는 가장 간단한 장치의 설계조차 상상하기 어렵습니다.

시뮬레이션 프로그램을 사용하면 설계 중인 장치의 모든 모드를 가능한 손상 없이 분석하고, 실제 조건에서 측정하기 어려운 파라미터와 특성을 결정하며, 비싼 측정 장비를 사용해야만 할 수 있는 측정을 수행할 수 있습니다. 그리고 이러한 시뮬레이션의 결과는 한 플롯에 편리하게 그룹화할 수 있으며, 여러 축을 사용할 수 있고, 디스플레이 색상을 변경하고, 플롯에서 직접 측정을 수행하고, 동료들과 결과를 공유하는 등 많은 기능을 사용할 수 있습니다. SPICE(집적 회로 강조 시뮬레이션 프로그램)는 오픈 소스 소프트웨어 패키지로 개발되었으며, 이로 인해 널리 인기를 얻고 지속적으로 개발되고 있습니다. 알티움의 혼합 시뮬레이션(MixedSim) 기술은 SPICE 알고리즘을 기반으로 한 개선된 코어를 사용하며, 아날로그, 디지털 또는 혼합 아날로그-디지털 장치의 전기 회로를 시뮬레이션하도록 설계되었습니다. 이 가이드는 기본 회로 특성을 얻는 메커니즘뿐만 아니라 시뮬레이션을 위한 회로 설계의 특징, 회로 요소에 모델을 추가하는 과정, 그리고 Netlist 문서의 설명 및 그 적용에 대해서도 다룰 것입니다. ## SPICE를 사용하여 우리가 시뮬레이션할 수 있는 것은 무엇인가요?

Altium의 시뮬레이션 기술은 활발히 개발 중에 있으며, 지원되는 모델과 모델 유형(포함되는 Pspice & LTSpice), 기본 알고리즘, 그리고 사용 가능한 회로 분석 유형이 포함됩니다.

시뮬레이터는 다음 유형의 분석을 지원합니다:

• Operating Point  - 회로의 직류 작동점을 결정하며, 인덕터는 단락되고 커패시터는 개방됩니다.

• Poles and Zeros of transfer function - 회로의 소신호 교류 Transfer Function에서 극점 및/또는 영점을 계산하여 단일 입력, 단일 출력 선형 시스템의 안정성을 결정하는 데 사용됩니다. 회로의 직류 작동점을 찾은 다음, 회로 내의 모든 비선형 장치에 대해 선형화된 소신호 모델이 결정됩니다. 이 회로는 지정된 Transfer Function를 만족하는 극점과 영점을 찾는 데 사용됩니다.

• DC Transfer function - (DC 소신호 분석) 회로의 각 전압 노드에서 DC 입력 저항, DC 출력 저항 및 DC 이득을 계산합니다.

• DC sweep - 곡선 추적기의 출력과 유사한 출력을 생성합니다. 온도, 전압 및 전류 소스, 저항 및 전도도를 포함한 변수를 Sweep하는 데 사용됩니다.

• Transient analysis - 일반적으로 오실로스코프에 표시되는 것과 유사한 출력을 생성하며, 사용자가 지정한 시간 간격 동안 시간의 함수로 과도 출력 변수(전압 또는 전류)를 계산합니다. Transient Analysis 전에는 회로의 DC 바이어스를 결정하기 위해 자동으로 작동점 분석이 수행되지만, 초기 조건 사용 파라미터가 활성화된 경우에는 그렇지 않습니다.

• Fourier analysis - Fourier 분석은 Transient Analysis 중에 캡처된 마지막 주기의 과도 데이터를 기반으로 합니다. 예를 들어, 기본 주파수가 1kHz인 경우, 마지막 1ms 주기의 과도 데이터가 Fourier 분석에 사용됩니다.

• AC sweep - 선형 또는 저신호 주파수 응답. 회로의 주파수 응답을 보여주는 출력을 생성하며, 주파수의 함수로 소신호 교류 출력 변수를 계산합니다. 먼저 작동점 분석을 수행하여 회로의 DC 바이어스를 결정하고, 신호 소스를 고정 진폭 사인파 발생기로 대체한 다음, 지정된 주파수 범위에서 회로를 분석합니다. AC 소신호 분석의 원하는 출력은 보통 Transfer Function(전압 이득, 전기-임피던스 등)입니다.

• Noise analysis - 저항기와 반도체 장치의 소음 기여도를 측정하여 소음 스펙트럼 밀도(볼트 제곱 헤르츠당, V²/Hz)를 플로팅합니다. 커패시터, 인덕터 및 제어 소스는 소음이 없는 것으로 처리됩니다.

• Temperature sweep  - 지정된 범위 내의 각 온도에서 회로를 분석하여 각 온도 설정에 대한 일련의 곡선을 생성하는 데 사용됩니다. 시뮬레이터는 활성화된 표준 분석(AC, DC Sweep, 작동점, 과도, Transfer Function, 소음)의 여러 패스를 수행합니다.

• Parameters sweep - 지정된 범위 내에서 정의된 증분으로 장치의 값을 Sweep하는 데 사용됩니다. 시뮬레이터는 활성화된 표준 분석(AC, DC Sweep, 작동점, 과도, Transfer Function, 소음)의 여러 패스를 수행합니다. 파라미터 Sweep은 기본 컴포넌트와 모델을 변화시킬 수 있으며, 분석 중에는 서브서킷 데이터가 변하지 않습니다. 보조 파라미터를 Sweep하도록 정의할 수도 있습니다. 보조 파라미터가 정의되면, 보조 파라미터의 각 값에 대해 기본 파라미터가 Sweep됩니다.

• Monte Carlo analysis- 지정된 허용 오차 내에서 컴포넌트 값이 무작위로 변화되는 여러 시뮬레이션을 수행하는 데 사용됩니다. 시뮬레이터는 활성화된 표준 분석(AC, DC Sweep, 작동점, 과도, Transfer Function, 소음)의 여러 패스를 수행합니다. 몬테카를로 분석은 기본 컴포넌트와 모델을 변화시킬 수 있으며, 분석 중에는 서브서킷 데이터가 변하지 않습니다.

• Sensitivity analysis  - 회로 컴포넌트의 컴포넌트/모델 파라미터 및 온도/전역 파라미터에 대한 민감도를 숫자 값으로 계산합니다. 분석 결과는 각 측정 유형에 대한 민감도의 범위 값이 포함된 표입니다.

SPICE 모델이란 무엇인가요?

디자인의 장치 성능을 시뮬레이션하기 위해 각 컴포넌트는 수학적 모델의 형태로 표현되며, 이는 컴포넌트에 SPICE 모델로 첨부됩니다. 모델은 실제 컴포넌트의 특성을 완전히 나타내지는 않지만, 기본적인 속성을 반영합니다. 컴포넌트 모델은 모델의 데이터가 특성의 유효성과 분석의 신뢰성을 결정하기 때문에 시뮬레이션 과정에서 가장 중요한 요소입니다.

시뮬레이터는 Altium MixedSim 형식(SPICE)을 포함한 인기 있는 SPICE-모델 형식과 널리 사용되는 PSPICE 및 LTSPICE 형식을 지원합니다. .mdl, .ckt, .lib, .cir 확장자를 가진 모델 파일을 사용할 수 있습니다.

모델(또는 매크로 모델)은 스키마틱 라이브러리 편집기에서 스키마틱 심볼에 첨부되거나 스키마틱 시트에 배치된 컴포넌트에 첨부됩니다. 설치된 Altium Designer 라이브러리의 시뮬레이션 준비가 완료된 컴포넌트를 사용하거나 많은 컴포넌트 제조업체에서 모델을 찾을 수 있습니다.

이 소프트웨어는 아래 이미지에서 보여지는 것처럼 시뮬레이션 준비가 된 컴포넌트들을 포함하는 다음과 같은 라이브러리들을 포함하고 있습니다:

• Simulation Generic Components - 일반 컴포넌트들의 세트로, 이산(discretes) 요소, 기본 논리 요소, 푸시버튼, 릴레이, 소스 등이 포함됩니다

• Simulation Math Function - 수학 함수들의 세트

• Simulation Sources - 전류 및 전압 소스들의 세트

• 시뮬레이션 Pspice 함수 - Pspice 함수들의 세트

• Simulation Special Function - S-도메인 Transfer Function, 히스테리시스, 서머, 차동기 및 적분기 블록 등을 포함하는 특수 기능들의 세트

• Simulation Transmission Line  - 전송선들의 세트

• 기타 장치들 (다양한 요소들의 라이브러리, 약 75%의 컴포넌트들이 시뮬레이션 모델을 가지고 있습니다)

사용 가능한 라이브러리와 모델 파일은 Component Panel을 통해 설치되고 접근됩니다.

Signal Sources (신호 소스)

회로를 시뮬레이션하기 위해서는 일반적으로 회로를 자극하기 위한 신호원이 필요합니다. Simulation Generic Components 및 Simulation Sources 라이브러리에는 DC 및 AC 전류 및 전압 소스, 제어 전류 및 전압 소스, 그리고 다양한 유형의 신호 소스가 포함된 큰 세트가 포함되어 있습니다. Simulation Sources 라이브러리에는 다음 요소들이 포함됩니다:

• VSRC / ISRC - 직류 전압 / 전류 소스
• VSIN / ISIN - 사인파 신호
• VPULSE / IPULSE - 설정에 따라 직각, 사다리꼴 또는 삼각형 모양
• VEXP / IEXP - 지수함수형 파형
• VPWL / IPWL - 보간된 (조각별 선형) 소스
• VSFFM / ISFFM - 주파수 변조 소스
• BVSRC / BISRC - 비선형 종속 소스
• ESRC / GSRC - 입력 핀에서의 전압에 의해 제어되는 전압 / 전류 소스
• HSRC / FSRC - 입력 핀에서 흐르는 전류의 수준에 의해 제어되는 전압 / 전류 소스
• .IC & .NS - 과도 과정의 초기 조건을 지정하는 요소
• DSEQ / DSEQ2 - 클록 출력이 있는 데이터 시퀀서 / 데이터 시퀀서 (작동 원리는 입력 파일에서 상태를 순차적으로 읽고 이 상태를 출력에 설정하는 것)

Simulation Sources 라이브러리에는 다양한 소스가 포함되어 있습니다.

소스 배치 및 구성

라이브러리에서 소스를 배치하는 것 외에도, 스키마틱 에디터에서 Simulate » Place Sources 메뉴를 사용하여 스키마틱 시트에 전압 및 전류 소스를 배치할 수 있습니다.

소스 명령어를 사용하여 필요한 소스를 스키마틱에 배치하세요.

소스는 Active Bar에서도 배치할 수 있습니다, 버튼을 클릭하고 길게 누르면 특수 회로 요소의 메뉴가 표시됩니다. 마지막으로 사용된 요소가 해당 버튼의 기본값이 됩니다.

또는, Active Bar를 사용하여 소스를 배치하세요.

