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设计仿真软件究竟有多重要？看这款PSpice的魅力！

集成电路的日新月异，社会和产业对芯片的重视程度不可往日而语 。集成电路中EDA和电路仿真软件是重要组成一环，工欲善其事必先利其器，设计再精心的集成电路离开了仿真软件效率就会大打折扣 。
Cadence作为老牌EDA和仿真软件，与Synopsys、Mentor并称为“EDA三巨头” 。日前，TI（德州仪器）发布了Cadence设计系统公司的PSpice仿真器的新型定制版本 。21ic中国电子网受邀参加此次发布的线上沟通交流会，揭秘PSpice for TI的与众不同 。
专为TI设计的仿真软件
仿真软件技术拥有诸多优点，几乎成为电子工程师的必修课 。究其原因，主要在于仿真软件可以让工程师快速验证设计电路的缺陷进而在虚拟界面直接修改设计，另一方面，完备的器件库可以在采购前可以快速测试各个器件的性能 。
SPICE（Simulationprogram with integrated circuit emphasis）软件诞生于1972年，起初这个仿真器软件是利用FORTRAN语言开发而成，而后SPICE成为了一个开放式标准 。
而PSpice（全名Allegro PSpice System Designer）则缘起于1984年，自此不断添加许多重要特性，包括高级分析功能、模型编辑和创建功能 。Cadence OrCAD 系列和渠道合作伙伴业务开发产品管理总监Kishore Karnane告诉采访人员，多年来Cadence持续提高性能和融合度，而PSpice for TI是其在悠久历史中的最新功能 。
“由于PSpice的成熟和扩展功能，被行业一致认为是最精确的基于SPICE的模拟器之一 。大多数IC制造商都提供SPICE模型以便快速开始仿真，另一方面制造商也使用PSpice验证其SPICE模型”，Kishore Karnane如是介绍 。
现如今，PSpice已广泛用于汽车、医疗保健、工业、电源管理、消费者等领域，虽然PSpice主要是用于板级仿真，但同时这一模拟器也能与Cadence-virtuoso、Allegro、OrCAD PCB设计及流程紧密集成，从而使得客户能够实现从芯片到封装再到板级的集成的开发环境 。
根据他的介绍，PSpice的商业版本支持从数学函数到行为建模再到systemC、Matlab、Simulink模型等多个域的仿真模型，如今PSpice的商业版本已经拥有来自各个IC制造商的34000多款仿真模型，因此客户可以轻松升级到高级建模功能以及分析功能，这些功能可以帮助他们降低设计成本提高可靠性、良率以及产量 。
本次发布的PSpice for TI正如其名，是基于PSpice最新版本17.4专门为TI器件定制的特别版本 。此前TI也曾多次强调整体器件性能，与普通版本的PSpice不同，全新定制版更加注重TI现有产品库的相关性能，无需客户手动更新便可直接调用TI相关器件 。
PSpice和TI器件是双向升级的 。一方面，正因为PSpice for TI的基础版本是PSpice的最新版本，意味着设计者在软件上的初步设计可以很好地兼容Cadence的所有其他工具 。而从Cadence的角度来讲，在升级PSpice版本时，也会同步升级TI专用工具的版本 。另一方面，在TI官方库有所升级时，新产品的模型及相关更新也会同步至PSpice for TI的模型库之中 。
需要注意的是，要与PSpice for TI与PSpice商业版进行区别，前者属于针对TI器件模型库的免费版，包含5700种产品的内置模型库；后者则是拥有PSpice全系列功能的全功能版本，包含现有所有IC厂商的元器件库 。正因为PSpice for TI是免费版，因此可以广泛应用在教育领域、公司设计、工程师之间 。
执着仿真软件的背后
【设计仿真软件究竟有多重要？看这款PSpice的魅力！】 事实上，仿真软件设计拥有成本节约的独特“魔力” 。具体来说，利用仿真软件可以快速布局、自动优化方案、删减多余器件种类数量等，对于整体方案来说，性能和成本哪个都不妥协 。
而从调试方面来说，PSpice for TI使设计人员能够在原型设计之前全面验证系统级设计，从而降低电路错误的风险 。高级功能包括自动测量和后处理，以及蒙特卡洛和最坏情况分析 。只需单击几下，工程师即可借助这些功能在各类工作条件和器件容差范围内全面验证其设计 。此外，同步库更新可将最新TI模型自动交付到工具中，无需手动导入 。
上文也有提到PSpice for TI是基于最新版本的PSpice，因此在PSpice for TI中完成对模拟设计的验证后，用户可在PSpice Designer商业版本中打开设计，然后将设计转移到如OrCAD/AllegroPCB Designer等其他Cadence印刷电路板（PCB）工具，无需重新创建他们的示意图 。
