Konfigurieren und Ausführen einer Simulation

Die Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds dient zur Konfiguration und zum Ausführen der Simulationsanalysen. Sobald die Schaltung verifiziert und für die Simulation vorbereitet ist, konfigurieren Sie den gewünschten Analysetyp wie in den folgenden Abschnitten beschrieben.

Der Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds
Der Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds

In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie Sie die gängigen Simulationsanalysen und zusätzliche Simulationseinstellungen konfigurieren.

Number formats

Die im Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds definierten numerischen Felder können in drei Parameterformaten eingegeben werden: normal, technisch und wissenschaftlich.

Im normalen Format wird eine Zahl explizit eingegeben, z. B. „1000000‘ für eine Million.

Im technischen Format wird eine Zahl als Mantisse (beliebige reelle Zahl) und als Exponentialindex dargestellt, der gemäß der folgenden Tabelle mit einer oder mehreren Ziffern eingegeben wird. Beispielsweise kann eine Million im technischen Format als „1meg'.

Präfix-Symbol Bezeichnung und Wert
f Femto, 10⁻¹⁵
p piko, 10⁻¹²
n nano, 10⁻⁹
u Mikro, 10⁻⁶
m Milli, 10⁻³
k kilo,10³
Mega Mega,10⁶
g Giga,109
t Terra,10¹²

Das wissenschaftliche Zahlenformat ermöglicht es, eine Zahl in zwei Teile darzustellen: die Mantisse und den Exponenten, der die Potenz von 10 angibt. Die Trennung von Mantisse und Exponent muss mit dem lateinischen Buchstaben „e“ erfolgen – z. B. „1e6‘ für eine Million. Mantisse und Exponent sind als reelle Zahlen definiert.

Betriebspunktanalyse

Die Arbeitspunktanalyse dient zur Bestimmung des Gleichstrom-Arbeitspunkts eines Schaltkreises, wobei Induktivitäten kurzgeschlossen und Kondensatoren offen geschaltet sind. Diese Analyse berechnet die Werte der Strom- und Spannungsgleichgewichtspunkte im stationären Schaltkreisbetrieb, die Übertragungskoeffizienten im Gleichstrommodus sowie die Pole und Nullstellen der Wechselstrom-Übertragungskennlinie, die für andere Berechnungsarten benötigt werden.

Die Arbeitspunktanalyse wird im Operating Point Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld.

Verwenden Sie die Display on schematic Schaltflächen, um die berechneten Werte direkt im Schaltplan anzuzeigen:

  • Voltage – Knotenspannungen im Verhältnis zum Referenzknoten anzeigen
  • Power – Anzeige der momentanen Leistungsaufnahme (positiver Wert) oder Leistungsabgabe (negativer Wert)
  • Current – den Ausgangsstrom der Bauteile anzeigen.

Nach Durchführung der Analyse werden die berechneten Spannungs-, Leistungs- und/oder Stromwerte als Beschriftungen an den entsprechenden Knoten angezeigt.

  • Die Beschriftungen können durch Klicken, Halten und Ziehen auf dem Schaltplan verschoben werden.
  • Die berechneten Werte können nach Durchführung einer Arbeitspunktanalyse ebenfalls im Schaltplan angezeigt werden.

Das Simulationsergebnisdokument enthält die Berechnungen der im Schaltkreis platzierten Messsonde.

Die Werte werden automatisch für alle Knoten im Schaltkreis berechnet. Zusätzliche Werte können über das Sim Data Bedienfeld zur Ergebnistabelle hinzugefügt werden. Erfahren Sie mehr über die Arbeit mit Textdaten.

Ein Beispiel für eine konfigurierte Arbeitspunktanalyse für eine Schaltung und das Simulationsergebnisdokument ist unten dargestellt. Beachten Sie, dass die Beschriftungen der Ergebniswerte (für aktivierte Spannungs- und Leistungsberechnungen), die nach dem Simulationslauf erscheinen, im Schaltplanblatt angezeigt werden. Ein Beispiel für das Hinzufügen eines weiteren berechneten Werts zum Simulationsergebnisdokument wird ebenfalls gezeigt.

 

Das „Node Set“-Element wird verwendet, um die Startspannung für einen Knoten im Schaltkreis während eines vorläufigen Durchlaufs der Betriebspunktanalyse festzulegen. Nach diesem ersten Durchlauf wird die Einschränkung aufgehoben und die Iterationen werden bis zur tatsächlichen Vorspannungslösung fortgesetzt. Um das „Node Set“-Element zu verwenden, platzieren Sie das .NS Komponente aus der Simulation Generic Components Bibliothek ein und legen Sie anschließend den Initial Voltage Wert der platzierten Komponente fest.

Dieses Element ist in den meisten Schaltungen in der Regel nicht erforderlich, um eine Konvergenz zu erreichen. Es kann jedoch eine nützliche Hilfe bei der Simulation von bistabilen oder astabilen Schaltungen sein.

Übertragungsfunktionsanalyse

Die Übertragungsfunktionsanalyse (DC-Kleinsignalanalyse) berechnet den DC-Eingangswiderstand, den DC-Ausgangswiderstand und die DC-Verstärkung an jedem Spannungsknoten der Schaltung.

Um die Übertragungsfunktionsanalyse durchzuführen, aktivieren Sie die Transfer Function Option im Operating Point Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Sobald die Option aktiviert ist, stehen die entsprechenden Analyseoptionen zur Verfügung:

  • Source Name – die Kleinsignal-Eingangsquelle, die als Eingangsreferenz für die Berechnungen verwendet wird.
  • Reference Node – der Knoten im Schaltkreis, der an jedem angegebenen Spannungsknoten als Referenz für die Berechnungen dient. „0‘ ist der Referenzknoten (GND standardmäßig).

Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für eine konfigurierte Übertragungsfunktionsanalyse für eine Schaltung sowie das Dokument mit den Simulationsergebnissen. Wählen Sie im Dokument mit den Simulationsergebnissen das Transfer Function Diagramm aus, indem Sie auf die Registerkarte am unteren Rand des Entwurfsraums klicken, um die Analyseergebnisse aufzurufen.

Beachten Sie, dass das Diagramm anfangs keine Daten anzeigt. Die berechneten Werte können über das Sim Data Bedienfeld in die Ergebnistabelle eingefügt werden. Erfahren Sie mehr über die Arbeit mit Textdaten.

 

Pol-Null-Analyse

Mit der Pol-Null-Analyse können Sie die Stabilität eines linearen Systems mit einem Eingang und einem Ausgang bestimmen, indem Sie die Pole und/oder Nullstellen in der Kleinsignal-Wechselstrom-Übertragungsfunktion der Schaltung berechnen. Der Gleichstrom-Betriebspunkt der Schaltung wird ermittelt und anschließend linearisiert; danach werden Kleinsignalmodelle für alle nichtlinearen Bauelemente in der Schaltung bestimmt. Anhand dieser Schaltung werden dann die Pole und Nullstellen ermittelt, die der vorgegebenen Übertragungsfunktion entsprechen.

Die Pol-Null-Analyse funktioniert mit Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, linear gesteuerten Quellen, unabhängigen Quellen, Dioden, BJTs, MOSFETs und JFETs. Übertragungsleitungen werden nicht unterstützt.

