PDF《PSpice A/D 教程三》

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com.cn / [email protected] www.comtech.com.cn 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

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邮箱:[email protected] / [email protected] 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. U1 OP-07 +

3 -

2 V+

7 V-

4 OUT

6 OS1

1 OS2

8 R3

395 R1 50k C3 107n R5 60k

0 0 V1 AC =

1 TRAN = DC = -15

15 C1 83n U2 OP-07 +

3 -

2 V+

7 V-

4 OUT

6 OS1

1 OS2

8 R4

950 R2 49k C4 82n -15 out R6 49k

15 C2 66n V2

15 V3 -15

0 0 -15

15 0 图3-1 带通滤波器电路图 上图所用到的器件信息: 上海市长宁区延安西路

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邮箱:[email protected] / [email protected] www.comtech.com.cn 器件 模型 模型库 电源 V1 V2 V3 VSRC/source VDC/source 电阻 R1 R2 R3…… R/analog 晶体管 U1 OP-07/opamp 地00/source 然后进行器件容差设置,有两种方法: 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 图3-4 设置容差系数 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.

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

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邮箱:[email protected] / [email protected] 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. Frequency 100Hz 300Hz 500Hz 700Hz

1 ... P(V(OUT))

2 ... DB(V(OUT)) -190d 0d 180d

1 0

50 100

2 >> 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

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邮箱:[email protected] / [email protected] 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

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0 50

100 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. 图3-9 最坏情况分析结果

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 上海市长宁区延安西路

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邮箱:[email protected] / [email protected] 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

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