集成电路测试仪电源电路的仿真设计研究与应用

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  【摘 要】我们针对实验室某种集成电路测试仪在使用中存在的因电源电路的设计不够完善、带负载能力差而存在死机或复位不正常的问题,可以在原有的电路基础上,对电源电路进行改进设计,增加扩流电路,并对改进电路用EDA仿真技术进行对比验证,这就能在实际应用中解决问题,所以本文就将对集成电路测试仪电源电路仿真设计的研究与应用方面予以简单的阐述。
  【关键词】集成电路测试仪;电源电路;仿真设计;研究;应用
  1 前言
  随着电子技术和计算机技术的飞速发展,电子线路的设计工作也变得日益重要,经过人工设计、制作实验板、调试再修改的多次循环才定型的传统产品设计方法,就必然会被计算机辅助设计所取代,因为这种费时费力又费资源的设计调试方法既增加了产品开发的成本,又受到实验工作场地及仪器设备的限制,而为了克服上述困难,加拿大InteractiveImage Technologies公司推出的基于Windows95/98/NT操作系统的EDA软件,就可以将不同类型的电路组合成混合电路进行仿真,EDA是用在计算机上作为电子线路设计模拟和仿真的新的软件包,也是一个具有很高实用价值的计算机辅助设计工具,而且目前已在电子工程设计等领域得到了广泛地应用,与目前流行的电路仿真软件相比较,EDA具有界面直观、操作方便等优点,其改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处,并且该软件在创建电路、选用元器件的测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取,而且测试仪器的图形也与实物外形基本相似,这就从而大大提高了电子设计工作的效率,集成电路测试仪可用来测量集成电路的好坏,其在电子实验室中应用广泛,而在实际使用中,我们却发现部分厂家生产的测试仪存在一些问题,如电网电压波动或负载加重后容易出现死机或复位不正常现象,这就对实验进程和实验室管理有很大影响,也是困扰实验指导老师的常见问题,必须予以解决,下面我们就通过某一种测试仪电源电路的改进的试验,对集成电路测试仪电源电路仿真设计的研究与应用方面予以简单的阐述。
  2 EDA技术简述
  在电路设计中要用到EDA(Electronics Design Au-tomation,电子设计自动化)技术,在进行电路改进前,我们首先要从从电路参数设计,电路功能仿真验证等也都在计算机上先用EDA软件完成的,这不但缩短了电路设计时间,而且大大地节约了成本,EDA技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具,它经历了计算机辅助设计(Computer Assist De-sign,CAD)、计算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design,CAE)和电子设计自动化(Elec-tronic Design Automation,EDA)三个发展阶段,我们利用EDA技术进行电子系统的设计,具有以下几个特点:一是要用软件的方式设计硬件;二是用软件方式设计的系统到硬件系统的转换都是由有关的开发软件自动完成的;三是我们对设计电路功能是否正确可进行仿真分析,而目前流行的EDA软件主要有Protel 99 SE,EWB,Multisim,PSpice等几种,本文就将运用Protell 99 SE中的Advanced SIM 99仿真功能对所改进的电路进行仿真和应用。
  3 EDA仿真在集成电路测试仪电源电路设计中的应用
  电源扩展能力差,带负载能力弱等,而我们通过对其电源电路的改进,增加了扩流电路,从而解决了实际使用中存在的问题。
  (1)测试仪电源电路的扩流设计。为了节约成本,我们不能对原来电路进行全新设计,就只能在原来电源电路基础上,通过增加部分电路来增强其带负载能力,我们在改进中需要考虑的问题有:一是要选择合适的滤波电容,电源输出直流电压要稳定,纹波小; 其带负载能力较强,且能扩大电路的输出电流。
  (2)两种电路带负载能力的仿真对比验证。我们可以使用Protell 99 Advanced SIM 99对原电路和改进后的电路进行仿真分析,以验证二者的带负载能力 用Protell 99 Advanced SIM 99对改进前的电路进行仿真,发现当负载变重,超过最大输出电流时,将使输出电压的纹波增大,输出电压(out)下降且不稳定,out波形有明显的波动,且输出(out)波形不平滑,纹波大,而我们为了增大电源的带负载能力,在原电路的基础上加扩展电流三极管后,带同样的负载,输出电压就很稳定,而且从输出波形(out)可以看出,电压很稳定,根本没有纹波。
  (3)设计电路的应用效果。经改进后的电源电路,在实验室的实际使用中,再未发现死机或不能正常复位等现象,这就证明通过EDA仿真所设计的电路在使用中获得成功。
  4 电子电路设计与仿真工具
  电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE;multiSIM 7;Matlab;SystemView;MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等,下面我们简单介绍前三个软件:一是SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis):这是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件,1998年被定为美国国家标准,在1984年,美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE(Personal-SPICE),而现在用得较多的是PSPICE6.2,可以说在同类产品中,它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件,在国内普遍使用,而最新推出了PSPICE9.1版本,它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果,无论对哪种器件哪些电路进行仿真,都可以得到精确的仿真结果,并可以自行建立元器件及元器件库 。
  5 结语
  综上所述,用EDA仿真技术能方便电路设计,并可验证电路设计的正确性,本文只是简单的对集成电路测试仪电源电路仿真设计的研究与应用方面予以了论述,希望对同行能起到一定的指导作用。
  参考文献:
  [1]张建国.数字集成电路参数测试仪的设计及实现[J].技术应用,2010(7).
  [2]陆坤.电子设计技术[M].西安电子科技大学出版社,2004.
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