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Configurando e executando uma simulação

Updated: October 12, 2026

Num relance

Este artigo orienta você na configuração e execução de análises de simulação no Altium Designer usando a área Configuração e execução de análises do painel de simulação. Ele explica os formatos aceitos para a entrada de números e mostra como configurar as principais análises, incluindo Ponto de operação, Função de transferência, Polos e zeros, Varredura CC e Transiente, além das principais opções e dos resultados que você pode esperar de cada uma. Você também verá como exibir valores calculados no esquemático e adicioná-los aos documentos de resultados da simulação, ajudando a compreender melhor o comportamento do circuito antes de prosseguir. Continue lendo para aprender a configurar com confiança a simulação mais adequada ao seu projeto.

- Entenda onde configurar as análises de simulação no painel de simulação e como inserir valores nos formatos numéricos normal, de engenharia ou científico.
- Saiba o que cada tipo comum de análise faz, quando utilizá-lo e quais configurações são necessárias para executá-lo com sucesso.
- Veja como visualizar os resultados da simulação no esquemático e nos documentos de resultados, incluindo valores calculados e expressões de saída adicionados.
Aprofunde-se com a IA:

A região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard é usada para configurar e executar as análises de simulação. Depois que o circuito for verificado e preparado para simulação, configure o tipo de análise necessário conforme descrito nas seções abaixo.

A região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard
A região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard

As seções a seguir descrevem como configurar as análises de simulação comuns e as configurações adicionais de simulação.

Number formats

Os campos numéricos definidos na região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard podem ser preenchidos em três formatos de parâmetros: normal, de engenharia e científico.

No formato normal, um número é inserido explicitamente, por exemplo, '1000000' para um milhão.

No formato de engenharia, um número é representado como uma mantissa (qualquer número real) e um índice de potência inserido com um ou mais caracteres, de acordo com a tabela abaixo. Por exemplo, um milhão no formato de engenharia pode ser representado como '1meg'.

Símbolo do prefixo Nome e valor
f femto, 10-15
p pico, 10-12
n nano, 10-9
u micro, 10-6
m mili, 10-3
k quilo, 103
meg mega, 106
g giga, 109
t tera, 1012

O formato numérico científico permite representar o número em duas partes: a mantissa e o expoente da potência de 10. A separação entre a mantissa e o expoente deve ser feita com a letra latina 'e' — por exemplo, '1e6' para um milhão. A mantissa e o expoente são definidos como números reais.

Análise do ponto de operação

A análise do ponto de operação é usada para determinar o ponto de operação CC de um circuito, com os indutores em curto-circuito e os capacitores em circuito aberto. Essa análise calcula os valores de corrente e tensão nos pontos de equilíbrio do circuito em regime permanente, os coeficientes de transferência em modo CC, além dos polos e zeros da característica de transferência CA necessária em outros tipos de cálculos.

A análise do ponto de operação é configurada na região Operating Point do painel Simulation Dashboard.

Use os botões Display on schematic para exibir os valores calculados diretamente no esquemático:

  • Voltage – exibir as tensões dos nós em relação ao nó de referência
  • Power – exibir a potência instantânea consumida (valor positivo) ou fornecida (valor negativo)
  • Current – exibir a corrente de saída do componente.

Após a execução da análise, os valores calculados de tensão, potência e/ou corrente serão exibidos como rótulos nos nós correspondentes.

  • Os rótulos podem ser movidos nos esquemáticos clicando, mantendo o botão pressionado e arrastando.
  • Os valores calculados também podem ser exibidos no esquemático após a execução de uma análise do ponto de operação.

O documento de resultados da simulação incluirá os cálculos da sonda posicionada no circuito.

Os valores são calculados automaticamente para todos os nós do circuito. Valores adicionais podem ser adicionados à tabela de resultados pelo painel Sim Data. Saiba mais sobre Como trabalhar com dados textuais.

Um exemplo de análise do ponto de operação configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo. Observe que os rótulos dos valores dos resultados (para os cálculos de tensão e potência habilitados), que aparecem após a execução da simulação, são exibidos na folha do esquemático. Também é mostrado um exemplo de como adicionar outro valor calculado ao documento de resultados da simulação.

 

O dispositivo Node Set é usado para especificar a tensão inicial de um nó no circuito durante uma etapa preliminar da análise do ponto de operação. Após essa etapa inicial, a restrição é removida e as iterações continuam até a solução real de polarização. Para usar o dispositivo Node Set, posicione o componente .NS da biblioteca Simulation Generic Components e, em seguida, defina o valor de Initial Voltage do componente posicionado.

Normalmente, esse dispositivo não é necessário para alcançar a convergência na maioria dos circuitos. No entanto, ele pode ser útil ao realizar simulações de circuitos biestáveis ou astáveis.

Análise da função de transferência

A análise da função de transferência (análise de pequenos sinais em CC) calcula a resistência de entrada CC, a resistência de saída CC e o ganho CC em cada nó de tensão do circuito.

