用定制測量表達式簡化PSpice對最壞情形的模擬
發布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數:512
    
    ic 設計期間,最壞情形的模 擬可幫助設計師說明 pnp 和 npn 晶體管以及基極電阻器和多晶硅電阻器的特性變化。僅是這四類器件產生的模擬條件組合就超過 16 種。為了適應溫度變化,每個組合都要在 -40℃、+27℃(室溫)和 +125℃ 下接受模擬,因此在模擬完成時會產生至少 48 個數據系列供分析。為了幫助 ic 設計師評估模擬波形的特性,pspice 提供了一個由若干易用并預先定義的測量尺度組成的庫,包括帶寬、增益/相位余量等等。pspice 還允許設計師利用預先定義的 yatx 和 xatnthy 測量尺度,在給定的 x 值(通常是時間)測量波形的 y 值,并找出一個對應于給定 y 值第 n 個實例的 x 值。
    
    但是,當2號波形跨過特定 y 值時,設計師必須測量1號波形的值,在這種情況下,預先定義的測量尺度就不適用了,這是因為 pspice 不允許嵌入,這與很多編程語言不同。本設計實例介紹了如何創建一個能解決該問題的定制型 pspice 測量表達式。正如表1所示,測量表達式本身是直截了當的。第 1 行可發現 1 號跡線跨過第 n 個正斜率的 y1 值時的 x 值 (x1)。第 2 行是由表底部的大括號表示的,搜尋 2 號跡線 (y2) 在 x1 的值。與此類似,表2表明設計師如何創建一個測量表達式,來找出 1 號跡線跨過第 n 個負斜率的 y1 值時的 y2 值,或當 1 號跡線跨過其整個 y 軸范圍的給定百分比時的 y2 值。
    
    圖 1 描繪了一個模擬實例,其中的輸入電壓和輸出電壓分別代表比較器的輸入和輸出。當輸入電壓大于正閾值電壓時,則輸出電壓為高;當輸入電壓小于負閾值電壓時,則輸出電壓為低。利用定制的測量表達式,設計師在可供利用的探測數據之后,很容易發現所有情況下的上升閾值和下降閾值,以及比較器的滯后電壓。如果存在閾值不符合設計規范的任何情況,設計師都能隨后直接進入這種情況,并花時間做進一步分析。
    
    
    
    模擬實例描述了某種輸入電壓監視器,它包含一個充當電源管理 ic 中的“電源良好”塊的比較器。當輸入電壓升至 13v “使能閾值”以上時,輸出電壓變高,并使能其它電路塊。當輸入電壓降至 10v“不使能閾值”以下時,輸出電壓變低,并不使能其它電路。“使能閾值”和“不使能閾值”之差——3 v——定義了滯后電壓。電路的最壞情形的模擬必須說明電路中的 npn 和 pnp 晶體管、基極電阻器、多晶硅電阻器的特性變化。每種器件的特性可能會在工藝規范的低端或高端下降,因此產生 16 種組合。
    
    工具條列出了這 16 種可能組合的其中幾種。例如,llll 是指 npn 和 pnp 晶體管以及基極電阻器和多晶硅電阻器都在各自低值下下降的情況。另外,模擬的一次性通過使用了標稱值,即各元件的規格均落在各自標稱特性的中心內。對于每種組合,pspice 分別模擬了電路在低溫、室溫、高溫的行為,產生了模塊的輸入和輸出電壓的 51 條數據跡線,總共顯示了 102 條跡線。pspice 匯編了數據之后,電路設計師必須提取每種情況的實際閾值電壓,便于和電路的規格做比較。由于顯示的跡線數量很大,因此利用顯示器的光標來測量每個閾值會消耗設計師很多時間。如果利用定制的 pspice 測量尺度,就能在很短時間內提取閾值電壓,并以表格形式呈現數據。緊接在波形圖下方的表格包含了所有 51 條跡線的模擬結果。1、2、3 列給出了標稱特性的結果,而 4、5、6 列則給出了低溫、室溫、高溫的結果,所有器件的規格都在各自的下限。
    
    
    
    表格第 1 行顯示了“使能電壓閾值”的測量表達式和結果。當輸出電壓首次跨過正斜率上的 4.5 v(被模擬電路的 9 v電源總線電壓的一半),模擬會記錄輸入電壓值,把它作為“使能閾值”電壓,并且第 2 行測量禁用閾值電壓。第 3、4 行用另一種方法測量“使能閾值”電壓和“不使能閾值”電壓:當輸出電壓第一次和第二次通過滿刻度值的 50% 時,pspice 會測量輸入電壓值。第 5 行計算滯后電壓。
    
