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シミュレーションの設定と実行

Updated: 4月 20, 2026

その Analysis Setup & Run この Simulation Dashboard パネルは、シミュレーション解析の設定および実行に使用されます。回路の検証が完了し、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、必要な解析タイプを設定してください。

この Analysis Setup & Run この Simulation Dashboard パネル
この Analysis Setup & Run この Simulation Dashboard 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解析の設定方法および追加のシミュレーション設定について説明します。

Number formats

[ Analysis Setup & Run 「領域」パネルで定義された数値フィールドは、通常、工学、および科学の3つのパラメータ形式で入力できます。 Simulation Dashboard 領域で定義された数値フィールドは、「通常」、「工学」、「科学」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、「'1000000'（100万）のように、数値を明示的に入力します。

工学形式では、数は仮数部（任意の実数）と、下表に従って1桁以上で入力される指数で表されます。例えば、工学形式での100万は「1meg' と表されます。

接頭辞記号 名称と値
f フェムト、10⁻¹⁵
p pico、10-12
n ナノ、10⁻⁹
u マイクロ、10⁻⁶
m ミリ、10⁻³
k キロ、10³
メガ メガ、10⁶
g ギガ、109
t テラ、10¹²

科学表記法では、数を「仮数」と「10の累乗」という2つの部分で表すことができます。仮数と累乗の区切りには、ラテン文字の「e」を使用する必要があります。例えば、「1e6'（100万を表す）。仮数部と指数は実数として定義される。

動作点解析

動作点解析は、インダクタを短絡し、コンデンサを開放した状態で、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、定常状態の回路動作における電流および電圧の平衡点の値、直流モードの伝達係数を計算するほか、他の種類の計算で必要となる交流伝達特性の極と零点を算出します。

動作点解析は、 Operating Point 領域で設定します。 Simulation Dashboard パネルで設定します。

ボタンを使用して、 Display on schematic ボタンを使用して、計算結果を回路図上に直接表示します：

  • Voltage – 基準ノードを基準としたノード電圧を表示する
  • Power – 瞬時消費電力（正の値）または瞬時放出電力（負の値）を表示する
  • Current – 素子の出力電流を表示する。

解析を実行すると、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。

  • ラベルは、クリックして押したままドラッグする操作により、回路図上で移動させることができます。
  • 動作点解析を実行すると、計算された値を回路図上に表示することもできます。

シミュレーション結果ドキュメントには、回路内に配置されたプローブの計算結果が含まれます。

回路内のすべてのノードについて、値が自動的に計算されます。結果テーブルには、 Sim Data パネルから結果テーブルに追加できます。テキストデータの操作について詳しくは、こちらをご覧ください。

以下に、回路に対して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を示します。シミュレーション実行後に表示される結果値のラベル（有効になっている電圧および電力の計算値）は、回路図シートに表示されること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。

 

「Node Set」デバイスは、動作点解析の予備パス中に、回路内のノードの開始電圧を指定するために使用されます。この初期パス終了後、制限は解除され、反復計算が継続されて真のバイアス解が得られます。「Node Set」デバイスを使用するには、 .NS ライブラリから Simulation Generic Components ライブラリからコンポーネントを配置し、配置したコンポーネントの Initial Voltage 値を設定します。

ほとんどの回路において、収束を達成するためにこのデバイスは通常必要ありません。ただし、双安定回路や非安定回路のシミュレーションを行う際には、有用な補助手段となる場合があります。

伝達関数解析

伝達関数解析（DC 小信号解析）では、回路内の各電圧ノードにおける DC 入力抵抗、DC 出力抵抗、および DC 利得を計算します。

伝達関数解析を実行するには、 Transfer Function オプションを有効にします。 Operating Point 領域でオプションを有効にします。 Simulation Dashboard パネルの領域で「」オプションを有効にします。このオプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります：

  • Source Name – 計算の入力基準として使用される小信号入力源。
  • Reference Node – 各指定電圧ノードにおける計算の基準として使用される回路内のノード。「0'は基準ノードです（GND が参照ノードとなります（デフォルト））。

回路の伝達関数解析の設定例と、シミュレーション結果ドキュメントを以下に示します。シミュレーション結果ドキュメントで、 Transfer Function デザインスペースの下部にあるタブをクリックしてグラフを選択し、解析結果にアクセスします。

なお、最初はチャートにデータが表示されません。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。「テキストデータの操作」の詳細については、こちらをご覧ください。

 

極・零点解析

極・零点解析を使用すると、回路の小信号交流伝達関数における極および／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定できます。 回路のDC動作点が求められ、線形化された後、回路内のすべての非線形素子に対する小信号モデルが決定されます。その後、この回路を用いて、指定された伝達関数を満たす極と零点が求められます。

極・零点解析は、抵抗、コンデンサ、インダクタ、線形制御源、独立源、ダイオード、BJT、MOSFET、およびJFETに対応しています。伝送線路はサポートされていません。

極・零点解析を実行するには、 Pole-Zero Analysis オプションを有効にしてください。 Operating Point 領域でオプションを有効にしてください。オプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります： Simulation Dashboard パネルの領域でオプションを有効にします。このオプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります：

