Проектирование электронных схем включает в себя анализ и синтез электронных схем.
Для проектирования любой электрической цепи, как аналоговой , так и цифровой , инженеры-электрики должны уметь прогнозировать напряжения и токи во всех местах цепи. [1] Линейные цепи , то есть цепи, в которых выходы линейно зависят от входов, можно анализировать вручную с помощью комплексного анализа . Простые нелинейные цепи также можно анализировать таким образом. Было создано специализированное программное обеспечение для анализа цепей, которые либо слишком сложны, либо слишком нелинейны для ручного анализа.
Программное обеспечение для моделирования схем позволяет инженерам проектировать схемы более эффективно, сокращая временные затраты и риск ошибок, связанных с созданием прототипов схем. Некоторые из них используют языки описания оборудования, такие как VHDL или Verilog .
Более сложные схемы анализируются с помощью программного обеспечения для моделирования схем, такого как SPICE и EMTP .
При появлении новой схемы программное обеспечение сначала пытается найти решение для устойчивого состояния , в котором все узлы подчиняются закону Кирхгофа для токов , а напряжения на каждом элементе схемы и через него подчиняются уравнениям напряжения/тока, регулирующим этот элемент.
После нахождения решения для устойчивого состояния программное обеспечение может проанализировать реакцию на возмущения, используя кусочную аппроксимацию, гармонический баланс или другие методы.
Программное обеспечение, такое как интерфейс PLECS для Simulink, использует кусочно-линейную аппроксимацию уравнений, управляющих элементами схемы. Схема рассматривается как полностью линейная сеть идеальных диодов . Каждый раз, когда диод переключается из включенного состояния в выключенное или наоборот, конфигурация линейной сети меняется. Добавление большей детализации в аппроксимацию уравнений повышает точность моделирования, но также увеличивает время его выполнения.
Простые схемы могут быть разработаны путем соединения ряда элементов или функциональных блоков, таких как интегральные схемы.
Более сложные цифровые схемы обычно проектируются с помощью компьютерного программного обеспечения. Логические схемы (а иногда и схемы смешанного режима) часто описываются на таких языках описания оборудования, как HDL , VHDL или Verilog , а затем синтезируются с использованием машины логического синтеза . [2]