    
    
    
    
    ic 設計期間,最壞情形的模 擬可幫助設計師說明 pnp 和 npn 晶體管以及基極電阻器和多晶硅電阻器的特性變化。僅是這四類器件產生的模擬條件組合就超過 16 種。為了適應溫度變化,每個組合都要在 -40℃、+27℃(室溫)和 +125℃ 下接受模擬,因此在模擬完成時會產生至少 48 個數據系列供分析。為了幫助 ic 設計師評估模擬波形的特性,pspice 提供了一個由若干易用并預先定義的測量尺度組成的庫,包括帶寬、增益/相位余量等等。pspice 還允許設計師利用預先定義的 yatx 和 xatnthy 測量尺度,在給定的 x 值(通常是時間)測量波形的 y 值,并找出一個對應于給定 y 值第 n 個實例的 x 值。
    
    但是,當2號波形跨過特定 y 值時,設計師必須測量1號波形的值,在這種情況下,預先定義的測量尺度就不適用了,這是因為 pspice 不允許嵌入,這與很多編程語言不同。本設計實例介紹了如何創建一個能解決該問題的定制型 pspice 測量表達式。正如表1所示,測量表達式本身是直截了當的。第 1 行可發現 1 號跡線跨過第 n 個正斜率的 y1 值時的 x 值 (x1)。第 2 行是由表底部的大括號表示的,搜尋 2 號跡線 (y2) 在 x1 的值。與此類似,表2表明設計師如何創建一個測量表達式,來找出 1 號跡線跨過第 n 個負斜率的 y1 值時的 y2 值,或當 1 號跡線跨過其整個 y 軸范圍的給定百分比時的 y2 值。
    
    圖 1 描繪了一個模擬實例,其中的輸入電壓和輸出電壓分別代表比較器的輸入和輸出。當輸入電壓大于正閾值電壓時,則輸出電壓為高;當輸入電壓小于負閾值電壓時,則輸出電壓為低。利用定制的測量表達式,設計師在可供利用的探測數據之后,很容易發現所有情況下的上升閾值和下降閾值,以及比較器的滯后電壓。如果存在閾值不符合設計規范的任何情況,設計師都能隨后直接進入這種情況,并花時間做進一步分析。
    
    
    
    模擬實例描述了某種輸入電壓監視器,它包含一個充當電源管理 ic 中的“電源良好”塊的比較器。當輸入電壓升至 13v “使能閾值”以上時,輸出電壓變高,并使能其它電路塊。當輸入電壓降至 10v“不使能閾值”以下時,輸出電壓變低,并不使能其它電路。“使能閾值”和“不使能閾值”之差——3 v——定義了滯后電壓。電路的最壞情形的模擬必須說明電路中的 npn 和 pnp 晶體管、基極電阻器、多晶硅電阻器的特性變化。每種器件的特性可能會在工藝規范的低端或高端下降,因此產生 16 種組合。
    
    工具條列出了這 16 種可能組合的其中幾種。例如,llll 是指 npn 和 pnp 晶體管以及基極電阻器和多晶硅電阻器都在各自低值下下降的情況。另外,模擬的一次性通過使用了標稱值,即各元件的規格均落在各自標稱特性的中心內。對于每種組合,pspice 分別模擬了電路在低溫、室溫、高溫的行為,產生了模塊的輸入和輸出電壓的 51 條數據跡線,總共顯示了 102 條跡線。pspice 匯編了數據之后,電路設計師必須提取每種情況的實際閾值電壓,便于和電路的規格做比較。由于顯示的跡線數量很大,因此利用顯示器的光標來測量每個閾值會消耗設計師很多時間。如果利用定制的 pspice 測量尺度,就能在很短時間內提取閾值電壓,并以表格形式呈現數據。緊接在波形圖下方的表格包含了所有 51 條跡線的模擬結果。1、2、3 列給出了標稱特性的結果,而 4、5、6 列則給出了低溫、室溫、高溫的結果,所有器件的規格都在各自的下限。
    
    
    
    表格第 1 行顯示了“使能電壓閾值”的測量表達式和結果。當輸出電壓首次跨過正斜率上的 4.5 v(被模擬電路的 9 v電源總線電壓的一半),模擬會記錄輸入電壓值,把它作為“使能閾值”電壓,并且第 2 行測量禁用閾值電壓。第 3、4 行用另一種方法測量“使能閾值”電壓和“不使能閾值”電壓:當輸出電壓第一次和第二次通過滿刻度值的 50% 時,pspice 會測量輸入電壓值。第 5 行計算滯后電壓。
    
    
    
    
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