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PSpice软件快速入门系列--08.如何进行PSpice AA灵敏度分析

news 2025/6/7 13:32:29

背景介绍：PSpice Advanced Analysis（往后以PSpice AA为简称代指），即PSpice高级分析，它可以在一般仿真基础上帮助工程师进行自动评估结果，并调整器件值，以达到性能要求。其自动性能优化算法可以提高设计质量和工程师生产力。PSpice AA的灵敏度分析可以为用户提供一套查看元器件对电路某种特性的影响程度，找出关键影响器件。

接下来就来介绍一下如何进行PSpice AA的灵敏度分析。

一、AA分析前置准备

在进行PSpice AA操作前都需要先进行仿真，本篇以交流分析为例进行示范。

步骤一：绘制一个滤波器的电路作为仿真对象，如图1所示。其中电阻电容的容差值分别设为10%和5%，在out节点上放置了一个电压探针。

图1 简单绘制的滤波器电路

步骤二：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AA_Sensitivity，如图2所示。

图2 新建仿真配置

点击“Create”后进入设置界面，设置一套交流扫描分析。分析类型选择“AC Sweep/Noise”，在General Settings中交流扫描选用对数扫描，起始频率1Hz，结束频率1000kHz，扫描间隔数设为100，如图3所示。

图3 交流扫描设置

步骤三：回到原理图，点击工具栏中运行仿真的快捷按钮开始仿真，仿真波形在弹出的PSpice A/D如图4所示。

图4 运行仿真

点击菜单栏【Plot】>>【Add Plot to Window】，添加波形窗口；点击菜单栏【Trace】>>【Add Trace...】，添加一个变量，例如添加V(out)的增益DB(V(out))查看变量的变化。如图5所示。添加完成后仿真波形则会直接显示在新添加的窗口，如图6所示。仿真数据也会保留在.DAT文件中。

图5 添加仿真变量

图6 通过多个波形窗口显示不同变量的波形

步骤四：在PSpice我们可以对变量值进行测量或计算，这里对变量DB(V(out))的最大值进行测量。点击菜单栏【Trace】>>【Evaluate Measurement...】，在弹窗中左侧可选取格式运算符号和函数、宏、测量公式、以及波形窗口会用到的模板，右侧则是原理图中所具有的各处变量。在下方Trace栏中编辑好后点击OK

软件会在波形图下方列出一个结果列表，我们所需计算的最大值就显示出来了，如图7所示。所有的计算结果我们再后续的AA分析中可以快速导入。

图7 计算函数Max(DB(V(out)))的值

二、进行AA灵敏度分析

步骤一：回到Capture原理图界面，点击顶端菜单栏【PSpice】>>【Advanced Analysis】>>【Sensitivity】，默认会打开产品选择窗口，我们选择PSpice AA后点击OK启动软件，如图8所示。

图8 打开PSpice Advanced Analysis

步骤二：PSpice AA打开后，在上方的Sensitivity Component Filter列表会显示原理图中所有具有容差值的元器件，如图9所示。

图9 PSpice AA界面

在下方的Specifications列表用户可以添加灵敏度分析所用到的仿真变量，点击菜单栏【Analysis】>>【Sensitivity】>>【Import Measurements...】，或者直接点击列表中的“Click here to import a measurement created within PSpice...”，都可以导入之前仿真计算的函数，这里导入了函数Max(DB(V(out)))，如图10所示。

图10 导入灵敏度测量对象

如果之前没有做过交流分析没有测量对象，也可以通过上述菜单中的【Create New Measurements...】直接创建函数，如图11所示。

图11 创建测量对象

步骤三：设置好后就可以进行分析。点击菜单栏【Run】>>【Start Sensitivity】，或点击工具栏中的开始符号，如图12所示。

图12 设置相应的测量函数

步骤四：分析完成后下面的测量对象列表首列出现绿色旗帜符号代表测量正常，软件根据元器件的容差范围进行灵敏度分析，在上面的器件列表显示器件对下方选中函数的影响程度。如图13所示，C2对函数Max(DB(V(out)))的影响最大。

图13 器件对函数的影响

三、AA灵敏度菜单介绍

这里着重讲解下PSpice AA顶端菜单栏【Analysis】中的内容。鼠标选择到【Sensitivity】，其中前两项在前文已作过讲解这里就不再赘述。点击【Send to Optimizer】可将选中的器件传达到Optimizer优化工具，对电路特性函数和目标函数进行优化，这里不做过多展开，会在之后的章节进行讲解。

点击【Find in Design】软件跳转到原理图画布界面，高亮列表中选中的器件，如图14所示。

图14 高亮列表中选中的器件

在【Display】中，【Absolute Sensitivity】和【Relative Sensitivity】分别是“绝对灵敏度”和“相对灵敏度”，前者为测量值的变化与参数值的一个单位正变化之比，后者为基于器件参数值1%正变化的测量中变化的百分比，如图15所示；往下【Values】和【Tolerances】分别是对器件列表中的容差值表现，前者为直接显示经过计算的最大和最小器件值，后者为显示器件正负容差百分比，如图16所示。