Um die Pol-Null-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die Pole-Zero Analysis Option im Operating Point Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Sobald die Option aktiviert ist, stehen die entsprechenden Analyseoptionen zur Verfügung:

  • Input Node – der positive Eingangsknoten der Schaltung.

  • Input Reference Node – der Referenzknoten für den Eingang des Schaltkreises.

  • Output Node – der positive Ausgangsknoten der Schaltung.

  • Output Reference Node – der Referenzknoten für den Ausgang des Schaltkreises.

  • Analysis Type – Ermöglicht es Ihnen, die Art der Analyse weiter zu verfeinern. Wählen Sie diese Option, um alle Pole zu ermitteln, die die Übertragungsfunktion der Schaltung erfüllen (Poles Only), alle Nullstellen (Zeros Only) oder beides Poles und Zeros.

  • Transfer Function Type – Legt fest, welche Art von Wechselstrom-Kleinsignal-Übertragungsfunktion bei der Berechnung der Pole und/oder Nullstellen für den Schaltkreis verwendet werden soll. Es stehen zwei Arten zur Verfügung:

    • V(output)/V(input) – Spannungsverstärkungs-Übertragungsfunktion.

    • V(output)/I(input) – Impedanz-Übertragungsfunktion.

Beachten Sie bei der Auswahl eines Knotens, dass „0‘ der Referenzknoten ist (GND standardmäßig).

Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für eine konfigurierte Pol-Null-Analyse einer Schaltung sowie das Simulationsergebnisdokument. Wählen Sie im Simulationsergebnisdokument das Pole-Zero Analysis Diagramm aus, indem Sie auf die Registerkarte am unteren Rand des Entwurfsbereichs klicken, um die Analyseergebnisse anzuzeigen.

 
Die in der Pol-Null-Analyse verwendete Methode ist eine suboptimale numerische Suche. Bei großen Schaltungen kann es erheblich dauern oder es kann vorkommen, dass nicht alle Pole und Nullstellen gefunden werden. Bei manchen Schaltungen „verirrt“ sich die Methode und findet eine übermäßige Anzahl von Polen oder Nullstellen. Wenn bei der Suche nach Polen und Nullstellen keine Konvergenz erreicht wird, verfeinern Sie die Analyse, um nur Pole oder nur Nullstellen zu berechnen.

DC-Sweep

Die DC-Sweep-Analyse erzeugt eine Ausgabe ähnlich der eines Kurvenzeichners. Sie führt eine Reihe von Arbeitspunktanalysen durch, bei denen die Werte ausgewählter Parameter in vordefinierten Schritten geändert werden, um eine DC-Übertragungskurve zu erhalten.

Die DC-Sweep-Analyse wird im DC Sweep Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld.

Klicken Sie auf das Add Parameter Steuerelement, um die Parameter hinzuzufügen, die schrittweise verändert werden sollen. Dabei kann es sich um den Gleichstromwert einer Spannungs- oder Stromquelle, einen Widerstandswert oder die Temperatur handeln (Temp). Im FromTound Step Feldern geben Sie den Startwert, den Endwert bzw. den Schrittwert an, die über den definierten Durchlaufbereich verwendet werden sollen.

Der Quelle können mehrere Parameter hinzugefügt werden, jedoch werden bei den Berechnungen nur die ersten beiden Parameter der Liste berücksichtigt, die (mithilfe der Kontrollkästchen auf der linken Seite) aktiviert sind.

Verwenden Sie den Output Expressions Abschnitt, um Ausdrücke hinzuzufügen, die in den Simulationsergebnisdokumenten als Wellenformen ausgegeben werden sollen (zusätzlich zu den Wellenformen der im Schaltkreis platzierten Messpunkte). Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt„Ausgabeausdrücke hinzufügen “.

Ein Beispiel für eine konfigurierte DC-Sweep-Analyse für eine Schaltung und das Simulationsergebnisdokument ist unten dargestellt.

 

Transient

Die Transientenanalyse erzeugt eine Ausgabe, die der auf einem Oszilloskop üblicherweise angezeigten ähnelt, und berechnet die transienten Ausgangsgrößen (Spannung oder Strom) als Funktion der Zeit über das vom Benutzer festgelegte Zeitintervall oder die Anzahl der Perioden. Vor einer Transientenanalyse wird automatisch eine Arbeitspunktanalyse durchgeführt, um die Gleichstromvorspannung der Schaltung zu ermitteln, es sei denn, die Use Initial Conditions Option aktiviert ist.

Die Transientenanalyse wird im Bereich „Transient“ des Simulation Dashboard Bedienfeld.

Legen Sie das Zeitintervall bzw. die Anzahl der Perioden für die Analyse fest, indem Sie den gewünschten Modus auswählen und die entsprechenden Werte festlegen:

  •  – Interval Modus. Legen Sie den Wert für den Beginn und das Ende des gewünschten Zeitintervalls (in Sekunden) sowie das nominelle Zeitinkrement im FromTound Step Feldern.

  •  – Period Modus. Legen Sie den Wert für den Beginn und das Ende des gewünschten Zeitintervalls (in Sekunden), die Anzahl der Perioden einer Sinuswelle sowie die Anzahl der Datenpunkte pro Periode der Sinuswelle in den FromN Periodsund Points / Period Feldern.

Verwenden Sie den Output Expressions Abschnitt, um Ausdrücke hinzuzufügen, die in den Simulationsergebnisdokumenten als Wellenformen ausgegeben werden sollen (zusätzlich zu den Wellenformen der im Schaltkreis platzierten Messpunkte). Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt„Ausgabeausdrücke hinzufügen “.

Aktivieren Sie die Use Initial Conditions Option, um die Berechnung des transienten Prozesses anhand von Anfangsbedingungen durchzuführen und dabei die Betriebspunktanalyse zu umgehen. Verwenden Sie diese Option, wenn Sie eine transiente Analyse durchführen möchten, die nicht vom Ruhebetriebspunkt ausgeht. Die Anfangsbedingung kann für jede entsprechende Komponente im Schaltplan definiert werden (legen Sie den Wert des entsprechenden Parameters fest, z. B. Initial Current für eine Induktivität oder Initial B-E Voltage oder Initial C-E Voltage für einen Bipolartransistor) festlegen, oder .IC-Bauteile können in die Schaltung eingefügt werden (verwenden Sie den Simulate » Place Initial Condition Befehl aus den Hauptmenüs oder platzieren Sie die .IC Bauteil aus der Simulation Generic Components Bibliothek platzieren und anschließend den Initial Voltage Wert des platzierten Bauteils fest). Der IC-Wert eines Bauteils hat Vorrang vor einem an ein Netz angeschlossenen .IC-Objekt.

Ein Beispiel für eine konfigurierte Transientenanalyse einer Schaltung sowie das Simulationsergebnisdokument sind unten dargestellt.

 

Fourier-Analyse

Die Fourier-Analyse eines Entwurfs basiert auf dem letzten Zyklus der während einer Transientenanalyse erfassten Transientendaten. Beträgt die Grundfrequenz beispielsweise 1 kHz, würden die Transientendaten des letzten 1-ms-Zyklus für die Fourier-Analyse verwendet.

