シミュレーションの設定と実行

解析設定＆実行領域は、シミュレーションダッシュボードパネルでシミュレーション分析の設定と実行に使用されます。回路が検証され、シミュレーションの準備が整ったら、以下のセクションで説明されているように必要な分析タイプを設定します。

解析設定＆実行領域のシミュレーションダッシュボードパネル

以下のセクションでは、一般的なシミュレーション分析と追加のシミュレーション設定の構成方法について説明します。

数値形式 シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定＆実行領域で定義された数値フィールドは、通常形式、工学形式、科学形式の3つのパラメータ形式で入力できます。 通常形式では、数値を明示的に入力します。例えば、100万の場合は「1000000」と入力します。 工学形式では、数値を仮数（任意の実数）と、下表に従って1桁以上で入力される次数指数として表現します。例えば、100万を工学形式で表すと「1meg」となります。

接頭辞記号	名称と値
f	femto, 10-15
p	pico, 10-12
n	nano, 10-9
u	micro, 10-6
m	milli, 10-3
k	kilo, 103
meg	Mega, 106
g	Giga, 109
t	Terra, 1012

科学形式では、数値を2つの部分、仮数と10の次数の指数で表現できます。仮数と指数の分離はラテン文字の'e'を使って行います。例えば、100万は「1e6」と表現します。仮数と指数は実数として定義されます。

動作点解析

動作点解析は、回路の直流動作点を決定するために使用されます。この解析では、インダクタは短絡され、キャパシタは開放されます。この解析は、定常状態の回路動作における電流と電圧のバランス点の値、直流モードにおける伝達係数、および他の種類の計算に必要なAC伝達特性の極と零点を計算します。

動作点解析は、シミュレーションダッシュボードパネルの動作点領域で設定されます。

計算された値を回路図上に直接表示するには、回路図上に表示ボタンを使用します。

• 電圧 - 基準ノードに対するノード電圧を表示
• 電力 - 消費される瞬時電力（正の値）または放出される電力（負の値）を表示
• 電流 - コンポーネントの出力電流を表示。

解析を実行した後、計算された電圧、電力、および/または電流の値が対応するノードにラベルとして表示されます。

シミュレーション結果の文書には、回路内に配置されたプローブの計算が含まれます。

回路の設定された動作点解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントが以下に示されています。シミュレーション実行後にスキーマティックシートに表示される結果値ラベル（有効な電圧および電力計算用）に注意してください。シミュレーション結果ドキュメントに別の計算値を追加する例も示されています。

伝達関数解析

伝達関数解析（DC小信号解析）は、回路内の各電圧ノードでのDC入力抵抗、DC出力抵抗、およびDCゲインを計算します。

伝達関数解析を行うには、シミュレーションダッシュボードパネルの動作点領域で伝達関数オプションを有効にします。オプションが有効になると、対応する解析オプションが利用可能になります：

• ソース名 - 計算のための入力参照として使用される小信号入力ソース。
• 参照ノード - 各指定された電圧ノードでの計算のための回路内の参照ノード。'0'が参照ノードです（デフォルトではGND）。

回路の伝達関数解析が設定され、シミュレーション結果ドキュメントが以下に示されています。シミュレーション結果ドキュメントで、設計スペースの下部にあるタブをクリックして伝達関数チャートを選択し、解析結果にアクセスします。

注意：チャートは初期状態ではデータを表示しません。計算された値はSim Dataパネルから結果テーブルに追加できます。テキストデータの扱い方についてもっと学びましょう。

ポール・ゼロ解析

ポール・ゼロ解析を使用すると、回路の小信号AC伝達関数における極と/または零点を計算することで、単一入力、単一出力の線形システムの安定性を判断できます。回路のDC動作点が見つかり、次に非線形デバイスのすべてに対して線形化された小信号モデルが決定されます。この回路は、指名された伝達関数を満たす極と零点を見つけるために使用されます。

ポール・ゼロ解析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルの動作点領域でポール・ゼロ解析オプションを有効にします。オプションが有効になると、対応する解析オプションが利用可能になります：

• 入力ノード - 回路の正の入力ノード。
• 入力基準ノード - 回路の入力の基準ノード。
• 出力ノード - 回路の正の出力ノード。
• 出力基準ノード - 回路の出力の基準ノード。
• 解析タイプ - 解析の役割をさらに詳細に定義することができます。回路の伝達関数を満たす全ての極を見つける(極のみ)、全ての零点(零点のみ)、または両方の極と零点を選択します。
• 伝達関数タイプ - 極および/または零点を計算する際に回路で使用されるAC小信号伝達関数のタイプを定義します。利用可能なタイプは2つあります:
  • V(出力)/V(入力) - 電圧利得伝達関数。
  • V(出力)/I(入力) - インピーダンス伝達関数。

ノードを選択する際には、「`0`」が基準ノード（デフォルトでは`GND`）であることに注意してください。 以下に、回路のポール・ゼロ解析の設定例とシミュレーション結果の文書を示します。シミュレーション結果の文書で、設計空間の下部にあるタブをクリックしてポール・ゼロ解析チャートを選択すると、解析結果を見ることができます。

