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シミュレーション結果の活用

Updated: 1月 17, 2024

必要な解析が設定されて実行されると、解析結果はシミュレーション・データ・ファイル（SDF）に書き込まれます。このSDFはプロジェクト自体の名前（<ProjectName>.sdf）が付けられ、ProjectsパネルのGenerated\Simulation Documentsフォルダ配下に表示されます。このファイルはドキュメントタブとして自動的に開かれ、SimDataエディタで表示されます。この多機能な環境により、シミュレーション結果を迅速かつ効率的に解析でき、設計の動作を評価・デバッグし、最終的に自信を持って確認できるようになります。なお、このファイルは作成されますが、初期状態では未保存です。

シミュレーション結果リストの操作

実行したシミュレーションは、Simulation DashboardパネルのResults領域に表示されます。特定の結果エントリ右側にあるボタンから、次の操作を行えます。

  • Show Results – その実行の結果を再度開きます。結果名をダブルクリックして再度開くこともできます。
  • Load Profile – その実行時の解析設定を、Simulation DashboardパネルのAnalysis Setup & Run領域内の該当領域に復元します。
  • Edit Title – 結果エントリの名前を変更します。既定では、結果は解析名に基づいて命名されます。
  • Edit Description – 結果エントリの説明を編集します。既定では、説明は実行の主要パラメータを反映します。説明フィールドをクリックして編集することもできます。
  • Delete – 結果エントリを削除します。

Simulation DashboardパネルのResults領域を使用して、シミュレーション結果を管理します。
Simulation DashboardパネルのResults領域を使用して、シミュレーション結果を管理します。

また、シミュレーション結果エントリに関連付けられたロックアイコン（/）を切り替えることで、その実行の結果を保持できます。この場合、同種の解析を後続で実行すると、結果は連番のサフィックスが増分された名前にリネームされます。シミュレーション結果のロックにより、同一解析タイプの複数回実行の結果を蓄積できます。

チャート、プロット、波形

シミュレーション・データ・ファイルは、基本的に次の3つの構成要素に分けられます。

  • チャート
  • プロット
  • 波形

チャートは、SDFファイル内の「ページ」と考えることができます。SDFファイルには複数のチャートを含めることができ、各チャートの内容は実行する解析タイプによって異なります。プロットはデータをグラフィカルに表示するための領域で、1つ以上の波形を表示できます。1つのチャートには複数のプロットを含められます。波形は、設計内の特定ポイントまたはノードから収集された解析データを表します。

シミュレーション結果に含まれる各要素の理解
シミュレーション結果に含まれる各要素の理解

シミュレーションを実行すると、解析タイプごとに個別のチャートが作成されます。解析タイプのチャートは、デザインスペース下部にある名前付きタブをクリックしてアクセスします。テンキーの+キーと-キーを使うと、複数の解析結果チャートを素早く切り替えられます。

シミュレーション解析結果へのアクセス。該当タブをクリックして、その解析タイプの結果を表示します。
シミュレーション解析結果へのアクセス。該当タブをクリックして、その解析タイプの結果を表示します。

波形データが得られる解析では、チャートに含まれるプロット数は、解析タイプ、回路図に追加したプローブ、解析タイプ設定時に追加した出力式によって決まります。

特定のシミュレーション解析タイプで作成されるチャートには、プロットや波形が含まれない場合があります。たとえば、Operating Point解析のチャートはテキストデータを表示します。Pole-Zero解析のチャートには単一のプロットが含まれますが、一般的な「アナログ波形」という意味での波形ではなく、極（X）と零点（0）のグラフィカルなエントリが表示されます。

SimDataエディタで作業するためのクイックヒント:

