電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer.PPT

1、第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer1第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)OptimizerOptimizer5.1 概述概述5.2 PSpice Optimizer模塊的啟動(dòng)及其命令系統(tǒng)模塊的啟動(dòng)及其命令系統(tǒng)5.3 待調(diào)整元器件參數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置待調(diào)整元器件參數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置5.4 優(yōu)化的啟動(dòng)與結(jié)果的顯示分析優(yōu)化的啟動(dòng)與結(jié)果的顯示分析5.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer2 所謂電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，是指在電路的性能已經(jīng)所謂電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，是指在電路的性能已經(jīng)基本基本滿足設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)功能和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，為了使得電路的某些性能

2、更為理想，在功能和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，為了使得電路的某些性能更為理想，在一定的約束條件下，對(duì)電路的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到電路的一定的約束條件下，對(duì)電路的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到電路的性能達(dá)到要求為止。性能達(dá)到要求為止。5.1 概概 述述第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer3 OrCAD/PSpice9軟件中采用軟件中采用PSpice Optimizer模塊對(duì)模塊對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)調(diào)整電路中電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)調(diào)整電路中8個(gè)元器件的參個(gè)元器件的參數(shù)（待調(diào)整的參數(shù)也可以是模型參數(shù)），以滿足最多數(shù)（待調(diào)整的參數(shù)也可以是模型參數(shù)），以滿足最多8個(gè)個(gè)優(yōu)化指標(biāo)（目標(biāo)參數(shù)或約束

3、條件）的要求。優(yōu)化指標(biāo)（目標(biāo)參數(shù)或約束條件）的要求。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer4 調(diào)用調(diào)用PSpice Optimizer模塊對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本條件如下：的基本條件如下：n 電路已經(jīng)通過了電路已經(jīng)通過了PSpice的模擬，相當(dāng)于電路除了的模擬，相當(dāng)于電路除了某些性能不夠理想外，已經(jīng)具備了所要求的基本功某些性能不夠理想外，已經(jīng)具備了所要求的基本功能，沒有其他大的問題。能，沒有其他大的問題。n 電路中至少有一個(gè)元器件為可變的值，并且其值電路中至少有一個(gè)元器件為可變的值，并且其值的變化與優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能有關(guān)。在優(yōu)化時(shí)，一的變化與優(yōu)化設(shè)計(jì)的

4、目標(biāo)性能有關(guān)。在優(yōu)化時(shí)，一定要將約束條件（如功耗）和目標(biāo)參數(shù)（如延遲時(shí)定要將約束條件（如功耗）和目標(biāo)參數(shù)（如延遲時(shí)間）用節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流信號(hào)表示。間）用節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流信號(hào)表示。n 存在一定的算法，使得優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能能夠成為存在一定的算法，使得優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能能夠成為以電路中的某些參數(shù)為變量的函數(shù)，這樣以電路中的某些參數(shù)為變量的函數(shù)，這樣PSpice才能才能夠通過對(duì)參數(shù)變化進(jìn)行分析來達(dá)到衡量性能好壞的夠通過對(duì)參數(shù)變化進(jìn)行分析來達(dá)到衡量性能好壞的目的。目的。電路優(yōu)化基本條件電路優(yōu)化基本條件 第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer5 調(diào)用調(diào)用PSpice Optimizer進(jìn)

5、行電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般按以下進(jìn)行電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般按以下4個(gè)步驟：個(gè)步驟：l (1) 新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目，完成電路原理圖設(shè)計(jì)。這一歩的關(guān)鍵是在電新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目，完成電路原理圖設(shè)計(jì)。這一歩的關(guān)鍵是在電路中放置路中放置OPTPARAM符號(hào)，用于設(shè)置電路優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要符號(hào)，用于設(shè)置電路優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要調(diào)整的元器件名稱及有關(guān)參數(shù)值；調(diào)整的元器件名稱及有關(guān)參數(shù)值；l (2) 根據(jù)待優(yōu)化的特性參數(shù)類別調(diào)用根據(jù)待優(yōu)化的特性參數(shù)類別調(diào)用PSpice A/D進(jìn)行電路模擬檢驗(yàn)，進(jìn)行電路模擬檢驗(yàn)，確保電路設(shè)計(jì)能正常工作，基本滿足功能和特性要求；確保電路設(shè)計(jì)能正常工作，基本滿足功能和特性要求；l (3) 調(diào)用調(diào)用PSpi