Para realizar a análise da função de transferência, habilite a opção Transfer Function na região Operating Point do painel Simulation Dashboard. Quando a opção estiver habilitada, as opções de análise correspondentes estarão disponíveis:

  • Source Name – a fonte de entrada de pequenos sinais usada como referência de entrada para os cálculos.
  • Reference Node – o nó do circuito usado como referência para os cálculos em cada nó de tensão especificado. '0' é o nó de referência (GND por padrão).

Um exemplo de análise da função de transferência configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo. No documento de resultados da simulação, selecione o gráfico Transfer Function clicando na aba na parte inferior da área de projeto para acessar os resultados da análise.

Observe que o gráfico não exibirá dados inicialmente. Os valores calculados podem ser adicionados à tabela de resultados pelo painel Sim Data. Saiba mais sobre Como trabalhar com dados textuais.

 

Análise de polos e zeros

A análise de polos e zeros permite determinar a estabilidade de um sistema linear com uma única entrada e uma única saída, calculando os polos e/ou zeros da função de transferência CA de pequenos sinais do circuito. O ponto de operação CC do circuito é encontrado e, em seguida, são determinados os modelos linearizados de pequenos sinais para todos os dispositivos não lineares do circuito. Esse circuito é então usado para encontrar os polos e zeros que satisfazem a função de transferência especificada.

A análise de polos e zeros funciona com resistores, capacitores, indutores, fontes controladas lineares, fontes independentes, diodos, BJTs, MOSFETs e JFETs. Linhas de transmissão não são compatíveis.

Para realizar a análise de polos e zeros, habilite a opção Pole-Zero Analysis na região Operating Point do painel Simulation Dashboard. Quando a opção estiver habilitada, as opções de análise correspondentes estarão disponíveis:

  • Input Node – o nó de entrada positivo do circuito.

  • Input Reference Node – o nó de referência para a entrada do circuito.

  • Output Node – o nó de saída positivo do circuito.

  • Output Reference Node – o nó de referência para a saída do circuito.

  • Analysis Type – permite refinar ainda mais o objetivo da análise. Escolha encontrar todos os polos que satisfazem a função de transferência do circuito (Poles Only), todos os zeros (Zeros Only) ou ambos, Poles e Zeros.

  • Transfer Function Type – define o tipo de função de transferência de pequenos sinais CA a ser usada no circuito ao calcular os polos e/ou zeros. Há dois tipos disponíveis:

    • V(output)/V(input) – Função de transferência de ganho de tensão.

    • V(output)/I(input) – Função de transferência de impedância.

Ao selecionar um nó, observe que '0' é o nó de referência (GND por padrão).

Um exemplo de análise de polos e zeros configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo. No documento de resultados da simulação, selecione o gráfico Pole-Zero Analysis clicando na aba na parte inferior da área de projeto para ver os resultados da análise.

 
O método usado na análise de polos e zeros é uma busca numérica subótima. Em circuitos grandes, ela pode levar um tempo considerável ou não conseguir encontrar todos os polos e zeros. Em alguns circuitos, o método se "perde" e encontra um número excessivo de polos ou zeros. Se não houver convergência ao buscar polos e zeros simultaneamente, refine a análise para calcular apenas polos ou apenas zeros.

Varredura CC

A análise de varredura CC gera uma saída semelhante à de um traçador de curvas. Ela realiza uma série de análises do ponto de operação, modificando os valores dos parâmetros selecionados em passos predefinidos para obter uma curva de transferência CC.

A análise de varredura CC é configurada na região DC Sweep do painel Simulation Dashboard.

Clique no controle Add Parameter para adicionar os parâmetros a serem variados em passos. Pode ser o valor CC de uma fonte de tensão ou corrente, o valor de um resistor ou a temperatura (Temp). Nos campos From, To e Step, especifique o valor inicial, o valor final e o incremento a ser usado no intervalo de varredura definido, respectivamente.

Vários parâmetros podem ser adicionados à fonte, mas apenas os dois primeiros parâmetros habilitados na lista (usando as caixas de seleção à esquerda) serão usados nos cálculos.

Use a seção Output Expressions para adicionar expressões a serem exibidas como formas de onda nos documentos de resultados da simulação (além das formas de onda das sondas posicionadas no circuito). Consulte a seção Adição de expressões de saída para saber mais.

Um exemplo de análise de varredura CC configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

 

Transiente

A análise transiente gera uma saída semelhante à normalmente exibida em um osciloscópio, calculando as variáveis de saída transientes (tensão ou corrente) em função do tempo, ao longo do intervalo de tempo ou do número de períodos especificados pelo usuário. Uma análise do ponto de operação é realizada automaticamente antes de uma análise transiente para determinar a polarização CC do circuito, a menos que a opção Use Initial Conditions esteja habilitada.

A análise transiente é configurada na região Transiente do painel Simulation Dashboard.