DCスイープ

DCスイープ解析は、カーブトレーサーのような出力を生成します。選択したパラメータの値を事前に定義されたステップで変更することにより、一連の動作点解析を実行し、DC転送曲線を提供します。

DCスイープ解析は、シミュレーションダッシュボードパネルのDCスイープ領域で設定されます。

パラメータ追加をクリックして、ステップするパラメータを追加します。これには、電圧または電流源のDC値、抵抗値、または温度（Temp）が含まれます。From、To、Stepフィールドには、それぞれ定義されたスイープ範囲を通じて使用する開始値、最終値、および増分値を指定します。

出力式セクションを使用して、シミュレーション結果ドキュメントに波形として出力される式を追加します（回路内に配置されたプローブの波形に加えて）。詳細については、出力式の追加セクションを参照してください。

以下に、回路の設定されたDCスイープ解析の例と、シミュレーション結果の文書を示します。

過渡解析

過渡解析は、通常オシロスコープに表示されるような出力を生成し、ユーザーが指定した時間間隔または周期数にわたって、時間の関数として過渡出力変数（電圧または電流）を計算します。過渡解析を行う前に、回路のDCバイアスを決定するために自動的に動作点解析が行われますが、初期条件を使用するオプションが有効になっている場合はこの限りではありません。

過渡解析は、シミュレーションダッシュボードパネルの過渡領域で設定されます。

必要なモードを選択し、対応する値を定義することにより、解析のための時間間隔/周期数を定義します：

•  – インターバルモード。必要な時間間隔の開始と終了の値（秒単位）、および名目上の時間増分を開始、終了、ステップの各フィールドで定義します。
•  – 周期モード。必要な時間間隔の開始と終了の値（秒単位）、正弦波形の周期数、および正弦波形周期あたりのデータポイント数を開始、N周期、周期あたりのポイントの各フィールドで定義します。

出力式セクションを使用して、シミュレーション結果のドキュメントに波形として出力される式を追加します（回路内に配置されたプローブの波形に加えて）。詳細については、出力式の追加セクションを参照してください。 初期条件の使用オプションを有効にすると、動作点解析をバイパスして初期条件を使用して過渡過程を計算できます。静止動作点以外から過渡解析を行いたい場合にこのオプションを使用します。初期条件は、回路図の適切な各コンポーネントに対して定義できます（例えば、インダクタの初期電流やバイポーラトランジスタの初期B-E電圧または初期C-E電圧など、対応するパラメータの値を定義します）。または、.ICデバイスを回路に配置できます（メインメニューからシミュレート » 初期条件の配置コマンドを使用するか、シミュレーション汎用コンポーネントライブラリから.ICコンポーネントを配置し、配置したコンポーネントの初期電圧値を設定します）。コンポーネントのIC値は、ネットに接続された.ICオブジェクトよりも優先されます。

回路の設定された過渡解析の例と、シミュレーション結果の文書が以下に示されています。

フーリエ解析

設計のフーリエ解析は、過渡解析中にキャプチャされた最後のサイクルの過渡データに基づいています。例えば、基本周波数が1kHzの場合、フーリエ解析には最後の1msサイクルの過渡データが使用されます。

フーリエ解析を行うには、シミュレーションダッシュボードパネルの過渡領域でフーリエ解析オプションを有効にします。オプションが有効になると、対応する解析オプションが利用可能になります：

• フーリエ基本周波数 - 正弦波形の合計によって近似される信号の周波数。
• フーリエ調和数 - 分析において考慮される調和数。各調和は基本周波数の整数倍です。基本周波数の正弦波と調和波を合わせることで、分析される信号の実際の波形が形成されます。合計に関与する調和の数が多いほど、信号の波形への近似度が高まります（例：正弦波を合計して正方波を形成する場合など）。

以下に、回路の設定されたフーリエ解析とシミュレーション結果の文書の例を示します。最初の2つのプロットは、回路の過渡解析からの波形を示していますが、シミュレーション結果の文書の別のフーリエ解析チャートに提示される後続のプロットは、フーリエ解析の結果を示しています。基本周波数が1kHzの方形波は、この周波数の奇数倍の周波数（奇数高調波）を持つ正弦波に分解されます（3番目のプロットに示されているように、1kHz、3kHz、5kHz、7kHzなど）そして、各後続の高調波で振幅が減少します。

❯ ❮ Javascript ID: Fourier_AD24

応力解析

応力解析は、最大電圧、電流、および消費電力など、各個別コンポーネントの動作条件を計算し、それらをコンポーネントの応力モデルで定義された限界と照らし合わせてチェックするために使用されます。

コンポーネントの応力モデルは、コンポーネントのシミュレーションモデルにアクセスしたSim ModelダイアログのStressタブで設定されます。ここから、必要なデバイスタイプを選択し、パラメータ値を定義することも、応力モデル（どのピンが事前定義されているか）とシミュレーションモデルとの間のピンマッピングを定義することもできます。単一コンポーネント編集ページを参照して、応力解析モデルの設定についてさらに学んでください。

