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EDA/SW/T&M
SIMULAZIONE
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- ELETTRONICA OGGI 444 - APRILE 2015
La simulazione non può fare
a meno delle misure
T
ra la simulazione e la misura diretta delle forme d’onda
dei segnali non c’è differenza, a patto che il sistema
che li ospita sia ideale. In pratica, le due attività sono
costrette a convivere, dato che ci sono segnali che non si
possono misurare e altri che non si riescono a simulare.
Innanzi tutto, quando si misura un segnale si interviene in
qualche modo sul circuito che lo trasporta e lo si fa con
uno strumento costituito a sua volta da circuiti elettronici.
Pertanto, qualsiasi misura falsa inevitabilmente le condizioni
al contorno delle variabili da misurare ma ne subisce anche
l’influsso ed è proprio per questo che può considerarsi
attendibile, perché effettuata nell’ambiente in cui si trova
il sistema in osservazione. Nella simulazione tutto avviene
via software e perciò in una situazione dove le condizioni
ambientali sono state analizzate in misure precedenti e poi
raccolte in modelli che prevedono la maggior parte degli
eventi prevedibili. Da un lato questo permette di ottenere
delle forme d’onda perfette, ma per contro non consente
di verificarle una volta applicate nella realtà dove può
accadere l’imprevedibile. D’altra parte, anche nelle misure
sono cambiati i termini di riferimento perché, ad esempio,
per quanto elevata sia l’impedenza delle sonde dei moder-
ni oscilloscopi essa non consente di rilevare i segnali sui
bus ad altissima velocità di nuova generazione come PCI
Express che per i test necessita schede di acquisizione dati
costruite a tal scopo. Inoltre, le misure dirette sono sempre
localizzate in aree circuitali circoscritte oppure finalizzate su
tipologie ben precise di segnali e perciò richiedono tempo
per ottenere un’immagine completa del sistema in osserva-
zione, mentre con la simulazione, una volta che si dispone
di tutti i modelli,
è
possibile osservare tutte le variabili che
interagiscono sull’intero sistema in un sol colpo, nonché
sperimentarne ogni possibile evoluzione.
I diagrammi a occhio
Nella moderna elettronica la misura probabilmente più im-
portante è la verifica dell’integrità dei segnali, che consiste
nell’accertarsi che ogni forma d’onda in tensione corrispon-
da a quella effettivamente prevista e tutti gli impulsi che rap-
presentano i simboli zero e uno siano effettivamente e univo-
camente riconoscibili come tali. Per far ciò si ricavano i noti
“diagrammi a occhio” o “eye diagram”, che mostrano l’anda-
mento nel tempo delle forme d’onda in tensione, che rappre-
sentano il segnale notoriamente composto da una successio-
ne di impulsi e ne raffigurano l’aspetto in concomitanza con
i gradini di salita e di discesa. Sono molto semplici nell’impo-
stazione, perché basta pensare che quando l’occhio è aperto
il segnale è ben caratterizzato, mentre se si presenta chiuso
anche solo parzialmente significa che nel suo percorso il
segnale è stato modificato dall’insorgere di qualche proble-
matica. Una volta verificata la qualità delle forme d’onda, oc-
corre capire se ciascuna di esse corrisponda effettivamente
al segnale che la trasporta o se nel suo viaggio attraverso il
circuito o nel canale trasmissivo siano intervenute interfe-
renze che hanno provocato l’accoppiamento fra diversi se-
gnali. Si tratta della “crosstalk simulation” che dev’essere fat-
ta per forza via software e consente di stabilire quanti e quali
danni può aver causato il rumore elettromagnetico durante
il trasferimento dei segnali. Per questa simulazione occorre
conoscere in modo preciso tutte le variabili che possono in-
tervenire e quindi si devono creare dei modelli accurati per
Gianluca Scotti
La misura diretta dei segnali e la loro simulazione
software possono completarsi a vicenda proprio
quando i segnali sono particolarmente impegnativi
da analizzare
Fig. 1 – Nel diagramma a occhio rilevato dall’oscilloscopio si leggono
molti difetti tipici delle forme d’onda dei segnali come i jitter che ten-
dono a “chiudere l’occhio”