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PSpice Advanced Analysis Option Datenblatt

PSpice Advanced Analysis
Verschiedene Ausgangskurven in Abh├Ąngigkeit der Bauteilparameter
Die PSpice Advanced Analyse hat Simulationen als Schwerpunkt, um die Serienfertigung zu optimieren. Elektrische Bauteile haben Fertigungstoleranzen, die in Kombination mit den Toleranzen aller Bauteile dazu f├╝hren k├Ânnen, dass nicht das gew├╝nschte Ergebnis erzielt wird. Elektrische Schaltungen unterliegen einer gewissen Streuung. Eine Aussage, ob alle Baugruppen die geforderte Spezifikation einhalten, kann durch physikalische Messreihen nicht ermittelt werden, da alle m├Âglichen Kombinationen von minimalen und maximalen Toleranzen durchprobiert werden m├╝ssten.
Diese Aufgabe kann durch PSpice automatisiert werden. So kann eine Aussage ├╝ber die Ausbeute (Yield) getroffen, bzw. bereits in der Entwicklungsphase die Schaltung im Hinblick auf den Yield optimiert werden.
Die SensitivityÔÇôFunktion lokalisiert die sensiblen Bauteile einer Schaltung. Nur diejenigen Bauteile, deren Toleranzen einen gro├čen Einfluss auf die Funktion der Schaltung haben, werden dann mit teuren Bauteilen und einer kleinen Toleranz ausgestattet. Bei Bauteilen mit wenig Einfluss auf die Gesamtfunktion k├Ânnen kosteng├╝nstigste Varianten eingeplant werden.
Ohne aufwendige Versuchsreihen lassen sich durch Simulationen der PSpice Advanced Analyse Langzeiteffekte der Schaltungen bestimmen und somit eine hohe Qualit├Ąt bei optimalem Preis innerhalb der Spezifikation erreichen.
Im Optimizer unterscheidet man nach zwei Methoden. Die Schaltung kann optimiert werden, indem eine Zielfunktion oder eine Referenzkurve vorgegeben wird. Die Optimizer Funktion ermittelt dann die Bauteilparameter, die zur besten ├ťbereinstimmung mit den Vorgaben f├╝hren.
Mit dem Parametric Plotter k├Ânnen mehrdimensionale Sweeps grafisch dargestellt und so die Ver├Ąnderungen der Schaltung in Abh├Ąngigkeit von mehreren Variablen deutlich gemacht werden.
Optional kann mit dem SLPSÔÇôInterface eine Kopplung der Simulation MatLab┬« SimuLink┬« zu PSpice hergestellt werden.


Anzeige der empfindlichen Bauteile
Anzeige der empfindlichen Bauteile

Sensitivity Analyse

Bei dieser Simulationsvariante wird die Empfindlichkeit aller Bauteile der Schaltung berechnet. Die Empfindlichkeit zeigt den relativen Einfluss jedes einzelnen Bauteils auf eine oder mehrere Zielfunktionen einer Schaltung an wie z.B. maximale Leistung, Bandbreite, Mittenfrequenz, etc. Zur Auswertung steht eine grafische Darstellung zur Verf├╝gung. Sie zeigt den Einfluss auf die gew├Ąhlte Zielfunktion der kritischen Bauteile, im Hinblick auf die Bauteiltoleranz. Somit k├Ânnen Sie unkritische Bauteile mit gr├Â├čeren Toleranzen gew├Ąhlen, w├Ąhrend Bauteile, bei denen kleine Werte├Ąnderungen einen gro├čen Einfluss auf die Zielfunktionen haben, gezielt mit engen Toleranzen spezifiziert werden. So lassen sich Kosten an unempfindlichen Stellen reduzieren.

Ausfallwahrscheinlichkeit au├čerhalb der Spezifikation
Ausfallwahrscheinlichkeit au├čerhalb der Spezifikation

Advanced Monte Carlo

Mit der Monte Carlo Analyse wird die zuf├Ąllige Streuung der Toleranzen von Bauteilen nachempfunden. Das Ergebnis ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Toleranzen f├╝r jedes Bauteil. Wenn diese Bauteile in der Serienproduktion kombiniert werden, k├Ânnen die verschiedenen Toleranzen der Bauteile unterschiedliche Auswirkungen auf die Zielfunktionen haben. Mit dieser Analyse lassen sich Aussagen treffen, wie gro├č die Ausbeute ist, d.h. wie viele Produkte in der Qualit├Ątssicherung ausfallen w├╝rden. Durch die grafischen Darstellungen k├Ânnen Schwachpunkte erkannt werden, und der Entwickler kann gezielt Qualit├Ąt einplanen und den Yield erh├Âhen.

