Дәмдеуіш: бастапқы динамика, қосымшалар және артықшылықтар
2024-09-10 1453

Калифорния, Беркли университетінде жасалған дәмдеуіш (интеграцияланған модельдеу бағдарламасы), аналогтық тізбектерді модельдеу арқылы шамамен 100 МГц-ге дейін электронды дизайнды төңкереді.Бұл құрал инженерлерге виртуалды модельдеу арқылы тізбек жобаларын болжауға және шешуге, физикалық прототиптер қажеттілігін төмендетіп, даму шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді.Симуляция нәтижелері бойынша динамикалық және итеративті дизайн түзетулеріне ықпал ету арқылы дәмдеуіштер шығарылғанға дейін жұмыс істеуді оңтайландыру, тізбекті мінез-құлықты жан-жақты түсінуді қамтамасыз етеді.Электроника саласындағы бұл негізгі рөл оптиманы теориялық дизайндар мен практикалық қосымшалар арасындағы негізгі көпірді құрайды.

Каталог

1-сурет: дәмдеуіштер (интеграцияланған тізбекті екпіні бар модельдеу бағдарламасы) Шолу

Дәмдеуіш дегеніміз не?

SPICE - бұл электрондық дизайн төңкерісіне ие ашық бағдарламалық құрал.Калифорния университетінде, Беркли, дәмдеуіштер аналогтық тізбектерді модельдеуге бағытталған, инженерлер инженерлеріне әр түрлі жағдайларда қалай әрекет етуге мүмкіндік беретін инженерлер модельдеуге мүмкіндік береді.Бұл әсіресе қарапайым дизайннан бастап, қарапайым дизайннан бастап, қарапайым дизайннан жоғары кешенге дейін, шамамен 100 МГц-ге дейін, ортаңғы жиілікке қосымшалармен айналысады.

Дәмдеуіштердің эволюциясы

1973 жылы Калифорния университетінде жасалған дәмдеуіштер 1973 жылы Беркли 1973 жылдан бастап, электронды модельдеуде идеалға айналды.Бастапқыда Бастапқыда жазылған, ғылыми есептеулердегі беріктігімен танымал бағдарламалау тілі, дәмдеуіштер, олар уақыттың негізгі компьютерлерімен жұмыс істеуге арналған, ол деректерді кешенді өңдеуге арналған тапсырмалармен жұмыс істеуге арналған.Есептеу техникасы бойынша дәмдеуіш ретінде дәмдеуіштер де бейімделді.Ірі кезеңдердің бірі SPICE2G.6-ды шығару болды, C бағдарламалау тілінде, жылдам өңдеу жылдамдығын және параллель есептеулерді қолдайтын бағдарламалау тілінде қайта жазылды.

Бұл ауысу тілдерді кодтаудағы ауысымнан гөрі, бұл есептеу қуатының қарқынды өсуін және технологиялық қажеттіліктердің өзгеруін көрсетті.Осы жылдар ішінде дәмдеуіштің әр жаңа нұсқасы өзінің мүмкіндіктерін кеңейтті, оның аналитикалық дәлдігі мен пайдаланушылық интерфейсін жақсартады.Бұл жаңартулар дәмдеуіштерді көп, сондықтан оны біркелкі тізбекті модельдеуді және оны әр түрлі салалардағы инженерлерге арналған құрал жасауға мүмкіндік беретін дәмдеуіштер пайда болды.

Тәжірибеде дәмдеуіштерді қолдану интерактивті және итеративті процесс болып табылады.Инженерлер модельдеу нәтижелерінен кері байланыс негізінде өз тізбектерін үнемі тазартады.Бұл тәсілдер оларға жеке компоненттер мен параметрлерді нақты уақытта, олар физикалық прототиптеуге ауысқанға дейін нақты уақыт режимінде реттеуге мүмкіндік береді.Мұндай итеративті талдау дизайнды оңтайландыруға ғана емес, сонымен қатар схемалар белгілі бір жолмен қалай әрекет етуге көмектеседі.Бұл түсінік электронды дизайн мен инновацияның шекараларын итермелеу үшін баға жетпес.

