ORCAD优化设计分析

成绩

电路计算机辅助设计实验报告

实验名称优化设计分析

实验班级电子08-2班

姓名何达清

学号

12

（后两位）

指导教师陈信

实验日期 2010-11-25

实验七 优化设计分析

一、 实验目的：

1、 掌握优化(Optimizer)设计的过程

2、 掌握蒙特.卡洛（Monte Carlo ）分析的过程

3、

掌握最坏情况（Worst-Case ）分析的过程。

二、 实验内容：

1、共发射极电路如图所示，试运用PSPICE 的优化分析，调节电阻RC 的阻值，使得流过三极管的集电极电流为1mA 左右。

1V

VB

VCC

Rc {rval1}

Q1

Q2N2270

R1

1k

步骤：1）画出电路图，将电阻RC 的阻值改为{RVAL1}。

2）在Pspice/Place Optimizer Parameters 调用优化工具。 3）双击Optimizer Parameters ，设置参数如下：

Name:RVAL1 Initial Value(初始值):3K Current Value （当前值）:3K Lower Limit(最小值):1K

Upper Limit(最大值):100k Tolerance （容差）:10% 双击Add 。

4）进行直流扫描分析：扫描变量为电压源V2，扫描类型

为value list 设置为5V ，进行扫描分析。

5)选中Optimizer Parameters ，在Pspice/Run Parameters 运行。

6）在优化环境中，在Edit/specifications 下，单击Add ，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)

Internal Target: 1mA Range: 5uA （指标设定范围） Analysis: DC

Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: IC(Q1) 指定指标为集电极电流。

7）从Tune 菜单中选Update Performance 。

8）再从Tune 菜单中选Auto /Start,运行优化程序.得到结果 在电阻为优化前3K 的时候，IC(Q1)=（ 1.66409mA ）

在电阻为优化后（4.99186 ）K 的时候，IC(Q1)=（ 1.00031mA ） 2、 在上题中，如果不仅要对三极管的集电极电流进行控制，还要求对消耗在电阻RC 上的

功率有一定的限制。可以在优化指标中添加新的指标限制。

步骤：1、在优化环境中，在Edit/specifications 下，单击Add ，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)

Internal Target: 5mW Range: 400uW （指标设定范围） Analysis: DC Constraint:(选中) Type:小于和等于（≤Target ）

Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: I(RC)*V(RC:1,RC:2) 指定 指标为电阻上的消耗功率。

2）在优化环境中，在Edit 下选中Reset Value ，将电阻的阻值恢复到优化前的3K 。 3）从Tune 菜单中选Update Performance 。PSPICE Optimizer 将根据当前设置值，分别计算各个优化指标的当前值。

4）再从Tune 菜单中选Auto /Start,开始对电路进行优化，得到结果。 5）在电阻3K 时，IC(Q1)=（ 1.65938mA ），功耗为（ 8.25746MW ） 在电阻为优化后（ 4.98372 ）K 时，IC(Q1)=（ 1.00054mA ）功耗为（ 4.98309mW ）

6）可以知道优化结果不可能同时满足两个优化指标的 3、蒙特卡洛（Monte Carlo ）分析是一种统计模拟方法，它是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列，对这些随机抽样的电路进行直流、交流和瞬态分析，并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律，如电路性能的中心值、方差，以及电路合格率、成本等等。以此结果作为是否修正设计的参考，增加了模拟的可信度。

下图是一个Chebyshev 4阶有源滤波器。图中元器件参数是按照中心频率为10KHz ，带宽为1.5KHz 的要求设计的。如果投入生产时要组装400套滤波器，所有的电阻采用精度为1%的电阻器，所有的电容采用精度为5%的电容器，试绘制400套滤波器的1Db 带宽和中心频率分布直方图。

步骤：1）作出电路图，注意电阻和电容是采用Breakout.olb 中的Rbreak 和Cbreak 。V3是交流信号源（VAC ），幅值为1V 。 2）点击Edit>Pspice Model 。分别将Rbreak 和Cbreak 的模型设置为：.model RMOD RES(R=1 DEV=1%)

.model CMOD CAP(C=1 DEV=5%)

把内容按以上表达式修改，然后存盘并退出即可

15v

V2

C1

3）设置AC 分析参数。将交流扫描分析的扫描频率范围设置为 Start Freq:100hz End Freq:1Mhz Pts/Decade:50 4) 设置MC 分析参数.

Output 的空格中填入V （VO ）； Number of 中填入400； Random number , 设定随机数，不填则以17533为内定值 Save data 设置为ALL 。执行PSpice 程序

5）选定分析结果数据：由于MC 分析中包含多次AC 分析，由自己来选择分析数据的多少，查看输出电压V （VO ）的波形。