इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सिमुलेशन: Difference between revisions
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इलेक्ट्रॉनिक | इलेक्ट्रॉनिक परिपथ अनुकरण मुख्यतः वास्तविक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण या परिपथ द्वारा किये जाने वाले व्यवहार को दोहराने के लिए गणितीय मॉडल का उपयोग करता है। अनुकरण सॉफ्टवेयर परिपथ प्रक्रिया के प्रारूपण के लिए अनुमति देता है और इस प्रकार यह एक अमूल्य विश्लेषण उपकरण है। इसकी अत्यधिक सही देने के कारण मॉडलिंग क्षमता को [[ कॉलेजों |कॉलेजों]] और विश्वविद्यालयों में [[ इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीकज्ञ ]] और [[ इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग | इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकी]] के विभिन्न कार्यक्रमों में शिक्षा के उद्देश्य से इस सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स अनुकरण सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ताओं को सीखने में अनुभव प्राप्त करने के उद्देश्य से एकीकृत कर संलग्न करता है। इस प्रकार से सक्रिय रूप से शिक्षार्थियों को विश्लेषण करने के लिए यह तकनीकि संलग्न करती है: सामग्री: सामग्री का संश्लेषण, व्यवस्थित और मूल्यांकन करती है और परिणामस्वरूप शिक्षार्थी अपने स्वयं के ज्ञान का में बढ़ौतरी भी करते हैं।<ref>{{Cite web |url=http://e-articles.info/e/a/title/Disadvantages-and-Advantages-of-Simulations-in-Online-Education/ |title=Disadvantages and Advantages of Simulations in Online Education |access-date=2011-03-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20101216152042/http://e-articles.info/e/a/title/Disadvantages-and-Advantages-of-Simulations-in-Online-Education/ |archive-date=2010-12-16 |url-status=dead }}</ref> | ||
वास्तव में इसे बनाने से पहले | वास्तव में इसे बनाने से पहले परिपथ के व्यवहार को अनुकरण करने के साथ, त्रुटीपूर्ण डिज़ाइनों को इस तरह से ज्ञात करके और इलेक्ट्रॉनिक्स परिपथ डिज़ाइन के व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्रदान करके डिज़ाइन दक्षता में काफी सुधार किया जाता है। विशेष रूप से, [[ एकीकृत सर्किट | एकीकृत परिपथ]] के लिए, टूलींग ([[ फोटोमास्क | फोटोमास्क]] ) अत्यधिक महंगा होता है, [[ ब्रेड बोर्ड | ब्रेड बोर्ड]] एक प्रकार से अव्यावहारिक रूप में कार्य करने लगता हैं और आंतरिक संकेतों के व्यवहार की जांच करना अत्यधिक जटिल हो जाता है। इसलिए, लगभग सभी [[ एकीकृत सर्किट डिजाइन | एकीकृत परिपथ डिजाइन]] अनुकरण पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। सबसे प्रसिद्ध एनालॉग अनुकरण [[ मसाला |स्पाइस]] है। संभवत: सबसे प्रसिद्ध डिजिटल अनुकरण [[ Verilog |वैरिलाग (Verilog)]] और [[ वीएचडीएल | वीएचडीएल (VHDL)]] पर आधारित हैं। | ||
[[Image:CircuitLogix.jpg|[[ सर्किटलॉजिक्स ]] इलेक्ट्रॉनिक्स | [[Image:CircuitLogix.jpg|[[ सर्किटलॉजिक्स | परिपथलॉजिक्स]] इलेक्ट्रॉनिक्स अनुकरण सॉफ्टवेयर।|thumb|right]] | ||
कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स | कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स अनुकरण [[ योजनाबद्ध संपादक | योजनाबद्ध संपादक]] , अनुकृत इंजन, और ऑन-स्क्रीन[[ तरंग | तरंग]] जैसे प्रदर्शन ( जिसे चित्र 1 दिखाया गया है) को एकीकृत करता हैं, जिसके द्वारा डिजाइनर एक नकली परिपथ को तेजी से संशोधित कर सकता हैं और यह भी देख सकता हैं कि आउटपुट पर होने वाले परिवर्तनों का क्या प्रभाव पड़ रहा है। इनमें सामान्यतः व्यापक मॉडल और उपकरण में उपयोग की जाने वाली लाइब्रेरी भी होती हैं। इन प्रारूपों में सामान्यतः आईसी विशिष्ट [[ ट्रांजिस्टर मॉडल | ट्रांजिस्टर मॉडल]] जैसे बीएसआईएम, सामान्य घटक जैसे प्रतिरोधक, [[ संधारित्र | संधारित्र]] , [[ प्रारंभ करनेवाला |(प्रेरण) इंडक्टर]] और [[ ट्रांसफार्मर | ट्रांसफार्मर]] , उपयोगकर्ता परिभाषित मॉडल (जैसे नियंत्रित वर्तमान और वोल्टेज स्रोत, या [[ Verilog-ए | वैरिलाग-ए]] या [[ VHDL-एम्स |वीएचडीएल (VHDL)-एम्स]] का मॉडल) शामिल हैं। [[ मुद्रित सर्किट बोर्ड | मुद्रित परिपथ बोर्ड]] (पीसीबी) डिज़ाइन के लिए विशिष्ट मॉडलों की भी आवश्यकता होती है, जैसे कि ट्रेस के लिए [[ संचरण लाइन | संचरण लाइन]] और [[ आईबीआईएस इंटरकनेक्ट मॉडलिंग विशिष्टता | आईबीआईएस इंटरकनेक्ट मॉडलिंग विशिष्टता]] मॉडल ड्राइविंग और इलेक्ट्रॉनिक्स प्राप्त करने के लिए। | ||
== प्रकार == | == प्रकार == | ||
चूंकि कठोरता के कारण [[ एनालॉग संकेत |एनालॉग संकेत]] इलेक्ट्रॉनिक्स परिपथ अनुकरण हैं<ref>[http://www-syscom.univ-mlv.fr/~vignat/Signal/oslo.pdf Mengue and Vignat, Entry in the University of Marne, at Vallee]</ref>, लोकप्रिय अनुकरणों में साधारणतयः एनालॉग और इवेंट द्वारा संचालित डिजिटल अनुकरण दोनों शामिल होते हैं<ref>{{Cite web|last=Fishwick|first=P|title=Entry in the University of Florida|url=https://www.cise.ufl.edu/~fishwick/introsim/paper.html|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20000519222657/http://www0.cise.ufl.edu:80/~fishwick/introsim/paper.html |archive-date=2000-05-19 }}</ref> इसकी क्षमताओं और मिश्रित-मोड को अनुकरण के रूप में जाना जाता हैं।<ref>{{Cite web|last1=Pedro|first1=J|last2=Carvalho|first2=N|title=Entry in the Universidade de Aveiro, Portugal|url=http://dragao.co.it.pt/conftele2001/proc/pap006.pdf|url-status=dead|access-date=2007-04-27|archive-date=2012-02-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20120207035256/http://dragao.co.it.pt/conftele2001/proc/pap006.pdf}}</ref> इसका यह अर्थ है कि किसी भी अनुकरण में ऐसे घटक हो सकते हैं जो एनालॉग, इवेंट संचालित (डिजिटल या नमूना-डेटा), या दोनों का संयोजन करते हैं। एक संपूर्ण मिश्रित संकेतों के विश्लेषण को एक एकीकृत योजनाबद्ध द्वारा संचालित किया जाता है। मिश्रित-मोड अनुकरण में सभी डिजिटल मॉडल के प्रसार का समय और वृद्धि या होने वाली गिरावट की समय देरी का सबसे सही विनिर्देश प्रदान करते हैं। | |||
