PSpice Advanced Analysis
Prototypage virtuel pour la conception Electronique
Le module PSpice Advanced Analysis - extension du simulateur PSpice - permet de mettre en oeuvre des méthodes extrêmement avancées pour l'optimisation des Projets Analogiques et Mixtes.
Le module PSpice Advanced Analysis permet le prototypage virtuel : il intègre quatre nouvelles fonctions majeures pour l'optimisation analogique.
Ces fonctionnalités - à l'origine développées pour l'environnement Analog Workbench pour Unix - sont aujourd'hui disponibles dans l'environnement PSpice.
Affichage des mesures numériques dans PSpice
Une mesure (measurement) est la valeur numérique caractéristique du circuit, extraite des résultats de simulation. Par exemple, la bande passante et le gain maximum sont des mesures évaluées à partir de la courbe de gain.
Les expressions utilisées [ ex : max(V(1))-min(V(2)) ] pour évaluer les caractéristiques du circuit sont conservées afin d'effectuer une re-évaluation rapide lors des simulations ultérieures.
Les résultats des évaluations sont affichés dans "Measurement Results" - sous les graphes de résultats.
PSpice propose une librairie de fonctions d'évaluations prédéfinies, comme le risetime, l'overshoot, la bande passante, la marge de gain... etc. L'utilisateur peut également créer ses propres fonctions.
Affichage des mesures numériques dans PSpice
L'analyse de sensibilité permet d'identifier les composants critiques dans un circuit; ceux-ci pourront être spécifiés avec des tolérances plus fines. Pour les composants moins critiques, vous pourrez choisir des composants moins précis et réduire ainsi le coût de votre projet.
L'analyse "Sensitivity" est effectuée sur les paramètres du circuit sur lesquels une tolérance est définie. Les fonctions d'évaluation ou mesures effectuées sous PSpice et importée dans l'outil, sont alors prises en considération pendant l'analyse.
Lors de l'analyse, Advanced Analysis effectue plusieurs simulations afin de calculer la sensibilité de chaque paramètre par rapport aux mesures spécifiées.
En final, des simulations sont effectuées pour déterminer les "worst-cases" sur chaque mesure. Tous les résultats sont affichés dans des tableaux, comme indiqué sur la figure ci-dessus.
L'analyse Monte-Carlo permet de prédire les performances statistiques du design suivant les tolérances des composants.
Avant le lancement en production, vous pouvez estimer le rendement en plaçant les spécifications minimales et maximales souhaitée sur le design.
Fenêtre d'analyse Monte-Carlo : distribution cumulative
Analyse de Monte-Carlo
L'analyse avancée Monte-Carlo dans PSpice Advanced Analysis s'appuie sur les mesures PSpice.
Lors des simulations (ou "RUNS"), Pspice Advanced Analysis affecte aléatoirement des valeurs aux composants suivant une distribution probabiliste et les tolérances définies. Après chaque simulation, les mesures obtenues sont évaluées, et les résultats sont stockés pour une analyse statistique.
Pour chaque mesure, un histogramme de densité de probabilité et une fonction de distribution cumulée sont disponibles. Sur ces graphes, l'utilisateur peut spécifier les limites min. et max.
L'analyse réalise également des calculs statistiques pour chaque mesure : valeur médiane, valeur moyenne, écart type à 3 Sigma, à 6 Sigma. Ces calculs tiennent compte des limites min. et max. spécifiées.
Un tableau permet de connaitre la valeur des mesures pour chaque "RUN". Les valeurs affectées au composants sont éditées dans un fichier rapport.
La nouvelle version Optimizer dans le module PSpice Advanced Analysis propose des améliorations majeures :
il autorise un nombre illimité de paramètres et de spécifications; les spécifications sont issues des mesures, et peuvent être importées de PSpice; il n'est pas nécessaire de définir les paramètres dans l'éditeur de schémas : les paramètres sont sélectionnés dans une liste dans Optimizer, ou transmis depuis la fenêtre d'analyse de sensibilité (Sensitivity); les paramètres peuvent être renvoyés (cross-probing) à l'éditeur de schémas.
Optimizer propose quatre moteurs de recherche pour optimiser le projet :
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LSQ utilise les moindres carrés,
-
LSQ avancée : les objectifs et les contraintes "pilotent" l'optimisation - quelques itérations suffisent,
-
Random : des valeurs aléatoires sont appliquées aux paramètres,
-
Discrete : les valeurs sont issues de tables - par exemple résistance à 5%.
Fenêtre Optimizer
A chaque étape, un graphe d'erreur affiche la contribution des spécifications à l'erreur globale - suivant son coefficient (poids) et son écart par rapport à l'objectif. En tout point de la courbe, le curseur donne les valeurs correspondantes des paramètres et de la mesure. L'optimisation peut être relancée à partir de n'importe quel point atteint précédemment.
* Les Utilisateurs de PSpice Advance Analysis sous maintenance recevront cette nouvelle version Optimizer sans les moteurs LSQ et Random.
L'analyse de stress fournit des informations sur le stress des composants lors d'une simulation temporelle. Elle permet d'identifier les composants qui dépassent leurs limites (Puissance dissipée, température, courant et tension maximale, tension de claquage, etc...).
Fenêtre Smoke
Les limites maximales des composants peuvent être enregistrées avec les librairies de modèles, ou spécifiées sur le schéma.
Plusieurs types de limites peuvent être utilisés : maximum forward current for diodes, VCE maximal pour les transistors bipolaires, dissipation de puissance maximale, ou encore la température de fonctionnement.
Librairies de modèles
Le module PSpice Advanced Analysis propose des librairies de modèles :
- des librairies de l'outil AWB (Analog Workbench) pour les analyses de PSpice Advanced Analysis, (bipolaires, MOSFETs, IGBTs, SCRs, circuits magnétiques et toroides, amplificateurs opérationnels, optocoupleurs, contrôleurs PWM, multiplieurs, timers et sample-and- holds),
- des modèles paramétrables (Ampli op, PWM,..),
- un nouveau modèle pour les circuits magnétiques.
