ניתוח אוטומטי Mesh Analysis שימוש ב-Simulation Software

הקדמה: האבולוציה של ניתוח המעגל

הנדסה חשמלית כבר מזמן התבססה על שיטות שיטתיות לניתוח מעגלים, עם ניתוח Mesh עומד כאחת הגישות הבסיסיות ביותר.טכניקה זו, שנבנה על חוק וולטאזוף (KVL), מספק דרך מובנית לקבוע זרם נוכחי ברשתות מורכבות.במשך עשרות שנים, מהנדסים וסטודנטים ביצעו את החישובים האלה באופן ידני, עבודה באמצעות מערכות של משוואות ליניאריות שגדלו יותר ויותר ללא מחוספס ככל שהמורכבות של תוכנת פיתוח זו, לאחר מכן, יכולה למעשה לשנות את הסימולציות של כלי ניתוח כלי רכב מודרניים, כאשר היא יכולה לשנות באופן יעיל, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את הסימולציות של מחזור זמן ניתוח של מחזור זמן ניתוח של תריסר כלים מודרניים, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול לגרום לדגימים, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות יעילה, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות יעילה, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות יעילה, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא יכולה לשנות את זה יכול להיות שונה לחלוטין, כאשר היא

מה זה ניתוח Mesh?

ניתוח Mesh, הנקרא גם שיטת לולאה הנוכחית, הוא טכניקה לפתרון מעגלים Planar - אלה שניתן לקחת על משטח שטוח ללא מעבר חוטים. הרעיון הליבה הוא להקצות זרם היפותטי לכל לולאה עצמאית, ולאחר מכן ליישם את חוק וולטאז' של קירצ'וף סביב כל לולאה KVL קובע כי סכום המתח עולה שווה את סכום של טיפות סגורות סביב כל נתיב משותף, כמו משוואות, כמו גם את מערכת ההפעלה הנוכחית של המעבדה, וכתוצאה מכך, כמו גם את המעבדה, וכתוצאה מכך, כמו גם את המעבדה של כל אחד.

[הגישה הזו] חזקה במיוחד משום שהיא מפחיתה את מספר הלא נודעים בהשוואה ליישום ישיר של KVL ו- קירצ'וף החוק הנוכחי של KVL ו-KCL (KCL) בכל צומת, עבור מעגל עם FLT:0bibFLT:1 ענפים ו-FLT:2nFLT 3: Nodes, ניתוח מקביל דורש רק 4b - n + 1Freats:5;

המונחים: mesh Analysis Theory

כדי להעריך לחלוטין את האוטומציה, חשוב להבין את הבסיס המתמטי שתוכנה סימולציה מיישמת. A mesh הוא לולאה שאינה מכילה לולאות אחרות בתוכה – הדרך הקטנה ביותר במעגל.כל אחד מהם נושא זרם מרש, שהוא זרם הזורם ברשת בלולאה זו.כאשר זרמי מאפר עוברים דרך סניפים משותפים, הזרם האמיתי הוא סך אלגברי של זרמי הסמוכי.

ההליך הכללי לניתוח Mesh ידני עוקב אחר השלבים הבאים:

לזהות את כל הישויות במעגל התכנון ולהצית מרש שעון לכל אחד.
החל KVL לכל מרש, סיכום מתח טיפות על פני מתנגדים (באמצעות חוק הואם עם זרם mesh המתאים או סכום של זרמי mesh) וחשבונאות עבור מקורות מתח עם קוטביות נאותה.
(ב) [17] , [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
יש לפתור את המערכת באמצעות שיטות ממטריקס (כללו של קרר, חיסול גאוסי, או טכניקות מספריות) כדי למצוא את כל זרמי האפר.
חישוב זרמי ענף ואת מתחים אלמנט מן הזרם האפר.

תהליך זה הוא מכני, חוזר ומתאימים באופן אידיאלי ליישום אלגוריתמי – שהוא בדיוק מה שתוכנת סימולציה המעגלית עושה.

