Какие симуляторы цепи наиболее широко используются в промышленности?

11

Мне было интересно, если кто-нибудь знает, какие наиболее широко (не любимые) используемые инструменты моделирования цепей в промышленности. У меня есть несколько вариантов в компании, в которой я работаю, но я все еще люблю использовать LTSpice для большей части моей работы. Я довольно новичок в колледже, поэтому у меня еще не было шансов увидеть, на что похожа индустрия.

Адам
источник
2
Я полагаю, вы говорите аналоговое моделирование. Однако существуют инструменты для цифрового, радиочастотного моделирования и симуляции целостности сигнала. Это в значительной степени непересекающиеся наборы инструментов.
Брайан Карлтон

Ответы:

12

Я собираюсь не согласиться с Олин.

Если вы используете симулятор для чего-то, что вы можете сделать с калькулятором и листком бумаги за несколько минут, то вы используете симулятор для неправильной цели. Если вы предполагаете, что ваш анализ «математики для салфеток» в действительности будет продолжаться, то, скорее всего, вы, прежде всего, работаете над чрезвычайно простыми базовыми схемами.

Что еще более важно, вы действительно говорите, что все в порядке, чтобы пропустить то, что действительно является самым важным этапом проверки дизайна перед прототипом. Это действительно плохая идея, если вы работаете над чем-то даже умеренно сложным и очень много можете вернуться, чтобы укусить вас даже на простых схемах. Я видел, как даже самый простой ИК-передатчик колеблется из-за паразитов.

Кроме того, огромным примером использования симуляции, который представляет собой настоящую боль при использовании только калькулятора, является анализ Монте-Карло. Почти каждый симулятор поддерживает это, и это очень важно для производственных проектов.

На самом деле очень редко симулятор не даст вам более глубокого понимания реальной схемы, чем 2-минутный анализ схемы, основанный на интуиции. Несколько часов на создание симуляции могут легко сэкономить вам дни в ожидании возвращения прототипа, и только после того, как вы обнаружите, что благодаря неуклюжим компонентам или паразитным взаимодействиям ваш теоретически совершенный передатчик - просто паршивый генератор.

В качестве примера взят из заметки приложения Analog Devices:

введите описание изображения здесь

Слева мы видим основную схему операционного усилителя. Справа мы видим, как будет выглядеть эта схема, если учесть основные паразитные эффекты PCB.

Нет сомнений в том, что с 60 секундами и калькулятором вы можете понять, что делает схема слева.

Тем не менее, это не заменит создание более сложной модели реальной схемы в реальном приложении, таком как схема справа. Правая схема не так проста для ручного анализа, не выбрасывая компоненты вручную как не имеющие значения.

Кроме того, правильное моделирование будет использовать более реалистичные модели для компонентов, а не идеальные модели, которые для схемы любой сложности или скорости критически важны для понимания и анализа.

Что касается исходного вопроса:

Большинство симуляторов цепей, по крайней мере, связаны со SPICE, и многие из них имеют совместимый или близкий к совместимому формату модели. Кроме того, есть много других симуляторов, которые специализируются в определенных областях. В частности, радиочастотное / микроволновое моделирование, цифровое логическое моделирование и т. Д.

Наиболее распространенные симуляторы, с которыми я столкнулся:

  • PSPICE - часть пакета дизайна Cadence OrCAD
  • Spectre - смешанный сигнал и радиочастотный симулятор от Cadence (возможно, самый распространенный)
  • NI MutiSim - пакет для моделирования National Instruments
  • HSPICE - коммерческая реализация SPICE от Synopsis, также очень популярная
  • XSPICE - расширенная версия SPICE3, Altium использует это
  • SIMetrix - SPICE производное аналоговое моделирование

Какие из них вы увидите в данной компании, как правило, зависит от области их специализации (аналоговая, смешанная сигнализация, радиочастотная связь и т. Д.), Что хорошо интегрируется в выбранную ими среду разработки и что им исторически удобно.

