Zusammenfassung des alten Treibers: 11 Details zum Design der Simulationsschaltung

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2022-03-17 1213

Das Design analoger Schaltkreise erfordert eine solide Grundlage analoger Elektrizität und einen reichen Erfahrungsschatz. Hier teilen wir die Zusammenfassung eines alten analogen Elektrizitätsingenieurs, um Ihnen zu helfen, die Boxengasse zu betreten und weniger Umwege zu machen. Wenn es Ihnen gut geht, machen Sie uns bitte ein Kompliment!

Systemdefinition

??Die Systemdefinition ist die Grundvoraussetzung des analogen Schaltungsentwurfs. Entsprechend den Designanforderungen müssen Analogschaltungsdesigningenieure entsprechende funktionale Definitionen von Schaltungssystemen und Subsystemen erstellen und die Parameterbereiche für Fläche, Stromverbrauch und andere damit verbundene Leistungen bestimmen.

SchaltungsdesignDie Auswahl der Schaltungsstruktur ist ein wichtiges Glied im Schaltungsdesign. Ingenieure für die Entwicklung analoger Schaltungen müssen die geeignete Schaltungsstruktur entsprechend den Funktionsanforderungen, Designspezifikationen und entsprechenden Parametern analoger Schaltungen auswählen und auf dieser Grundlage die Kombination der Komponenten bestimmen. Für den Entwurf analoger elektronischer Schaltkreise steht derzeit keine ausgereifte Entwurfssoftware zur Verfügung, sodass Ingenieure dies nur manuell nach eigener Erfahrung tun können. Dies erhöht in gewissem Maße die Schwierigkeit des Entwurfs analoger Schaltungen und schränkt die Entwicklungsgeschwindigkeit analoger Schaltungen ein.
3.

Schaltungssimulation

??Die Schaltungssimulation ist ein unverzichtbares Glied im Designprozess analoger Schaltungen und eine wichtige Grundlage für Analogingenieure, um zu beurteilen, ob analoge Schaltungen die Designanforderungen erfüllen können.
Basierend auf den Simulationsergebnissen modifizieren und passen Ingenieure die Schaltung ständig an, bis die Simulationsergebnisse der analogen Schaltung die festgelegten Indikatoren und entsprechenden Funktionsanforderungen erfüllen können. Zu den häufig verwendeten Methoden gehören Parameter-Scanning, DC- und AC-Analyse, Monte-Carlo-Analyse usw.

Layoutrealisierung

??Eine wichtige Brücke, um das Schaltungsdesign in die Produktion umzusetzen. Nachdem die Struktur und die zugehörigen Parameter der analogen Schaltung anhand der vorherigen Entwurfs- und Simulationsergebnisse bestimmt wurden, beschreibt der Konstrukteur die physikalische Geometrie der entworfenen analogen Schaltung und wandelt sie in ein grafisches Format um, um die anschließende Verarbeitung und Herstellung zu erleichtern die analoge Schaltung.

Physische Überprüfung

??In der Phase der physischen Verifizierung ist es notwendig, die Designregeln (DRC) der entworfenen analogen Schaltung zu überprüfen. Bei der Entwurfsregelprüfung werden die Mindestlinienbreite, die Lochgröße, der Mindestmusterabstand und andere eingeschränkte Prozesse anhand der vorgegebenen Entwurfsregeln überprüft, um die Machbarkeit der Implementierung des Layoutprozesses zu messen. Darüber hinaus sollte die Konsistenz von Layout und Schaltplan überprüft werden (LVS). Die Parameter des Layouts können mit dem LVS-Tool extrahiert werden und der erhaltene Schaltplan kann mit dem ursprünglichen Schaltkreisentwurf verglichen werden, um die Konsistenz zwischen Layout und ursprünglichem Schaltkreisentwurf sicherzustellen.

Simulation nach Extraktion parasitärer Parameter

?Die Simulation des Schaltungsentwurfs vor dem Layout wird als „Vorsimulation“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine ideale Simulation ohne Berücksichtigung parasitärer Parameter wie Widerstand und Kapazität der Verkabelung. Nachdem dem Layout parasitäre Parameter hinzugefügt wurden, wird die Schaltungssimulation als „Postsimulation“ bezeichnet. Erst wenn die Simulationsergebnisse der Nachsimulation den Designindex und die Systemfunktionsanforderungen erfüllen, ist der Schaltungsentwurf abgeschlossen.

Parasitäre Parameter haben einen großen Einfluss auf analoge Schaltungen. Wenn die Simulationsergebnisse der ersten Simulation die Anforderungen erfüllen, können die Ergebnisse der zweiten Simulation die Anforderungen nicht erfüllen. Daher müssen Designingenieure die Transistorparameter entsprechend den Ergebnissen nach der Simulation ständig ändern und manchmal sogar die Schaltungsstruktur anpassen, bis die Ergebnisse nach der Simulation den Anforderungen des Systemdesigns entsprechen.