소스를 스키마틱에 배치한 후, 이를 더블 클릭하여 Properties Panel을 엽니다. 드롭다운 메뉴에서 Stimulus Type을 변경할 수 있는데, 이를 변경하면 해당 소스를 구성하기 위해 사용할 수 있는 파라미터 세트가 자동으로 변경됩니다.

Stimulus Type을 사용하여 다른 소스 유형을 선택할 수 있습니다.

소스 작업에 대한 참고 사항:

• 선택한 요소를 더블 클릭하거나 워크스페이스의 오른쪽 하단에 있는 Panel 버튼( _​)을 클릭하여 Properties Panel을 열 수 있습니다.

• Stimulus Name 필드에 적합한 이름을 입력하세요. 이 필드는 사용자가 정의한 필드이므로 소스 유형을 변경해도 변경되지 않습니다. 여러 소스가 같은 Stimulus Name을 공유하는 경우, 한 소스의 속성을 편집하면 동일한 이름을 가진 다른 소스에도 적용됩니다.

• Stimulus Type을 변경하면 그래픽이 업데이트되지 않습니다. 이것이 문제라면, 필요한 그래픽을 보여주는 소스를 라이브러리에서 직접 배치하세요.

• DC Magnitude 파라미터에 지정된 DC 전류 또는 전압 값은 DC 회로 계산에 사용되며, AC Magnitude 및 AC Phase 파라미터는 주파수 계산에 사용되고, 시간 함수는 소스의 전류 또는 전압의 과도 과정을 계산하는 데 사용됩니다.

다음 파라미터는 아래와 같이 DC 전압 및 전류 소스에 설정됩니다: - DC Magnitude - AC Magnitude - AC Phase 사인파 전압 및 전류 소스에 대한 파라미터 세트는 DC 및 AC 컴포넌트에 대한 유사한 파라미터뿐만 아니라 아래 이미지에 표시된 다음 요소를 포함합니다:

• Offset 오프셋 - 일시적 계산을 사용할 때 신호의 상수 성분

• Amplitude 진폭

• Frequency 주파수

• Delay 지연

• Damping Factor 감쇠 계수

사인파 신호원의 파라미터들.

Properties Panel에는 지정된 파라미터를 기반으로 신호를 보여주는 미리보기 창이 포함되어 있습니다. 이를 통해 변경한 사항을 추적하고 그 정확성을 확인할 수 있습니다. 미리보기 숨기기 / 미리보기 보기 링크를 클릭하여 미리보기 창을 숨기거나 표시할 수 있습니다.

설정이 올바른지 확인하기 위해 미리보기 창을 사용하세요.

각 소스 유형마다 구성해야 하는 자체 파라미터 세트가 있습니다; 예를 들어, 아래에 VPULSE가 표시됩니다:

• 초기 값 - 출력 신호의 초기 값

• 펄스 값 - 펄스 진폭

• 시간 지연 – 신호 시간 지연

• 상승 시간 - 신호 상승 시간

• 하강 시간 - 신호 하강 시간

• 펄스 폭 - 펄스 폭

• Period 주기 - 신호의 주기

VPULSE 소스의 파라미터 세트.

사용자가 지정한 파형에 의해 복잡한 조각별 선형 신호를 생성해야 하는 경우가 종종 있습니다. 이러한 상황에서는 보간된 VPWL 및 IPWL 전압 및 전류 소스를 사용할 수 있습니다. 이 소스들의 신호 파라미터는 적절한 시간-값 쌍을 생성함으로써 설정됩니다. 이 행은 아래와 같이 축의 좌표 값을 숫자 순서로 포함합니다.

파형의 모양은 시간-값 쌍에 의해 정의됩니다.

CSV 파일을 소스로 사용하기

회로 시뮬레이터는 보간된 VPWL 및 IPWL 전압 및 전류 소스에 대한 Time-Value Pairs 을 지정하기 위해 CSV 파일을 사용하는 것도 지원합니다.

Properties Panel에서 소스 Stimulus Type 을 파일로 설정한 다음, 아래와 같이 파일 파라미터에 경로+파일명을 지정하세요 (예: C:\Designs\Circuit Simulation\Analog Amplifier\PWL_test.csv).

시뮬레이션 구성 및 실행

MixedSim을 사용하면 전기 회로의 다양한 특성을 표와 그래프 형태로 얻을 수 있습니다. Simulation Dashboard는 분석을 제어하고, 뷰를 정의하며, 파라미터를 조정하는 데 사용됩니다. 대시보드는 Simulate 메뉴나 Panel 메뉴에서 열 수 있습니다.

   시뮬레이션 과정을 구성하고 제어하기 위해 Simulation Dashboard를 엽니다.

변형 정의하기

모든 혼합 신호 시뮬레이션 모듈에서 변형이 지원됩니다. 시뮬레이션은 활성 변형에 대해 수행됩니다.

시뮬레이션할 회로도

시뮬레이션을 시작하기 전에 시뮬레이션에 포함될 문서를 선택해야 합니다. 활성화된 회로도 시트(문서)만 포함시킬 수도 있고, 여러 시트로 구성된 전체 프로젝트(프로젝트)를 포함시킬 수도 있습니다. 선택은 Simulation Dashboard 상단의 Affect 드롭다운 메뉴에서 이루어집니다.

시뮬레이션에 포함될 회로도 시트를 정의합니다.

회로 및 모델 검증

앞서 언급했듯이, 회로도를 생성한 후 첫 번째 단계는 회로도와 컴포넌트 모델을 검증하는 것입니다. 검증 과정과 가능한 오류의 예는 아래 시뮬레이션을 위한 회로도 설계 섹션에서 더 자세히 설명되어 있습니다.

시뮬레이션 준비

다음 단계는  Preparation  입니다. 여기서 Simulation Sources가 올바르게 구성되었는지 확인하고, 회로 내 특정 위치에서 전압, 전류 또는 전력을 측정하기 위해 프로브를 추가할 수 있습니다. Simulation Sources가 올바른지 확인하고 준비 단계에서 필요한 프로브를 배치하세요. 위 이미지는 Simulation Dashboard의  Preparation 섹션을 보여주며, 스키마틱에서 감지된 Simulation Sources와 프로브를 표시합니다. 다양한 계산 모드를 시연하기 위해, 위 예제는 두 개의 상수 전압 전원 소스(VSRC)와 시뮬레이션 준비가 완료된 펄스 전압 소스(VPULSE)를 사용합니다.

각 소스와 프로브에는 체크박스가 포함되어 있으며, 이를 사용하여 해당 소스나 프로브를 일시적으로 비활성화할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 회로의 같은 지점에 다른 특성을 가진 여러 소스를 추가하고, 다양한 시뮬레이션을 실행할 때 필요에 따라 활성화/비활성화할 수 있습니다.

각 소스와 프로브에는 버튼도 포함되어 있으며, 이 버튼을 클릭하면 해당 소스/프로브가 설계에서 삭제됩니다 - 이 작업은 취소할 수 없습니다. 프로브에는 아래 이미지에 표시된 것처럼 색상 선택기도 포함되어 있습니다.

추가 링크를 클릭하여 프로브를 더 배치할 수 있으며, 색상은 사용자가 설정할 수 있습니다.

Measurement Probes 측정 프로브 포함하기

프로브는 회로에 배치된 위치에서 측정을 수행하는 데 사용됩니다. 프로브는 전류, 전압 또는 전력 값을 추적하고 이를 플롯에 표시하는 데 사용할 수 있습니다. 프로브 이름과 값의 표시는 Properties Panel에서 구성되며, 이들 각각은 숨기거나 표시할 수 있습니다.

프로브가 선택되었을 때, Properties Panel에서 프로브의 이름과 값을 표시하는 방법을 설정합니다.

프로브가 올바르게 연결되면 프로브에 자동으로 지정이 할당됩니다. 연결이 잘못된 경우, 아래와 같이 지정 대신 빈 프로브라는 텍스트가 표시됩니다.

프로브가 올바르게 연결되지 않은 경우 빈 프로브라는 텍스트가 표시됩니다.

분석 설정 및 실행

다음 단계는 계산 유형을 선택하고, 파라미터를 설정한 다음 시뮬레이션을  Run 하는 것입니다.

사용 가능한 계산 유형 목록은 다음과 같습니다:

• Operating Point 계산 (Operating Point)
• DC Sweep 모드에서의 계산 (DC Sweep), 전압-전류 특성 포함
• 과도 과정 계산 (Transient)은 가상 오실로스코프입니다
• 주파수 분석 (AC Sweep), 진폭-주파수 특성 및 Phase-주파수 특성

사용 가능한 계산 유형들.

Operating Point 분석

Operating Point 분석은 정상 상태 회로 운영에서 전류와 전압의 균형점 값을 계산하고, DC 모드에서의 전달 계수를 계산하는 것뿐만 아니라, 다른 유형의 계산에 필요한 AC 전달 특성의 극점과 영점을 계산합니다.

Operating Point 분석을 수행하려면 Operating Point 텍스트 오른쪽에 있는 실행을 클릭하세요. 새로운 문서 탭이 자동으로 열리며, <프로젝트명>.sdf 파일을 표시합니다. SDF 문서에는 이전에 구성된 모든 프로브 포인트의 계산을 표시하는 단일 Operating Point 탭(워크스페이스 하단에 표시됨)이 포함됩니다. 회로의 모든 노드에 대해 값이 자동으로 계산되며, SDF 문서가 활성화되어 있을 때 시뮬레이션 데이터 Panel에서 Wave Name을 더블 클릭하여 결과 테이블에 추가할 수 있습니다.

작동점 분석을 수행하려면 실행을 클릭하세요(첫 번째 이미지). 결과는 열리는 SDF 파일에 표시됩니다(두 번째 이미지).

또한 Display on schematic 버튼 그룹을 사용하여 계산된 값을 직접 Display on schematic할 수 있습니다. 아래와 같이 전압, 전력 및 전류의 값이 동시에 독립적으로 표시될 수 있습니다.

필요한 Display on schematic 버튼을 클릭하여 계산된 값을 스키마틱에 직접 표시합니다.

이 섹션의 추가적인 Advanced  계산의 파라미터는 숨겨져 있습니다. 계산을 활성화하고 파라미터를 설정하려면, 아래 이미지와 같이 적절한 체크박스를 선택하세요: Transfer Function 및 Pole-Zero Analysis.

• Transfer Function - DC 모드에서 전달 계수를 계산하는 것으로, 전압원(소스 이름)과 회로의 기준 노드(기준 노드)를 정의해야 합니다.
• Pole-Zero Analysis - AC 전달 특성의 극과 영점을 계산하는 것입니다. 이 계산을 위해 입력 및 출력 신호 노드(입력 노드 / 출력 노드), 입력 및 출력 기준 노드(입력 기준 노드 / 출력 기준 노드), 계산 유형(분석 유형) 및 계산할 함수의 유형(Transfer Function 유형)을 드롭다운 메뉴에서 선택합니다.