パラメーター限界値を減少させるデレーティング係数は、ストレスモデルパラメータに基づいて計算されます。または、値をストレスタブの高度な分析設定ダイアログ（シミュレーションダッシュボードパネルの分析設定＆実行領域内の設定コントロールをクリックしてアクセス）で設定することができます。 ストレス分析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルの過渡領域でストレス分析オプションを有効にします。シミュレーション結果ドキュメントでは、設計スペースの下部にあるタブをクリックしてストレスチャートを選択し、分析結果にアクセスします。

❯ ❮ Javascript ID: Stress

ACスイープ

ACスイープ解析は、回路の周波数応答を示す出力を生成し、周波数の関数として小信号AC出力変数を計算します。まず、回路のDCバイアスを決定するために動作点解析を行い、信号源を固定振幅の正弦波発生器に置き換えてから、指定された周波数範囲で回路を分析します。AC小信号解析の望ましい出力は通常、伝達関数（電圧利得、トランスインピーダンスなど）です。

ACスイープ解析を実行する前に、回路図には少なくとも1つの信号源が含まれている必要があり、その信号源には「AC Magnitude」パラメーターの値が入力されている必要があります（初期位相を定義するためにオプションの「AC Phase」パラメーターを使用することもできます）。シミュレーション中にこの信号源が正弦波発生器に置き換えられます。
ACスイープ解析のためには、AC Magnitudeパラメーターを設定する必要があります。

ACスイープ解析は、シミュレーションダッシュボードパネルのACスイープ領域で設定されます。

解析のために、以下のパラメータを定義してください：

• 開始周波数 - 正弦波ジェネレータの初期周波数（Hz単位）。
• 終了周波数 - 正弦波ジェネレータの最終周波数（Hz単位）。
• ポイント数 / ポイント/デカード / ポイント/オクターブ - 選択したタイプと連動して、スイープ範囲の増分値。
• タイプ - 周波数スペクトラム内のデータポイント割り当てのタイプ。以下の3つのタイプがあります:
  • リニア - 線形スケール上で均等に配置されたデータポイントの総数。
  • デカード - log₁₀スケールの各デカードごとに均等に配置されたデータポイントの数。
  • オクターブ - log₂スケールの各オクターブごとに均等に配置されたデータポイントの数。

出力式セクションを使用して、回路内に配置されたプローブの波形に加えて、シミュレーション結果のドキュメントに波形として出力される式を追加します。出力式の追加セクションを参照して、詳細を確認してください。

ACスイープ解析の出力表現を設定する際には、「出力表現の追加」ダイアログでさまざまな複素関数を選択できることに注意してください。
ACスイープ解析のための複素関数を使用して出力表現を設定する

関数	説明
振幅	波の振幅を返します。
振幅 (dB)	デシベルで表される波の振幅を返します。
実数部	複素波形の実数部分を返します。
虚数部	複素波形の虚数部分を返します。
位相 (度)	度で表される波の位相を返します。
位相 (ラジアン)	ラジアンで表される波の位相を返します。
群遅延	波の群遅延を返します。

 

以下に、回路の設定されたACスイープ解析の例と、シミュレーション結果のドキュメントを示します。

ノイズ解析

ノイズ解析は、抵抗器や半導体デバイスのノイズ寄与を測定し、ノイズスペクトル密度（ボルト平方毎ヘルツ（V²/Hz）で測定されるノイズ）をプロットします。キャパシタ、インダクタ、および制御されたソースは、ノイズがないものとして扱われます。

ノイズ解析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルのACスイープ領域でノイズ解析オプションを有効にします。オプションが有効になると、対応する解析オプションが利用可能になります：

• ノイズ源 - 回路内の独立した電圧源であり、ノイズ計算のための入力基準として使用されます。
• 出力ノード - 合計出力ノイズを測定するための回路内のノード。
• 基準ノード - 望ましい出力ノードでの合計出力ノイズを計算するために使用される回路内のノード。デフォルトでは、このパラメーターは'0'（デフォルトでは基準ノード、GND）に設定されています。他のノードに設定された場合、合計出力ノイズはV(出力ノード) - V(基準ノード)として計算されます。
• サマリーごとのポイント - どのノイズ測定が実行されるかを制御することができます。このパラメーターを0に設定すると、入力および出力ノイズのみが測定されます。 1に設定すると、回路内の各コンポーネントのノイズ寄与が測定されます。

以下に、回路のノイズ解析の設定例とシミュレーション結果の文書を示します。

シミュレーション結果の文書で、設計スペースの下部にあるタブをクリックしてノイズスペクトル密度チャートを選択し、Sim Dataパネルのソースデータリストで対応するエントリを選択してプロットに波形を追加ボタンをクリックすることで、必要な波形を現在のプロットに追加します。inoise_spectrum波形（赤）は、この場合Outputで指定された出力ノードで測定された総出力ノイズを示します。inoise_spectrum波形（青）は、このノードで測定された出力ノイズを得るために入力に注入する必要があるノイズの量を示します。

同様に、デザインスペースの下部にあるタブをクリックして統合ノイズチャートを選択し、Sim Dataパネル内のソースデータリストで対応するエントリを選択し、波形をプロットに追加ボタンをクリックすることで、必要な計算値を結果テーブルに追加します。