6、ce Optimizer模塊，設(shè)置可調(diào)整的電路元器件參數(shù)、模塊，設(shè)置可調(diào)整的電路元器件參數(shù)、待優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)和約束條件等與優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)。這一歩是優(yōu)待優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)和約束條件等與優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)。這一歩是優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。優(yōu)化參數(shù)設(shè)置是否合適將決定能否取得滿意的優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。優(yōu)化參數(shù)設(shè)置是否合適將決定能否取得滿意的優(yōu)化結(jié)果；化結(jié)果；l (4) 啟動(dòng)優(yōu)化迭代過程，輸出優(yōu)化結(jié)果。啟動(dòng)優(yōu)化迭代過程，輸出優(yōu)化結(jié)果。電路優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟電路優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer6 優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)是電路在基本是電路在基本滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求后，按照要求后，按照電路的約束

7、條電路的約束條件達(dá)到設(shè)計(jì)目件達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo) .第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer7優(yōu)化指標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)u 對(duì)于一個(gè)實(shí)用的電路或電路系統(tǒng)，是由一些指標(biāo)作為電路性能的對(duì)于一個(gè)實(shí)用的電路或電路系統(tǒng)，是由一些指標(biāo)作為電路性能的標(biāo)志，比如輸出功率，支路電流，系統(tǒng)增益，帶寬等都有一定的標(biāo)志，比如輸出功率，支路電流，系統(tǒng)增益，帶寬等都有一定的指標(biāo)要求。在電路結(jié)構(gòu)確定以后，器件參數(shù)的選擇是達(dá)到這些指指標(biāo)要求。在電路結(jié)構(gòu)確定以后，器件參數(shù)的選擇是達(dá)到這些指標(biāo)的保證。這些指標(biāo)組成了優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)化指標(biāo)（約束條件和目標(biāo)的保證。這些指標(biāo)組成了優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)化指標(biāo)（約束條件和目標(biāo)參數(shù)）。標(biāo)參數(shù)）。u 目

8、標(biāo)參數(shù)：優(yōu)化指標(biāo)值是用變化范圍表示。目標(biāo)參數(shù)：優(yōu)化指標(biāo)值是用變化范圍表示。u 約束條件：優(yōu)化指標(biāo)值是用小于等于、等于和大于等于表示的。約束條件：優(yōu)化指標(biāo)值是用小于等于、等于和大于等于表示的。u 進(jìn)行優(yōu)化的指標(biāo)可以有多個(gè)，可以都作為目標(biāo)參數(shù)，但至少要有進(jìn)行優(yōu)化的指標(biāo)可以有多個(gè)，可以都作為目標(biāo)參數(shù)，但至少要有一個(gè)是目標(biāo)參數(shù)。顯然，如果只有一個(gè)指標(biāo)，一定要作為目標(biāo)參一個(gè)是目標(biāo)參數(shù)。顯然，如果只有一個(gè)指標(biāo)，一定要作為目標(biāo)參數(shù)。數(shù)。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer85.2 PSpice Optimizer模塊的啟動(dòng)及其命令系統(tǒng)模塊的啟動(dòng)及其命令系統(tǒng) 在在Orcad的的Captu

9、re環(huán)境中，執(zhí)行環(huán)境中，執(zhí)行PSpice/Run Optimizer 一、一、PSpice Optimizer模塊的啟動(dòng)模塊的啟動(dòng) 出現(xiàn)下窗口：出現(xiàn)下窗口：第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer9標(biāo)題欄標(biāo)題欄菜菜單單欄欄優(yōu)化信息區(qū)優(yōu)化信息區(qū)指標(biāo)信息指標(biāo)信息顯示區(qū)顯示區(qū)優(yōu)化指標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)顯示區(qū)顯示區(qū)元器件參元器件參數(shù)顯示區(qū)數(shù)顯示區(qū)參數(shù)調(diào)整信參數(shù)調(diào)整信息顯示區(qū)息顯示區(qū)狀態(tài)顯示欄狀態(tài)顯示欄第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer101. File1. File第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer112. Edit2. Edit元件參數(shù)設(shè)置元件