  • Input Node – 回路の正の入力ノード。

  • Input Reference Node – 回路の入力に対する基準ノード。

  • Output Node – 回路の正の出力ノード。

  • Output Reference Node – 回路の出力に対する基準ノード。

  • Analysis Type – 解析の役割をさらに絞り込むことができます。回路の伝達関数（Poles Only）、すべての零点（Zeros Only）、あるいはその両方 Poles および Zerosの両方を特定するように選択できます。

  • Transfer Function Type – 極および／または零点を計算する際に、回路に使用する交流小信号伝達関数の種類を定義します。利用可能な種類は2つあります：

    • V(output)/V(input) – 電圧利得伝達関数。

    • V(output)/I(input) – インピーダンス伝達関数。

ノードを選択する際は、「0'が基準ノード（GND デフォルト設定）であることに注意してください。

回路に対して設定された極・零点解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを以下に示します。シミュレーション結果ドキュメントで、 Pole-Zero Analysis チャートを選択して、解析結果を表示します。

 
極・零点解析で使用される手法は、準最適数値探索です。 大規模な回路の場合、すべての極と零点を見つけるのにかなりの時間がかかるか、あるいは見つからないことがあります。回路によっては、この手法が「迷走」し、過剰な数の極や零点を見つけてしまうことがあります。極と零点の両方の検索で収束しない場合は、解析を微調整して、極のみ、または零点のみを計算するようにしてください。

DCスイープ

DCスイープ解析は、カーブトレーサーと同様の出力を生成します。これは、一連の動作点解析を実行し、事前に定義されたステップで選択されたパラメータの値を変更して、DC伝達特性を算出します。

DCスイープ解析は、 DC Sweep 領域で設定します。 Simulation Dashboard パネル内の

[ Add Parameter ] コントロールをクリックして、ステップ変更の対象となるパラメータを追加します。対象となるのは、電圧源や電流源の直流値、抵抗値、あるいは温度（Temp）などです。 From、 To、および Step フィールドには、それぞれ、定義されたスイープ範囲内で使用する開始値、終了値、および増分値を指定します。

ソースには複数のパラメータを追加できますが、計算に使用されるのは、リスト内の（左側のチェックボックスで）有効に設定された最初の2つのパラメータのみです。

Output Expressions 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。

回路に対して設定された DC スイープ解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを以下に示します。

 

過渡

過渡解析では、通常オシロスコープに表示されるものと同様の出力が生成され、ユーザー指定の時間間隔または周期数にわたって、過渡出力変数（電圧または電流）が時間の関数として計算されます。 Use Initial Conditions オプションが有効になっている場合を除き、トランジェント解析の前に「動作点解析」が自動的に実行され、回路の DC バイアスが決定されます。

過渡解析の設定は、[ Simulation Dashboard パネル内の「過渡」領域で設定します。

必要なモードを選択し、対応する値を定義することで、解析に使用する時間間隔／周期数を設定します：

  •  – Interval モード。必要な時間間隔の開始および終了の値（秒単位）と、 From、 To、および Step フィールドに値を設定します。

  •  – Period モード。必要な時間区間の開始時刻と終了時刻（秒単位）、正弦波の周期数、および正弦波の1周期あたりのデータポイント数を、 From、 N Periods、および Points / Period フィールドで指定します。

Output Expressions 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。

「 Use Initial Conditions オプションを有効にすると、動作点解析をバイパスして、初期条件を用いて過渡過程を計算できます。このオプションは、静止動作点以外から過渡解析を実行したい場合に使用します。初期条件は、回路図内の適切な各部品に対して定義できます（対応するパラメータの値を定義します。例： Initial Current インダクタの場合は Initial B-E Voltage または Initial C-E Voltage バイポーラトランジスタの場合）、または回路に.ICデバイスを配置することもできます（メインメニューから Simulate » Place Initial Condition コマンドを使用するか、 .IC ライブラリからコンポーネントを配置し、 Simulation Generic Components ライブラリから.ICデバイスを配置し、その後、 Initial Voltage 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。

回路に対して設定された過渡解析の例と、シミュレーション結果のドキュメントを以下に示します。

 

フーリエ解析

設計のフーリエ解析は、過渡解析中に取得された過渡データの最後のサイクルに基づいて行われます。たとえば、基本周波数が 1kHz の場合、最後の 1ms サイクルの過渡データがフーリエ解析に使用されます。

フーリエ解析を実行するには、 Fourier Analysis オプションを有効にします。 Transient の Simulation Dashboard パネルの領域でオプションを有効にします。このオプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります：

  • Fourier Fundamental Frequency – 正弦波の和によって近似される信号の周波数。
  • Fourier Number of Harmonics – 解析で考慮する高調波の数。各高調波は基本周波数の整数倍です。基本周波数の正弦波と高調波が重なり合うことで、解析対象の信号の実際の波形が形成されます。 和に含まれる高調波の数が多いほど、信号の波形に対する近似精度が高くなります（例：正弦波を合成して方形波を形成する場合）。