Sパラメータ解析

Sパラメータ（散乱パラメータ）は、入射波と反射波の比率に基づいてネットワークを記述するアプローチを容易にします（試験中のデバイスにおいて、どれだけの電力が一つのポートから別のポートへと通過し、どれだけの電力が反射されるか）。これらの比率は、その後、回路の特性を計算するために使用することができます。これには、入力インピーダンス、周波数応答、および隔離が含まれます。Sパラメータの分析は主にRF回路およびコンポーネントに対して行われますが、少なくとも2つのソース（ポート）を持つ任意の回路に対しても同様に有用です。

Sパラメータ解析を行うには、シミュレーションダッシュボードパネルのACスイープ領域でSパラメータ解析オプションを有効にします。オプションが有効になると、対応する解析オプションが利用可能になります。関与するポート（ソース）を定義し、各ポートにインピーダンスを設定します（デフォルトは50オーム）。デバイスに2つ以上のポートがある場合、これらを追加コントロールを使用して追加し、それに応じて定義することができ、結果として「Sマトリックス」に関与するSパラメータが増えます。

シミュレーションエンジンは、Yパラメータ（アドミタンス）とZパラメータ（インピーダンス）も計算し、チャートのプロットに必要に応じて追加することができます。

出力式セクションを使用して、シミュレーション結果のドキュメントに波形として出力される式をs_<m>_<n>、y_<m>_<n>、またはz_<m>_<n>の形で追加します。例えば、s_1_1やy_1_2などです。

ACスイープ解析を実行すると、Sパラメータのデータがシミュレーション結果のドキュメントにあるSパラメータ解析チャートに表示されます。

回路のSパラメータ解析の設定例とシミュレーション結果のドキュメントは以下の通りです。

❯ ❮ Javascript ID: SParametersAnalysis

追加分析

さまざまな追加分析タイプが利用可能です。追加計算の原則は、選択した範囲内のパラメーターの値を通過し、パラメーターの各値に対して一連の計算を実行することに基づいています。

温度スイープ

温度スイープ機能は、指定された範囲内の各温度で回路を分析し、各温度設定に対して一連の曲線を生成するために使用されます。

温度スイープ解析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定 & 実行領域の下部にある温度スイープオプションを有効にします。設定をクリックして、次のパラメータを使用して開かれる高度な解析設定ダイアログの一般タブの温度領域で解析を設定します：

• 開始 - 必要なスイープ範囲の初期温度（摂氏度）。
• 終了 - 必要なスイープ範囲の最終温度（摂氏度）。
• ステップ - 定義されたスイープ範囲全体でスイープ値を決定するために使用される増分ステップ。

温度スイープ機能とともに回路のACスイープ解析が設定され、シミュレーション結果ドキュメントが以下に示されています。

パラメータスイープ

パラメータスイープ機能を使用すると、定義された増分で、指定された範囲内でデバイス、ソース、および/または温度の値をスイープできます。

パラメータスイープ解析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定＆実行領域の下部にあるスイープオプションを有効にします。設定をクリックして、開いた高度な解析設定ダイアログの一般タブにあるスイープパラメータ領域で解析を設定します。パラメータ追加コントロールをクリックしてステップするパラメータを追加し、ドロップダウンメニューでパラメータを選択します。ステップされるパラメータのタイプを選択し、以下のフィールドで分布パラメータを設定します：

• リニア – From、To、Stepの各フィールドで、開始値、最終値、および定義されたスイープ範囲で使用する増分値をそれぞれ指定します。
• ディケード – From、To、Points/Decの各フィールドで、開始値、最終値、およびパラメータ値の変化の十倍のオーダーによるデータポイント数をそれぞれ指定します。
• オクターブ – From、To、Points/Octの各フィールドで、開始値、最終値、およびパラメータ値の変化の2倍のオーダーによるデータポイント数をそれぞれ指定します。
• リスト – 必要なパラメータ値のリスト（スペースで区切る）をValuesフィールドに指定します。

必要に応じて、ステップするパラメータを追加して設定してください。

以下に、パラメータスイープ機能と組み合わせた回路の過渡解析の設定例と、シミュレーション結果のドキュメントを示します。

モンテカルロ

モンテカルロ解析を使用すると、指定された許容範囲内で部品値をランダムに変化させながら、複数のシミュレーション実行を行うことができます。

• モンテカルロ解析では、基本的な部品やモデルを変化させることができますが、サブサーキットのデータは解析中に変化しません。
• 各部品は他の部品とは独立してランダムに変化します。例えば、回路に10Kの抵抗が2つある場合、デフォルトの許容誤差が10%に設定されているとき、シミュレーションの最初のパスでは、1つの抵抗の値が953Ωになり、もう1つは1022Ωになるかもしれません。プログラムは、各部品の値を生成するために別々の独立した乱数を使用します。

Monte Carlo解析を実行するには、シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定 & 実行領域の下部にあるMonte Carloオプションを有効にします。設定をクリックして、開いた高度な解析設定ダイアログの一般タブにあるMonte Carlo領域で解析を設定します。次のパラメータを使用します：