मिश्रित-मोड अनुकरण द्वारा प्रदान किया गया ईवेंट संचालित [[ कलन विधि ]] सामान्य है | |||
उद्देश्य और गैर-डिजिटल प्रकार के डेटा का समर्थन करता है। उदाहरण के लिए, तत्व डीएसपी फ़ंक्शन या नमूना डेटा फ़िल्टर का अनुकरण करने के लिए वास्तविक या पूर्णांक मानों का उपयोग कर सकते हैं। चूंकि इवेंट संचालित एल्गोरिदम मानक स्पाइस मैट्रिक्स समाधान से तेज़ है, इसलिए परिपथ के लिए अनुकरण समय बहुत कम हो जाता है जो एनालॉग मॉडल के स्थान पर ईवेंट संचालित मॉडल का उपयोग करता है।<ref>[http://wbsci.org/Interactivity/93956/Sangu-Event-Driven-Interactive-Configurations.html L. Walken and M. Bruckner, Event-Driven Multimodal Technology] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070505185952/http://wbsci.org/Interactivity/93956/Sangu-Event-Driven-Interactive-Configurations.html |date=2007-05-05 }}</ref> | |||
मिश्रित-मोड अनुकरण को तीन स्तरों पर नियंत्रित किया जाता है; (ए) आदिम डिजिटल तत्वों के साथ जो टाइमिंग मॉडल और बिल्ट-इन 12 या 16 स्टेट डिजिटल लॉजिक सिम्युलेटर का उपयोग करते हैं, (बी) सबपरिपथ मॉडल के साथ जो एकीकृत परिपथ के वास्तविक ट्रांजिस्टर टोपोलॉजी का उपयोग करते हैं, और अंत में, (सी) इन- लाइन [[ बूलियन तर्क | बूलियन तर्क]] अभिव्यक्ति। | |||
सटीक प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से ट्रांसमिशन लाइन और सिग्नल अखंडता समस्याओं के विश्लेषण में उपयोग किए जाते हैं जहां आईसी के आई / ओ विशेषताओं के करीबी निरीक्षण की आवश्यकता होती है। बूलियन लॉजिक एक्सप्रेशन विलंब-रहित फ़ंक्शंस हैं जिनका उपयोग एनालॉग वातावरण में कुशल लॉजिक सिग्नल प्रोसेसिंग प्रदान करने के लिए किया जाता है। ये दो मॉडलिंग तकनीक एक समस्या को हल करने के लिए SPICE का उपयोग करती हैं जबकि तीसरी विधि, डिजिटल प्राइमेटिव, मिश्रित मोड क्षमता का उपयोग करती है। इन विधियों में से प्रत्येक के अपने गुण और लक्ष्य अनुप्रयोग हैं। वास्तव में, कई अनुकरण (विशेषकर वे जो ए/डी तकनीक का उपयोग करते हैं) तीनों दृष्टिकोणों के संयोजन के लिए कहते हैं। अकेले कोई भी दृष्टिकोण पर्याप्त नहीं है। | |||
मुख्य रूप से [[ बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स | बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स]] के लिए उपयोग किए जाने वाले एक अन्य प्रकार के अनुकरण टुकड़े-टुकड़े रैखिक फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करते हैं<ref>[http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=388000 P. Pejovic, D. Maksimovic, A new algorithm for simulation of power electronic systems using piecewise-linear device models]</ref> एल्गोरिदम ये एल्गोरिदम एक एनालॉग (रैखिक) अनुकरण का उपयोग करते हैं जब तक कि एक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स स्विच अपनी स्थिति नहीं बदलता। इस समय अगले अनुकरण अवधि के लिए उपयोग किए जाने के लिए एक नए एनालॉग मॉडल की गणना की जाती है। यह पद्धति अनुकरण गति और स्थिरता दोनों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है।<ref>[http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=794588 J. Allmeling, W. Hammer, PLECS piece-wise linear electrical circuit simulation for Simulink]</ref> | |||