Um eine Fourier-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die Fourier Analysis Option im Transient Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Sobald die Option aktiviert ist, stehen die entsprechenden Analyseoptionen zur Verfügung:

  • Fourier Fundamental Frequency – die Frequenz des Signals, das durch die Summe sinusförmiger Wellenformen approximiert wird.
  • Fourier Number of Harmonics – die Anzahl der bei der Analyse zu berücksichtigenden Oberschwingungen. Jede Oberschwingung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz. Zusammen mit der Sinuskurve der Grundfrequenz ergeben die Oberschwingungen die tatsächliche Wellenform des analysierten Signals. Je mehr Oberschwingungen in die Summe einfließen, desto besser ist die Annäherung an die Wellenform des Signals (z. B. die Summierung von Sinuswellen zu einer Rechteckwelle).

Ein Beispiel für eine konfigurierte Fourier-Analyse einer Schaltung und das Dokument mit den Simulationsergebnissen ist unten dargestellt. Die ersten beiden Diagramme zeigen Wellenformen aus der Transientenanalyse der Schaltung, während die nachfolgenden Diagramme, die in einem separaten Fourier Analysis Diagramm des Simulationsergebnisdokuments dargestellt werden, zeigen die Ergebnisse der Fourier-Analyse. Die Rechteckwelle, deren Grundfrequenz 1 kHz beträgt, wird in Sinuswellen mit Frequenzen zerlegt, die ungerade Vielfache dieser Frequenz sind (ungerade Oberschwingungen), wie in der dritten Grafik dargestellt (1 kHz, 3 kHz, 5 kHz, 7 kHz usw.) und deren Amplituden mit jeder nachfolgenden Oberschwingung abnehmen.

 

Spannungsanalyse

Diese Funktion befindet sich in der offenen Beta und ist verfügbar, wenn die Simulation.StressAnalysis Option im Dialogfeld „Erweiterte Einstellungen“ aktiviert ist.

Die Belastungsanalyse dient dazu, die Betriebsbedingungen für jede einzelne Komponente zu berechnen – wie beispielsweise maximale Spannungen, Ströme und Verlustleistungen – und diese mit den im Belastungsmodell der Komponente definierten Grenzwerten abzugleichen.

Das Belastungsmodell einer Komponente wird auf der Stress Registerkarte des Sim Model Dialogfelds, das für das Simulationsmodell der Komponente aufgerufen wird. Von hier aus können Sie die erforderlichen Device Type und Parameterwerte festlegen sowie die Pin-Zuordnung zwischen dem Belastungsmodell (dessen Pins vordefiniert sind) und dem Simulationsmodell definieren. Weitere Informationen zur Konfiguration des Belastungsanalysemodells finden Sie auf der Seite„Bearbeitung einzelner Komponenten“.

Die Derating-Koeffizienten, die die Parametergrenzwerte reduzieren, werden auf der Grundlage der Parameter des Belastungsmodells berechnet. Alternativ können die Werte auf der Stress Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfelds (aufrufbar durch Klicken auf das Settings Steuerelement im Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld) festgelegt werden.

Um eine Spannungsanalyse durchzuführen, aktivieren Sie die Stress Analysis Option im Transient Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Wählen Sie im Simulationsergebnisdokument das Stress Diagramm aus, indem Sie auf die Registerkarte am unteren Rand des Entwurfsraums klicken, um die Analyseergebnisse aufzurufen.

 
  • Verwenden Sie die Steuerelemente am oberen Rand des Stress Diagramms, um nur die für Sie relevanten Ergebnisse der Spannungsanalyse anzuzeigen:

    • Verwenden Sie das Search Feld, um nur jene Ergebnisse anzuzeigen, die Component oder Parameter die eingegebene Zeichenfolge enthalten.
    • Aktivieren Sie das Hide Invalid Measurement Kontrollkästchen, um als ungültig erachtete Ergebnisse (sowie Ergebnisse ohne Wert) auszublenden.

     

  • Wenn das Stress Diagramm nicht im Simulationsergebnisdokument enthalten ist, können Sie den Chart » Create/Update Stress Chart Befehl aus den Hauptmenüs des SimView-Editors verwenden, um das Diagramm hinzuzufügen und es mit Daten zu füllen, die auf den Berechnungen aus dem Transientendiagramm und den Spannungsparametern der Komponenten im Schaltplan basieren. Falls das Spannungsdiagramm bereits im Dokument vorhanden ist, verwenden Sie den Befehl, um das Diagramm mit den neuesten Ergebnissen der transienten Analyse und den aktuellen Werten der Spannungsparameter der Komponenten im Schaltplan zu aktualisieren.

    Beachten Sie, dass bei der Erstellung des Spannungsdiagramms mit dem Befehl der Standardwert für die Analysetemperatur von 27 °C verwendet wird. Ist das Diagramm bereits vorhanden (die Spannungsanalyse wurde durchgeführt), wird die tatsächliche Analysetemperatur verwendet.

AC-Sweep

Die AC-Sweep-Analyse erzeugt ein Ergebnis, das den Frequenzgang der Schaltung darstellt, wobei die Kleinsignal-Wechselstrom-Ausgangsgrößen als Funktion der Frequenz berechnet werden. Zunächst wird eine Arbeitspunktanalyse durchgeführt, um die Gleichstromvorspannung der Schaltung zu bestimmen, wobei die Signalquelle durch einen Sinusgenerator mit fester Amplitude ersetzt wird; anschließend wird die Schaltung über den angegebenen Frequenzbereich analysiert. Das gewünschte Ergebnis einer AC-Kleinsignalanalyse ist in der Regel eine Übertragungsfunktion (Spannungsverstärkung, Transimpedanz usw.).

Bevor Sie eine AC-Sweep-Analyse durchführen können, muss der Schaltplan mindestens eine Signalquelle enthalten, für die ein Wert für den AC Magnitude Parameter eingegeben wurde (der optionale AC Phase Parameter kann zur Definition der Anfangsphase verwendet werden). Diese Quelle wird während der Simulation durch einen Sinusgenerator ersetzt.

Für die AC-Sweep-Analyse muss der Parameter „AC-Amplitude“ eingestellt werden.
Für die AC-Sweep-Analyse muss der Parameter „AC-Amplitude“ eingestellt werden.

Die Wechselstrom-Sweep-Analyse wird im AC Sweep Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld.

Legen Sie die folgenden Parameter für die Analyse fest:

  • Start Frequency – die Startfrequenz für den Sinusgenerator (in Hz).
  • End Frequency – die Endfrequenz für den Sinusgenerator (in Hz).
  • No. Points / Points/Dec / Points/Oct – der Schrittwert für den Durchlaufbereich in Verbindung mit der gewählten Type.
  • Type – die Art der Datenpunktzuordnung im Frequenzspektrum. Die folgenden drei Arten stehen zur Verfügung:
    • Linear – Gesamtzahl der Datenpunkte, die auf einer linearen Skala gleichmäßig verteilt sind.
    • Decade – Anzahl der gleichmäßig verteilten Datenpunkte pro Dekade einerlog10-Skala.
    • Octave – Anzahl der gleichmäßig verteilten Datenpunkte pro Oktave einerlog2-Skala.

Verwenden Sie den Output Expressions Abschnitt, um Ausdrücke hinzuzufügen, die in den Simulationsergebnisdokumenten als Wellenformen ausgegeben werden sollen (zusätzlich zu den Wellenformen der im Schaltkreis platzierten Messpunkte). Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt„Hinzufügen von Ausgabeausdrücken “.

