Résumé de l'ancien pilote : 11 détails de la conception du circuit de simulation

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2022-03-17 1216

La conception de circuits analogiques nécessite une base solide d’électricité analogique et une riche accumulation d’expériences. Nous partageons ici le résumé d'un vieil ingénieur électricien analogique pour vous aider à marcher sur les stands et à moins faire des détours. Si vous vous sentez bien, faites-nous un compliment !

définition du système

??La définition du système est la prémisse de base de la conception de circuits analogiques. Selon les exigences de conception, les ingénieurs concepteurs de circuits analogiques doivent définir les fonctions correspondantes des systèmes et sous-systèmes de circuits et déterminer les plages de paramètres de surface, de consommation d'énergie et d'autres performances associées.

la conception de circuitsLe choix de la structure du circuit est un maillon important dans la conception du circuit. Les ingénieurs concepteurs de circuits analogiques doivent sélectionner la structure de circuit appropriée en fonction des exigences fonctionnelles, des spécifications de conception et des paramètres correspondants des circuits analogiques, et sur cette base, déterminer la combinaison de composants. Pour la conception de circuits électroniques analogiques, il n’existe actuellement aucun logiciel de conception mature, les ingénieurs ne peuvent donc le faire que manuellement en fonction de leur propre expérience. Dans une certaine mesure, cela augmente la difficulté de la conception des circuits analogiques et limite la vitesse de développement des circuits analogiques.
3.

Simulation de circuits

??La simulation de circuits est un maillon indispensable dans le processus de conception de circuits analogiques, et constitue une base importante pour les ingénieurs analogiques pour juger si les circuits analogiques peuvent répondre aux exigences de conception.
Selon les résultats de la simulation, les ingénieurs modifient et ajustent constamment le circuit jusqu'à ce que les résultats de la simulation du circuit analogique puissent répondre aux indicateurs définis et aux exigences fonctionnelles correspondantes. Les méthodes couramment utilisées incluent l'analyse des paramètres, l'analyse DC et AC, l'analyse Monte Carlo, etc.

Réalisation d'agencement

??Un pont important pour transformer la conception de circuits en production. Une fois que la structure et les paramètres associés du circuit analogique ont été déterminés par les résultats de conception et de simulation précédents, l'ingénieur concepteur décrit la géométrie physique du circuit analogique conçu et la convertit en format graphique, de manière à faciliter le traitement et la fabrication ultérieurs de le circuit analogique.

Vérification physique

??Au stade de la vérification physique, il est nécessaire de vérifier les règles de conception (DRC) du circuit analogique conçu. La vérification des règles de conception consiste à vérifier la largeur minimale de ligne, la taille des trous, l'espacement minimum des motifs et d'autres processus restreints en fonction des règles de conception données, afin de mesurer la faisabilité de la mise en œuvre du processus de mise en page. De plus, la cohérence de la disposition et du schéma de circuit doit être vérifiée (LVS). Les paramètres de configuration peuvent être extraits par l'outil LVS et le schéma de circuit obtenu peut être comparé à la conception de circuit d'origine pour garantir la cohérence entre la configuration et la conception de circuit d'origine.

Simulation après extraction des paramètres parasites

?La simulation de la conception du circuit avant tracé est appelée « pré-simulation », qui est une simulation idéale sans prendre en compte les paramètres parasites tels que la résistance et la capacité du câblage. Une fois les paramètres parasites ajoutés au tracé, la simulation du circuit est appelée « post-simulation ». Ce n'est que lorsque les résultats de simulation post-simulation répondent aux exigences de l'indice de conception et des fonctions du système que la conception du circuit est terminée.

Les paramètres parasites ont une grande influence sur les circuits analogiques. Lorsque les résultats de la première simulation répondent aux exigences, les derniers résultats de la simulation ne peuvent pas répondre aux exigences. Par conséquent, les ingénieurs de conception doivent constamment modifier les paramètres des transistors en fonction des résultats post-simulation, et parfois même ajuster la structure du circuit jusqu'à ce que les résultats post-simulation répondent aux exigences de conception du système.

