电路仿真确实很重要，但是你做对了吗？----大佬谈仿真的准确性

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编者注：最近讨论比较多的问题就是仿真越来越受重视，很多公司已经把仿真能力建设放到了公司战略层面。但是很多工程师说仿真和测试有时候还是有那么一点点差距，并不是能完全吻合，这是什么原因呢？为什么有的工程师或者公司仿真的就特别的准确呢？其实个中缘由特别多，正好，之前Tony有和大家做一些分享，我把几个部分综合在一起分享给大家，这些对开拓仿真的思路非常有用：
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关于Tony:


Tony CHEN 目前任职于是德科技，是是德科技EDA软件部门大中华区技术支持部门的经理。Tony毕业于国立台湾大学，并在美国马里兰大学帕克分校电子工程专业和台湾交通大学EMBA专业取得了硕士学位。Tony从1987年开始从事研发工程师职务，之后陆续做过应用工程师，地区经理，销售经理等等，积累了丰富的行业经验。在软件仿真领域Tony耕耘了数十载有很多心得和体会。
   
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下面我们就一起来听Tony聊聊仿真吧

我在拜访客户的时候，最常被问到的问题就是仿真准确吗？有些客户会分享经验说，如果没有准确的器件模型，仿真应该不会得到准确的仿真结果。我通常会同意客户的说法，也会加上自己的看法。我的经验里面，仿真通常可以是准确的。
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& B7 n; v) E. X; D) D电路设计仿真有一个至理名言垃圾进垃圾出(Garbage In Garbage Out)，大意是说如果没有准确的输入，就不会有准确的输出。电路是由很多的器件和线路组合而成，的确，如果器件的模型不准确，就别想有一个准确的电路仿真结果。

说来说去，话题都围绕在准确这两个字上。那么，究竟怎么样能够得到准确的仿真结果呢？我通常会问客户一个有趣的问题，你们怎么判定仿真的结果准确与否呢？
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最常见的答案有两种。第一个是仿真的结果要和量测的结果一样；第二个是仿真的结果要跟另一个仿真软件的仿真结果一致。不管哪一个答案，我们通常期望仿真的结果要跟一个已知的结果比较。所以，仿真的准确与否和那一个用来作比较的已知的结果相关。也就是说，如果没有一个已知的结果作为比较，我们很难知道仿真的结果的准确性。
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我通常建议我的客户，找一个有明确量测结果的简单电路，找到准确的器件模型，比较仿真的结果和量测的结果，如果能够有一样的结果或者接近的结果，这就说明仿真的结果是准确的。如果中间有差异，就应该找出原因，改善以后，再仿真以得到准确的结果。


除非万不得已，才用其他仿真的结果来做比较。因为，用一个仿真的结果来判定另一个的仿真结果的准确与否，最大的挑战就是如何知道那个作为判定准确与否的仿真结果本身是不是准确的。

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% n6 @0 V. o% [. }5 B0 ~电路仿真是研发工程实力的展现。也是节省研发成本最有效的工具。仿真可以是准确的，重要的是，仿真完了以后，一定要再花一些时间去证明仿真的结果是准确的。
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上面，Tony聊了聊仿真的准确性，接下来，就让我们听听他对电磁仿真的具体作用吧的看法

三维电磁仿真是高频电路设计领域中，最常被提起的仿真方法。三维电磁仿真通常需要用到工作站等级的计算机、配备大量的内存。仿真的时间，动辄几个小时、几天、甚至几个星期。最重要的是，还需要花很多钱，去买一个仿真软件。对于许多战功彪秉的资深研发主管而言，他们驰骋沙场时，多在利用史密斯图做电路匹配，或是利用测试仪器实际量测，常常想不通为什么要做电磁仿真，或者舍不得花钱去购买仿真软件和计算机。
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; W- [! i5 ]/ ?* q; @0 |先来谈谈最简单的花钱观念好了。我常说给研发主管听，你们公司积极投入研发，买了好多台测试仪器，怎么就舍不得买一套仿真软件，就当成是多一台研发用的仪器就行了。想法转一个弯，买软件就不会再是一个问题了。好消息是，现在大部分的公司，都能正视并探购仿真软件了。
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, n" D" Z' t: G) B( _在谈电磁仿真之前，要先从量测说起。在高频电路研发的过程中，最常使用到的仪器是网络分析仪。网络分析仪的量测结果是S参数。如果待测电路的匹配很好，输入端口的信号就能几乎全部传递到输出端口，网络分析仪在输入端口上量到的反射信号就会非常小。反之，如果待测电路设计不良，输入端口的信号不能顺利传递到输出端口上，网络分析仪就会在待测电路的输入端口上量到比较大的反射信号。S参数就是在记录待测电路各个输入和输出端口间讯号传递的关系。
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0 v* I6 |) d" E% f1 E9 m电磁仿真其实就像是在计算机的环境中的网络分析仪，仿真的结果就是一个S参数。


( u- ~) `9 x* ?如果电磁仿真的结果能够和网络分析仪量测的结果一致，这样一来，就可以减少使用网络分析仪的机会，也就不需要买很多台昂贵的网络分析仪了。这就是使用仿真软件的具体好处了。还有，网络分析仪通常只能量到两个端口或四个端口的S参数，电磁仿真可以得到很多个端口的S参数，这是花再多钱买再贵的仪器都做不到的事。

' a/ G' K: f" v  }! U* j% s3 Q要做电磁仿真之前，先要有要仿真的器件或电路的结构，仿真软件会把版图加载到软件中，设定材料参数、设定输入端口和输出端口，然后将整个结构切分为许多小的网格。仿真软件便利用计算机的计算能力，算出每一个小网格中从输入端到输出端讯号传递的电磁场变化，再将所有的网格计算的结果整合成一个最终的S参数。
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  y  k% [' t( p0 s7 G( X- ~电磁仿真的数学计算理论基础完备，只是切分的网格越多，计算量越大，需要更多内存，仿真完成的时间也越久。这就是为什么电磁仿真通常需要用到工作站等级的计算机，还有需要配备大量的内存。若是要处理更复杂的结构，有时候需要用到图型处理器加速计算，或者利用更多台计算机做平行运算。

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- D6 C' o  g- c7 O电磁仿真得到的S参数，是器件或电路的特性。接下来要做的事，是将这个S参数加载到电路仿真软件，加上电阻、电容、电感等组件，再放上信号源和负载等，然后仿真出整个电路的特性。这就像是，真正出版图制作成一个实体的电路板，在电路板上面打上必要的组件，然后进行测试。仿真的目的，就是要将这样的原型机制造和测试的过程，整个搬到计算机上。
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还有一些其它的内容，有机会的时候再和大家分享。

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