Defina o intervalo de tempo / número de períodos da análise selecionando o modo desejado e definindo os valores correspondentes:

  •  – Modo Interval. Defina os valores de início e fim do intervalo de tempo desejado (em segundos) e o incremento nominal de tempo nos campos From, To e Step.

  •  – Modo Period. Defina os valores de início e fim do intervalo de tempo desejado (em segundos), o número de períodos de uma forma de onda senoidal e o número de pontos de dados por período da forma de onda senoidal nos campos From, N Periods e Points / Period.

Use a seção Output Expressions para adicionar expressões a serem exibidas como formas de onda nos documentos de resultados da simulação (além das formas de onda das sondas posicionadas no circuito). Consulte a seção Adição de expressões de saída para saber mais.

Habilite a opção Use Initial Conditions para usar condições iniciais no cálculo do processo transiente, ignorando a análise do ponto de operação. Use essa opção quando desejar realizar uma análise transiente a partir de uma condição diferente do ponto de operação quiescente. A condição inicial pode ser definida para cada componente apropriado no esquemático (defina o valor do parâmetro correspondente, por exemplo, Initial Current para um indutor ou Initial B-E Voltage ou Initial C-E Voltage para um transistor bipolar), ou dispositivos .IC podem ser posicionados no circuito (use o comando Simulate » Place Initial Condition nos menus principais ou posicione o componente .IC da biblioteca Simulation Generic Components e, em seguida, defina o valor de Initial Voltage do componente posicionado). O valor IC de um componente tem precedência sobre um objeto .IC conectado a uma rede.

Um exemplo de análise transiente configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

 

Análise de Fourier

A análise de Fourier de um projeto baseia-se no último ciclo de dados transientes capturados durante uma análise transiente. Por exemplo, se a frequência fundamental for de 1 kHz, os dados transientes do último ciclo de 1 ms serão usados na análise de Fourier.

Para realizar a análise de Fourier, habilite a opção Fourier Analysis na região Transient do painel Simulation Dashboard. Quando a opção é habilitada, as opções de análise correspondentes ficam disponíveis:

  • Fourier Fundamental Frequency – a frequência do sinal que está sendo aproximado pela soma de formas de onda senoidais.
  • Fourier Number of Harmonics – o número de harmônicos a serem considerados na análise. Cada harmônico é um múltiplo inteiro da frequência fundamental. Somados à senoide da frequência fundamental, os harmônicos formam a forma de onda real do sinal analisado. Quanto mais harmônicos forem incluídos na soma, maior será a aproximação à forma de onda do sinal (por exemplo, somando senoides para formar uma onda quadrada).

Um exemplo de análise de Fourier configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo. Os dois primeiros gráficos mostram formas de onda da análise transiente do circuito, enquanto os gráficos seguintes, apresentados em um gráfico Fourier Analysis separado no documento de resultados da simulação, mostram os resultados da análise de Fourier. A onda quadrada, cuja frequência fundamental é de 1 kHz, é decomposta em senoides com frequências que são múltiplos ímpares dessa frequência (harmônicos ímpares), conforme mostrado no terceiro gráfico (1 kHz, 3 kHz, 5 kHz, 7 kHz etc.), e com amplitudes que diminuem a cada harmônico subsequente.

 

Análise de estresse

Este recurso está em Beta Aberto e disponível quando a opção Simulation.StressAnalysis está habilitada na caixa de diálogo Configurações avançadas.

A análise de estresse é usada para calcular as condições de operação de cada componente individual, como tensões, correntes e dissipações de potência máximas, e compará-las com os limites definidos no modelo de estresse do componente.

O modelo de estresse de um componente é configurado na aba Stress da caixa de diálogo Sim Model acessada para o modelo de simulação do componente. Nela, você pode selecionar o Device Type necessário e definir os valores dos parâmetros, além de definir o mapeamento de pinos entre o modelo de estresse (cujos pinos são predefinidos) e o modelo de simulação. Consulte a página Edição de componentes individuais para saber mais sobre a configuração do modelo de análise de estresse.

Os coeficientes de redução de capacidade que reduzem os valores-limite dos parâmetros são calculados com base nos parâmetros do modelo de estresse. Como alternativa, os valores podem ser definidos na aba Stress da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings (acessada clicando no controle Settings na região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard).

Para realizar a análise de estresse, habilite a opção Stress Analysis na região Transient do painel Simulation Dashboard. No documento de resultados da simulação, selecione o gráfico Stress clicando na aba na parte inferior da área de projeto para acessar os resultados da análise.

 

  • Use os controles na parte superior do gráfico Stress para mostrar apenas os resultados de análise de estresse de interesse:

    • Use o campo Search para mostrar apenas os resultados que Component ou Parameter incluam a string inserida.
    • Use a caixa de seleção Hide Invalid Measurement para ocultar os resultados considerados inválidos (e os resultados sem valor).

