「先模擬，再焊接」是現代硬體開發的鐵律。

一、模擬類型

1. SPICE（電路模擬）

  • DC 工作點
  • AC 頻率響應
  • Transient（時域）
  • Noise 分析
  • Monte Carlo（蒙地卡羅統計）
  • Sensitivity 分析

工具： - LTspice（免費，最廣泛） - HSPICE（業界標準，IC 用） - Spectre（Cadence） - PSpice（OrCAD） - TINA-TI（TI 免費） - ngspice（開源）

2. 訊號完整性（SI）

  • IBIS 模型 + S 參數
  • 眼圖、jitter、串擾
  • 工具：HyperLynx、ADS、Sigrity

3. 電源完整性（PI）

  • PDN 阻抗
  • IR drop
  • 暫態
  • 工具：HyperLynx PI、PowerSI、ANSYS SIwave

4. 電磁模擬（EM）

  • 3D 全波模擬
  • 天線、射頻、PCB 板級
  • 工具：HFSS、CST、Sonnet、OpenEMS

5. 熱模擬

  • 元件溫升
  • PCB 散熱路徑
  • 工具：FloTHERM、Icepak、QFin

6. 機械模擬

  • 振動、衝擊
  • 落摔
  • 工具：ANSYS Mechanical、SolidWorks Simulation

二、SPICE 模擬技巧

基本指令

* 範例：RC 低通濾波器
V1 in 0 AC 1
R1 in out 1k
C1 out 0 1u
.AC dec 100 1 1Meg
.PROBE
.END

常用分析

.OP                     ; DC 工作點
.DC V1 0 5 0.1          ; DC 掃描
.AC dec 100 1 1Meg      ; AC 頻率響應
.TRAN 1ns 10us          ; 時域
.NOISE V(out) V1 dec 10 1 1G

模型來源

  • IC 廠商提供 .lib 檔
  • 元件 datasheet 通常含 SPICE model

三、驗證階段

1. EVT（Engineering Verification Test）

  • 工程樣機
  • 驗證設計可行性
  • 找出設計缺陷
  • 修正後做下一版

2. DVT（Design Verification Test）

  • 設計確認
  • 全面測試所有規格
  • 環境測試（高低溫、濕度）
  • 安規預測

3. PVT（Production Verification Test）

  • 量產前驗證
  • 驗證製程可重複性
  • 良率確認

4. 認證測試

  • EMC（FCC、CE）
  • 安規（UL、TÜV）
  • 環保（RoHS、REACH）
  • 通訊（FCC、NCC）

四、模擬 vs 量測

模擬與實際結果差異常見來源：

  1. 元件模型不準
  2. 寄生未模擬：PCB layout、封裝
  3. 製程容差：±10–20%
  4. 溫度變化
  5. 負載動態變化

→ 永遠以實測為準，模擬只是預測。

五、本章總結

✅ 您應該理解：

  • [x] 模擬類型與工具
  • [x] SPICE 基本指令
  • [x] EVT/DVT/PVT 三階段驗證
  • [x] 模擬與實測的差異

下一章

05-原型製作.md