Resumen del antiguo controlador: 11 detalles del diseño del circuito de simulación

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2022-03-17 1221

El diseño de circuitos analógicos necesita una base sólida de electricidad analógica y una rica acumulación de experiencia. Aquí compartimos el resumen de un antiguo ingeniero en electricidad analógica para ayudarte a pisar boxes y desviarte menos. Si te sientes bien, ¡haznos un cumplido!

definición del sistema

??La definición del sistema es la premisa básica del diseño de circuitos analógicos. De acuerdo con los requisitos de diseño, los ingenieros de diseño de circuitos analógicos deben realizar las definiciones funcionales correspondientes de los sistemas y subsistemas de circuitos y determinar los rangos de parámetros de área, consumo de energía y otros rendimientos relacionados.

diseño de circuitosLa selección de la estructura del circuito es un vínculo importante en el diseño del circuito. Los ingenieros de diseño de circuitos analógicos deben seleccionar la estructura de circuito adecuada de acuerdo con los requisitos funcionales, las especificaciones de diseño y los parámetros correspondientes de los circuitos analógicos y, sobre esta base, determinar la combinación de componentes. Para el diseño de circuitos electrónicos analógicos, actualmente no existe ningún software de diseño maduro disponible, por lo que los ingenieros solo pueden hacerlo manualmente según su propia experiencia. Hasta cierto punto, esto aumenta la dificultad del diseño de circuitos analógicos y limita la velocidad de desarrollo del circuito analógico.
3.

Simulación de circuito

??La simulación de circuitos es un vínculo indispensable en el proceso de diseño de circuitos analógicos y es una base importante para que los ingenieros analógicos juzguen si los circuitos analógicos pueden cumplir con los requisitos de diseño.
De acuerdo con los resultados de la simulación, los ingenieros modifican y ajustan constantemente el circuito hasta que los resultados de la simulación del circuito analógico puedan cumplir con los indicadores establecidos y los requisitos funcionales correspondientes. Los métodos comúnmente utilizados incluyen escaneo de parámetros, análisis de CC y CA, análisis de Monte Carlo, etc.

realización del diseño

??Un puente importante para transformar el diseño de circuitos en producción. Después de que los resultados previos del diseño y la simulación determinan la estructura y los parámetros relacionados del circuito analógico, el ingeniero de diseño describe la geometría física del circuito analógico diseñado y lo convierte a un formato gráfico, para facilitar el posterior procesamiento y fabricación de el circuito analógico.

Verificación física

??En la etapa de verificación física, es necesario verificar las reglas de diseño (DRC) del circuito analógico diseñado. La verificación de las reglas de diseño consiste en verificar el ancho mínimo de línea, el tamaño del orificio, el espaciado mínimo del patrón y otros procesos restringidos basados en las reglas de diseño dadas, para medir la viabilidad de la implementación del proceso de diseño. Además, se debe comprobar la coherencia del diseño y del esquema eléctrico (LVS). Los parámetros del diseño se pueden extraer mediante la herramienta LVS y el diagrama del circuito obtenido se puede comparar con el diseño del circuito original para garantizar la coherencia entre el diseño y el diseño del circuito original.

Simulación después de la extracción de parámetros parásitos.

?La simulación del diseño del circuito antes del diseño se denomina "presimulación", que es una simulación ideal sin considerar parámetros parásitos como la resistencia y la capacitancia del cableado. Una vez añadidos los parámetros parásitos al diseño, la simulación del circuito se denomina "possimulación". Sólo cuando los resultados de la simulación posterior cumplen con el índice de diseño y los requisitos de función del sistema, se completa el diseño del circuito.

Los parámetros parásitos tienen una gran influencia en los circuitos analógicos. Cuando los resultados de la simulación anterior cumplen con los requisitos, los resultados de la simulación posterior no pueden cumplir con los requisitos. Por lo tanto, los ingenieros de diseño necesitan modificar constantemente los parámetros del transistor de acuerdo con los resultados posteriores a la simulación y, a veces, incluso ajustar la estructura del circuito hasta que los resultados posteriores a la simulación cumplan con los requisitos de diseño del sistema.