• 実行回数 - シミュレータが実行するシミュレーションの回数です。指定された許容範囲内で、各実行に異なるデバイス値が使用されます。(デフォルト = 5)。
• 分布 - このパラメータは、乱数生成中に得られる値の分布を定義します。3種類の分布タイプが利用可能です:
  • 一様 (デフォルト) - これはフラットな分布です。値は指定された許容範囲全体に均等に分布します。例えば、許容誤差が10%の1K抵抗器の場合、ランダムに生成された値が900Ωから1100Ωの間のどこかに等しい確率で存在します。
  • ガウス - 値はガウス（ベル形）曲線に従って分布し、中心は公称値で、指定された許容誤差は+/- 3標準偏差です。1K +/- 10%の抵抗器の場合、分布の中心は1000Ωで、+3標準偏差は1100Ω、-3標準偏差は990Ωです。このタイプの分布では、ランダムに生成された値が指定された値に近い確率が高くなります。
  • 最悪ケース - これは一様分布と同じですが、範囲の端点（最悪のケース）のみが使用されます。1K +/- 10%の抵抗器の場合、使用される値は最悪のケース値の990Ωと1100Ωのうちランダムに選ばれます。どのシミュレーション実行でも、高い方の最悪ケース値（1100Ω）または低い方の最悪ケース値（990Ω）が使用される確率は等しいです。
• シード - この値は、シミュレータが分析の各実行のために乱数を生成するために使用されます。異なる一連の乱数でシミュレーションを実行したい場合、この値を別の数値に変更する必要があります。(デフォルト = -1)。
• グループ許容誤差:
  • 抵抗器 - 抵抗器に対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。
  • キャパシタ - キャパシタに対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。
  • インダクタ - インダクタに対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。
  • トランジスタ - トランジスタ（ベータフォワード）に対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。
  • DCソース - DCソースに対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。
  • デジタルTp - デジタルTp（デジタルデバイスの伝播遅延）に対する許容誤差です。値はパーセンテージで入力されます(デフォルト = 10%)。この許容誤差は、乱数生成器によってデバイスのために生成される値の許容範囲を決定するために使用されます。公称値ValNomのデバイスの場合、範囲はValNom - (許容誤差 * ValNom) ... ValNom + (許容誤差 * ValNom)として表現できます。

以下に、回路のトランジェント解析をモンテカルロ解析機能と組み合わせて設定した例と、シミュレーション結果のドキュメントを示します。

感度分析

感度分析は、回路の出力特性に最も影響を与える回路部品や要因を決定する方法を提供します。この情報をもとに、負の特性の影響を減らすか、または、肯定的な特性に基づいて回路性能を向上させることができます。感度分析は、回路部品のコンポーネント/モデルパラメータに関連する与えられた測定値の数値的な感度、および温度/グローバルパラメータへの感度を計算します。分析の結果は、各測定タイプの感度の範囲値の表です。

感度分析を実行するには、適切な測定が設定されている必要があります。以下に示す例では、ACスイープ解析に出力式dB(v(OUT))が設定されており、この出力にはBW（帯域幅）とMAX（最大振幅）の2つの測定が設定されています。これらの測定のいずれかに対して感度を計算することができます。 感度分析を行うには、シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定 & 実行領域の下部にある感度オプションを有効にします。設定をクリックして、開いた高度な分析設定ダイアログの感度タブで分析を設定します。グループ偏差領域を使用して、そのタイプのコンポーネントに適用される相対許容誤差を定義します。カスタム偏差領域を使用して、感度分析計算をサポートするパラメトリック値を持つ任意のオブジェクトの感度を分析します。すべての感度設定のデフォルトは1mで、1uから0.1までの値の範囲を許容します。 分析を実行した後、結果ドキュメントのSim DataパネルのMeasurementsタブに切り替え、必要な測定結果セットを選択し、SensitivityボタンをクリックしてSensitivityチャートに切り替えます。感度の結果は表で表示されるため、その値の変動に対して最も感度が高いコンポーネントをすぐに特定できます。

精度と性能のバランスを見つける

シミュレーション設定の重要な部分は、シミュレーションに使用される範囲の正しい値を設定することです。

たとえば、デフォルトでは、回路の特性に基づいて必要とされるシミュレーション時間と一致しない場合があります。例として、以下に示すように、0から1uまでの時間間隔で設定された過渡特性を考えてみましょう。

過渡時間間隔は0から1uに設定されました。

この回路では、以下に示すように、ソースが1uSの周期を持つように設定されています。

ソースの周期は1uです。

この過渡範囲では、以下に示すように、回路の動作の特性を考慮すると、回路を適切にシミュレートすることはできません。

過渡時間の範囲は、ソースで設定された周期に対して短すぎます。

同様に、範囲が広い場合（例えば 0 - 100u）、プロットの分析も難しくなり、分析に必要な時間も増加します。

過渡時間の範囲が広すぎます。

代わりに、信号周期値よりも大きな範囲値を選択してください。例えば、5周期（0 - 5u）です。これは回路が安定するのに十分な範囲であり、このタイプの計算に過剰ではありません。
この回路の過渡解析に適した時間範囲。 また、計算のための値の比例的なステップを選択することや、プロットに表示される点の数を選択することも重要です。点の数を過剰に選択すると、計算が遅くなりますし、点の数が不十分だと計算が不正確になります。 例えば、以下に示す振幅-周波数特性を考えてみましょう。最初のものは10点を使用して設定され、2番目のものは1000点を使用して設定されています。使用する点の数が異なっても、計算時間に大きな違いはありませんが、特性の精度は大幅に向上します。
計算に使用される点の数が不十分な場合の分析結果。
計算に適した数のポイントが使用されています。

