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1、第 11 章 最坏情况分析和蒙特卡洛分析11.1最坏情况分析(Wcase)最坏情况(Worst Case)是指电路中的元件参数在其容差 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(Worst Case Analysis)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。例 1：差动放大器如图 11-1 所示，说明如何进行最坏情况 分析。图 11-1 差动放大器1、电路图的绘制2、分析参数的设定瞬态分析Flandonri number seed:F ointLime LI mm ai nCrGiicr alAri：ily5isConti gui
2、_at_i on JilysOp t i CiTLSData Collect!onFrijbe WindowArL；id_y51 5 tie :输出变量V (OUT1)f* W orsbc as e? S en si tiv ity一 M onte Carlo optionsOutput variable:PjtnerizLl SettingJ Temrier at ur 旦（Swe 旦p jS=ave Bi沾 FeintJLoad EliNumber nt runs:Use distribution:Save data fromwarscase/Sensitivity options -Va
3、ry devices that have both DEV and LOTLimit devices to typefsl:Save data From each sensitivitu同时进行灵敏度分析确定眼消应用图11-2 分析参数的设定1点选More Setting，出现女口图11-3所示的对话框。图11-3 分析参数的设定23、执行PSpice程序在电路图中设置电压探针V (0UT1)。点选PSpice/Run,屏幕会出现PSpice A/D视窗执行模拟 功能，进行分析。模拟结束后，出现如图11-4所示的画面。Aval1ablPra ie; EKamDe-tran E:CadenceO
4、iCAD1. Wor?t Case WORST CASE ALL DEV CESProfile: Ewample-Iran E:Cadence0rCAD1. SensitiYity 忖OMINALPrafile; EMample-tranE:Cadence0iCAD1.SensitiYity R RBIAS R RBIAS R27.0 Deg图 11-4 三项模拟结果的波形资料4._1_1_1_|_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_i_iOs：0.5us1. Ous：1.5ns：E. Ous：E. Sus： 3. Ous：口 o 7 VtOUTlJTimm
5、图11-5模拟结果图中最后一个符号所对应的曲线即代表分析出来的在最 坏情况下的波形。4、查看文字输出档点选View/Output File可以看到最坏情况分析的文字结 果，如图11-6所示。* SORTED DEUIflTIONS OF U(OUT1) TEHPERIITIIRE = 2709 DEG CUORST CASE SUNMARVMean Deuiation =-.7(32Signa =BRUNHAKDEUIATIONFROMNOMINALIJORST CASE ALL DEVICES.7632 louer at T =2.2398E-0fi(113.33 of Nominal)图1
6、1-6最坏情况分析的文字结果11.2蒙特卡洛分析CMC)蒙特卡洛分析：此分析使用统计模拟方法，在给定电路 元件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组伪随机数求 得元器件参数的随机抽样序列，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。用此结果作为是否修正设计的参考，增加了模拟的可 信度。例2：差动放大电路如图11-1所示，使用前面讨论过 的方法分析电路的不同特性，并且用蒙特卡洛分析方法分析 电路元件误差对输出波形的影响。1）电路图的绘制 输入电路图名称（如 CHD）绘制电路图。其中 V1 信号源取用正弦源，正弦源有 5 个参数需要设置直流偏置电压（VOF
7、F）OV；振幅（VAMPL）O 2V；频率（FREP）5MEG；延迟时间（TD）O；阻尼系数（DF）0；相位延迟（PHASE）O。2）直流分析创建新仿真文件，名称为“CHADONG”，在直流扫描设置 对话框的 “Sweep variable” 中点选 “Voltage soure”，且 在 “Name” 中键入 “VI”，在 “Sweep type” 中单选 “Linear”, 在“Start”空白中键入“一0.18”，在“End”空白中键入 “0. 18”,在 “Increment” 空白中键入“0. 01”。执行 PSpice 程序后的结果波形如图11-7 所示。这是差动电路的输入输 出传