מציאות של רגיעה ידנית

בעוד ניתוח Mesh אלגנטי בתיאוריה, ביצוע ידני מציג אתגרים מעשיים משמעותיים.חשב מעגל עם שש כימות: למערכת וכתוצאה מכך יש שש משוואות עם שישה לא ידועים.כתיבה משוואות אלה כראוי דורש תשומת לב זהירה למוסכמות לחתום, תנאי התנגדות הדדית, ואת מקור מתח קוטביות.סימן אחד propagates דרך הפתרון כולו, מה שהופך את כל התוצאות לא נכונות. כאשר כוללים מקורות תלויים (מתח מבוקר או מבוקר), כי הם צריכים יותר משוואות נוספות כדי להגבלות אלה כדי לערים על פני המשוואות אלה.

חישוב ידני גם הופך לא מעשי כאשר מהנדסים צריכים לחקור וריאציות עיצוב.שינוי ערך התנגדות יחיד או הוספת ענף חדש דורש חתירה ופתרון מחדש של המערכת כולה - תהליך מייגע המרתיע אופטימיזציה יסודית.בהגדרות חינוכיות, עבודה ידנית זו היא ערך לבניית הבנה מושגית, אבל בפועל מקצועי, זה הופך לצוואר.

שגיאות נפוצות בניתוח mesh ידני כוללות:

קבלת תנאי התנגדות הדדיים כאשר שני זרמי מרש חולקים סניף
הקצאת סימן לא נכונה למקורות מתח המתנגדים לכיוון הנוכחי
שגיאות אלגברה כאשר מפשטות משוואות או ביצוע פעולות ממטריקס
כשל חשבון נכון עבור מקורות נוכחיים, הדורשים טיפול מיוחד (טכניקות על-על)
שגיאות של הדבקה בעת העברת משוואות מנייר למחשבון

אתגרים אלה מדגישים מדוע פתרונות אוטומטיים הפכו הכרחיים עבור עבודות עיצוב מעגליות חמורות.

תוכנת Simulation: A Transformative Tool

(הופנה מהדף סימולציה משנה את כל זרימת הניתוח של מרש"ל - מדור משוואה ועד פתרון ורכיבה לאחר עיבוד (הכלי הנפוץ ביותר מבוססים על ה-FLT:0SPICEFLT:1 (Simulation Program with Integrated Circle Emphasis), שפותח במקור באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי בשנות ה-70 של המאה ה-20.

כאשר מהנדס שואב schematic ומפעיל סימולציה, התוכנה מבצעת את השלבים הפנימיים האלה:

פרס את הרשימה (תיאור הטקסטואלי של המעגל).
אני רואה את כל הפגמים והאלמנטים.
בונה את מערכת המרחץ המייצגת את ההתנהגות והקישוריות של המעגל.
פורמולה את הווקטור הימני ממקור מתח ומקורות נוכחיים.
Applies numerical ליניארי אלגברה (בקיצור של דלי L decomposition) כדי לפתור עבור כל מתחי הצומת.
חישוב חוזר של זרמי ענף ממתחים ללא צומת באמצעות חוק הואם.
פריטים תוצאות בצורת tabular או גרפי.

זה קורה במיקרו-שניות עבור רוב המעגלים והקשקשים ביעילות אפילו עבור מעגלים עם אלפי צמתים.

כיצד אוטומציה מראה ידני Mesh Analysis

זה להורות לראות כיצד אוטומציה תוכנה מקבילים תהליך ניתוח mesh ידני.בעבודה ידנית, מהנדס מזהה meshes וכותב משוואות KVL. בתוכנה, התוכנית מזהה אוטומטית את הלולאות העצמאיות (או נושטים עבור MNA) ופורמת המשוואות באמצעות אלגוריתם שיטתי.המטריקס הנובע מעבודה ידנית - עם דפוס של התנגדות עצמית בונה על האלכסון פנימי בדיוק מה ההתנגדות הפנימית.

לדוגמה, במעגל עם שלוש מברשות, המערכת ידנית נוקטת את הטופס:

[ה] [ה]]] [ה]][ה]][ה]][ה]][ה]]][ה]]][ה]]][ה]]]][ה]]]][ה]]][ה'[32]

התוכנה בונה את מבנה המטריקס המדויק הזה, ואז פותרת אותו באמצעות שיטות מספריות המבטיחות דיוק למכונה.כתובת ישירה זו פירושה שמהנדסים שמבינים ניתוח מרש ידני יכולים לפרש באופן אינטואיטיבי תוצאות סימולציה ופתרון בעיות תפוקה בלתי צפויה.