回路に対して設定されたフーリエ解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを以下に示します。最初の2つのプロットは、回路の過渡解析による波形を示しており、それ以降のプロットは別の Fourier Analysis チャートに表示されたその後のプロットは、フーリエ解析の結果を示しています。基本周波数が1kHzの矩形波は、3番目のプロットに示されているように、この周波数の奇数倍の周波数を持つ正弦波（奇数次高調波）に分解され（1kHz、3kHz、5kHz、 7kHzなど）であり、各高調波ごとに振幅が減少しています。

 

応力解析

この機能はオープンベータ版であり、 Simulation.StressAnalysis 「詳細設定」ダイアログでこのオプションが有効になっている場合に利用可能です。

応力解析は、最大電圧、電流、消費電力など、個々のコンポーネントの動作条件を計算し、コンポーネントの応力モデルで定義された制限値に対してそれらを検証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、 Stress タブで設定します。 Sim Model で構成されます。ここでは、必要な Device Type を選択してパラメータ値を定義できるほか、応力モデル（ピンはあらかじめ定義されています）とシミュレーションモデル間のピンマッピングを定義することもできます。応力解析モデルの設定の詳細については、「単一コンポーネントの編集」ページを参照してください。

パラメータの限界値を低減するディレーティング係数は、応力モデルのパラメータに基づいて計算されます。あるいは、これらの値を Stress タブで Advanced Analysis Settings ダイアログの[ Settings コントロール）のタブで設定することも可能です。 Analysis Setup & Run 領域のコントロール）をクリックして表示されるダイアログの Simulation Dashboard パネルの領域にあるコントロールをクリックして表示される）のタブで設定することもできます。

応力解析を実行するには、 Stress Analysis オプションを有効にします。 Transient 領域でこのオプションを有効にしてください。 Simulation Dashboard パネルの領域で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、 Stress 設計空間の下部にあるタブをクリックしてチャートを選択し、解析結果にアクセスします。

 

  • チャート上部のコントロールを使用して、 Stress 、関心のある応力解析結果のみを表示します：

    • [ Search フィールドを使用して、 Component または Parameter 入力した文字列を含む結果のみを表示します。
    • [無効とみなされる結果（および値のない結果）を非表示にする] Hide Invalid Measurement チェックボックスを使用して、無効とみなされる結果（および値のない結果）を非表示にします。

     

  • もし Stress シミュレーション結果ドキュメントにグラフが含まれていない場合は、SimView エディタのメインメニューから Chart » Create/Update Stress Chart SimView エディタのメインメニューにあるコマンドを使用して、チャートを追加し、過渡チャートの計算結果および回路図上のコンポーネントの応力パラメータに基づいてデータを設定できます。 ドキュメントにすでに応力チャートが存在する場合は、コマンドを使用して、最新の過渡解析結果および回路図上のコンポーネントの応力パラメータの現在の値でチャートを更新してください。

    なお、このコマンドを使用して応力グラフを作成する場合、デフォルトの解析温度値である 27°C が使用されます。グラフがすでに存在する場合（応力解析が実行済みである場合）、実際の解析温度が使用されます。

ACスイープ

AC スイープ解析は、周波数に対する小信号 AC 出力変数を計算し、回路の周波数応答を示す出力を生成します。まず、動作点解析を実行して回路の DC バイアスを決定し、信号源を固定振幅の正弦波発生器に置き換えた後、指定された周波数範囲にわたって回路を解析します。 AC小信号解析で得られる望ましい出力は、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には、回路図に少なくとも1つの信号源が含まれており、 AC Magnitude パラメータ（オプションの AC Phase パラメータは初期位相を定義するために使用できます）。シミュレーション中に正弦波発生器に置き換えられるのは、この信号源です。

AC スイープ解析を行うには、AC 振幅パラメータを設定する必要があります。
AC スイープ解析を行うには、AC 振幅パラメータを設定する必要があります。

ACスイープ解析の設定は、 AC Sweep 領域で設定します。 Simulation Dashboard パネルで設定します。

解析のために、以下のパラメータを定義します：

  • Start Frequency – 正弦波発生器の初期周波数（Hz単位）。
  • End Frequency – 正弦波発生器の最終周波数（Hz単位）。
  • No. Points / Points/Dec / Points/Oct – 選択された Typeと組み合わせて使用されるスイープ範囲の増分値。
  • Type – 周波数スペクトルにおけるデータポイントの割り当て方式。以下の3種類が利用可能です：
    • Linear – 線形スケール上で等間隔に配置されたデータポイントの総数。
    • Decade –log10スケールの1デケードあたりに等間隔で配置されるデータポイントの数。
    • Octave –log2スケールにおける1オクターブあたりの等間隔データポイントの数。

Output Expressions 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。

ACスイープ解析の出力式を設定する際は、以下の範囲から選択できることに注意してください Complex Functions ダイアログ Add Output Expression ダイアログでさまざまな

