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德州儀器WEBENCH 設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry
在時(shí)下由數(shù)字構(gòu)成的信息世界中，模擬半導(dǎo)體的身影無處不在，工業(yè)、醫(yī)療通信、消費(fèi)電子、測試測量、廣播、汽車等等諸多領(lǐng)域中，以電源為基礎(chǔ)的模擬半導(dǎo)體應(yīng)用提供最基本的能源輸入輸出管控。對與缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來說，模擬半導(dǎo)體構(gòu)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(yù)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(shè)計(jì)中層出不窮，原理圖、仿真等工作消耗大量時(shí)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(fù)雜度，而快速上市的需求又不允許在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)浪費(fèi)太多時(shí)間。因此，設(shè)計(jì)人員迫切需要新的工具來簡化越來越復(fù)雜的模擬半導(dǎo)體系統(tǒng)、特別是電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
“傳統(tǒng)設(shè)計(jì)借助紙、筆等設(shè)計(jì)工具，通過詳細(xì)的參數(shù)計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)工程電路的搭建，以及對電路板測試，得到最終的原型機(jī)。這將耗費(fèi)很多的精力和時(shí)間。為此，我們有了借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力，簡化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的方法，并在1999年推出WEBENCH在線設(shè)計(jì)工具，這也是當(dāng)時(shí)市面上第一個(gè)有關(guān)電源的線上設(shè)計(jì)工具。” 德州儀器WEBENCH設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry說道。
注：Jeff Perry的職業(yè)生涯始于半導(dǎo)體工藝工程設(shè)計(jì)，隨后投身于電源應(yīng)用與開發(fā)。他從 1999 年 WEBENCH 項(xiàng)目初始階段就參與該項(xiàng)目，現(xiàn)任 WEBENCH 設(shè)計(jì)中心總監(jiān)。他擁有 14 項(xiàng)專利，其中 6 項(xiàng)應(yīng)用于 WEBENCH 設(shè)計(jì)工具。
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經(jīng)過了10年的發(fā)展，到2009年，TI推出可視化設(shè)計(jì)工具，可以同時(shí)動態(tài)地計(jì)算成千上萬種設(shè)計(jì)選項(xiàng)；2010年，TI推出Power Architect（電源架構(gòu)），如果用戶需要類似FPGA電源樹（Power Tree）功能——即需要為5、6個(gè)甚至10個(gè)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(shè)計(jì)出整個(gè)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(jìn)一步為用戶您節(jié)省時(shí)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(shè)計(jì)的更改；到2016年，WEBENCH設(shè)計(jì)已經(jīng)覆蓋包括電源設(shè)計(jì)、LED照明設(shè)計(jì)、傳感器設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)、時(shí)鐘架構(gòu)、接口設(shè)計(jì)以及放大器設(shè)計(jì)等等領(lǐng)域，為用戶提供盡可能多的簡化模擬半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的在線設(shè)計(jì)功能。
“在2014年之前，WEBENCH主要面向初級設(shè)計(jì)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(jīng)能為高級用戶提供幫助，所以現(xiàn)在WEBENCH工具既能為初級設(shè)計(jì)師，也能為高級設(shè)計(jì)師節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。利用WEBENCH設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(nèi)計(jì)算出65個(gè)設(shè)計(jì)，并根據(jù)用戶的選擇對設(shè)計(jì)進(jìn)行對尺寸和效率進(jìn)行優(yōu)化（在電源系統(tǒng)中，尺寸和效率通常也意味著同時(shí)對成本進(jìn)行了選擇），接著自動生成設(shè)計(jì)人員需要的原理圖和器件表，又WEBENCH工具提供PDF報(bào)告，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員也可使用熱仿真或電氣仿真功能來進(jìn)一步優(yōu)化電源系統(tǒng)溫度狀況，這將是深受高級設(shè)計(jì)人員歡迎的一個(gè)重要功能。得益于累積大量經(jīng)驗(yàn)的模型庫（包括2000種電源模型部件和6000種運(yùn)算放大器模型），借助WEBENCH得到的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仿真模型與實(shí)際結(jié)果具有非常高的一致性。借助位于新加坡的計(jì)算中心，這一切僅需幾秒鐘時(shí)間就計(jì)算完畢，設(shè)計(jì)人員為此節(jié)省出大量時(shí)間以及前期的其他成本。
“我們與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程基本保持一致。唯一的區(qū)別是：在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要反復(fù)驗(yàn)證原理圖的參數(shù)是否正確，需要搭建實(shí)際的測試板卡進(jìn)行大量測試。而WEBENCH仿真工具利用內(nèi)部精確的模型，為用戶提供真實(shí)的結(jié)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(jìn)行了大量本地化的工作方便中國的客戶使用。
基于WEBENCH架構(gòu)，加上可視化編輯器，最后到設(shè)計(jì)工具，WEBENCH已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的模擬半導(dǎo)體設(shè)計(jì)工具套件。除了前面提及的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，全新的WEBENCH放大器設(shè)計(jì)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(wù)。
如果需要體驗(yàn)WEBENCH工具，可訪問www.ti.com，在最顯著位置就能找到這個(gè)工具
WEBENCH提供的PCB模型及熱仿真
WEBENCH可導(dǎo)出至其他CAD工具
利用WEBENCH進(jìn)行FPGA電源樹設(shè)計(jì)
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