  • 波形名をクリックして押したまま別のプロットへドラッグすると、波形を別プロットへ移動できます。
  • 既存の波形を新しい独立したプロットに表示するには、名前をダブルクリックし、Edit WaveformダイアログのPlot NumberドロップダウンでNew Plotを選択します。
  • プロットの一部を拡大して確認するには、左クリックしてドラッグし、矩形で新しい表示領域を定義します。表示を元に戻すには、右クリックしてFit Documentを選択します。
  • プロット内の任意の場所をダブルクリックするとPlot Optionsダイアログが開き、タイトル、グリッド線、線種を設定できます。
  • 軸をダブルクリックして、その軸のラベル付けと設定を行います。
  • チャートタイトルをダブルクリックするとChart Optionsダイアログが開き、チャート名を設定できるほか、カーソルが有効な場合は、そのプロットに表示するカーソル測定値も設定できます。
  • メニューからTools » Document Optionsを選択してDocument Optionsダイアログを開くと、色、各種の波形/チャート/プロット要素（データポイントを含む）の表示/非表示、FFT長を設定できます。

波形の選択

デザインスペース内で波形を選択するには、波形名をクリックします。選択されると、波形は色が濃くなり、名前の左にドットが表示されます。波形名をスコープとしてフィルタリングが適用され、アクティブなチャート内で名前が異なる他の波形はマスク（薄く表示）されます。

  • アクティブなチャート内に同名の波形が複数存在する場合、未選択の同名インスタンスは完全表示のままになります。
  • Shift+Clickショートカットを使用して複数の波形を選択します。波形が密集したプロットで波形同士を比較したい場合に便利です。

マスクの強さは、デザインスペース右下にあるMask Levelボタンをクリックして表示されるMask Levelスライダーバーで調整できます。

波形名をクリックして波形を選択し、右下のボタンとスライダーでマスクレベルを設定します。
波形名をクリックして波形を選択し、右下のボタンとスライダーでマスクレベルを設定します。

フィルタリングを解除してすべてのプロットを完全表示に戻すには、デザインスペース右下のClearボタンをクリックするか、メインメニューのWave » Clear Filterコマンド（ショートカット: Esc、Shift+C）を使用します。フィルタのスコープとなっていた、以前選択していた波形は選択解除されます。

プロットに多数の波形が含まれる場合、プロットにはスクロール機能が表示されます。利用可能なボタンをクリックして、プロットに含まれるすべての波形名をスクロール表示します。

マルチパス結果の表示

Temperature Sweep、Parameter Sweep、およびMonte Carlo analysisは、基本解析タイプ（例: AC Sweep、Transientなど）を複数パス実行し、各パスで1つ以上の回路パラメータを変化させるシミュレーション機能です。SimDataエディタで結果を表示すると、関連するプロットには複数パス分の波形が含まれ、各パスは波形名の後ろに文字と番号を付加して識別されます（例: v(Output) p1、v(Output) p2など）。文字はマルチパス解析の種類を示します。

  • t – Temperature Sweep
  • p – Parameter Sweep
  • m – Monte Carlo

番号は実際のパスを示します。

Parameter Sweep解析の結果例
Parameter Sweep解析の結果例

波形名をクリックすると、そのパスで使用されたパラメータ情報がプロット下部およびステータスバーに表示されます。また、Document Optionsダイアログ（Tools » Document Options）でHighlight Similar Wavesオプションを有効にすると、同じパラメータ値に対応する他の波形もハイライト表示されます。


特定パスの波形をクリックしてパラメータを確認し、同一パスに関連する他の波形をハイライトします。

表示するプロット数の制御

解析結果が最初にSDFファイルへ書き込まれると、既定では最適な表示方法で表示されます。つまり、解析で生成されたプロット数に応じて、同時に1～4個のプロットが表示されます。たとえばプロットが3つなら、チャートは自動的に3つすべてが表示されるように構成されます。プロットが6つなら、チャートは自動的に同時に4つのプロットが表示されるように構成されます（以降同様）。表示されるプロット数は、メインメニューからTools » Document Options を選んでアクティブなSDFファイルのDocument Optionsダイアログを開き、Number of Plots Visibleオプションを設定することで変更できます。

Document Optionsダイアログで定義した設定は、アクティブなチャートのみに適用、現在のSDFファイル内のすべてのチャートに適用、既定オプションとして保存（以後生成されるすべてのチャートに適用）といった形で適用できます。ダイアログ左下のドロップダウンから希望のオプションを選択してください。