     

  • Se o gráfico Stress não estiver no documento de resultados da simulação, você poderá usar o comando Chart » Create/Update Stress Chart nos menus principais do editor SimView para adicionar o gráfico e preenchê-lo com dados baseados nos cálculos do gráfico de transientes e nos parâmetros de estresse dos componentes do esquemático. Se o gráfico de estresse já existir no documento, use o comando para atualizar o gráfico com os resultados mais recentes da análise de transientes e os valores atuais dos parâmetros de estresse dos componentes do esquemático.

    Observe que, quando o gráfico de estresse é criado usando o comando, ele usa o valor padrão de temperatura de análise de 27°C. Se o gráfico já existir (a análise de estresse tiver sido realizada), será usada a temperatura real da análise.

Varredura CA

A análise de varredura CA gera uma saída que mostra a resposta em frequência do circuito, calculando as variáveis de saída CA de pequenos sinais em função da frequência. Primeiro, ela realiza uma análise do ponto de operação para determinar a polarização CC do circuito, substituindo a fonte de sinal por um gerador de onda senoidal de amplitude fixa e, em seguida, analisando o circuito na faixa de frequência especificada. A saída desejada de uma análise CA de pequenos sinais geralmente é uma função de transferência (ganho de tensão, transimpedância etc.).

Antes de realizar uma análise de varredura CA, o esquemático do circuito deve conter pelo menos uma fonte de sinal com um valor inserido para o parâmetro AC Magnitude (o parâmetro opcional AC Phase pode ser usado para definir a fase inicial). É essa fonte que é substituída por um gerador de onda senoidal durante a simulação.

O parâmetro Magnitude CA deve ser definido para a análise de varredura CA.
O parâmetro Magnitude CA deve ser definido para a análise de varredura CA.

A análise de varredura CA é configurada na região AC Sweep do painel Simulation Dashboard.

Defina os seguintes parâmetros para a análise:

  • Start Frequency – a frequência inicial do gerador de onda senoidal (em Hz).
  • End Frequency – a frequência final do gerador de onda senoidal (em Hz).
  • No. Points / Points/Dec / Points/Oct – o valor do incremento para a faixa de varredura, em conjunto com o Type escolhido.
  • Type – o tipo de distribuição dos pontos de dados no espectro de frequência. Os três tipos a seguir estão disponíveis:
    • Linear – número total de pontos de dados uniformemente espaçados em uma escala linear.
    • Decade – número de pontos de dados uniformemente espaçados por década de uma escala log10.
    • Octave – número de pontos de dados uniformemente espaçados por oitava de uma escala log2.

Use a seção Output Expressions para adicionar expressões a serem exibidas como formas de onda nos documentos de resultados da simulação (além das formas de onda das sondas posicionadas no circuito). Consulte a seção Adição de expressões de saída para saber mais.

Ao configurar uma expressão de saída para uma análise de varredura CA, observe que você pode selecionar entre uma variedade de Complex Functions na caixa de diálogo Add Output Expression.

Configure uma expressão de saída usando funções complexas para uma análise de varredura CA
Configure uma expressão de saída usando funções complexas para uma análise de varredura CA

Função Descrição
Magnitude Retorna a magnitude da onda.
Magnitude (dB) Retorna a magnitude da onda expressa em decibéis.
Real Retorna a componente real de uma forma de onda complexa.
Imaginária Retorna a componente imaginária de uma forma de onda complexa.
Fase (graus) Retorna a fase da onda expressa em graus.
Fase (rad) Retorna a fase da onda expressa em radianos.
Atraso de grupo Retorna o atraso de grupo da onda.

Um exemplo de análise de varredura CA configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

 

A análise CA oferece suporte à tensão, potência e corrente de saída, inclusive para os seguintes componentes:

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

Análise de ruído

A análise de ruído mede as contribuições de ruído de resistores e dispositivos semicondutores, traçando a densidade espectral de ruído, que é o ruído medido em volts ao quadrado por hertz (V2/Hz). Capacitores, indutores e fontes controladas são tratados como livres de ruído.

Para realizar a análise de ruído, habilite a opção Noise Analysis na região AC Sweep do painel Simulation Dashboard. Quando a opção estiver habilitada, as opções de análise correspondentes estarão disponíveis:

  • Noise Source – uma fonte de tensão independente no circuito a ser usada como referência de entrada para os cálculos de ruído.

  • Output Node – o nó do circuito no qual o ruído total de saída será medido.

  • Ref Node – o nó do circuito usado como referência para calcular o ruído total de saída no Output Node desejado. Por padrão, este parâmetro é definido como '0' (o nó de referência, GND por padrão). Se for definido como qualquer outro nó, o ruído total de saída será calculado como V(Output Node) - V(Reference Node).

  • Points Per Summary – permite controlar qual medição de ruído é realizada. Os seguintes valores são aceitos para a opção:

    • 0 – definir este parâmetro com este valor fará com que apenas os ruídos de entrada e de saída sejam medidos.

    • 1 – definir este parâmetro com este valor fará com que a contribuição de ruído de cada componente do circuito seja medida.

    Inserir um número inteiro maior que 1 equivale a especificar 1.