Beachten Sie bei der Konfiguration eines Ausgabeausdrucks für eine AC-Sweep-Analyse, dass Sie aus einer Reihe von Complex Functions im Add Output Expression Dialogfeld auswählen können.

Konfigurieren Sie einen Ausgabeausdruck mit komplexen Funktionen für eine AC-Sweep-Analyse
Konfigurieren Sie einen Ausgabeausdruck mit komplexen Funktionen für eine AC-Sweep-Analyse

Funktion Beschreibung
Amplitude Gibt die Amplitude der Welle zurück.
Amplitude (dB) Gibt die Amplitude der Welle in Dezibel zurück.
Real Gibt die Realteilkomponente einer komplexen Wellenform zurück.
Imaginär Gibt die Imaginärkomponente einer komplexen Wellenform zurück.
Phase (Grad) Gibt die Phase der Welle in Grad zurück.
Phase (Rad) Gibt die Phase der Welle in Radianten zurück.
Gruppenverzögerung Gibt die Gruppenverzögerung der Welle zurück.

Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für eine konfigurierte AC-Sweep-Analyse einer Schaltung sowie das Dokument mit den Simulationsergebnissen.

 

Ausgangsspannung, Leistung und Strom werden in der Wechselstromanalyse unterstützt, unter anderem für die folgenden Komponenten:

VCVS VCCS CCVS CCCS
VCVS_Table VCCS_Tabelle CCVS_Tabelle CCCS_Tabelle
VCVS_Poly VCCS_Poly CCVS_Poly CCCS_Poly
VCVS_Expr VCCS_Expr CCVS_Expr CCCS_Expr

Rauschanalyse

Die Rauschanalyse misst die Rauschanteile von Widerständen und Halbleiterbauelementen durch die Darstellung der Rauschspektraldichte, d. h. des in Volt zum Quadrat pro Hertz (V²/Hz) gemessenen Rauschens. Kondensatoren, Induktivitäten und gesteuerte Quellen werden als rauschfrei behandelt.

Um die Rauschanalyse durchzuführen, aktivieren Sie die Noise Analysis Option im AC Sweep Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Sobald die Option aktiviert ist, stehen die entsprechenden Analyseoptionen zur Verfügung:

  • Noise Source – eine unabhängige Spannungsquelle im Schaltkreis, die als Eingangsreferenz für die Rauschberechnungen dienen soll.

  • Output Node – der Knoten im Schaltkreis, an dem das gesamte Ausgangsrauschen gemessen werden soll.

  • Ref Node – der Knoten im Schaltkreis, der als Referenz für die Berechnung des Gesamtausgangsrauschens bei der gewünschten Output Node. Standardmäßig ist dieser Parameter auf „0‘ (der Referenzknoten, GND standardmäßig). Wird ein anderer Knoten festgelegt, wird das Gesamtausgangsrauschen wie folgt berechnet V(Output Node) - V(Reference Node).

  • Points Per Summary – Hiermit können Sie steuern, welche Rauschmessung durchgeführt wird. Die folgenden Werte der Option werden unterstützt:

    • 0 – Wird dieser Parameter auf diesen Wert gesetzt, werden ausschließlich das Eingangs- und das Ausgangsrauschen gemessen.

    • 1 – Wenn dieser Parameter auf diesen Wert gesetzt wird, wird der Rauschbeitrag jeder Komponente in der Schaltung gemessen.

    Die Eingabe einer ganzen Zahl, die größer ist als 1 entspricht der Angabe von 1.

Ein Beispiel für eine konfigurierte Rauschanalyse einer Schaltung und das Simulationsergebnisdokument sind unten dargestellt.

Wählen Sie im Simulationsergebnisdokument das Noise Spectral Density Diagramm aus, indem Sie auf die Registerkarte am unteren Rand des Entwurfsraums klicken, und fügen Sie die gewünschten Wellen zum aktuellen Diagramm hinzu, indem Sie den entsprechenden Eintrag in der Source Data Liste im Sim Data Bedienfeld auswählen und auf die Add Wave to Plot Schaltfläche. Die onoise_spectrum Wellenform (blau) zeigt das am angegebenen Ausgangsknoten gemessene Gesamtausgangsrauschen, in diesem Fall Output. Die inoise_spectrum Wellenform (rot) zeigt die Rauschmenge, die am Eingang eingespeist werden müsste, um das gemessene Ausgangsrauschen an diesem Knoten zu erhalten.

Wählen Sie auf ähnliche Weise das Integrated Noise Diagramm aus, indem Sie auf die Registerkarte am unteren Rand des Entwurfsraums klicken, und fügen Sie die erforderlichen berechneten Werte zur Ergebnistabelle hinzu, indem Sie den entsprechenden Eintrag in der Source Data Liste im Sim Data Bedienfeld auswählen und auf die Add Wave to Plot Schaltfläche.

 
Wenn der Points Per Summary Parameter auf 1 statt auf 0, wäre der Rauschbeitrag jeder relevanten Komponente in der Schaltung gemessen worden und die entsprechenden Wellenformen wären jeweils im Sim Data Bedienfeld bereitgestellt.

S-Parameter-Analyse

Diese Funktion befindet sich in der offenen Beta und ist verfügbar, wenn die Simulation.SParametersAnalysis Option im Dialogfeld „Erweiterte Einstellungen“ aktiviert ist.

S-Parameter (Streuparameter) ermöglichen einen Ansatz zur Beschreibung von Netzwerken auf der Grundlage des Verhältnisses von einfallenden und reflektierten Mikrowellen (bei einem zu testenden Bauteil: Wie viel Leistung gelangt von einem Anschluss zum anderen und wie viel wird zurückreflektiert). Diese Verhältnisse können anschließend zur Berechnung von Eigenschaften einer Schaltung herangezogen werden, darunter Eingangsimpedanz, Frequenzgang und Isolation. Die Analyse von S-Parametern ist zwar in erster Linie für HF-Schaltungen und -Komponenten gedacht, eignet sich jedoch gleichermaßen für jede Schaltung mit mindestens zwei Quellen (Anschlüssen).

Um die S-Parameter-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die S-Parameters Analysis Option im AC Sweep Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Sobald die Option aktiviert ist, stehen die entsprechenden Analyseoptionen zur Verfügung. Definieren Sie die beteiligten Anschlüsse (Quellen) und legen Sie für jeden eine Impedanz fest (Standardwert ist 50 Ohm). Verfügt ein Bauteil über mehr als zwei Anschlüsse, können diese (mithilfe der Add Steuerelement) und entsprechend definiert werden, was dazu führt, dass mehr S-Parameter in die resultierende „S-Matrix“ einfließen.

Die Simulations-Engine berechnet außerdem Y-Parameter (Admittanz) und Z-Parameter (Impedanz), die nach Belieben zu den Diagrammen hinzugefügt werden können.

Verwenden Sie den Output Expressions Abschnitt, um Ausdrücke hinzuzufügen, die in den Simulationsergebnisdokumenten in Form von s__y__oder z__, zum Beispiel s_1_1 oder y_1_2.

Sobald die Wechselstrom-Sweep-Analyse durchgeführt wurde, stehen die S-Parameter-Daten im S-parameters Analysis Diagramm im Simulationsergebnisdokument.

Ein Beispiel für eine konfigurierte S-Parameter-Analyse einer Schaltung sowie das Simulationsergebnisdokument sind unten dargestellt.

