ADS softver predstavlja izuzetno koristan alat za dizajnere, inženjere i preduzeća koja se bave brzim projektovanjem i izradom visokokvalitetnih komponenti i složenih sistema.
Ovaj softver pojednostavljuje proces dizajniranja i simulacije različitih delova, bez obzira na njihovu složenost. Pored toga, njegova intuitivna korisnička površina olakšava učenje i prilagođavanje.
ADS je uneo pravu revoluciju u svetu projektovanja kola i sistema, posebno u elektronici, automobilskoj industriji, ali i mnogim drugim sektorima, koji sve više prepoznaju i koriste ovo jedinstveno rešenje sa već gotovim funkcijama i karakteristikama.
U narednim redovima ćemo detaljnije razmotriti ADS softver i otkriti kako on može unaprediti vaš rad.
Šta je ADS?
Napredni sistem za dizajn (ADS) je vodeći softver za projektovanje, simulaciju i automatizaciju elektronskih kola, razvijen od strane kompanije PathWave Design, koja je deo Keysight Technologies.
ADS softver nudi integrisano okruženje za projektovanje RF elektronskih sistema, uključujući bežične mreže, mobilne telefone, satelitske komunikacije, pejdžere, brze veze za prenos podataka i radarske sisteme. Njegova prva verzija pojavila se još 1985. godine pod nazivom Microwave Design System (MDS). ADS je lansiran 2016. godine, donoseći poboljšanja u brzini, performansama i fleksibilnosti dizajna.
Dizajneri mogu koristiti ADS u svim fazama procesa projektovanja, od kreiranja šema, provere dizajnerskih pravila i rasporeda, do simulacije elektromagnetnog polja i kola u vremenskom i frekvencijskom domenu. Na ovaj način, dizajneri mogu lako karakterisati i optimizovati RF dizajne, bez potrebe za prebacivanjem između različitih alata ili sistema.
Karakteristike ADS-a
Neke od ključnih karakteristika ADS-a su:
- Šabloni dizajna: ADS pruža integrisanu podršku za dizajn putem korisnih šablona, koji omogućavaju brz početak rada, bez gubljenja vremena na kreiranje svakog dela dizajna od nule.
- Biblioteke komponenti: Velika biblioteka komponenti omogućava pronalazak potrebnih delova i njihovo brzo dodavanje u dizajn. Ovo štedi dragoceno vreme, jer je dovoljno pregledati dostupne komponente i odabrati one koje su potrebne za specifičan projekat.
- Automatska sinhronizacija: ADS omogućava automatsku sinhronizaciju izgleda, pružajući vizualizaciju stvarnog izgleda dizajna tokom kreiranja šema.
- Fleksibilnost: Povećava se efikasnost dizajna uz kompletan radni tok. Takođe, omogućava integraciju vodećih industrijskih rešenja, za kreiranje dizajna u skladu sa aktuelnim standardima. Moguće je modeliranje nelinearnih dizajna uz pomoć X-parametara. X-parametri su registrovani zaštitni znak kompanije Keysight, a sadrže jednačine i formate koji olakšavaju proces projektovanja.
- Optimizacija prikaza: Podaci i prikazi u radnom prostoru se mogu optimizovati kako bi se postigao željeni izgled. Takođe, ovo pomaže u povećanju produktivnosti, jer se dizajn može vizuelizovati i modifikovati, kako bi se izradili kvalitetni dizajni bez ponavljanja procesa.
- Integracija: ADS softver se može integrisati sa PathWave elektromagnetnim simulatorima. Na taj način, dobija se celovit pregled dizajna i mogućnost provere da li on radi u skladu sa očekivanjima. Ovo omogućava identifikaciju potencijalnih oblasti za poboljšanje i povećava efikasnost dizajna.
- Upravljanje: ADS softver čuva sve podatke koji se odnose na dizajn, komponente i kompletan sistem. Takođe, olakšava upravljanje radnim prostorom, što ubrzava proces proizvodnje. Radni prostor je moguće deliti i njime upravljati u okviru različitih timova.
Prednosti ADS-a
Neke od prednosti korišćenja ADS softvera su:
Povećava pouzdanost dizajna
Zahvaljujući preciznim podacima iz ADS-a, timovi mogu vizualizovati i utvrditi da li su dizajni u skladu sa traženim specifikacijama. Analiza podataka i vizualizacija ADS softvera uključuju grafikone i dijagrame, koji pomažu u jasnom sagledavanju i analizi podataka, kao i donošenju odluka i modifikacija. Kada se uoče nedostaci u dizajnu, mogu se lako ispraviti, što povećava pouzdanost celokupnog dizajna.
Brža proizvodnja
Proces dizajna se ubrzava, a prelazak na proizvodnju je brži zahvaljujući korisnim šablonima i vodičima za dizajn. Celokupan tok dizajna obuhvata šeme, kola, raspored, elektrotermalne i elektromagnetne simulacije, itd.
Čak i ako tim nema iskustva sa softverom, neće imati poteškoća u prilagođavanju. Moći će brzo dizajnirati i unaprediti svaku komponentu, i efikasnije ih pripremiti za proizvodnju. Kao rezultat toga, vreme potrebno za izlazak na tržište se skraćuje.