Um exemplo de análise de ruído configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

No documento de resultados da simulação, selecione o gráfico Noise Spectral Density clicando na aba na parte inferior da área de projeto e adicione as formas de onda necessárias ao traçado atual selecionando a entrada correspondente na lista Source Data do painel Sim Data e clicando no botão Add Wave to Plot. A forma de onda onoise_spectrum (azul) mostra o ruído total de saída medido no nó de saída especificado, neste caso Output. A forma de onda inoise_spectrum (vermelha) mostra a quantidade de ruído que precisaria ser injetada na entrada para obter o ruído de saída medido neste nó.

Da mesma forma, selecione o gráfico Integrated Noise clicando na aba na parte inferior da área de projeto e adicione os valores calculados necessários à tabela de resultados selecionando a entrada correspondente na lista Source Data do painel Sim Data e clicando no botão Add Wave to Plot.

 
Se o parâmetro Points Per Summary tivesse sido definido como 1 em vez de 0, a contribuição de ruído de saída de cada componente aplicável do circuito teria sido medida, e as formas de onda correspondentes a cada um estariam disponíveis no painel Sim Data.

Análise de parâmetros S

Este recurso está em beta aberto e disponível quando a opção Simulation.SParametersAnalysis está habilitada na caixa de diálogo Configurações avançadas.

Os parâmetros S (parâmetros de espalhamento) permitem descrever redes com base na relação entre micro-ondas incidentes e refletidas (para um dispositivo em teste, quanta potência passa de uma porta para outra e quanta potência é refletida de volta). Essas relações podem ser usadas posteriormente para calcular propriedades de um circuito, incluindo impedância de entrada, resposta em frequência e isolamento. Embora a análise de parâmetros S seja voltada principalmente para circuitos e componentes de RF, ela é igualmente útil para qualquer circuito com pelo menos duas fontes (portas).

Para realizar a análise de parâmetros S, habilite a opção S-Parameters Analysis na região AC Sweep do painel Simulation Dashboard. Quando a opção estiver habilitada, as opções de análise correspondentes estarão disponíveis. Defina as portas (fontes) envolvidas e configure uma impedância para cada uma (o padrão é 50 ohms). Se um dispositivo tiver mais de duas portas, elas poderão ser adicionadas (usando o controle Add) e definidas conforme necessário, o que resultará em mais parâmetros S na “matriz S” resultante.

O mecanismo de simulação também calcula os parâmetros Y (admitância) e os parâmetros Z (impedância), que podem ser adicionados aos traçados no gráfico conforme desejado.

Use a seção Output Expressions para adicionar expressões que serão apresentadas como formas de onda nos documentos de resultados da simulação no formato s_<m>_<n>, y_<m>_<n> ou z_<m>_<n>, por exemplo, s_1_1 ou y_1_2.

Após a execução da análise de varredura CA, os dados dos parâmetros S estarão disponíveis no gráfico S-parameters Analysis do documento de resultados da simulação.

Um exemplo de análise de parâmetros S configurada para um circuito e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

 

Análises adicionais

Vários tipos de análise adicionais estão disponíveis. O princípio dos cálculos adicionais baseia-se em percorrer os valores dos parâmetros dentro da faixa selecionada e executar uma série de cálculos para cada valor dos parâmetros.

Varredura de temperatura

O recurso de varredura de temperatura é usado para analisar o circuito em cada temperatura de uma faixa especificada, produzindo uma série de curvas, uma para cada configuração de temperatura.

Para realizar a análise de varredura de temperatura, habilite a opção Temp. Sweep na parte inferior da região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard. Clique em Settings para configurar a análise na região Temperature da aba General da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings que se abre, usando os seguintes parâmetros:

  • From – a temperatura inicial da faixa de varredura desejada (em graus Celsius).
  • To – a temperatura final da faixa de varredura desejada (em graus Celsius).
  • Step – o incremento a ser usado para determinar os valores de varredura ao longo da faixa definida.

Um exemplo de análise de varredura CA configurada para um circuito em conjunto com o recurso de varredura de temperatura e o documento de resultados da simulação são mostrados abaixo.

 

Varredura de parâmetros

O recurso de varredura de parâmetros permite variar os valores de dispositivos, fontes e/ou temperatura em incrementos definidos, ao longo de uma faixa especificada.

A varredura de parâmetros pode variar componentes básicos e modelos – os dados de subcircuitos não são alterados durante a análise.

Para realizar a análise de varredura de parâmetros, habilite a opção Sweep na parte inferior da região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard. Clique em Settings para configurar a análise na região Parâmetro de varredura da aba General da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings que se abre. Clique em Add Parameter controle para adicionar um parâmetro a ser variado em etapas e selecione o parâmetro no menu suspenso. Selecione o tipo de distribuição do parâmetro e use os campos abaixo para definir os parâmetros da distribuição:

  • Linear – especifique o valor inicial, o valor final e o incremento a ser usado no intervalo de varredura definido nos campos From, To e Step, respectivamente.
  • Decade – especifique o valor inicial, o valor final e o número de pontos de dados por década de variação do valor do parâmetro nos campos From, To e Points/Dec, respectivamente.
  • Octave – especifique o valor inicial, o valor final e o número de pontos de dados por oitava de variação do valor do parâmetro nos campos From, To e Points/Oct, respectivamente.
  • List – especifique uma lista dos valores de parâmetro desejados (separados por espaços) no campo Values.

