¿Se están volviendo obsoletas las placas de pruebas para el análisis de circuitos?

Answer 1

Esas preguntas dependen de lo que intentas prototipar. Por ejemplo, recientemente tomé una clase donde todos recibieron instrucciones de hacer una computadora analógica que calcule la trayectoria de una pelota que rebota. La mayoría de la clase primero intentó simular el diseño del circuito y luego replicarlo en la placa de pruebas. Ni una sola persona tenía un circuito de trabajo, incluso el simulador dijo que lo haría. Todos tuvieron que sentarse y rediseñarlo en el tablero, aprendiendo sobre los diversos parámetros del circuito.

En este momento, muchas herramientas de simulación de circuitos macroscópicos son solo eso, una herramienta. Debe tener una comprensión fundamental del circuito y la herramienta que se está utilizando. Hay muchos parámetros del circuito y la física subyacente que deben tenerse en cuenta y no siempre se tienen en cuenta al hacer la simulación.

Agregaré que las herramientas de simulación de circuitos integrados son altamente avanzadas y muy capaces de proporcionar un modelo de simulación preciso. Sin embargo, en primer lugar, no puede realizar pruebas en circuitos integrados. La razón de esto es posible por las estrechas tolerancias del proceso para hacer circuitos integrados. La simulación tiene suficientes conocimientos como para hacer buenas suposiciones sobre la física del problema. Sin embargo, los programas de simulación macroscópica tienen más dificultades con esto ya que hay más factores ambientales.

Además, los circuitos pueden ser difíciles de conectar en algunas situaciones. A medida que aumentan las frecuencias, los efectos de la línea de transmisión comienzan a ocurrir. Los efectos de la línea de transmisión incluyen comportamiento eléctrico extraño y cables que actúan como antenas. Estos efectos generalmente ocurren si una longitud de cable tiene más de 1/10 de longitud en comparación con la longitud de onda de la señal. Además, a medida que los circuitos se vuelven cada vez más rápidos, las longitudes exactas de los cables se vuelven muy importantes para intentar mitigar estos efectos.

Puede parecer que me he contradicho en esta respuesta, pero no lo he hecho. El diseño de circuitos es una tarea muy complicada que requiere el uso de muchas herramientas. Tener un conocimiento profundo de las limitaciones de estas herramientas le permitirá diseñar y probar el circuito de manera efectiva.

Answer 2

Los simuladores son buenos para verificar voltajes y corrientes en varios puntos de sus circuitos. Sin embargo, como alguien ya ha señalado, las simulaciones son tan buenas como los modelos detrás de ellas.

Las fundiciones de circuitos integrados tienen mucha motivación para asegurarse de que sus modelos coincidan estrechamente con los resultados reales de silicio. De lo contrario, las empresas de diseño de IC no confiarán en ellos para fabricar sus chips.

Sin embargo, los fabricantes de componentes discretos no tienen esa motivación. Todo lo que necesitan hacer es asegurarse de que sus productos funcionen como dice la hoja de datos. Si está utilizando modelos de ellos, debe profundizar para asegurarse de que modela las no-idealidades correctamente. Alternativamente, puede crear un modelo personalizado usted mismo basado en la hoja de datos.

Sin embargo, si es un circuito simple, es mucho más fácil crear un prototipo que construir modelos para él.

Pero no importa si está tomando la ruta de simulación o prototipo, no hay alternativa a los cálculos manuales para obtener un diseño de primer orden. Te ayuda a construir la intuición a largo plazo.

Answer 3

No. Especialmente en analógico, no puede confiar únicamente en la simulación. Los programas como SPICE le brindarán respuestas tan buenas como los modelos y las aproximaciones de diseño de circuitos realizadas en la entrada.

E incluso entonces, los algoritmos de integración numérica subyacentes son fundamentalmente caóticos y ese comportamiento caótico puede aparecer sin advertencia o indicación en una simulación. Tienes que “saber” qué debe hacer el circuito para tener una pista. Además de eso, incluso los llamados modelos SPICE son a menudo aproximaciones crudas.

No elegir a ningún proveedor en particular, pero a menudo las etapas de entrada del amplificador operacional a menudo están bien modeladas y son precisas, pero sus etapas de salida generalmente se combinan con fuentes controladas linealmente. Esto significa que parámetros como las corrientes de salida del controlador tienden a ser extraños, mientras que el rendimiento de la entrada generalmente coincide bien. Dado que su punto de venta suele ser la entrada, este es realmente un compromiso razonable, hasta que realmente necesita saber cuál es el rendimiento de salida.

Cuando recientemente simulé una parte LT en un diseño, para lo cual la simulación dijo que funcionaría, pero construir el circuito mostró que no era capaz de realizar la simulación. Así que tuve que usar una parte de TI que simulaba de manera similar. ¡Como resultado, la parte TI tiene un rendimiento 70% mayor en la práctica que incluso se especificó o simuló!

Según los modelos y las especificaciones, no lo sabrías. Solo construir el circuito te dice la verdad última: ¿funciona en el mundo físico real o no? Todo lo demás es una fantasía (también conocido como un modelo de realidad).

Answer 4

Quiero agregar que, en el caso del diseño de circuitos integrados, el tablero no se ha hecho en décadas. El mayor problema es la gran dependencia de la coincidencia en los diseños de circuitos integrados analógicos. También hay diferencias escalares entre los circuitos de IC y la placa de pruebas que utilizan componentes discretos. Si desea averiguar si el concepto funcional básico es el sonido, los simuladores son más rápidos y precisos que el protoboard.