10、參數(shù)設(shè)置 優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置 保存中間結(jié)果保存中間結(jié)果 恢復(fù)優(yōu)化前的恢復(fù)優(yōu)化前的設(shè)置設(shè)置 與最后優(yōu)化結(jié)與最后優(yōu)化結(jié)果最接近的元果最接近的元件系列標(biāo)稱值件系列標(biāo)稱值 最近一次的優(yōu)最近一次的優(yōu)化結(jié)果化結(jié)果 更新電路原理更新電路原理圖元件值圖元件值 第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer12設(shè)置待調(diào)整元件參數(shù)設(shè)置待調(diào)整元件參數(shù)第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer13設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer143. Tune3. Tune根據(jù)當(dāng)設(shè)置值根據(jù)當(dāng)設(shè)置值運(yùn)行電路分析運(yùn)行電路分析 顯示導(dǎo)數(shù)計(jì)算值顯示導(dǎo)數(shù)計(jì)算

11、值根據(jù)當(dāng)設(shè)置值根據(jù)當(dāng)設(shè)置值計(jì)算每一優(yōu)化計(jì)算每一優(yōu)化指標(biāo)對(duì)每一元指標(biāo)對(duì)每一元件的導(dǎo)數(shù)件的導(dǎo)數(shù)執(zhí)行優(yōu)化執(zhí)行優(yōu)化第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer154. Options4. Options求導(dǎo)數(shù)時(shí)求導(dǎo)數(shù)時(shí)的步長(zhǎng)的步長(zhǎng)最大迭代最大迭代次數(shù)次數(shù)改變當(dāng)前值對(duì)優(yōu)化改變當(dāng)前值對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響結(jié)果的影響自動(dòng)計(jì)算自動(dòng)計(jì)算手動(dòng)計(jì)算手動(dòng)計(jì)算第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer165. Help5. Help第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer175.3 待調(diào)整元器件參數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置待調(diào)整元器件參數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化

12、設(shè)計(jì)Optimizer18第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer195.4 優(yōu)化的啟動(dòng)與結(jié)果的顯示分析優(yōu)化的啟動(dòng)與結(jié)果的顯示分析優(yōu)化的啟動(dòng)優(yōu)化的啟動(dòng)第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer20優(yōu)化的結(jié)果顯示分析優(yōu)化的結(jié)果顯示分析第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer21顯示導(dǎo)數(shù)計(jì)算值顯示導(dǎo)數(shù)計(jì)算值第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer225.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例0c2c2valr1SET = r1value1K312Vdd0inr2r2valc1c1valV212VdcinVddU3ALM324/MC3241

13、11+-V +V -OUToutV3FREQ = 1khzVAMPL = 1vVOFF = 0VccV412VdcVVccOPTIMIZER PARAMETERS:CurrentInitialName實(shí)例實(shí)例1:第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer23優(yōu)化前優(yōu)化前 -3db處 -20db處第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer24檢驗(yàn)檢驗(yàn) 檢驗(yàn)優(yōu)化設(shè)（Tune/Update Performance） 根據(jù)當(dāng)前的器件參數(shù)設(shè)置，分別用調(diào)整參數(shù)的初值和現(xiàn)值對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。各自的結(jié)果顯示在調(diào)整器件參數(shù)框及優(yōu)化指標(biāo)參數(shù)框中。這是對(duì)各參數(shù)設(shè)置的檢驗(yàn)，如果有錯(cuò)誤

