模擬設計中的EDA技術

1、 引言引言 設計工具簡介設計工具簡介 PSPICEPSPICE及及EWBEWB中幾種高級分析的使用中幾種高級分析的使用 PSPICEPSPICE中器件宏模型的應用中器件宏模型的應用 可編程模擬器件的原理及應用可編程模擬器件的原理及應用 功能設計（放大、變換、控制、信號功能設計（放大、變換、控制、信號產生）；產生）； 關鍵技術指標的實現與驗證（噪聲、關鍵技術指標的實現與驗證（噪聲、失真、增益、帶寬、阻抗失真、增益、帶寬、阻抗）；）； A/DA/D、D/AD/A和模和模數、數數、數模接口。模接口。 Pspice ( MicroSim Ver.7.1) OrCAD EWB MATLABPartsSt

2、imulus還有兩個未表示還有兩個未表示在圖中的軟件包：在圖中的軟件包：影影 響響 EDA 模模 擬擬 設設 計計正正 確確 性性 的的 因因 素素 設計環(huán)境的建立（工具選擇、元器件模型設計環(huán)境的建立（工具選擇、元器件模型的準備、設計規(guī)則文件的編寫）；的準備、設計規(guī)則文件的編寫）； 寄生參數的提取；寄生參數的提??； 測量誤差的修正。測量誤差的修正。Pspice及及EWB的幾種高級分析的幾種高級分析 參數掃描分析；參數掃描分析； 溫度掃描分析；溫度掃描分析； 靈敏度分析；靈敏度分析； 最壞情況分析；最壞情況分析； MonteMonteCarloCarlo分析。分析。統(tǒng)統(tǒng) 計計 分分 析析靈靈 敏

3、敏 度度 分分 析析定義定義 (） 絕對靈敏度：絕對靈敏度： 相對靈敏度：相對靈敏度：xFDFxxFxxxFSFx0100 xxFSFx(4.1)(4.2)(4.3)查看輸出文件查看輸出文件 所謂最壞情況即元件參數的最壞組合情況所謂最壞情況即元件參數的最壞組合情況; ; 最壞情況分析所做分析的次數最壞情況分析所做分析的次數 = NC+2，NC為元為元件參數的個數。件參數的個數。(1)(1)所有元件均取標稱值時對電所有元件均取標稱值時對電路的指定性能（路的指定性能（DCDC、AC AC oror Tr Tr) )做一次分析做一次分析;(2);(2)對每個元件做靈敏度分析對每個元件做靈敏度分析,

4、,共共NC次分析次分析;(3);(3)在所在所有元件的容差取最壞組合時做一次分析；有元件的容差取最壞組合時做一次分析； 通過整理函數通過整理函數( (Collating Function) )整理、篩選出整理、篩選出最終的分析結果數據（僅一個）。最終的分析結果數據（僅一個）。 以以YMAX 為例為例, ,具體說明：具體說明：*F 所有元件取標稱值時分析得到的電路性能所有元件取標稱值時分析得到的電路性能*Fi第第 i 個元件按最大容差變化后分析得到的個元件按最大容差變化后分析得到的 電路性能電路性能 ，由此可計算出電路性能偏差及靈敏度：，由此可計算出電路性能偏差及靈敏度： Fi = Fi - F

5、 ； DFxi Fi / xi （4 . 1） ；*當所有元件均按最大容差變化且方向最不利時，當所有元件均按最大容差變化且方向最不利時， 分析得到的電路性能的最大偏差：分析得到的電路性能的最大偏差： F DFx1 x1+ DFx2 x2+ DFx3 x3+ DFxn xn圖圖4.10圖圖4.11 最壞情況分析菜單的設置最壞情況分析菜單的設置圖圖4.12Highpass.out 文件節(jié)錄：文件節(jié)錄：Monte Carlo分析分析圖圖4.14文氏電橋電路文氏電橋電路MC分析設置分析設置圖圖4.16 文氏電橋頻響文氏電橋頻響Monte-Carlo分析結果分析結果中心值（median）=1591.89

6、（HZ）中心頻率的標準偏差（通常用代表）sigma = 48.8409當k=1時,100個電橋中有68個(68%)電橋的中心頻率分布在(1591.89)Hz = (1591.8948.8409)Hz范圍之中。這些電橋的實際中心頻率的相對偏差不會超過 如果該偏差是容許的，就表明在元件容差5%的情況下，這批電橋的合格率為68%。 如果中心頻率的容許偏差增大到2，由表4.2得知，這批電橋的合格率就增加為95.5%。549.1591101 . 01021216321210CCRRf表4.2 目標函數值與中心值偏離k倍標準偏差()時的出現概率Pk0.000.320.671.001.151.962.002

7、.583.00P0.000.250.500.680.750.950.9550.990.997%1 . 389.15918409.48Hz WC分析與分析與MC分析均為統(tǒng)計分析；分析均為統(tǒng)計分析； WC分析與分析與MC分析均為多次運行的分析；分析均為多次運行的分析； WC分析中元件容差取極限值且不考慮分布特分析中元件容差取極限值且不考慮分布特性，性，NC次靈敏度分析每次只讓一個元件變化，次靈敏度分析每次只讓一個元件變化，最后在容差最不利組合下進行最后在容差最不利組合下進行WC分析；分析； MC分析中元件的容差要考慮分布特性，每做分析中元件的容差要考慮分布特性，每做一次一次MC分析所有元件值均要隨機變化，但不分析所有元件值均要隨機變化，但不是按容差的極限值和最不利組合來取值。是按容差的極限值和最不利組合來取值。器器 件件 宏宏 模模 型型 在在Pspice 中中 的的 應應 用用1 1）應用宏模型可以有效地減少）應用宏模型可以有效地減少Pspice分析計算分析計算 時的時空開銷，而又能得到滿意的分析精度；時的時空開銷，而又能得到滿意的分析精度；2 2）創(chuàng)建宏模型的方法有構造法和簡化法，通常）創(chuàng)建宏模型的方法有構造法和簡化法，通常采用將兩種方法相結合的方法；采用將兩種方法相結合的方法；3 3）