Document Optionsダイアログで必要なNumber of Plots Visibleを選択します。
Document Optionsダイアログで必要なNumber of Plots Visibleを選択します。

表示するプロット数をAllに設定すると、通常はデザインスペース内で全プロットを一度に確認できます（もちろん、解析で生成されたプロット数に依存します）。これは「ドラフトモード」と見なされ、生成された波形の概要を素早く把握できます。

 

波形をより詳細に解析したい場合は、全プロット表示から、特定数のプロット表示へ切り替えるべきです。デザインスペースに同時表示するプロット数が少ないほど、特定の波形に集中しやすく、測定もしやすくなります。リサイズ機能（X軸および/またはY軸）、Y軸の追加、プロットのラベル付けを活用したい場合は、Number of Plots VisibleオプションをAll以外に設定する必要があります。

プロットと波形の並べ替え

クリック＆ドラッグにより、チャート内でプロットが表示される順序を変更できます。まず、移動したいプロットがデザインスペースでアクティブになっていることを確認してください。Number of Plots Visible が All に設定されている場合、アクティブなプロットは波形名セクションの周囲に実線が表示されて区別されます。Number of Plots Visible が 2、3、または 4 に設定されている場合、アクティブなプロットは表示領域の左側にある矢印で区別されます。次に、波形名エリア（名前そのものではない部分）をクリックし、必要に応じて上下にドラッグします。マウスボタンを離したときに、移動中のプロットがどのプロットの下に配置されるかを示す線が表示されます。

プロットを移動できるのと同様に、波形自体もプロット間で移動できます。波形名をクリックし、目的の移動先プロットへドラッグしてください。受け側プロットのY軸上端に矢印が表示されます。移動は、表示されているプロット数に関係なく実行できます。

波形は、新しいプロットへ移動することもできます。波形名をダブルクリックし、開いた Edit Waveform ダイアログの Plot Number ドロップダウンで New Plot を選択します。これを行った後、表示するプロット数を変更する必要がある場合があります。これは Document Options ダイアログ（Tools » Document Options）で行います。

Edit Waveform ダイアログを使用して、波形を新しいプロットへ移動します。
Edit Waveform ダイアログを使用して、波形を新しいプロットへ移動します。

以下の動画では、プロットと波形を並べ替える手順を示します。

プロットおよび波形の並べ替え手法のデモ。

  • 複数選択した波形（同一または別プロット内で Shift+Click ショートカットを使って選択）も、ドラッグ＆ドロップで別のプロットへ移動できます。
  • 移動後、波形がより「収まる」ようにY軸を調整する必要がある場合があります。これは、移動先の波形の振幅がターゲットプロット内の波形より大きい場合に特に当てはまります。プロット軸の調整については、Changing the Axis セクションを参照してください。

データの拡大表示

アクティブなプロットの倍率を変更でき、波形データを解析する際にズームイン／ズームアウトできます。ズームイン／ズームアウトには、View メインメニューの専用 Zoom In  および Zoom Out  コマンドをそれぞれ使用します。あるいは、注目点の周囲を選択四角形でクリック＆ドラッグして、その点へ拡大（ズームイン）することもできます。

あるプロットのデータ倍率を変更しても、他のプロットは変更されません。1つのプロットでデータ倍率を変更する際に、すべてのプロットへ同じ倍率を適用したい場合は、Document Options ダイアログで Zoom Plots Separately オプションを無効にしてください。

  • Zoom In  および Zoom Out コマンドでマウスポインタ位置を基準にズームするには、ポインタを置いてからキーボードショートカットでコマンドを実行します。ズームインは PgUp、ズームアウトは PgDn です。
  • Z  キーボードショートカットを使用すると、ズームコマンドのポップアップメニューにアクセスできます。
    • Zoom All – 現在のチャート内のすべての波形を全体表示します。
    • Zoom In – アクティブチャート内の各関連ウェーブプロットの中心位置を基準に、波形を手前に寄せます（ズームイン）。
    • Zoom Out – チャート内の各関連ウェーブプロットの中心位置を基準に、波形を奥へ離します（ズームアウト）。

