Care este diferența dintre simulare și măsurare electronică
Simularea și măsurarea sunt esențiale pentru procesul de proiectare a electronicii. In ce fel sunt ei diferiti? Afla acum.
| Descărcați acest articol în format .PDF Acest tip de fișier include grafică și schemă de înaltă rezoluție. |
Simularea și măsurarea sunt esențiale pentru procesul de proiectare a electronicii. In ce fel sunt ei diferiti? Dacă ne referim la forme de undă, sperăm că există foarte puține diferențe. Întotdeauna doriți ca formele de undă simulate să arate exact ca măsurătorile de laborator. Dar înțelegerea diferențelor dintre capacitățile și limitările atât de măsurare, cât și de simulare sunt esențiale pentru ca acest lucru să se întâmple. Simularea și măsurarea permit o perspectivă unică asupra performanței designului dvs. electronic și se completează reciproc în mai multe moduri.
Cuprins
Care este răspunsul real?
Este tentant să pretindem că măsurarea oferă răspunsul real la performanța sistemului, deoarece se bazează pe hardware fizic real. Dar este important să ne amintim că măsurăm circuite electronice și că, pentru a face acest lucru, trebuie să schimbăm circuitul. De fapt, echipamentul de măsurare în sine este alcătuit dintr-o serie de circuite electronice, precum și software.
Măsurarea electricității este mult diferită decât măsurarea unei bucăți de lemn. Când scoateți banda de măsurare, știți că lemnul are o lungime de 2 picioare și 3/16 de inch. Dar nu putem vedea electricitatea, deci avem nevoie de o mașină ca un osciloscop care să o interpreteze și să o afișeze într-un mod pe care îl putem înțelege ca un grafic tensiune-timp. Deci, trebuie să avem încredere că măsurarea interpretează corect energia electrică, ceea ce implică o mai bună înțelegere a modului în care funcționează decât să crezi că tipul de la compania cu bandă măsurătoare pune toate semnele în locul potrivit.
Articole similare
Pe măsură ce viteza electronică a crescut de-a lungul anilor, la fel au crescut și viteza și capacitățile instrumentelor de măsurare. Au realizat sonde osciloscopice cu lățime de bandă mai mare pentru a putea măsura semnale mai rapide și cu impedanță mai mare pentru a minimiza impactul asupra funcționării circuitului. Dar viteza a crescut atât de mult, încât măsurătorile la bord pentru multe autobuze, în special autobuze diferențiale de mare viteză, cum ar fi PCI Express, au devenit impracticabile. Pentru aceste semnale, măsurătorile trebuie luate folosind plăci de testare speciale, cum ar fi plăcile de testare a conformității asociate cu PCI Express. Aceasta duce măsurarea și mai departe de realitate, dar totuși nu fără o mare valoare.
Pe de altă parte, în simulare, puteți căuta oriunde în circuit. Acest lucru vă permite să vedeți în interiorul IC-urilor, procesarea semnalului trecut pe cip, cum ar fi egalizarea, care este esențială pentru evaluarea performanței legăturilor diferențiale de mare viteză în gama multi-gigabit. Cu toate acestea, pentru a face acest lucru, toate piesele autobuzului trebuie modelate cu precizie.
Tipuri de simulare și măsurare
Există multe tipuri de simulare pentru electronică: digitală, analogică, integritatea semnalului, integritatea puterii și chiar simulare termică (vezi tabelul). Unul dintre cele mai comune tipuri de simulare utilizate în electronica modernă este integritatea semnalului, care se concentrează pe caracteristicile analogice ale autobuzelor digitale. Scopul principal al simularii integrității semnalului este de a verifica dacă cele digitale arată ca unele și zerourile arată ca zerouri, ceea ce se realizează prin analiza formelor de undă tensiune-timp ale semnalelor. Aceste forme de undă sunt de obicei privite ca o serie de mai mulți biți, sau uneori șiruri de biți foarte lungi suprapuse unul pe altul, care se numește diagramă oculară.
Formele de undă ale semnalului pot fi măsurate și pe un osciloscop. Osciloscopul este conectat la receptorul semnalului pe o placă cu circuite imprimate (PCB) printr-o sondă sau cabluri SMA, ceea ce îi permite să capteze forma de undă a semnalului. Osciloscopul poate fi plasat într-un mod care construiește o diagramă oculară prin măsurarea unui flux de date pentru o serie foarte lungă de biți și fiecare punct de eșantionare a măsurării este așezat unul peste celălalt până când se creează o imagine care arată „densitatea” relativă. dintre punctele capturate. Punctele cu densitate mai mare apar ca culori diferite în diagrama oculară (Fig. 1).
Diagramele oculare sunt unul dintre multele tipuri de forme de undă ale semnalului utilizate în analiza integrității semnalului. Sunt relativ ușor de evaluat. Un ochi deschis înseamnă o stare de trecere, iar un ochi închis înseamnă eșec. Sunt analizate și alte tipuri de forme de undă. De exemplu, pentru o magistrală paralelă, un ceas și un semnal de date trebuie adesea comparate între ele pentru a se asigura că specificațiile de sincronizare sunt îndeplinite. Un alt tip de simulare este o simulare a diafragmei, unde sunt analizate rețelele cuplate pentru a vedea ce zgomot este cuplat de la un semnal la următorul.
Pentru a genera aceste forme de undă, instrumentul de simulare trebuie să aibă cunoștințe despre comportamentul bufferelor I/O pe un cip, calendarul intern al cipului, paraziții pachetului, comportamentul urmelor de pe placă și orice alte piese a interconectării, cum ar fi via, pini și conectori. Toate aceste componente ale unei simulări au modele asociate. Modelele de tampon I/O includ IBIS, Spice și VHDL-AMS.