Prevazilaženje izazova dizajna velike brzine
Sa povećanjem brzine i frekvencije, integritet signala i snaga postaju sve važniji u štampanim pločama (PCB). Gubici u prenosnoj liniji mogu dovesti do kvarova elektronskih uređaja.
Modeliranje međuveza, tragova i prelaza je od ključne važnosti za preciznu simulaciju PCB-a. Keysight pomaže u poboljšanju performansi veza velike brzine u PCB dizajnu putem elektromagnetnih simulatora i integrisanih kola, prilagođenih za analizu integriteta signala i napajanja.
Kao rezultat toga, dobija se besprekoran dizajn svake komponente za sistem, čime se omogućava njena laka proizvodnja.
Povećava pouzdanost dizajna
Pouzdanost i efikasnost su dva ključna faktora koja se moraju uzeti u obzir prilikom projektovanja i izrade komponenti i uređaja.
Sistemi kao što su solarni invertori, električna vozila i izvori napajanja zahtevaju efikasan dizajn. Kompanije traže načine da unaprede efikasnost i pouzdanost energetskih uređaja i u fazi projektovanja. Materijali kao što su galijum nitrid i silicijum karbid mogu pomoći u tome. Sa Keysight-ovim ADS-om, moguće je modelovati napajanja sa prekidačkim režimom rada i savremene materijale, kako bi se optimizovali dizajni i postigla maksimalna efikasnost.
ADS aplikacije
U nastavku ćemo razmotriti oblasti u kojima se ADS softver može koristiti.
Simulacija kola
ADS 2016 je moćan softver koji poboljšava Harmonic Balance Engine, povećavajući preciznost, konvergenciju i brzinu simulatora kola. Takođe nudi bolju DC notu, koja ubrzava proizvodnju čak i složenih dizajna.
Pored toga, podrška za Linux i Windows operativne sisteme za elektrotermalnu simulaciju povećava dostupnost ovog sistema za veliki broj dizajnera. Takođe, moguće je izvršavanje simulacija na više servera u oblaku, čime se postiže poboljšanje brzine i skalabilnosti.
Silicijum RFIC
Keysight-ov ADS pomaže u smanjenju kvarova hardvera i troškova, zahvaljujući pametnoj integraciji modula koji povezuju sisteme dizajna kola kao što su radio-frekventna integrisana kola (RFIC), laminat, antene, monolitna mikrotalasna integrisana kola (MMIC), pakovanje na nivou pločice i štampane ploče u 3D strukture.
ADS takođe omogućava simulaciju EVM za optimizaciju i podešavanje, čime se olakšava verifikacija bežičnih industrijskih standarda, kao što su automobilski radar, 5G, WiFi, itd., kako u linearnim, tako i u nelinearnim uslovima.
Verifikacija izgleda
Nove mogućnosti i poboljšanja u ADS softveru čine rasporede bržim, robustnijim i intuitivnijim. Poboljšanja su napravljena u pogledu kontrole i provere proizvodne mreže, uzemljenja, 3D pregledača, povezivanja i isticanja, mapiranja rasporeda na šematska imena mreža, i uvoza .brd fajlova za EM simulaciju.
ADS nudi prave lukove za precizno crtanje ili uređivanje spirala i zakrivljenih tragova, automatizovani GDSII izvoz/uvoz za izbegavanje grešaka, i grupno uređivanje različitih struktura kao što su oblici, tragovi, podloge, granice, itd., na istoj mreži. Moguće je i provera gustine lokalne oblasti pomoću provere pravila dizajna (DRC).
Elektrotermalno
ADS nudi precizno projektovanje SAW filtera i modeliranje grafena. Moguće je koristiti jedan termalni model na različitim uvezenim dizajnima radi poboljšanja interoperabilnog protoka.
Integritet snage
ADS obezbeđuje EM simulaciju fokusiranu na integritet signala, nudeći PCB aplikacije visoke složenosti i preciznosti, uz PIPro – EM simulatore fokusirane na integritet napajanja za analizu mreža isporuke energije.
Takođe nudi:
- Novi Sparse Direct Solver, koji omogućava 40% brže simulacije, čak i za složene strukture.
- Keširanje mreže za skraćeno vreme simulacije.
- Keširani GUI za modele komponenti, za lako brisanje ili odabir.
- Više VRM-ova u jednoj DC IR simulaciji pada.
Kako kreirati dizajn koristeći ADS?
Kreiranje prvog dizajna pomoću ADS softvera može delovati zastrašujuće. Međutim, sa poznavanjem osnova, proces će biti lakši. Daljom praksom se može doći do napredne faze korišćenja softvera.
U nastavku ćemo ukratko opisati kako se može kreirati prvi dizajn u ADS-u, zatim simulirati i prikazati rezultate.
Kreiranje šema
Proces započinje kreiranjem šematskog dizajna dela ili komponente. Na primer, može se kreirati niskopropusni filter. Za ovo je potrebno prvo dodati komponentu, kao što je otpornik.