отметка
источник
6
Ваш пример - именно то злоупотребление и чрезмерная зависимость от симуляторов, о которых я говорил. Вы никогда не можете количественно оценить все. Ваш пример B - просто еще одна модель чего-то, что бесконечно сложнее в реальности. Хороший дизайн - это знание того, что действительно важно, и уверенность в том, что эффекты, которые вы не затронули, не имеют значения. Если вы не делаете что-то необычное, вся идея состоит в том, чтобы выбрать разумные значения и использовать хороший макет, чтобы пример А был допустимой моделью. В какой-то момент вы должны что- то знать , а не просто слепо вводить данные в симулятор.
Олин Латроп
5
Вся идея состоит в том, чтобы создать модель, максимально приближенную к реальности. Хороший дизайн - это то, как правильно и надежно, а не демонстрировать, что вы можете сделать без инструментов. Это не тест по математике без калькулятора, это его дело. Любой инструмент, который повышает правильность вашего дизайна и снижает затраты, должен быть полностью использован. Знание того, чего вы не знаете и как проверить это, во много раз важнее, чем думать, что вы что-то знаете, и, следовательно, не проверять это должным образом.
Марк
8
«Вся идея в том, чтобы создать модель, максимально приближенную к реальности». Неправильно и упускает суть. Вся идея состоит в том, чтобы создать полезную модель . Это означает, что модель достаточно сложна, чтобы описать эффекты, которые действительно имеют значение. Для большинства схем такая модель может быть решена с помощью калькулятора за несколько минут. Для неприятных случаев симулятор может быть полезным инструментом, но со своими недостатками. Чрезмерное использование симуляции означает плохую модель и, следовательно, плохое понимание того, что на самом деле актуально.
Олин Латроп
8
Схема симуляции не очень хорошая инструмент для проектирования . Тем не менее, это отличный инструмент проверки . Думайте об этом, как будто кто-то еще проверяет вашу работу. Это почти наверняка не поймает каждую ошибку, но может поймать то, что вы пропустили.
Коннор Вольф
4
.... Я помню подобные аргументы о людях, слепо использующих калькуляторы без непонятной арифметики (и люди так делают), и аргументы о том, что GPS SatNavs "заставляет" людей ездить в реки и с обрывов (и люди делают это тоже), но это не вина инструмент. Изучите основную арифметику, научитесь читать карту, научитесь анализировать схемы, затем получите калькулятор, GPS и инструмент для моделирования.
MikeJ-UK
10

Я уверен, что другие будут рекомендовать конкретные пакеты для моделирования схем.

Тем не менее, симуляторы цепей являются инструментом, но обычно не очень важным, и, конечно, не заменит использование вашего собственного мозга. Слишком часто я вижу, что молодые инженеры настолько погружены в третью цифру некоторой ценности, исходящей из симулятора, что они забывают думать и фактически понимать, что происходит, вместо того, чтобы смотреть на причудливые результаты симулятора. Необычные результаты могут показать только то, что происходит, но не намного важнее, почему .

Когда вы действительно понимаете, что делает схема, тогда практически все можно решить с помощью калькулятора за минуту или две. Понимание также позволит вам увидеть угловые случаи, которые симулятор покажет вам, только если вы дадите ему только правильный ввод. Когда вы на самом деле не понимаете схемы, причудливые выходы просто дадут вам ложное чувство безопасности.

У симуляторов есть свое место, но на самом деле довольно редко они предоставляют полезный анализ цепей, который мозг и калькулятор не могут придумать быстрее.

Олин Латроп
источник
Отличный ответ, +1. (Не то чтобы я ожидал чего-то меньшего :-))
stevenvh
Это не отвечает на вопрос, -1. Это должен быть комментарий - совершенно правильный
Тоби Джаффей
4
@ Joby: Иногда хороший ответ направлен на реальную проблему, а не на то, о чем буквально спрашивал ОП.
Олин Латроп
+1, так как этот ответ должен быть сверху. «Контрпример», обозначенный в ответе @mark как B, является скорее моделью «по факту», чем той, которую придумал с самого начала. Главное - иметь достаточные допуски на проектирование, чтобы такие вещи не имели значения, и вот тут-то и появляются базовая теория и опыт!
Вайбхав Гарг
2

Я использовал SPICE во всех его вариантах на нескольких рабочих местах.

Еще один формат симулятора - SABRE. это используется Боингом, Аэробусом и различными другими критическими отраслями безопасности. Субподрядчик, с которым я работал, разрабатывал преобразователи постоянного тока и требовал сертификации DO-254 (авиация), а их заказчику (и органу по сертификации) требовались модели схемы SABRE. С этой целью мы наняли эксперта SABRE для выполнения имитационной работы и использовали вариант SPICE для нашего собственного дизайна !!

Я думаю, что есть третий основной формат для моделирования цепей.

smashtastic
источник
2

Я использую LTSprice от Linear Tech. Бесплатно, легко добавлять библиотеки от других поставщиков и по-настоящему красиво по сравнению с другими бесплатными пакетами, такими как TINA от TI.

Фрэнк
источник
Вопрос не в том, что вы лично используете.
эндолит
2
@endolith хорошо .. спасибо, что указал на это в стиле.
Фрэнк