板级模拟仿真的工具应具备的特征

现今社会，仍然有些人对仿真持怀疑态度。他们不相信真实世界之外的测试结果。所以，也就对依赖于虚拟化而非现实世界的模拟仿真感到担忧。但现实情况是，随着设计越来越复杂，而时间和成本预算却仍然十分吃紧，在这样的情况下，利用虚拟原型设计进行仿真的优势正日益突显。通过仿真，您可以利用电压、电流和温度信息以及基于“假设分析”情境的实验，检测出电路级的功能问题，从而创建更可靠的 PCB 设计。凭借这一信息，您可以重新设计电路，创建更为可靠的高质量设计，而且速度更快，成本更低。

拿着铅笔和 HP-33 计算器埋头苦干的日子已成为过去，而生产出真实的电路板，然后进行实验室测试，这样的做法既耗时费力又成本高昂。当务之急是要先于竞争对手推出产品。凭借虚拟原型的优势，您能减少设计改版次数，反复进行“假设分析”，然后得到在现实世界无法获取的详细信息。

利用当今的技术，工程师可基于为 PCB 设计创建的原理图使用虚拟原型，增加初次尝试就轻松成功的机率。那么，既适合 PCB 设计又适合板级模拟仿真的工具应具备哪些特性呢？

1、使用单个原理图来节省时间

模拟仿真的最大优势之一是能够减少设计改版次数，从而节省整体设计时间。但是，如果您不得不再次绘制一张单独的原理图，情况就有所不同了。要真正节省设计时间，且又不必投入额外的资源，就应将仿真器与您的原理图输入工具紧密集成。利用这样的工具，仿真数据和 PCB 数据可以方便而高效地共存。若没有集成，您将不得不重新绘制一次原理图，这一手动过程既耗时费力，又容易出错。通过建立机制可在无需信号生成器符号的情况下在网络中插入信号，这样原理图就既不会包含仿真元件，又不会妨碍仿真过程（图 1）。

图 1、隐藏的信号源设置。

2、通过单库和验证过程提高效率

请想一想，在创建库和反复针对模拟设计和仿真做出更新方面，您花费了多少时间。如果拥有不同的库，那么所耗费的维护时间可能需要两倍，这实在是浪费时间。为促进单原理图流程，您的库应同时满足仿真和 PCB 设计需求，并且有助于避免错误和两个库之间的不匹配。

以电子表格格式存储和管理所有属性也非常有用，能够展示您在决定所用元件时需要的所有信息。如果您的工具尚未嵌入此功能，通常也可以从原始库中提取数据，然后方便地将数据汇总成一个表格。

此外还需要验证流程，用来确保属性值正确，仿真模型与元件编号以及 PCB 封装匹配。简单易用的元件更新接口可帮您节省收集和更新元件数据的时间。好的验证流程能够找到元件数据问题，并在问题发生之前及早避免。这样，用户便可获得正确的仿真模型和设计封装（图 2）。

图 2、验证设计中元件属性。

3、不是模拟专家也能得到有效的仿真结果

好的工具会引导您完成整个仿真流程，因为并非人人都是模拟仿真专家。寻找一款面向流程的工具，引导您完成从模型选择到分析和查看结果的整个仿真过程。安装一个试验台浏览器将大有益处，它可以支持每个设计模块使用多个试验台，从而对设计模块进行分析，然后将经过验证的最终电路直接导入 PCB Layout 中。

仿真选项应包括直流、交流、瞬态和频率分析，以提供有用的信息，从而提高 PCB 设计的质量。另一项必要的功能是参数扫描，它可以扫描元器件的值和源，然后对元器件值进行快速优化。要确定对电路性能影响最大的元器件，请启用多个扫描，以便自动更改元器件值或进行统计分析、蒙特卡洛分析和最坏情况分析（图 3）。

图 3、蒙特卡洛分析的波形

这样，通过充分考虑元器件之间的容差变化，您可以预测出设计良率。充分利用这些方法，对照元器件对电路和制造性能所产生的影响，在元器件成本与紧密度容差之间取得平衡。

4、结果有助于提高 PCB 设计良率

效率并不止于仿真结果。您需要一种既能轻松分析结果，又能在 PCB Layout 中快捷实施更改的方法。使用波形查看器作为设计分析和验证的交互式测量工具便是一种很好的方法。使用波形查看器，您可以在转换点之间执行测量，并创建专用示意图和图表（例如 FFT、眼图、史密斯图、XY 坐标图），如图 4 所示。

图 4、内置测量工具有助于执行复杂的后期处理分析。