波形の初期表示（非拡大）に戻すには、メイン View メニュー、またはデザインスペースの右クリックメニューから Fit Document  コマンドを実行します（ショートカット: Ctrl+PgDn）。

以下の動画では、シミュレーション結果データを拡大表示する手順を示します。

データ拡大表示手法のデモ。

プロットに複数のY軸を定義する

単一のY軸では対応できない場合があります。たとえば、同一プロット内で電流信号と電圧信号を対比したい場合です。電圧信号は5Vまで振れる一方、電流信号はmAやµAオーダーになることがあります。波形を「読みやすく」するために、SimDataエディタでは追加のY軸を使用できます。

以下の画像に示す波形を考えてください。1つは入力電圧、もう1つは抵抗を流れる電流です。電流波形を電圧波形と同じプロットへ移動すると、プロットの既存Y軸でスケーリングされるため、電流波形がほとんど見えなくなることが分かります。より良い方法は、新しいY軸を定義して、以下に示す結果を得ることです。

電流波形用の新しいY軸は、次のいずれかの方法で追加できます。

  • 名前を右クリックして Edit Wave を選択し、表示される Edit Waveform ダイアログで Axis Number ドロップダウンから New Axis を選択します。


    Edit Waveform ダイアログを使用して、波形に新しいY軸を設定します。
  • 新しいY軸（Plot » Add Y Axis）を追加し、電流波形をその軸へドラッグして関連付けを作成します。

波形用の新しい（自動スケール）Y軸は、既存のY軸の左側に追加されます。その結果、単一プロット内で波形を容易に読み取れるようになります。

 

複数のY軸が定義されたプロットからY軸を削除するには、軸をクリックして選択し、Plot » Remove Y Axis  コマンドを実行します。あるいは、軸を右クリックしてコンテキストメニューから Delete Axis を選択します。

Y軸を削除すると、それに関連付けられた波形も削除されます。もちろん、波形は Sim Data パネルの Source Data 領域からいつでもプロットへ追加し直せます。ただし、波形を削除せずに軸だけを削除したい場合は、軸との関連付けを解除する必要があります。波形名をクリックし、残すY軸へドラッグしてください。その後、不要なY軸を安全に削除できます。

データポイントの表示

波形の精度に不安がある場合（滑らかな曲線ではなく、尖ってギザギザに見えるなど）は、データポイント表示を有効にして、結果が十分な頻度で計算されているか確認できます。

これらのポイントを表示するには、Document Options ダイアログで Show Data Points オプションを有効にします。データが計算された波形上の各点に小さな円が表示されます。

Show Data Points オプションを使用して、波形の精度を可視化します。
Show Data Points オプションを使用して、波形の精度を可視化します。

詳細は、Configuring & Running a Simulation – Finding the Balance between Accuracy and Performance ページを参照してください。

高速フーリエ変換

Chart » Create FFT Chart  コマンドを使用すると、アクティブチャート内の各波形に対して高速フーリエ変換をすばやく実行できます。結果は新しいチャートに保存・表示され、そのチャートは <SourceChartName>_FFT 形式で命名され、SDFファイル内の既存チャートの右側に追加されます。

Document Options ダイアログ（Tools » Document Options）で FFT Length を設定します。デフォルトの長さは128です。

Create FFT Chart  コマンドを使用して高速フーリエ変換を実行します。
Create FFT Chart  コマンドを使用して高速フーリエ変換を実行します。

チャート／プロット／波形管理のその他の機能

チャート、プロット、波形の管理に関するその他の機能については、以下のセクションを参照してください。

テキストデータの扱い

Operating Point および Transfer Function の解析タイプで作成されるチャートには、プロットや波形が含まれません。これらのチャートはテキストデータを表示します。この場合、「波形」は単一の計算値を表します。必要な値をチャートに追加するには、Sim Data パネルの Source Data リストで該当エントリを選択し、Add Wave to Plot ボタンをクリックします。

