Архангелский ПСпице и Десигн Центер Ч1 1996

Рис. 3.8. График номинального и наихудшего случая

разброса LOT (в рассмотренном примере опция VAR DEV задавалась для определения коэффициентов чувствительности по отдельным параметрам, а не для расчета наихудшего случая). Если же не задано опции VAR DEV, то, как видно из приведенной ранее распечатки выходного файла, программа варьирует одновременно все компоненты на величину ±(LOT+DEV). При этом не учитывается, что в действительно наихудшем случае знак перед DEV должен определяться для каждого элемента индивидуально в зависимости от знака коэффициента чувствительности. Так, для приведенного выше примера из таблицы коэффициентов чувствительности по отдельным параметрам видно, что знаки коэффициентов чувствительности для R1 и C2 положительны, а для R2 и C1 - отрицательны (значит, для этих элементов должен приниматься знак “-” перед составляющей разброса DEV). Тогда с учетом того, что коэффициенты чувствительности по синхронному изменению сопротивлений и емкостей отрицательны, наихудшие относительные значения параметров должны быть для R2 и C1 равны 0.75 (1- LOT-DEV), а для R1 и C2 - 0.85 (1-LOT+DEV). А программа, как видно из приведенных распечаток файлов, для всех параметров приняла коэффициент 0.75. Таким образом, при наличии в описании элементов обеих спецификаций LOT и DEV наихудший случай определяется неверно, с занижением. Степень ошибки, конечно, зависит от схемы и от соотношения значений LOT и DEV. Так, в схеме данного примера истинный наихудший случай составляет 15.2360 МГц, в то время как приведенный выше расчет наихудшего случая дал величину 14.183 МГц,. При больших значениях DEV ошибка могла бы быть еще больше.

3.6.4. СТАТИСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПО МЕТОДУ МОНТЕ-КАРЛО

Оператор .MC задает многократный расчет схемы с выбранным видом анализа. Первый расчет проводится при номинальных значениях всех параметров компонентов. Последующие расчеты ведутся с изменениями тех параметров моделей, для которых заданы допуски DEV и LOT.

Заданный в операторе <объем выборки> определяет количество расчетов схемы N с вариациями параметров. Если результаты статистического расчета требуется выводить на печать, то N должен быть не больше 2000. Если результаты требуется смотреть с помощью PROBE, то Nв должен быть не больше 100. С другой стороны, при N меньшем 100 ÷ 200 точность метода Монте-Карло, как указывалось выше, низкая. Это противоречие можно разрешить, выводя для последующего просмотра результаты не всех просчетов (см. ниже опцию OUTPUT EVERY ...).

Спецификация <вид анализа> в операторе .MC равна DC, или AC, или TRAN. Она указывает, для какого из видов анализа проводится метод МонтеКарло. Все остальные виды анализа, указанные в задании на расчет схемы, проводятся один раз при номинальных значениях параметров элементов.

Спецификации <выходная переменная> и <критерий> аналогичны рассмотренным в предыдущем пункте для оператора .WCASE и указывают, какой параметр схемы определяется в процессе статистического анализа. Во всех трех видах анализа (DC, AC, TRAN), которые могут осуществляться в процессе статистического расчета, получается некоторая зависимость выходной переменной: от аргумента оператора DC, от частоты, от времени. Результаты расчетов, заданные операторами .PRINT и .PLOT, выводятся отдельными таблицами и графиками для различных посчитанных вариантов. В PROBE можно построить как отдельные кривые для различных вариантов, так и семейства кривых. Чтобы иметь возможность проводить сравнительную оценку получающихся кривых при варьировании параметров, вводится некоторый численный критерий - функционал, характеризующий качество каждой кривой. При печати результатов статистического расчета PSpice сортирует варианты расчета по значению функционала. Это позволяет легко построить гистограммы функционала. Вид функционала задается в операторе

.MC спецификацией <критерий>, которая влияет только на распечатку результатов статистического анализа, на характер обработки этих результатов, но не затрагивает самого статистического метода. Спецификация <критерий> может принимать значения:

<минимальная величина> или <максимальная величина> может быть задан символ "*", что означает "без ограничения". Например :

RANGE(*,0.5) - функционал вычисляется только для значений аргумента ≤ 0.5.

RANGE(-1,*) - функционал определяется только для значений аргумента ≥ -1.

SEED = <значение> - эта опция введена только в PSpice 5 и задает начальное значение датчика случайных чисел. По умолчанию значение SEED равно 17533 и может задаваться нечетным числом в пределах от 1 до 32767. При одинаковых значениях SEED результаты моделирования при последовательных запусках программы будут идентичны. Поскольку настройка датчика квази-случайных чисел дело тонкое, пользоваться этой опцией следует осторожно.

Оператор .MC изменяет параметры элементов схемы. Но параметры могут изменяться и другими операторами: уже рассмотренными .DC и .WCASE, а также оператором многовариантного анализа .STEP. Чтобы в подобных случаях не возникало недоразумений, в PSpice принято правило: нельзя совмещать в одном задании операторы, изменяющие одни и те же параметры. Поэтому операторы .MC и .WCASE всегда несовместимы друг с другом, а операторы .DC и .STEP несовместимы с .MC в некоторых случаях. Например, можно совместить в задании оператор .MC и операторы .DC или .STEP, изменяющие напряжение каких-либо источников. Но эти операторы нельзя объединить, если .DC или .STEP изменяют параметры резистора.

Приведем примеры задания на статистический расчет:

.MC 10 TRAN V(5) YMAX

.MC 100 DC IC(Q7) MAX LIST

.MC 200 AC V(4,5) RISE_EDGE(7) OUTPUT EVERY 10

Первый пример задает статистический расчет переходного процесса с объемом выборки 10 (это очень мало) и с сортировкой по критерию "максимальное отклонение от номинала напряжения узла 5". Второй пример задает статистический DC анализ с объемом выборки 100, с сортировкой по критерию "максимальное значение коллекторного тока транзистора Q7 при DC анализе", с печатью значений параметров элементов, используемых в каждом варианте расчета. Третий пример задает статистический расчет АЧХ

не предусмотрено. В постпроцессоре PROBE можно качественно наблюдать семейство кривых, включающее результаты всех просчетов или, при задании

опции OUTPUT EVERY <K>, результаты каждого K-го варианта (рис. 3.10). Задавшись нормой отбраковки, можно по таблице или по гистограмме оценить ожидаемый процент брака. Например, если задаться нормой отбраковки 11.5 МГц, то по приведенной таблице видно, что выше этой границы расположено 4 варианта. Поскольку общее число расчетов было задано 100, то ожидаемый процент брака - 4% (конечно, в силу приведенных ранее сведений о точности статистических расчетов эта цифра не очень

достоверна).

В заключение отметим, что во время статистического расчета можно использовать оператор .SAVEBIAS, позволяющий запоминать состояние схемы. Подробнее об этом сказано в работе [3].