模拟设计中的EDA技术

1、 引言引言 设计工具简介设计工具简介 PSPICEPSPICE及及EWBEWB中几种高级分析的使用中几种高级分析的使用 PSPICEPSPICE中器件宏模型的应用中器件宏模型的应用 可编程模拟器件的原理及应用可编程模拟器件的原理及应用 功能设计（放大、变换、控制、信号功能设计（放大、变换、控制、信号产生）；产生）； 关键技术指标的实现与验证（噪声、关键技术指标的实现与验证（噪声、失真、增益、带宽、阻抗失真、增益、带宽、阻抗）；）； A/DA/D、D/AD/A和模和模数、数数、数模接口。模接口。 Pspice ( MicroSim Ver.7.1) OrCAD EWB MATLABPartsSt

2、imulus还有两个未表示还有两个未表示在图中的软件包：在图中的软件包：影影 响响 EDA 模模 拟拟 设设 计计正正 确确 性性 的的 因因 素素 设计环境的建立（工具选择、元器件模型设计环境的建立（工具选择、元器件模型的准备、设计规则文件的编写）；的准备、设计规则文件的编写）； 寄生参数的提取；寄生参数的提取； 测量误差的修正。测量误差的修正。Pspice及及EWB的几种高级分析的几种高级分析 参数扫描分析；参数扫描分析； 温度扫描分析；温度扫描分析； 灵敏度分析；灵敏度分析； 最坏情况分析；最坏情况分析； MonteMonteCarloCarlo分析。分析。统统 计计 分分 析析灵灵 敏

3、敏 度度 分分 析析定义定义 (） 绝对灵敏度：绝对灵敏度： 相对灵敏度：相对灵敏度：xFDFxxFxxxFSFx0100 xxFSFx(4.1)(4.2)(4.3)查看输出文件查看输出文件 所谓最坏情况即元件参数的最坏组合情况所谓最坏情况即元件参数的最坏组合情况; ; 最坏情况分析所做分析的次数最坏情况分析所做分析的次数 = NC+2，NC为元为元件参数的个数。件参数的个数。(1)(1)所有元件均取标称值时对电所有元件均取标称值时对电路的指定性能（路的指定性能（DCDC、AC AC oror Tr Tr) )做一次分析做一次分析;(2);(2)对每个元件做灵敏度分析对每个元件做灵敏度分析,

4、,共共NC次分析次分析;(3);(3)在所在所有元件的容差取最坏组合时做一次分析；有元件的容差取最坏组合时做一次分析； 通过整理函数通过整理函数( (Collating Function) )整理、筛选出整理、筛选出最终的分析结果数据（仅一个）。最终的分析结果数据（仅一个）。 以以YMAX 为例为例, ,具体说明：具体说明：*F 所有元件取标称值时分析得到的电路性能所有元件取标称值时分析得到的电路性能*Fi第第 i 个元件按最大容差变化后分析得到的个元件按最大容差变化后分析得到的 电路性能电路性能 ，由此可计算出电路性能偏差及灵敏度：，由此可计算出电路性能偏差及灵敏度： Fi = Fi - F

5、 ； DFxi Fi / xi （4 . 1） ；*当所有元件均按最大容差变化且方向最不利时，当所有元件均按最大容差变化且方向最不利时， 分析得到的电路性能的最大偏差：分析得到的电路性能的最大偏差： F DFx1 x1+ DFx2 x2+ DFx3 x3+ DFxn xn图图4.10图图4.11 最坏情况分析菜单的设置最坏情况分析菜单的设置图图4.12Highpass.out 文件节录：文件节录：Monte Carlo分析分析图图4.14文氏电桥电路文氏电桥电路MC分析设置分析设置图图4.16 文氏电桥频响文氏电桥频响Monte-Carlo分析结果分析结果中心值（median）=1591.89

6、（HZ）中心频率的标准偏差（通常用代表）sigma = 48.8409当k=1时,100个电桥中有68个(68%)电桥的中心频率分布在(1591.89)Hz = (1591.8948.8409)Hz范围之中。这些电桥的实际中心频率的相对偏差不会超过 如果该偏差是容许的，就表明在元件容差5%的情况下，这批电桥的合格率为68%。 如果中心频率的容许偏差增大到2，由表4.2得知，这批电桥的合格率就增加为95.5%。549.1591101 . 01021216321210CCRRf表4.2 目标函数值与中心值偏离k倍标准偏差()时的出现概率Pk0.000.320.671.001.151.962.002

7、.583.00P0.000.250.500.680.750.950.9550.990.997%1 . 389.15918409.48Hz WC分析与分析与MC分析均为统计分析；分析均为统计分析； WC分析与分析与MC分析均为多次运行的分析；分析均为多次运行的分析； WC分析中元件容差取极限值且不考虑分布特分析中元件容差取极限值且不考虑分布特性，性，NC次灵敏度分析每次只让一个元件变化，次灵敏度分析每次只让一个元件变化，最后在容差最不利组合下进行最后在容差最不利组合下进行WC分析；分析； MC分析中元件的容差要考虑分布特性，每做分析中元件的容差要考虑分布特性，每做一次一次MC分析所有元件值均要随机变化，但不分析所有元件值均要随机变化，但不是按容差的极限值和最不利组合来取值。是按容差的极限值和最不利组合来取值。器器 件件 宏宏 模模 型型 在在Pspice 中中 的的 应应 用用1 1）应用宏模型可以有效地减少）应用宏模型可以有效地减少Pspice分析计算分析计算 时的时空开销，而又能得到满意的分析精度；时的时空开销，而又能得到满意的分析精度；2 2）创建宏模型的方法有构造法和简化法，通常）创建宏模型的方法有构造法和简化法，通常采用将两种方法相结合的方法；采用将两种方法相结合的方法；3 3）