Transient Function 解析の計算値を追加する例。
Transient Function 解析の計算値を追加する例。

テキスト情報は、メインメニューの Tools » Copy to Clipboard as Text コマンドを使用してクリップボードにコピーできます。

デジタルプロットの扱い

デジタルプロットは、デジタルノードの論理レベル（0 または 1）を表します。デジタルプロットの例を以下に示します。

デジタルプロットの例
デジタルプロットの例

デジタル波形は、2 本線および 3 本線の波形セクションを用いることで、それぞれ未定義状態およびハイインピーダンス状態も表示できます。

デジタルプロット上に表示された未定義（1 枚目）およびハイインピーダンス（2 枚目）状態。 
デジタルプロット上に表示された未定義（1 枚目）およびハイインピーダンス（2 枚目）状態。

measurement cursors は、未定義状態とハイインピーダンス状態をそれぞれ「X」「Z」として表す点に注意してください。

測定カーソルによる未定義状態およびハイインピーダンス状態の表現。

測定カーソルによる未定義状態およびハイインピーダンス状態の表現。

  • デジタル波ではデジタルレベルのみを表示するため、デジタルプロットには Y 軸がありません。また、デジタル波とアナログ波は 1 つのプロット内で混在できない点にも注意してください。
  • ブール関数はデジタル波に適用できます。結果の波もデジタルのままであり、デジタルプロットに表示されます。その他の演算では、結果の波がアナログ波に変換されます。

測定結果の扱い

measurements の結果データは、シミュレーション結果ドキュメントを参照しているときに、Sim Data パネルの Measurements タブに表示されます。

シミュレーション測定結果の解析を支援する機能がいくつか用意されています。主な機能は次のとおりです。

  • 測定値を選択して Show on chart ボタンをクリックすると、測定カーソルがプロット上に表示され、測定が計算された領域が強調表示されます。詳細は Cursors-based Measurements を参照してください。

    Show on chart ボタンを使用して測定を可視化します。
    Show on chart ボタンを使用して測定を可視化します。

  • Add ボタンをクリックすると Add Waves to Plot ダイアログにアクセスでき、新しい波形と、その波形に対する測定を定義できます。
  • ボタンをクリックすると Edit Waveform ダイアログにアクセスでき、既存の波形と現在定義されている測定を編集できます。Simulation Dashboard パネルに戻る必要はありません。

シミュレーション結果ドキュメントに解析の複数パス（例：温度スイープやモンテカルロ解析）に対する波形が含まれる場合、各波形ごとに測定値が存在します。この場合、測定の表が Sim Data パネルの Measurements タブに表示され、次の機能を利用できます。

  • 測定統計は自動的に計算され、Sim Data パネルの下部領域に表示されます。

  • Sim Data パネルの Expand the table コントロールをクリックすると、測定結果の完全な表を表示できます。表は Measurement Table チャートに表示されます。表内のデータは選択してコピーでき（例：スプレッドシートに貼り付け）、活用できます。

  • Plot ボタンを使用してプロットを生成します。たとえばパラメトリックスイープを実行した場合、スイープしたパラメータに対する測定値のプロットを作成できます。プロットは Measurement Plot チャートに追加されます。

  • Histogram ボタンを使用してヒストグラムを生成し、データ分布を可視化します。ヒストグラムは Measurement Histogram チャートに追加されます。

 

直接測定の実行

SimData エディタには、設計空間内で直接測定情報を取得するための機能が用意されています。基本測定は、選択した波形に対して自動的に表示されます。より精密な測定を行いたい場合は、専用の測定カーソルを使用できます。これにより、より対話的な方法で測定できます。

