Entwurfsmethoden
Entwurfsmethoden bei der Elektronikentwicklung
Neben der Berechnung ist die Modellierung mit SPICE ein wichtiges Hilfsmittel beim Entwurf und der Dimensionierung elektronischer Schaltungen. Kontinuierliche Größen wie Ströme und Spannungen in analogen und leistungselektronischen Schaltungen lassen sich in einer Simulation bereits detailliert analysieren. Auch periodische und transiente Ereignisse wie Schaltvorgänge werden abgebildet, so dass Verluste und die Belastung einzelner Bauelemente untersucht werden können. Die analoge Signalaufbereitung wird ebenfalls von einer solchen Simulation erfasst. Diese Nachbildung kompletter elektronischer Schaltungen oder kritischer Teile vermeidet Redesigns und ermöglicht eine präzise Schaltungsauslegung.
Model-Based Design
FPGA-Design und Elektronikentwicklung integrieren
Die hohe Komplexität elektronischer und mechatronischer Systeme erfordert eine anspruchsvolle Methodik bei der Entwicklung. Das Verständnis des vollständigen Systems ist unverzichtbar, um Fehler zu vermeiden und die Entwicklungszeit kurz zu halten.
Beim Model-Based-Design wird der Entwurf und die Implementierung eines Algorithmus an Modellen der Umwelt verifiziert. Dazu sind alle Teile des Systems im Testbett (Testbench) zu berücksichtigen, Wikipedia: Model Based Design. Bei einem FPGA-Design ist es oft ausreichend, ein Modell der Regelstrecke (testbench) in VHDL zu spezifizieren und das Design in einer reinen VHDL-Simulation zu erproben. Um analoge Elektronik zu modellieren, Spannungen, Stromverläufe und Schaltvorgänge zu analysieren, wird SPICE verwendet.
Je nach Komplexität des Systems sind FPGA-Design in VHDL, analoges Interface und Leistungselektronik in SPICE sowie die Umwelt/Regelstrecke in Matlab/Simulink in einer Simulation zusammenzuführen. Die vollständige Betrachtung des Systems führt sowohl zu einem verkürzten Design-Zyklus als auch zu einer verbesserten Design-Qualität. Die folgende Grafik zeigt eine Testumgebung mit den verschiedenen Möglichkeiten zur Beschreibung der Komponenten.
