是否對于每次仿真電路都跟實(shí)際電路出來的效果差別很大而感到無奈？您是否覺得仿真往往占用了自己很多的時(shí)間，而讓您無法靜心思考？……相信無論是資深工程師，還是菜鳥們都有過這些種種的無奈，其中很多都是由于仿真軟件不夠智能而導(dǎo)致的。很多業(yè)界領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，早已把自己芯片和軟件捆綁在一起研發(fā)和銷售，軟件的研發(fā)投入有時(shí)甚至超出了芯片的研發(fā)，為的就是可以讓芯片使用者能夠更加得心應(yīng)手。
WEBENCH再出發(fā)
德州儀器（TI）作為全球最大的模擬器件廠商，“霸氣”是給我最大的印象，在模擬器件領(lǐng)域什么都是“全球首款”、“全球第一”之類的，今天要說的主角是支持模擬器件應(yīng)用的工具——WEBENCH。是的，它曾經(jīng)是美國國家半導(dǎo)體（NS）的“智慧財(cái)富”，TI經(jīng)過2年的潛心鉆研和積淀，讓W(xué)EBENCH變得更加智能、易用。首先，WEBENCH編輯器和仿真器可以支持修改和仿真原理圖；其次，WEBENCH PCB導(dǎo)出工具，可以導(dǎo)出PCB布局到5種常用CAD工具；此外，WEBENCH時(shí)鐘架構(gòu)可以創(chuàng)建和仿真時(shí)鐘電路。日前，德州儀器WEBENCH設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry遠(yuǎn)道而來，向記者演示W(wǎng)EBENCH的最新功能并解答了關(guān)于WEBENCH的種種問題。不得不說的是，Jeff可以說是WEBENCH的“教父”，因?yàn)?999年WEBENCH 項(xiàng)目初始階段他就參與該項(xiàng)目。如果要找一個(gè)人當(dāng)WEBENCH的發(fā)言人，Jeff最合適不過了。
Jeff舉了個(gè)例子：“WEBENCH可以幫助客戶設(shè)計(jì)整個(gè)電源系統(tǒng)，比如你的電路板上有很多FPGA、DSP等復(fù)雜的供電，可能需要4路、5路甚至更多的器件，WEBENCH可以設(shè)計(jì)從12 V直接到1.1 V、3.3 V或5 V的電源軌，也可以是12 V到5 V這樣往下分，可以給你選擇不同的架構(gòu)級(jí)別，在整個(gè)架構(gòu)級(jí)別里看到整個(gè)電源效率是怎樣的，每個(gè)不同的芯片BOM成本是怎樣的，這樣可以幫助用戶靈活地選取系統(tǒng)架構(gòu)。”
WEBENCH工具有6大板塊：電源設(shè)計(jì)工具，用來設(shè)計(jì)電源與系統(tǒng)電源架構(gòu)；LED 設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)和LED架構(gòu)，可以用在路燈應(yīng)用；傳感器設(shè)計(jì)工具，用于傳感器模擬前端設(shè)計(jì)；有源濾波器設(shè)計(jì)工具，用于濾波器設(shè)計(jì)與仿真；時(shí)鐘架構(gòu)，用于時(shí)鐘樹構(gòu)建器與仿真；LDC設(shè)計(jì)工具，針對電感式傳感應(yīng)用，例如最近流行醫(yī)療和消費(fèi)電子應(yīng)用。
WEBENCH工具的設(shè)計(jì)步驟用一個(gè)圖示就可以明白了，如圖1所示。只要按照這5部，就可以簡單地完成模擬電路的最佳搭建和仿真了。例如，只要你選擇WEBENCH觀察器能在幾秒鐘內(nèi)完成數(shù)十種設(shè)計(jì)計(jì)算。可以創(chuàng)建和查看設(shè)計(jì)，控制面板包括圖形、原理圖、優(yōu)化、操作值、BOM和報(bào)告。
圖1 WEBENCH工具使用步驟
最真切的仿真體驗(yàn)
傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理圖是很標(biāo)準(zhǔn)的參考設(shè)計(jì)，電路也沒有PCB的參數(shù)，而WEBENCH原理圖編輯器和仿真器可以允許用戶加入一些參數(shù)，提升了電感電容，還可以改善拓?fù)湓O(shè)計(jì)，給設(shè)計(jì)提供更強(qiáng)的靈活性，更接近于真實(shí)應(yīng)用的仿真程度。例如添加濾波器改善紋波，添加混合Cout電容器改善性能，添加電感及電容性負(fù)載等，使用基于WEBENCH Spice的電仿真引擎就可以看到添加寄生參數(shù)和改善電路以后的實(shí)際效果，如圖2所示。Jeff高興地說：“工程師再也不用糾結(jié)于實(shí)際電路和仿真結(jié)果存在很大差異，因?yàn)檫@種情況將不再存在。此外，值得高興的是，原理圖導(dǎo)出適用于WEBENCH設(shè)計(jì)工具中的幾乎所有組件。”