== जटिलताएं == | == जटिलताएं == | ||
[[ प्रक्रिया भिन्नता ]] तब होती है जब डिज़ाइन [[ सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण ]] होता है और | [[ प्रक्रिया भिन्नता ]] तब होती है जब डिज़ाइन [[ सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण ]] होता है और परिपथ अनुकरण अक्सर इन विविधताओं को ध्यान में नहीं रखते हैं। ये विविधताएं छोटी हो सकती हैं, लेकिन एक साथ लेने से चिप के आउटपुट में काफी बदलाव आ सकता है। | ||
तापमान रेंज के माध्यम से | तापमान रेंज के माध्यम से परिपथ के प्रदर्शन को अनुकरण करने के लिए तापमान भिन्नता को भी मॉडल किया जा सकता है। | ||
==यह भी देखें== | ==यह भी देखें== | ||
Revision as of 22:39, 9 November 2022
इलेक्ट्रॉनिक परिपथ अनुकरण मुख्यतः वास्तविक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण या परिपथ द्वारा किये जाने वाले व्यवहार को दोहराने के लिए गणितीय मॉडल का उपयोग करता है। अनुकरण सॉफ्टवेयर परिपथ प्रक्रिया के प्रारूपण के लिए अनुमति देता है और इस प्रकार यह एक अमूल्य विश्लेषण उपकरण है। इसकी अत्यधिक सही देने के कारण मॉडलिंग क्षमता को कॉलेजों और विश्वविद्यालयों में इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीकज्ञ और इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकी के विभिन्न कार्यक्रमों में शिक्षा के उद्देश्य से इस सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स अनुकरण सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ताओं को सीखने में अनुभव प्राप्त करने के उद्देश्य से एकीकृत कर संलग्न करता है। इस प्रकार से सक्रिय रूप से शिक्षार्थियों को विश्लेषण करने के लिए यह तकनीकि संलग्न करती है: सामग्री: सामग्री का संश्लेषण, व्यवस्थित और मूल्यांकन करती है और परिणामस्वरूप शिक्षार्थी अपने स्वयं के ज्ञान का में बढ़ौतरी भी करते हैं।[1]
वास्तव में इसे बनाने से पहले परिपथ के व्यवहार को अनुकरण करने के साथ, त्रुटीपूर्ण डिज़ाइनों को इस तरह से ज्ञात करके और इलेक्ट्रॉनिक्स परिपथ डिज़ाइन के व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्रदान करके डिज़ाइन दक्षता में काफी सुधार किया जाता है। विशेष रूप से, एकीकृत परिपथ के लिए, टूलींग ( फोटोमास्क ) अत्यधिक महंगा होता है, ब्रेड बोर्ड एक प्रकार से अव्यावहारिक रूप में कार्य करने लगता हैं और आंतरिक संकेतों के व्यवहार की जांच करना अत्यधिक जटिल हो जाता है। इसलिए, लगभग सभी एकीकृत परिपथ डिजाइन अनुकरण पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। सबसे प्रसिद्ध एनालॉग अनुकरण स्पाइस है। संभवत: सबसे प्रसिद्ध डिजिटल अनुकरण वैरिलाग (Verilog) और वीएचडीएल (VHDL) पर आधारित हैं।
