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德州儀器WEBENCH 設計中心總監(jiān)Jeff Perry
在時下由數(shù)字構成的信息世界中，模擬半導體的身影無處不在，工業(yè)、醫(yī)療通信、消費電子、測試測量、廣播、汽車等等諸多領域中，以電源為基礎的模擬半導體應用提供最基本的能源輸入輸出管控。對與缺乏經驗的設計人員來說，模擬半導體構成的電源系統(tǒng)不像數(shù)字系統(tǒng)那樣具有明確的量化預期和相對清晰的除錯方法，按需定制的輸入輸出參數(shù)、溫度、EMI等等問題在設計中層出不窮，原理圖、仿真等工作消耗大量時間，更何況在IoT世界中傳感器信號鏈增加了模擬系統(tǒng)的復雜度，而快速上市的需求又不允許在設計環(huán)節(jié)浪費太多時間。因此，設計人員迫切需要新的工具來簡化越來越復雜的模擬半導體系統(tǒng)、特別是電源系統(tǒng)的設計。
“傳統(tǒng)設計借助紙、筆等設計工具，通過詳細的參數(shù)計算，標準工程電路的搭建，以及對電路板測試，得到最終的原型機。這將耗費很多的精力和時間。為此，我們有了借助計算機系統(tǒng)強大的設計能力，簡化傳統(tǒng)設計方法的方法，并在1999年推出WEBENCH在線設計工具，這也是當時市面上第一個有關電源的線上設計工具。” 德州儀器WEBENCH設計中心總監(jiān)Jeff Perry說道。
注：Jeff Perry的職業(yè)生涯始于半導體工藝工程設計，隨后投身于電源應用與開發(fā)。他從 1999 年 WEBENCH 項目初始階段就參與該項目，現(xiàn)任 WEBENCH 設計中心總監(jiān)。他擁有 14 項專利，其中 6 項應用于 WEBENCH 設計工具。
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經過了10年的發(fā)展，到2009年，TI推出可視化設計工具，可以同時動態(tài)地計算成千上萬種設計選項；2010年，TI推出Power Architect（電源架構），如果用戶需要類似FPGA電源樹（Power Tree）功能——即需要為5、6個甚至10個不同的電源接口，用戶可以把數(shù)據(jù)輸入WEBENCH，它會立即為設計出整個電源樹；到2012年，TI為WEBENCH提供電路工程輸出工具，比如輸出到CAD工具，進一步為用戶您節(jié)省時間。2014年，TI又推出原理圖的編輯工具，利用這種編輯工具可以添加或刪除器件，完全在線上完成設計的更改；到2016年，WEBENCH設計已經覆蓋包括電源設計、LED照明設計、傳感器設計、濾波器設計、時鐘架構、接口設計以及放大器設計等等領域，為用戶提供盡可能多的簡化模擬半導體設計的在線設計功能。
“在2014年之前，WEBENCH主要面向初級設計師，可以迅速利用WEBENCH工具在線上完成他們的工作。發(fā)展到從2016年，WEBENCH已經能為高級用戶提供幫助，所以現(xiàn)在WEBENCH工具既能為初級設計師，也能為高級設計師節(jié)約設計時間。利用WEBENCH設計工具的最新功能，我們能夠完成更加了不起的事情。” Jeff Perry說。
以電源設計為例，今天的可視化WEBENCH工具可根據(jù)用戶提供的輸入輸出需求，在數(shù)秒內計算出65個設計，并根據(jù)用戶的選擇對設計進行對尺寸和效率進行優(yōu)化（在電源系統(tǒng)中，尺寸和效率通常也意味著同時對成本進行了選擇），接著自動生成設計人員需要的原理圖和器件表，又WEBENCH工具提供PDF報告，同時，設計人員也可使用熱仿真或電氣仿真功能來進一步優(yōu)化電源系統(tǒng)溫度狀況，這將是深受高級設計人員歡迎的一個重要功能。得益于累積大量經驗的模型庫（包括2000種電源模型部件和6000種運算放大器模型），借助WEBENCH得到的電源系統(tǒng)設計，仿真模型與實際結果具有非常高的一致性。借助位于新加坡的計算中心，這一切僅需幾秒鐘時間就計算完畢，設計人員為此節(jié)省出大量時間以及前期的其他成本。
“我們與傳統(tǒng)的設計流程基本保持一致。唯一的區(qū)別是：在傳統(tǒng)的設計中，設計人員需要反復驗證原理圖的參數(shù)是否正確，需要搭建實際的測試板卡進行大量測試。而WEBENCH仿真工具利用內部精確的模型，為用戶提供真實的結果，而非通過真正的PCB板。順序沒有變，原理圖到PCB到BOM表，之后再做熱仿真和電氣參數(shù)的仿真優(yōu)化。”
WEBENCH在中國的用戶數(shù)量正在快速成長，特別是2013年以后，如今TI客戶中，約有19%的人正在使用WEBENCH工具，為此TI也進行了大量本地化的工作方便中國的客戶使用。
基于WEBENCH架構，加上可視化編輯器，最后到設計工具，WEBENCH已經發(fā)展成為一個龐大的模擬半導體設計工具套件。除了前面提及的各個應用領域，全新的WEBENCH放大器設計工具不久也將上線。Jeff Perry透露，在后續(xù)的發(fā)展中，TI可能會加入更多傳感器方面的芯片，將他們完善到WEBENCH工具里，為IoT這樣的新興市場用戶提供服務。
如果需要體驗WEBENCH工具，可訪問www.ti.com，在最顯著位置就能找到這個工具
WEBENCH提供的PCB模型及熱仿真
WEBENCH可導出至其他CAD工具
利用WEBENCH進行FPGA電源樹設計
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