Проектирование электронных схем включает анализ и синтез электронных схем.
Методы
Чтобы спроектировать любую электрическую схему, аналоговую или цифровую , инженеры-электрики должны уметь прогнозировать напряжения и токи во всех местах в цепи. Линейные схемы , то есть схемы, в которых выходы линейно зависят от входов, можно анализировать вручную с помощью комплексного анализа . Таким же образом можно анализировать и простые нелинейные схемы. Специальное программное обеспечение было создано для анализа схем, которые либо слишком сложны, либо слишком нелинейны для анализа вручную.
Программное обеспечение для моделирования схем позволяет инженерам более эффективно проектировать схемы, сокращая временные затраты и риск ошибок, связанных с созданием прототипов схем. Некоторые из них используют языки описания оборудования, такие как VHDL или Verilog .
Программное обеспечение для моделирования сети
Более сложные схемы анализируются с помощью программного обеспечения для моделирования схем, такого как SPICE и EMTP .
Линеаризация вокруг рабочей точки
Столкнувшись с новой схемой, программное обеспечение сначала пытается найти решение для устойчивого состояния, в котором все узлы соответствуют закону тока Кирхгофа, а напряжения на каждом элементе схемы и через каждый элемент схемы соответствуют уравнениям напряжения / тока, регулирующим этот элемент.
Как только решение установившегося состояния найдено, программное обеспечение может анализировать реакцию на возмущения, используя кусочную аппроксимацию, гармонический баланс или другие методы.
Кусочно-линейная аппроксимация
Программное обеспечение, такое как интерфейс PLECS для Simulink, использует кусочно-линейную аппроксимацию уравнений, управляющих элементами схемы. Схема рассматривается как полностью линейная сеть идеальных диодов . Каждый раз, когда диод переключается с включения на выключение или наоборот, конфигурация линейной сети изменяется. Добавление дополнительных деталей к аппроксимации уравнений увеличивает точность моделирования, но также увеличивает время его выполнения.
Синтез
Простые схемы могут быть разработаны путем соединения ряда элементов или функциональных блоков, таких как интегральные схемы.
Более сложные цифровые схемы обычно разрабатываются с помощью компьютерного программного обеспечения. Логические схемы (а иногда и схемы со смешанным режимом) часто описываются на таких языках описания оборудования, как HDL , VHDL или Verilog , а затем синтезируются с использованием механизма логического синтеза .