خط تلفن خدمات
مقالهنویس
مقالهنویس
خلاصه درایور قدیمی: 11 جزئیات طراحی مدار شبیه سازی
2022-03-17
1184
طراحی مدار آنالوگ به یک پایه محکم از الکتریسیته آنالوگ و انباشت تجربه غنی نیاز دارد. در اینجا خلاصه ای از یک مهندس برق آنالوگ قدیمی را به اشتراک می گذاریم تا به شما کمک کنیم تا کمتر روی گودال ها قدم بگذارید و مسیرهای انحرافی را طی کنید. اگر احساس خوبی دارید، لطفاً از ما تعریف کنید!
(1) برای به دست آوردن یک مدار بازخورد با پایداری خوب، معمولاً لازم است از یک مقاومت کوچک یا چوک در خارج از حلقه بازخورد استفاده شود تا یک بافر برای بار خازنی فراهم کند.
(2) مدار بازخورد انتگرال معمولاً به یک مقاومت کوچک (حدود 560 اهم) به صورت سری با هر خازن انتگرال بزرگتر از 10pF نیاز دارد.
(3) از مدار فعال برای فیلتر یا کنترل پهنای باند RF EMC در خارج از حلقه بازخورد استفاده نکنید، بلکه فقط از اجزای غیرفعال (ترجیحاً مدارهای RC) استفاده کنید. تنها زمانی که بهره حلقه باز تقویت کننده عملیاتی بزرگتر از بهره حلقه بسته باشد، روش بازخورد انتگرال موثر است. در فرکانس های بالاتر، مدار یکپارچه نمی تواند پاسخ فرکانسی را کنترل کند.
(4) برای به دست آوردن یک مدار خطی پایدار، تمام اتصالات باید با فیلترهای غیرفعال یا سایر روش های سرکوب (مانند جداسازی فوتوالکتریک) محافظت شوند.
(5) از فیلترهای EMC استفاده کنید و تمام فیلترهای مربوط به آی سی باید به صفحه مرجع 0 ولت محلی متصل شوند.
(6) فیلترهای ورودی و خروجی باید در محل اتصال کابل های خارجی قرار داده شوند و هرگونه اتصال سیم در سیستم بدون محافظ به دلیل اثر آنتن باید فیلتر شود. علاوه بر این، فیلتر در اتصال سیم داخل سیستم محافظ مبدل با پردازش سیگنال دیجیتال یا حالت سوئیچینگ نیز مورد نیاز است.
(7) جداسازی RF با کیفیت بالا در منبع تغذیه و پایه های مرجع زمین IC آنالوگ مورد نیاز است که مشابه آی سی دیجیتال است. با این حال، آی سی آنالوگ معمولاً به جداسازی منبع تغذیه با فرکانس پایین نیاز دارد، زیرا PSRR اجزای آنالوگ زمانی که بالاتر از 1 کیلوهرتز باشد کمی افزایش می یابد. فیلترینگ RC یا LC باید روی منبع تغذیه آنالوگ هر تقویت کننده عملیاتی، مقایسه کننده و مبدل داده استفاده شود. فرکانس گوشه منبع تغذیه باید فرکانس گوشه PSRR و شیب دستگاه را جبران کند تا PSRR مورد نظر در کل محدوده فرکانس کاری به دست آید.
(8) برای سیگنال های آنالوگ با سرعت بالا، فناوری خطوط انتقال با توجه به طول اتصال آنها و بالاترین فرکانس ارتباط ضروری است. حتی اگر یک سیگنال فرکانس پایین باشد، عملکرد ضد تداخل را می توان با استفاده از فناوری خط انتقال بهبود بخشید، اما اگر خط انتقال منطبق درستی وجود نداشته باشد، اثر آنتن ایجاد می شود.
(9) از استفاده از ورودی ها یا خروجی های امپدانس بالا که به میدان های الکتریکی بسیار حساس هستند خودداری کنید.
(10) از آنجایی که بیشتر تابش توسط ولتاژ و جریان معمولی تولید می شود، و به دلیل اینکه بیشتر تداخل الکترومغناطیسی در محیط ناشی از مشکلات حالت مشترک است، استفاده از فناوری انتقال متعادل و دریافت (حالت دیفرانسیل) در مدارهای آنالوگ باعث می شود اثر EMC خوبی دارند و می توانند تداخل را کاهش دهند. درایو مدار متعادل (کانال اختلاف) از سیستم مرجع 0 ولت به عنوان حلقه جریان برگشتی استفاده نمی کند، بنابراین می تواند از حلقه جریان بزرگ جلوگیری کند و تشعشع RF را کاهش دهد.
(11) مقایسه کننده باید دارای هیسترزیس (بازخورد مثبت) باشد تا از تبدیل خروجی اشتباه به دلیل نویز و تداخل جلوگیری کند و همچنین از نوسان در نقطه قطع جلوگیری کند. از مقایسه‌کننده‌ای که سریع‌تر از حد نیاز است استفاده نکنید (dV/dt را در محدوده‌ای که شرایط را برآورده می‌کند و تا حد امکان پایین نگه دارید).
