Аналіз розгортки параметрів

Використовуючи аналіз розгортки за параметром, ви можете оперативно проконтролювати функціонування вашого кола, моделюючи його роботу в певному діапазоні значень параметрів компонента. Це все одно, що моделювати роботу вашого кола кілька разів, щоразу змінюючи значення відповідного параметра. Керування процесом здійснюється заданням початкового значення параметра та його кроку в діалоговому вікні Parameter Sweep.

Припущення. Дивись припущення для аналізу робочої точки постійного струму, перехідних процесів або частотного аналізу на змінному струмі.

Ви знайдете, що деякі компоненти мають більше параметрів, які можуть варіюватися, ніж інші компоненти. Кількість змінних параметрів залежить від моделі компонента.

Встановлення аналізу розгортки параметрів

Аналіз розгортки за температурою

Використовуючи аналіз розгортки за температурою, ви можете швидко дослідити, як буде функціонувати ваше коло при різних температурах. Це все одно, що моделювати роботу кола кілька разів, щоразу змінюючи значення температури. Керування процесом здійснюється заданням у діалоговому вікні початкового значення температури та її кроку.

Якщо розгортка за температурою не досліджується, аналіз здійснюється при температурі 27С (ви можете змінити це значення на закладці Global діалогового вікна Analysis Options.)

Припущення. Дивись припущення для аналізу робочої точки постійного струму, перехідних процесів або частотного аналізу на змінному струмі.

Ефекти аналізу розгортки температури впливають тільки на компоненти, моделі яких мають температурну залежність, а саме:

• Virtual Resistor

• 3 - Terminal Depletion N-MOSFET• 3 - Terminal Depletion P- MOSFET

• 3 - Terminal Enhancement N- MOSFET• 3 - Terminal Enhancement P- MOSFET

• 4 - Terminal Depletion N- MOSFET• 4 - Terminal Depletion P- MOSFET

• 4 - Terminal Enhancement N- MOSFET• 4 - Terminal Enhancement P- MOSFET

• Diode• LED

• N-Channel JFET• NPN Transistor

• P-Channel JFET• PNP Transistor

Аналіз передавальної функції

Аналіз передавальної функції дає змогу розрахувати низькосигнальну передавальну функцію для постійного струму між вхідним джерелом та двома вихідними вузлами (за напругою) або напругу (для струму). В цьому процесі розраховуються також вхідний та вихідний опори. Спочатку всі нелінійні моделі лінеаризуються, виходячи з аналізу робочої точки постійного струму, і лише після цього виконується низькосигнальний аналіз. Як вихідна змінна може виступати напруга на довільному вузлі, тоді як на вході мусить обов’язково стояти незалежне джерело, визначене десь у колі.

Припущення. Аналогове коло, лінійні моделі. Моделі лінеаризовані.

Коефіцієнт підсилення:

Динамічний опір:

Встановлення параметрів аналізу передавальної функції

Аналіз якнайгіршого випадку

Аналіз найгіршого випадку – це статистичний аналіз, що дозволяє дослідити найгірші можливі ефекти в роботі кола за рахунок відхилень у значеннях параметрів.

Найперший крок даного аналізу – моделювання роботи кола з номінальними значеннями параметрів. Після цього виконується аналіз чутливості (на змінному або постійному струмі). Це дозволяє програмі-аналізатору розрахувати чутливість форми вихідного сигналу відносно кожного параметра. Як тільки всі значення чутливостей отримані, останній прохід аналізатора забезпечує отримання результату для найгіршого випадку.

Функції сортування

Дані для аналізу найгіршого випадку відбираються функціями сортування. Функція сортування діє як відбірковий фільтр, що дозволяє за кожний прохід відібрати лише одне значення даних.

У програмі передбачені шість функцій сортування:

Функція сортування	Що відбирає
Максимальна напруга	максимальне значення по осі Y
Мінімальна напруга	мінімальне значення по осі Y
Частота в максимумі	Значення Х, при якому досягається максимальне значення по осі Y
Частота в мінімумі	Значення Х, при якому досягається мінімальне значення по осі Y
Частота межі зростання	Значення Х, при якому значення по Y вперше перевищує визначене користувачем порогове значення
Частота межі спадання	Значення Х, при якому значення по Y вперше стає меншим визначеного користувачем порогового значення

Припущення. Аналогове коло, лінійні моделі. Моделі лінеаризовані.

Встановлення параметрів допуску аналізу якнайгірших випадків

Встановлення параметрів аналізу якнайгіршого випадку

Аналіз Монте-Карло

Це статистичний аналіз, який дозволяє дослідити вплив змін властивостей компонента на роботу кола. Аналіз виконується багато разів, і щоразу параметри компонента змінюються довільно відповідно до їх закону розподілу та допусками для параметрів, які ви вказуєте в діалоговому вікні.