שלב-בי-שלב זרימת עבודה לניתוח אוטומטי

בעוד שהממשק הספציפי משתנה בין חבילות תוכנה, זרימת העבודה הכללית לניתוח mesh אוטומטי עוקב אחר שלבים עקביים.

שלב 1: Define the Circle Topology

החל על ידי בניית מעגל schematic בסביבת הסימולציה.זה כרוך הצבת רכיבים - מתנגדים, מקורות מתח, מקורות נוכחיים, מחנכים, capacitors - וחיבור אותם עם חוטים. כלים מודרניים מספקים ממשקים גרור-and-drop עם ספריות רכיב נרחב.לתשומת לב זהירה להקמת צומת קרקע משותף, כפי שכל המתחים מתייחסים לנקודה זו.

שלב 2: חתימות על פרמטרים

[ה] ציין את הערכים המספריים לכל רכיב.עבור המתנגדים, משמעות הדבר היא התנגדות באומס.למקורות, להגדיר את המתח או את גודלו הנוכחי יחד עם כל התנהגות תלויה בזמן (DC, סינוסאיד, הדופק, הליניניני של חת ( ⁇ ) כלים רבים מאפשרים ערכים parametric שניתן לטאטא במהלך הניתוח, המאפשרים חיפוש אוטומטי של וריאציות עיצוב.

שלב 3: בחירת סוג הניתוח

(הניתוח של DC יציב-מדינה, בחר את ה-FLT:0DC הפעלה פוינטFLT:1 ניתוח זה מלמד את התוכנה כדי לפתור את המעגל עבור מקורות קבועים בלבד - מחנכים מתנהגים כעיגולים קצרים, כ-FLTs כמו מעגלים פתוחים.אם המעגל כולל מקורות קבועים, בחירת FLT:2ient Trans AnalysisFLT 3R כדי לצפות ביכישורים כגון:

שלב 4: שינוי PHS

הגדר פרמטרים מספריים השולטים במנוע הסימולציה.עבור ניתוח נקודת הפעלה DC, זה עשוי לכלול לציין את סובלנות ההתכנסות, הגבלת ההסרה, ואת הערכים הראשוניים של אלמנטים לא לינאריים.עבור ניתוח transient, להגדיר את שלב הזמן, זמן סימולציה הכולל, ופתרון הפלט. בניתוח AC, להגדיר את טווח התדר ומספר הנקודות לעשור. בעוד הגדרות ברירת מחדל מספיק עבור מעגלים רבים, מקרים קשים - עם ערכים גדולים מאוד או רכיב קטן מאוד, או תכונות ידניות, ייתכן צורך.

שלב 5: לרוץ עם הסימול

ביצוע הסימולציה.התוכנה בונה את מערכת matrix, חלה על פותרים מספריים, ומצמידת את התוצאות.עבור מעגלים עם אלמנטים ליניאריים בלבד, זה בעצם מיידי.עבור מעגלים כולל מכשירים לא ליניאריים (בינוניים, טרנזירים), התוכנה שהיא מאמתה באופן סימולציה ליניארית את המעגל סביב נקודת הפעלה באמצעות שיטת ניוטון-רפסון, אשר עשוי לדרוש מספר רב של סימולציות להתכנסות טובה.

שלב 6: תוצאות סקירה ותוצאות Interpret

לאחר סימולציה, לבדוק את הפלט.רוב הכלים להציג מתחים חדים וזרמים סניף בצורה לשונית, ולספק מזימת גל עבור ניתוחים transient ו- AC. כדי לחלץ זרמי mesh באופן ספציפי, לבדוק את הזרם דרך כל אלמנט השייך באופן בלעדי ל- mesh אחד, או להשתמש בכלי בדיקה הנוכחי של התוכנה כדי לתייג זרמי mesh ישירות.

דוגמה מעשית: אוטומטי מעגל 4 מ"ש

שקול מעגל עם ארבעה מברשות, ארבעה מקורות מתח, ושמונה מתנגדים מסודרים בתצורה דמוי גשר.אנליזה ידנית דורשת לכתוב ארבע משוואות KVL, לפשט אותם, ולפתור מטריצה 4×4 - משימה שבדרך כלל לוקח 20-30 דקות על ידי יד ונושאת סיכון משמעותי של שגיאות אלגברהיות.