설정이 구성되면 분석을 수행하려면 버튼을 클릭하십시오. 추가 계산을 위한 설정 파라미터를 구성합니다. DC Sweep DC 모드에서 수행된 계산을 통해 소스와 저항의 값을 변경할 때 회로에서 발생하는 현상을 볼 수 있습니다.

DC Sweep 섹션에서 파라미터와 Output Expression을 설정하고 계산을 시작합니다. 분석할 소스를 추가하려면 +파라미터 추가 링크를 클릭하세요. From / To / Step 필드에서는 소스 범위의 초기값, 최종값, 그리고 스텝 크기를 지정해야 합니다.

DC Sweep 모드에서 파라미터와 Output Expression을 설정하는 방법.

추가 Output Expression(활성 프로브 제외)은 Output Expression 섹션에서 +추가 링크를 클릭하여 추가할 수 있습니다. 현재 선택된 Output Expression 행 아래에 빈 행이 나타납니다(Output Expression 행은 드래그 앤 드롭 기술을 사용하여 배열할 수도 있습니다). Output Expression을 지정하고 플롯 번호와 색상을 설정하세요. 이 작업은 Panel에서 추가된 행을 사용하여 수행할 수 있으며, 버튼을 클릭하고 Output Expression 추가 대화 상자에서 사용 가능한 파형 목록에서 선택할 수도 있습니다. 여기서는 원하는 신호를 목록에서 선택할 수 있을 뿐만 아니라 함수 메뉴를 사용하여 수학적 Expression을 정의할 수 있습니다.

Add Output Expression 대화 상자에서 결과가 어떻게 표시될지 구성할 수 있습니다. 이름과 단위 필드에서 Output Expression의 이름과 측정 단위를 지정할 수 있습니다. 기존 Plot / Axis에 Expression을 추가하거나 새로 만들기 위해 Plot 번호와 Axis 번호 드롭다운을 구성하세요.

필요한 Output Expression을 선택하거나 새 함수를 정의한 다음, 해당 Expression이 어떻게 표시될지 구성합니다.

설정이 구성되면 분석을 수행하려면 버튼을 클릭하십시오.

DC Sweep 분석을 실행하면 결과가 SDF 문서의 DC Sweep이라고 표시된 탭에 표시됩니다. 아래 이미지의 상단 플롯은 DC Sweep 결과를 보여주며, 이전 스키마틱 예제 이미지에서 보여준 저항 R7의 핀에서의 전류 특성을 표시합니다. 하단 플롯은 회로를 통과하기 전후의 전압 소스 값 V3를 보여줍니다.

DC Sweep 계산의 예.

Transient

Transient 분석은 시간의 함수로 신호를 계산합니다. 시간 간격은 시간의 간격 또는 주기(기간)의 수로 정의될 수 있으며, 필요한 모드 버튼 을 클릭하여 선택할 수 있습니다.

• Interval mode- 간격 모드를 선택하세요 ( ), 그 다음 시작 / 종료 / 단계 값을 정의하세요 (초기 시간 값 / 최종 시간 값 / 시간 단계).

• Period mode - 주기 모드를 선택하세요 ( ) - 그 다음 시작 / N 주기 / 주기당 포인트 값을 정의하세요 (초기 값 / 표시할 주기의 수 / 주기당 포인트 수).

일시적 계산을 위한 설정입니다.

추가 Output Expression(활성 프로브 제외)은 Output Expression 섹션에서 +추가 링크를 클릭하여 추가할 수 있습니다. 빈 행이 나타나면 Output Expression을 지정하십시오. 이는 수동으로 할 수 있으며, 버튼을 클릭하고 Output Expression 추가 대화 상자에서 사용 가능한 파형 목록에서 선택할 수도 있습니다. 여기서 원하는 신호를 목록에서 선택할 수 있을 뿐만 아니라 함수 메뉴를 사용하여 수학적 Expression을 정의할 수 있습니다. 설정이 구성되면 버튼을 클릭하여 분석을 수행하십시오.
 

Fourier 푸리에 분석

Fourier 분석, 즉 스펙트럼 분석은 주기적인 파형을 분석하는 방법입니다. 이는 Transient Analysis을 수행할 때 추가 옵션으로 수행될 수 있습니다. Fourier 분석을 수행하려면 이 옵션을 활성화하고 기본 주파수와 고조파의 수 (Number of Harmonics.)를 설정하세요.

Use Initial Conditions 체크박스는 과도 과정을 계산할 때 초기 조건을 사용할 수 있게 합니다.

설정이 구성되면 분석을 수행하려면 버튼을 클릭하세요.

Fourier 분석의 파라미터를 설정합니다.

계산 결과는 SDF 문서의 별도의 Transient Analysis 탭에 표시되며, 소스에서 나온 출력 신호(입력 지점에서)와 출력 신호(출력 지점에서)의 시간 영역 표현으로 나타납니다.

Fourier 분석 계산 결과를 보여주는 Transient Analysis 탭.

AC Sweep

AC Sweep 계산은 시스템의 주파수 응답, 즉 입력 신호 주파수에 따른 출력 신호 진폭의 의존성을 결정하는 데 사용됩니다.

계산을 수행하기 전에, 시작 주파수 / 종료 주파수의 값과 타입 드롭다운에서 선택한 분포 유형에 대한 점의 수(No. Points, Points/Decade, or Points/Octave)를 지정하십시오. Output Expression을 선택하는 방법은 이전 유형의 분석과 유사합니다.

AC Sweep 계산을 위한 파라미터 설정.

AC Sweep 분석의 경우, Add Output Expression 대화 상자에서 선택할 수 있는 다양한 복잡한 함수를 선택할 수 있습니다.

AC Sweep 분석을 위한 복잡한 함수 선택.

Noise 노이즈 분석

AC Sweep에는 선택적인 노이즈 분석이 포함됩니다. 노이즈 계산 파라미터는 기본적으로 숨겨져 있으며, 노이즈 분석이 활성화되면 표시됩니다.

• 노이즈 소스 – 회로에 노이즈를 주입하는 소스
• 출력 노드 – 노이즈가 계산되는 노드
• 참조 노드 – 노이즈 분석이 참조되는 노드
• 요약당 포인트 수 – 노이즈를 생성하는 각 장치의 노이즈 빈도

노이즈 분석 파라미터.

계산의 결과는 별도의 AC Sweep 탭에서 입력 신호 주파수에 따른 출력 신호 진폭의 의존성을 그래픽으로 표시합니다.

AC Sweep 계산 결과.

추가적 분석

Analysis Setup & Run섹션의 하단에는 다양한 계산 유형의 파라미터를 변경할 수 있는 옵션이 있습니다. 추가 계산의 원리는 선택된 범위 내의 파라미터 값들을 순회하며 각 파라미터 값에 대해 일련의 계산을 실행하는 것에 기반합니다. 필요한 체크박스를 선택하여 각 추가 계산을 활성화할 수 있습니다.

Analysis Setup & Run섹션 하단에서 추가 계산을 활성화합니다.

추가 계산을 위한 설정은 Advanced 분석 설정 대화 상자에서 구성됩니다. 대화 상자를 열려면 버튼을 클릭하세요.

추가 계산을 위한 파라미터들.

온도 Sweep

온도 Sweep 모드의 경우, 변수 파라미터는 온도입니다. 회로의 다른 온도에서의 동작을 시뮬레이션하려면 온도 체크박스를 활성화하고 범위의 시작 (초기 온도), 끝 (최종 온도) 값을 섭씨로 정의하고 온도 단계 크기를 설정하세요.

온도 Sweep 모드에 대한 파라미터입니다.

예를 들어, Operating Point 모드(아래 첫 번째 이미지)와 DC Sweep(아래 두 번째 이미지)을 사용하여 R7 저항의 핀에 대한 현재 값을 계산할 수 있습니다.

온도 열거를 사용한 Operating Point 계산 결과입니다.

온도 Sweep이 활성화된 DC Sweep 계산의 결과입니다.

파라미터 계산을 위한 출력 파형 선택.

Sweep 파라미터

Sweep 파라미터 모드에서 열거된 파라미터는 컴포넌트가 가지고 있는 기본 파라미터입니다; 예를 들어, 저항기의 저항 값, 커패시터의 용량 값 등입니다.

해당 섹션이 활성화된 후, 변경하고자 하는 컴포넌트와 변경 순서를 드롭다운 메뉴에서 선택해야 합니다. 범위의 초기값, 최종값 및 단계를 지정해야 합니다. +파라미터 추가 링크를 사용하여 추가 컴포넌트를 추가할 수 있습니다.

Sweep 모드를 위한 파라미터.

아래 이미지는 Transient Analysis 중에 커패시터 값이 Sweep되는 것을 보여줍니다.

용량 변화시 일시적 과정 계산 결과.

Monte Carlo 몬테카를로

몬테카를로 모드는 선택된 컴포넌트의 파라미터의 무작위 변화의 영향을 분석합니다. 이는 선택된 분포 유형에 따릅니다. 몬테카를로 분석에는 다음과 같은 파라미터가 필요합니다:

• Number of Runs 실행 횟수 - 시뮬레이션 횟수

• Distribution 분포 - 분포 유형

• Tolerances 허용 오차 - 파라미터 값에서의 최대 편차

몬테카를로 파라미터를 설정하세요.

예를 들어, 진폭-주파수 특성을 계산할 때 균등 분포를 가진 몬테카를로 방법을 사용할 수 있습니다.

몬테카를로 방법을 사용한 진폭-주파수 특성 계산 결과.

Advanced 스파이스 옵션

Spice Advanced 분석 설정은 Advanced Analysis Settings  대화 상자의 Advanced 탭에서 구성됩니다. Simulation Dashboard에서 을 클릭하여 대화 상자를 엽니다.

모든 분석 실행하기

모든 분석 유형을 실행하고 같은 SDF 결과 파일에 표시하려면 스키매틱 편집기 Simulate 메뉴에서 시뮬레이션 실행 명령을 사용하거나 F9 단축키를 누릅니다. 각 분석 유형은 SDF 파일의 별도 탭에 표시됩니다.

모든 분석 유형을 실행하려면 시뮬레이션 실행 명령을 선택하세요.

시뮬레이션 측정 수행

시뮬레이션 과정에서 중요한 부분은 결과를 분석하는 것입니다. 이를 수행하는 일반적인 방법은 출력 결과에 대한 측정을 수행하는 것입니다. 이러한 측정은 회로의 복잡한 특성을 드러내어 회로 동작에 대한 귀중한 통찰을 제공할 수 있습니다.

측정값은 회로의 동작과 품질을 특징짓는 일련의 양입니다. 측정값은 회로 내 파형의 특성을 평가하여 지정된 규칙에 따라 계산됩니다. 측정 예에는 대역폭, 이득, 상승 시간, 하강 시간, 펄스 폭, 주파수, 주기 등이 있습니다. 정의할 수 있는 측정의 수에는 제한이 없습니다.

측정은 Measurements 탭에서 Output Expression 추가 대화 상자를 통해 구성되며, 결과 데이터는 시뮬레이션 데이터 Panel에 표시됩니다.