ACスイープ解析で複素関数を使用して出力式を設定する
ACスイープ解析で複素関数を使用して出力式を設定する

関数 説明
振幅 波形の振幅を返します。
振幅 (dB) 波の振幅をデシベル単位で返します。
実部 複素波形の実部を返します。
虚部 複素波形の虚部を返します。
位相 (度) 波形の位相を度単位で返します。
位相 (ラジアン) 波形の位相をラジアン単位で返します。
群遅延 波形の群遅延を返します。

回路に対して設定された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以下に示します。

 

AC解析では、以下の部品を含む出力電圧、電力、電流がサポートされています：

VCVS VCCS CCVS CCCS
VCVS_Table VCCS_Table CCVS_Table CCCS_Table
VCVS_Poly VCCS_Poly CCVS_Poly CCCS_Poly
VCVS_Expr VCCS_Expr CCVS_Expr CCCS_Expr

ノイズ解析

ノイズ解析では、ノイズスペクトル密度（V²/Hz）をプロットすることで、抵抗器や半導体デバイスのノイズ寄与を測定します。コンデンサ、インダクタ、および制御されたソースは、ノイズを発生しないものとみなされます。

ノイズ解析を実行するには、 Noise Analysis オプションを有効にします。 AC Sweep 領域の Simulation Dashboard パネルの領域でオプションを有効にします。このオプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります：

  • Noise Source – ノイズ計算の入力基準として使用される、回路内の独立した電圧源。

  • Output Node – 回路内の、総出力ノイズを測定するノード。

  • Ref Node – 所望の Output Node。デフォルトでは、このパラメータは「0'（基準ノード、 GND ）。他のノードに設定された場合、総出力ノイズは次のように計算されます V(Output Node) - V(Reference Node)で計算されます。

  • Points Per Summary – どのノイズ測定を実行するかを制御できます。このオプションでは、以下の値がサポートされています：

    • 0 – このパラメータをこの値に設定すると、入力ノイズと出力ノイズのみが測定されます。

    • 1 – このパラメータをこの値に設定すると、回路内の各構成要素のノイズ寄与が測定されます。

    より大きい整数を入力すると 1 より大きい整数を入力することは、 1を指定したのと同じ効果があります。

回路のノイズ解析の設定例とシミュレーション結果ドキュメントを以下に示します。

シミュレーション結果ドキュメントで、 Noise Spectral Density デザインスペースの下部にあるタブをクリックしてチャートを選択し、「 Source Data パネル内のリストから対応する項目を選択し、現在のプロットに必要な波形を追加します。 Sim Data パネル内のリストから対応する項目を選択し、 Add Wave to Plot ボタンをクリックして、現在のプロットに必要な波形を追加します。 onoise_spectrum 波形（青色）は、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ています。この場合は Output。 inoise_spectrum 波形（赤）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ています。

同様に、 Integrated Noise デザインスペースの下部にあるタブをクリックしてチャートを選択し、 Source Data リストから対応する項目を選択して、結果テーブルに必要な計算値を追加します。 Sim Data パネル内のリストから対応する項目を選択し、[ Add Wave to Plot ボタンをクリックします。

 
もし Points Per Summary パラメータが 1 に設定されていた場合 0に設定されていた場合、回路内の該当する各コンポーネントの出力ノイズ寄与が測定され、それぞれに対応する波形が Sim Data パネルに表示されていたはずです。

Sパラメータ解析

この機能はオープンベータ版であり、 Simulation.SParametersAnalysis 「詳細設定」ダイアログでこのオプションが有効になっている場合に利用可能です。

S パラメータ（散乱パラメータ）は、入射マイクロ波と反射マイクロ波の比率（被試験デバイスにおいて、あるポートから別のポートへどれだけの電力が通過し、どれだけの電力が反射されるか）に基づいてネットワークを記述する手法を容易にします。 これらの比率は、その後、入力インピーダンス、周波数応答、アイソレーションなどの回路特性を計算するために使用できます。Sパラメータの解析は主にRF回路や部品を対象としていますが、少なくとも2つのソース（ポート）を持つあらゆる回路にも同様に役立ちます。

Sパラメータ解析を実行するには、 S-Parameters Analysis オプションを有効にします。 AC Sweep 領域でオプションを有効にします。オプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります。対象となるポート（ソース）を定義し、それぞれにイン Simulation Dashboard パネルの領域でオプションを有効にします。このオプションを有効にすると、対応する解析オプションが利用可能になります。対象となるポート（ソース）を定義し、それぞれ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3つ以上のポートがある場合は、これらを追加（ Add コントロール）を使用して追加し、適宜定義することができます。これにより、結果として得られる「S行列」に含まれるSパラメータの数が増加します。

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）およびZパラメータ（インピーダンス）も計算します。これらは必要に応じてチャートのプロットに追加できます。

 Output Expressions 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内で波形として出力される式を、 s__、 y__、あるいは z__の形式で波形として出力される式を追加します。例えば、 s_1_1 または y_1_2といった形式で、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。