कुछ इलेक्ट्रॉनिक्स अनुकरण योजनाबद्ध संपादक , अनुकृत इंजन, और ऑन-स्क्रीन तरंग जैसे प्रदर्शन ( जिसे चित्र 1 दिखाया गया है) को एकीकृत करता हैं, जिसके द्वारा डिजाइनर एक नकली परिपथ को तेजी से संशोधित कर सकता हैं और यह भी देख सकता हैं कि आउटपुट पर होने वाले परिवर्तनों का क्या प्रभाव पड़ रहा है। इनमें सामान्यतः व्यापक मॉडल और उपकरण में उपयोग की जाने वाली लाइब्रेरी भी होती हैं। इन प्रारूपों में सामान्यतः आईसी विशिष्ट ट्रांजिस्टर मॉडल जैसे बीएसआईएम, सामान्य घटक जैसे प्रतिरोधक, संधारित्र , (प्रेरण) इंडक्टर और ट्रांसफार्मर , उपयोगकर्ता परिभाषित मॉडल (जैसे नियंत्रित वर्तमान और वोल्टेज स्रोत, या वैरिलाग-ए या वीएचडीएल (VHDL)-एम्स का मॉडल) शामिल हैं। मुद्रित परिपथ बोर्ड (पीसीबी) डिज़ाइन के लिए विशिष्ट मॉडलों की भी आवश्यकता होती है, जैसे कि ट्रेस के लिए संचरण लाइन और आईबीआईएस इंटरकनेक्ट मॉडलिंग विशिष्टता मॉडल ड्राइविंग और इलेक्ट्रॉनिक्स प्राप्त करने के लिए।
प्रकार
चूंकि कठोरता के कारण एनालॉग संकेत इलेक्ट्रॉनिक्स परिपथ अनुकरण हैं[2], लोकप्रिय अनुकरणों में साधारणतयः एनालॉग और इवेंट द्वारा संचालित डिजिटल अनुकरण दोनों शामिल होते हैं[3] इसकी क्षमताओं और मिश्रित-मोड को अनुकरण के रूप में जाना जाता हैं।[4] इसका यह अर्थ है कि किसी भी अनुकरण में ऐसे घटक हो सकते हैं जो एनालॉग, इवेंट संचालित (डिजिटल या नमूना-डेटा), या दोनों का संयोजन करते हैं। एक संपूर्ण मिश्रित संकेतों के विश्लेषण को एक एकीकृत योजनाबद्ध द्वारा संचालित किया जाता है। मिश्रित-मोड अनुकरण में सभी डिजिटल मॉडल के प्रसार का समय और वृद्धि या होने वाली गिरावट की समय देरी का सबसे सही विनिर्देश प्रदान करते हैं।
मिश्रित-मोड अनुकरण द्वारा प्रदान किया गया ईवेंट संचालित कलन विधि सामान्य है
उद्देश्य और गैर-डिजिटल प्रकार के डेटा का समर्थन करता है। उदाहरण के लिए, तत्व डीएसपी फ़ंक्शन या नमूना डेटा फ़िल्टर का अनुकरण करने के लिए वास्तविक या पूर्णांक मानों का उपयोग कर सकते हैं। चूंकि इवेंट संचालित एल्गोरिदम मानक स्पाइस मैट्रिक्स समाधान से तेज़ है, इसलिए परिपथ के लिए अनुकरण समय बहुत कम हो जाता है जो एनालॉग मॉडल के स्थान पर ईवेंट संचालित मॉडल का उपयोग करता है।[5] मिश्रित-मोड अनुकरण को तीन स्तरों पर नियंत्रित किया जाता है; (ए) आदिम डिजिटल तत्वों के साथ जो टाइमिंग मॉडल और बिल्ट-इन 12 या 16 स्टेट डिजिटल लॉजिक सिम्युलेटर का उपयोग करते हैं, (बी) सबपरिपथ मॉडल के साथ जो एकीकृत परिपथ के वास्तविक ट्रांजिस्टर टोपोलॉजी का उपयोग करते हैं, और अंत में, (सी) इन- लाइन बूलियन तर्क अभिव्यक्ति।