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [15] ,0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) Analysis Setup:FLT:1 , בחר DC הפעלה פוינט עם הגדרות ברירת מחדל.
(ב) ,0) ,2 ,5 ,2 , .
(ב) ,0) ,Results קורא: FLT:1rated Present Currents: I1= 12.3 mA, I2=4.7 mA, I3=2.1 mA, I4=8.9 mA.

כל זרימת העבודה, החל מפתיחת התוכנה כדי לאמת תוצאות מספריות, לוקח בערך שלוש דקות.אם המהנדס רוצה להעריך את ההשפעה של שינוי R3 מ 100 ⁇ ל-30 ⁇ , עריכה פשוטה וריצה מחדש לייצר את הזרמים החדשים בשניות.יעילות זו מאפשרת עיצוב מהיר אופטימיזציה יסודית כי יהיה לא מעשי עם שיטות ידניות.

השוואת כלי סימול פופולריים

מספר פלטפורמות סימולציה מעגלים מציעים יכולות ניתוח mesh אוטומטיות, כל אחת עם נקודות חוזק נפרדות.הבנת ההבדלים שלהם עוזר מהנדסים לבחור את הכלי הנכון עבור יישומים ספציפיים.

LTspice

(FLT:0) LTspiceFLT:1 הוא סימולטור חינם, ביצועים גבוהים SPICE סימולטור ממכשירים Analog.It כולל עורך schematic יליד, ספריות רכיב נרחב, ובמיוחד אלגוריתמים התכנסות חזקים במיוחד.הצופה הגלפור הוא אינטואיטיבי, ואת תכונות הניתוח parametric הם מצוינים עבור חקר עיצוב. LTspice משמש נרחב הן בתעשייה והן באקדמיה, ומשתמש גדול שלה מספק הדרכה בשפע ודוגמה מעגלים.

PSpice

PSpice (מ- Cadence) הוא כלי מסחרי עם שילוב עמוק לתוך זרימת העיצוב של OrCAD PCB.זה מציע יכולות מודלים מתקדמות עבור מעגלים אנלוגיים וחתומיים מעורבים, כולל תמיכה ב- Verilog-A ו- VHDL-AMS PSpice נמצא בדרך כלל בארגונים הנדסיים גדולים שבו שילוב עם פריסה וכלים ייצור הוא קריטי.

Multisim

(FLT:0)MultisimimofLT:1 (על ידי מכשירים לאומיים, עכשיו חלק של Emerson) מדגיש שימוש חינוכי עם ממשק גרפי אינטואיטיבי ומכשיר וירטואלי נרחב.זה כולל תכונות סימולציה אינטראקטיביות שבו מהנדסים יכולים לשנות ערכי רכיב בעוד הסימולציה פועל, מתן משוב חזותי מיידי. מולטימדיהim משלב גם עם חומרה NI עבור רכישת נתונים ו prototyping.

NGSPICE

(FLT:0NGSPICEFLT:1) הוא יישום קוד פתוח SPICE המספק תאימות מלאה עם פורמט המקורי ברקלי SPICE.אין לו ממשק גרפי מקורי אך משלב עם כלים לכידת סכימטיים חיצוניים כגון KiCad ו gschem. עבור מהנדסים המעדיפים זרמי עבודה קוקוד או צורך סימולציות אוטומטי כחלק צינורות תסריטים גדולים יותר, ICE מציעה גמישות ללא תחרות.

בחירת הכלי הנכון

עבור רוב המהנדסים המבצעים ניתוח שילינג שגרתי, LTspice מציעה את האיזון הטוב ביותר של יכולת, קלות השימוש, ועלות (חינם) מוסדות חינוך לעתים קרובות לטובת Multisim עבור תכונות פדגוגיות שלה וכלים וירטואליים. ארגונים הדורשים שילוב הדוק עם זרמי עיצוב PCB עשויים להתאים סטנדרטיים על ידי Open-Open-sourcesists ו- אוטומציה מומחים gravitate לקראת NGSPICE, ללא קשר לפלטפורמת, הבסיסית של פונקציות ניתוח זההקודמות על ידי פונקציות מיקוד עצמי.