 

Zusätzliche Analysen

Es stehen eine Reihe weiterer Analysearten zur Verfügung. Das Prinzip der zusätzlichen Berechnungen basiert darauf, die Werte der Parameter innerhalb des ausgewählten Bereichs durchzugehen und für jeden Parameterwert eine Reihe von Berechnungen durchzuführen.

Temperaturdurchlauf

Die Funktion „Temperaturdurchlauf“ dient dazu, die Schaltung bei jeder Temperatur innerhalb eines festgelegten Bereichs zu analysieren, wobei eine Reihe von Kurven erzeugt wird – eine für jede Temperatureinstellung.

Um die Temperaturdurchlauf-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die Temp. Sweep Option am unteren Rand des Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Klicken Sie auf Settings , um die Analyse im Temperature Bereich auf der General Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfelds, das sich öffnet, mit den folgenden Parametern:

  • From – die Anfangstemperatur des gewünschten Messbereichs (in Grad Celsius).
  • To – die Endtemperatur des gewünschten Messbereichs (in Grad Celsius).
  • Step – der Schrittwert, der zur Bestimmung der Sweep-Werte über den definierten Sweep-Bereich verwendet werden soll.

Nachfolgend ist ein Beispiel für eine konfigurierte AC-Sweep-Analyse einer Schaltung in Verbindung mit der Temperatur-Sweep-Funktion sowie das Simulationsergebnisdokument dargestellt.

 

Parameter-Sweep

Mit der Funktion „Parameter-Sweep“ können Sie die Werte von Bauelementen, Quellen und/oder der Temperatur in definierten Schritten über einen festgelegten Bereich variieren.

Der Parameter-Sweep kann grundlegende Komponenten und Modelle variieren – die Daten von Teilschaltungen werden während der Analyse nicht verändert.

Um die Parameter-Sweep-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die Sweep Option am unteren Rand des Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Klicken Sie Settings , um die Analyse im Bereich „Parameter-Sweep“auf der General Registerkarte des Advanced Analysis Settings sich öffnenden Dialogfeldes. Klicken Sie auf das Add Parameter Steuerelement, um einen Parameter für die Schrittweise-Analyse hinzuzufügen, und wählen Sie den Parameter im Dropdown-Menü aus. Wählen Sie die Art der Verteilung des schrittweise zu variierenden Parameters aus und nutzen Sie die darunter liegenden Felder, um die Verteilungsparameter festzulegen:

  • Linear – Geben Sie den Startwert, den Endwert und den Schrittwert an, die über den definierten Sweep-Bereich im FromTo, und Step Feldern an.
  • Decade – Geben Sie den Startwert, den Endwert und die Anzahl der Datenpunkte in Zehnfachschritten der Parameterwertänderung in den Feldern FromTobzw. Points/Dec .
  • Octave – Geben Sie den Startwert, den Endwert und die Anzahl der Datenpunkte durch eine doppelte Änderung der Parameterwerte in den Feldern FromTound Points/Oct .
  • List – Geben Sie eine Liste der erforderlichen Parameterwerte (durch Leerzeichen getrennt) im Values Feld an.

Fügen Sie so viele Parameter hinzu und konfigurieren Sie diese so, wie es für die schrittweise Durchlaufsimulation erforderlich ist.

Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für eine konfigurierte Transientenanalyse eines Schaltkreises in Verbindung mit der Funktion „Parameter-Sweep“ sowie das Simulationsergebnisdokument.

 

Monte-Carlo

Die Monte-Carlo-Analyse ermöglicht es Ihnen, mehrere Simulationsläufe durchzuführen, bei denen die Bauteilwerte innerhalb festgelegter Toleranzen zufällig variiert werden.

  • Bei der Monte-Carlo-Analyse können grundlegende Komponenten und Modelle variiert werden – die Daten der Teilschaltungen werden während der Analyse nicht verändert.
  • Jedes Bauteil wird unabhängig von anderen Bauteilen zufällig variiert. Wenn eine Schaltung beispielsweise zwei 10K-Widerstände enthält und die Standardtoleranz auf 10 % festgelegt ist, könnte im ersten Durchlauf der Simulation ein Widerstand einen Wert von 953 Ω und der andere einen Wert von 1022 Ω haben. Das Programm verwendet für jede Komponente eine eigene, unabhängige Zufallszahl, um den Wert zu generieren.

Um die Monte-Carlo-Analyse durchzuführen, aktivieren Sie die Monte Carlo Option am unteren Rand des Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Klicken Sie auf Settings , um die Analyse im Monte Carlo Bereich auf der General Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfelds, das sich öffnet, mit den folgenden Parametern:

  • Number of Runs – die Anzahl der Simulationsläufe, die der Simulator durchführen soll. Für jeden Lauf werden unterschiedliche Gerätewerte innerhalb des angegebenen Toleranzbereichs verwendet. (Standard = 5).
  • Distribution – Dieser Parameter definiert die Verteilung der bei der Zufallszahlengenerierung ermittelten Werte. Es stehen drei Verteilungstypen zur Verfügung:
    • Uniform (Standard) – Hierbei handelt es sich um eine gleichmäßige Verteilung. Die Werte sind gleichmäßig über den angegebenen Toleranzbereich verteilt. Bei einem 1-kΩ-Widerstand mit einer Toleranz von 10 % besteht beispielsweise die gleiche Wahrscheinlichkeit, dass der zufällig generierte Wert zwischen 900 Ω und 1100 Ω liegt.
    • Gaussian – Die Werte sind gemäß einer Gaußschen (glockenförmigen) Verteilung verteilt, deren Mittelpunkt beim Nennwert liegt und deren angegebene Toleranz bei ±3 Standardabweichungen liegt. Bei einem Widerstand mit einem Wert von 1 kΩ ± 10 % läge der Mittelpunkt der Verteilung bei 1000 Ω, +3 Standardabweichungen entsprechen 1100 Ω und -3 Standardabweichungen entsprechen 990 Ω. Bei dieser Art der Verteilung ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass der zufällig generierte Wert näher am angegebenen Wert liegt.
    • Worst Case – Dies entspricht der Gleichverteilung, allerdings werden nur die Endpunkte (Worst-Case-Werte) des Bereichs verwendet. Bei einem 1 kΩ ± 10 %-Widerstand würde der verwendete Wert zufällig aus den beiden Worst-Case-Werten 990 Ω und 1100 Ω ausgewählt werden. Bei jedem einzelnen Simulationsdurchlauf besteht die gleiche Wahrscheinlichkeit, dass entweder der obere Worst-Case-Wert (1100 Ω) oder der untere Worst-Case-Wert (990 Ω) verwendet wird.
  • Seed – Dieser Wert wird vom Simulator verwendet, um Zufallszahlen für die verschiedenen Durchläufe der Analyse zu generieren. Wenn Sie eine Simulation mit einer anderen Zufallszahlenreihe durchführen möchten, muss dieser Wert auf eine andere Zahl geändert werden. (Default = -1).
  • Group Tolerances:
    • Resistor – die für Widerstände einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent angegeben (Standard = 10 %).
    • Capacitor – die für Kondensatoren einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent eingegeben (Standard = 10 %).
    • Inductor – die für Induktivitäten einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent eingegeben (Standard = 10 %).
    • Transistor – die für Transistoren (Beta-Vorwärtswert) einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent eingegeben (Standard = 10 %).
    • DC Source – die für Gleichstromquellen einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent angegeben (Standard = 10 %).
    • Digital Tp – die für Digital-Tp (Ausbreitungsverzögerung bei digitalen Bauelementen) einzuhaltende Toleranz. Der Wert wird in Prozent eingegeben (Standard = 10 %). Die Toleranz dient zur Festlegung des zulässigen Wertebereichs, der vom Zufallszahlengenerator für ein Bauelement erzeugt werden kann. Für ein Bauelement mit Nennwert ValNomlässt sich der Bereich wie folgt ausdrücken: ValNom - (Tolerance * ValNom) ... ValNom + (Tolerance * ValNom)

Nachfolgend ist ein Beispiel für eine konfigurierte Transientenanalyse einer Schaltung in Verbindung mit der Monte-Carlo-Analysefunktion sowie das Simulationsergebnisdokument dargestellt.