Optimierung der Bauteilparameter
Optimierung der Bauteilparameter

Optimizer

Die Optimizer Funktion kann basierend auf einer vorgegebenen Schaltung (Netzliste) eigenst├Ąndig die Bauteile so dimensionieren, dass eine Zielfunktion m├Âglichst genau erreicht wird. Basierend auf einer definierten Zielfunktion errechnet die Optimizer Funktion nicht nur die theoretisch optimalen Bauteilwerte, z.B. R1 = 57,34 Ohm und R2 = 14,29 Ohm und ├č = 129. Es k├Ânnen auch als m├Âgliche Zielergebnisse bestimmte Bauteilreihen vorgegeben werden, aus denen die Werte gew├Ąhlt werden d├╝rfen. So w├╝rde bei einer E24ÔÇôReihe die OptimizerÔÇôSimulation Werte von R1 = 56 Ohm und R2 = 22 Ohm als Bauteilkombination f├╝r ein Optimum der Zielfunktion w├Ąhlen.

Kurvenschaar verschiedener Parametereinstellungen
Kurvenschaar verschiedener Parametereinstellungen

Parametric Plot

Mit dem Parametric Plot lassen sich mehrere Werte sweepen, d.h. es werden basierend auf nur einer Simulation die Ergebnisse aller Werte von 0 Volt bis 10 Volt mit der Schrittweite 1 Volt und Werten f├╝r einen Kondensator von 1 pF bis 10 pF in Schritten der E12ÔÇôReihe dargestellt. Das Ergebnis ist eine ├╝bersichtliche Kurvenschar. Die schnelle Darstellung eines komplexen Sachverhalts durch eine Simulation hilft eine Schaltung richtig zu dimensionieren. Die Kennlinien der Bauteile im Arbeitspunkt werden mit einem Wizard ausgemessen. Es k├Ânnen so Werte f├╝r die Anstiegszeit, Overshoot, Leistung, Spannung einer MOSFETÔÇôLeistungsstufe dimensioniert werden, dass die Verlustleistung, Spannungen und Overshoot optimale Werte einnehmen.

Auswertung der ├╝berlasteten Bauteile
Auswertung der ├╝berlasteten Bauteile

Smoke Analysis

Die Stressanalyse wird im Englischen scherzhaft Smoke Analysis genannt, da bei zu viel Stress die Bauteile ÔÇ×abrauchenÔÇť. Mit dieser Simulation l├Ąsst sich das maximale DeÔÇôRating von Bauteilen bestimmen und damit eine Aussage ├╝ber die Bauteilbelastung treffen. ├ťber die Modellparameter kann die Belastung in Prozent angegeben werden. Den Entwickler interessieren Aussagen ├╝ber die Belastungsarten: thermisch bei maximalem Strom und h├Âchstm├Âglicher Spannung, Leitung der Junctiontemperatur in ┬░C bzw. die thermischen ├ťbergangswiderst├Ąnde jC und jA, wie sie in der Schaltung vorkommen.

Globale Toleranzen in PSpice AA
Globale Toleanzen f├╝r alle Modelle

Globale Toleranzen f├╝r Standardmodelle

Mit der Version 17.2 unterst├╝tzt PSpice Advanced Analyse die Vergabe von globalen Toleranzen in PSpice-Modellen. In einer PSpice-Schaltung mit frei verf├╝gbaren PSpice-Modellen k├Ânnen in der Software zentral Parameter f├╝r Fertigungstoleranzen angegeben werden. Bei einer Monte Carlo Simulation wird dann das Verhalten der Schaltung nicht mehr bei exakten Werten f├╝r Widerst├Ąnde (z.B. 10 Ohm) simuliert, sondern es k├Ânnen Bauteil-Kombinationen mit den Toleranzen von ┬▒5% f├╝r alle Widerst├Ąnde ausgef├╝hrt werden, ohne dass die Simulations-Modelle angepasst werden m├╝ssen. Toleranzen k├Ânnen global f├╝r Widerst├Ąnde, Kondensatoren, Induktivit├Ąten, Spannungs- und Stromquellen vergeben werden. Es lassen sich in der Software aber auch gezielt Toleranzen f├╝r einzelne Bauteile zum Beispiel D1 1N4148 und Subcircuits vorgeben.

Device Model Interface
Temperatur Sensor DMI

Device Model Interface

Mit dem DMI (Device Model Interface) k├Ânnen in PSpice komplexe Schaltungsteile als virtueller Prototyp simuliert werden. Dazu werden in verschiedenen Level der Abstraktion die Schaltungsteile mit Programmiersprachen wie C/C++, SystemC oder Verilog-A beschrieben und der Programmcode in PSpice ├╝ber das Device Model Interface eingebunden. M├Âgliche Anwendungen sind ein Digital Power Supply (SMPS), ein FIR oder Noise Filter oder sogar Hardware in the Loop (HIL). In der Applikation Note sind die Details beschrieben.



Video

In diesem Video werden kurz die einzelnen Funktionen der PSpice Advanced Analyse beschrieben.