Suunnittelutyökalut ja simulointi korttitasonelektroniikkatyössä

Abstract

Nykyisessä elektronisten laitteiden kehitys- ja suunnittelutyössä käytetään runsaasti erilaisia suunnitteluohjelmia.Ohjelmalla työskenteleviä suunnittelija ei ole yleensä perehtynyt käyttämänsä ohjelman tai ohjelmien hienouksiin, vaan ohjelmat ovat perusasetuksissaan.Tällöin suunnittelu ohjelmien suorituskyky ei ole kaikissa suunnittelutehtävissä paras mahdollinen ja ohjelmat saattavat antaa virheellisiä tulosteita. Sekä analogisia- että digitaalisia komponentteja sisältävien piirien käyttö on tulevaisuudessa yhä tärkeämpää. Tällaisia piirejä käsittelemään pystyvien ohjelmien suorituskyvystä ei kuitenkaan ole nykyisin vielä paljoakaan tietoa.Tässä diplomityössä kartoitetaan nykyisten ohjelmien soveltuvuutta elektroniikkasuunnittelutyöhön. Pääpaino työssä on simulointien ja simulaattoreiden tutkimisella. Työssä etsitään tehokkaita simulointimenetelmiä ja tarkastellaan simulointien suorituskykyä eri tilanteissa. Tutkimus on tehty käsittelemällä simuloinnin kannalta ongelmallisia elektronisia piirejä ensin teoreettisesti. Sitten vastaaville kytkennöille on tehty simulointi. Simuloinnin suorittamisessa esiintyneet ongelmat on ratkaistuja niiden selvitetty. Lopuksi simuloimalla saatuja tuloksia on verrattu teoreettisiin tuloksiin. Komponenttien mallinnusta on tarkasteltu ensin fysikaaliselta pohjalta ja sitten komponenttimallia on verrattu todelliseen komponenttiin. Sekasimuloinnin suorituskykyä ja joustavuutta tarkastellaan esimerkin avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että simulointi on oikein käytettynä tehokas apuväline suunnittelutyössä.Usein kuitenkin syntyy ongelmia simuloinnin suorituksessa,eikä piiriä saa simuloitua ilman simulaattorin parametrimuutoksia. Komponenttimallit eivät välttämättä kuvaa todellisen komponentin kaikkia ominaisuuksia eikä mallien toimintaa yleensä ole verifioitu. Sekasimuloinnin suorituskyvylle rajat aiheuttaa analogiaosan simulointi. Periaatteessa kuitenkin sekasimulointi on jo nyt toimiva järjestelmä, eikä sen käytölle suunnittelutyössä ole ohjelmallisia esteitä. Suunnittelijalla itsellä ei ole aikaa eikä voimavaroja normaalien suunnitteluprojektien ohessa perehtyä ohjelmien hienouksiin ja asetusarvojen merkityksiin. Kuitenkin suunnitteluohjelmistojen merkitys kasvaa entisestään,ohjelmistot monimutkaistuvat ja niiden suorituskyky kasvaa. Olisi tärkeää että myös yrityksen henkilöstön koulutuksessa otettaisiin kasvavat vaatimukset ja tällä tavoin parannettaisiin yrityksen tuottavuutta. /Kir10