SPISE қосымшасы

SPICE электронды дизайнда әр түрлі тізбекті талдауды, соның ішінде сызықты айнымалы, сызықты емес тұрақты ток, және өтпелі талдауды қолдау арқылы үлкен бөлігі бар.Бұл әдістер инженерлерге әр түрлі жұмыс жағдайында тізбектер қалай жүзеге асырылатынын бағалауға көмектеседі.Кирхгоф заңдарын қолдана отырып және өзгертілген түйіндік талдауды қолдану арқылы дәмдеуіштер дәл модельдеуге мүмкіндік беретін эксперименталды мәліметтермен теориялық модельдерді біріктіреді.Инженерлер рингстер, конденсаторлар, конденсаторлар және индукторлар сияқты негізгі элементтерден, диодтар, транзисторлар және тіпті электр жеткізу желілері мен қуат көздері сияқты кеңейтілген элементтер сияқты күрделі құрылғылардан кеңірек компоненттерді модельдей алады.

Іс жүзінде, дәмдеуіштер жобалау процесін тестілеуден және тазарту циклдерін жеңілдету арқылы өзгертеді.Инженерлер өз тізбектерін дәмдеуіштерге енгізіп, схемалардың әртүрлі жағдайларда өзін-өзі ұстау, нәтижелерге негізделген компоненттер мен конфигурацияларды қалай ұстайтынын модельдеуге арналған.Виртуалды параметрдегі дизайнды жылдам сынау және тестілеу мүмкіндігі физикалық прототиптердің қажеттілігін төмендетеді, дәлдікті жақсарту кезінде дамуды тездетеді.Жеке компьютерлерде дәмдеуіш, әсіресе PSPITE® сияқты құралдар арқылы осы қуатты модельдеуге, заманауи электронды дизайн жұмыс ағындарына бөлшектерді одан әрі ендіруге мүмкіндік берді.

2-сурет: Дәмдеуіштер - электронды өнеркәсіп бойынша кеңінен қолданылады

Дәмдеуіштердегі құрылғыны модельдеу

Дәмдеуіштер әсіресе электронды компоненттердің нақты әлемдік мінез-құлқын көбейту үшін пайдалы.Бұл модельдер теориялық түсінігі және эмпирикалық мәліметтердің тіркесімін қолдана отырып, модельдеу нақты өнімділікті мұқият көрсетіп, құрастырылған.SPICE талдау әдістерін, оның ішінде уақытша талдау, DC талдау, шағын айнымалы ток анализі және шуды талдауды қолдайды.Әр әдіс центрлердің жұмыс істейтіндігі, инженерлер үшін әлеуетті мәселелерді анықтауға және өндіріске кірер алдында олардың дизайнын оңтайландыруға болатын ерекше түсініктер ұсынады.

Дәмдеуіштерді пайдалану процесі жоғары интерактивті және итеративті.Инженерлер өздерінің тізбекті конструкцияларын модельдеу және олардың модельдерін өңдеу және өнімділікті жақсарту үшін кері байланыс арқылы сынайды.Бұл тәсіл инженерлер инженерлерге әр компонент жалпы дизайнға қалай әсер етеді, бұл тізбектің жұмыс істеуі мен сенімділігі үшін оңтайландырылғанын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.SPISE-дің егжей-тегжейлі модельдеу мүмкіндіктері жеке тізбектер мен ПХД жобалауға ғана емес, сонымен қатар күрделі жүйенің тексеруіне мүмкіндік береді.Бұл жан-жақты тәсіл түпкілікті өнімнің сенімділігі мен тиімділігін арттырады.

Электроникадан тыс дәмдеуіштерді кеңейту

Дәмдеуіш енді электронды тізбектерді модельдеуге арналған құрал емес;Оның мүмкіндіктері жылу және электромеханикалық процестер сияқты электрлік емес жүйелер үшін кеңейтті.Бұл электрлік және электрлік емес бөлшектер арасындағы аналогтар салу арқылы мүмкін.Мысалы, жылу жүйелерін дәмдеуіштерде электр сыйымдылығын салып, электр сыйымдылығына салыстыруға болады.Осы аналогтармен дәмдеуіштер инженерлерде жылуды басқару және салқындату жүйелерінің тиімділігі туралы құнды түсініктер бере отырып, құрылғыларда термиялық әрекеттерді модельдеуге көмектеседі.Бұл, әсіресе, тұрақты жиналған электронды компоненттермен жұмыс істеу кезінде тиімді, онда жылудың тиімді дисплейі өнімділікті сақтауда тиімді.

SPICE сонымен қатар механикалық компоненттерді механикалық компоненттерді, мысалы, мотор дискілеріндегі электромеханикалық жүйелерді модельдеуі мүмкін, олар экологиялық электрлік модельдерге айналады.Бұл инженерлерге электр және механикалық өнімділікті бірыңғай, бірлескен шеңберде талдайды.Параметрлерді және модельдеуді реттеу арқылы инженерлер электрлік және механикалық аспектілердің қалай әрекеттесетіні туралы жан-жақты түсінікке ие бола алады, инженерлер мотор дискілері мен ұқсас жүйелерді нақтылауы мүмкін.