出力表現の追加

いくつかの解析を設定する際には、回路内に配置されたプローブの波形に加えて、シミュレーション結果のドキュメントに出力される波形として式を追加することができます。式を追加するには、シミュレーションダッシュボードパネルの必要な解析領域の出力式セクションにある追加コントロールをクリックします。現在選択されている出力式の行の下に空の行が表示されます。出力式を指定し、プロット番号と色を設定します。これはパネル内の追加されたエントリを使用して行うことも、 ボタンをクリックして利用可能な波形のリストから出力式を追加ダイアログで選択することもできます。

必要な出力表現を選択するか、新しい関数を定義し、その表現がどのようにプロットされるかを設定します。

波形ダイアログの領域には、現在利用可能な波形と定数のリストが表示されます。デフォルトでは、すべての波形がリストされます。リストの上部にあるドロップダウンを使用してフィルターを適用します：

• デジタル - デジタルノードの論理レベル（0、1、未定義、高インピーダンス）。ノードは、デジタルシミュレーションモデルを持つコンポーネントのピンに接続されている場合、デジタルとみなされます。
• ノード電圧 - 回路のネット内の電圧。
• 電圧 - 回路内のコンポーネント間の電圧。
• 電流 - 回路内のコンポーネントを通る電流。
• 電力 - 回路内のコンポーネントによって消費/発生される電力。
• 電荷/フラックス - 回路内のキャパシタの電荷とインダクタンスのフラックス。
• 導電率 - 回路内のダイオードとトランジスタの導電率。
• 定数

以下にリストされている関数を使用して、ソースデータの波形に基づいた数学的表現を作成できます。利用可能な関数は、波形を取得するために実行された解析タイプによって異なることに注意してください。

表現には、利用可能な関数と許可された演算子の任意の組み合わせを含めることができます。波形または関数エントリをクリックして、下にあるアクティブな表現フィールド（Expression XまたはExpression Y）に追加します。これらのフィールドに直接入力して表現を定義することもできます。

ダイアログの下部にあるオプションは、表現がシミュレーションデータファイルにどのようにプロットされるかを定義します：

• 名前 - 出力表現の名前。
• 単位 - 表示される測定単位。
• プロット番号 - 波形がプロットされるプロットの連番。現在定義されているプロットの中から選択するか、新しいプロットを選択して波形のための新しいプロットを作成します。
• 軸番号 - 波形が使用するY軸の連番。現在定義されている軸の中から選択するか、新しい軸を選択して波形のための新しいY軸を作成します。
• 色 - 波形の色。変更されない場合、異なる波形の色はシミュレーションデータファイルで自動的に割り当てられます。

利用可能な機能

代数

構文	説明
x % y	x を y で割った余りを返す
x * y	x と y の積を返す
x + y	x と y の和を返す
x - y	x と y の差を返す
x / y	x と y の比を返す
x MOD y	x を y で割った余りを返す
ABS(x)	x の絶対値を返す

構文	説明
!x	x=0 の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x != y	x=y の場合は 0 を返し、それ以外の場合は 1 を返す
x & y	x と y が両方とも真（非ゼロの正の値）の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x && y	x と y が両方とも真（非ゼロの正の値）の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x < y	x<y の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x <= y	x<=y の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x <> y	x=y の場合は 0 を返し、それ以外の場合は 1 を返す
x == y	x=y の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x > y	x>y の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x >= y	x>=y の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x AND y	x と y が両方とも真（非ゼロの正の値）の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x NAND y	x と y が両方とも真（非ゼロの正の値）の場合は 0 を返し、それ以外の場合は 1 を返す
x NOR y	x または y が真（非ゼロの正の値）の場合、または両方が真の場合は 0 を返し、それ以外の場合は 1 を返す
x OR y	x または y が真（非ゼロの正の値）の場合、または両方が真の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x XOR y	x または y のいずれか一方のみが真（非ゼロの正の値）の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x | y	x または y が真（非ゼロの正の値）の場合、または両方が真の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
x || y	x または y が真（非ゼロの正の値）の場合、または両方が真の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
~x	x=0 の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
BUF(x)	x>0.5 の場合は 1 を返し、それ以外の場合は 0 を返す
IF(x,y,z)	x が真（非ゼロの正の値）の場合は y を返し、それ以外の場合は z を返す
INV(x)	x>0.5 の場合は 0 を返し、それ以外の場合は 1 を返す

複雑な数値関数

構文	説明
ABS(x)	xの絶対値を返す
IM(x)	xの虚数部分の値を返す
IMAG(x)	xの虚数部分の値を返す
IMG(x)	xの虚数部分の値を返す
M(x)	xの大きさの値を返す
MAG(x)	xの大きさの値を返す
P(x)	xの位相の値を度数法で返す
PH(x)	xの位相の値を度数法で返す
PHASE(x)	xの位相の値を度数法で返す
R(x)	xの実数部分の値を返す
RAD(x)	xの位相の値をラジアンで返す
RE(x)	xの実数部分の値を返す
REAL(x)	xの実数部分の値を返す

