PSpice16.5教程三蒙特卡罗分析和最坏情况分析.pdf-资料库

PSpice A/D 教程三（高级篇）教程内容：介绍 PSpiceA/D 两种高级的分析内容：一．蒙特卡罗分析（Monte Carlo）二．最坏情况分析（Worst Case）上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

前面两篇介绍的各种分析都是在给定电路的参数（标称值）条件下分析其响应的方法。电路中各元件的实际参数值和标称值不可避免地有一定的偏差，称为容差。应此有必要知道有容差对电路特性的影响。容差分析就是研究元器件参数值变化（容差），或者影响元器件参数值的物理参数变化（比如温度有容差）时，对某些电路特性的影响。容差分析包括蒙特卡罗分析和最坏情况分析。在这一篇里就是介绍使用 PSpice A/D 进行蒙特卡罗分析和最坏情况分析的方法。一、蒙特卡罗分析（Monte-Carlo）蒙特卡罗分析是一种统计模拟方法，它是对选择的分析类型（包括直流分析、交流分析、瞬态分析）多次运行后进行的统计分析。第一次运行采用所有元器件的标称值进行运算，最后将各次运行结果同第一次运行结果进行比较，得出由于元器件的容差而引起输出结果偏离的统计分析，如电路性能的中心值、方差，以及电路合格率、成本等等。用此结果作为是否修正设计的参考，增加了模拟的可信度。器件容差包括： ①DEV 器件容差：指各元器件统一使用的容差，该容差可以相互独立变化。 ②LOT 批容差：指各元器件的容差可以同时变化，即它们的值同时变大或变小。 ③组合容差：组合使用时，元器件首先按 LOT 容差变化，然后再按 DEV 容差变化。 1、电路图的绘制首先如教程一中所介绍的步骤在 capture 中绘制如图 3-1 所示的放大电路图。注意个元器件符号的选择和属性设置。 V2 15 15 0 R3 395 C3 107n V3 -15 -15 0 DC = AC = 1 TRAN = V1 0 C1 83n R1 50k OP-07 2 4 - - V OS1 OUT 7 OS2 + V + U1 3 R5 60k -15 1 6 8 15 0 C2 66n R2 49k R4 950 C4 82n OP-07 2 4 - - V OS1 OUT 7 OS2 + V 3 R6 49k + U2 out -15 1 6 8 15 0 上图所用到的器件信息：图 3-1 带通滤波器电路图上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

模型 V1 V2 V3 R1 R2 R3…… 器件电源电阻晶体管 U1 0 然后进行器件容差设置，有两种方法：地模型库 VSRC/source VDC/source R/analog OP-07/opamp 0/source 第一种方法，双击需要设置容差的电阻和电容, 进入属性设置窗口，在其间属性项中找到 Tolerance 选项中加入该元件的容差值。如图 3-2 所示。图 3-2 容差设置第二种方法是若 DEV 和 LOT 值不同，我们可以调用 Beakout.olb 库中的元件，对其可以进行 Pspice 的模型编辑，可以设置容差。如图 3-3 所示，选择编辑模型后就可以进入到 Edit Model 模块中，如图 3-4 所示，进行容差的设置。图 3-3 调用编辑模型窗口将所有的存在容差的器件都设置好容差后，就可以进行仿真了。图 3-4 设置容差系数 2、仿真参数设置首先新建仿真文件，然后点选菜单 Pspice/Edit Simulation，或者点击，出现设置参上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

数的界面，中选择 AC Analysis，设置频率参数，频率范围 100Hz 到 1000Hz，点频 101。勾选上 Monte Carlo。 3、执行 PSpice 程序点击确定后，再点击仿真工具栏中的，运行仿真。得到图 3-5 所示的幅频特性和相频特性图。 180d 1 100 2 0d 50 -190d >> 0 100Hz 1 ... DB(V(OUT)) 300Hz 500Hz 700Hz ... P(V(OUT)) 2 Frequency 图 3-5 蒙特卡罗分析结果二、最坏情况分析(Worst Case) 最坏情况（Worst Case）是指电路中的元器件参数在其容差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。最坏情况分析就是在给定电路元器件参数容差的情况下，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。如存在最大偏差时都能满足设计要求，那当然是最佳方案。最坏情况分析也是一种统计分析。最坏情况分析是先进行标称值的电路仿真，然后计算灵敏度，将各个元器件逐个变化进行电路仿真，在得到灵敏度后，最后再做一次最坏情况分析，各元件选择引起性能变化最厉害的时候进行计算，得到结果。所以如果电路中有 N 个变量的话，最坏情况分析其实是进行了 N+2 次的电路性能分析。本节采用和蒙特卡罗分析相同的电路进行分析。这样，电路图绘制和个元器件容差的设置就可以和上一节完全相同了。 1、仿真参数设置首先仍然是新建仿真文件，然后点选菜单 Pspice/Edit Simulation，或者点击，出现设置参数的界面，选择 AC Analysis，设置频率参数，频率范围 100Hz 到 1000Hz，点频 101。并同时勾选上 Monte Carlo/Worst Case，具体设置如图 3-6 所示。上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

图 3-6 最坏情况分析参数设置 2、执行 PSpice 程序图 3-7 点击确定后，再点击仿真工具栏中的，运行仿真。屏幕会出现图 3-7 的画面，此对话框告知模拟结果的波形资料，确定结束对话框，得到图 3-8 的结果。图 3-7 模拟结果的波形资料上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

100 50 0 100Hz 300Hz 500Hz 700Hz 900Hz DB(V(out)) Frequency 图 3-8 分析结果如果图 3-8 中只选择最后一个，则得到的就是在最坏情况下的波形。如图 3-9 所示，并可以求出最坏的情况下该滤波器的带宽的值。 3、查阅输出文档点选 View/Output File 可以看到最坏情况分析的文字结果，如图 3-10 所示图 3-9 最坏情况分析结果上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

图 3-10 最坏情况分析的文字结果结束语： PSpiceA/D 高级分析功能主要是介绍了两种统计分析，其实这两种分析方法在在 PSpice AA 模块中有更丰富的表现，我们将会在后续的教程中给与介绍。如果有关于 PSpice 软件安装使用等任何问题可联系：科通数字技术公司地址：上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座邮编：200050 电话：021-51696680 传真：021-52370712 邮箱：shaoqinwu@comtech.com.cn 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn

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