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Diseño de circuitos

Diseña y simula circuitos que puedes inspeccionar.

Explora sistemas analógicos, de señal mixta, de sensores, de potencia y de cómputo analógico mediante estudios de punto de operación, DC, AC, transitorios, ruido, estabilidad y tolerancias, con ecuaciones, formas de onda y límites del modelo conectados.

Circuitos analógicos y de señal mixta

Respuesta transitoria y en frecuencia

Verificación del modelo al circuito

IA analógica · resultado ngspice ejecutado
Seis patrones de un clasificador analógico y sus voltajes neuronales simulados

Estudio de ejemplo

Un pequeño motor de IA construido con corrientes y voltajes.

Este estudio real es lo bastante sencillo para explicarlo sin jerga de circuitos, y lo bastante rico para abarcar arquitectura, codificación de pesos con signo, comportamiento transitorio, verificación numérica, márgenes, robustez y procedencia.

6 / 6

Patrones clasificados

Cada caso transitorio gestionado eligió la clase esperada

359,75 mV

Margen de decisión mínimo

Menor separación del voltaje ganador en el resultado de ngspice

1,44 mV

Desviación máxima del modelo

Mayor diferencia entre la puntuación analítica y la simulada

ngspice 45.2

Solucionador gestionado

2.644 muestras transitorias analizadas con procedencia del trabajo

01

Objetivo del sistema

Describe la inteligencia en lenguaje sencillo

El objetivo es fácil de entender: cuatro valores de sensores entran en un pequeño motor analógico, tres clases candidatas compiten y el voltaje más alto se convierte en la predicción.

02

Arquitectura

Codifica físicamente pesos con signo

Los pesos positivos y negativos se convierten en conductancias pareadas en una matriz resistiva diferencial. La suma de corrientes realiza los productos escalares en el propio circuito.

03

Modelo de circuito

Construye una netlist inspeccionable

Vicena reúne la matriz, los amplificadores de transimpedancia de ganancia finita, la secuencia de pulsos, las medidas y las salidas en una entrada ngspice autocontenida.

04

Cómputo gestionado

Ejecuta la inferencia transitoria real

Un trabajo gestionado aplica seis patrones de sensores multiplexados en el tiempo y registra los tres voltajes neuronales mientras el circuito se estabiliza y cambia de decisión.

05

Evidencia

Verifica cada decisión

El cuaderno compara las puntuaciones de clase esperadas y simuladas, comprueba la clase ganadora, mide los márgenes de decisión y cuantifica la desviación del modelo, en vez de mostrar solo una forma de onda plausible.

06

Siguiente diseño

Explora robustez y energía

Los estudios analíticos de sensibilidad varían la tolerancia de las resistencias y el tiempo de inferencia para distinguir qué conclusiones proceden del solucionador remoto y cuáles son estimaciones de diseño.

Artefactos del flujo real

Observa al circuito “pensar”.

Las figuras conectan la arquitectura física con el patrón de entrada cambiante, los voltajes de clase en competencia, la referencia numérica y los límites del diseño. Proceden de un único registro de análisis ejecutado, no de ilustraciones de marketing desconectadas.

Resultados trazables
Trazas transitorias de entrada y de voltaje neuronal para seis patrones del clasificador analógico

Seis clasificaciones en una ejecución transitoria

El panel superior muestra el patrón cambiante de los sensores; el inferior, los tres voltajes neuronales físicos compitiendo en el tiempo.

Mapa de calor de los pesos con signo codificados por una matriz resistiva diferencial

Los pesos con signo se convierten en conductancias físicas

El caqui y el azafrán identifican la codificación de conductancia diferencial +1 y −1 de cada conexión entre sensor y clase.

Gráficos analíticos de robustez frente a la tolerancia de resistencias y del compromiso energía–latencia

Compromisos de diseño, claramente separados de la simulación

Los paneles de tolerancia y energía son estudios analíticos posteriores, no resultados de Monte Carlo remoto ni de potencia a nivel de transistor. Esa distinción queda unida a la figura.

