Иллюстрированный самоучитель по OrCAD

Директивы моделирования

Ключевые слова VARY DEV, VARY LOT, VARY BOTH определяют характер случайного разброса параметров. По умолчанию назначается параметр VARY BOTH и случайный разброс задается обоими параметрами DEV и LOT; два других ключевых слова означают случайный разброс, определяемый только одним параметром DEV или LOT соответственно.

Ключевые слова BY RELTOL, BYE <значение> задают относительное изменение параметров при расчете чувствительности. По умолчанию их изменение равно значению параметра RELTOL, указанному в директиве .OPTIONS.

Ключевое слово DEVICES (<список типов компонентов>) назначает типы компонентов, параметры которых изменяются при расчете чувствительности и наихудшего случая. Список типов компонентов состоит из первых символов их имен, перечисляемых слитно, без пробелов. Например, вариация параметров только резисторов (R), конденсаторов (С) и биполярных транзисторов (Q) назначается с помощью ключевого слова DEVICES RCQ.

Приведем примеры директивы .WCASE:

В задании на моделирование может быть либо директива .МС, либо .WCASE, но не обе вместе. Так моделируется наихудший случай для чисто аналоговых устройств.

Расчет наихудшего случая для смешанных устройств

При исследовании цифровых устройств наиболее актуально оценить влияние случайного разброса временных задержек цифровых ИС на характеристики устройства в целом. Сначала исследуются характеристики при номинальных значениях задержек, а затем интересно проверить работоспособность устройства при вариации задержек в заданных пределах.

Расчет наихудшего случая при моделировании смешанных аналого-цифровых устройств отличается от моделирования чисто аналоговых устройств. При моделировании по методу наихудшего случая аналого-цифровых устройств аналоговые секции моделируются при номинальных значениях параметров. В цифровых компонентах варьируются задержки, имеющие в моделях динамики ненулевые минимальные и максимальные значения (см. разд. 4.3). При подаче на вход цифрового компонента воздействия выходной узел имеет неопределенное логическое состояние на интервале времени, равном разности между максимальной и минимальной задержкой. После прохождения сигнала через второй цифровой компонент длительность неопределенного состояния увеличивается и т.д. Это так называемое моделирование "с нарастающей неопределенностью".

При работе с управляющей оболочкой PSpice Schematics параметры директивы .МС указываются в диалоговом окне, открывающемся после нажатия на кнопку Monte Carlo/Worst Case в меню выбора директив моделирования. Вид анализа – Monte Carlo или Worst Case – выбирается в верхней строке диалогового окна. Здесь же указывается количество статистических испытаний МС Runs. Смысл остальных параметров такой же, как и при текстовом вводе директив (см. выше).

Bias Point Detail – вывод подробной информации о режиме по постоянному току

Нажатие кнопки Bias Point Detail в окне выбора директив моделирования вставляет в задание на моделирование директиву .ОР.

Режим по постоянному току всегда рассчитывается в начале моделирования перед выполнением других видов анализа без указания специальных директив. При расчете режима по постоянному току принимаются во внимание параметры DC всех независимых источников напряжения и тока. Результаты расчетов выводятся в текстовый файл *.OUT в виде таблицы узловых потенциалов и списка токов независимых источников. При наличии директивы .ОР дополнительно рассчитываются малосигнальные параметры линеаризованных схем замещения полупроводниковых приборов и нелинейных управляемых источников, которые также выводится в выходной файл *.OUT.

Кроме того, анализ по постоянному току выполняется перед расчетом пере-ходных процессов по директиве .TRAN для определения начальных условий (если отсутствует ключевое слово SKIPBP) и перед анализом в частотной области по директиве .АС для линеаризации нелинейных компонентов в окрестности режима по постоянному току.

Обсудим особенности расчета режима по постоянному току. В программе он рассчитывается итерационным методом Ньютона-Рафсона. В отсутствие сходимости рекомендуется по директиве .OPTIONS увеличить максимальное количество итераций ITL1 (по умолчанию ITL1 = 40). Для повышения скорости сходимости рекомендуется с помощью директивы .NODESET устанавливать начальные значения узловых потенциалов, как можно более близкие к ожидаемому режиму по постоянному току (при отсутствии этой директивы все узловые потенциалы на начальной итерации полагаются равными нулю). Если решение методом Ньютона-Рафсона не сходится, программа автоматически переходит к методу вариации напряжений источников питания, который ценой увеличения затрат машинного времени обеспечивает сходимость решения в большинстве случаев. При включении опции STEPGMIN (см. п. 8) в отсутствие сходимости методом Ньютона-Рафсона сначала применяется метод вариации минимальной проводимости GMIN и затем, в случае его неудачи, метод вариации напряжений источников питания.

Приближенные значения режима по постоянному току с помощью директивы .NODESET нужно указывать при анализе схем, имеющих несколько устойчивых состояний.