יתרונות Beyond Simple Automation

בעוד חיסכון בזמן ודיוק הם היתרונות הברורים ביותר, תוכנת סימולציה מספקת מספר יתרונות נוספים שמשנים באופן יסודי כיצד מהנדסים ניגשים לניתוח מעגלים.

ניתוח Exploratory Analysis

אוטומציה עושה את זה מעשי לחקור את מרחב הפתרון של מעגל באופן שיטתי מהנדסים יכולים לטאטא ערכים רכיב על פני טווחים ומיד לדמיין כיצד זרמי אפר מגיבים.זה מגלה רגישות - זיהוי של אילו מרכיבים יש השפעה חזקה ביותר על זרמים קריטיים - ומדריכי אופטימיזציה עיצוב. לדוגמה, ניתוח סובלנות התנגדות הדורש מאות חישובים ידניים הופך פרמטר אחד עם תוצאות מסולפות תוך שניות.

אילו בדיקות Scenario

שאלות עיצוב כי יהיה מרתיע לענות באופן ידני להיות פשוט עם סימולציה.מה קורה זרמי מרש אם מקור מתח מקוטב הוא הפוך? איך הוספת capacitor עקף להשפיע על זרמי AC ברשת הפצת חשמל?מה אם אחד מתנגד נכשל קצר או פתוח? סימלוי מספק תשובות מיידיות, המאפשר למהנדסים לאמת שולי עיצוב ועוצמה לפני בניית אבטיפוס פיזי.

ערך חינוכי

עבור סטודנטים הלומדים תאוריה של מעגל, תוכנת סימולציה demystifies ניתוח. על ידי השוואת תוצאות ידניות עם פלטי סימולציה, התלמידים יכולים לאמת את העבודה שלהם לזהות שגיאות בהגדרת המשוואה שלהם.היכולת לדמיין את הזרמים הנוכחיים כמו טיפות מתח על פני מרכיבים מחזקים מושגים תיאורטיים. מחנכים רבים משלבים תרגילים סימולציה לצד בעיות שיעורי בית מסורתיות כדי להעמיק את ההבנה.

מסמכים ושיתוף

כלי סימולציה מודרניים כוללים תכונות עבור schematics, הוספת סמנים מדידה, וייצוא של פיסות בפורמטים באיכות פרסום.זה מאפשר תיעוד ברור של תוצאות ניתוח עבור ביקורות עיצוב, הגשתים רגולטוריים, וקבצי סימלוף הייצור.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

גם עם אוטומציה, מהנדסים חייבים להישאר ערניים.כלים של סימבול הם חזקים אך לא בלתי-נפסים, הבנת מכשולים פוטנציאליים מונעת זמן מבוזבז ומסקנות שגויות.

המונחים:

כל סימולציה דורשת נקודת התייחסות מוגדרת (ללא ריצוף), מערכת matrix היא ייחודית, ואת המפת לא יכול למקם מתחים מוחלטים.לוודא כי סכימטי כולל סמל קרקע הקשור לצומת המעגל המתאים. ברוב כלי הסימולציה, זה יסוד חובה.

כישלונות של

מעגלים לא ליניאריים עשויים להיכשל כדי לתכנס, במיוחד במהלך ניתוח transient או כאשר תנאים ראשוניים מפורטים למדי.אסטרטגיות לשיפור ההתכנסות כוללות הפחתת הגדרות סובלנות, מתן הערכות מצב ראשוני מציאותיות, באמצעות FLT:0UICFLT:1 (שימוש תנאים מוקדמים) אפשרות, והוספת אלמנטים טפילים קטנים (נגדים subber) לתופעות בעייתיות כאשר ההתכנסות נכשלת, התוכנה מספקת בדרך כלל את הפלט המציין או גורם גורם לאבחנה.

הגבלת מודל

תוצאות סימבול הן רק מדויקות כמו המודלים של הרכיב המשמש את המודלים האידיאליים מניחים התנהגות מושלמת - אפס התנגדות חוטים, רוחב פס אינסופי במגברים - אשר יכול להסוות אפקטים בעולם האמיתי.עבור עיצובים קריטיים, להשתמש במודלים SPICE המסופקים על ידי היצרן הכולל אלמנטים פרציטיים ותלויי טמפרטורה. אימות תוצאות סימולציה נגד תחזיות תיאורטיות ידועות עבור מקרים פשוטים לפני סימולציות לתרחישים מורכבים יותר.