Output Expression에 대해 측정이 추가되고 구성됩니다.

측정 결과 작업하기

시뮬레이션 측정 결과를 분석하는 데 도움이 되는 여러 기능이 있습니다.

Output Expression에 측정을 추가하여 시뮬레이션 결과에 대한 측정을 수행합니다. Sim Data Panel의 Measurements 탭에서 결과를 검토하세요.

이러한 측정 기능에는 다음이 포함됩니다:

• 측정 유형 범위 -  Types 목록에서 필요한 측정을 선택합니다.

• 측정 통계 - 측정 통계는 자동으로 계산되며 Sim Data Panel의 하단 영역에 표시됩니다.

• 테이블에 측정 결과 표시 - Sim Data Panel에서 테이블 확장 링크를 클릭하면 주 SDF 창에 측정 결과의 전체 테이블이 표시됩니다. 테이블의 데이터를 선택하여 스프레드시트로 복사합니다. (이미지 보기)

• 결과의 히스토그램 - 측정 결과에서 직접 히스토그램을 생성하여 데이터 분포를 시각화합니다. 이미지 위에 커서를 올려 Monte Carlo 분석 결과의 히스토그램을 표시합니다.

• 측정에서 도표 유도 - 한 변수를 다른 변수에 대해 도표로 생성합니다. 예를 들어, 두 컴포넌트 값이 Sweep된 파라미터 Sweep이 수행된 경우, 이들을 서로 대비하여 도표로 나타낼 수 있습니다.

• 차트에 표시 - Sim Data Panel의 Measurements 탭에서 버튼을 클릭합니다. 측정 커서가 차트에 표시되며, 측정이 계산된 차트의 영역을 강조 표시합니다. 측정 커서 사용에 대해 자세히 알아보세요.

• 새 측정 추가 - Sim Data Panel에서 추가 버튼을 클릭하여 새 측정을 정의할 수 있는 도표에 파동 추가 대화 상자를 엽니다.

• 기존 측정 편집 - 현재 선택된 측정을 편집하려면 편집 버튼을 클릭합니다; Simulation Dashboard Panel로 돌아갈 필요가 없습니다.

Sensitivity 민감도 분석

민감도 분석은 회로의 출력 특성에 가장 큰 영향을 미치는 회로 컴포넌트나 요인을 결정하는 방법을 제공합니다. 이 정보를 바탕으로, 부정적인 특성의 영향을 줄이거나, 반대로 긍정적인 특성을 바탕으로 회로 성능을 향상시킬 수 있습니다. 민감도 분석은 회로 컴포넌트의 컴포넌트/모델 파라미터와 온도/전역 파라미터에 대한 민감도와 관련된 주어진 측정값의 수치적 가치를 계산합니다. 분석 결과는 각 측정 유형에 대한 민감도 값의 범위가 있는 표로 나타납니다.

민감도 분석을 수행하려면 적절한 측정이 구성되어 있어야 합니다. 아래 이미지에서, AC Sweep 분석은 Output Expression이 설정되어 있습니다; dB(v(OUT)), 그리고 이 출력에는 BW(대역폭을 의미)와 MAX(최대 진폭)의 두 가지 측정이 구성되어 있습니다. 이러한 측정 중 어느 하나에 대해서도 민감도를 계산할 수 있습니다.

민감도를 분석하려면 아래와 같이 Simulation Dashboard에서 민감도 옵션을 활성화한 다음, 설정 아이콘을 클릭하여 Advanced 분석 설정 대화 상자를 열고, 대화 상자의 민감도 탭에서 민감도 옵션을 활성화할 수 있습니다. 민감도를 계산하기로 선택한 경우, 온도 Sweep, Sweep 및 몬테 카를로 분석은 사용할 수 없습니다. 필요에 따라 감도 설정을 구성하고, Advanced Analysis Settings 대화 상자를 닫고 분석을 실행하세요(이 예제에서는 AC Sweep). 파형이 나타나면 Sim Data Panel도 열립니다. Panel의 Measurements 탭으로 전환하고, 필요한 측정 결과 세트를 선택한 다음 아래와 같이 Sensitivity  버튼을 클릭하여 SDF 결과 창의 Sensitivity  탭으로 전환하세요. 감도 결과는 테이블에 표시되므로, 그 값의 변화에 가장 큰 감도를 보이는 컴포넌트를 빠르게 식별할 수 있습니다.

민감도 결과는 가장 민감한 컴포넌트를 빠르게 식별할 수 있도록 표로 표시됩니다.

시뮬레이션을 위한 회로도 설계

시뮬레이션이 성공적으로 수행되기 위해서는 반드시 따라야 할 여러 단계가 있습니다. 또한 시뮬레이션을 실행하기 전에 회로의 전기 규칙 검사를 수행하는 것이 필수적입니다.

모든 설계 규칙과 필요한 조건이 충족되면, Simulation Dashboard는 검증이 성공적으로 완료되었음을 알리기 위해 녹색 체크 아이콘을 표시합니다. 스키마틱 시트가 활성화되어 있을 때 Simulate » Simulation Dashboard 명령을 사용하여 Simulation Dashboard를 엽니다.

이 스키마틱은 검증되었으며 이제 시뮬레이션 준비가 완료되었습니다.

시뮬레이션을 위한 필요 조건

전기 회로 설계를 위한 필요 조건은 다음과 같습니다:

1. 시뮬레이션에 사용된 회로도는 프로젝트(*.PrjPcb)의 일부여야 합니다. 회로도 시트가 프로젝트와 연결되지 않고 생성된 경우, Simulate 메뉴의 시뮬레이션 명령이 비활성화됩니다. Simulation Dashboard와 작업하는 기능도 아래와 같이 제한됩니다.

   프로젝트의 일부가 아닌 회로도에 대해서는 시뮬레이션이 불가능합니다.

2. 회로도 설계에는 최소한 하나의 전압 또는 전류 소스, 또는 신호 소스가 포함되어야 합니다. 소스가 없는 경우에도 시뮬레이션을 수행할 수 있으며, Simulation Dashboard의 준비 섹션에서 Need to add source  메시지로 경고합니다. 소스의 자세한 설명과 배치 방법은 신호 소스 섹션을 참조하세요.

   소스 추가 필요 알림.

3. 회로도에는 GND 넷, 즉 시뮬레이션 엔진이 참조 노드로 사용할 수 있는 0의 전위를 가진 노드가 포함되어야 합니다. 이 조건 없이는 시뮬레이션이 계속되지 않습니다. Simulation Dashboard의 Verification  섹션에서 이 오류가 있으면 경고가 표시됩니다. 세부 정보 링크는 더 많은 정보를 위해 Message Panel로 리디렉션됩니다.

   참조 노드 없음 알림.

   Active Bar에는 GND 노드를 배치할 수 있는 명령이 있으며, 다른 값, 스타일 및 목적의 전원 포트도 있습니다.

   Active Bar에서 GND 노드(및 기타 전원 포트)를 배치할 수 있습니다.

4. 회로도에 대한 필수 조건 외에도, 모든 컴포넌트에는 유효한 모델이 있어야 합니다. 제공된 시뮬레이션 전용 라이브러리에서 배치된 컴포넌트는 적합한 모델을 포함합니다. 자체 라이브러리에서 배치된 컴포넌트는 회로도 라이브러리 편집기 또는 직접 회로도에서 모델을 추가해야 합니다.

   컴포넌트에 모델이 누락된 경우, Simulation Dashboard의 Verification  영역에 경고가 표시됩니다. 모델에 오류가 있을 때도 비슷한 경고가 표시됩니다.

   
   모델 없는 컴포넌트 알림

모델 오류 해결  Model Errors

모델이 누락된 각 컴포넌트는 위 이미지에서 보여지듯이 Simulation Dashboard에 나열됩니다. 모델을 수동으로 추가하려면 +모델 추가 링크를 클릭하세요. 이는 시뮬 모델 대화 상자로 리디렉션되며, 여기서 수동으로 모델을 선택하고 선택한 컴포넌트에 추가할 수 있습니다. 컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 추가하는 과정은 스키마틱 컴포넌트에 모델 추가 섹션에서 자세히 설명되어 있습니다. 또는, 사용 가능한 소스에서 누락된 모델을 자동으로 추가하려면 자동 할당 링크를 클릭하세요.

회로 구조와 컴포넌트의 파라미터를 작업하는 동안, 디자인을 반복적으로 확인할 필요가 있습니다. 회로에 변경이 이루어지면 자동으로 반복 검사가 트리거되며, 오류가 감지되면 해당 메시지로 알려드립니다. 검증이 성공적이면 이 절차는 사용자에게 보이지 않으므로 작업에서 주의를 산만하게 하지 않습니다.

전기 회로를 시뮬레이션할 때, 네트 이름을 지정하는 것은 필수 조건이 아니지만 편의를 위해 권장합니다. 네트 이름을 지정하면 특히 복잡한 스키마를 작업할 때 특성을 표시할 점을 선택하는 것이 더 명확해집니다. Simulation Dashboard에서는 일부 계산 유형에 대해 네트 라벨로 해당 점을 식별한 경우 Output Expression 섹션에서 플롯에 특성을 표시할 원하는 점을 선택할 수 있습니다.

필요한 Output Expression을 선택하세요.

Active Bar에서 또는 Place » Net Label 메뉴 명령을 통해 Net Label을 배치할 수 있습니다. 스키마틱에 Net Label을 배치하기 전에 Tab 키보드 단축키를 눌러 Properties Panel을 열고, 여기서 Net Name을 정의할 수 있습니다.

넷 라벨 배치 명령.

회로 부품에 모델 추가하기

컴포넌트와 모델은 개별 파일로 저장될 수도 있고, 연결된 워크스페이스에 저장될 수도 있습니다. 파일 기반 구성요소와 모델로 이를 수행하는 방법을 살펴보겠습니다.

파일 기반 라이브러리(File-based library) 및 모델 작업

파일 기반 라이브러리와 모델 파일을 사용하려면 설치해야 합니다. 이를 위해 Component Panel에서 작업 메뉴를 열고 파일 기반 라이브러리 환경 설정 명령을 선택하여 사용 가능한 파일 기반 라이브러리 대화 상자를 엽니다. 여기에서 로컬 라이브러리와 모델을 Component Panel에 추가하여 접근할 수 있습니다.

사용 가능한 파일 기반 라이브러리 대화 상자를 엽니다.

라이브러리 추가 버튼을 사용하여 설치됨 탭에서 원하는 로컬 파일을 선택하세요. 아래와 같이 표시됩니다. 설치된 라이브러리의 경우와 마찬가지로, 라이브러리와 모델이 나열된 순서가 소프트웨어에서 사용되는 순서를 결정합니다. 순서를 변경하려면 위로 이동 및 아래로 이동 버튼을 사용하세요.

라이브러리 및 모델 파일이 설치되는 예시입니다.

