PSpiceAA详细入门教程

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PSpice – AA 的工作流程
在完成经典PSpice A/D分析后必须为相应元器件设置高级分析参数，然 后才能进入PSpice-AA。 通常情况是先进行灵敏度(sensitivity)分析：以便确定电路中对电路特 性影响最大的元器件的参数。 针对这几个关键元器件参数，调用参数优化(Optimizer)：进行优化设 计，优化关键元器件参数。 由于优化设计所得的优化元器件参数还是一种标称值设计，而实际采用 的各个元器件不可能都是标称值，具有一定的分散性。调用蒙特卡罗 (Monte Carlo)分析：预测电路成品率，分析其可生产性。 满足上述要求的条件下，还需要检查电路中是否存在个别元器件受到超 出其安全工作条件的应力作用，如出现这种情况会降低电路的可靠性。因 此，设计最后一关时，就需要调用热电应力分析(smoke冒烟报警)以提高 电路的可靠性。
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使用优化工具进行曲线拟合分析
1、电路原理图设计： 电路图见软件自带实例： ..\tools\pspice\tutorial\capture\pspiceaa\bandpass.
C1 0.1u V2 15 50k 15 R1 C2 0.1u R2 49k OS1 R4 6 8 15 V+ 1.2k 0.25u OUT + U2 R6 49k 7 3 OS2 C4 OP-07 2 4 -15 1 -15 1 6 8 15 V+ out
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优化(Optimizer)工具的使用
5、通过Optimizer工具直接显示优化前后的仿真结果。
注意：为了简化，尽量不要同时优化功能相同的器件，滤波器的RC网络器件优化 范围设置要合适，不要导致功耗问题或者成本问题。
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100
50
0 100Hz R("Max") 200
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灵敏度分析(Sensitivity)
灵敏度分析是为了确定电路中对指定电路特性影响最大的关键元器件参 数，以便进行优化分析，所以灵敏度分析是参数优化设计的前提和基础； 对于高灵敏度的电路，可选择高精度的元器件，而对于低灵敏度的电路， 可采用容差大一些的元器件，所以灵敏度分析还是容差分析的基础。
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灵敏度分析(Sensitivity)
设置显示灵敏度分析结果 结果数值设置：
单位灵敏度 （绝对） 百分比灵敏度 （相对）
条形图结果所用的坐标设置：
线性坐标 对数坐标
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灵敏度分析(Sensitivity)
PSpice-AA
工 作 流 程 示 意 图
检验电路特性 函数模拟结果
修改元器件参数 或改进电路设计
N
选用另一种 分析引擎
改变降额因子
保存设计结果
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设置高级分析参数
PSpice-AA模型库: ..\tools\capture\library\pspice\advanls
Sensitivity工具窗口
元器件 名称 元器件参 数名称 电路设计参数 的标称值 元件容差范围内 的最大最小值
显示相对灵 敏度 运行状态标志：绿旗表示运行正 常，红旗代表运行出错
显示灵敏度 大小
元器件参数显示区 特性函数标称值
电路特性函数调整区
最坏情况下特性函数 最大最小值
电路特性函数可以通过click here to import a measurement created within PSpice进行添 加，或者执行Analysis/Sensitivity/Create New Measurement命令进行添加。
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2010
概述
● ● ● ● ●
灵敏度分析(Sensitivity) 优化(Optimizer)工具的使用 蒙特卡罗(Monte Carlo)工具使用 电应力(Smoke)工具使用 参数测绘仪(Parametric Plotter)工具
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0
1B
out
in
Rs 100
1B
Cs
Q1
10u 12.00V
10u
2N2222
Vi DC = 0 AC = 1V TRAN = sin(0 1mV 10kHz)
Rb2 24k 1B 707.5mV
Re 100 1B
RL 5.1k 1B Ce 50u 7.559V 0V
0V 0V 87.90mV
0
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灵敏度结果的分析
①修改最灵敏的元器件参数
②设置好的灵敏度信息结果传送给其他优化工具。
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灵敏度分析(Sensitivity)
查看灵敏度原始数据
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优化(Optimizer)工具的使用
1、启动Optimizer 工具(不要优化必须恒定的元件值，阻抗匹配)
设计过程中允许变化到的最小 值，默认值为标称值的10% 设计过程中允许变化到的最大 值，默认值为标称值的10倍
误差图：显示优化 过程动态进程区 特性函数优化的 最小值和最大值
显示优化过程中需要调整的参数区 设置该函数是约束 条件还是目标条件 设置权重
显示优化过程调整目标函数和约束条件区
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附：四种优化算法
1、改进的最小二乘法(Modified LSQ:Modified Least Squares Quadratic)
改进的最小二乘法使用的是有约束和无约束的最小化运算法则，允许它将优化目标 按非线性特点来约束。采用该优化算法能快速的确定到被测量目标函数的最佳值。
2、最小二乘法(LSQ: Least Squares Quadratic)
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高级分析的元器件参数
分布参数(Distribution parameters DIST)：用来描述元器件参数分 散性服从的分布规律。在进行蒙特卡罗分析时，通过分布函数在元器件容 差规定的允许范围内随机选取元器件的参数值。 应力参数(Smoke parameters)：描述元器件的最大（安全）工作额定 值。如电阻参数中包含：应力参数POWER，描述电阻允许承受的最大损耗 功率；以及MAX-TEMP，描述电阻允许的最大温度等。
PSpice软件提供的“设计变量表”，是以全局方式来设置高级分析的参数值。 “设计变量表”符号可以在特殊符号“PSPICE_ELEM”库中查得“VARIABLES”.
