通常如何模拟使用复杂IC的电路？

我了解电子设计中的惯例是在构建某种香料程序之前先对其进行仿真。有时，一个项目需要使用复杂的IC，例如，对Li-Po电池执行充电控制的IC或充当PWM控制器的IC。制造商通常不会提供这类复杂组件的香料模型。我想从任何电子工程师/设计师那里了解他们在这种情况下的工作。您如何模拟这样的电路？还是与数据表的应用程序部分中提供的制造商设计合作，并相信这些设计会起作用。也许您对这些IC进行了抽象处理，并使用它们将提供的输出信号来模拟电路的其他部分？

从您在电子设计方面的经验中，我将不胜感激任何实际的例子，以说明您如何利用没有现成的香料模型的现成IC对电路进行仿真。

以我的经验，整个电路板仿真的广泛使用主要是RF物理仿真之外的一个神话。

当然，IC设计的仿真规则是，因为原型设计成本如此之高，对于涉及HDL设计的任何事物而言都是如此，但对于通用电子产品而言，则不是那么多。

Sim真正有用的地方是滤波器和控制回路之类的东西，您确实希望确保断点和相移符合您的期望，但是通常这些都是一小部分，只有大约六个部分，您可以单独模拟。

尝试模拟具有合理复杂度的整个电路板可能会在数值稳定性或仅在运行时间方面失败，一旦开始添加合理的寄生参数，这种方法就会爆炸。

通常，您模拟不确定的位，通常少于设计的10％（其余是电源和IO的“数据表工程”）。

尽管存在许多工具，但是仿真的两种主要形式是模拟（例如SPICE，LTSPICE或Simetrix）和信号完整性（如果您有很多钱，可以使用Hyperlynx之类的东西）。

有功率分析工具，但我看到了一些非常奇怪的结果，这些结果显然不等同于物理现实。

尽管数字方面趋于行为化，但存在混合信号工具。

我们遇到的问题是：

1该零件不存在仿真模型。如果你有一个完整的数据表，你可以在滚动自己做出像样的刺或使用该部分确实有一个模型。为不平凡的事情滚动自己的模型是非常耗时的练习。

请注意，除基元（二极管，晶体管或简单的无源器件）以外的任何事物都是一种行为模型，它反映了连续状态下的设备操作。有关此类模型的实际内容，请参见本应用笔记。请注意，诸如铁氧体和扼流圈之类的东西非常复杂。尽管可以将它们建模为电路（以实现数据手册中的响应），但这可能会非常耗时。

2运行时间。我对弹出座椅的整个电源路径进行了仿真，以将EED和热电池包括在内，作为对音序器电子设备进行独立安全检查的一部分。由于连接到控制电路和点火电路的电缆很长，因此将它们建模为松耦合的变压器绕组。该电路可能包含40个元素，并且（在多核高端计算机上）花费了30多个小时来进行一次瞬时运行。

3电路的某些部分确实不适合仿真或不需要。如果我有一个简单的光耦合隔离级来切换控制开关，那么如果正确使用了数据手册，则无需进行仿真（当然，这是完全不同的主题，因为我看到过很多设计，但实际情况并非如此） 。

4在信号完整性仿真中，大多数仿真器都没有考虑到受控阻抗最多为+/- 10％，并且会随层的不同而变化。这样的模拟对于查看重大问题很有用，但是您仍然会被这些细节所困扰。此外，大多数模拟器无法对返回路径进行建模（尽管布局后的模拟效果越来越好）。

5实际上，所有仿真模型都是折衷方案，以反映最常见的用例；我不得不对模型进行重大修改以查看极端情况的行为。

就实际运行时间而言，全板（或通常为多板）系统会令人望而却步，因此仅对我们感兴趣的部件进行了仿真。

另一个问题是，对于宏模型，启动行为在很多情况下都是不确定的，如果启动行为很关键（因为它可能在飞行安全中至关重要的设备中），那么世界上没有任何模拟器可以提供帮助-您只需测量一下它。

仿真当然可以为设计人员提供帮助，但是仿真还远未达到理想水平，因此在实际电路工作中不应依赖仿真。它们指示电路工作。

使用这种IC时，我发现自己经常遵循制造商的“食谱”。在大多数情况下，这将导致电路正常工作，并且通常您拥有可以或多或少直接集成到设计中的电路。

但是在某些情况下，我还使用外部组件为电路的一部分建立了SPICE模型。例如，电压调节器中的反馈环路频率响应，具有内部开关电流源的比较器输入。在这种情况下，我使用Spice库中的理想元件，并向其添加数据表中的指定特性，例如输入泄漏，电容，ESD二极管。对于数字高速设备，制造商通常提供所谓的IBIS模型，该模型对输入/输出的电气行为进行建模。这样可以进行信号完整性分析（可能包括PCB作为组件）。

通常，通常您可能找不到更复杂的SPICE模型，但我想提及Linear Technology / LTspice作为例外，它们为PWM控制器等IC提供了模型。其他制造商为您提供基于Web或电子表格的设计工具，这些工具可用于例如效率计算。

我了解电子设计中的惯例是在构建某种香料程序之前先对其进行仿真。

除了小型，简单的电路外，我还没有看到使用全板仿真。取而代之的是，将整个电路板分为几部分进行分析，并为每个部分使用最合适的方法。例如，典型的基于微控制器的系统可能像这样进行分析：

• 开关电源将在SPICE中进行仿真
• 基于IC的电池充电器将根据数据表和手动计算进行设计
• 将根据数据表或制造商示例原理图连接微控制器
• 无线电天线将在专门的RF模拟器中进行仿真，或者根据制造商已经验证的规范进行设计

零件之间的任何约束条件都可以手动验证，例如“微控制器至少需要200 mA的电源”和“ SMPS必须处理500 mA的负载”。

以我有限的经验，我发现我不需要模拟整个系统。通常，电路中只有一小部分很难理解。为此，通常可以使用演示版的spice。同样，在有限元建模中，天线结构只有一小部分很难理解，因此FEMAP的演示版本就足够了。

至于您的特定仿真问题，spice提供了一些条件供您构造自己喜欢的任何设备的模型。las，这需要更深入的了解才能获得良好的结果，但是可以做到。（我不记得spice的演示版本是否支持此功能。）