시뮬레이션 가능한 컴포넌트 배치하기

로컬 또는 클라우드 라이브러리에서 스키마틱에 컴포넌트를 배치하려면 다음 방법을 사용할 수 있습니다:

• 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 나타나는 메뉴에서 배치 명령어 사용하기
• Panel에서 컴포넌트를 더블 클릭하기
• Panel에서 컴포넌트를 드래그하여 열려 있는 문서로 옮기기

컴포넌트를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 배치 명령어를 선택하세요.

몇몇 컴포넌트에 시뮬레이션 모델이 있고 몇몇은 없는 라이브러리를 사용하고 있다면, 시뮬레이션 준비가 된 컴포넌트를 쉽게 찾을 수 있도록 Component Panel에서 시뮬레이션 열을 활성화하세요. 이를 위해 Component Panel의 현재 열 제목 중 하나를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 열 선택을 선택한 다음, 열 선택 대화 상자에서 시뮬레이션 열을 활성화하세요.

시뮬레이션 열을 활성화하여 어떤 컴포넌트에 시뮬레이션 모델이 있는지 빠르게 식별할 수 있습니다. 또한 Panel의 컴포넌트 세부 정보 섹션에서 시뮬레이션 모델 세부 정보를 검토할 수도 있습니다.

라이브러리 컴포넌트에 시뮬레이션 모델이 첨부되어 있으면, 위 이미지에서 보여지는 것처럼 컴포넌트 세부 정보 섹션의 Component Panel에서 모델을 검토할 수 있습니다.

자주 사용되는 일반 시뮬레이션 컴포넌트(저항기, 커패시터, 트랜지스터 등)도 Simulate » 모델 배치 하위 메뉴의 명령을 사용하여 스키마틱에 배치할 수 있습니다.

모델만 있을 때 컴포넌트 배치하기

시뮬레이션 모델이 있지만 추가할 컴포넌트가 없는 경우 대신 Component Panel에서 모델 파일을 배치할 수 있습니다. 이렇게 하면 소프트웨어가 모델을 분석하고 Simulation Generic Components 라이브러리에서 적합한 심볼을 찾습니다. 이산 컴포넌트는 해당 유형의 컴포넌트에 적합한 심볼을 가지며, 서브서킷으로 모델링된 컴포넌트는 간단한 직사각형 심볼을 가집니다.

모델이 Component Panel에 나타나려면, 활성 프로젝트에 추가되거나 사용 가능한 파일 기반 라이브러리 대화 상자에 라이브러리로 설치되어야 합니다. 대화 상자에 접근하려면 Component Panel 상단의 버튼을 클릭하세요.

스키마틱에 모델을 직접 배치할 수 있으며, 소프트웨어가 적합한 심볼을 생성합니다.

아래 표는 지원되는 모델 종류와 배치된 Simulation Generic Components 라이브러리 컴포넌트 기호를 나열합니다.

부품	모델 텍스트	기호 (SIM 라이브러리 디자인 항목 ID)
저항기	.MODEL <모델 이름> RES	저항기
커패시터	.MODEL <모델 이름> CAP	커패시터
인덕터	.MODEL <모델 이름> IND	인덕터
다이오드	.MODEL <모델 이름> D	다이오드
바이폴라 트랜지스터	.MODEL <모델 이름> NPN	BJT NPN 4 MGP
바이폴라 트랜지스터	.MODEL <모델 이름> PNP	BJT PNP 4 MGP
Junction FET	.MODEL <모델 이름> NJF	JFET N-ch Level2
Junction FET	.MODEL <모델 이름> PJF	JFET P-ch Level2
MOSFET	.MODEL <모델 이름> NMOS	MOSFET N-ch Level1
MOSFET	.MODEL <모델 이름> PMOS	MOSFET P-ch Level1

제조업체 부품 검색 Panel에서 시뮬레이션 가능한 부품 배치하기

제조업체 부품 검색 Panel은 수천 개의 부품 제조업체로부터 수백만 개의 부품에 대한 접근을 디자이너에게 제공합니다. 이 Panel에는 파워 파라메트릭 필터링이 포함되어 있으며, 시뮬레이션 모델을 포함하는 부품만 표시하는 필터가 있습니다. 이 필터를 적용하면 시뮬레이션 모델을 포함하는 부품만 표시됩니다.

제조업체 부품 검색 Panel은 시뮬레이션 모델을 포함하는 수백만 개의 부품에 대한 접근을 제공합니다.

현재 시뮬레이션 모델에는 모델 핀 정의가 물리적 컴포넌트 핀에 매핑되어 있지 않습니다. 이 매핑이 정의되어 있지 않기 때문에, 소프트웨어는 기본적으로 1 대 1 매핑(모델 핀 1이 물리적 핀 1에 매핑됨)을 적용합니다. 이 때문에 이러한 컴포넌트 중 하나를 사용하면 시뮬레이션이 실패하거나 제대로 기능하지 않을 수 있습니다.

이를 돕기 위해, 시뮬레이터에는 활성화하면 기존 컴포넌트 기호를 일반 컴포넌트 기호로 자동 교체하는 옵션이 포함되어 있습니다. 이 일반 컴포넌트 기호는 배치 중에 생성되는 간단한 직사각형으로, 그 핀이 자동으로 올바른 모델 핀에 매핑됩니다. 이 기능을 사용하려면, 시뮬레이션 모델 설명을 사용하여 제조업체 부품 검색 Panel에 대한 모델 기호 항상 생성 옵션을 시뮬레이션 - 일반 페이지의 환경 설정 대화 상자에서 활성화하세요.

제조업체 부품 검색 Panel에서 시뮬레이션 준비가 된 컴포넌트를 사용하는 경우 항상 모델 심볼 생성 옵션을 활성화하세요.

배치된 컴포넌트에 모델 추가하기

배치된 컴포넌트에 첨부된 모델을 보려면 Properties Panel을 사용하세요. 기존 모델은 파라미터 섹션에 지정되어 있으며, 옵션이 활성화되었을 때 나타납니다.

컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 추가하려면 파라미터 섹션 하단에 있는 추가 버튼을 클릭하고 나타나는 메뉴에서 시뮬레이션을 선택하세요.

기존 컴포넌트 모델은 Properties Panel에서 보거나 편집할 수 있으며 새 모델을 첨부할 수 있습니다.

Sim Model 대화 상자가 열립니다. 이 대화 상자에서 모델 선택과 스키마틱 심볼 핀에서 모델 핀으로의 매핑이 수행됩니다.

Sim Model 대화 상자에서 시뮬레이션 모델을 선택하고 그 핀 정의를 스키마틱 심볼 핀에 매핑하세요.

모델의 출처 선택하기

모델을 선택하기 위해 Browse 버튼을 클릭하기 전에, 필요한 출처 모드를 설정하기 위해 클릭하세요. 활성화하는 출처 버튼은 Browse 버튼을 클릭할 때 발생할 일을 결정합니다:

• 로컬 - 로컬 하드 드라이브나 네트워크 서버에 저장된 모델 파일을 찾기 위해 이 옵션을 사용하세요.
• 라이브러리 - 이전에 설명된 사용 가능한 파일 기반 라이브러리 대화 상자를 통해 제공된 모델을 찾기 위해 이 옵션을 사용하세요. 파일 기반 라이브러리 및 모델 작업 섹션을 참조하세요.
• 서버 - 연결된 워크스페이스에 위치한 모델을 찾기 위해 이 옵션을 사용하세요.
• 옥토파트 - 제조업체 부품 검색 대화 상자에서 사용 가능한 컴포넌트 모델을 찾기 위해 이 옵션을 사용하세요(이 대화 상자는 제조업체 부품 검색 Panel과 동일합니다). 대화 상자의 필터 섹션을 활성화하세요( ), 그런 다음 시뮬레이션 포함 필터를 검색하고 활성화하여 시뮬레이션 모델을 포함하는 컴포넌트만 반환되도록 합니다. 그런 다음 주 검색 필드를 사용하여 필요한 컴포넌트 모델이 사용 가능한지 검색하세요(이미지 보기). 제조업체 부품 검색 Panel은 완전한 컴포넌트를 반환하지만, 선택한 컴포넌트의 시뮬레이션 모델만 디자인에 사용됩니다.

모델 선택 및 탐색

소스를 선택한 후에는 탐색 버튼을 클릭하여 모델 파일을 선택합니다. 나타나는 대화 상자와 모델을 찾는 방법은 활성화한 소스 옵션에 따라 다릅니다. 아래 슬라이드는 네 가지 소스 모드 각각에 대해 열리는 다른 대화 상자를 보여줍니다:

슬라이드는 네 가지 소스 모드 각각에 대해 나타나는 다른 대화 상자를 보여줍니다.

모델 파일을 선택한 후, 모델 파일에 포함된 텍스트, 파라미터 및 정보의 표시는 모델의 호환성과 작동 가능성을 나타냅니다. 이 정보는 Sim Model 대화 상자의 모델 설명 영역에 나타납니다. 모델의 내용을 검토하려면 모델 파일 탭으로 전환하십시오.

또한 모델 형식 유형 옵션이 올바르게 설정되었는지 확인하는 것이 중요합니다. 소프트웨어는 이를 자동으로 감지하고 할당하려고 시도하지만, 올바른지 확인하십시오.

모델 핀을 컴포넌트 심볼 핀에 매핑하기

정확한 모델 작동을 위해서는 컴포넌트 핀과 모델 핀 간의 연결을 확인해야 합니다. 왜냐하면 이들이 일대일로 매핑되지 않을 수 있기 때문입니다. 대부분의 모델 파일에는 아래 이미지에서 보여지는 것처럼 모델 파일의 텍스트에 모델 핀 번호에 대한 설명이 포함되어 있으며, 이를 사용하여 각 모델 핀을 올바른 심볼 핀에 매핑하세요.

각 컴포넌트 핀은 해당 모델 핀에 매핑되어야 합니다.

새 모델 파일 생성

몇몇 모델은 제조업체 및 공급업체에 의해 다운로드 가능한 텍스트 파일로 제공됩니다. 때때로 모델의 세부 정보가 다운로드 파일 대신 웹 페이지에 텍스트로 제시될 수 있습니다. 이런 상황에서는 Altium Designer에서 새 모델 파일을 생성하고 웹 페이지의 내용을 새 모델 파일에 복사/붙여넣기 할 수 있습니다. 아래와 같이 파일 » 새로 만들기 » Mixed-Signal Simulation 하위 메뉴에서 관련 명령어를 사용하세요. 새로운 빈 모델 파일을 생성하기 위한 명령어들. 모델의 올바른 유형(*.MDL, *.CKT 등)을 결정하기 위해서는 모델의 텍스트 내용을 검토하세요. 모델 파일 정보를 복사하여 모델 편집기에 붙여넣을 수 있습니다. 시뮬레이션 모델의 예제 텍스트 콘텐츠입니다. 라이브러리 편집기에서 모델 첨부하기 스키마틱에 배치된 컴포넌트 심볼에 모델을 첨부하는 것뿐만 아니라, 스키마틱 라이브러리 편집기에서 컴포넌트에 모델을 첨부할 수도 있습니다. 이 작업은 스키마틱 라이브러리 편집기에서 수행됩니다. 선택된 컴포넌트에 대해 그래픽 편집 섹션 아래에 첨부된 모델이 나열됩니다. 시뮬레이션 추가 버튼을 클릭하여 시뮬레이션 모델을 추가합니다.