Puntuaciones esperadas y simuladas con ngspice del clasificador analógico, con sus márgenes de decisión

La matemática esperada se encuentra con la electrónica simulada

Los mapas de puntuación analítico y de ngspice coinciden con una diferencia inferior a 1,44 mV, y los seis márgenes ganadores siguen visibles en vez de esconderse tras una cifra de exactitud.

Paquetes científicos

Los paquetes científicos detrás de la simulación y el análisis de circuitos.

  1. ngspice

    45.2

    Simulación de circuitos

    Ejecuta análisis de punto de operación, DC, AC, transitorio, ruido, Fourier y basados en medidas para circuitos analógicos y de señal mixta.

  2. DEVSIM

    2.10

    Modelado de dispositivo a circuito

    Conecta la física de dispositivos semiconductores con características eléctricas que pueden orientar modelos compactos y estudios de circuitos.

  3. NumPy / SciPy

    Verificación numérica

    Comprueba ecuaciones, analiza las salidas del solucionador, compara el comportamiento esperado con el simulado y apoya estudios paramétricos y de sensibilidad.

  4. JupyterLab

    Análisis inspeccionable

    Conserva las entradas del circuito, ecuaciones, formas de onda, tablas, gráficos, limitaciones y cálculos posteriores en un cuaderno reutilizable.

Capacidades científicas

De un amplificador a sistemas analógicos completos.

Vicena puede reutilizar flujos de circuitos fiables para tareas conocidas y crear un estudio nuevo y acotado cuando cambian la topología, el modelo o la medida.

Circuitos analógicos y de señal mixta

Explora amplificadores, filtros, osciladores, convertidores, frontales de sensores, etapas de potencia y cómputo analógico a nivel de arquitectura.

Respuesta transitoria y en frecuencia

Ejecuta estudios de punto de operación, DC, AC, transitorios, ruido, Fourier y basados en medidas, con formas de onda inspeccionables.

Verificación del modelo al circuito

Compara las ecuaciones esperadas con los voltajes, corrientes, decisiones, márgenes, asentamiento y sensibilidad simulados.

Exploración del espacio de diseño

Estudia valores de componentes, tolerancias, ancho de banda, energía, estabilidad, rango de detección y arquitecturas de circuito alternativas.

Disciplina de evidencia

Una decisión respaldada por voltajes, márgenes y procedencia.

El titular son seis clasificaciones correctas. El valor científico está en que cada puntuación intermedia, valor esperado, margen, supuesto del modelo, versión del solucionador y artefacto se puede seguir inspeccionando.

La ejecución gestionada se completó como trabajo de Vicena lcb1d06dbeca9daa83bb2f31da3c20d3b1 con ngspice 45.2.
La entrada autocontenida se identifica con SHA-256 6c8552b7b41f0e4eca64b24b3adee28377dfdbbc174b03dd69a8aee5e86cd00d.
Las seis clases esperadas, las tres trazas de puntuación simuladas, las 2.644 muestras y cada margen de decisión siguen disponibles en el cuaderno ejecutado.
La simulación remota, los cálculos analíticos de referencia y las estimaciones analíticas de sensibilidad se etiquetan por separado.

Límite científico

Prueba de arquitectura, no silicio.

! Es una prueba de concepto de cómputo analógico a nivel de arquitectura, no un chip de IA listo para tapeout.
! El amplificador es un modelo de comportamiento de ganancia finita. El estudio no incluye el comportamiento del PDK a nivel de transistor, parásitos, ruido de dispositivo, desajuste ni esquinas de proceso.
! El Monte Carlo de tolerancia de resistencias y las curvas de energía son estudios analíticos, no barridos ngspice gestionados adicionales ni silicio medido.
! Los circuitos de programación, los comparadores físicos de selección del ganador, el layout, la extracción, el cierre de temporización, la fabricabilidad y la validación en silicio quedan como trabajo futuro.

Empieza con tu diseño

¿Qué debería detectar, controlar o calcular el circuito?

Describe la función y las restricciones. Vicena puede convertirlas en un modelo, ejecutar el análisis adecuado y devolver tanto el resultado visual como la evidencia que lo respalda.