8、输特性。VuLr I LlOOV-ZOOV-IOOeiV坊 gUT丄）克 V0UT2 J 7V_V1ZOOikV图11-7直流分析结果3）交流分析运行菜单 PSpice/Edit Simulation Setting,在交流扫 描设置对话框的“AC Sweep type”中单选“Logarithmi”, 其下面的下拉列表框中点选“Decade”，在“Start”空白中 键入“ 1k ”，在“ End ”空白中键入“ 100MEG ”，在 “Points/Decade”空白中键入“10”。执行PSpice程序后 的结果波形如图11-8所示。图11-8交流分析结果4) 瞬态分析运行菜单 PSpic
9、e/Edit Simulation Setting,在瞬态分 析设置对话框中，“Run to”空白中键入“2u”，在“Start saving data” 空白中键入 “0”，在 “Maximum st ep” 空白 中键入“0.001u”执行PSpice程序后的结果波形如图11-9 所示。这是差动电路V(OUT1)、V(OUT2)的瞬时波形图。I -I Irl_l厂 4 . OW 4一_1一_1一1一_1一一_一_一_一_I一一_一_一一_一_一_一_一_-K I LOs0 . Elis丄.Du兰1. EusZ - OusZ - Etis2- Dus V i； OUTl ；i =!： U i
10、； UHT Z ；i T至皿色图11-9瞬态分析结果5)蒙特卡洛分析输入电路图后，设置电阻 RBIAS 属性中的容差(TOLERANCE)值，在其属性对话框 TOLERANCE项中填入10%”，即设置容差值为10%。T ime DUse distribution:Flandorri number seedAitalysis Confi ur alien FilesDp ti lulsIl at a. Collect! on Warst-case/S ensitivityypticnsMonte Ldrlo DptinnsOl：nsr=Ll SettingsJ|T Em 卫 eratJLoad
11、Eli- umber or funs:Have data Irom-wo rs t-c asexSensit ivitu optionsVary devices that haveLimit devices to W口曰 s;H.327H7R Save data from each sensitivitv runur i八丿匚一确定取消应用图 11-10 蒙特卡洛分析设置框执行 PSpice 程序后的结果波形如图11-11 所示。这是差 动电路的输出V (outl)的瞬时波形图。图11-11蒙特卡洛分析结果Goal Function就是一种能从输出数据中，搜寻某指定及 其坐标值的函数。在Pro
12、be窗口下，用Goal Function可以 快捷取出常见的幅、相频响应的频宽、-3db的频率、中心频 率、峰值、最大、最小值等。例3以切比雪夫滤波器为例，要求中心频率为lOkHZ,带 宽为1. 5kHZ,电路如图11-12所示。C1VI15伽R3R0R1C4C20U10noutOU(Me0LT1013/LTRbreakis. R2? 93.1 丄 HbrekT0HIJ lb誠 蘭伽 0.34k Rbresk-W1Rbreak 22.1kLT1013；LTU1BMV-Rbneak110图11-12切比雪夫滤波器电路1、电路图的绘制其中 Rbreak(R1-R6)， Cbreak(C1-C3)。
13、R和C从Breakout.olb库中提取，以便设置误差系数。设置方法是选Edit PSpice Modl,创建模型，如图所示。 model Rbreak RES R=1 DEV=1%， model Cbreak CAP C=1 DEV=5%图 11-13 设置误差系数2、分析参数的设定图 11-14 交流分析设置图11-15蒙特卡洛分析设置3、执行PSpice程序，1）对话框设置完毕后，点选PSpice/Run或其对应的图 标。屏幕会出现PSpice A/D视窗进行模拟分析。模拟结束 后，出现如图11-16所示的画面。Aval Table Sect i onsPrefile: SCHEMATI
14、C1-MC F:orcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATIC1-MC FAorcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATI口-MU FAorcad e.g1 -G. xx Prefile: SCHEMATIC1-MC FAorcad e.g1-6. KK Prefile: SCHEMATIC1-MC FAorcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATIC1-MC FAorcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATIC1-MC F:orcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATIC1-MC FAorcad e.g1-6.Prefile: SCHEMATI口咄匚F:orcad e.g1 -6.Prefile: S
