使用PSpice for TI仿真復(fù)雜的模擬電源和信號(hào)鏈電路

人們通常期望硬件工程師能在緊迫的項(xiàng)目時(shí)間內(nèi)交付成果。電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須使用一切工具來(lái)構(gòu)建精確、可靠工作的設(shè)計(jì)方案，使其在第一次運(yùn)行表現(xiàn)良好。為了滿足這些需求，加之如今不斷變化的辦公環(huán)境，意味著可以在家或遠(yuǎn)程操控的電路仿真和驗(yàn)證工具比以往任何時(shí)候都更具價(jià)值。

我們發(fā)現(xiàn)，工程師正在縮減設(shè)計(jì)的原型設(shè)計(jì)和評(píng)估階段。某些情況下，他們會(huì)直接使用最終的印刷電路板（PCB），但大家都希望能降低電路錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。為此，德州儀器針對(duì)高性能、全功能模擬仿真平臺(tái)的日益增長(zhǎng)的需求，與Cadence一同推出了PSpice^? for TI，為業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)OrCAD Pspice環(huán)境的全功能版本，使器件評(píng)估和在驗(yàn)證時(shí)模擬整個(gè)子系統(tǒng)變得更容易。

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準(zhǔn)備開始仿真了嗎？

圖1 PSpice for TI原理圖和模擬配置文件示例

首先，為什么要使用SPICE仿真？

數(shù)十年來(lái)，以集成電路為重點(diǎn)的仿真程序（SPICE）一直在幫助工程師解決硬件設(shè)計(jì)問(wèn)題。電路仿真有三種主要用例：

●   器件評(píng)估。 有時(shí)甚至在實(shí)際器件或應(yīng)用電路實(shí)際可用之前，就可測(cè)量特定產(chǎn)品在特定應(yīng)用中的性能。

●   驗(yàn)證設(shè)計(jì)。 構(gòu)建物理原型之前，構(gòu)建和仿真復(fù)雜的電路板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)能讓工程師對(duì)其電路充滿信心，并縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。設(shè)計(jì)驗(yàn)證包括在最壞情況下仿真電路運(yùn)行的能力，以及產(chǎn)品在溫度、極端電壓和器件容差等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)確保能夠正常運(yùn)行。

●   設(shè)計(jì)調(diào)試。 如果設(shè)計(jì)效果不如預(yù)期，工程師通常會(huì)通過(guò)仿真來(lái)解決系統(tǒng)中的問(wèn)題或漏洞。無(wú)需重新加工和測(cè)試實(shí)際PCB，SPICE仿真也可找到并初步測(cè)試電路修復(fù)情況。

利用PSpice for TI，通過(guò)電路仿真的能力來(lái)完成這些任務(wù)可幫助您縮短開發(fā)時(shí)間并推動(dòng)產(chǎn)品快速上市?；谟?jì)算機(jī)的仿真具有固有優(yōu)勢(shì)。例如，如今在家辦公更為普遍，使用仿真意味著您可在任何地方的項(xiàng)目上取得重大進(jìn)展。您也無(wú)需等待零件、PCB或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備，只需建立您的仿真測(cè)試臺(tái)即可。

您可以通過(guò)電子方式與其他團(tuán)隊(duì)成員輕松共享電路仿真，以進(jìn)行較大的系統(tǒng)級(jí)仿真或同行設(shè)計(jì)審查。您還可以運(yùn)行如參數(shù)化或溫度掃描、靈敏度分析或器件容限分析等更復(fù)雜的測(cè)試，而在實(shí)際情況中進(jìn)行這些測(cè)試既昂貴又費(fèi)時(shí)。

讓我們來(lái)看PSpice for TI上的一個(gè)例子。圖1中的仿真繪制了單極電阻電容濾波器網(wǎng)絡(luò)的AC傳遞函數(shù)，同時(shí)逐步增大了電容值。

圖2所示為結(jié)果圖，以及在f = 1 MHz時(shí)每個(gè)圖的-3-dB帶寬和的增益的自動(dòng)測(cè)量。強(qiáng)大的分析功能夠大幅加快設(shè)計(jì)優(yōu)化。

