MonteCarlo 分析 - CCⅡ低通滤波器的PSpice仿真分析

在进行MonteCarlo 分析之前， 还需要对元器件进行容差设置。元件的容差有器件容差， 批容差和组合容差3 种。其中， 器件容差指可以独立变化的、由同一“ . model”语句定义的容差， 用“DEV” 表示; 批容差指同时变大或变小的容差， 用“LOT”表示; 组合容差指将器件容差与批容差组合起来使用的容差方式。容差设置的方法与温度系数的设置方法类似。

　　Mo nte-Carlo 属于统计分析中的一种， PSpice 中专门提供了统计分析用的元器件符合库breakout . olb。

　　因此， 调用breakout . olb 中相应的元件即可修改电路图， 打开模型编辑器则可设置元件模型参数， 图1 中的电阻参数设置为： . model Rbr eak RES ( R= 1 DEV =5% ); 电容参数设置为： . mo del Cbr eak CAP ( C = 1DEV= 10%); DEV= 10% 表示独立随机变化， 变化范围为10%。电阻独立随机变化服从高斯分布， 容差范围为5% ; 电容独立随机变化也服从高斯分布， 容差范围为10%, 分析次数设为20, 选择AC Sweep/ N oise 分析， 同时设置好其分析参数， 最后进行蒙托卡诺分析， 所得到的3 dB 带宽、中心频率、Q 值、截止频率的直方图分别如图6~ 图9 所示。

　　通过蒙托卡诺分析结果的直方图可以得知， 生产中只要按照Monte??Car lo 分析设定容差所要求选定的相应参数即可。尽管在实际生产中存在元器件参数的分散性， 但产品的成品率还是较高的， 因而具有较好的实用性。

　　

 

　　图6 3 dB 带宽分布直方图

　　

 

　　图7 中心频率分布直方图

　　

 

　　图8 Q 值分布直方图

　　

 

　　图9 3 dB 截止频率分布直方图

　　2. 5 最坏情况分析

　　最坏情况是一种极端情况， 在实际中出现的概率极低。但是， 最坏情况分析结果却从另外一个方面反映了电路设计的好坏。如果最坏情况的分析结果都能满足性能指标要求或与性能指标要求差距不大， 那么将这种电路设计用于生产时， 电路的质量一定很高。电路中电容、电阻的容差设置同蒙托卡诺分析所得出的在最坏情况下的滤波器特性曲线如图10 所示。

　　

 

　　图10 最坏情况下滤波器的特性曲线

　　从该特性曲线可得， 该滤波器在恶劣环境下， 仍能保持良好的中心频率稳定度、3 dB 带宽、Q 值和截止频率。

　　3 结语

　　通过使用OrCAD/ PSpice 仿真分析可以找到滤波电路的最优参数， 并且通过参数扫描分析、温度分析、蒙托卡诺分析、最坏情况分析， 可以得到该滤波器在参数变化、温度变化、参数最恶劣情况下的电路特性， 同时也能获取实际生产中的成品率。而现代电路仿真技术及EDA 技术能够大大缩短整个设计时间， 减少反复设计，节省设计成本。在电路板生产出来之前， 就能获取关于产品成品率、高低温特性以及极端情况下的电路特性，以便能更全面了解电路的性能。因而能够有效提高设计质量以及电路在各种复杂条件下的工作能力， 从而提高成品率。