谁说仿真只是仿?原理赋予实践才有真!

2014-07-07 09:44 来源:电子信息网 作者:娣雾儿

我们早期设计电路时没有仿真的概念,尤其在低速数字设计上。在漫长的电路设计生涯中越来越感觉到仿真的重要性,特别是在设计一个3GHz速率的电路时。

大多数情况下,或者初次使用仿真时总是感觉仿真的结果跟最后的测试对不上。尤其在做模拟电路的仿真时,比如运放等组成的放大电路。这其实不是仿真的问题而是 1)model的准确性 2)对实际电路的描述。

第一个比较容易理解。一个仿真是否可靠,与使用的model直接相关。你怎么描述电阻?电阻在你眼里是否就是一个R值?其实电阻是有寄生电感和电容的。电容有lead inductance和shunt resistance。有做RF的人讲如果不是将每个没用过的电阻电容测试一下,就不敢用它做设计或者用它的标准model做仿真。

你怎么看待电路图?电路图是否代表了所有设计信息?不是的。电路图只是给你了一个所有集中参数元件的连接顺序。大家知道电路的实质是用电场和磁场描述的。而电场和磁场的相互作用跟携带他们物体(元器件)的空间相对位置有关。也就是这些元器件的摆放位置,方向,和公用的通路(地,电源)会对电磁场的行为产生影响。所以一个电路图只是携带了有限的设计信息,至少不是全部!具体来说,每个信号loop的大小和相互作用,在公用通路上的相互耦合,电感等元件产生的磁场对其他电路的影响,大信号(比如控制的输出)对小信号(被检测的弱信号)回路的影响,等等都是应该考虑的。有时大家在纠缠数模混合设计是否该分地和怎么分,其实你把每个信号都看成有一个loop,该loop会影响别人,也会被别人影响,分析起来就清晰多了。地和电源符号的使用往往使设计者忽略的这一因素。

一般做仿真会从电路图开始编写仿真的描叙。更有甚者有的人想用自动软件直接从电路图得到spice的网表。其实电路图并没有告诉你元器件是怎样连接的,除了告诉你他们的连接顺序外。电路图上表示的是一根线,虽然你做仿真时已经考虑到了一个trace可以用传输线来描述。但在不同频率下介电常数不是个常量,趋肤效应使得高频下的trace thickness发生了变化。过孔对高频影响最甚,过孔的model到现在也没个精确的数学模型。过孔中non-functional pad产生的寄生电容,你是否想着model了?via stub呢?记得几年前公司招一个人对他面试,他说起他的博士论文就是研究过孔的model。所以仿真不是一个简单的事情。专业的公司有专门的modeling和仿真的工程师。做仿真不是学会了用仿真软件就可以做的。就像比尔盖茨用basic能写出MS来一样。

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