仿真軟件這么便捷，為什么高端工程師嗤之以鼻？

對(duì)于使用，或者過度使用SPICE仿真的爭(zhēng)論由來(lái)已久。很多工程師在很大程度上依賴仿真，而手算量相對(duì)很少。其他工程師對(duì)于仿真嗤之以鼻，只通過手算和測(cè)量來(lái)解決問題。我個(gè)人認(rèn)為均衡的方法才是最好的辦法。我喜歡用計(jì)算、仿真和測(cè)量來(lái)試著確認(rèn)電路的有效性。如果你在所有三個(gè)方法中的結(jié)果都是一致的，那么你就會(huì)對(duì)你的解決方案更加有信心。

對(duì)于新入行的工程師，他們常常想知道為什么不能只依賴仿真。事實(shí)上，在仿真時(shí)應(yīng)該考慮幾個(gè)常見缺陷。第一個(gè)缺陷就是SPICE不論電路是否連接正確都將給出一個(gè)答案。例如，某些仿真器也許不會(huì)發(fā)現(xiàn)你將放大器的電源接反了。在電源反向時(shí)運(yùn)行噪聲分析將會(huì)由于放大器未被偏置而給出錯(cuò)誤結(jié)果。然而，結(jié)果看上去是可信的，從而使工程師得出錯(cuò)誤結(jié)論。

總的來(lái)說(shuō)，如果你運(yùn)行幾個(gè)不同的仿真來(lái)確認(rèn)電路運(yùn)行的話就可以輕松避免這個(gè)缺陷。例如，在你運(yùn)行噪聲分析前進(jìn)行ac掃描并計(jì)算dc工作點(diǎn)來(lái)確認(rèn)電路運(yùn)轉(zhuǎn)正常。更重要的是，你也許應(yīng)該進(jìn)行手工計(jì)算來(lái)確認(rèn)仿真結(jié)果“大致正確”或者接近預(yù)期值。

另外一個(gè)常見的仿真缺陷是你所分析的關(guān)鍵參數(shù)不一定在仿真模型的覆蓋范圍之內(nèi)。例如，如果你正在進(jìn)行噪聲分析，此模型需要將噪聲運(yùn)行方式包括在內(nèi)。有兩個(gè)方法可以克服這個(gè)缺陷。首先，打開模型的網(wǎng)表 (netlist)。很多模型的網(wǎng)表顯示所包含的全部參數(shù)列表（請(qǐng)見圖1）。另外一個(gè)方法是開發(fā)一個(gè)非常簡(jiǎn)單的測(cè)試電路來(lái)查看此模塊是否覆蓋了有疑問的參數(shù)。例如，在緩沖器配置中配置放大器來(lái)測(cè)試頻譜密度。

圖1：查看建模內(nèi)容

仿真的另外一個(gè)常見問題是數(shù)值聚合。仿真器有時(shí)會(huì)由于內(nèi)部矩陣數(shù)學(xué)運(yùn)算超過軟件的處理能力而拒絕為你提供答案。由于你可以利用很多技巧來(lái)幫助軟件聚合，這個(gè)話題還是很復(fù)雜的。需要注意的是，你可以找到很多涉及SPICE聚合問題的網(wǎng)絡(luò)資源。此外，解決方案也許取決于你正在使用的SPICE仿真器類型。

考慮到所有這些不同的仿真缺陷，也許有人會(huì)問為什么我們要進(jìn)行仿真呢。事實(shí)上，SPICE仿真使你能夠解決很多手工分析難以搞定的問題。例如，運(yùn)算放大器穩(wěn)定性分析在很大程度上取決于開環(huán)輸出阻抗。實(shí)際器件有很復(fù)雜的開環(huán)輸出阻抗（請(qǐng)見圖2），而這些阻抗會(huì)使手工計(jì)算異常復(fù)雜。在實(shí)際操作中，很多工程師通過使輸出阻抗接近一個(gè)常量來(lái)進(jìn)行手工分析，然后使用SPICE來(lái)獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。此外，SPICE模型包含大范圍參數(shù)，也許在手工分析中你并未將這些參數(shù)考慮在內(nèi)。SPICE還提供諸如Monte Carlo 分析和參數(shù)步進(jìn)等很多有用工具，這些工具可以幫助你確定設(shè)計(jì)的耐用性。最后，在SPICE可以實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單而快捷。你可以使用SPICE來(lái)迅速運(yùn)行廣泛測(cè)試，然后使用手工計(jì)算來(lái)確認(rèn)某些關(guān)鍵測(cè)試。

仿真軟件這么便捷，為什么高端工程師嗤之以鼻？