Перший цикл аналізу завжди виконується для номінальних значень параметрів. Для всіх інших циклів дельта-значення довільно додається або віднімається від номінального значення. Імовірність додавання часткового дельта-значення залежить від розподілу імовірностей. У програмі передбачені два закони розподілу ймовірностей:

Рівномірний (Uniform) – це лінійний закон розподілу, що генерує дельта-значення рівномірно всередині інтервалу допусків, тобто довільне значення з цього інтервалу може бути вибране з однаковою імовірністю.

Розподіл Гаусса (Gaussian) має таку функцію розподілу:

,

де

u – номінальне значення параметра,

– значення стандартного відхилення,

x – незалежна змінна.

Встановлення параметрів допуску аналізу Монте-Карло

Встановлення параметрів аналізу Монте-Карло

Аналіз полюс-нуль (Pole-Zero)

Аналіз полюсів та нулів призначений для знаходження полюсів та нулів малосигнальної передавальної функції змінного струму кола. Аналіз розпочинається з розрахунку робочої точки постійного струму й визначення малосигнальних лінеаризованих моделей для всіх нелінійних приладів. Беручи до уваги результуюче коло, а також початкові умови, отримані для робочої точки постійного струму, в процесі аналізу визначаються полюси та нулі передавальної функції.

Даний аналіз використовується для дослідження стабільності електронних кіл. Ваше коло мусить мати полюси з від’ємними дійсними частинами, оскільки в протилежному випадку воно може мати ненавмисно великий і потенційно руйнуючий відгук на певних частотах.

SPICE-алгоритм, що використовується в даному аналізі, може випадково призвести до появи повідомлення “Досягнута межа числа ітерацій, відмова після 200 ітерацій” (Pole-zero iteration limit reached, giving up after 200 iterations). Зверніть увагу, якщо навіть ви отримали таке повідомлення, це ще не означає, що проведений аналіз не знайшов полюсів і нулів передавальної функції.

- перетворення Лапласа вихідного сигналу, - перетворення Лапласа вхідного сигналу. , або . Тоді вираз для передавальної функції може мати вигляд

Чисельник містить нулі функції - , а знаменник містить полюси функції .

Нулі функції – це ті частоти, в яких передача дорівнює нулю.

Полюси функції – це моди схеми й визначають природні частоти.

Як полюси так і нулі можуть містити як дійсні, комплексні, так і виключно уявні числа.

Про стабільність схеми

Коли всі полюси схеми мають від’ємні дійсні частини, то вони розміщені з лівого боку комплексної площини. В цій ситуації схема стійка, вона не генерує власних сигналів. Наступна діаграма ілюструє поведінку стійкого кола:

Якщо полюси присутні з правого боку комплексної площини, схема генеруватиме власні сигнали і, таким чином, вважатиметься нестійкою. Наступна діаграма ілюструє поведінку нестійкої схеми:

Як зазначалось раніше, для абсолютної стабільності схеми не може бути ніяких полюсів із додатними дійсними частинами, оскільки вони і можуть привести до безмежного зростання вихідного сигналу.

Встановлення параметрів аналізу полюсів та нулів

Перелік для вибору:

• Аналіз коефіцієнта підсилення (вихідна напруга / вхідна напруга)

• Аналіз імпедансу (вихідна напруга / вхідний струм)

• Вхідний імпеданс (напруга / струм, що фіксуються на вході приладу)

• Вихідний імпеданс (напруга / струм, що фіксуються на виході приладу)

Аналіз Фур’є (Fourier)

Аналіз Фур’є дозволяє оцінити основну складову постійного струму, а також гармонічні компоненти обмеженого в часі сигналу. В процесі аналізу виконується дискретне Фур’є-перетворення за результатами аналізу обмеженого в часі сигналу. Це означає розклад обмеженого в часі сигналу напруги на його частотні компоненти, що належать обмеженому інтервалу частот. Multisim автоматично здійснює аналіз обмеженого в часі сигналу перед виконанням Фур’є-аналізу.

Вам потрібно вибрати вузол, для якого будуть розраховуватись результати, у відповідному діалоговому вікні. Саме для цього вузла буде отримана крива напруги.

Для аналізу потрібно вказати також основну частоту, яка повинна дорівнювати частоті джерела змінного струму в колі. Якщо у вашому колі є кілька джерел змінного струму, ви можете вказати для основної частоти значення, що є найменшим спільним множником для всіх частот. Наприклад, якщо ви маєте два джерела з частотами 10.5 кГц і 7 кГц, то для основної частоти виберіть 0.5 кГц.

Згідно з математичною теоремою про Фур’є-аналіз, періодичну функцію f (t) можна записати як

де:

- постійна складова , - основна компонента (має ту ж частоту і період, що і оригінальна хвиля) - n-а гармоніка функції, - коефіцієнти - фундаментальна кругова частота.

Встановлення параметрів аналізу Фур’є

Аналіз також обчислює повне гармонічне спотворення (THD) у відсотках:

деe є величиною - гармоніки.