??Gegenwärtig ist der Entwurf analoger Schaltkreise schwierig und kompliziert, die Funktionen und die Systemanpassung der verwendeten EDA-Tools sind relativ rückständig, und im Entwurfsprozess sind häufige manuelle Eingriffe und Sensibilität gegenüber parasitären Parametern erforderlich, was die Entwicklung in gewissem Maße einschränkt Analogschaltungen, was zu einer relativ langsamen Entwicklungsgeschwindigkeit analoger Schaltungen führt.

??Gleichzeitig sollten beim analogen Schaltungsentwurf die folgenden elf Details beachtet werden:

(1) Um einen Rückkopplungskreis mit guter Stabilität zu erhalten, ist es normalerweise erforderlich, einen kleinen Widerstand oder eine Drossel außerhalb der Rückkopplungsschleife zu verwenden, um einen Puffer für die kapazitive Last bereitzustellen.
(2) Die integrierte Rückkopplungsschaltung erfordert normalerweise einen kleinen Widerstand (ca. 560 Ohm) in Reihe mit jedem integrierten Kondensator, der größer als 10 pF ist.
(3) Verwenden Sie den aktiven Schaltkreis nicht zum Filtern oder Steuern der HF-Bandbreite von EMC außerhalb der Rückkopplungsschleife, sondern verwenden Sie nur passive Komponenten (vorzugsweise RC-Schaltkreise). Nur wenn die Verstärkung im offenen Regelkreis des Operationsverstärkers größer ist als die Verstärkung im geschlossenen Regelkreis, ist die Integralrückkopplungsmethode wirksam. Bei höheren Frequenzen kann die Integrationsschaltung den Frequenzgang nicht steuern.
(4) Um eine stabile lineare Schaltung zu erhalten, müssen alle Verbindungen durch passive Filter oder andere Unterdrückungsmethoden (z. B. photoelektrische Trennung) geschützt werden.
(5) Verwenden Sie EMV-Filter. Alle IC-bezogenen Filter sollten mit der lokalen 0-V-Referenzebene verbunden sein.
(6) Eingangs- und Ausgangsfilter sollten am Anschluss externer Kabel angebracht werden, und jede Kabelverbindung im ungeschirmten System muss wegen des Antenneneffekts gefiltert werden. Darüber hinaus ist auch eine Filterung an der Leitungsverbindung innerhalb des Schirmsystems des Wandlers mit digitaler Signalverarbeitung oder Schaltbetrieb erforderlich.
(7) An den Stromversorgungs- und Massereferenzpins des analogen IC ist eine hochwertige HF-Entkopplung erforderlich, die mit der des digitalen IC identisch ist. Allerdings benötigen analoge ICs normalerweise eine Entkopplung der Niederfrequenz-Stromversorgung, da der PSRR analoger Komponenten kaum ansteigt, wenn er höher als 1 kHz ist. Auf den analogen Stromversorgungsspuren jedes Operationsverstärkers, Komparators und Datenwandlers sollte eine RC- oder LC-Filterung verwendet werden. Die Eckfrequenz des Netzteils sollte die PSRR-Eckfrequenz und -Steigung des Geräts kompensieren, um das gewünschte PSRR im gesamten Betriebsfrequenzbereich zu erhalten.
(8) Für analoge Hochgeschwindigkeitssignale ist Übertragungsleitungstechnologie entsprechend ihrer Verbindungslänge und der höchsten Kommunikationsfrequenz erforderlich. Selbst wenn es sich um ein Niederfrequenzsignal handelt, kann die Entstörungsleistung durch den Einsatz der Übertragungsleitungstechnologie verbessert werden. Der Antenneneffekt wird jedoch erzeugt, wenn keine korrekt passende Übertragungsleitung vorhanden ist.
(9) Vermeiden Sie hochohmige Ein- oder Ausgänge, die sehr empfindlich auf elektrische Felder reagieren.
(10) Da der größte Teil der Strahlung durch Gleichtaktspannung und -strom erzeugt wird und die meisten elektromagnetischen Störungen in der Umgebung durch Gleichtaktprobleme verursacht werden, ist die Verwendung einer symmetrischen Übertragungs- und Empfangstechnologie (Differentialmodus) in analogen Schaltkreisen sinnvoll haben eine gute EMV-Wirkung und können Übersprechen reduzieren. Der Antrieb mit symmetrischer Schaltung (Differenzkanal) verwendet kein 0-V-Referenzsystem als Rückstromschleife, sodass große Stromschleifen vermieden und die HF-Strahlung reduziert werden können.
(11) Der Komparator muss über eine Hysterese (positive Rückkopplung) verfügen, um eine fehlerhafte Ausgangsumwandlung aufgrund von Rauschen und Interferenzen sowie Schwingungen am Trennpunkt zu verhindern. Verwenden Sie keinen Komparator, der schneller als erforderlich ist (halten Sie dV/dt innerhalb des den Anforderungen entsprechenden Bereichs und so niedrig wie möglich).

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