3-сурет: SPICE SIMULATER тізбегі

Жылу және электромеханикалық жүйелерден тыс, дәмдеуіштердің икемділігі электромагниттік модельдеу және микрофлуидтер сияқты өрістерге таралады.Электромагниттік модельдеуде дәмдеуіштер электр және магниттік өрістер компоненттермен қалай әсер етеді, инженерлермен тиімді және берік құрылғыларды жобалауға көмектеседі.Микрофлуидтерде дәмдеуіштер лабораториялық-чиптерде кездесетін шағын арналардағы сұйықтықтың динамикасын болжау үшін электрмен қолданады.Әр түрлі жағдайда сұйықтық мінез-құлқын модельдеу арқылы инженерлер жақсы жұмыс істеу үшін осы жүйелерді оңтайландырады.

Бұл әр түрлі қосымшалар дәмдеуіштердің әмбебаптығы дәстүрлі электроникадан асатын модельдеу құралы ретінде бөлектелген.Термиялық басқару, механикалық жүйелер, механикалық жүйелер, электромагниттік өзара әрекеттесулер немесе сұйықтық динамикасы, дәмдеуіштер инженерлік қажеттіліктердің кең спектрін өңдеуге, инженерлік қажеттіліктердің кең спектрін шешуге арналған инженерлермен қамтамасыз етеді.

Дәмдеуіштердің артықшылықтары мен шектеулері

Дәмдеуіш академиялық және кәсіби топтарда, оның заманауи модельдеуі және экономикалық тиімділігі үшін де, оны тізбекті дизайнның салалық-стандартты құралы үшін де жоғары деңгейде қарастырады.Электр және электронды инженерлік бағдарламаларда кеңінен қолдану болашақ инженерлерді даярлаудағы маңыздылығын көрсетеді.Практикалық симуляциялық жаттығулар арқылы студенттер мен мамандар саңылаулардың өзін-өзі ұстау қабілетін және техникалық білімдерін жетілдіруді тереңірек түсінеді.

Дәмдеуіштер алыстағы икемділік пен тереңдікті ұсынған кезде, схемалардың күрделілігі тізбектің параметрлері мен конфигурациясына байланысты өзгеруі мүмкін.Тағы күрделі немесе дәстүрлі емес конструкциялар алдыңғы қатарлы білімді қажет етуі мүмкін және модельдеуге уақыт алуы мүмкін.Инженерлер дәмдеуіштердің бастапқы шарттарын орнатудан бастап, егжей-тегжейлі мәліметтерді түсіндіру үшін бастапқы шарттарды орнатудан бастап, оқу қисығын алуға болады.

Осы қиындықтарға қарамастан, дәмдеуіштердің артықшылықтары айтарлықтай.Ол инженерлер үшін күрделі электронды дизайндарды тез арада физикалық прототиптер қажет етпестен сынау және нақтылау үшін берік алаң ұсынады.Бұл мүмкіндікті дамыту процесін тездетіп қана қоймайды, сонымен қатар, өндірістегі қателер қаупін азайту және бірнеше итерацияны болдырмау арқылы шығындар азаяды.Өндіріс алдында виртуалды ортада дизайнды жою және оңтайландыру мүмкіндігі - бұл баға жетпес, Дүние жүзі бойынша инженерлер мен зерттеушілерге арналған тамаша құрал.Оның электронды дизайндағы рөлі инновация және тиімділікті арттырады.

Қорытынды

Дәмдеуіштер электронды схемалардың дизайнын және сенімділігін арттыратын сенімді модельдеу мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін академиялық оқу жоспарлары мен кәсіби тәжірибелер үшін орталық.Оның күрделілігіне және оны қолданумен байланысты оқу қисығына қарамастан, дәмдеуіштердің артықшылығы, соның ішінде виртуалды ортадағы дизайнды жою және оңтайландыру қабілеті, даму уақыты мен шығындарды едәуір азайтады.Сонымен қатар, дәмдеуіштердің әмбебаптығы электрлік емес жүйелерге таралады, бұл оны әр түрлі инженерлік пәндер бойынша бағалайды.Кешенді модельдеу алаңы ретінде дәмдеуіш инновациялар мен тиімділік, инженерлердің технологиясын зерттеуде жаңа шекараларды зерттеуге мүмкіндік береді.