Яка різниця між моделюванням та вимірюванням електронного дизайну
Моделювання та вимірювання є важливими для процесу проектування електроніки. Чим вони відрізняються? Дізнайся зараз.
| Завантажте цю статтю у форматі .PDF Цей тип файлу включає графіку та схеми з високою роздільною здатністю. |
Моделювання та вимірювання є важливими для процесу проектування електроніки. Чим вони відрізняються? Якщо ми маємо на увазі форми хвиль, сподіваємось, різниці дуже мало. Ви завжди хочете, щоб ваші імітовані форми хвиль виглядали точно так само, як у лабораторних вимірах. Але розуміння відмінностей між можливостями та обмеженнями як вимірювання, так і моделювання є важливим для досягнення цього. Моделювання та вимірювання дають унікальне уявлення про ефективність вашої електронної конструкції та багато в чому доповнюють одне одного.
Зміст
Що таке справжня відповідь?
Спокусливо стверджувати, що вимірювання дають реальну відповідь на те, якою є продуктивність системи, оскільки воно базується на фактичному фізичному обладнанні. Але важливо пам’ятати, що ми вимірюємо електронні схеми, і для цього ми повинні змінити схему. Насправді саме вимірювальне обладнання складається з ряду електронних схем, а також програмного забезпечення.
Вимірювання електрики значно відрізняється від вимірювання шматка дерева. Коли ви дістаєте рулетку, ви знаєте, що дерево має довжину 2 фути і 3/16 дюйма. Але ми не бачимо електрику, тому нам потрібна машина, як осцилограф, щоб інтерпретувати її та відображати так, щоб ми могли зрозуміти її як графік напруги-часу. Отже, нам потрібно довіряти, що вимірювання правильно інтерпретує електрику, що передбачає трохи більше розуміння того, як це працює, ніж просто переконання, що хлопець із рулетки розмістив усі позначки в потрібному місці.
Пов’язані статті
Оскільки швидкість електроніки зростала з роками, зростали і швидкості, і можливості вимірювальних інструментів. Вони зробили зонди осцилографа з більшою пропускною здатністю, щоб мати можливість вимірювати швидші сигнали та з більшим імпедансом, щоб мінімізувати вплив на роботу схеми. Але швидкості зросли настільки, що бортові вимірювання для багатьох шин, зокрема високошвидкісних диференціальних шин, таких як PCI Express, стали недоцільними. Для цих сигналів вимірювання необхідно проводити за допомогою спеціальних тестових плат, таких як тестові плати на відповідність, пов'язані з PCI Express. Це робить вимірювання ще більш віддаленим від реальності, але все одно не без великої цінності.
З іншого боку, в моделюванні ви можете шукати де завгодно в схемі. Це дозволяє побачити всередині ІС, минулу обробку сигналів на мікросхемі, як вирівнювання, що є важливим для оцінки продуктивності високошвидкісних диференціальних ліній зв'язку в мультигігабітному діапазоні. Однак для цього всі шматки автобуса повинні бути точно змодельовані.
Види моделювання та вимірювання
Існує багато типів моделювання для електроніки: цифрове, аналогове, цілісність сигналу, цілісність живлення і навіть теплове моделювання (див. Таблицю). Одним з найпоширеніших типів моделювання, що використовується в сучасній електроніці, є цілісність сигналу, яка фокусується на аналогових характеристиках цифрових шин. Основна мета моделювання цілісності сигналу полягає в тому, щоб перевірити, чи цифрові виглядають як одиниці, а нулі - як нулі, що робиться шляхом аналізу сигналів напруги і часу сигналів. Ці сигнали зазвичай розглядаються як серія з декількох бітів або іноді дуже довгих рядків бітів, накладених один на одного, що називається діаграмою очей.
Форми сигналу також можна виміряти на осцилографі. Осцилограф підключений до приймача сигналу на друкованій платі (друкованій платі) через щуп або кабелі SMA, що дозволяє йому фіксувати форму сигналу. Осцилограф може бути розміщений у режимі, який створює діаграму ока, вимірюючи потік даних для дуже довгої серії бітів, і кожна точка вибірки вимірювань накладається одна на одну, поки не буде створено зображення, яке показує відносну "щільність" із захоплених очок. Точки більш високої щільності відображаються у вигляді різних кольорів на діаграмі ока (рис. 1).
Діаграми очей - це один із багатьох типів сигналів, що використовуються для аналізу цілісності сигналу. Їх порівняно легко оцінити. Відкрите око означає стан, що проходить, а закрите - відмова. Також аналізуються інші типи сигналів. Наприклад, для паралельної шини частота та сигнал сигналу часто повинні порівнюватися між собою, щоб переконатися, що специфікації синхронізації виконуються. Іншим типом моделювання є моделювання перехресних перешкод, де зчеплені мережі аналізуються, щоб побачити, який шум пов'язаний від одного сигналу до наступного.
Для формування цих сигналів інструмент моделювання повинен мати знання про поведінку буферів вводу-виводу на мікросхемі, внутрішній хронометраж мікросхеми, паразитизм пакету, поведінку слідів на платі та будь-які інші фігури. взаємозв'язку, як виа, шпильки та роз'єми. Всі ці компоненти моделювання мають пов'язані моделі. Моделі буфера вводу-виводу включають IBIS, Spice та VHDL-AMS.