放置在电路图中：
Advanced Analysis Properties
Tolerances: RTOL = 0 CTOL = 0 LTOL = 0 VTOL = 0 ITOL = 0 ---------------------Smoke Limits: RMAX = 0.25 RSMAX = 0.005 RTMAX = 200 RVMAX = 100 CMAX = 50 CBMAX = 125 CSMAX = 0.005 CTMAX = 125 CIMAX = 1 LMAX = 5 DSMAX = 300 IMAX = 1 VMAX = 12 ----------------------User Variables:
PSpice-AA库中共有35个库文件、4300多个元器件仿真模型。库中没有的元器 件参数，可以在标准PSpice A/D模型中自行添加相关参数后，作为PSpice-AA 元器件模型。
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高级分析的元器件参数
容差参数(Tolerance parameters TOL)：定义实际的元器件参数相对 标称值（正向或负向）偏离的大小（多用百分比表示）。 优化参数(Optimizer parameters)：指优化过程中能够对其进行调整 的元器件。对于无源元器件，优化参数就是其元器件值，如：电阻就是其 阻值；对于有源器件，优化参数就是其模型参数，如：晶体管的电流放大 倍数β。
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电路图设计 Capture
电路特性模拟 PSpice A/D 建立电路特性 函数
调入电路特性参数 调用Sensitivity工 具进行灵敏度分析 将关键器件参数传 给Optimizer工具 调用Optimizer工具 进行优化分析 N 电路设计 满足设计要求 Y 调用Monte Carlo工 具进行优化分析 N 成品率 足够高？ Y 调用Smoke工具进行 可靠性分析 Y 存在过应力器件？ 更新电路中元器件 参数值 Y
上述4种参数可以逐一元器件添加，若电路中同一种元器件的高级分析参数相同时， 可以通过”设计变量表”（Variable Table）方法实现。
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高级分析的元器件参数
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设计变量表(Variable Table)
若采用改进的最小二乘法不能达到理想结果，可以使用最小二乘法来确定被测量目 标函数的最佳值。
3、随机引擎(Random engine)
选用随机引擎，随机的选取优化初始值，用于解决MLSQ和LSQ不能确定初始值和局 部最小极值的问题。
4、离散引擎(Discrete engine)
选用离散引擎，用于选定与优化结果要求最接近的实际元器件标称值。
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优化(Optimizer)工具的使用
2、设置Optimizer条件
3、显示优化结果PSPice AA Tra源自ning Material19
优化(Optimizer)工具的使用
4、运用离散引擎确定参数值 离散引擎(Discrete engine)是选定与优化结果要求最接近商品化元器 件的标称值
0
R3 400 -15 V1 DC = AC = 1 TRAN =
C3 0.1u
-
V-
OP-07 2
4
OUT V3 -15 + U1 R5 60k 7 3 OS2
-
V-
OS1
0 0
0 0
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使用优化工具进行曲线拟合分析
2、电路进行交流分析：
仿真结果：
1 50 2 180d
25
0d
0
>> -200d 100Hz 1
300Hz DB(V(out)) 2 P(V(out)) Frequency
500Hz
700Hz
900Hz
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使用优化工具进行曲线拟合分析
3、曲线拟合参考文件的设置： 优化目标（参考波形）
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灵敏度分析(Sensitivity)
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电路仿真分析
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确定电路特性参数：
0 1.0Hz 100Hz DB(V(out))
10KHz Frequency
1.0MHz
100MHz
调入Sensitivity工具
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灵敏度分析(Sensitivity)
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电路原理图设计
电路图见实例：..\pspiceaa\ampaa.
VCC VCC V2 12V 300k Rb1 Rc 5.1k 1B CL
Advanced Analysis Properties
Tolerances: RTOL = 10 CTOL = 10 LTOL = 0 VTOL = 0 ITOL = 0 ---------------------Smoke Limits: RMAX = 0.25 RSMAX = 0.005 RTMAX = 200 RVMAX = 100 CMAX = 50 CBMAX = 125 CSMAX = 0.005 CTMAX = 125 CIMAX = 1 LMAX = 5 DSMAX = 300 IMAX = 1 VMAX = 12 ----------------------User Variables: