使用虚拟样机仿真的电子产品

2021年12月21日

关键的外卖

你的新设备可能开始擀面板或开发板,但是你最终将需要产生一些功能测试和现场测试的原型。
虚拟样机方法可用于检查原型功能没有开始一个原型制造。
这种方法需要仿真工具,用于评估在原型电路功能。

您可以使用虚拟样机评估这样的设备之前,你的第一个原型运行

新的电子产品有时候基础上开发的一个评估板,开发板,或者降低速度/频设备,通过电路试验板上的通孔组件。对于简单的设计,如上面所示的试验板安排,您不需要多个原型运行。设计可以在几乎任何一种你喜欢的方式,它可能会工作就像在案板上。对于更复杂的设计运行在更高的速度/频率,设计最有可能需要多个原型运行以确保信号完整性、电源完整性和功能匹配您的规范。

虚拟样机的方法是很重要的,确保你的设计是你的意愿。正如您可以使用仿真工具来帮助检查特定的电路和设计选择,你在原理图编辑器可以使用仿真工具来检查你的系统整体功能电路设计完成后。这就是你应该检查电路和电路设计工具是虚拟样机方法的一部分。

虚拟样机的工作原理

虚拟原型背后的想法很简单:使用设计软件的模型系统的功能期间和之后完成一个新的设计。目的是模拟和可视化系统在真实条件下的行为。理想情况下,您可以识别功能通过一个迭代过程问题和改正。这些修正可能涉及选择不同的组件,组件值调整,或改变大部分的电路。

虚拟样机不帮助你避免错误在你的初始设计。然而,如果你的设计恰好包含错误,因为工程师或系统设计师犯了错误,虚拟样机可以帮助你发现这些错误在你开始一个原型。最终目标是消除设计错误,导致一个原型失败前功能测试或软件测试生产原型。

一旦位于模拟设计问题,设计结果可以比较规范,和地区要求改变可以被识别。应该执行所需的设计变更和重新评估在一个循环过程,直到系统达到所需的规范。你的仿真工具应该给你一些试错扫描功能,你会发现在参数扫描香料包。当你设计、模拟和分析您的系统,您创建一个迭代的工作流程,帮助您识别问题并改正在开始制作之前运行。

虚拟样机电路和系统优化的流程图

有两种类型的虚拟样机仿真,你应该执行在设计阶段:电路级和系统级。这些模拟粒度级别开始,专注于电子行为在单独的电路。在系统层面,系统检查的多个部分之间的相互作用以及非特异性的现象在系统不同的电路或电子元件。一个很好的例子是机械模拟,包括跌落测试、振动模拟和分析,和疲劳测试。

电路仿真

电路级仿真通常关注个人在香料模拟电路模块、逻辑模拟。现代CAD工具内置香料包使这种类型的模拟方法简单,可以检查单个电路或组的电路设计。你的注意力应该在电路块功能,具体的电路输出所需的水平,频率/相位和其他瞬态响应等特点。组件的可靠性在电路模拟也可以检查,电气值可以比作组件评级,提前点故障可以被识别。

可靠性仿真提供一个总结性的分析每个组件压力和潜在的失败

系统级仿真

系统级仿真是一个步骤在虚拟样机的层次结构。事实上,在一个分层的方案设计过程,原理可用于定义的最高水平电路模块之间的联系,你应该执行系统级模拟的位置。你的目标是确保整个系统产生所需的输出行为。如果你完全优化的电路模块和电路级仿真,你不需要担心可靠性之间,除了强烈的反馈电路块。

布线后的虚拟样机变得更为现实

一旦你已经创建了一个PCB布局为一个复杂的系统,包括与机械系统和信号完整性约束,您可以使用布线后仿真和建模工具来评估其行为和功能。这需要不同类型的软件应用程序:

布线后仿真

这些仿真工具分为两类:信号完整性和电源完整性。你的信号完整性的工具用于计算指标,如互连阻抗、反射以及互连,相声,返回路径,倾斜/跟踪匹配长度,和其他重要的价值观。这些仿真工具通常领域解决者,他们把数据直接从PCB布局和你的图表,但他们并不全波电磁动力学。

电源完整性仿真也在布局中使用EM现场解决数据,但他们专注于生产电磁行为。在这些模拟你的目标是确保你的组件总是得到稳定的力量。你看到的结果从这些模拟可以帮助你确定接地电位的变化(即。、地面反弹)或脉动电源总线将超过允许限制和产生信号问题。最好的仿真工具将使用模型信号和功率在单个应用程序的行为。

节能信号完整性仿真是识别的关键信号PCB布局问题。

虚拟装配

有些人可能会简单地称之为3 d建模,但它仍然是虚拟样机的一个重要组成部分。之前其他物理方面的系统研究在模拟,应该检查产品的机械设计和适合它的外壳。虚拟装配是第一步在更复杂的虚拟样机的任务,因为它需要一个3 d的形式和物理组件的视图。这给设计团队最后一次机会修改物理设计之前通过更先进的模拟原型。

三维机械外壳的PCB布局视图

全波场解算器

这些模拟需要研究如何发射电磁波从PCB运作。开关组件,模拟组件、天线和其他元素释放一些辐射作为他们的运作方式。发出辐射可以创建一个复杂的电磁环境在PCB,负责整个系统的噪声耦合。重要的信号完整性和电磁干扰的见解在噪声敏感系统和射频系统通常可以使用全波场解决聚集。这些模拟提供了一个机会来确定系统中电磁干扰的主要来源再放入一个原型电磁兼容测试。