라이브러리 컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 첨부합니다.

Sim Model 대화 상자가 열리면, 컴포넌트에 추가할 모델의 Source 위치를 선택하고 Browse 버튼을 클릭합니다.

모델 소스 위치를 설정한 다음, 모델을 찾아보세요.

모델이 Component Panel에 설치되어 있거나 활성 프로젝트의 일부여야만 사용 가능한 모델 목록에 표시됩니다.

필요한 모델을 찾아보세요.

모델 이름과 모델 파일의 위치는 관련 필드에 지정될 것이며, 모델 세부 정보는 대화 상자 오른쪽에 있는 모델 파일 탭에 표시됩니다. 라이브러리 컴포넌트에 모델을 추가하려면 확인 버튼을 클릭하세요.

생성된 모델이 라이브러리 편집기의 컴포넌트에 첨부되었습니다. 이미지 위로 커서를 올리면 모델 세부 정보가 표시됩니다.

새로운 시뮬레이션 모델은 심볼에 첨부한 후 그래픽 편집 창 아래 섹션에 표시됩니다. 변경한 사항을 저장하세요. 모델을 첨부한 후 컴포넌트를 저장하세요. 워크스페이스 컴포넌트 및 모델 사용하기

회로 시뮬레이터를 사용할 때 기존 라이브러리를 모두 사용할 수 있으며, 시뮬레이션 모델이 첨부될 수 있는 워크스페이스 라이브러리도 포함됩니다. 특정 컴포넌트에서 모델의 사용 가능 여부는 Component Panel의 세부 정보 섹션에서 확인할 수 있습니다. 워크스페이스 컴포넌트에 대해 자세히 알아보려면 연결된 워크스페이스로 컴포넌트 관리를 참조하세요.

워크스페이스 컴포넌트는 파일 기반 컴포넌트와 다릅니다. 파일 기반 컴포넌트에서는 심볼이 핵심 요소이며, 이는 파라미터를 보유하고 있고, 발자국과 시뮬레이션 모델이 이에 첨부됩니다.

워크스페이스 컴포넌트에서 컴포넌트 항목은 파라미터를 보유하고 기호, 풋프린트 및 시뮬레이션 모델을 포함한 다른 요소들을 함께 결합합니다. 각 요소는 워크스페이스에서 별도의 항목으로 저장됩니다. 기존 워크스페이스 컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 추가할 때는 먼저 모델을 워크스페이스에 업로드한 다음, 워크스페이스 컴포넌트에 첨부해야 합니다. 시뮬레이션 모델은 별도로 업로드하거나 컴포넌트에 첨부하는 과정의 일부로 업로드할 수 있습니다.

파일 기반 컴포넌트와 워크스페이스 컴포넌트 간의 이 차이는 워크스페이스 컴포넌트를 편집하는 방법이 약간 다르다는 것을 의미합니다.

Altium 365 클라우드 워크스페이스 컴포넌트 편집하기

기존 워크스페이스 컴포넌트를 편집하고 시뮬레이션 모델을 추가하는 가장 쉬운 방법은 Component Panel에서 컴포넌트를 찾은 다음, 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 컨텍스트 메뉴에서 편집을 선택하는 것입니다. 아래와 같이 표시됩니다. 컴포넌트가 컴포넌트 편집기에서 편집을 위해 열립니다.

워크스페이스 컴포넌트를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여 편집합니다.

컴포넌트에 시뮬레이션 모델 추가하기

컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 추가하려면 시뮬레이션 추가 컨트롤을 시각적으로 찾아 드롭다운을 클릭하세요.

새로운 시뮬레이션 모델을 컴포넌트에 추가합니다.

기존 명령어는 워크스페이스에서 이미 사용 가능한 모델 목록을 엽니다. 새로 만들기 명령어는 컴포넌트에 시뮬레이션 모델을 할당할 수 있는 Sim Model 대화 상자를 엽니다. Sim Model 대화 상자를 사용하여 시뮬레이션 모델을 추가하는 과정은 배치된 컴포넌트에 모델을 추가할 때와 유사합니다. 대화 상자에서 확인을 클릭한 후, 시뮬레이션 모델 미리보기가 컴포넌트 편집기에 표시됩니다.

업데이트된 워크스페이스 컴포넌트 저장하기

이제 컴포넌트에 시뮬레이션 모델이 첨부되었습니다. 아래와 같습니다. 마지막 단계는 업데이트된 컴포넌트를 워크스페이스에 다시 저장하는 것입니다. 이 작업은 서버에 저장으로 불립니다. 파일 메뉴에서 서버에 저장 명령을 선택하세요. 이 명령을 선택하면 컴포넌트가 검증되고, 그런 다음 수정 버전 편집 대화 상자가 열리며 여기에서 이 컴포넌트의 새로운 수정 버전에 대한 변경 사항에 대한 선택적 릴리스 노트를 입력할 수 있습니다. 새로운 수정 버전의 컴포넌트를 저장하는 과정이 완료되면, 컴포넌트는 자동으로 닫힙니다.

워크스페이스 컴포넌트는 이제 설계에서 시뮬레이션에 사용할 준비가 되었습니다.

서버에 저장 명령을 사용하여 워크스페이스의 컴포넌트를 업데이트합니다.

워크스페이스 컴포넌트가 이미 스키마틱에 배치된 경우, 아래와 같이 최신 리비전으로 업데이트 버튼을 클릭하여 최신 리비전으로 업데이트할 수 있습니다.

워크스페이스에서 이미 배치된 컴포넌트는 오래되었을 경우 최신 리비전으로 업데이트할 수 있습니다.

컴포넌트가 아직 Component Panel에서 배치되지 않았다면, 배치하기 전에 새 시뮬레이션 모델이 Panel의 모델 섹션에 표시되는지 확인하세요. 시뮬레이션 모델이 표시되지 않는 경우, Component Panel의 컴포넌트 목록 섹션에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 새로고침을 선택하여 로컬 캐시를 업데이트하세요.

시뮬레이션 모델이 워크스페이스 컴포넌트에 추가되었습니다. 시뮬레이션 모델 세부 정보가 표시되지 않으면 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 새로 고침하세요.

시뮬레이션, 정확성과 성능 사이의 균형 찾기

시뮬레이션 설정의 중요한 부분은 시뮬레이션에 사용되는 범위에 대한 올바른 값을 설정하는 것입니다.

예를 들어, 기본값이 회로의 특성에 기반한 필요한 시뮬레이션 시간과 일치하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 아래와 같이 0부터 1u까지의 시간 간격을 가진 일시적 특성을 구성하는 경우를 생각해 보세요.

임시 시간 간격이 0에서 1u로 설정되었습니다.

이 회로에서, 소스는 아래와 같이 주기가 1uS로 설정되었습니다.

소스의 주기는 1u입니다.

이 트랜지언트 범위는 아래에 표시된 바와 같이 회로의 작동 특성을 고려할 때 회로를 제대로 시뮬레이션할 수 없습니다.

트랜지언트 시간 범위가 소스에서 구성된 주기에 비해 너무 짧습니다.

마찬가지로, 범위가 넓을 때(예: 0 - 100u), 플롯을 분석하기도 어렵고 분석에 필요한 시간도 증가합니다.

트랜지언트 시간 범위가 너무 넓습니다.

대신, 신호 주기 값보다 큰 범위 값을 선택하세요. 예를 들어, 5 주기(0 - 5u)가 적당합니다. 이 정도면 회로가 안정되기에 충분하지만, 이 유형의 계산에 과도하지는 않습니다. 이 회로의 Transient Analysis에 적합한 시간 범위입니다. 계산을 위한 값의 비례적인 단계를 선택하거나 플롯에 표시되는 점의 수를 고려하는 것도 중요합니다. 점의 수를 과도하게 선택하면 계산이 느려지고, 점의 수가 충분하지 않으면 계산이 부정확해집니다. 예를 들어, 아래에 표시된 진폭-주파수 특성을 고려해 보세요. 첫 번째는 10개의 포인트를 사용하도록 설정되었고, 두 번째는 1000개의 포인트를 사용하도록 설정되었습니다. 사용된 포인트의 수 차이는 계산 시간에 큰 차이를 만들지 않지만, 특성의 정확도를 크게 향상시킵니다. 계산을 위해 충분하지 않은 수의 포인트가 사용되었을 때의 분석 결과입니다.

계산을 위해 적절한 수의 점이 사용되었습니다.

결과 표시 및 분석

각 계산 유형의 결과는 시뮬레이션이 수행될 때마다 열리는 SDF 창의 이름이 지정된 탭에 표시됩니다. 모든 계산이 함께 실행될 때(F9를 누르거나 Simulate » Run Simulation 명령을 선택할 때), 열린 SDF 문서 하단의 탭을 클릭하여 플롯 간에 전환할 수 있습니다.

각 분석 유형은 SDF 파일의 이름이 지정된 탭에 표시됩니다.

시뮬레이션 결과는 나중에 보고 편집하고 싶을 경우 저장할 수 있습니다. 워크스페이스 상단의 문서 탭을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 저장 명령을 선택하세요. 다양한 유형의 분석을 실행하고 각 SDF 파일을 저장할 계획이라면, 각 SDF 파일에 고유한 이름을 부여할 수 있도록 대신 파일 » 다른 이름으로 저장 명령을 사용하세요.

SDF 파일은 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하는 컨텍스트 메뉴를 통해 저장할 수 있습니다.

모든 저장된 시뮬레이션 결과는 Simulation Dashboard의 결과 섹션에 표시됩니다. 특정 플롯을 다시 열려면 점 세 개를 클릭하고 메뉴에서 결과 보기를 선택하거나 분석 이름을 더블 클릭하세요. 이 메뉴를 사용하여 차트 제목과 설명을 편집하고, Analysis Setup & Run영역에서 플롯의 설정을 복원(프로필 불러오기), 그리고 해당 결과를 삭제할 수도 있습니다.

Simulation Dashboard에서 실행된 각 분석 유형에 대한 시뮬레이션 결과에 접근할 수 있습니다.

특정 시뮬레이션의 결과를 잠글 수도 있습니다. 그렇게 하면, 같은 유형의 다음 시뮬레이션은 이름에 순차적인 숫자 접미사가 추가된 새로운 결과로 저장됩니다.

계산의 특정 버전을 저장하려면 잠금 아이콘을 클릭하세요.

Plot 파형 플롯 작업하기

아래 이미지는 결과 파형의 다양한 요소의 이름을 보여줍니다.

시뮬레이션 결과에서 다양한 요소를 이해하기.