選択した波形の測定

選択した波形の一般的な測定は、Sim Data パネルの Waveform Measurements 領域に表示されます。

選択した波形の一般的な測定。
選択した波形の一般的な測定。

データは波形そのものから計算され、測定カーソルは一切使用しません。計算されるデータは次のとおりです。

Rise Time Top Line と Base Line の値の差の 10% から 90% へ信号が変化するのに要する時間。測定データは、選択した信号が電力ベース（ミックスドシグナルシミュレーション）である場合、または signal integrity analysis の結果波形である場合にのみ利用できます。
Fall Time Top Line と Base Line の値の差の 90% から 10% へ信号が変化するのに要する時間。測定データは、選択した信号が電力ベース（ミックスドシグナルシミュレーション）である場合、または signal integrity analysis の結果波形である場合にのみ利用できます。
Min 波形が到達した最小値。この点が発生する X 軸の値も表示されます。
Max 波形が到達した最大値。この点が発生する X 軸の値も表示されます。
Base Line 信号波形の Low レベルにおける定常値。この値は、信号がこのベースライン値を中心にリンギングする（アンダーシュート）信号整合性ベースの解析波形で、グラフィカルに特に顕著です。
Top Line 信号波形の High レベルにおける定常値。この値は、信号がこのトップライン値を中心にリンギングする（オーバーシュート）信号整合性ベースの解析波形で、グラフィカルに特に顕著です。

Cursor-based Measurements

SimData エディタの専用測定カーソルを使用すると、精密なデータ測定を行えます。利用できるカーソルは 2 つ（Cursor A と Cursor B）で、設計空間内の同一波形または別々の波形に追加できます。

カーソル（A または B）は、アクティブなチャート内で 1 回しか使用できません。ある波形にカーソルを割り当てようとした際に、別の波形がすでにそのカーソルを使用している場合、カーソルは新しい波形へ再割り当てされます。

測定カーソルの追加は、次の 2 つの方法のいずれかで行えます。

  • 波形を選択し、Wave » Cursor A または Wave » Cursor B コマンドを使用します。
  • 波形名を右クリックし、コンテキストメニューから Cursor A または Cursor B を選択します。

追加したカーソルは、波形が存在するプロット上部にタブとして表示され、割り当て先の波形と同じ色になります。プロット内には十字カーソルが表示され、波形と交差します。タブをクリックしてドラッグするとカーソルを移動できます。

カーソルの交点とタブ
カーソルの交点とタブ

マウスポインタをプロット領域上で移動すると、XY の値のペアがステータスバーの左端に表示されます。

測定データは Sim Data パネルの Measurement Cursors 領域で利用できます。また、設計空間内で測定データを表示することも有効化できます。これは Chart Options ダイアログの Cursors タブ（Chart » Chart Options）から行います。

Chart Options ダイアログの Cursors タブ
Chart Options ダイアログの Cursors タブ

カーソル測定（設計空間内および Sim Data パネル上）の利用可否は、測定カーソルの割り当て方法によって異なります。

  • 単一カーソルを使用している場合、カーソルの交点の XY 値のみを読み取れます。

  • 2 つのカーソルを別々の波形に追加した場合、次を測定できます。

    • XY 値

    • B-A

  • 2 つのカーソルを同一波形に追加した場合、次を測定できます。

    • XY値

    • B-A

    • 最小値 A..B

    • 最大値 A..B

    • 平均値 A..B

    • AC RMS A..B

    • RMS A..B

    • 周波数 A..B

 

カーソルのタブをクリックしてカーソルを選択すると、カーソルに対して動作するメインWaveメニュー 上の各種コマンドにアクセスできます。波形上の最大点または最小点へ移動したり、次／前のピーク／谷へ素早くジャンプしたりできます。

カーソルを削除するには、メインメニューのWave » Cursor A またはWave » Cursor B コマンドを使用するか、カーソルタブを右クリックしてコンテキストメニューからCursor Offコマンドを選択します。

回路図へのクロスプロービング

SimDataエディタでは、選択した波形から、その波形の結果が取得された回路内の対応する解析ノードへクロスプローブできます。 

この機能を使用するには、デザインスペース内で波形名を右クリックし、表示されるポップアップメニューからCross Probe to Schematicを選択します。ソースの回路図ドキュメントがアクティブになり、対応するノードがハイライト表示されます。これは、PreferencesダイアログのSystem – Navigationページで定義されたHighlight Methodsに従います。

クロスプローブできるのは、回路図回路の解析によってデータが取得された波形のみです。数式（数学的表現）を適用してソース波形を編集した場合や、新しい波形を作成した場合は、クロスプローブできません。
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従来のドキュメント

Altium Designer のドキュメントは、バージョンごとに掲載されなくなりました。Altium Designer の旧バージョンのドキュメントは、Other Installers ページの Legacy Documentation の項目をご覧ください。

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