ACスイープ解析を実行すると、Sパラメータデータは S-parameters Analysis シミュレーション結果ドキュメント内のチャートで確認できます。

以下に、回路に対して設定されたSパラメータ解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを示します。

 

その他の解析

他にも、さまざまな追加解析タイプが利用可能です。追加計算の原理は、選択された範囲内のパラメータの値を順に調べ、パラメータの各値につい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解析し、温度設定ごとに1つずつ、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、 Temp. Sweep オプションを有効にします。 Analysis Setup & Run 領域の Simulation Dashboard パネルの「」領域の下部にあるオプションを有効にします。 Settings をクリックして、 Temperature 領域の General タブのダイアログで、以下のパラメータを使用して分析を設定します： Advanced Analysis Settings ダイアログのタブにある領域で、以下のパラメータを使用して分析を設定するには、ここをクリックしてください：

  • From – 指定したスイープ範囲の初期温度（摂氏度）。
  • To – 指定したスイープ範囲の最終温度（摂氏度）。
  • Step – 定義されたスイープ範囲にわたるスイープ値を決定する際に使用する増分ステップ。

以下に、温度スイープ機能と組み合わせて回路に対して設定されたACスイープ解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを示します。

 

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、デバイス、ソース、および／または温度の値を、定義された増分幅で、指定された範囲にわたってスイープすることができます。

パラメータスイープでは、基本的なコンポーネントやモデルを変更することができますが、解析中はサブ回路データは変更されません。

パラメータスイープ解析を実行するには、 Sweep オプションを有効にします。 Analysis Setup & Run 領域の Simulation Dashboard パネルの「パラメータスイープ」領域の下部にあるオプションを有効にします。「 Settings をクリックして、[] タブの [パラメータスイープ] 領域で解析を設定します。 General タブの「パラメータスイープ」領域で解析を設定します。開いたダイアログでをクリックします。表示されたダイアログで Advanced Analysis Settings ダイアログのタブにある「スイープパラメータ」領域で、分析を設定します。 Add Parameter コントロールをクリックしてステップ処理の対象となるパラメータを追加し、ドロップダウンメニューからそのパラメータを選択します。ステップ処理されるパラメータの分布タイプを選択し、以下のフィールドで分布パラメータを設定します：

  • Linear – [ From、 To、および Step フィールドに、それぞれ指定します。
  • Decade – 開始値、終了値、およびパラメータ値の変化の10倍のオーダーによるデータポイント数を、 From、 To、および Points/Dec フィールドで、それぞれ初期値、最終値、およびデータポイント数を指定します。
  • Octave – 開始値、終了値、およびデータポイント数を、パラメータ値の変化幅を2倍のオーダーで、それぞれ From、 To、および Points/Oct フィールドで、それぞれパラメータ値の変化の倍数として、初期値、最終値、およびデータポイント数を指定します。
  • List – 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。

ステップ処理を行うパラメータを必要に応じて追加し、設定します。

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

 

モンテカルロ

モンテカルロ解析では、指定された許容誤差の範囲内で素子値をランダムに変化させ、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、解析中はサブ回路のデータは変化しません。
  • 各部品は、他の部品とは独立してランダムに変化します。たとえば、回路に 2 つの 10K 抵抗があり、デフォルトの許容誤差が 10% に設定されている場合、シミュレーションの最初のパスでは、一方の抵抗の値が 953Ω、もう一方の抵抗の値が 1022Ω になる可能性があります。 このプログラムでは、各コンポーネントの値を生成するために、個別の独立した乱数を使用します。

モンテカルロ解析を実行するには、 Monte Carlo オプションを有効にします。 Analysis Setup & Run 領域の Simulation Dashboard パネルの「 Settings をクリックして、 Monte Carlo 領域のタブで General タブのダイアログで、以下のパラメータを使用して分析を設定します： Advanced Analysis Settings ダイアログのタブにある領域で、以下のパラメータを使用して分析を設定するには、ここをクリックしてください：

  • Number of Runs – シミュレータに実行させたいシミュレーションの実行回数。各実行では、指定された許容範囲内で異なるデバイス値が使用されます。（デフォルト = 5）。
  • Distribution – このパラメータは、乱数生成時に得られる値の分布を定義します。利用可能な分布の種類は3つあります：
    • Uniform (デフォルト) – これは均一分布です。値は、指定された許容範囲内で一様に分布します。たとえば、許容差10%の1K抵抗の場合、ランダムに生成される値が900Ωから1100Ωの間のどこになる確率も等しくなります。
    • Gaussian – 値はガウス（ベル型）曲線に従って分布し、中心は公称値にあり、指定された許容誤差は±3標準偏差の範囲になります。 値が1K±10%の抵抗の場合、分布の中心は1000Ωとなり、+3標準偏差は1100Ω、-3標準偏差は990Ωとなります。 この種の分布では、ランダムに生成された値が指定値に近い値となる確率が高くなります。
    • Worst Case – これは一様分布と同じですが、範囲の両端（最悪ケース）のみが使用されます。1K ±10%の抵抗の場合、使用される値は990Ωと1100Ωという2つの最悪ケースの値からランダムに選択されます。 1回のシミュレーション実行において、上限側の最悪ケース値（1100Ω）と下限側の最悪ケース値（990Ω）が使用される確率は等しくなります。
  • Seed – この値は、シミュレータが解析の各実行で乱数を生成するために使用されます。別の乱数列を使用してシミュレーションを実行したい場合は、この値を別の数値に変更する必要があります。 (Default = -1).
  • Group Tolerances:
    • Resistor – 抵抗器に対して適用する許容差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。
    • Capacitor – コンデンサに適用すべき許容差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。
    • Inductor – インダクタに適用する許容差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。
    • Transistor – トランジスタ（順方向ベータ）に適用する許容誤差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。
    • DC Source – DC電源に適用する許容誤差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。
    • Digital Tp – デジタルTp（デジタルデバイスの伝搬遅延）に適用する許容誤差。値はパーセンテージで入力します（デフォルト = 10%）。この許容誤差は、デバイスに対して乱数生成器が生成できる許容値の範囲を決定するために使用されます。公称値を持つデバイスについては ValNomの場合、この範囲は次のように表されます。 ValNom - (Tolerance * ValNom) ... ValNom + (Tolerance * ValNom)

