PSpiceAA高级分析

PSpice A/A电路高级分析功能

孙海峰这里将以RC单管放大电路为实例，进行全面的PSpice A/A电路高级仿真分析。目的是，将五个高级分析工具的具体使用方法贯穿全过程的综合应用，

一、电路原理图设计及模拟仿真分析（PSpice A/D）

1、调用PSpice-AA元件模型库

OrCAD自带的PSpice A/用于高级电路分析的元件模型库，在安装目录的Tools/Capture/Library/pspice/advanls如下图所示。

可以将上述高级分析的模型库文件全部进行加载以便调用。

2、电路原理图绘制

电路原理图的绘制方法和Capture中类似，只是调用的模型库不同而已，在上述的模型中找到设计所需的元件，加以调用，进行连线等操作即可；此外，这里还需要多设置元件的高级仿真参数，例如容差、极限等。具体步骤如下：（1）添加电路设计元器件

（2）设置高级分析元器件参数

在特殊符号“SPECTAL”库中找到“VABIABLES”，然后将之添加到原理图中，这就是高级分析的参数变量表，其中可以设置各元件的高级分析参数，具体

设置如下图所示。

(3)电路原理图设计

原理图绘制完成后，模型标称值设置与标准PSpiceA/D模型相同，所有电路参数设置完，如下图所示。

3、电路的PSpice A/D模拟仿真

创建RC单管放大器电路的PSpice A/D仿真设置，对其进行交流分析，并检查结果，交流分析仿真参数设置如下图。

交流分析结果及电路输出波形如下图所示，从图中可以看出增益、带宽均为适宜，对标称值设计业已理想。

二、灵敏度(Sensitivity)分析

1、确定电路特性参数

为进行灵敏度分析将电路特性参数（带宽、增益）细化，在交流分析结果输出时，可在显示模拟分析结果的Probe窗口中，选择菜单Trace/Evaluate Measurement子命令，在出现的Evaluate Measurement对话框中，选择电路特性函数3DB的带宽，具体设置如下图。

同理，确定最大增益Max的DB值，两特性函数值结果如下图所示，显示在Measurement Results列表中。

从图中显示的结果可以确定电路特性函数值：最大增益值为29.18621dB；带宽为615.90636k, 基本符合设计要求，然后可以继续高级分析中的灵敏度分析。

2、调入、运行灵敏度(Sensitivity)分析工具

为了达到设计要求，可以在灵敏度(Sensitivity)分析工具窗口中找出对于带宽目标函数最灵敏的关键元器件。在原理图绘制窗口执行PSpice/Advanced

Analysis/Sensitivity命令，启动灵敏度(Sensitivity)分析工具，如下图：

在Specification表格区可以添加电路特性函数（带宽、增益等），在该列表中点击，在弹出的Import Measurement（s）对话框中，选择所需分析的目标函数，如下图：

选中所需目标函数所在行并以相对灵敏度形式显示分析结果，运行灵敏度(Sensitivity)分析的结果，如下图所示，其中下方的控制栏显示仿真的过程。

3、灵敏度结果的分析处理

从上图可知，影响带宽目标函数灵敏度的最关键元器件组件是Q1，C3。在此基础上，可以修改元器件参数设置，改进电路设计，并把生成的灵敏度信息结果传送给其他优化工具。

在Sensitivity工具窗口的Parameter表格区选中要进行优化设计的元器件，单击右键在出现的快捷菜单中，执行Send to Optimizer可以将关键的元器件参数发送给Optimizer工具，进行元器件参数的优化。

同样在Sensitivity工具窗口的Specification表格区选中要进行优化设计的电路特性函数名称(带宽、增益)，单击右键在出现的快捷菜单中，执行Send to 命令可以把元器件参数发送给Optimizer进行优化，或者发送给Monte-Carlo 工具进行蒙特卡洛分析。

若要查看灵敏度原始数据，可在灵敏度分析窗口中执行View/Log

File/Sensitivity程序命令，即可调出Sensitivity分析结果清单，如下图。

三、参数优化（Optimizer）分析

对于RC单管放大电路，优化设计要求：使其增益保持在15-15.5dB之间，带宽不小于1.5MHz，则需要对上面的电路参数进行优化处理。

在原理图绘制窗口，执行PSpice/Advanced Analysis/Optimizer程序命令，启动高级分析中的优化工具。

1、调整设计变量

优化过程调整元器件参数区的参数数据多是由灵敏度分析查找得出对电路

特性参数优化影响最关键的元器件参数，由上述灵敏度分析可知，在该RC单管放大器电路中，

Q1和C3都能影响带宽的大小，选择其中影响最大的一个参数进行优化调整，可以使优化设计问题简单化，若调整一个参数不能实现所需的优化目标要求，再添加第二个待调整的元器件参数。

添加无源器件的优化参数比较方便，只要在Parameters（Next Run）窗口，点击，弹出Parameters Selection对话框如下图，选择需要优化的无源参数（灵敏度高的参数），点击OK即添加优化参数。

对于有源元器件Q1设计变量的添加，相对复杂一些。例如现在添加Q1的NF参数，在原理图中选中Q1, 单击右键执行快捷菜单中的“Import Optimizable Parameters”命令，在出现模型参数的Import Optimizable Parameters列表对话框中选择Q1中NF参数，单击OK按钮，则添加该模型参数NF到电路图中选中元器件的下方显示，如下图所示。

然后在元器件选中的情况下，执行执行快捷菜单中的“Export Parameters to Optimizer”命令，则可将设计变量Q1模型中的NF模型参数新添加到Parameters 列表，如下图。

2、调整目标函数

在下方选择Standard选项卡，在Specifications（Next Run）窗口，使用与灵敏度分析同样的方法调用目标函数，选定优化目标函数后，优化分析窗口如下图：