1.
تعریف سیستم
??تعریف سیستم، فرض اصلی طراحی مدار آنالوگ است. با توجه به الزامات طراحی، مهندسان طراحی مدار آنالوگ باید تعاریف عملکردی مربوطه را از سیستم‌ها و زیرسیستم‌های مدار ارائه کنند و محدوده پارامترهای منطقه، مصرف برق و سایر عملکردهای مرتبط را تعیین کنند.
2.
طراحی مدارانتخاب ساختار مدار یک حلقه مهم در طراحی مدار است. مهندسین طراحی مدار آنالوگ باید ساختار مدار مناسب را با توجه به الزامات عملکردی، مشخصات طراحی و پارامترهای متناظر مدارهای آنالوگ انتخاب کرده و بر این اساس ترکیب اجزا را تعیین کنند. برای طراحی مدارهای الکترونیکی آنالوگ، در حال حاضر هیچ نرم‌افزار طراحی بالغی وجود ندارد، بنابراین مهندسان فقط می‌توانند آن را به صورت دستی و طبق تجربه خود انجام دهند. این امر تا حدودی دشواری طراحی مدار آنالوگ را افزایش می دهد و سرعت توسعه مدار آنالوگ را محدود می کند.
3.
شبیه سازی مدار
??شبیه سازی مدار یک پیوند ضروری در فرآیند طراحی مدارهای آنالوگ است و مبنای مهمی برای مهندسان آنالوگ است تا قضاوت کنند که آیا مدارهای آنالوگ می توانند الزامات طراحی را برآورده کنند یا خیر.
با توجه به نتایج شبیه سازی، مهندسان به طور مداوم مدار را اصلاح و تنظیم می کنند تا زمانی که نتایج شبیه سازی مدار آنالوگ بتواند شاخص های تنظیم شده و الزامات عملکردی مربوطه را برآورده کند. روش های رایج مورد استفاده شامل اسکن پارامتر، آنالیز DC و AC، آنالیز مونت کارلو و غیره است.
4.
تحقق چیدمان
??یک پل مهم برای تبدیل طراحی مدار به تولید. پس از اینکه ساختار و پارامترهای مربوط به مدار آنالوگ توسط نتایج طراحی و شبیه سازی قبلی مشخص شد، مهندس طراح هندسه فیزیکی مدار آنالوگ طراحی شده را تشریح کرده و آن را به فرمت گرافیکی تبدیل می کند تا پردازش و ساخت بعدی تسهیل شود. مدار آنالوگ
5.
راستی آزمایی فیزیکی
??در مرحله تایید فیزیکی لازم است قوانین طراحی (DRC) مدار آنالوگ طراحی شده بررسی شود. بررسی قانون طراحی برای بررسی حداقل عرض خط، اندازه سوراخ، حداقل فاصله الگو و سایر فرآیندهای محدود شده بر اساس قوانین طراحی داده شده، به منظور سنجش امکان اجرای فرآیند طرح بندی است. علاوه بر این، سازگاری طرح و نمودار مدار باید بررسی شود (LVS). پارامترهای چیدمان را می توان با ابزار LVS استخراج کرد و نمودار مدار بدست آمده را می توان با طرح مدار اصلی مقایسه کرد تا از سازگاری بین طرح و طراحی مدار اصلی اطمینان حاصل شود.
6.
شبیه سازی پس از استخراج پارامتر انگلی
?شبیه سازی طراحی مدار قبل از چیدمان را "پیش شبیه سازی" می نامند که بدون در نظر گرفتن پارامترهای انگلی مانند مقاومت و ظرفیت سیم کشی یک شبیه سازی ایده آل است. پس از اضافه شدن پارامترهای انگلی به طرح، شبیه سازی مدار را «پس شبیه سازی» می نامند. تنها زمانی که نتایج شبیه‌سازی پس از شبیه‌سازی با شاخص طراحی و الزامات عملکرد سیستم مطابقت داشته باشد، طراحی مدار تکمیل می‌شود.
پارامترهای انگلی تأثیر زیادی بر مدارهای آنالوگ دارند. زمانی که نتایج شبیه‌سازی اولی الزامات را برآورده می‌کند، نتایج شبیه‌سازی دومی نمی‌تواند الزامات را برآورده کند. بنابراین، مهندسان طراح باید دائماً پارامترهای ترانزیستور را با توجه به نتایج پس از شبیه‌سازی تغییر دهند و حتی گاهی اوقات ساختار مدار را تا زمانی که نتایج پس از شبیه‌سازی نیازهای طراحی سیستم را برآورده کند، تنظیم کنند.