Adicione e configure quantos parâmetros a serem variados em etapas forem necessários.

Um exemplo de análise de transientes configurada para um circuito em conjunto com o recurso de varredura de parâmetros e o documento de resultados da simulação é mostrado abaixo.

 

Monte Carlo

A análise de Monte Carlo permite executar várias simulações com valores de componentes que variam aleatoriamente dentro das tolerâncias especificadas.

  • A análise de Monte Carlo pode variar componentes básicos e modelos – os dados dos subcircuitos não são variados durante a análise.
  • Cada componente é variado aleatoriamente, independentemente dos outros componentes. Por exemplo, se um circuito tiver dois resistores de 10K e a tolerância padrão estiver definida como 10%, na primeira execução da simulação um resistor poderá ter um valor de 953Ω e o outro, de 1022Ω. O programa usa um número aleatório separado e independente para gerar o valor de cada componente.

Para realizar a análise de Monte Carlo, habilite a opção Monte Carlo na parte inferior da região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard. Clique em Settings para configurar a análise na região Monte Carlo da guia General da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings que se abre, usando os seguintes parâmetros:

  • Number of Runs – o número de execuções de simulação que você deseja que o simulador realize. Serão usados valores diferentes para os dispositivos em cada execução, dentro do intervalo de tolerância especificado. (Padrão = 5).
  • Distribution – este parâmetro define a distribuição dos valores obtidos durante a geração de números aleatórios. Há três tipos de distribuição disponíveis:
    • Uniform (Padrão) – esta é uma distribuição plana. Os valores são distribuídos uniformemente pelo intervalo de tolerância especificado. Por exemplo, para um resistor de 1K com tolerância de 10%, há a mesma probabilidade de o valor gerado aleatoriamente estar em qualquer ponto entre 900Ω e 1100Ω.
    • Gaussian – os valores são distribuídos de acordo com uma curva gaussiana (em forma de sino), com o centro no valor nominal e a tolerância especificada em +/- 3 desvios padrão. Para um resistor com valor de 1K +/- 10%, o centro da distribuição seria 1000Ω, +3 desvios padrão seria 1100Ω e -3 desvios padrão seria 990Ω. Com esse tipo de distribuição, há uma probabilidade maior de que o valor gerado aleatoriamente esteja mais próximo do valor especificado.
    • Worst Case – esta é igual à distribuição uniforme, mas são usados apenas os extremos (pior caso) do intervalo. Para um resistor de 1K +/- 10%, o valor usado seria escolhido aleatoriamente entre os dois valores de pior caso, 990Ω e 1100Ω. Em cada execução da simulação, há a mesma probabilidade de ser usado o valor de pior caso do limite superior (1100Ω) ou o do limite inferior (990 Ω).
  • Seed – este valor é usado pelo simulador para gerar números aleatórios para as várias execuções da análise. Se você quiser executar uma simulação com uma série diferente de números aleatórios, esse valor deverá ser alterado para outro número. (Default = -1).
  • Group Tolerances:
    • Resistor – a tolerância a ser aplicada aos resistores. O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%).
    • Capacitor – a tolerância a ser aplicada aos capacitores. O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%).
    • Inductor – a tolerância a ser aplicada aos indutores. O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%).
    • Transistor – a tolerância a ser aplicada aos transistores (beta direto). O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%).
    • DC Source – a tolerância a ser aplicada às fontes CC. O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%).
    • Digital Tp – a tolerância a ser aplicada ao Tp digital (atraso de propagação para dispositivos digitais). O valor é inserido como uma porcentagem (Padrão = 10%). A tolerância é usada para determinar o intervalo permitido de valores que podem ser gerados pelo gerador de números aleatórios para um dispositivo. Para um dispositivo com valor nominal ValNom, o intervalo pode ser expresso como ValNom - (Tolerance * ValNom) ... ValNom + (Tolerance * ValNom)

Um exemplo de análise de transientes configurada para um circuito em conjunto com o recurso de análise de Monte Carlo e o documento de resultados da simulação é mostrado abaixo.

 

Análise de sensibilidade

A análise de sensibilidade oferece uma maneira de determinar quais componentes ou fatores do circuito têm maior influência nas características de saída de um circuito. Com essas informações, você pode reduzir a influência de características negativas ou, alternativamente, melhorar o desempenho do circuito com base nas características positivas. A análise de sensibilidade calcula as sensibilidades como valores numéricos de determinadas medições relacionadas aos componentes/parâmetros de modelo dos componentes do circuito, bem como a sensibilidade à temperatura e aos parâmetros globais. O resultado da análise é uma tabela com os valores de sensibilidade classificados para cada tipo de medição.