14、是不能通過的，并會(huì)給出錯(cuò)誤提示。一定要用過此項(xiàng)以后才能進(jìn)行優(yōu)化的模擬迭代過程。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer25設(shè)置優(yōu)化參數(shù)設(shè)置優(yōu)化參數(shù) 設(shè)定參加優(yōu)化的參數(shù) 電位器取至Breakout庫的pot，set值為變化參數(shù)，其值設(shè)為r1val。 取值analog庫的電阻和電容要設(shè)為全局變量，取值如圖。 執(zhí)行命令PSpice/Place optimizer parameters,放置優(yōu)化設(shè)置符號(hào)于頁面。 第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer26設(shè)置調(diào)整參數(shù)值設(shè)置調(diào)整參數(shù)值 參數(shù)名 初值 當(dāng)前值 標(biāo)稱值誤差 最小值 最大值 設(shè)置后加入 改變后更新 刪除 已

15、設(shè)定的參數(shù) 從初值開始優(yōu)化 從當(dāng)前值開始優(yōu)化雙擊優(yōu)化符號(hào)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer27進(jìn)入優(yōu)化界面進(jìn)入優(yōu)化界面執(zhí)行命令PSpice/Run optimizer目標(biāo)參數(shù)誤差指示器,初始為100%，隨著優(yōu)化的進(jìn)程，誤差在減小，其中的黑線指示下降，達(dá)到目標(biāo)時(shí)，該黑線降到最下面。優(yōu)化進(jìn)程指示器，其中黑線表示優(yōu)化進(jìn)程，達(dá)到優(yōu)化指標(biāo)，指示器由紅色變?yōu)榫G色調(diào)整參數(shù)區(qū)，置調(diào)整參數(shù)。優(yōu)化指標(biāo)區(qū)，置調(diào)整指標(biāo)。目標(biāo)參數(shù)當(dāng)前值與優(yōu)化目標(biāo)之差的均方根值，表示誤差。迭代次數(shù)。每調(diào)整一次參數(shù)值為一次迭代。模擬次數(shù)。在約束條件下調(diào)整器件的參數(shù)及方向要進(jìn)行多次模擬。此處紀(jì)錄的是總

16、的模擬次數(shù)。參數(shù)框第一行：參數(shù)名第二行：當(dāng)前值（優(yōu)化后）第三行：初值（）復(fù)選框：選中激活，參與優(yōu)化，否則停止，退出優(yōu)化。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer28優(yōu)化參數(shù)區(qū)優(yōu)化參數(shù)區(qū) 如果在放置Optparam符號(hào)時(shí)已經(jīng)設(shè)置了調(diào)整參數(shù)，進(jìn)入優(yōu)化模塊后，調(diào)整參數(shù)框及其信息將自動(dòng)進(jìn)入調(diào)整參數(shù)區(qū)Parameters。 在優(yōu)化視窗中也可執(zhí)行Edie/Parameters修改或增刪 第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer29優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置Pspice/run OptimizerEdit/specificationsadd第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)

17、化設(shè)計(jì)Optimizer30設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)設(shè)置優(yōu)化指標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)名激活本項(xiàng)，參與優(yōu)化。優(yōu)化目標(biāo)誤差范圍選定為約束參數(shù)，否則為目標(biāo)參數(shù)。本項(xiàng)優(yōu)化權(quán)重（數(shù)值越大權(quán)重越大）。分析類型基礎(chǔ)仿真分析文件。用于優(yōu)化指標(biāo)的自定義特征函數(shù)路徑。優(yōu)化指標(biāo)計(jì)算方式表達(dá)式。第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer31優(yōu)化指標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)目標(biāo) 約束條件執(zhí)行edit/specification進(jìn)入第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer32執(zhí)行優(yōu)化執(zhí)行優(yōu)化 執(zhí)行命令執(zhí)行命令tune/auto/start第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer33優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果 達(dá)到優(yōu)化指標(biāo)達(dá)到優(yōu)化指標(biāo) 接近優(yōu)化值標(biāo)接近優(yōu)化值標(biāo)第第5 5講講 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)Optimizer34多次優(yōu)化結(jié)果 達(dá)到優(yōu)化指標(biāo) Edit/update schemstic,用最新優(yōu)化結(jié)果更新電路圖上optimizer中器件當(dāng)前值。第第5 5講講 電路優(yōu)