OrCAD PSpice AA

OrCAD PSpice AA

PSpice Advanced Analysis可以帮助您改善设计的性能,并提高电路的有效性及可靠性。这些特色包含Sensitivity、Monte Carlo、Smoke(Stress) Analysis;并在Optimizer的引擎里,新建立多种的算法。 这些特色原是针对模拟工作平台的Unix环境,现在也可以用在Windows的工作平台,提供PSpice的Users一个非常好的使用者接口设计。也增加模拟组件的Model到PSpcie里做模拟。

  • Sensitivity Analysis 
  • Monte Carlo Analysis 
  • Optimizer  
  • Smoke Analysis

以上这四个特色是建立在Advanced Analysis的环境里,架构在PSpice基本模块的框架里。在每次模拟的时候,有三个是使用PSpice 的Measurements 去评估出电路的效能特性值。

在PSpiceV9.2.2的Measurements(以前叫Goal Function)可以成功的评估出电路的效能特性值,并能在每次模拟后再一次很快的review。 Demonstrations of Advanced Analysis Measurements   

通过Measurement 可以很清楚的测出电路性能特性值,是架构在Simulation results的命令下。例如:在Gain的曲线里,可以指出:Bandwidth、Maximum gain等等的特性值。在Simulation data里,Measurement成功的测出曲线特性值,且能准确的表达 [ e.g.max(v(1)-min(v(2)) ),并很快的量出特性值。这是显示在Measurement results tab,在每次的电路仿真后。PSpice 已经内含一些Measurement 的Library,供给User去使用,例如:Risetime、Overshoot、Bandwidth、Gain margin,…etc;另也提供User新建立Measurement(可复制或更改现有的Measurement去编辑)的功能。

Sensitivity Analysis(灵敏度分析)

我们可以通过Sensitivity Analysis找出最Critical的Components针对各个不同的特性。这些Critical的Components,可指出变紧Tolerances及Optimizer的候选角色。

同时也可以指出影响较小的Critical Components,在不影响设计的效能或良率下,让您可以做较好选择,以减少成本。这个Sensitivity Analysis的窗口会自动加载 电路参数的误差值。

Measurement(电路性能分析)

可以很容易的加载到Sensitivity的分析里。Advanced Analysis 自动的调整每个电路的参数:像是Tolerance或是每次模拟完后的Measurements值。在每一次Sensitivity完成后,将试图决定Component变化的Worst Case特性,换句话说就是找出最差的  Performance,并对nominal(理想)特性取其中的两个方向之一的特性做最大值及最小值的表示。 这结果显示在Parameter及Specification 的Tables里。

Parameter Table每个列的内容会随Specification Table里所指到的特性值,去显示对应的结果。Parameter Table行的内容显示组件的参数,在列里显示Parameter及Original(Value)的内容。并在Parameter Table里也用长条图显示,让您可以很容易的比对那个组件对那个特性最敏感,并对此字段可做最排序。

Specification Table能够显示并启动Measurements(特性值)、Simulation Profile及Worst Case的最大与最小值。在Specification Table所指到的特性值,在后面会显示显示 Worst Case计算出来的最大值与最小值,随着Parameter Table里的组件参数所计算Relative或是Absolute的灵敏度。

Monte Carlo Analysis(蒙特卡罗分析)

Monte Carlo分析是对您的电路设计,预先做良率的分析并用统计图来表示。在新的Monte Carlo分析里,是架构在PSpice的Measurements里。执行Monte Carlo分析是针对每个组件的参数及误差范围的设定,用机率分布方式来随机的取样并做分析,在每次模拟完后的统计的分析里,显示特性值及其结果。

Monte Carlo 分析窗口(See Figure3)里的每Measurement的特性,可让User指出最大与最小的限制范围,并根据这些值计算良率,并Report出其它的统计数据:例如:Mean、Median、Sigma…etc,可显示probability density function(PDF) histogram及cumulative distribution function(CDF) histogram。光标通过图表可移动并显示限制的范围。最后在Separate Tab里,也可以观察每个Measurement的数据,且完整纪录在分析的Log File里。

Optimizer(电路优化)

相对于以前的PSpice Optimizer,在PSpice Advanced Analysis里头,新的Optimizer有做很大的改善。它没有限制Parameter及Specifications的个数。Specifications 是架构在Measurements里,并可从PSpice加载进来。在线路图里无须额外的设定参数;它们可以在Optimizer的list去选择,也可以从Sensitivity Analysis的窗口里或是线路图里加载。Parameters 也有“Cross-probed”的功能在Optimizer的窗口里,让您很容易的去找寻在线路图里的组件。更提供四个搜寻的引擎去最佳化电路的设计。

  • LSQ: Least Squares Gradient-based algorithm:找最小的整体误差,做电路的最佳化分析。
  • Modified LSQ:也是Gradient-based algorithm,但是用在Goal及Constraint的最佳化分析里,且用较少的仿真试着去做电路的最佳化分析。
  • Random: 随机取样参数的集合,并做多次的仿真来作电路的最佳化分析。
  • Discrete: 经由Advanced Analysis提供(e.gResistor-5%)或是User自订的Table,让Parameter找寻接近且实际上有的组件值。

最佳化每一步的时候,在Specifications Tab里设定的想要的规格(目标Goal或范围Constraint)及权重,若搜寻不到特性规格时,会及时显示error plot。 您可用光标在Plot窗口移动到先前的点上,来观察 Measurement的参数。任何之前的点都可以”Copy到下一次去Run”,所以它可以使用在起始的点上,并在之后执行最佳化的模拟。

Smoke Analysis(冒烟分析/电应力分析)

Smoke 分析是分析电路在工作时组件所承受的压力。它是用在瞬时分析,仿真并计算的各组件参数的特性,是否符合在安全的工作范围里。并可以比对出那个参数特性违反限制,并在Table里显示出它的结果且您可以对它排序,让您可以很容易的找出那个是组件的参数所承受到的压力最大。 对于组件的maximum operating conditions(MOC)可以存到Library model里,或是在线路图指定。例如: ”Power”的属性是定义电阻最大的消耗功率限制(Power rating)。一些限制的格式是可以指定的,像是二极管的maximum forward current、双极性晶体管的maximum VCE、最大功率消耗甚至于工作的温度。

对于温度的计算,是架构于工作时的功率及任何周遭的case组件(有被User指定因热所产生的阻抗)。maximum operating conditions(MOC)能减少drating,并针对违反更多的安全工作限制来比较结果,以确保电路的可靠度及有较长的使用寿命。

Libraries

在PSpice增加了模拟工作平台的Model 的Library,且提供在Advanced Analysis里。这些Model包含BJTs、JFETs、MODFETs、IGBTs、SCRs、Magnetic cores及toroids、Power diodes 及Bridges、Operational amplifiers、Optocouplers、Regulators、PWM controllers、Multipliers、Timers及Sample-and-holds。

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