Analize parametrice

1. Curs 6 Analize parametrice

2. Analize parametrice In acest capitol se prezinta modul de configurare al analizelor parametrice si de temperatura. Acestea sunt analize simple de tip multi-run.

3. Analize parametrice Cerinte minime pentru a rula o analiza parametrica. Cerinte minime de proiectare a circuitului · Configurarea circuitului in functie de tipul variabilei baleiate (table 1) · Configurarea unei analize CC, AC sau de regim tranzitoriu.

4. Analize parametrice Cerinte minime de configurare a programului 1 In fereastra de dialog Simulation Settings, se selecteaza din lista Analysis type optiunea Time Domain Transient. 2 In fereastra Options, se selecteaza Parametric Sweep daca nu a fost deja selectata. 3 Se specifica parametrii necesari pentru baleiere.

5. Analize parametrice Nota: Nu se poate efectua o analiza de curent continuu si o analiza parametrica folosind aceeasi variabila.

6. Analize parametrice Rezumat al analizelor parametrice Analizele parametrice realizeaza iteratii multiple ale aceleasi analize standard in timp ce se baleiaza un parametru global, un parametru al unui model de simulare, o valoare de componenta sau temperatura de functionare. Efectul este acelasi ca si cand s-ar rula analiza de mai multe ori, o data pentru fiecare valoare a variabilei baleiate.

7. Analize de temperatura Cerinte minime de proiectare a circuitului Nu exista. Cerinte minime de configurare a programului 1 In fereastra de dialog Simulation Settings, se selecteaza din lista Analysis type optiunea Time Domain Transient. 2 In fereastra Options, se selecteaza Temperature Sweep daca nu a fost deja selectata. 3 Se specifica parametrii necesari pentru baleiere.

8. Analize de temperatura In cazul analizelor de temperatura, Pspice ruleaza analizele standard, selectate din optiunile de simulare, pentru diferite temperaturi de functionare. Se pot specifica zero sau mai multe temperaturi. Daca nu este specificata nici o temperatura, circuituul ruleaza la temperatura de 27°C. Daca mai mult de o temperatura este configurata, simularea ruleaza o data pentru fiecare temperatura din lista. Setarea temperaturii la o valoare diferita de cea implicita duce automat la recalcularea valorilor dispozitivelor dependente de temperatura. Analiza de temperatura se poate efectua si cu ajutorul analizei parametrice. Folosind analiza parametrica, temperaturile pot fi introduse fie ca o lista, fie ca un domeniu de temperatura si pasul corespunzator.

9. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori • Pe langa valorile literare, se pot folosi parametrii globali sau expresii globale pentru a reprezenta valori numerice in proiectarea circuitului. • Parametrii globali • Un parametru global este similar cu o variabila folosita in programare. Odata definit un parametru (a primit un nume si o valoare), el poate fi folosit pentru a reprezenta valori ale componentelor oriunde in circuit, la orice nivel ierarhic. • Parametrii pot fi folositi in urmatoarele moduri: • Se foloseste aceeasi valoare pentru mai multe componente de acelasi tip • Se configureaza o analiza parametrica ce baleiaza o variabila intr-un domeniu de valori (de ex. O analiza parametrica de curent continuu)

10. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori Cand mai multe componente sunt configurate cu aceeasi valoare, parametrii globali ofera o modalitate convenabila de a schimba valorile acestor componente pentru o analiza de tip “what-if”. Exemplu: Daca doua surse independente au valoarea definita de parametrul VSUPPLY, atunci ambele surse pot fi configurate pentru 10 volti atribuind valoarea 10 o singura data parametrului VSUPPLY.

11. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori Declararea si folosirea unui parametru global Pentru a folosi un parametru global in circuit trebuie efectuati urmatorii pasi: · se defineste un parametru folosind o componenta de tip PARAM si · se foloseste parametrul in locul unei valori numerice din circuit

12. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori • Declararea unui parametru global • 1 Plasarea unei componente PARAM in circuit. • 2 Dublu-clic pe componenta PARAM pentru a afisa tabelul de componente Parts, apoi se apasa butinul New. • 3 Declararea parametrului global: • a Click New. • b In zona Property Name, se introduce NAME, apoi se apasa butonul OK. Acest pas creaza in tabel o noua proprietate NAME pentru componenta PARAM. • c Se face clic in zona tabelului de sub coloana NAMEn si se introduce o valoare pentru parametru • d In timp ce acea celula este inca selectata, se apasa butonul Display. • e In fereastra de dialog Display Format, se selecteaza Name and Value, iar apoi se apasa butonul OK. • Exemplu: Pentru a declara un parametru global VSUPPLY care va seta valoarea unei surse independente de tensiune la 14 volti, se plaseaza in circuit o componenta PARAM, apoi se creaza o noua proprietate denumita VSUPPLY cu valoarea de 14V.

13. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori

14. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori Folosind un parametru global in circuit 1 Identificarea valorii numerice care se doreste a fi modificata: o valoare de componenta, un parametru al unui model de simulare, sau orice alta valoare. 2 Se inlocuieste valoarea cu numele parametrului global folosind urmatoarea sintaxa: { global_parameter_name } Acoladele indica PSpice sa evalueze parametrul si sa foloseasca valoarea acestuia. Exemplu: Pentru a configura o sursa independenta de tensiune, VCC, la valoarea parametrului VSUPPLY, se seteaza proprietatea DC al lui cu {VSUPPLY}.

15. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori • Expresii • O expresie este o relatie matematica care poate fi folosita pentru a defini o valoare numerica sau logica. • PSpice evalueaza expresia la oi singura valoare de fiecare data: • cand este citita intr-un circuit nou, si • cand o valoare a unui parametru folosit in expresie se schimba in timpul analizei. • Exemplu: Un parametru care se schimba cu fiecare pas al unei analize parametrice de curent continuu.

16. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori • Specificarea expresiilor • Folosirea unei expresii in circuit • 1 Gasirea unei valori numerice sau logice care trebuie inlocuita: o valoare de componenta, un parametru al unui model de simulare, alta proprietate, sau conditie logica intr-un test logic de tip IF. • 2 Se inlocuieste valoarea cu o expresie: • { expresie } • Unde expresie poate contine: • · operatori standard • · functii predefinite • · functii definite de utilizator • · variabile de sistem • · parametrii globali definiti de utilizator • operanzi literari • Acoladele indica PSpice ca trebuie sa evalueze expresia si sa foloseasca valoarea obtinuta.

17. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori Exemplu: Presupunem ca trebuie declarat un parametru numit FACTOR (cu valoarea de 1.2) si se doreste scalarea unei surse independente de tensiune de -10 volti, VEE, cu valoarea FACTOR. Pentru a realiza acest lucru, se configureaza proprietatea DC a sursei VEE la valoarea: {-10*FACTOR} PSpice evalueaza aceasta expresie la: (-10 * 1.2) sau -12 volti

18. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori

19. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori

20. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori

21. Folosind parametrii si expresiile globale ca si valori I2 C1 10u 1Adc 0

22. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Timpul de stabilizare este o analiza de performanta cheie pentru un amplificator. Metodologia de simulare standard pentru testarea acestui parametru este variatia brusca a semnalului de intrarea baleind intreg domeniul de intrare si se masoara timpul necesar iesirii sistemului sa se stabilizeze la o valoare predefinita, apropiata de valoarea normala. Valoarea definita depinde de rezolutia sistemului. De exemplu, un sistem de 12 biti cu o plaja de 10 volti va trebui sa se stabilizeze cu o rezolutie de 1.2 mV (1/2 lsb) fata de valoarea sa finala.

23. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta In timpul proiectarii unui astfel de amplificator, multi parametrii sunt modificati pentru a se optimiza timpul de stabilizare. Poate deveni extrem de dificila deplasarea pe curba de raspuns pentru a gasi timpul exact de stabilizare. Analiza de performanta prin intermediul functiilor obiectiv poate usura aceasta investigatie. Pentru a demonstra implementarea unei functii obiectiv, timpul de raspuns al LF411 in configuratie repetor (A=1) va fi calculata ca o functie dependenta de capacitatea de sarcina ( figure 1). O analiza parametrica dupa parametrul cload va fi efectuata in domeniul 100pF..700pF folosind un pas de 7pF. Datele generate vor fi folosite la analiza de performanta.

24. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta

25. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Figura 2 prezinta raspunsul treapta unitate al sistemului, pentru trei sarcini capacitive diferite. Metoda folosita pentru determinarea timpului de stabilizare din aceste curbe este destul de usoara. Se incepe cu sfarsitul simularii si se merge inapoi pe grafic pana unde curba de raspuns se intersecteaza cu valoarea de stabilizare definita.

26. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Urmatorul pas este crearea unei functii obiectiv, pentru masurarea timpului de stabilizare, alegand Goal Function din meniul Trace. Va fi denumita "settle".

27. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Definitia functiei obiectiv ( Figure 4) realizeaza cautarea inapoi incepand cu sfarsitul simularii unde valoarea definita (1.01 volti in acest caz) intersecteaza curba.

28. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Folosind aceasta functie obiectiv poate fi examinat timpul de stabilizare in functie de capacitatea sarcinii folosind analiza de performanta din meniul Trace.

29. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Vom folosi utilitarul Wizard. Urmatorul pas este alegerea functiei obiectiv (stabilizare)

30. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta In urmatorul pas vom alege numele formei de unda ce dorim sa o cautam.

31. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Analiza de performanta evalueaza functia obiectiv pentru intreaga familie de forme de unda (una pentru fiecare pas al cload). Rezultatul este prezentat in Figura 8.

32. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Curba din Figura 8 arata cresterea timpului de stabilizare in functie de capacitatea sarcinii, dar se observa unele discontinuitati. Pentru a determina sursa acestor discontinuitati, vor trebui vizualizate oscilatiile ce se intersecteaza la nivelul predefinit. Odata cu cresterea capacitatii va creste si amplitudinea oscilatiilor si perioada urmatoare. Totusi, la un punct, perioada urmatoare va creste suficient de mult ca sa poata intersecta nivelul predefinit, producand un salt de jumate de perioada de oscilatie. Pentru a netezii curba si mai mult o functie mai potrivita poate fi folosita. Intai se detecteaza varfurile in perioadele invecinate nivelului predefinit. Apoi poate fi definit un polinom la aceste puncte; si vom folosi acest polinom pentru a prezice timpul de stabilizare. Functiile obiectiv care implementeaza acest lucru sunt prezentate in cele ce urmeaza ca S1, S2 si S3, care sunt 3 componente ale polinomului Lagrangian. In exemplul prezentat, componentele Lagrangianului sunt evaluate pentru nivelul 1.01, care, adunate impreuna, vor produce o curba de stabilizare la 10mV.

33. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta Diferite curbe de stabilizare pot fi obtinute modificand functiile obiectiv pentru diferite nivele definite. Figura12 prezinta curbele pentru timpul de stabilizare la 20 mV, 10 mV, si 5 mV, prin setarea nivelului definit la 1.02, 1.01, respectiv 1.005. Obs: ambele sunt de tipul "marked point expression“. Functiile LEVEL sunt modificate pentru fiecare nivel distinct. Timpul de stabilizare poate fi definit si ca o expresie de tip macro (in meniul Trace):

34. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta

35. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta

36. Lucrare Laborator – analize parametrice Analiza timpului de stabilizare al unui amplificator folosind analiza de performanta