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不管是消费电子、医疗电子、汽车电子，还是工业电子，模拟应用无处不在。而相对于数字设计来说，模拟设计异常复杂，常常使模拟工程师焦头烂额，无从下手。即便是设计好了原理图，也需要调整参数，反复验证，因此模拟工程师的工作时间大部分是在反复调试、反复验证中度过的。怎样让模拟工程师快速找到最优设计方案？模拟仿真工具成为首选，众多模拟仿真工具中 TI WEBENCH 是大家比较熟悉的一种，17 年来一直被优化、完善，功能越来越强大。
目前 WEBENCH 包含 6 种设计工具，包括：电源设计工具、LED 设计工具、传感器设计工具、有源滤波器设计工具、时钟构架和接口设计工具。德州仪器 WEBENCH 设计中心总监 Jeff Perry 强调，“在 2014 年之前，WEBENCH 主要面向初级设计师，工程师可以利用 WEBENCH 工具在线上迅速完成他们想要的设计。从 2016 年开始，WEBENCH 能为高级用户提供帮助，所以现在 WEBENCH 工具既能为初级设计师，也能为高级设计师节约设计时间。”
德州仪器 WEBENCH 设计中心总监 Jeff Perry
WEBENCH 工具是怎样工作的？这是工程师最关注的问题。Jeff Perry 介绍，“它拥有很多半导体原型，包括效率和其它特性的运行数据。WEBENCH Designs 拥有超过 2,000 种的电源模型部件，以及超过 6,000 种运行的放大器模型。WEBENCH 可视化工具可以进行个性化设计，能同时平行地进行成百上千的设计，这样用户能够根据自己的需求进行匹配选择。最后，WEBENCH 的结构设计工具可以帮助用户设计完整的电源结构。”
设计优化：效率和尺寸折中取最优
WEBENCH 优化器
模拟设计往往需要在高效率和小尺寸之间做出妥协，而 WEBENCH 工具也遵循了这样的规律，如图所示，把优化器的指针指向中间，得到的尺寸是中间尺寸，效率处于折中效率，图表显示的是中等发热的温度。优化器选择最高效率值 95%，尺寸随之变大，效率也提高，但热仿真温度低。举个极端的例子，如果选择最小尺寸，效率也随之降低，则板卡温升非常高。所以，任何设计都是折中的设计，兼顾尺寸和效率才能符合实际的设计原则。用户会发现，平常需要花费大量的时间寻找尺寸和效率的平衡点，而在 WEBENCH 工具中，只需要花费几秒钟就能实现。
仿真和模型保持高度一致
在仿真过程中，仿真模型非常重要，必须非常准确才能有助于用户设计原型。而好坏模型间最大的区别是最终结果准确与否。以效率为例，红色的线是模型曲线，蓝色的线是实际测试板测试出的曲线，图中可以看出这两个曲线相差非常小。左上图的这条曲线实际是一条侧相位和增益的曲线，决定整个电源产品工作的稳定性，“可以看到 WEBENCH 和模型一致性高，所以使用 TI 模型做仿真可信度高。” Jeff Perry 指出，“正是由于性能良好，近几年在 WEBENCH 在中国的用户量大量增长，目前占全球 19%的市场份额。”
PCB 输出：可以导出 5 种不同设计工具格式的原理图
现在，用户可以利用 PCB 模型将元件设计得更加紧凑，如将元器件移到一起，以减小整个 PCB 板卡面积，或者把整张板子与其它板子交换。如果用户把所有元件都挤到一起，板子面积会变小，但是板卡温度会变得非常高。因此另外一个解决办法就是在 PCB 的正面和背面加入更厚的涂层，让 PCB 温度降低。
对于 PCB 输出，用户可以根据自己的需求进行更改，得到的是使用 WEBENCH 工具最终生成的一张原理图，而且最多可得到五种不同设计工具格式的原理图。Jeff Perry 表示，“模拟 PCB 设计非常具有挑战性，因为噪音和耦合的设计会使 PCB 的设计变得复杂。因此用户可以利用 CAD 工具导出来得到最终想要的 PCB，从而节省时间。”
AC/DC 设计工具：更加方便简洁
在整个设计里，由于变压器通常是定制品，所以变压器设计是最复杂的，把变压器拿出来即可得到整个变压器的重新设计。因此 WEBENCH 可为用户提供定制化的设计，包括核心和底层的设计，以及提供的机械等数据表给生产商以实现最终的设计。
电源树系统的测序
Jeff Perry 解释，“电源架构设计可以产生整个电源树，大多时候，对于 FPGA 和处理器设计来说，用户会先需要其它部件的负载。比如： FPGA 有不同的负载要求，负载 1 最先启动，其次是负载 2，最后是负载 3，因此有一些负载会先于其它负载启动。WEBENCH 的电源树有四种负载，而这些负载有一定的顺序，利用第一个负载，第二个负载，第三个负载，和第四个负载，而这就是 FPGA 设计存在的问题，而 WEBENCH 用一个专门的时序控制器来控制整个过程，使设计更加简单。Sequence (顺序)会有相应的 enabler 控制脚来控制三路的电源顺序。我们还可以使用负载开关方式，会简化设计，降低成本。”
放大器设计工具：模型库强大
很多信号链的设计需要使用运算放大器的设计，但运算放大器设计和电源设计不同，运算放大器设计类型很多设计不明确，而电源的设计方式是明确的。为了帮助用户快速完成设计，TI 在 WEBENCH 中添加了放大器设计工具。Jeff Perry 以运算放大器为例做了演示，用于设计放大增益以及频率。如图所示，以设计为例，输入是蓝色，输出是红色，可以算出增益量，这些曲线可以显示环路响应的特性以及直流的特性。“TI 具有强大的仿真模型，用户在使用时可以从模型库里获得想要的设计电路。” Jeff Perry 强调，“WEBENCH 支持包括仿真、仿真导出，PDF 报告生成和设计共享等功能，设计选项卡允许图形性能分析，性能值计算以及材料清单等选择，波形分析允许交流波、正弦波和方波的刺激。”
WEBENCH 放大器设计工具 - 仿真
模拟芯片设计应用无处不在，其复杂度也给工程师带来不小的困惑，而 WEBENCH 工具正好可以帮助设计人员快速得到想要的设计。Jeff Perry 介绍，“TI 的 WEBENCH 工具还会继续添加更多的仿真功能，并且 TI 有一个很大的团队在支持 WEBENCH 的开发，使其可以帮助客户节省更多开发时间。”
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