Se você optar por calcular a sensibilidade, as análises de varredura de temperatura, varredura de parâmetros e Monte Carlo não estarão disponíveis.

Para realizar uma análise de sensibilidade, é necessário ter uma medição adequada configurada. No exemplo mostrado abaixo, a análise de varredura CA tem uma expressão de saída configurada, dB(v(OUT)), e essa saída tem duas medições configuradas: BW (largura de banda) e MAX (amplitude máxima). A sensibilidade pode ser calculada para qualquer uma dessas medições.

Para realizar a análise de sensibilidade, habilite a opção Sensitivity na parte inferior da região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard. Clique em Settings para configurar a análise na guia Sensitivity da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings que se abre. Use a região Group Deviations para definir a tolerância relativa aplicada ao valor do componente, para componentes desse tipo. Use a região Custom Deviations para analisar a sensibilidade de qualquer objeto com um valor paramétrico que ofereça suporte a cálculos de análise de sensibilidade. Todas as configurações de sensibilidade têm um valor padrão de 1m e permitem um intervalo de valores de 1u a 0.1.

Após executar a análise, alterne para Measurements do painel Sim Data no documento de resultados, selecione o conjunto desejado de resultados de medição e clique no botão Sensitivity para alternar para o gráfico Sensitivity. Os resultados de sensibilidade são exibidos em uma tabela para que você possa identificar rapidamente o componente com maior sensibilidade a variações em seu valor.

 

Encontrando o equilíbrio entre precisão e desempenho

Uma parte importante da configuração da simulação é definir os valores corretos dos intervalos usados na simulação.

Por exemplo, os valores padrão podem não corresponder ao tempo de simulação necessário com base nas características do circuito. Como exemplo, considere uma característica transitória configurada com um intervalo de tempo From - To de 0 a 1u, conforme mostrado abaixo.

O intervalo de tempo da análise de transientes foi configurado de 0 a 1u.
O intervalo de tempo da análise de transientes foi configurado de 0 a 1u.

Neste circuito, a fonte foi configurada com um Period de 1uS, conforme mostrado abaixo.

O período da fonte é de 1u.
O período da fonte é de 1u.

Esse intervalo da análise de transientes não permitirá simular o circuito adequadamente, dadas as características de seu funcionamento, conforme mostrado abaixo.

O intervalo de tempo da análise de transientes é muito curto para o período configurado na fonte.

Da mesma forma, quando o intervalo é amplo (por exemplo, 0 - 100u), também será difícil analisar o gráfico, e o tempo necessário para a análise também aumentará.

O intervalo de tempo da análise de transientes é muito amplo.
O intervalo de tempo da análise de transientes é muito amplo.

Em vez disso, escolha um intervalo maior que o período do sinal, por exemplo, 5 períodos (0 - 5u). Isso deve ser suficiente para que o circuito se estabilize, sem ser excessivo para esse tipo de cálculo.

Um intervalo de tempo adequado para uma análise de transientes deste circuito.
Um intervalo de tempo adequado para uma análise de transientes deste circuito.

Também é importante considerar a seleção de um passo proporcional dos valores para o cálculo ou do número de pontos exibidos no gráfico. Se você selecionar um número excessivo de pontos, o cálculo será mais lento, enquanto um número insuficiente de pontos resultará em cálculos imprecisos.

Por exemplo, considere as características de amplitude em função da frequência mostradas abaixo: a primeira está configurada para usar 10 pontos, e a segunda, 1000 pontos. A diferença no número de pontos utilizados não altera consideravelmente o tempo de cálculo, mas aumenta significativamente a precisão das características.

Os resultados da análise quando um número insuficiente de pontos foi usado no cálculo.
Os resultados da análise quando um número insuficiente de pontos foi usado no cálculo.

Um número adequado de pontos foi usado no cálculo.
Um número adequado de pontos foi usado no cálculo.

Para exibir os pontos de dados da análise nos gráficos, habilite a opção Show Data Points na caixa de diálogo Document Options (Tools » Document Options).

Adicionando expressões de saída

Ao configurar algumas análises, você pode adicionar expressões para serem exibidas como formas de onda nos documentos de resultados da simulação (além das formas de onda das sondas posicionadas no circuito). Para adicionar uma expressão, clique no controle Add na seção Output Expression da região da análise desejada no painel Simulation Dashboard. Uma linha vazia aparece abaixo da linha da expressão de saída atualmente selecionada. Especifique a expressão de saída e defina o número do gráfico e a cor. Isso pode ser feito usando a entrada adicionada diretamente no painel, ou você pode clicar no botão  e selecionar na lista de Waveforms disponíveis na caixa de diálogo Add Output Expression.

