9.11 Анализ чувствительности на постоянном и переменном токе (DC and AC Sensitivity Analyses)

Анализ чувствительности помогает определить, как много компонентов в схеме будут влиять на выходной сигнал. Как результат, критические компоненты могут быть заданы с наименьшим допуском и станут наилучшими кандидатами для оптимизации. Также оставшиеся компоненты могут быть идентифицированы в качестве хороших кандидатов для уменьшение стоимости изделия, поскольку их точность не столь критична для выполнения разработки.

Sensitivity Analysis вычисляет чувствительность напряжения выходного узла или тока с учетом параметров компонента(ов) вашей схемы. Чувствительность выражается, как изменение выхода на единицу изменения входа (и в значениях, и в процентах).

9.11.1 Параметры Sensitivity Analysis

Анализ чувствительности включает:

Оба анализа рассчитывают изменение, производимое на напряжение выхода или ток, изменением каждого параметра независимо. Результат анализа DC чувствительности отображается в табличной форме Grapher. Анализ AC чувствительности рисует AC график для каждого параметра, выбранного для определенного пользователем диапазона частот.

При установках Sensitivity Analysis следующие опции должны быть определены:

Output nodes/currents:

•Voltage: анализ чувствительности будет на узловом напряжении.

•Output node — выберите узел для проверки

•Output reference — выберите опорную точку для Output узла. Обычно это узел 0 (земля).

•Current: выходной ток будет использован для определения чувствительности.

•Expression: непосредственно введите выходное выражение для анализа в поле Output Expression или щелкните Edit для отображения диалогового окна Analysis Expression. Детально это описано в «Добавление выражений в анализ».

Output Scaling: выберите либо Absolute, либо Relative:

•Absolute — выходное напряжение или ток меняются на единицу изменения выбранного параметра компонента.

•Relative — выходное напряжение или ток меняются на отношение изменения выбранного параметра компонента относительно напряжения или тока, когда параметр компонента не меняется.

Analysis Type:

•DC Sensitivity — анализ чувствительности на постоянном токе генерирует отчет о напряжении на выходном узле с учетом всех компонент и их параметров. Вы может выбрать, запускать анализ DC sensitivity для источника тока или источника напряжения.

•AC Sensitivity — анализ чувствительности на переменном токе рисует AC график (в частотной области) для каждого параметра компонента.

9.11.2 Установка и запуск Sensitivity Analysis

Пример 1

Этот пример определяет AC sensitivity схемы, показанной ниже, узла 2 для резистора R1.

►Для установок анализа чувствительности следуйте шагам, приведенным ниже:

1.Выберите Simulate/Analyses/Sensitivity.

2.Выберите закладку Analysis Parameters и установите следующее:

•Установите Output nodes/currents в Voltage.

•Установите Output node в V(2) и Output reference в V(0).

•Установите scaling в Absolute.

•Установите Analysis type в AC Sensitivity.

3.Щелкните Edit Analysis, чтобы отобразить диалоговое окно Sensitivity AC Analysis и установить параметры, как показано ниже:

4.Выберите закладку Output:

•Выберите rr2 под Variables in circuit. Вам может понадобиться выбрать Filter Unselected Variables, выберите все пункты и выберите ОК, чтобы увидеть резистор в выделенной области.

•Щелкните Add.

Переменная rr2 переместится в поле Selected variables for analysis. 5. Щелкните по Simulate. Появится следующее:

Результат будет изображать изменение выходного напряжения, если R2 меняется по 1 Ом от 1 Гц до 100 МГц. Можно получить результаты чувствительности вручную. Однако это может быть сделано для одной частоты за раз. Мы проанализируем ту же схему на 100 Гц.

Используя результаты анализа чувствительности, показанные выше, данные анализа при 100 Гц, можно получить, что выход изменится на 628 uV. Для вычисления этого значения следуйте инструкциям:

Таким образом:

Таким образом, напряжение изменится на 629 uV. Что подтверждает результат полученный в Multisim.

Пример 2

Чтобы действительно понять мощь этого анализа, мы проанализируем схему речевого фильтра, показанную ниже. Когда создавалась эта схема, все компоненты были с заданным допуском. Тем не менее выход схемы всегда слегка менялся при переходе от результатов симуляции к реальным результатам. Мы используем Sensitivity Analysis для предсказания, какой компонент(ы) окажет сильное влияние на схему, если его значение слегка отлично от ожидаемого.

►Чтобы начать Sensitivity Analysis:

1.Выберите Simulate/Analyses/Sensitivity.

2.Выберите закладку Output, установите следующее:

•Выберите rr1 под Variables в поле circuit.

•Щелкните по Add.

•Повторите для переменных от rr2 до rr7.

3.Выберите закладку Analysis Parameters и установите следующее:

•Установите Output Nodes/currents в Voltage.

•Установите Set Output node в V(14) и Output reference в V(0).