??در عین حال، در طراحی مدار آنالوگ باید به یازده جزئیات زیر توجه کرد:
(1) برای به دست آوردن یک مدار بازخورد با پایداری خوب، معمولاً لازم است از یک مقاومت کوچک یا چوک در خارج از حلقه بازخورد استفاده شود تا یک بافر برای بار خازنی فراهم کند.(2) مدار بازخورد انتگرال معمولاً به یک مقاومت کوچک (حدود 560 اهم) به صورت سری با هر خازن انتگرال بزرگتر از 10pF نیاز دارد.
(3) از مدار فعال برای فیلتر یا کنترل پهنای باند RF EMC در خارج از حلقه بازخورد استفاده نکنید، بلکه فقط از اجزای غیرفعال (ترجیحاً مدارهای RC) استفاده کنید. تنها زمانی که بهره حلقه باز تقویت کننده عملیاتی بزرگتر از بهره حلقه بسته باشد، روش بازخورد انتگرال موثر است. در فرکانس های بالاتر، مدار یکپارچه نمی تواند پاسخ فرکانسی را کنترل کند.
(4) برای به دست آوردن یک مدار خطی پایدار، تمام اتصالات باید با فیلترهای غیرفعال یا سایر روش های سرکوب (مانند جداسازی فوتوالکتریک) محافظت شوند.
(5) از فیلترهای EMC استفاده کنید و تمام فیلترهای مربوط به آی سی باید به صفحه مرجع 0 ولت محلی متصل شوند.
(6) فیلترهای ورودی و خروجی باید در محل اتصال کابل های خارجی قرار داده شوند و هرگونه اتصال سیم در سیستم بدون محافظ به دلیل اثر آنتن باید فیلتر شود. علاوه بر این، فیلتر در اتصال سیم داخل سیستم محافظ مبدل با پردازش سیگنال دیجیتال یا حالت سوئیچینگ نیز مورد نیاز است.
(7) جداسازی RF با کیفیت بالا در منبع تغذیه و پایه های مرجع زمین IC آنالوگ مورد نیاز است که مشابه آی سی دیجیتال است. با این حال، آی سی آنالوگ معمولاً به جداسازی منبع تغذیه با فرکانس پایین نیاز دارد، زیرا PSRR اجزای آنالوگ زمانی که بالاتر از 1 کیلوهرتز باشد کمی افزایش می یابد. فیلترینگ RC یا LC باید روی منبع تغذیه آنالوگ هر تقویت کننده عملیاتی، مقایسه کننده و مبدل داده استفاده شود. فرکانس گوشه منبع تغذیه باید فرکانس گوشه PSRR و شیب دستگاه را جبران کند تا PSRR مورد نظر در کل محدوده فرکانس کاری به دست آید.
(8) برای سیگنال های آنالوگ با سرعت بالا، فناوری خطوط انتقال با توجه به طول اتصال آنها و بالاترین فرکانس ارتباط ضروری است. حتی اگر یک سیگنال فرکانس پایین باشد، عملکرد ضد تداخل را می توان با استفاده از فناوری خط انتقال بهبود بخشید، اما اگر خط انتقال منطبق درستی وجود نداشته باشد، اثر آنتن ایجاد می شود.
(9) از استفاده از ورودی ها یا خروجی های امپدانس بالا که به میدان های الکتریکی بسیار حساس هستند خودداری کنید.
(10) از آنجایی که بیشتر تابش توسط ولتاژ و جریان معمولی تولید می شود، و به دلیل اینکه بیشتر تداخل الکترومغناطیسی در محیط ناشی از مشکلات حالت مشترک است، استفاده از فناوری انتقال متعادل و دریافت (حالت دیفرانسیل) در مدارهای آنالوگ باعث می شود اثر EMC خوبی دارند و می توانند تداخل را کاهش دهند. درایو مدار متعادل (کانال اختلاف) از سیستم مرجع 0 ولت به عنوان حلقه جریان برگشتی استفاده نمی کند، بنابراین می تواند از حلقه جریان بزرگ جلوگیری کند و تشعشع RF را کاهش دهد.
(11) مقایسه کننده باید دارای هیسترزیس (بازخورد مثبت) باشد تا از تبدیل خروجی اشتباه به دلیل نویز و تداخل جلوگیری کند و همچنین از نوسان در نقطه قطع جلوگیری کند. از مقایسه‌کننده‌ای که سریع‌تر از حد نیاز است استفاده نکنید (dV/dt را در محدوده‌ای که شرایط را برآورده می‌کند و تا حد امکان پایین نگه دارید).
سلب مسئولیت: این مقاله از "Gu Taiwei" تکثیر شده است. این مقاله فقط دیدگاه های شخصی نویسنده را نشان می دهد و دیدگاه های ساکو وی و صنعت را نشان نمی دهد. این فقط برای تجدید چاپ و به اشتراک گذاری برای حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی است. لطفاً هنگام چاپ مجدد منبع و نویسنده اصلی را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفا با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم.
تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 332496225 مدیر کیو
آدرس: اتاق 809، بلوک C، ساختمان فناوری Zhantao، خیابان Minzhi شماره 1079، منطقه جدید Longhua، شنژن
توصیه های مرتبط
粤公网安备44030002007346号