双曲線関数

構文	説明
ACOSH(x)	xの双曲線逆余弦の実数部の値を返す
ASINH(x)	xの双曲線逆正弦値を返す
ATANH(x)	xの双曲線逆正接値を返す
COSH(x)	xの双曲線余弦値を返す
SINH(x)	xの双曲線正弦値を返す
TANH(x)	xの双曲線正接値を返す

積分

構文	説明
AVG(x,y)	xの移動平均を返す y（オプション）は閾値
DDT(x)	xの時間微分を返す
IDT(x,ic,a)	xの時間積分を返す；オプションの初期条件ic、aがtrueの場合はリセット
IDTMOD(x,ic,m,o)	xの時間積分を返す；オプションの初期条件ic、モジュラスmに到達した場合にリセット、出力をoでオフセット
RMS(x,y)	xの平方根平均（RMS）を返す y（オプション）は閾値
IDT(x,y,z)	xの時間積分を返す y（オプション）は初期条件 z（オプション）がtrue（非ゼロの正の値）の場合はリセット

対数

構文	説明
x ** y	x を y のべき乗にした実数部の値を返す
x ^ y	x を y のべき乗にした値を返す
DB(x)	x のデシベル値を返す (20lg(x))
EXP(x)	x の指数値を返す
LN(x)	x の自然対数値を返す
LOG(x)	x の自然対数値を返す
LOG10(x)	x の常用対数値を返す
POW(x,y)	x を y のべき乗にした実数部の値を返す
PWR(x,y)	x の絶対値を y のべき乗にした値を返す
PWRS(x,y)	x の絶対値を y のべき乗にした値を返す; 結果は x の符号を持つ
SQRT(x)	x の平方根値を返す
SQUARE(x)	x の平方値を返す

構文	説明
x ? y : z	xが真（ゼロ以外の正の値）の場合はyを返し、そうでない場合はzを返す
CEIL(x)	xの「天井」整数値を返す
DNLIM(x,y,z)	xとyの最大値を返す；zは一次導関数の連続領域の幅（平滑化領域）を定義する
FLOOR(x)	xの「床」整数値を返す
HYPOT(x,y)	xとyの二乗の和の平方根を返す
INT(x)	xの整数部分を返す
INTQ(x)	xが整数の場合は1を返し、そうでない場合は0を返す
LIMIT(x,y,z)	y<x<zの場合はxを返す；x<yの場合はyを返す；x>zの場合はzを返す
MAX(x,y)	xとyの最大値を返す
MIN(x,y)	xとyの最小値を返す
NINT(x)	xを最も近い整数値に丸める
ONE(x)	1を返す
PWL(x,a,b,c,d,...)	点のペアのセットとして与えられたルックアップテーブルに基づいてxの値を補間する。点の横座標は昇順でなければならない。入力変数の値が値のペアで定義された範囲外の場合、関数は単に傾斜を維持する。
ROUND(x)	xを最も近い整数値に丸める
SGN(x)	x>0の場合は1を返す；x=0の場合は0を返す；x<0の場合は-1を返す
STP(x)	x>0の場合は1を返す；x=0の場合は0.5を返す；x<0の場合は0を返す
TABLE(x,a,b,c,d,...)	点のペアのセットとして与えられたルックアップテーブルに基づいてxの値を補間する。点の横座標は昇順でなければならない。入力変数の値が値のペアで定義された範囲外の場合、以下のことが起こる： 入力値が最初の（最も左の）ペアの最初の値より小さい場合、そのペアの二番目の値が出力として使用される。 入力値が最後の（最も右の）ペアの最初の値より大きい場合、そのペアの二番目の値が出力として使用される。
TBL(x,a,b,c,d,...)	点のペアのセットとして与えられたルックアップテーブルに基づいてxの値を補間する。点の横座標は昇順でなければならない。入力変数の値が値のペアで定義された範囲外の場合、以下のことが起こる： 入力値が最初の（最も左の）ペアの最初の値より小さい場合、そのペアの二番目の値が出力として使用される。 入力値が最後の（最も右の）ペアの最初の値より大きい場合、そのペアの二番目の値が出力として使用される。
U(x)	x>0の場合は1を返す；x=0の場合は0.5を返す；x<0の場合は0を返す
U2(x)	0<x<1の場合はxを返す；x>1の場合は1を返す；x<0の場合は0を返す
UPLIM(x,y,z)	xとyの最小値を返す；zは一次導関数の連続領域の幅（平滑化領域）を定義する
URAMP(x)	x>0の場合はxを返す、そうでない場合は0を返す
ZERO(x)	0を返す

[折りたたみ 開始 タイトル="三角関数"]

構文	説明
ACOS(x)	xのアークコサインの実数部の値を返す
ARCCOS(x)	xのアークコサインの実数部の値を返す
ARCSIN(x)	xのアークサインの実数部の値を返す
ARCTAN(x)	xのアークタンジェント値を返す
ASIN(x)	xのアークサインの実数部の値を返す
ATAN(x)	xのアークタンジェント値を返す
ATAN2(y,x)	y/xのアークタンジェント値を返す
COS(x)	xのコサイン値を返す
SIN(x)	xのサイン値を返す
TAN(x)	xのタンジェント値を返す