重要注意事項(xiàng)：正確的仿真結(jié)果是基于器件模型是精確且迅速收斂的假設(shè)的（這種情況意味著達(dá)成結(jié)果）。值得慶幸的是，德州儀器擁有半導(dǎo)體行業(yè)中一些最精確、最易于收斂的模型，并一直在努力開發(fā)新型集成電路。

圖2 PSpice for TI仿真和測(cè)量結(jié)果

為什么要使用PSpice for TI？

PSpice for TI提供原理圖捕獲以及模擬電路仿真。PSpice for TI可免費(fèi)使用，它擁有商業(yè)版本中的許多高級(jí)功能，包括自動(dòng)測(cè)量和后處理以及蒙特卡洛（Monte Carlo）分析和最壞情況分析。PSpice for TI基于最新的PSpice版本構(gòu)建，可在離線狀態(tài)下工作，與商業(yè)版本中開發(fā)的項(xiàng)目兼容，且在使用德州儀器器件時(shí)可提供無(wú)限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和測(cè)量。

提及德州儀器器件以及標(biāo)準(zhǔn)的器件模型套件，將近6,000種德州儀器模擬電源和信號(hào)鏈模型的完整模型庫(kù)已集成到PSpice for TI中，您只需單擊幾下即可將德州儀器零件添加到項(xiàng)目中。無(wú)需手動(dòng)導(dǎo)入德州儀器模型，該快速增長(zhǎng)的模型庫(kù)將自動(dòng)更新，與TI.com上的最新信息保持一致。

大多數(shù)德州儀器器件模型都帶有經(jīng)全面測(cè)試和可操作的設(shè)計(jì)示例。絕大部分情況下還提供了完整的參考設(shè)計(jì)，可從中進(jìn)行剪切和粘貼，能夠快速開始設(shè)計(jì)并查看器件運(yùn)行和性能。在該工具中單擊數(shù)下即可放置一個(gè)器件并打開相關(guān)的參考設(shè)計(jì)。圖3顯示了一種此類設(shè)計(jì)，可進(jìn)行修改和仿真。該圖還顯示此應(yīng)用程序的深色模式和可自定義的配色方案，有助于減少能源消耗并減輕視覺(jué)疲勞。

為做出更快的設(shè)計(jì)決策，您可通過(guò)該工具訪問(wèn)德州儀器產(chǎn)品詳細(xì)信息和數(shù)據(jù)表，以及德州儀器E2E?在線支持論壇提供的相關(guān)查詢，論壇中還提供了一個(gè)教程視頻庫(kù)。

圖3 德州儀器器件參考設(shè)計(jì)示例

將SPICE仿真添加到您的工程工作流中，下載PSpice for TI，同已在使用此強(qiáng)大工具的工程師們一起，縮短您的設(shè)計(jì)時(shí)間。

其他資源

●   查找利用德州儀器的最佳技術(shù) 參考設(shè)計(jì) 來(lái)解決您的系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)。

●   使用 Power Stage Designer? 軟件工具，通過(guò)深度計(jì)算電壓和電流啟動(dòng)新型電源設(shè)計(jì)。

●   探索 TI 高精度實(shí)驗(yàn)室 視頻培訓(xùn)課程，進(jìn)行模擬信號(hào)鏈設(shè)計(jì)，內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)知識(shí)到高級(jí)概念。

●   下載 WEBENCH^?Power Designer ，這是一種通用的免費(fèi)在線電源設(shè)計(jì)工具，它采用基本的輸入和輸出規(guī)格，并能迅速提供完整的原理圖和物料清單（BOM）。

●   探索 TINA-TI? ，這是一個(gè)更加靈活的基于SPICE的仿真平臺(tái)，該平臺(tái)支持各種組件，還保留了足以用于許多模擬設(shè)計(jì)的基本用戶界面。

●   免費(fèi)下載 PSpice^? for TI仿真器 。