对于工程师来说，EMI/EMC、信噪比、可靠性一直来说对于工程师是块难啃的硬骨头 。从功能上来说，Cadence可在PSpice for TI中执行SNR分析和进行EMI仿真 。不过需要注意的是，EMC需要实验室测试，PSpice的商业版本提供了可靠性和诸如烟雾分析等可靠性分析功能 。
根据Cadence的介绍，PSpice全功能版本还有几点不同，一个是应力测试，可帮助客户提前了解到整个设计中最主要的应力需要提高的点在哪里；二是可支持用户的定制版本，通过这样客户可以更好的了解对于输入输出等仿真特性的要求；三是可通过数据手册上的器件性能自行创建器件模型导入仿真；四是高级仿真功能和高级蒙特卡洛分析功能 。
为什么一定要使用Cadence的PSpiceDesigner？TI方面认为，Cadence拥有诸多优势，行业认可度、客熟悉度、泛用性上均拥有深远的影响力 。另外，TI还看到Cadence的PCB和布局工具在行业的广泛应用，这简化了从仿真、原型到布局的过渡 。
德州仪器（TI）Tucson线性放大器产品线负责人John well则为采访人员解释TI为何如此执着仿真软件这项技术 。他表示，仿真程序数十年来一直是工程师的“好帮手”，为设计解决硬件问题，实际上每一位设计工程师也都将SPICE作为设计过程的一部分 。SPICE仿真具有三个重要优势：
1、器件评价：通过SPICE仿真客户可在实际器件或电路应用前测量产品在特定应用中的性能 。
2、设计验证：构建物理原型之前，系统设计师和工程师可在仿真电路板或SPICE模型上测试系统各类条件下运行情况，诸如整个系统不同温度和器件容差下的性能 。
3、设计调试：当设计系统与理想不一致时，可以通过仿真帮助解决设计中遇到的问题或漏洞 。
事实上，留给设计师的设计时间越来越少，缩短设计时间、加速上市成为了现在行业的流行趋势 。因此，工程师迫切需要仿真工具测试新的设计概念、加速产品开发、证明法规遵从性 。“我们也发现，工程师期望拥有更高级的仿真工具，以帮助客户加速进展，无需等待原件PCB或实验设备运行高级分析，从而减少设计中电路错误的风险”，John well如是说 。
“TI之所以对仿真保持热情并成为追求的目标和策略，是因为希望为客户提供设计周期每个阶段的最佳设计资源”，PSpice for TI是就是这样一款基于广受青睐的PSpice仿真器的企业级工具 。
TI的生态圈逐渐完善
通过布局仿真软件，TI的生态图逐渐完善，包括从器件到后服务的全生命周期服务 。具体包括电源器件、TI.com、设计软件、仿真模拟、TI E2E?技术支持等 。
“TI的目标和策略是提供更佳的设计工具和资源，以在设计过程每个阶段为客户提供帮助 。多年以来TI一直在践行此目标——从提供帮助工程师学习新技能的大量教学材料和视频，到在头脑风暴阶段帮助客户的参考设计和零件选择工具，再到提供帮助工程师进行原型和仿真的软件工具和计算器 。”
通过德州仪器（TI）线性电源低压 LDO 产品线主管Ian Williams的演示，PSpicefor TI的上手非常简单，且不说工程师对于PSpice的熟悉度，界面中不仅直接包含相关培训视频，还可凭借TI E2E论坛在线直接解答 。这便充分体现了完整生态和后服务的重要性 。
此前，21ic中国电子网也多次报道TI在企业社会责任的贡献 。值得一提的是，PSpice for TI为基础的开发课程也在“”TI大学合作教育和下一代工程师培训”蓝图之中，并将继续让学生和老师使用这款工具 。
不过，熟悉TI的一定听说过WEBENCHTool这一款软件，实际上这一软件与PSpice for TI是有一定区别的 。
WEBENCH Tool是帮助客户设计时非常好的出发点，通过WEBENCH Tool可以快速的得到电路结构以及初始器件值 。客户可以将这个设计以及初始器件值带入到PSpice for TI进行更复杂更高性能的仿真，比如设计在针对不同的器件容差和不同温度范围内的表现特性 。
所以，简单来说WEBENCH Tool可以作为开始的选项，之后凭借PSpice for TI进行更高级的仿真 。WEBENCH Tool主要偏重在电源设计方面，PSpice for TI工具则不仅可以覆盖电源方面还可以覆盖模拟信号链产品 。
采访人员认为，生态逐渐完善的TI，正在将电源设计推向另一个维度，即整体生态的全生命周期设计 。一方面，器件越来越完善，提供整套方案所需的器件可为用户提供最为坚固稳定、成本集约的优势；另一方面，软件生态和技术后服务的完整生态，为工程师和设计师提供了完整不可比拟的设计链，而这种设计链不仅可以向内兼容，还可以向外兼容（Cadence-virtuoso、Allegro、OrCAD PCB） 。在讲究生态现如今，TI所建设的生态园正在逐渐盛开 。

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