 

Sensitivitätsanalyse

Die Sensitivitätsanalyse bietet eine Möglichkeit, zu ermitteln, welche Schaltungskomponenten oder Faktoren den größten Einfluss auf die Ausgangseigenschaften einer Schaltung haben. Mit diesen Informationen können Sie den Einfluss negativer Eigenschaften verringern oder alternativ die Schaltungsleistung auf der Grundlage positiver Eigenschaften verbessern. Die Sensitivitätsanalyse berechnet Sensitivitäten als numerische Werte bestimmter Messgrößen in Bezug auf Komponenten bzw. Modellparameter von Schaltungskomponenten sowie die Sensitivität gegenüber Temperatur und globalen Parametern. Das Ergebnis der Analyse ist eine Tabelle mit den Sensitivitätswerten für jeden Messtyp.

Wenn Sie sich für die Berechnung der Sensitivität entscheiden, stehen die Analysen „Temperaturdurchlauf“, „Parameterdurchlauf“ und „Monte-Carlo“ nicht zur Verfügung.

Um eine Sensitivitätsanalyse durchzuführen, muss eine geeignete Messung konfiguriert sein. Im unten gezeigten Beispiel ist für die AC-Sweep-Analyse ein Ausgabeausdruck eingerichtet, dB(v(OUT)), und für diese Ausgabe sind zwei Messungen konfiguriert: BW (Bandbreite) und MAX (maximale Amplitude). Die Empfindlichkeit kann für jede dieser Messungen berechnet werden.

Um die Sensitivitätsanalyse durchzuführen, aktivieren Sie die Sensitivity Option am unteren Rand des Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfelds. Klicken Sie auf Settings , um die Analyse auf der Sensitivity Registerkarte des Advanced Analysis Settings sich öffnenden Dialogfeldes zu konfigurieren. Verwenden Sie den Group Deviations den Bereich, um die relative Toleranz festzulegen, die auf den Komponentenwert für Komponenten dieses Typs angewendet wird. Verwenden Sie den Custom Deviations Bereich, um die Sensitivität jedes Objekts mit einem parametrischen Wert zu analysieren, der Berechnungen der Sensitivitätsanalyse unterstützt. Alle Sensitivitätseinstellungen sind standardmäßig auf 1mund lassen einen Wertebereich von 1u bis 0.1.

Wechseln Sie nach dem Ausführen der Analyse zur Measurements Registerkarte des Sim Data im Ergebnisdokument, wählen Sie den gewünschten Satz von Messergebnissen aus und klicken Sie auf die Sensitivity Schaltfläche, um zum Sensitivity Diagramm zu wechseln. Die Empfindlichkeitsergebnisse werden in einer Tabelle angezeigt, sodass Sie schnell die Komponente identifizieren können, die am empfindlichsten auf Wertschwankungen reagiert.

 

Das Gleichgewicht zwischen Genauigkeit und Leistung finden

Ein wichtiger Teil der Simulationskonfiguration ist die Festlegung der richtigen Werte für die bei der Simulation verwendeten Bereiche.

Beispielsweise entsprechen die Standardwerte möglicherweise nicht der erforderlichen Simulationszeit, die sich aus den Eigenschaften der Schaltung ergibt. Betrachten Sie als Beispiel eine transiente Charakteristik, die mit einem From - To Zeitintervall von 0 bis 1 µs, wie unten dargestellt.

Das Zeitintervall für den Transienten wurde von 0 bis 1 µs konfiguriert.
Das Zeitintervall für den Transienten wurde von 0 bis 1 µs konfiguriert.

In dieser Schaltung wurde die Quelle so konfiguriert, dass sie eine Period von 1 µs konfiguriert, wie unten dargestellt.

Die Periode der Quelle beträgt 1 u.
Die Periode der Quelle beträgt 1 u.

Dieser Transientenbereich ermöglicht angesichts der Betriebseigenschaften der Schaltung keine korrekte Simulation, wie unten dargestellt.

Der Transientenzeitbereich ist für die in der Quelle konfigurierte Periode zu kurz.

Ebenso ist es bei einem breiten Bereich (z. B. 0–100 µ) schwierig, das Diagramm zu analysieren, und der Zeitaufwand für die Analyse steigt ebenfalls an.

Der Transientenzeitbereich ist zu breit.
Der Transientenzeitbereich ist zu breit.

Wählen Sie stattdessen einen Bereichswert, der größer ist als der Wert der Signalperiode, zum Beispiel 5 Perioden (0–5 µs). Dies sollte ausreichen, damit sich die Schaltung stabilisiert, ist aber für diese Art von Berechnung nicht übermäßig groß.

Ein geeigneter Zeitbereich für eine Transientenanalyse dieser Schaltung.
Ein geeigneter Zeitbereich für eine Transientenanalyse dieser Schaltung.

Es ist außerdem wichtig, bei der Berechnung oder der Anzahl der im Diagramm angezeigten Punkte auf eine proportionale Abstufung der Werte zu achten. Wenn Sie eine zu hohe Anzahl von Punkten wählen, verlangsamt sich die Berechnung, und eine zu geringe Anzahl von Punkten führt zu ungenauen Berechnungen.

Betrachten Sie beispielsweise die unten dargestellten Amplituden-Frequenz-Kennlinien: Die erste ist für 10 Punkte konfiguriert, die zweite für 1000 Punkte. Der Unterschied in der Anzahl der verwendeten Punkte hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Berechnungszeit, erhöht jedoch die Genauigkeit der Kennlinien erheblich.

Die Analyseergebnisse bei Verwendung einer zu geringen Anzahl von Punkten für die Berechnung.
Die Analyseergebnisse bei Verwendung einer zu geringen Anzahl von Punkten für die Berechnung.

Für die Berechnung wurde eine geeignete Anzahl von Punkten verwendet.
Für die Berechnung wurde eine geeignete Anzahl von Punkten verwendet.

Um die Datenpunkte der Analyse in den Diagrammen anzuzeigen, aktivieren Sie die Show Data Points Option im Document Options Dialogfeld (Tools » Document Options).