??En la actualidad, el diseño de circuitos analógicos es difícil y complicado, las funciones y la adaptación del sistema de las herramientas EDA utilizadas están relativamente atrasadas y se requiere intervención manual frecuente y sensibilidad a parámetros parásitos en el proceso de diseño, lo que hasta cierto punto limita el desarrollo de circuitos analógicos, lo que resulta en una velocidad de desarrollo relativamente lenta de los circuitos analógicos.

??Al mismo tiempo, en el diseño de circuitos analógicos se debe prestar atención a los siguientes once detalles:

(1) Para obtener un circuito de retroalimentación con buena estabilidad, generalmente se requiere usar una pequeña resistencia o estrangulador fuera del circuito de retroalimentación para proporcionar un amortiguador para la carga capacitiva.
(2) El circuito de retroalimentación integral generalmente requiere una resistencia pequeña (aproximadamente 560 ohmios) en serie con cada capacitor integral mayor que 10 pF.
(3) No utilice el circuito activo para filtrar o controlar el ancho de banda de RF de EMC fuera del bucle de retroalimentación, utilice únicamente componentes pasivos (preferiblemente circuitos RC). Sólo cuando la ganancia de bucle abierto del amplificador operacional es mayor que la ganancia de bucle cerrado, el método de retroalimentación integral es efectivo. A frecuencias más altas, el circuito integrador no puede controlar la respuesta de frecuencia.
(4) Para obtener un circuito lineal estable, todas las conexiones deben estar protegidas por filtros pasivos u otros métodos de supresión (como el aislamiento fotoeléctrico).
(5) Utilice filtros EMC y todos los filtros relacionados con IC deben conectarse al plano de referencia local de 0 V.
(6) Se deben colocar filtros de entrada y salida en la conexión de cables externos, y cualquier conexión de cables en el sistema no blindado debe filtrarse debido al efecto de antena. Además, también se necesita filtrado en la conexión de cables dentro del sistema de blindaje del convertidor con procesamiento de señal digital o modo de conmutación.
(7) Se requiere un desacoplamiento de RF de alta calidad en los pines de referencia de tierra y fuente de alimentación del IC analógico, que es el mismo que el del IC digital. Sin embargo, los circuitos integrados analógicos generalmente necesitan desacoplar la fuente de alimentación de baja frecuencia, porque el PSRR de los componentes analógicos aumenta poco cuando es superior a 1 KHz. Se debe utilizar filtrado RC o LC en las trazas de fuente de alimentación analógica de cada amplificador operacional, comparador y convertidor de datos. La frecuencia de esquina de la fuente de alimentación debe compensar la frecuencia de esquina del PSRR y la pendiente del dispositivo, para obtener el PSRR deseado en todo el rango de frecuencia de funcionamiento.
(8) Para señales analógicas de alta velocidad, la tecnología de línea de transmisión es necesaria de acuerdo con su longitud de conexión y la frecuencia más alta de comunicación. Incluso si se trata de una señal de baja frecuencia, el rendimiento antiinterferencias se puede mejorar utilizando tecnología de línea de transmisión, pero el efecto de antena se producirá si no hay una línea de transmisión que coincida correctamente.
(9) Evite el uso de entradas o salidas de alta impedancia, que son muy sensibles a los campos eléctricos.
(10) Debido a que la mayor parte de la radiación es generada por voltaje y corriente en modo común, y debido a que la mayor parte de la interferencia electromagnética en el ambiente es causada por problemas de modo común, el uso de tecnología de transmisión y recepción balanceada (modo diferencial) en circuitos analógicos Tiene un buen efecto EMC y puede reducir la diafonía. El variador de circuito equilibrado (canal de diferencia) no utilizará un sistema de referencia de 0 V como bucle de corriente de retorno, por lo que puede evitar bucles de corriente grandes y reducir la radiación de RF.
(11) El comparador debe tener histéresis (retroalimentación positiva) para evitar una conversión de salida errónea debido a ruido e interferencias, y también para evitar oscilaciones en el punto de desconexión. No utilice un comparador que sea más rápido de lo necesario (mantenga dV/dt dentro del rango que cumpla con los requisitos y lo más bajo posible).

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