[/折りたたみ]

シミュレーション測定の設定と実行

測定は、回路の動作と品質を特徴づける一連の量です。測定値は、回路内の波形の特性を評価することによって指定されたルールに従って計算されます。測定の例には、帯域幅、ゲイン、立ち上がり時間、立ち下がり時間、パルス幅、周波数、周期などがあります。

出力波形の測定は、出力式の追加ダイアログの測定タブで設定されます。測定の追加コントロールをクリックして新しい測定を追加し、表示されるエントリで設定します：測定の名前、タイプ、関連するパラメータ。定義できる測定の数に制限はありません。追加された測定の名前は、シミュレーションダッシュボードパネルの出力式のエントリに表示されます。

出力式を設定する際に必要な測定値を追加します。

利用可能な測定タイプとそのパラメータ | 測定タイプ | 説明 | パラメータ | |---|---|---| | BandWidth | 範囲内の帯域幅 | Level – 波形の測定単位での最大値以下の減少レベル
Wave Type – 波形タイプ: log – 対数, ampl – 振幅
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | CutoffHigh | 範囲内の帯域幅の上限カットオフ周波数 | Level – 波形の測定単位での最大値以下の減少レベル
Wave Type – 波形タイプ: log – 対数, ampl – 振幅
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | CutoffLow | 範囲内の帯域幅の下限カットオフ周波数 | Level – 波形の測定単位での最大値以下の減少レベル
Wave Type – 波形タイプ: log – 対数, ampl – 振幅
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | CenterFrequency | 範囲内の帯域幅の中心周波数 | Level – 波形の測定単位での最大値以下の減少レベル
Wave Type – 波形タイプ: log – 対数, ampl – 振幅
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | QualityFactor | 範囲内の帯域幅の品質係数 | Level – 波形の測定単位での最大値以下の減少レベル
Wave Type – 波形タイプ: log – 対数, ampl – 振幅
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | Period | 範囲内の波形の周期 | Num – 測定範囲内の一致数
Level – 波形の周波数を決定する縦軸の値
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | PeriodLastPoint | 範囲内の最後の波形点での周期値 | From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | Frequency | 範囲内の周波数 | Num – 測定範囲内の一致数
Level – 波形の周波数を決定する縦軸の値
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | FrequencyLastPoint | 範囲内の最後の波形点での周波数値 | From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | RiseTime | 範囲内の波形の立ち上がり時間の期間 | Num – 測定範囲内のエッジ数
LevelMin – フロントの開始を決定するための最小レベル
LevelMax – フロントの終了を決定するための最大レベル
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | FallTime | 範囲内の波形の立ち下がり時間の期間 | Num – 測定範囲内のエッジ数
LevelMin – フロントの開始を決定するための最小レベル
LevelMax – フロントの終了を決定するための最大レベル
From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | Max | 範囲内の波形の最大点の縦軸の値 | From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | XatMax | 範囲内の波形の最大点の横軸の値 | From – 測定範囲を決定するための波形の横軸の初期値
To – 測定範囲を決定するための波形の横軸の最終値 | | Min | 範囲内

測定結果のデータは、シミュレーション結果ドキュメントを探索する際に、Sim DataパネルのMeasurementsタブに表示されます。測定結果の取り扱いについてさらに学びましょう。

グローバルパラメータ

グローバルパラメータは、電気回路要素の特性のパラメトリック依存性を定義するために使用されます。通常、グローバルパラメータは、要素モデルがパラメトリック依存性の使用を許可している場合、その最終的な実装の選択前に要素特性の選択に使用されます。

グローバルパラメータは、シミュレーションダッシュボードパネルの解析セットアップ＆実行領域にある設定をクリックしてアクセスする高度な分析設定ダイアログのグローバルパラメータタブで定義されます。グローバルパラメータは、明示的にまたは式を使用して定義することができます。後者の場合、パラメータ値と式の両方が値列に表示されます。

シミュレーションのためのグローバルパラメータを定義するには、高度な解析設定ダイアログのグローバルパラメータタブを使用します。

回路内のコンポーネントのパラメータ値に式またはグローバルパラメータ名を追加します。シミュレータがこれを検出すると、グローバルパラメータのリストを最初にチェックして、それを評価しようとします。

コンポーネントの値はグローバルパラメータを参照します。

高度なシミュレーションオプション

シミュレーションダッシュボードパネルの解析設定 & 実行領域で設定をクリックすることでアクセスできる高度な解析設定ダイアログの高度タブでは、SPICE変数の値、シミュレーターが使用する積分方法、およびシミュレーション参照ネットを含む高度なシミュレーションオプションを定義できます。

「詳細」タブは詳細解析設定ダイアログの一部です

このタブの上部には、SPICE変数に直接アクセスして、反復限界、誤差許容値などを変更できるオプションがリストされています。以下にリスト内のSPICE変数の詳細を説明します。

このダイアログのタブにある高度なSPICEパラメータを変更する必要は一般的にありません。正確なシミュレーションのために、これらのオプションを変更するのは、SPICEシミュレーションパラメータについて十分な理解がある場合のみです。