Simulering

Fra Holstebro HTX Wiki
Skift til: navigering, søgning

Til simulering findes der forskellige værktøjer, som kan lave en mere eller mindre naturtro simulering af kredsløbet. Nogle af disse værktøjer kan findes under Links.

Princippet i simulering

Når man skal konstruere et elektriske kredsløb kan det være en fordel at teste dem igennem, inden man bygger dem.

Man kan selvfølgelig regne alt igennem på forskellige måder, men en god måde at gøre det på er at simulere kredsløbet. Det er faktisk det samme man gør, blot med en anden teknik, nemlig at man tegner diagrammet, og sætter nogle betingelser på, som simuleringsprogrammet så kan regne igennem.

Betingelserne man sætter på varierer alt efter hvilket kredsløb det er, og det gør at der er forskellige tilgange til hvordan simuleringen skal håndteres.

DC Simulering

Den simpleste form for simulering er at man har et kredsløb med forskellige DC-spændinger i, hvor simuleringen regner alle spændinger og strømme i kredsløbet ud, så man kan se hvilken spændinger der ligger hvor.

Denne form for simulering giver et billede af hvordan kredsløbet opfører sig i hvile - dette kaldes en statisk simulering, fordi den beregner på noget der ikke ændrer sig.

DC Sweep

I nogle kredsløb er der relevant at se hvordan kredsløbet ændrer sig, når en DC-spænding ændrer sig (det kan være at simulere udgangsspændingen på en strømforsyning som funktion af indgangsspændingen).

Det at regne en hel række værdier igennem efter hinanden kan betegnes som at sweepe igennem et område, derfor navnet DC Sweep

Typisk vil man kunne får en række forskellige målepunkter igennem kredsløbet som funktion af den spænding man sweeper.

Tids-domænet

Man kan også sætte en AC-spænding ind i det kredsløb man vil simulere, og hvis man indstiller den til en bestemt spænding og frekvens (evt. endda kurveform), så kan man simulere hvad der sker rundt i kredsløbet.

Da en AC-spænding giver en variation i forhold til tiden, derfor hedder simuleringen også typisk en tids-domæne simulering.

Når man påvirker med spændinger i forhold til tiden, så vil man også kunne måle variationerne i kredsløbet i forhold til tiden, og det man ville måle med i et rigtigt kredsløb ville være et oscilloscop, så de "målinger" man kan lave i simuleringen er noget det ligner oscilloscop-målinger.

Frekvens-domænet

I mange kredsløb er det ikke interessant hvordan den helt konkrete kurveform ser ud, men mere hvordan forskellige frekvenser bliver håndteret.

Til dette kan man lave et AC-sweep, der er at man regner kredsløbet igennem med påvirkning af en AC-spænding der løber igennem en hel række forskellige frekvenser, hvor man så kan måle hvor meget AC-spænding der er forskellige steder i kredsløbet, så man får et plot af hvordan kredsløbet håndterer de forskellige frekvenser (dette kaldes også et bode-plot).

Normalt vil man afprøve kredsløbet i et bredt frekvensområde, og det vil typisk være relevant at håndtere frekvensen logaritmisk, så man i området fra 20 til 200 Hz tager liger så mange gennemregninger som i området fra 2 kHz til 20 kHz.

Digital simulering

Alle de ovennævnte simuleringsformer håndterer kredsløbene som analoge spændinger.

Det kan også være relevant at simulere digitale kredsløb, med gates, flip-floper og andre digitale kredse. Til dette vil et simuleringsprogram normalt have en bestemt type simulering, hvor man kan stimulere kredsløbet med forskellige input, og få outputtet ud på en form der minder om en logik analysator.

Begrænsninger ved simulering

I princippet kan man simulere lige så avanceret man vil, blot man har regnekraften og komponent-modellerne til det.

I de simple simuleringer (som dem man typisk finder på nettet), der er komponenterne ideelle, så de følger simple matematiske modeller. Det kan give en ide om hvordan et kredsløb fungerer, men ikke nødvendigvis det fulde billede af det.

I de mere avancerede simuleringsprogrammer, som f.x. det klassiske PSPICE, der har komponenterne mere realistiske modeller, så en transistor simuleres med de kapaciteter der nu er inde i en virkelig transistor, og en digital gate har en lille smule forsinkelse (propagation delay). Det kan give en mere virkelighedstro simulering.