Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

( 99.986% of Nominal)

Рис. 17.27. Выходной файл с результатами анализа по методу Монте-Карло

Небольшая часть выходного файла показана на рис. 17.27. Обратите внимание на две директивы, определяющие тип анализа:

.TRAN 0 400us 0 0. 4us

.МС 10 TRAN V([4]) YMAX OUTPUT ALL

Первая директива вызывает анализ переходных процессов на интервале 400 мкс, вторая — запрашивает анализ по методу Монте-Карло с 10 проходами для отклонений напряжения V(4), которое идентично V(RL:1) на графике. Внизу выходного файла после последнего результата для анализа Монте-Карло приведен раздел, показывающий сортировку отклонений напряжения на узле 4 . Данные значения представляют собой среднее и среднеквадратичное отклонение. Например, в момент t= 254,24 мкс при втором проходе произошло максимальное отклонение в 100,16% от номинального значения.

При предыдущем моделировании мы выполнили анализ по методу Монте- Карло, установив в окне условия в Monte Carlo/Worst Case. То же самое окно может использоваться для анализа на наихудший случай при выборе Worst Case/Sensitivity. Выходная переменная по-прежнему V(RL:1), но при выборе Worst Case/Sensitivity в поле опций необходимо выбрать «Vary devices that have only DEV tolerances» (Изменять только компоненты, которые имеют допуски DEV). Проверьте поле «Save data from each sensitivity run» (Сохранять данные прохода для каждой чувствительности) и выберите кнопку «More Settings». В следующем окне выберите «Find the maximum value (MAX)» (Находить максимальное значение) и используйте опцию «high».

Проведите моделирование и получите в Probe графики V(Rs:1) и V(RL:1), как показано на рис. 17.28. Убедитесь, что уровень смещения при выводе V(RL:1) для каждого прохода составляет 8,1468, 8,1468 и 8,1603 В, максимум для 1-го и 2-го проходов равен 8,355 В, а для 3-го прохода — 8,3668 В. Значение минимума для 1-го и 2-го проходов равно 7,9391 В, а для 3-го прохода — 7,9542 В.

Рис. 17.28. Временные диаграммы при анализе на наихудший случай

В итоге мы установили, что изменения параметра h FE в пределах допуска не оказывают существенного влияния на стабильность параметров усилителя.

В только что проведенном анализе мы изменяли только коэффициент h FE транзистора. Каким был бы анализ на наихудший случай, при выборе резистора в качестве изменяемого фактора допуска на сопротивление? Чтобы упростить исследование, будем изменять только значение R L . Заменим представленный в схеме резистор R L компонентом «Rbreak» из библиотеки breakout . Установим сопротивление R L =4,7 кОм, как и прежде, затем выделим компонент на схеме и выберем Edit, PSpice Model. В окне OrCAD Model Editor измените запись на правой панели следующим образом:

.model Rbreak RES R = 1 DEV = 20%

Здесь «R=1» означает, что множитель для сопротивления равен 1; запись «DEV=20%» задает допуск в 20% на изменение сопротивления. Схема приведена на рис. 17.29. Сохраните изменения, подготовьте моделирование для анализа на наихудший случай, как в предыдущем примере. Напомним, что теперь и коэффициент усиления транзистора h FE и сопротивление R L будут изменяться в пределах допуска. Выполните моделирование и обратите внимание, что в PSpice выполняется четыре вида анализа на чувствительность: 1) номинальную, 2) по коэффициенту усиления BF транзистора Q_Q1 Q2N2222, 3) по сопротивлению R резистора R_RL Rbreak и 4) на наихудший случай, учитывающий допуски всех компонентов. Как и прежде получите в Probe графики V(Rs:1) и V(RL:1). На экране появится всего восемь графиков (рис. 17.30). Значительное отличие этого набора графиков от полученного ранее заключается в смещении графика выходного напряжения. Выбрав опцию «Use Symbol Always» (Всегда использовать символы), идентифицируйте каждую кривую по номеру прохода.

Рис. 17.29. Схема усилителя, использующая резистор из библиотеки breakout

Рис. 17.30. Результаты анализа на наихудший случай при одновременном изменении Q 1и R L

Использование курсора показывает, что нижняя кривая выходного напряжения имеет постоянную составляющую в 8,1468 В. Проверьте это, измеряя размах напряжения с помощью курсора. Верхняя кривая выходного напряжения V(RL:1), связанная с модифицированной осью Y , имеет постоянную составляющую в 8,4843 В, которая может быть определена аналогичным образом.

В выходном файле напряжение V(RL:1) идентифицировано как напряжение узла V(4). Оно имеет значение 8,1468 В, как для номинальной чувствительности, так и для чувствительности по коэффициенту усиления B F транзистора. Оно равно 8,4843 В для наихудшего случая, учитывающего допуски всех устройств. Часть выходного файла показана на рис. 17.31.

** circuit file for profile: Bridgc1

*Libraries:

* Local Libraries :

.LIB ".\bridgcir.lib"

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

* Analysis directives:

.TRAN 0 400us 0 0.4us

.WCASE TRAN V( [4]) MAX OUTPUT ALL VARY DEV HI

.PROBE

WARNING Library file e:\spice\bridgcir.lib has changed since index file bridgcir.ind was created.

WARNING -- The timestamp changed from Sun Sep 05 21:51:14 1999 to Hon Sep 06 10:22:00 1999.

Making new index file bridgcir.ind for library file bridgcir.lib Index has 2 entries from 1 file(s).

**** BJT MODEL PARAMETERS

Q2H2222

NPN

IS 14.340000E-15

BF 255.9

**** Resistor MODEL PARAMETERS

Rbreak

R 1

SENSITIVITY NOMINAL

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) .7593 ( 4) 8.1468

( 5) 12.0000 ( 6) .1297

SENSITIVITY Q_Q1 Q2N2222 BF

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) .7593 ( 4) 8.1468

( 5) 12.0000 ( 6) .1297

SENSITIVITY R_RL RBREAK R

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) .7592 ( 4) 8.1454

( 5) 12.0000 ( 6) .1296

SORTED DEVIATIONS OF V(4) TEMPERATURE = 27.000 DEG С

SENSITIVITY SUMMARY

RUN MAXIMUM VALUE

NOMINAL 8.355 at T = 149.3200E-06

Q_Q1 Q2N2222 BF 8.355 at T = 149.3200E-06

( -4.2233E-03% change per 1% change in Model Parameter)

R_RL Rbreak R 8.3536 at T = 149.3200E-06

( -.169 % change per 1% change in Model Parameter)

WORST CASE ALL DEVICES

DEVICE MODEL PARAMETER NEW VALUE

Q_Q1 Q2N2222 BF 191.93 (Decreased)

R_RL Rbreak R .8 (Decreased)

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000 ( 2) 0.0000 ( 3) .7870 ( 4) 8.4843

( 5) 12.0000 ( 6) .1532

**** SORTED DEVIATIONS OF V(4) TEMPERATURE = 27.000 DEG С

WORST CASE SUMMARY

RUN MAXIMUM VALUE

ALL DEVICES 8.6882 at T = 149.3200E-06

( 103.99% of Nominal)

NOMINAL 8.355 at T = 149.3200E-06

Рис. 17.31. Часть выходного файла для анализа на наихудший случай