以下に、モンテカルロ解析機能と組み合わせて回路に対して設定された過渡解析の例と、シミュレーション結果ドキュメントを示します。

 

感度解析

感度解析は、回路の出力特性に最も大きな影響を与える回路素子や要因を特定する方法を提供します。この情報を活用することで、負の特性による影響を低減したり、あるいは正の特性に基づいて回路性能を向上させたりすることができます。 感度解析では、回路素子の構成要素やモデルパラメータに関連する所定の測定値、および温度やグローバルパラメータに対する感度を数値として算出します。解析の結果、各測定タイプごとの感度の範囲値が表形式で表示されます。

感度解析を実行することを選択した場合、「温度スイープ」、「パラメータスイープ」、および「モンテカルロ解析」は利用できなくなります。

感度解析を実行するには、適切な測定が設定されている必要があります。以下の例では、ACスイープ解析に出力式が設定されており、 dB(v(OUT))、この出力にはBW（帯域幅）とMAX（最大振幅）の2つの測定値が設定されています。これらの測定値のいずれについても感度を計算できます。

感度解析を実行するには、画面下部の Sensitivity オプションを有効にします。 Analysis Setup & Run 領域の Simulation Dashboard を有効にします。 Settings をクリックして、 Sensitivity タブで分析の設定を行います。開いたダイアログで Advanced Analysis Settings ダイアログの[分析]タブで設定を行います。 Group Deviations 領域を使用して、そのタイプのコンポーネントの値に適用される相対許容誤差を定義します。 Custom Deviations 「領域」を使用して、感度解析の計算に対応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解析します。すべての感度設定のデフォルト値は 1mに設定されており、値の範囲は 1u から 0.1の範囲で設定可能です。

解析を実行した後、 Measurements タブの Sim Data パネルのタブに切り替え、必要な測定結果のセットを選択し、 Sensitivity ボタンをクリックして Sensitivity チャートに切り替えます。感度の結果は表形式で表示されるため、値の変動に対して最も感度の高いコンポーネントを素早く特定できます。

 

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において重要なのは、シミュレーションに使用する範囲の値を正しく設定することです。

たとえば、デフォルト設定では、回路の特性に基づいて必要なシミュレーション時間に合致しない場合があります。例として、 From - To 0～1μの時間間隔で設定された過渡特性を考えてみましょう。

過渡応答の時間間隔は 0 から 1μ になるように設定されています。
過渡応答の時間間隔は 0 から 1μ になるように設定されています。

この回路では、ソースは Period 1μSに設定されています。

ソースの周期は1uです。
ソースの周期は1uです。

以下に示すように、この過渡応答時間間隔では、回路の動作特性を考慮すると、回路を適切にシミュレーションすることはできません。

過渡時間範囲は、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（たとえば 0 ～ 100u）、プロットの解析も困難になり、解析に必要な時間も増加します。

過渡応答の時間範囲が広すぎます。
過渡応答の時間範囲が広すぎます。

代わりに、信号の周期値よりも大きい範囲値、たとえば 5 周期 (0 ～ 5u) を選択してください。これは、回路が安定するのに十分であり、この種の計算にとっては過大ではありません。

この回路の過渡解析に適した時間範囲。
この回路の過渡解析に適した時間範囲。

また、計算に使用する値の比例ステップや、プロットに表示される点数の選択も重要です。点数を多すぎると計算速度が低下し、点数が少なすぎると計算結果が不正確になります。

例えば、以下の振幅-周波数特性を考えてみましょう。1つ目は10点、2つ目は1000点を使用するように設定されています。使用点数の違いは計算時間に大きな差をもたらしませんが、特性の精度は大幅に向上します。

計算に不十分な点数が使用された場合の解析結果。
計算に不十分な点数が使用された場合の解析結果。

計算に適切なサンプル数が使用されています。
計算に適切なサンプル数が使用されています。

プロット上に解析データポイントを表示するには、 Show Data Points ダイアログ内の Document Options ダイアログ（Tools » Document Options）。