Ausgabeausdrücke hinzufügen

Bei der Konfiguration einiger Analysen können Sie Ausdrücke hinzufügen, die in den Simulationsergebnisdokumenten als Kurven ausgegeben werden sollen (zusätzlich zu den Kurven der in der Schaltung platzierten Messpunkte). Um einen Ausdruck hinzuzufügen, klicken Sie auf das Add Steuerelement im Output Expression Abschnitt des gewünschten Analysebereichs im Simulation Dashboard Bedienfeld. Unter der aktuell ausgewählten Ausgabeausdruckszeile erscheint eine leere Zeile. Geben Sie den Ausgabeausdruck an und legen Sie die Plotnummer und die Farbe fest. Dies kann über den hinzugefügten Eintrag direkt im Bedienfeld erfolgen, oder Sie können auf die Schaltfläche „ “ klicken und aus der Liste der verfügbaren Waveforms im Add Output Expression Dialogfeld.

Wählen Sie den gewünschten Ausdrucksausgabewert aus oder definieren Sie eine neue Funktion und legen Sie anschließend fest, wie dieser Ausdruck dargestellt werden soll.
Wählen Sie den gewünschten Ausdrucksausgabewert aus oder definieren Sie eine neue Funktion und legen Sie anschließend fest, wie dieser Ausdruck dargestellt werden soll.

Der Waveforms Bereich des Dialogfelds enthält eine Liste der derzeit verfügbaren Wellenformen und Konstanten. Standardmäßig All sind Wellenformen aufgelistet. Verwenden Sie das Dropdown-Menü am oberen Rand der Liste, um einen Filter anzuwenden:

  • Digital – den logischen Pegel (0, 1, undefiniert, hohe Impedanz) in einem digitalen Knoten. Ein Knoten gilt als digital, wenn er mit einem Pin eines Bauteils verbunden ist, das über ein digitales Simulationsmodell verfügt.
  • Node Voltages – Spannungen in den Netzen der Schaltung.
  • Voltages – Spannungen an Bauteilen in der Schaltung.
  • Currents – Strom durch die Bauteile im Schaltkreis.
  • Powers – von den Bauteilen im Stromkreis aufgenommene bzw. abgegebene Leistung.
  • Charges\Fluxes – Ladungen von Kondensatoren und Induktivitätsflüsse im Stromkreis.
  • Conductivities – Leitfähigkeiten von Dioden und Transistoren im Schaltkreis.
  • Constants

Mit den unten aufgeführten Funktionen können Sie mathematische Ausdrücke auf der Grundlage beliebiger Quelldaten-Wellenformen erstellen. Beachten Sie, dass die verfügbaren Funktionen von der Art der Analyse abhängen, mit der die Wellenformen ermittelt wurden.

Der Ausdruck kann eine beliebige Kombination aus verfügbaren Funktionen und zulässigen Operatoren enthalten. Klicken Sie auf eine Wellenform oder einen Funktionseintrag, um diesen in das aktive Ausdrucksfeld einzufügen (Expression X oder Expression Y) unten hinzuzufügen. Sie können den Ausdruck auch definieren, indem Sie ihn direkt in diese Felder eingeben.

Die Optionen am unteren Rand des Dialogfelds legen fest, wie der Ausdruck in der Simulationsdatendatei dargestellt wird:

  • Name – den Namen des Ausgabeausdrucks.
  • Units – die angezeigten Maßeinheiten.
  • Plot Number – die laufende Nummer des Diagramms, in dem die Wellenform dargestellt wird. Wählen Sie eines der derzeit definierten Diagramme aus oder wählen Sie New Plot , um ein neues Diagramm für die Wellenform zu erstellen.
  • Axis Number – die laufende Nummer der Y-Achse, die für die Wellenform verwendet werden soll. Wählen Sie eine der derzeit definierten Achsen aus oder wählen Sie New Axis , um eine neue Y-Achse für die Wellenform zu erstellen.
  • Color – Die Farbe der Wellenform. Wenn keine Änderung vorgenommen wird, werden die Farben für die verschiedenen Wellenformen in der Simulationsdatendatei automatisch zugewiesen.

Die Reihenfolge der Ausgabeausdruckszeilen kann per Drag-and-Drop geändert werden. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf den freien Bereich einer Ausgabeausdruckszeile und halten Sie die Taste gedrückt, um sie in der Liste nach oben oder unten zu verschieben.

Verfügbare Funktionen

Konfigurieren und Durchführen von Simulationsmessungen

Messgrößen sind eine Sammlung von Größen, die das Verhalten und die Qualität der Schaltung charakterisieren. Die Werte der Messgrößen werden gemäß den festgelegten Regeln berechnet, indem die Eigenschaften der Wellenformen in der Schaltung ausgewertet werden. Beispiele für Messgrößen sind Bandbreite, Verstärkung, Anstiegszeit, Abfallzeit, Impulsbreite, Frequenz und Periode.

Messungen für eine Ausgangswellenform werden auf der Measurements Registerkarte des Add Output Expression Dialogfeld. Klicken Sie auf das Add Measurement Steuerelement, um eine neue Messung hinzuzufügen, und konfigurieren Sie diese im daraufhin angezeigten Eingabefeld: Name der Messung, Typ und zugehörige Parameter. Die Anzahl der Messungen, die Sie definieren können, ist unbegrenzt. Die Namen der hinzugefügten Messungen werden im Eingabefeld des Ausgangsausdrucks im Simulation Dashboard Bedienfeld an.

Fügen Sie bei der Konfiguration eines Ausgangsausdrucks die erforderlichen Messungen hinzu.
Fügen Sie bei der Konfiguration eines Ausgangsausdrucks die erforderlichen Messungen hinzu.

Erfahren Sie mehr über das Hinzufügen von Ausgabeausdrücken.

Die Messergebnisse werden auf der Measurements Registerkarte des Sim Data Bedienfeld angezeigt, wenn Sie das Simulationsergebnisdokument durchsehen. Erfahren Sie mehr überdas Arbeiten mit Messergebnissen.

Globale Parameter

Globale Parameter dienen dazu, die parametrische Abhängigkeit der Kennlinien eines elektrischen Schaltungselements zu definieren. In der Regel werden globale Parameter zur Auswahl der Elementkennlinien vor der Festlegung der endgültigen Implementierung verwendet, sofern das Elementmodell die Verwendung parametrischer Abhängigkeiten zulässt.

Globale Parameter werden auf der Global Parameters Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfeld (aufrufbar durch Klicken auf Settings im Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld). Beachten Sie, dass ein globaler Parameter entweder explizit oder mithilfe einer Formel definiert werden kann. Im letzteren Fall werden sowohl der Parameterwert als auch die Formel in der Value Spalte angezeigt.

Verwenden Sie die Global Parameters Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfeld, um globale Parameter für die Simulation zu definieren.
Verwenden Sie die Global Parameters Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfeld, um globale Parameter für die Simulation zu definieren.

Fügen Sie den Ausdruck oder den Namen des globalen Parameters in die Parameterwerte der Komponenten im Schaltkreis ein – wenn der Simulator dies erkennt, versucht er, diesen auszuwerten, wobei er zunächst die Liste der globalen Parameter überprüft.

Komponentenwerte verweisen auf globale Parameter.
Komponentenwerte verweisen auf globale Parameter.

Da der Simulator zunächst die Liste der globalen Parameter auf die in Ausdrücken verwendeten Namen überprüft, haben benutzerdefinierte Namen eine höhere Priorität. Wenn es beispielsweise einen globalen Parameter mit dem Namen pi mit dem Wert 4, wird  pi wird dieser Wert überall in Ausdrücken durch den genannten Wert ersetzt; der interne Wert des Simulators für pi wird in diesem Fall nicht verwendet.