U ADS-u se nalazi biblioteka komponenti, koja omogućava pronalazak i dodavanje već postojećih komponenti u dizajn. Ovo štedi mnogo vremena, koje bi se inače potrošilo na kreiranje istih od nule. Dostupne su različite komponente, koje ubrzavaju i olakšavaju projektovanje, kao što su otpornici, kondenzatori, žice, veze, elementi podataka, izvori merenja, simulatori itd.
Komponente su kategorisane pod „Paleta“. Još je lakše menjati palete uz pomoć padajućeg menija. Nazivi paleta su prilično razumljivi, pa ih je lako locirati i koristiti. Na primer, ako se traži otpornik, kondenzator ili induktor, mogu se naći pod „komponentama sa skupom“. U slučaju poteškoća u pronalasku komponente, može se pogledati abecedni redosled u listi komponenti.
Postavljanje komponente
Nakon pronalaska željene komponente, kao što je otpornik, može se postaviti u šemu. Nakon izbora komponente, ona ostaje na kursoru. Pritiskom na taster ESC se prekida postavljanje iste komponente. Nakon toga, parametri komponente, koji su inicijalno definisani podrazumevano, se mogu menjati. To se postiže klikom na podrazumevanu vrednost i upisivanjem nove vrednosti u skladu sa zahtevima. Ponekad se podrazumevana vrednost ne može videti. U tom slučaju je potrebno dvaput kliknuti na komponentu i videti više svojstava koja je potrebno promeniti.
Zatim se ponavljaju isti koraci za dodavanje sledeće komponente, kao što je kondenzator ili induktor sa liste paleta. Takođe je moguće promeniti orijentaciju komponente rotiranjem za 90 stepeni, uz pomoć odgovarajuće opcije na traci sa alatkama. Pored toga, može se promeniti prefiks jedinice.
Keysight-ov ADS softver je fleksibilan i jednostavan za korišćenje, sa opcijom prevlačenja. Ako je potrebno da šema bude jasnija, komponente se mogu prevlačiti. Ovo neće uticati na veze.
Sinhronizacija dizajna
Kako bi šematski dizajn imao smisla, potrebno je definisati veze između komponenti i način na koji su one postavljene u dizajn. Na ovaj način se sinhronizuje dizajn.
Na primer, kondenzator se može povezati sa uzemljenjem, odabirom opcije „uzemljenje“ na traci sa alatkama. Takođe, moguće je ubaciti žicu i povezati različite komponente. Ovo pomaže u merenju izlaznog napona.
Simulacija
Za simulaciju je potreban simulator, koji definiše cilj simulacije. Dostupni su različiti tipovi simulatora, kao što su S-parametar, DC-AC, povlačenje opterećenja, harmonijska ravnoteža i drugi. Pokretanje simulacije je jednostavno u ADS softveru.
Na primer, za AC simulaciju, potrebno je izabrati paletu za simulaciju naizmenične struje i locirati AC simulator.
Bez obzira koji simulator se odabere, on ima ikonu zupčanika. Potrebno je odabrati simulator i promeniti podešavanja u skladu sa zahtevima za simulaciju.
U fazi simulacije potrebni su različiti elementi, kao što je izvorna komponenta ili oznaka. Kada se odabere izvorna komponenta, ona se postavlja u okruženje za simulaciju i menjaju se njene podrazumevane vrednosti.
Ukoliko se želi izračunati napon bez korišćenja komponente sonde, može se odabrati „oznaka“. Za korišćenje oznake, kao što je oznaka sa žicom, potrebno je definisati naziv mreže, a zatim ga dodati na mesto gde se želi izračunati napon.
Na ovaj način se kreira potpuno funkcionalno kolo, spremno za simulaciju. Simulacija se pokreće pomoću prečice F7 sa tastature ili sa trake sa alatkama. Sada je moguće videti kako se kolo ponaša sa svim komponentama u interakciji.
Prikaz rezultata
Nakon izvršene simulacije, prikazuje se stranica na kojoj se mogu dodati jednačine i dijagrami.
Dostupne su različite vrste dijagrama i grafikona, kao što su Smitovi grafikoni, polarni dijagrami i pravougaoni grafikoni. Postoji element koji se zove promenljiva „vout“ (napisana kao „v out“), merenje sa postavljene oznake.
Primer: Izabran je pravougaoni grafikon.
Sada se prikaz počinje definisanjem x-ose i y-ose.
„vout“ je y-osa grafika, a simulator, kao što je simulator naizmenične struje, postavlja frekvenciju kao x-osu grafika. Na ovaj način se podaci prikazuju u ADS-u.
Zaključak
Korišćenje ADS softvera olakšava dizajniranje različitih delova i sistema, bez obzira na njihovu složenost. Ovaj softver ne samo da nudi jedinstvene funkcionalnosti i karakteristike, već je i jednostavan za korišćenje za inženjere i dizajnere.
Ako se traži dobro softversko rešenje za projektovanje PCB-a, kola i ostalog, ADS je dobar izbor. Takođe, nudi se besplatna probna verzija, koja se može koristiti da se utvrdi da li softver može pomoći u rešavanju problema u dizajniranju i simulaciji.