PSpice软件快速入门系列--07.如何进行Worst Case最坏情况分析
背景介绍：由于电路特性受电路中不同元器件的影响程度不同，当电路中不同元器件分别变化时，即使元器件值的变化相同，但电路特性变化的绝对值不会相同，而且其变化的方向也可能不同。PSpice提供了最坏情况分析，用于确定电路性能影响最关键的元件，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。
接下来就来介绍一下如何进行最坏情况分析。
一、最坏情况分析设置
步骤一：这里我们借用上一期蒙特卡罗分析所使用的电路，如图1所示。
图1 对滤波器电路进行最坏情况分析
设置仿真配置文件。点击顶端菜单栏【PSpice】>>【New Simulation Profile】，在弹出窗口中为新配置输入名称Worst，新配置沿用上期蒙特卡罗分析的配置进行修改，如图2所示。
图2 新建仿真配置
步骤二：点击“Create”后进入设置界面。分析类型选择“AC Sweep/Noise”，在General Settings中交流扫描选用对数扫描，以10倍频对数方式扫描，起始频率100Hz，结束频率10kHz，扫描间隔数设为100，设置如图3所示。
图3 交流扫描设置
步骤三：在Monte Carlo/Worst Case设置中选择“Worst-case/Sensitivity”，输出变量依然是V(OUT)。在下方Worst-case/Sensitivity Options设置分析的偏差对象同时包含器件容差和批容差；“Limit devices to type”可设置仅局限所选器件，这里我们不设置；勾选“Save data from each sensitivity run”可将每次灵敏度分析的结果存入.out输出文件中，如图4所示。
图4 最坏情况设置
点击右下“More Setting...”可进行更多设置。其中“Find”可供用户在下拉菜单中选择输出文件中存储的结果：
- Y Max：每个波形与标称运行值的最大差值
- Max：每个波形的最大值
- Min：每个波形的最小值
- Rise_edge：第一次超出域值的波形
- Fall_edge：第一次低于域值的波形
这里我们选取最大值。
“Worst-Case direction”可选择最坏情况分析输出结果的朝向，其中“Hi”表示分析的输出结果朝高于标称结果偏移，“Low”表示分析的输出结果朝低于标称结果偏移，这里我们选择“Hi”。“List model parameter values in the output file of each run”表示选择是否将模型参数变化结果输出到.out文件中，这里不勾选。如图5所示。
图5 更多输出设置
设置完成点击OK关闭窗口，在节点OUT上摆放电压幅度探针，如图6所示。
图6 摆放电压幅度探针
二、进行分析
步骤一：点击工具栏中运行仿真的快捷按钮开始仿真，如图7所示。
图7 运行仿真
PSpice A/D启动后，系统会弹出一个窗口，将仿真结果的所有波形信息展现出来。因为在配置设置中我们将“Save data from each sensitivity run”勾选上，仿真会将每个变量产生变化的波形全部输出出来，如图8所示。
图8 仿真结果信息
确认没问题我们点击“OK”转到PSpice界面查看上述数据所对应的波形，如图9所示。
图9 被选中的红色波形为输出结果朝向“Hi”的仿真分析结果
步骤二：我们可以选中最高的红色波形，右键选择“Trace Information”，可以查看该波形属性，如图10所示。
图10 查看选中的波形属性
可以看到最坏情况结果的趋势是高于正常波形曲线的。如果我们在前文图5所提到的“Worst-Case direction”选择“Low”，则波形会变成如图11所示，最坏情况的结果的趋势低于正常波形。
图11 输出结果朝向“Low”的仿真分析结果
步骤三：如果想查看电路特性函数的值，可以在顶端菜单栏点击【Trace】>>【Evaluate Measurement】，打开窗口后设置相应的测量函数。添加时先选择使用的函数，再选择对应所需的变量即可，如图12所示。
图12 设置相应的测量函数
设置完成后列表会在波形图下显示，可以看到最后一列的数值明显高于第一列的标称值数值，如图13所示。
图13 特性函数的数值
步骤四：我们还可以通过输出文档来查看灵敏度分析结果和最坏情况文字结果。点击菜单栏【View】>>【Output File】，如图14所示。
图14 打开输出文档
向下滚动文档可以查看两部分的分析结果，，如图15所示。
图15 灵敏度分析结果和最坏情况文字结果
三、小结
本节主要就如何进行最坏情况分析作了简单介绍，对如何选择分析方式、分析结果，以及如何查看仿真输出文件作了讲解，还可根据用户需求查看电路特性函数，通过器件间的随机变化反映电路设计质量的好坏。