圖2 WEBENCH原理圖編輯器和仿真器實(shí)際演示圖
可以一邊看視頻一邊操作WEBENCH原理圖編輯器和仿真器：http://ihrv.cn/video/show.aspx?id=1013
PCB到CAD縮短的不只是時(shí)間
在電源設(shè)計(jì)的PCB布局時(shí)，為了減小噪聲，需要最小化接地環(huán)路，保持小巧的開關(guān)節(jié)點(diǎn)；而為了散熱好，需要足夠的銅散熱功能以及可能需要熱通孔?？傊娫措娐钒宀季蛛y度很大。為了給用戶提供方便，就應(yīng)該導(dǎo)出到用戶真正可以應(yīng)用的格式，而不只是在線的。Jeff表示：“WEBENCH已經(jīng)有15年的歷史，WEBENCH導(dǎo)出工具是令客戶高興的功能。我們支持最常用5種不同的CAD工具，即Altium、OrCAD/Allegro、DXDesigner/PAD、DesignSpark及CadSoft Eagle，讓客戶可以更快、更簡單地達(dá)到目的。為什么PCB導(dǎo)出這么重要？如果一個(gè)非常好的電路布局沒有任何的集成參數(shù)，構(gòu)建得會(huì)非常好，只要我們加入集成的電感或電容參數(shù)，你會(huì)看到整個(gè)電路布局會(huì)變得非常得大，對真正的電路板特性影響非常大。此外，不同的PCB布局、不同仿真設(shè)計(jì)也會(huì)有不同的影響?，F(xiàn)在我們可以把用戶設(shè)計(jì)的原理圖與PCB布局直接導(dǎo)出至CAD工具，你只要按兩個(gè)導(dǎo)出的按鈕就可以做到，因?yàn)門I的產(chǎn)品太多了，我們現(xiàn)在沒有把所有的東西做到PCB的程度，PCB導(dǎo)出僅適用于支持WebTHERM 功能的部件，將在明年大幅擴(kuò)展WebTHERM 與PCB 導(dǎo)出的支持范圍。”
圖3 WEBENCH導(dǎo)出工具演示效果
從Jeff的介紹，我們可以總結(jié)出WEBENCH導(dǎo)出工具的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：可以節(jié)省時(shí)間和成本，經(jīng)驗(yàn)證的功能性電路板布局以及包含WEBENCH組件庫。
時(shí)鐘樹不再錯(cuò)綜復(fù)雜
WEBENCH時(shí)鐘架構(gòu)是行業(yè)首款全功能時(shí)鐘定時(shí)工具，為尋找優(yōu)化時(shí)鐘樹解決方案的用戶提供快速流暢的體驗(yàn)。其推薦支持一個(gè)或多個(gè)部件的系統(tǒng)時(shí)鐘樹解決方案，有助于用戶定制PLL 環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)，仿真輸出時(shí)鐘的相位噪聲，將來自時(shí)鐘樹解決方案上游器件的噪聲級(jí)聯(lián)至下游器件。輸出時(shí)鐘相位噪聲仿真與真實(shí)器件性能吻合。時(shí)鐘樹解決方案的發(fā)展?jié)摿艽?，例如緩存器、雙PLL、單源時(shí)鐘抖動(dòng)清除器、簡單級(jí)聯(lián)解決方案和復(fù)雜級(jí)聯(lián)解決方案
Jeff說：“現(xiàn)在，有的人會(huì)把WEBENCH和TI Design混淆，通過我以上的介紹，相信你們可以發(fā)現(xiàn)，WEBENCH比TI Design提供更加個(gè)性化的設(shè)計(jì)，可以說是定制設(shè)計(jì)；TI Design相對來說是提供一個(gè)整體解決方案，是一些固定好的設(shè)計(jì)。WEBENCH設(shè)計(jì)工具可以幫助客戶按照精確的要求找到適合的設(shè)計(jì)方案，很適合中國無數(shù)新的公司和工程師。因?yàn)檫@些新的工程師可能在某一方面是專家，比如是嵌入式領(lǐng)域?qū)＜?，但在模擬器件上并沒有特別多的經(jīng)驗(yàn)，WEBENCH就可以給他在電源設(shè)計(jì)等模擬設(shè)計(jì)方面提供非常大的幫助。”
被TI收入囊中以后，WEBENCH散發(fā)出了更多的活力，更加智能和個(gè)性化，特別是能讓工程師在更加真實(shí)的環(huán)境中仿真，相信這也是廣大工程師的訴求。