基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计

2010-04-07 19:38:20来源: 潘永才,王子旭,傅俊菁

  OrCAD是由美国ORCAD公司于八十年代末推出的EDA软件,每天都会有百万计的电子工程师、PCB设计师在使用。它是世界上使用最广的EDA 软件,相对于其它EDA软件而言,它的功能也是最强大的,由于ORCAD软件使用了软件狗防盗版,因此在国内它并不普及。但是它以其良好的人机交互性能,完善的电路模拟、仿真、设计等功能,已成为微机级EDA的标准系列软件之一。本文基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计方法,通过实例分析了有源滤波器的优化设计过程。

  一、OrCAD/PSpice9软件的特点

  OrCAD/PSpice9不仅可以对模拟电路、数字电路、数/模混合电路等进行直流、交流、瞬态等基本电路特性的分析,而且可以进行蒙托卡诺(Monte Carlo)统计分析,最坏情况(Worst Case)分析、优化设计等复杂的电路特性分析。相比PSpice8.0及以前版本,具有如下新的特点:

  1 改变了批处理运行模式。可以在WINDOWS环境下,以人机交互方式运行。绘制好电路图,即可直接进行电路模拟,无需用户编制繁杂的输入文件。在模拟过程中,可以随时分析模拟结果,从电路图上修改设计。

  2 以OrCAD/Capture作为前端模块。除可以利用Capture的电路图输入这一基本功能外,还可实现OrCAD中设计项目统一管理,具有新的元器件属性编辑工具和其他多种高效省时的功能。

  3 将电路模拟结果和波形显示分析两大模块集成在一起。Probe只是作为其中的一个窗口,这样可以启动多个电路模拟过程,随时修改电路特性分析的参数设置,并可在重新进行模拟后继续显示、分析新的模拟结果。

  4 引入了模拟类型分组的概念。每个模拟类型分组均有各自的名称,分析结果数据单独存放在一个文件中,同一个电路可建立多个模拟类型分组,不同分组也可以针对同一种特性分析类型,只是分析参数不同。

  5 扩展了模型参数生成软件的功能。模型参数生成软件ModelED可以统一处理以文本和修改规范两种形式提取模型参数;新增了达林顿器件的模型参数提取;完成模型参数提取后,自动在图形符号库中增添该器件符号。

  6 增加了亚微米MOS器件模型EKV2-6。EKV2-6是一种基于器件物理特性的模型,适用于采用亚微米工艺技术的低压、小电流模拟电路和数/模混合电路的模拟分析。

  二、 电路优化设计

  所谓电路优化设计,是指在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础上,为了使得电路的某些性能更为理想,在一定的约束条件下,对电路的某些参数进行调整,直到电路的性能达到要求为止。OrCAD/PSpice9软件中采用Pspice Optimizer模块对电路进行优化设计,可以同时调整电路中8个元器件的参数,以满足最多8个目标参数和约束条件的要求。可以根据给定的模型和一组晶体管特性数据,优化提取晶体管模型参数。

  1 电路优化基本条件

  调用Pspice Optimizer模块对电路进行优化设计的基本条件如下:

  电路已经通过了Pspice的模拟,相当于电路除了某些性能不够理想外,已经具备了所要求的基本功能,没有其他大的问题。

  电路中至少有一个元器件为可变的值,并且其值的变化与优化设计的目标性能有关。在优化时,一定要将约束条件(如功耗)和目标参数(如延迟时间)用节点电压和支路电流信号表示。

  存在一定的算法,使得优化设计的性能能够成为以电路中的某些参数为变量的函数,这样Pspice才能够通过对参数变化进行分析来达到衡量性能好坏的目的。

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关键字:OrCAD  PSpice9  电路优化设计

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0407/article_1066.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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