המונחים: Precision

SPICE משתמשת בקידוד נקודת צף כפול, המספק כ-15 ספרות דינאמית של דיוק.עבור רוב המעגלים, זה יותר ממספיק.עם זאת, מעגלים עם יחסי ערך מרכיב קיצוניים (למשל, ערכים מנוגדים המשתרעים על פני 10reaFLT:0)9FLT:1 או יותר) יכולים לחוות סימולציה של תנאים לא-סבירים במקרים כאלה, הפתרון עשוי להתכנסות או להביא תוצאות סטנדרטיות לחלוטין.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

כאשר תוצאות סימולציה קריאה, זכור כי זרמי ענף הם הסכום האלגברי של זרמי מרש בענפים משותפים. פלט סימולציה המציג זרם של -5 מ'A באמצעות התנגדות מצביע על כך שהכיוון הנוכחי בפועל מתנגד לכיוון ההתייחסות הנחוש - לא טעות בסימולטור.הבנת אמנה זו מונעת שיבושים של תוצאות.

שילוב עם מודרניזציה של עיצוב

ניתוח mesh אוטומטי אינו קיים בידוד.זה משלב לתוך סוללת עיצוב אלקטרוני רחב יותר (EDA) אשר משתרע schematic לכידת, פריסה PCB, וייצור. Simulation תוצאות מודיעה בחירת רכיב, חישובים רוחביים, ניתוח תרמי, אימות אות.בזרימות עבודה מתקדמות, פרמטרים קשורים ישירות לנתוני רכיב ומגבלות ייצור, יצירת זרם דיגיטלי חלק מהייצור.

עבור מעצבי חשמל, ניתוח mesh אוטומטי חיוני כדי להעריך את המרה להתנצלות, לאמת מעבר טראנסים, וקידוד רשתות מסנן. עבור מעצבים אנלוגיים, זה מאפשר הערכה מהירה של תצורה מגבר, יציבות משוב וביצוע רעש.אפילו מעצבים דיגיטליים ליהנות מסימולציה כאשר ניתוח רשתות הפצה כוח, הפצה שעון, ו / או אות.

מגמות עתידיות בניתוח מעגלי אוטומטי

המסלול של טכנולוגיית סימולציה המעגל מצביע על הגדלת אינטגרציה ואינטליגנציה. אלגוריתמי למידת מכונה מתחילים לסייע בסימולציה מודל, חיזוי התכנסות, וחיפוש בחלל עיצוב. פלטפורמות סימולציה מבוסס ענן מאפשרות ניתוח שיתופי של מעגלים גדולים מבלי לדרוש משאבים מקומיים ייעודיים. סימולציה בזמן אמת - שבו מודל המעגל פועל בתצורה חומרה- in-the-the-loops - הופך נגיש יותר לפיתוח מערכת בקרה.

עבור ניתוח mesh במיוחד, גירסאות תוכנה עתידיות עשויות לכלול יכולות ניתוח סמליות המספקות ביטויים אלגבריים סגורים עבור זרמי נש, שילוב אוטומציה של סימולציה מספרארית עם התובנה של שינוי סמלי.זה ייתן למהנדסים גם את הדיוק של תוצאות מספריות ואת ההבנה האנליטית שמגיעה מלראות אילו פרמטרים מעגליים שולטים הפתרון.

מסקנה

ניתוח אוטומטי עם תוכנת סימולציה מעגלית מייצג את אחד היישומים המעשיים והמשפיעים ביותר של שיטות חישוביות בהנדסה חשמלית.על ידי הסרת העבודה החוזרת, שגיאה-prone של ניסוח ופתרון לאלגוריתמים, מהנדסים וסטודנטים יכולים להתמקד במה שחשוב: הבנה של התנהגות מעגלית, קבלת החלטות עיצוב, ויצירת מערכות עיבוד אמינות, אופטימיזציה של חישוב ידני לסימולציה אוטומטית לא מפחיתה את החשיבות של ניתוח הבנתם - אם זה רק מגביר את הערך של התלמיד.