出力式の追加

一部の解析を設定する際、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することができます（回路に配置されたプローブの波形に加えて）。式を追加するには、 Add 必要な解析領域の Output Expression セクションにある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直接使用して行うことも、 Simulation Dashboard パネル内のセクションにある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直接使用して行うことも、 ボタンをクリックして利用可能なリストから選択することもできます Waveforms から選択することもできます。 Add Output Expression から選択することもできます。

必要な出力式を選択するか、新しい関数を定義し、その式をどのようにプロットするかを設定します。
必要な出力式を選択するか、新しい関数を定義し、その式をどのようにプロットするかを設定します。

ダイアログの Waveforms ダイアログのこの領域には、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、 All 波形が一覧表示されます。リスト上部のドロップダウンを使用してフィルタを適用してください：

  • Digital – 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。
  • Node Voltages – 回路のネットにおける電圧。
  • Voltages – 回路内の部品両端の電圧。
  • Currents – 回路内の素子を流れる電流。
  • Powers – 回路内の部品が消費・放出する電力。
  • Charges\Fluxes – 回路内のコンデンサの電荷およびインダクタンスの磁束。
  • Conductivities – 回路内のダイオードおよびトランジスタの導電率。
  • Constants

以下の関数を使用して、任意のソースデータ波形に基づいて数式を作成できます。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の種類によって異なる点に注意してください。

式には、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。波形または関数の項目をクリックして、アクティブな式フィールドに追加します（Expression X または Expression Y）に追加します。また、これらのフィールドに直接入力して式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では、シミュレーションデータファイル内で式をどのようにプロットするかを定義します：

  • Name – 出力式の名前。
  • Units – 表示される測定単位。
  • Plot Number – 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いずれかを選択するか、 New Plot を選択して、波形用の新しいプロットを作成します。
  • Axis Number – 波形に使用するY軸の番号。現在定義されている軸のいずれかを選択するか、 New Axis を選択して、波形用の新しいY軸を作成します。
  • Color – 波形の色。変更しない場合、シミュレーションデータファイル内で各波形に色が自動的に割り当てられます。

出力式の行順は、ドラッグ＆ドロップ操作で変更できます。出力式の行の空きスペースを左マウスボタンでクリックしたままドラッグすると、リスト内の上下に移動できます。

使用可能な関数

シミュレーション測定の設定と実行

測定値とは、回路の挙動や品質を特徴づける一連の物理量のことです。測定値は、回路内の波形の特性を評価し、指定された規則に従って算出されます。測定値の例としては、帯域幅、利得、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。

出力波形の測定項目は、 Measurements タブで設定します。 Add Output Expression 」タブで設定します。「 Add Measurement コントロール」をクリックして新しい測定項目を追加し、表示される入力欄で測定項目の名前、タイプ、および関連パラメータを設定します。定義できる測定項目の数に制限はありません。追加された測定項目の名前は、 Simulation Dashboard パネルの出力式入力欄に表示されます。

出力式を設定する際は、必要な測定項目を追加してください。
出力式を設定する際は、必要な測定項目を追加してください。

「出力式の追加」の詳細については、こちらをご覧ください。

測定結果データは Measurements タブに Sim Data に表示されます。測定結果の操作について詳しくは、こちらをご覧ください。

グローバルパラメータ

グローバルパラメータは、電気回路素子の特性におけるパラメトリック依存性を定義するために使用されます。原則として、素子モデルでパラメトリック依存性の使用が許可されている場合、グローバルパラメータは、最終的な実装を選択する前に素子の特性を選択するために使用されます。

グローバルパラメータは、 Global Parameters タブで定義されます Advanced Analysis Settings ダイアログの[ Settings をクリックしてアクセス）のタブで定義されます。 Analysis Setup & Run パネル内のをクリックして表示されます）。グローバルパラメータは、明示的に定義することも、数式を使用して定義することも可能です。後者の場合、パラメータ値 Simulation Dashboard ）のタブで定義されます。グローバルパラメータは、明示的に定義することも、数式を使用して定義することも可能です。後者の場合、パラメータ値と数式の両方が Value 列に表示されます。

[ Global Parameters ダイアログの Advanced Analysis Settings を使用して、シミュレーション用のグローバルパラメータを定義します。
[ Global Parameters ダイアログの Advanced Analysis Settings を使用して、シミュレーション用のグローバルパラメータを定義します。

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、まずグローバルパラメータのリストを確認して、その評価を試みます。

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。
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。

シミュレータは、式で使用されている名前についてまずグローバルパラメータのリストを確認するため、ユーザー定義の名前の方が優先度が高くなります。たとえば、 pi という名前のグローバルパラメータがあり、その値が 4という値を持つグローバルパラメータが存在する場合、は式内のあらゆる場所でその値に置き換えられます。この場合、シミュレータ内部  pi は、式内のあらゆる箇所でその値に置き換えられます。この場合、シミュレータ内部の pi の値は使用されません。