Erweiterte Simulationsoptionen

Die Registerkarte „Erweitert“ des Advanced Analysis Settings Dialogfeld (aufrufbar durch Klicken Settings im Analysis Setup & Run Bereich des Simulation Dashboard Bedienfeld) können Sie erweiterte Simulationsoptionen festlegen, darunter die Werte der SPICE-Variablen, die vom Simulator verwendete Integrationsmethode und das Simulationsreferenznetz.

Auf der Advanced Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfeld
Auf der Advanced Registerkarte des Advanced Analysis Settings Dialogfeld

Im oberen Bereich dieser Registerkarte sind Optionen aufgeführt, die Ihnen direkten Zugriff auf SPICE-Variablen gewähren, über die Sie Iterationsgrenzen, Fehlertoleranzen usw. ändern können. Im Folgenden werden die einzelnen SPICE-Variablen der Liste näher erläutert.

Im Allgemeinen sollten Sie für eine genaue Simulation keine der erweiterten SPICE-Parameter auf dieser Registerkarte des Dialogfelds ändern müssen. Ändern Sie diese Optionen nur, wenn Sie über fundierte Kenntnisse der SPICE-Simulationsparameter verfügen.
  • Um eine numerische Option auf ihren Standardwert zurückzusetzen, löschen Sie den aktuell definierten Wert.
  • Versuchen Sie bei der Fehlerbehebung bei einem Fehler in der Transientenanalyse folgende Einstellung:
    • ABSTOL = RELTOL * (lowest current magnitude in the circuit)
    • VNTOL = RELTOL *  (lowest voltage magnitude in the circuit)
  • Erhöhen Sie den Wert von GMIN kann die Konvergenz verbessern, verringert jedoch die Genauigkeit.
  • ITL1 Bei vielen Schaltungen muss der Wert möglicherweise auf bis zu 500 erhöht werden.
  • ITL2 Bei einigen Schaltungen muss der Wert möglicherweise auf bis zu 200 erhöht werden.
  • ITL3 ist in SPICE3 nicht implementiert. Es wird aus Kompatibilitätsgründen bei der Erstellung von SPICE2-Netzlisten bereitgestellt.
  • Eine Erhöhung ITL4 auf 100 oder mehr kann dazu beitragen, Fehler wegen „zu kleiner Zeitschritte“ zu beseitigen und sowohl die Konvergenz als auch die Geschwindigkeit zu verbessern.
  • ITL5 ist in SPICE3 nicht implementiert. Es wird aus Kompatibilitätsgründen bei der Erstellung von SPICE2-Netzlisten bereitgestellt.
  • Das Aktivieren der KEEPOPINFO Option ist sinnvoll, wenn die Schaltung groß ist und Sie keine redundante Arbeitspunktanalyse durchführen möchten.
  • Im numerischen Pivoting-Algorithmus wird der zulässige minimale Pivot wie folgt bestimmt:

    EPSREL = AMAX1(PIVREL * MAXVAL, PIVTOL)

    wobei MAXVAL das maximale Element in der Spalte ist, in der ein Pivot gesucht wird (partielles Pivoting).

  • In Bezug auf die RELTOL Option bedeuten größere Werte eine schnellere Simulationszeit, jedoch eine geringere Genauigkeit.

Sie können die für Simulationen verwendete numerische Integrationsmethode im Integration method Feld festlegen. Die Trapezoidal Methode ist relativ schnell und genau, neigt jedoch unter bestimmten Bedingungen zu Schwankungen. Die Gear Methoden erfordern längere Simulationszeiten, sind jedoch tendenziell stabiler. Die Verwendung einer höheren Zahnradordnung führt theoretisch zu genaueren Ergebnissen, verlängert jedoch die Simulationszeit. Die Standardmethode ist Trapezoidal.

Wenn eine Simulation ausgeführt wird, werden alle für die verfügbaren Signale erfassten Daten auf ein bestimmtes Netz in der Schaltung bezogen. Dieses Netz wird im Spice Reference Net Name Feld und ist standardmäßig das GND Netz. Um eine Transienten-Simulation durchzuführen, die sich auf ein anderes Netz als Masse bezieht, geben Sie den Netznamen in dieses Feld ein.

Das Digital Supply VCC und Digital Supply VDD Einstellungen werden vom Simulator in aktuellen Versionen von Altium Designer nicht verwendet.

Durchführen der Analysen

Sobald die gewünschten Analysetypen konfiguriert sind, klicken Sie auf die entsprechende Run Schaltfläche rechts neben dem Namen der Analyse, um die Analyse durchzuführen. Die Analyseergebnisse werden in einem neuen Dokument mit dem Namen .sdf , das automatisch als Dokumentregisterkarte geöffnet wird.

Um alle Analysetypen auszuführen und sie im selben Simulationsergebnisdokument anzuzeigen, verwenden Sie den Simulate » Run Simulation Befehl aus den Hauptmenüs (Tastenkombination: F9). Die Ergebnisse der einzelnen Analysearten werden jeweils in einem eigenen Diagramm dargestellt.

  • Sie können die aktuelle Simulationsanalyse und die Erzeugung von Wellenformen im SimData-Editor abbrechen, indem Sie auf die Schaltfläche „“ in der SimView Standard Symbolleiste. Die Simulation wird angehalten. Die Kurven für bereits erfasste Daten werden, sofern sie bereits generiert wurden, bis zum Zeitpunkt des Abbruchs angezeigt. In einigen Fällen werden die Kurven nur teilweise angezeigt, in anderen Fällen liegen keine Daten vor.

  • Die gemischte Simulation kann so konfiguriert werden, dass ein eigener Thread verwendet wird, um die Reaktionszeit der Benutzeroberfläche während der Simulation zu verbessern. Diese Option ist verfügbar, wenn die Simulation.Threads Option im Dialogfeld „Erweiterte Einstellungen“ aktiviert ist (standardmäßig aktiviert).

Wenn sich eine Schaltung nicht simulieren lässt, stellen Sie fest, ob das Problem in der Schaltung oder im Simulationsprozess liegt. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite„Fehlerbehebung bei der Simulation “.
Erfahren Sie mehr überdie Arbeit mit Simulationsergebnissen.
AI-LocalizedKI-lokalisiert
Wenn Sie ein Problem feststellen, wählen Sie den Text/das Bild aus und drücken SieCtrl + Enter, um uns Ihr Feedback zu senden.
Funktionsverfügbarkeit

Die Ihnen zur Verfügung stehenden Funktionen hängen davon ab, über welche Altium-Lösung Sie verfügen – Altium Develop, Altium Agile Teams, Altium Agile Enterprise oder Altium Designer (mit aktivem Laufzeitvertrag).

Wenn Sie eine dokumentierte Funktion in Ihrer tatsächlich verwendeten Software nicht sehen, wenden Sie sich an den Altium-Vertrieb, um mehr zu erfahren.

Legacy-Dokumentation

Die Dokumentation von Altium Designer wird nicht mehr versioniert. Wenn Sie auf Dokumentation für ältere Versionen von Altium Designer zugreifen müssen, besuchen Sie den Abschnitt Legacy-Dokumentation auf der Seite Andere Installer.

Inhalt