सटीक प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से ट्रांसमिशन लाइन और सिग्नल अखंडता समस्याओं के विश्लेषण में उपयोग किए जाते हैं जहां आईसी के आई / ओ विशेषताओं के करीबी निरीक्षण की आवश्यकता होती है। बूलियन लॉजिक एक्सप्रेशन विलंब-रहित फ़ंक्शंस हैं जिनका उपयोग एनालॉग वातावरण में कुशल लॉजिक सिग्नल प्रोसेसिंग प्रदान करने के लिए किया जाता है। ये दो मॉडलिंग तकनीक एक समस्या को हल करने के लिए SPICE का उपयोग करती हैं जबकि तीसरी विधि, डिजिटल प्राइमेटिव, मिश्रित मोड क्षमता का उपयोग करती है। इन विधियों में से प्रत्येक के अपने गुण और लक्ष्य अनुप्रयोग हैं। वास्तव में, कई अनुकरण (विशेषकर वे जो ए/डी तकनीक का उपयोग करते हैं) तीनों दृष्टिकोणों के संयोजन के लिए कहते हैं। अकेले कोई भी दृष्टिकोण पर्याप्त नहीं है।
मुख्य रूप से बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उपयोग किए जाने वाले एक अन्य प्रकार के अनुकरण टुकड़े-टुकड़े रैखिक फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व करते हैं[6] एल्गोरिदम ये एल्गोरिदम एक एनालॉग (रैखिक) अनुकरण का उपयोग करते हैं जब तक कि एक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स स्विच अपनी स्थिति नहीं बदलता। इस समय अगले अनुकरण अवधि के लिए उपयोग किए जाने के लिए एक नए एनालॉग मॉडल की गणना की जाती है। यह पद्धति अनुकरण गति और स्थिरता दोनों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है।[7]
जटिलताएं
प्रक्रिया भिन्नता तब होती है जब डिज़ाइन सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण होता है और परिपथ अनुकरण अक्सर इन विविधताओं को ध्यान में नहीं रखते हैं। ये विविधताएं छोटी हो सकती हैं, लेकिन एक साथ लेने से चिप के आउटपुट में काफी बदलाव आ सकता है।
तापमान रेंज के माध्यम से परिपथ के प्रदर्शन को अनुकरण करने के लिए तापमान भिन्नता को भी मॉडल किया जा सकता है।
यह भी देखें
अवधारणाएं:
- गांठदार तत्व मॉडल
- आइसोमोर्फिज्म#सिस्टम आइसोमोर्फिज्म
- ट्रांजिस्टर मॉडल
एचडीएल:
- वीएचडीएल
- वेरिलोग
- सिस्टम वेरिलोग
सूचियाँ:
सॉफ़्टवेयर:
- सर्किट डिजाइन भाषा
- सर्किटलोगिक्स
- ईज़ीईडीए
- ग्नुकाप
- एलटीस्पाइस
- माइक्रो कैप
- Multisim
- एनजीस्पाइस
- NL5 सर्किट सिम्युलेटर
- PLEX
- पावरएसिम
- पीएसआईएम सॉफ्टवेयर
- क्यूसीएस
- कृपाण (सॉफ्टवेयर)
- सैपविन
- मसाला
- लक्ष्य 3001!
- टीना (कार्यक्रम)
- टीना-टीआई
- इन्फिनियन डिजाइनर
- येनका
संदर्भ
- ↑ "Disadvantages and Advantages of Simulations in Online Education". Archived from the original on 2010-12-16. Retrieved 2011-03-11.
- ↑ Mengue and Vignat, Entry in the University of Marne, at Vallee
- ↑ Fishwick, P. "Entry in the University of Florida". Archived from the original on 2000-05-19.
- ↑ Pedro, J; Carvalho, N. "Entry in the Universidade de Aveiro, Portugal" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-02-07. Retrieved 2007-04-27.
- ↑ L. Walken and M. Bruckner, Event-Driven Multimodal Technology Archived 2007-05-05 at the Wayback Machine
- ↑ P. Pejovic, D. Maksimovic, A new algorithm for simulation of power electronic systems using piecewise-linear device models
- ↑ J. Allmeling, W. Hammer, PLECS piece-wise linear electrical circuit simulation for Simulink
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