파형 창에서 작업할 때의 빠른 팁:

• 파형 이름을 클릭하여 길게 누른 후 다른 플롯으로 드래그하면 파형을 다른 플롯으로 이동할 수 있습니다.
• 기존 파형을 새로운 별도의 플롯에 표시하려면, 이름을 더블 클릭한 다음 파형 편집 대화 상자에서 플롯 번호 드롭다운에서 새 플롯을 선택하세요(이미지 보기). 이 작업을 수행한 후에는 보이는 플롯의 수를 변경해야 할 수 있으며, 이는 문서 옵션 대화 상자(도구 메뉴)에서 수행됩니다.
• 플롯 내의 아무 곳이나 더블 클릭하여 플롯 옵션 대화 상자를 열고, 여기서 제목, 그리드 라인 및 선 스타일을 구성할 수 있습니다. (이미지 보기)
• 축을 더블 클릭하여 해당 축에 라벨을 붙이고 구성하세요. (이미지 보기)
• 차트 제목을 더블 클릭하여 차트 옵션 대화 상자를 열고, 여기서 차트의 이름을 지정하고 현재 커서가 활성화되어 있는 경우 해당 플롯에 표시되는 커서 측정값을 구성할 수 있습니다. (이미지 보기)
• 플롯의 특정 영역을 확대하여 검토하려면, 왼쪽 클릭하여 드래그하여 새 보기 영역을 정의하는 사각형을 그립니다. 보기를 복원하려면, 오른쪽 클릭하고 문서 맞춤을 선택하세요. (이미지 보기)
• 메뉴에서 도구 » 문서 옵션을 선택하여 문서 옵션 대화 상자를 열고, 여기서 색상, 다양한 파, 차트 및 플롯 요소의 가시성(데이터 포인트 포함)을 구성하고 FFT 길이를 정의할 수 있습니다. (이미지 보기)

우리는 플롯을 다루는 방법을 보여주기 위해 과도 과정의 초기 특성과 소스 출력에서의 신호 이미지를 사용할 것입니다.

과도 과정의 특성과 소스 출력에서의 신호.

플롯에서 신호 중 하나를 선택하려면 범례에서 왼쪽 클릭을 하고, 선택을 해제하려면 두 번 클릭하세요.

신호 이름을 한 번 클릭하면 선택됩니다. 다시 클릭하면 선택이 해제됩니다.

신호 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하면 선택된 신호를 편집하기 위한 명령어 세트가 포함된 메뉴가 열립니다. 아래와 같습니다.

선택된 신호에 사용 가능한 명령어 메뉴입니다.

Measurement Cursor 측정 커서

X축을 따라 동시에 두 개의 커서를 설정하고 이동할 수 있습니다. 커서와 플롯의 교차점의 좌표는 창 하단에 표시됩니다. 측정 세부 정보도 플롯 아래에 표시될 수 있으며, 이를 구성하려면 플롯을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 차트 옵션을 선택하십시오.

커서를 제거하려면 마우스 오른쪽 버튼으로 커서 끄기 명령을 사용하십시오.

커서 사용 예시.

커서를 사용하여 파형에 대한 다양한 측정을 수행할 수 있으며, Sim Data Panel을 열어 두 커서의 현재 위치에서 계산된 측정값을 표시할 수 있습니다.

커서를 사용하여 파형에서 측정을 수행할 수 있습니다. 측정 결과는 Sim Data Panel에 표시됩니다.

이미 표시된 신호를 편집하려면, 마우스 오른쪽 버튼 메뉴에서 Edit Wave 명령을 선택하거나(또는 신호 이름을 더블 클릭하면) Edit Waveform 대화 상자가 열립니다.

Edit Wave 명령을 선택하여 Edit Waveform 대화 상자를 엽니다.

수학적 표현식 정의하기

관찰할 Waveform을 선택할 수 있을 뿐만 아니라, Edit Waveform 대화 상자를 사용하여 수학적 Expression을 정의할 수도 있습니다.

Expression을 만들려면 웨이브폼을 선택하여 (Expression 필드에 클릭할 때 웨이브폼 목록에서 포함됩니다) 필요한 함수를 적용한 다음, 필요한 Expression을 구성하기 위해 웨이브폼을 계속 선택하세요. 이름 필드를 사용하여 Expression에 의미 있는 이름을 지정하세요. 또한, 표시되는 웨이브폼의 단위와 색상을 변경할 수 있습니다.

자신만의 Output Expression을 만드세요.

플롯(파형 이름이 아닌 곳)에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하면, 명령어 메뉴가 나타나며, 여기서 다음을 할 수 있습니다: 기존 플롯에 파형 추가(파형 플롯에 추가); 추가 플롯 추가(플롯 추가); 플롯 삭제(플롯 삭제); 다양한 옵션 구성; 그리고 플롯의 뷰 복원(문서 맞춤). 플롯의 작은 영역을 확대하여 자세히 검토하려는 경우 이 명령어를 사용하세요.

새 플롯 추가

새 플롯은 플롯 마법사를 통해 추가됩니다. 단계의 순서와 결과는 아래 이미지에 나타나 있습니다.

마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 'Add Plot'을 선택하여 마법사를 실행한 다음, 이름을 지정하고 그리드를 구성하세요.

'Add'를 클릭하여 사용 가능한 파형 중에서 파형을 선택하세요.

새로운 v(out) 플롯이 차트에 추가되었습니다.

디지털 플롯 작업하기

Altium Designer는 디지털 모델을 가진 컴포넌트의 핀에 연결된 회로의 노드, 즉 디지털 노드와 작업을 지원합니다. 시뮬레이션에 디지털 노드 분석이 포함된 경우, 출력 디지털 파형은 별도의 디지털 플롯에 표시됩니다.

디지털 파형으로 된 플롯입니다.

신호를 디지털 파형으로 출력하려면 분석 설정 시 Add Output Expression 대화 상자에서 Waveforms 드롭다운에서 디지털을 선택한 다음 사용 가능한 디지털 파형을 선택하십시오. 디지털 파형은 d로 접두어가 붙습니다.

디지털 플롯에 대한 주의사항:

• 디지털 플롯에는 Y축이 없습니다. 디지털 파형에는 디지털 레벨만 표시되기 때문입니다. 또한, 디지털 파형과 아날로그 파형을 하나의 플롯에서 혼합할 수 없다는 점을 유의하세요.
• 디지털 파형에는 부울 함수를 적용할 수 있습니다. 결과 파형은 여전히 디지털이며, 즉 디지털 플롯에 표시됩니다. 다른 연산은 결과 파형을 아날로그 파형으로 변환할 것입니다.

• 디지털 신호의 정의되지 않은 상태는 플롯에서 이중 선으로 표시되며, X 숫자 값으로 표시됩니다.

  

SPICE 넷리스트란 무엇이며 어떻게 읽나요?

SPICE 넷리스트는 회로의 텍스트 표현입니다. 필요한 모든 컴포넌트와 파라미터, 컴포넌트 모델, 연결 및 분석 유형을 포함해야 합니다. 시뮬레이션 엔진이 처리하는 것은 SPICE 넷리스트입니다. 회로도의 그래픽 표현은 사용자의 작업에서 넷리스트를 시뮬레이션할 때 생성하기 쉽게 하기 위해 사용됩니다. 회로도를 설계할 때 넷리스트가 자동으로 생성되므로 수동으로 생성할 필요가 없어, 과정을 단순화하고 잠재적인 오류를 줄입니다.

컴포넌트와 연결의 사양은 회로를 설명하기 위해 특별한 문법을 요구합니다. 이 방법의 복잡성에도 불구하고 그것은 장점이 있습니다. 넷리스트와 회로도 모두에서 직접 작업하고 시뮬레이션할 수 있게 합니다.

현재 회로도에서 시뮬레이션 넷리스트를 생성하려면 메뉴에서 Simulate » 넷리스트 생성을 선택하세요. 새로운 빈 넷리스트를 생성하려면 메뉴에서 파일 » 새로 만들기 » 혼합 신호 시뮬레이션 » AdvancedSim 넷리스트 명령을 선택하세요.

넷리스트를 생성하는 명령어.

내용을 이해하기 위해 아래에 보이는 예시 넷리스트를 참고하세요. 이는 아래에 보이는 회로도와 일치합니다:

• "*"로 시작하는 줄은 주석으로, 보조 텍스트로 사용됩니다
• CC11 0 NetC11_2 100nF는 컴포넌트 설명입니다. 여기서:
  • CC11 컴포넌트 지정
  • 0 NetC11_2 - 컴포넌트의 핀이 연결된 네트, 이 예제에서는 커패시터의 첫 번째 핀이 GND (0) 회로에, 두 번째는 NetC11_2에 연결됨
  • 100nF - 컴포넌트 값
• VV6 NetC14_2 0 DC 0 PULSE(0 5 100n 10n 10n 400n 1u) AC 1mV 0 - 신호 소스 설명:
  • VV6 - 컴포넌트 지정
  • NetC14_2 0 - 컴포넌트 연결 핀
  • DC 0 / AC 1mV / 0 - 신호 소스 파라미터: DC, AC, Phase
  • PULSE(0 5 100n 10n 10n 400n 1u) - 출력 신호 파라미터: 초기 값, 펄스 값, 시간 지연, 상승 시간, 하강 시간, 펄스 폭, 주기
• .PRINT =1 NetC13_1 NetC14_2 - 플롯 형태로 신호를 보여주는 명령
• *선택된 회로 분석:
  • .TRAN 1 10u 0 1 - 선택된 계산 유형(과도 계산) 및 계산 파라미터(시작 시간, 종료 시간, 단계)
• *모델 및 서브서킷:
  • .model PMOSFET_Level1 pmos (Level=1) - 사용된 트랜지스터 모델에 대한 링크
• .END - 문서의 끝

예시 넷리스트.

넷리스트가 생성된 회로도.

열린 넷리스트에서 직접 시뮬레이션을 실행하려면 Simulate » 실행을 선택하거나 (F9 단축키를 누르세요).

넷리스트에서 직접 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다.

시뮬레이션 결과는 이전에 스키마틱과 Simulation Dashboard Panel을 사용하여 얻은 결과와 동일합니다.

넷리스트에서 직접 시뮬레이션한 후의 결과입니다.

시뮬레이션 문제 해결

회로가 시뮬레이션되지 않을 때 문제가 회로에 있는지, 아니면 시뮬레이션 과정에 있는지를 식별해야 합니다. 이 참조 섹션에 포함된 정보를 따라가며 제안된 포인트들을 하나씩 시도해 보세요.

시뮬레이션 중에 때때로 오류나 경고를 보고하는 메시지가 표시될 수 있습니다. 이 메시지들은 Message Panel에 나열됩니다.

경고 메시지 - 경고 메시지는 시뮬레이션에 치명적이지 않습니다. 일반적으로 SPICE가 시뮬레이션을 완료하기 위해 회로에 대해 변경해야 했던 사항에 대한 정보를 제공합니다. 여기에는 유효하지 않거나 누락된 파라미터 등이 포함됩니다.

오류 메시지 - 오류 메시지는 혼합 시뮬레이터가 해결할 수 없었던 문제에 대한 정보를 제공하며 시뮬레이션 과정에 치명적이었습니다. 오류 메시지는 시뮬레이션 결과를 생성할 수 없음을 나타내므로, 회로를 분석할 수 있게 되기 전에 수정해야 합니다.