詳細なシミュレーションオプション

[ Advanced Analysis Settings ダイアログの「詳細」タブ（ Settings をクリックしてアクセス）の「詳細」タブでは、 Analysis Setup & Run パネル内のをクリックしてアクセスできます）の「詳細」タブでは、SPICE変数の値、シミュレータが使用する積分法、シミュレーション参照ネット Simulation Dashboard ）の「詳細」タブでは、SPICE変数の値、シミュレータが使用する積分法、シミュレーション参照ネットなど、詳細なシミュレーションオプションを定義できます。

[ Advanced ダイアログの Advanced Analysis Settings ダイアログのタブ
[ Advanced ダイアログの Advanced Analysis Settings ダイアログのタブ

このタブの上部には、SPICE 変数に直接アクセスできるオプションが一覧表示されており、そこから反復制限や誤差許容値などを変更できます。以下に、リストに含まれる各 SPICE 変数について詳しく説明します。

一般的に、正確なシミュレーションを行うために、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ありません。SPICE シミュレーションのパラメータについて十分に理解している場合にのみ、これらのオプションを変更してください。
  • 数値オプションをデフォルト値に戻すには、現在定義されている値をクリアしてください。
  • 過渡解析の失敗のトラブルシューティングを行う際は、以下の設定を試してください：
    • ABSTOL = RELTOL * (lowest current magnitude in the circuit)
    • VNTOL = RELTOL *  (lowest voltage magnitude in the circuit)
  • の値を大きくすると GMIN 値を大きくすると収束が早まる場合がありますが、精度は低下します。
  • ITL1 多くの回路では、この値を500まで上げる必要がある場合があります。
  • ITL2 一部の回路では、を200まで上げる必要があるかもしれません。
  • ITL3 SPICE3では実装されていません。SPICE2ネットリストを作成する際の互換性を確保するために提供されています。
  • この値を ITL4 を100以上に設定すると、「タイムステップが小さすぎる」というエラーを解消し、収束性と処理速度の両方を向上させることができる場合があります。
  • ITL5 はSPICE3では実装されていません。これは、SPICE2ネットリストを作成する際の互換性を確保するために提供されています。
  • この KEEPOPINFO このオプションを有効にすると、回路規模が大きく、冗長な動作点解析を実行したくない場合に役立ちます。

  • 数値ピボットアルゴリズムにおいて、許容される最小ピボットは次式によって決定されます。

    EPSREL = AMAX1(PIVREL * MAXVAL, PIVTOL)

    ここで MAXVAL は、ピボットが求められる列（部分ピボッティング）における最大要素です。

  • 「 RELTOL オプションについては、値が大きいほどシミュレーション時間は短縮されますが、精度は低下します。

シミュレーションに使用する数値積分法は、 Integration method フィールドで定義できます。 Trapezoidal この手法は比較的高速かつ正確ですが、特定の条件下では発振する傾向があります。 Gear これらの手法はシミュレーション時間が長くなりますが、より安定している傾向があります。ギヤ次数を高く設定すると、理論的にはより正確な結果が得られますが、シミュレーション時間が長くなります。デフォルトの手法は Trapezoidalです。

シミュレーションを実行すると、利用可能なすべての信号について収集されたデータは、回路内の特定のネットを基準として参照されます。このネットは Spice Reference Net Name フィールドで定義され、デフォルトでは GND ネットです。グランド以外のネットを参照する過渡シミュレーションを実行するには、このフィールドにネット名を入力してください。

[ Digital Supply VCC および Digital Supply VDD の設定は、Altium Designerの現在のバージョンではシミュレータによって使用されません。

解析の実行

必要な解析タイプを設定したら、対応する Run ボタンをクリックして解析を実行します。解析結果は、 .sdf という名前の新しいドキュメントに表示され、ドキュメントタブとして自動的に開きます。

すべての解析タイプを実行し、それらを同じシミュレーション結果ドキュメントに表示するには、メインメニューの Simulate » Run Simulation コマンドを使用します（ショートカット： F9）を使用してください。各解析種別の結果は、それぞれ個別のグラフに表示されます。

  • SimDataエディタで、ツールバーの「」ボタンをクリックすると、現在のシミュレーション解析および波形生成を中止できます。 SimView Standard をクリックすることで、SimDataエディタでの現在のシミュレーション解析および波形生成を中止できます。シミュレーションは停止します。収集済みのデータがある場合、中止時点までの波形が表示されます。波形が部分的に表示される場合もあれば、データが全く表示されない場合もあります。

  • 混合シミュレーションでは、シミュレーション中のインターフェースの応答時間を改善するために、専用のスレッドを使用するように設定できます。この機能は、 Simulation.Threads 「詳細設定」ダイアログでこのオプションが有効になっている場合に利用可能です（デフォルトではオン）。

回路がシミュレーションされない場合は、問題が回路にあるのか、シミュレーションのプロセスにあるのかを確認してください。詳細については、「シミュレーションのトラブルシューティング」ページを参照してください。
「シミュレーション結果の操作」について詳しくはこちらをご覧ください。
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