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TECH-FOCUS PCBDESIGN 34 - ELETTRONICA OGGI 495 - MAGGIO 2021 La simulazione permette di conoscere a prio- ri, prima della realizzazione fisica dei circuiti, quelli che saranno i comportamenti del sistema o di parte di essi. Utilizzando i modelli dei com- ponenti è possibile simularne il comportamento elettrico e visualizzare i relativi grafici in base al tipo di simulazione richiesta. In questo modo i progettisti possono intervenire e correggere lo schema elettrico così da minimizzare la fase di debug e test. La bontà di una simulazione dipende da due fattori principali: la fedeltà del modello dei componenti rispetto ai dispositivi reali, e i parametri di simulazione impostati dal progettista. Solitamente i modelli di simulazione elettrica sono forniti dai produttori di compo- nenti, e comprendono anche il simbolo elettrico, la footprint e il modello 3D. Per questo motivo le caratteristiche di simulazione dei compo- nenti si possono ritenere abbastanza fedeli al comportamento dei dispositivi reali. Invece, il tipo e i parametri di simulazione sono decisio- ni del progettista, e sono puramente derivanti dall’esperienza personale. Per quanto riguarda la simulazione elettronica analogica, nella mag- gior parte dei casi si fa riferimento ai modelli SPICE, un linguaggio di modellazione storico e utilizzato da quasi tutti i simulatori sul mercato. Tra questi ci sono PSPICE e LTSPICE, il primo proprietario e incluso nella suite OrCAD, mentre il secondo è gratuito e distribuito dalla Analog Devices, comprende una libreria con i compo- nenti a catalogo AD, con un occhio di riguardo ai regolatori switching. Un tool di simulazione di circuiti analogici deve avere le seguenti caratteristiche: - simulazione nel dominio del tempo e della frequenza; -analisi DC sweep, Bias point, parametrica, Monte Carlo; -disponibilità di un’ampia libreria di modelli di simulazione. Oltre ai circuiti analogici è possibile simula- re il comportamento di progetti con FPGA e CPLD. Le case produttrici di tali dispositivi, infatti, mettono a disposizione dei veri e pro- pri simulatori a cui fornire in pasto il codice VHDL o Verilog, e permettono di ottenere l’andamento dei segnali di output in base a uno stimolo in input, proprio come acca- de per i circuiti analogici. Inoltre non è da sottovalutare l’impatto di una simulazione termica o multifisica per progetti ancora più complessi: poter conoscere a priori i valori dell’andamento termico o di parametri quali interferenze elettromagnetiche permettono di avere chiara la situazione nella fase di cer- tificazione e compliance alle normative di un sistema elettronico. Nell’ambito della multifi- sica, uno dei tool più interessanti è senz’altro COMSOL Multiphysics, che permette di appli- care metodi numerici negli ambiti dell’elet- tromagnetismo, la fluidodinamica, la termo- dinamica, l’acustica, la meccanica strutturale e la chimica, nonchè permette l’esportazione verso altri tool quali MATLAB e Simulink. Visualizzazione 3D In ottica della realizzazione di un prodotto, molti software di progettazione elettronica oggi forniscono dei tool di visualizzazione 3D del circuito, facendo così da ponte tra l’e- lettronica e la meccanica. Altium Designer, KiCAD, EasyEDA solo per citarne alcuni, permettono di visualizzare o addirittura di esportare in un formato 3D standard i pro- getti realizzati a partire dal layout, semplice- mente fornendo i modelli 3D dei componenti. Altium Designer permette anche il cross- reference tra schematico, PCB e modello 3D, il che facilita il progettista nelle fasi di proto- tipazione e debug dei circuiti. Esempio di simulazione analogica Modello 3D di una scheda elettronica