시뮬레이션 분석 실패 문제 해결

모든 시뮬레이터가 직면하는 도전 중 하나는 수렴입니다. 정확히 수렴이라는 용어는 무엇을 의미할까요? 대부분의 시뮬레이터와 마찬가지로, 혼합 시뮬레이터의 SPICE 엔진은 회로를 대표하는 방정식을 반복적으로 해결하는 반복 과정을 사용하여 회로의 정상 상태 전압과 전류를 찾습니다. 만약 이 전압과 전류를 찾는 데 실패한다면(수렴에 실패한다면), 그 회로의 분석을 수행할 수 없게 됩니다.

SPICE는 회로의 각 단계에서 운용점(직류 전압 및 전류)을 결정하기 위해 행렬 형태로 표현된 동시 선형 방정식을 사용합니다. 회로는 전도도의 배열로 축소되어 방정식을 형성하는 데 사용됩니다(G * V = I). 회로에 비선형 요소가 포함되어 있는 경우, SPICE는 비선형성을 고려하기 위해 선형 방정식의 여러 번의 반복을 사용합니다. SPICE는 노드 전압에 대한 초기 추정을 한 다음, 회로의 전도도를 기반으로 분기 전류를 계산합니다. 그런 다음 SPICE는 분기 전류를 사용하여 노드 전압을 다시 계산하고, 이 과정이 반복됩니다. 이 사이클은 모든 노드 전압과 분기 전류가 지정된 허용 오차 내에 들어올 때까지(수렴할 때까지) 계속됩니다.

그러나 전압이나 전류가 지정된 반복 횟수 내에 수렴하지 않으면, SPICE는 단일 행렬, Gmin 스텝 실패, 소스 스텝 실패 또는 반복 한계 도달과 같은 오류 메시지를 생성하고 시뮬레이션을 중단합니다. SPICE는 각 시뮬레이션 단계의 결과를 다음 단계의 초기 추정치로 사용합니다. 전이 분석(즉, 시간이 단계적으로 진행됨)을 수행하는 중에 SPICE가 지정된 타임스텝을 사용하여 해를 수렴할 수 없는 경우, 타임스텝이 자동으로 줄어들고, 사이클이 반복됩니다. 타임스텝이 너무 많이 줄어들면, SPICE는 타임스텝이 너무 작음 메시지를 표시하고 시뮬레이션을 중단합니다.

일반 시뮬레이션 수렴 문제 해결

시뮬레이션 분석이 실패할 때 가장 흔한 문제는 회로가 합리적인 작동 지점으로 수렴하지 못하는 것입니다. 다음 기술을 사용하여 수렴 문제를 해결하세요.

수렴 문제 해결 단계

• 수렴 문제가 있을 때는, 운영 지점(Operating Point) 분석 외의 모든 분석을 끄고 시작하세요.

• 시뮬레이션과 관련된 오류/경고에 대해 Message Panel을 확인하세요.

• 회로가 올바르게 연결되었는지 확인하세요. 떠다니는 노드와 잘못된 부품은 허용되지 않습니다.

• 회로에 접지 노드가 있고, 회로의 모든 노드가 이 접지로 DC 경로를 가지고 있는지 확인하세요. 노드를 격리할 수 있는 컴포넌트에는 변압기와 커패시터가 포함됩니다. 전압 소스는 DC 단락 회로로, 전류 소스는 DC 개방 회로로 간주됩니다.

• 시뮬레이션 파라미터를 입력할 때 0을 문자 O와 혼동하지 않았는지 확인하세요.

• 컴포넌트 값이나 시뮬레이션 파라미터에 대해 올바른 SPICE 배수가 지정되었는지 확인하세요(MEG 대신 M은 1E+6용). 배수는 대소문자를 구분하지 않습니다. 또한 값과 배수 사이에 공백이 허용되지 않습니다. 예를 들어 1.0uF가 올바르며, 1.0 uF는 허용되지 않습니다.

• 모든 장치와 소스가 올바른 값으로 설정되어 있는지 확인하세요.

• 의존 소스의 이득이 올바르게 설정되었는지 확인하세요.

• 시리즈 커패시터나 전류 소스를 일시적으로 제거하고 시뮬레이션을 다시 실행하세요.

• 병렬 인덕터나 전압 소스를 일시적으로 제거하고 시뮬레이션을 다시 실행하세요.

• Simulation Dashboard의 Analysis Setup & Run섹션에서 을 클릭하여 Advanced 분석 설정 대화 상자의 Advanced 탭에서 ITL1 파라미터의 값을 300으로 증가시키세요. 이렇게 하면 운영 지점 분석이 포기하기 전에 더 많은 반복을 거칠 수 있습니다.

• Advanced 분석 설정 대화 상자의 Advanced 탭에서 RSHUNT1의 값을 설정하세요. 이 저항 값은 각 회로 노드와 접지 사이에 추가되어 "특이 행렬" 오류와 같은 문제를 수정하는 데 도움이 됩니다. 규칙적으로, RSHUNT 값은 매우 높은 저항 값, 예를 들어 1e12로 설정해야 합니다.

• .NS (Nodeset) 장치를 추가하여 노드 전압을 정의하세요. 노드 전압의 초기 추측이 매우 벗어난 경우, Nodeset 장치를 사용하여 운영 지점 분석의 예비 패스에 사용되는 시작 전압을 미리 정의할 수 있습니다. 배치한 각 Nodeset 장치에서 Initial Voltage 파라미터를 구성하세요. Nodeset은 Simulation Generic Components 라이브러리 또는 Simulation Sources 라이브러리에서 배치할 수 있습니다. Simulation Sources 라이브러리에서 Nodeset 장치를 배치하는 경우, Initial Voltage 파라미터가 기본적으로 표시되지 않을 수 있습니다. 이를 해결하려면, 컴포넌트를 선택하여 Properties Panel에 설정을 표시하고, Panel에서 시뮬레이션 모델을 선택한 다음 버튼을 클릭하여 시뮬 모델 대화 상자를 엽니다. 파라미터가 대화 상자의 오른쪽에 나열되며, 컴포넌트에 표시 체크박스를 활성화하여 Properties Panel에서 쉽게 검토하고 편집할 수 있습니다. Properties Panel에서 보이지 않는 경우, 모든 파라미터를 표시하려면 더 보기 링크를 클릭한 다음 아이콘을 클릭하여 항상 표시하도록 설정하세요.

• Nodeset 장치가 수렴에 도움이 되지 않는 경우, .IC 장치를 배치하여 초기 조건을 정의해 보세요. 이 경우 노드 전압은 운영 지점 분석 동안 지정된 값으로 유지되었다가, Transient Analysis 동안 해제됩니다. 초기 조건 장치는 Nodeset 장치와 같은 라이브러리에서 배치할 수 있으며, 초기 전압 파라미터는 동일한 방식으로 구성해야 합니다.

• Simulation Dashboard의 Analysis Setup & Run섹션에서 Transient 설정의  Use Initial Conditions 옵션을 활성화하세요. 이 옵션은 .IC 장치(또는 컴포넌트의 IC 파라미터)와 함께 작동합니다. 이 옵션을 설정하면 운영 지점 분석이 수행되지 않고 지정된 전압이 Transient Analysis의 초기 조건으로 사용됩니다.

• 모델의 시리즈 저항 파라미터를 지정하고 Advanced 분석 설정 대화 상자의 Advanced 탭에서 GMIN 옵션을 10배 증가시키세요.

• 반도체 장치, 특히 다이오드의 초기 조건(시작 조건)을 OFF로 지정하세요. 이는 첫 번째 반복에서 다이오드(또는 반도체 장치)를 건너뛰어 수렴을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

DC Sweep 분석 문제 해결

DC Sweep 분석에 문제가 있을 때, 먼저 위에 나열된 수렴 문제 해결 단계를 시도해 보세요. 만약 여전히 문제가 발생한다면, 다음을 시도해 보세요:

• imulation Dashboard의 Analysis Setup & Run섹션에서 Primary Step-기본 단계 파라미터의 값을 변경하세요. 장치 모델에 불연속성(모델의 선형 영역과 포화 영역 사이 등)이 존재하는 경우, 단계 크기를 늘리면 시뮬레이션이 불연속성을 건너뛸 수 있습니다. 반면에 단계를 작게 만들면 시뮬레이션이 급격한 전압 전환 불연속성을 해결할 수 있습니다.

• DC Sweep 분석을 사용하지 마세요. 일부 문제(예: 히스테리시스)는 DC 분석으로 해결할 수 없습니다. 이러한 경우에는 적절한 전원 소스의 값을 램프하는 Transient 분석을 사용하는 것이 더 효과적입니다.

Transient Analysis 문제 해결

과도 해석에 문제가 있을 때, 먼저 위에 나열된 수렴 문제 해결 단계를 시도해 보세요. 만약 여전히 문제가 발생한다면, 다음을 시도해 보세요.

Advanced 탭에서 Advanced 분석 설정 대화 상자(Simulation Dashboard의 Analysis Setup & Run섹션에서 을 클릭):

• RELTOL 파라미터를 0.01로 설정하세요. 기본값인 0.001(0.1% 정확도)에서 허용 오차를 늘리면 해를 찾기 위한 반복 횟수가 줄어들고 시뮬레이션이 훨씬 더 빨리 완료됩니다.
• ITL4 파라미터의 값을 100으로 증가시키세요. 이렇게 하면 Transient Analysis이 각 시간 단계마다 포기하기 전에 더 많은 반복을 거칠 수 있습니다. 이 값을 높이면 timestep too small 오류를 제거하는 데 도움이 되어 수렴성과 시뮬레이션 속도를 모두 개선할 수 있습니다.
• 전류/전압 수준이 허용한다면 ABSTOL 및 VNTOL의 값을 증가시켜 정확도를 낮추세요. 귀하의 특정 회로가 1uV나 1pA까지의 해상도를 요구하지 않을 수도 있습니다. 그러나, 회로의 예상되는 최저 전압 또는 전류 수준보다 적어도 한 자릿수 낮은 수준은 허용해야 합니다.
• 적분 방법을 Gear 방법 중 하나로 변경하세요. Gear 적분은 더 긴 시뮬레이션 시간을 요구하지만, 일반적으로 사다리꼴 방법보다 더 안정적입니다. Gear 적분은 특히 진동하거나 피드백 경로가 있는 회로에 유용할 수 있습니다.

추가로 시도해볼 사항들: - 회로를 현실적으로 모델링하세요. 특히 stray(스트레이)/Junction 용량과 같은 현실적인 기생 요소를 추가하세요. 다이오드 주변에 RC 스너버를 사용하세요. RF 및 전력 장치에 대해서는 장치 모델을 서브서킷으로 교체하세요. - 회로의 모든 주기적 펄스 소스의 상승/하강 시간을 늘리세요. 가장 좋은 펄스 생성기라도 순간적으로 전환할 수 없습니다.