Postupci simulacije i merenja su od suštinske važnosti za projektovanje u elektronici. Ako posmatramo u odnosu na proučavanje talasnih oblika signala, između njih nema velike razlike, iz razloga što je uvek poželjno da simulirani talasni oblici budu što bliži laboratorijskim merenjima. Simulacija i merenje se razlikuju po određenim mogućnostima i ograničenjima, ali oba postupka imaju daju jedinstved uvid u performanse elektronskog dizajna, i međusobno se dopunjuju na razne načine.
Vrste merenja i simulacije
U elektronici postoji više tipova simulacije: digitalna, analogna, integracija signala, integracija snage pa čak i termička simulacija. Jedan od najčešćih postupaka simulacije koji se koristi u modernoj elektronici predstavlja integracija signala, koja se fokusira na analogne karakteristike digitalnih magistrala (bus). Glavni cilj ovakve simulacije je potvrda da digitalne jedinice izgledaju kao jedinice a nule izgledaju kao nule, a to se postiže analiziranjem talasnog obila signala napon-vreme. Ovi talasni oblici se uglavnom vide kao povorke nekoliko bitova, ili duge povorke bitova koji se međusobno preklapaju, koje nazivamo dijagram oka.
Talasni oblici signala se mere na osciloskopu. Osciloskop je povezan sa prijemnikom signala na ploči štampanog kola (Printed Circuit Board – PCB), preko sonde ili SMA kabla, koji mu omogućuju da uhvati talasni oblik signala. Osciloskop se može staviti u režim u kome se prikazuje dijagram oka, merenjem toka podataka za veći broj bitova, pri čemu je svaka tačka uzorkovanja postavljena nakon prethodne, dok se ne formira slika koja pokazuje relativnu gustinu prikazanih tačaka. Tačke sa većom gutinom se na osciloskopu prikazuju kao različite boje dijagrama oka.
Slika 1. Merenje talasnog oblika signala pomoću tzv. virtuelnog Hyperlinx osciloskopa
Dijagram oka predstavlja jedan od više tipova talasnih oblika signala koji se koriste u integraciji signala. Relativno su laki za analizu. Otvoreno oko predstavlja prelazno stanje, dok je zatvoreno greška. Takođe se analiziraju i drugačiji talasni oblici. Druga vrsta simulacije je preslušavanje (crosstalk), gde se analiziraju uparene mreže i meri prisustvo šuma. Talasni oblici nisu jedini tip rezultata dobijeni simulacijom ili merenjem. Džiter (jitter) predstavlja vremensko odstupanje ivica u povorci podataka, a manifestuje se zatvaranjem dijagrama oka. Još jedna bitna veličina je verovatnoća greške po bitu (Bit Error Rate – BER). Postoji mnogo uzroka džitera, a svaki tip džitera ima jedinstven oblik. Vrednost džitera može biti uniformna, sinusoidalnog oblika, ili npr. Gausovog tipa. Mnoge vrste džitera su same po sebi deo regularne simulacije, poput inter simbolske interferencije (ISI), koja se javlja prilikom dugih sekvenci slučajnih bitova. Različite vrste džitera se mogu predvideti (ekstrapolirati) na osnovu dijagrama oka. Pojedini tipovi džitera, poput termičkog šuma integrisanog kola, se ne mogu simulirati. Međutim, kako je njihova raspodela ravnomerna, Gausovog tipa, oni se mogu naknadno pridodati rezultatima simulacije. Termički šum zapravo predstavlja glavni izvor slučajnog džitera u elektronskim kolima.
Zaključak
Kako tehnologije simulacije i merenja nastavljaju da se usavršavaju, imamo bolje razumevanje mogućnosti i ograničenja elektronskih uređaja koje projektujemo.