??À l'heure actuelle, la conception de circuits analogiques est difficile et compliquée, les fonctions et l'adaptation du système des outils EDA utilisés sont relativement arriérées, et des interventions manuelles fréquentes et une sensibilité aux paramètres parasites sont nécessaires dans le processus de conception, ce qui limite dans une certaine mesure le développement de circuits analogiques, ce qui entraîne une vitesse de développement relativement lente des circuits analogiques.

??Dans le même temps, les onze détails suivants doivent être pris en compte lors de la conception de circuits analogiques :

(1) Afin d'obtenir un circuit de rétroaction avec une bonne stabilité, il est généralement nécessaire d'utiliser une petite résistance ou une self en dehors de la boucle de rétroaction pour fournir un tampon pour la charge capacitive.
(2) Le circuit de rétroaction intégré nécessite généralement une petite résistance (environ 560 ohms) en série avec chaque condensateur intégré supérieur à 10pF.
(3) N'utilisez pas le circuit actif pour filtrer ou contrôler la bande passante RF d'EMC en dehors de la boucle de rétroaction, mais utilisez uniquement des composants passifs (de préférence des circuits RC). Ce n'est que lorsque le gain en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel est supérieur au gain en boucle fermée que la méthode de rétroaction intégrale est efficace. Aux fréquences plus élevées, le circuit d'intégration ne peut pas contrôler la réponse en fréquence.
(4) Afin d'obtenir un circuit linéaire stable, toutes les connexions doivent être protégées par des filtres passifs ou d'autres méthodes de suppression (telles que l'isolation photoélectrique).
(5) Utilisez des filtres CEM et tous les filtres liés aux circuits intégrés doivent être connectés au plan de référence local 0 V.
(6) Des filtres d'entrée et de sortie doivent être placés au niveau de la connexion des câbles externes, et toute connexion filaire dans le système non blindé doit être filtrée en raison de l'effet d'antenne. De plus, un filtrage est également nécessaire au niveau de la connexion filaire à l'intérieur du système de blindage du convertisseur avec traitement du signal numérique ou mode de commutation.
(7) Un découplage RF de haute qualité est requis au niveau des broches d'alimentation et de référence de masse du circuit intégré analogique, qui est le même que celui du circuit intégré numérique. Cependant, les circuits intégrés analogiques nécessitent généralement un découplage de l'alimentation basse fréquence, car le PSRR des composants analogiques augmente peu lorsqu'il est supérieur à 1 KHz. Le filtrage RC ou LC doit être utilisé sur les traces d'alimentation analogique de chaque amplificateur opérationnel, comparateur et convertisseur de données. La fréquence de coin de l'alimentation doit compenser la fréquence de coin PSRR et la pente de l'appareil, de manière à obtenir le PSRR souhaité dans toute la plage de fréquences de fonctionnement.
(8) Pour les signaux analogiques à haut débit, la technologie des lignes de transmission est nécessaire en fonction de leur longueur de connexion et de la fréquence de communication la plus élevée. Même s'il s'agit d'un signal basse fréquence, les performances anti-interférences peuvent être améliorées en utilisant la technologie des lignes de transmission, mais l'effet d'antenne sera produit s'il n'y a pas de ligne de transmission correctement adaptée.
(9) Eviter d'utiliser des entrées ou sorties à haute impédance, très sensibles aux champs électriques.
(10) Étant donné que la majeure partie du rayonnement est générée par une tension et un courant de mode commun et que la plupart des interférences électromagnétiques dans l'environnement sont causées par des problèmes de mode commun, l'utilisation d'une technologie de transmission et de réception équilibrée (mode différentiel) dans les circuits analogiques permettra avoir un bon effet EMC et peut réduire la diaphonie. Le variateur à circuit équilibré (canal de différence) n'utilisera pas le système de référence 0 V comme boucle de courant de retour, il peut donc éviter une boucle de courant importante et réduire le rayonnement RF.
(11) Le comparateur doit avoir une hystérésis (rétroaction positive) pour éviter une conversion de sortie erronée due au bruit et aux interférences, et également pour empêcher une oscillation au point de déconnexion. N'utilisez pas de comparateur plus rapide que nécessaire (maintenez dV/dt dans la plage qui répond aux exigences et aussi bas que possible).

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