Simulación versus creación de prototipos

¿Son sus beneficios específicos para simular incluso circuitos básicos antes de construirlos?

La conclusión es la siguiente; si simula el circuito que está tratando de diseñar y la simulación no muestra los resultados adecuados, las posibilidades de que funcione cuando lo construya son muy, muy cercanas a cero.

Entonces, un simulador te dice categóricamente que algo no funcionará. Esto le ahorra la construcción de un prototipo que no va a funcionar. Le impide perder el tiempo y le ahorra dinero en hardware casi inútil.

Uso un simulador para cada circuito que diseño y lo hago debido a los claros y obvios beneficios de costo y tiempo. Mi último circuito (un convertidor tipo Cuk histerético bastante complejo y poderoso) funcionó a la primera sin cambios de componentes o cambios de valor. Considero esto como un éxito de una manera muy real. Todavía está pasando por los pasos, pero tengo confianza.

Además, los resultados de mi simulación se presentan como una evidencia adecuada de que he diseñado el circuito con la debida diligencia y esto es importante para los sistemas de calidad.

Aproximadamente el 50 % de los circuitos que diseño funcionan a la primera sin modificar ningún componente. Del otro 50 %, aproximadamente la mitad requiere ajustes en el valor de los componentes y la cuarta parte restante de todos los circuitos que diseño requieren otra iteración. De ese trimestre que requiere otra iteración, el 90% de las modificaciones requeridas podrían haberse encontrado retrospectivamente con una simulación más extensa.

En mi opinión (y he tenido años de experiencia práctica reconociendo esto), cuanto más esfuerzo pones en la simulación, más económico es el resultado general.

En resumen, es ingenuo no usar la simulación antes de construir algo.

Mi consejo es simular todo lo que diseñes y hacerlo antes de diseñar tu placa de circuito o comprar componentes.

La segunda parte de la pregunta está "basada en opiniones" y está fuera del alcance de este sitio.

Pero, la simulación no es algo destinado a reemplazar las pruebas del mundo real. Es otra herramienta en nuestra caja de herramientas de desarrollo. Tiene algunas ventajas, pero también algunas desventajas. La simulación es tan buena como el modelo que utiliza.

Un aspecto clave de la simulación es la capacidad de "medir" cantidades que no se pueden medir en el mundo real. Por ejemplo, sincronización interna dentro de un chip. Uno no puede tener acceso fácilmente a los componentes internos del chip.

Otro aspecto es la velocidad a la que puedes ajustar y probar cosas nuevas, sin crear un nuevo prototipo a cada paso.

Como dije, es solo una herramienta. La mayoría de las veces, algunas partes del diseño son simuladas. Cuando otros no lo son.

Pero todos los usuarios de herramientas de simulación saben (o deberían saber) que los modelos de simulación no son perfectos y, por lo tanto, la simulación tiene algunas limitaciones. ¡"Funciona en simulación" no significa "funcionará en el mundo real"! Al final, solo las pruebas del mundo real, a diferentes temperaturas, cargas, lotes de componentes críticos, etc., pueden validar el diseño contra sus especificaciones.

Una simulación de una retroalimentación negativa OPAMP podría indicarle que tiene un margen de fase de 60°. Bien, pero esa simulación no te dice cuál será el margen de fase real. Lo único que puede concluir es que es muy probable que su sistema sea estable porque tiene un gran margen de simulación y si el modelo no es muy pobre, debería estar de acuerdo con la realidad de alguna manera. No digo que todas las simulaciones de OPAMP no sean precisas, solo fue un ejemplo. Puede encontrar modelos extremadamente buenos que tengan en cuenta la temperatura e incluso algunas tolerancias de parámetros que darán resultados excelentes.

Pero si está simulando "cosas básicas": resistencias, inductores, MOSFETS, BJT, etc., la probabilidad de tener una respuesta correcta que coincida con el mundo real es muy alta, y es posible que no tenga que crear un prototipo de esa parte del circuito.

El punto es elegir la herramienta correcta para el trabajo correcto. Como no usará la relatividad general para resolver el movimiento de una manzana que cae de un árbol. Incluso si sabe que las leyes de los movimientos de Newton son solo un caso especial que funciona bien solo en condiciones específicas y si se cumplen estas condiciones específicas, ¡vaya a Newton! Es mucho más fácil y rápido.

Lo mismo para las simulaciones electrónicas, está diseñando filtros de 60 GHz, no use una simulación picante usando los modelos internos RL y C, no llegará muy lejos. En este caso, la herramienta adecuada sería un paquete de simulación compatible con RF. Pero simulando un MOSFET para un controlador de LED a 100 KHz a temperatura ambiente, no tendría ningún sentido usar Agilent ADS para esa tarea. Spice se adapta perfectamente a esa tarea y puede permitirle identificar problemas como el tiempo de encendido fuera de las especificaciones...

Algunas grandes respuestas aquí ya. Mi opinión también es que los sims han reemplazado el 90% de las pruebas de banco para mí. Sin embargo, hacer buenos sims es una habilidad que uno necesita desarrollar. Las hojas de datos de componentes y los modelos suelen ser muy buenos en estos días.

Otra cosa: los Sims también me permiten ampliar los límites de lo posible porque puedo explorar circuitos muy sensibles a la tolerancia y luego considerar si son prácticos.