Selecione a expressão de saída desejada ou defina uma nova função e, em seguida, configure como essa expressão será representada no gráfico.
Selecione a expressão de saída desejada ou defina uma nova função e, em seguida, configure como essa expressão será representada no gráfico.

A região Waveforms da caixa de diálogo fornece uma lista das formas de onda e constantes disponíveis no momento. Por padrão, são listadas as formas de onda All. Use a lista suspensa na parte superior da lista para aplicar um filtro:

  • Digital – o nível lógico (0, 1, indefinido, alta impedância) em um nó digital. Um nó é considerado digital se estiver conectado a um pino de um componente com um modelo de simulação digital.
  • Node Voltages – tensões nas redes do circuito.
  • Voltages – tensão entre os terminais dos componentes do circuito.
  • Currents – corrente através dos componentes do circuito.
  • Powers – potências consumidas/fornecidas pelos componentes do circuito.
  • Charges\Fluxes – cargas dos capacitores e fluxos dos indutores no circuito.
  • Conductivities – condutâncias dos diodos e transistores no circuito.
  • Constants

Você pode criar expressões matemáticas com base em qualquer uma das formas de onda dos dados de origem usando as funções listadas abaixo. Observe que as funções disponíveis dependerão do tipo de análise executado para obter as formas de onda.

A expressão pode incluir qualquer combinação das funções disponíveis e dos operadores permitidos. Clique em uma entrada de forma de onda ou função para adicioná-la ao campo de expressão ativo (Expression X ou Expression Y) abaixo. Você também pode definir a expressão digitando diretamente nesses campos.

As opções na parte inferior da caixa de diálogo definirão como a expressão será representada no arquivo de dados da simulação:

  • Name – o nome da expressão de saída.
  • Units – as unidades de medida exibidas.
  • Plot Number – o número sequencial do gráfico no qual a forma de onda será traçada. Selecione um dos gráficos definidos no momento ou escolha New Plot para criar um novo gráfico para a forma de onda.
  • Axis Number – o número sequencial do eixo Y que a forma de onda usará. Selecione um dos eixos definidos no momento ou escolha New Axis para criar um novo eixo Y para a forma de onda.
  • Color – a cor da forma de onda. Se não for alterada, as cores das diferentes formas de onda serão atribuídas automaticamente no arquivo de dados da simulação.

A ordem das linhas de expressões de saída pode ser alterada usando a técnica de arrastar e soltar. Clique e mantenha pressionado o botão esquerdo do mouse no espaço livre de uma linha de expressão de saída para movê-la para cima ou para baixo na lista.

Funções disponíveis

Configuração e realização de medições de simulação

As medições são um conjunto de grandezas que caracterizam o comportamento e a qualidade do circuito. Os valores das medições são calculados de acordo com as regras especificadas, avaliando as características das formas de onda no circuito. Exemplos de medições incluem largura de banda, ganho, tempo de subida, tempo de descida, largura de pulso, frequência e período.

As medições de uma forma de onda de saída são configuradas na aba Measurements da caixa de diálogo Add Output Expression. Clique no controle Add Measurement para adicionar uma nova medição e configurá-la na entrada exibida: nome da medição, tipo e parâmetros associados. Não há limite para o número de medições que você pode definir. Os nomes das medições adicionadas são exibidos na entrada da expressão de saída no painel Simulation Dashboard.

Adicione as medições necessárias ao configurar uma expressão de saída.
Adicione as medições necessárias ao configurar uma expressão de saída.

Saiba mais sobre Como adicionar expressões de saída.

Os dados dos resultados das medições são exibidos na aba Measurements do painel Sim Data ao explorar o documento de resultados da simulação. Saiba mais sobre Como trabalhar com resultados de medição.

Parâmetros globais

Os parâmetros globais são usados para definir a dependência paramétrica das características dos elementos do circuito elétrico. Em geral, os parâmetros globais são usados para selecionar as características dos elementos antes de escolher sua implementação final, caso o modelo do elemento permita o uso de dependência paramétrica.

Os parâmetros globais são definidos na aba Global Parameters da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings (acessada clicando em Settings na região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard). Observe que um parâmetro global pode ser definido explicitamente ou por meio de uma fórmula. Neste último caso, tanto o valor do parâmetro quanto a fórmula serão exibidos na coluna Value.

Use a aba Global Parameters da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings para definir os parâmetros globais da simulação.
Use a aba Global Parameters da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings para definir os parâmetros globais da simulação.

Adicione a expressão ou o nome do parâmetro global aos valores dos parâmetros dos componentes do circuito – quando o simulador detectar isso, tentará avaliá-lo, verificando primeiro a lista de parâmetros globais.

Os valores dos componentes fazem referência a parâmetros globais.
Os valores dos componentes fazem referência a parâmetros globais.

Como o simulador verifica primeiro a lista de parâmetros globais em busca dos nomes usados nas expressões, os nomes definidos pelo usuário têm prioridade mais alta. Por exemplo, se houver um parâmetro global chamado pi com o valor 4, então  pi será substituído por esse valor em todas as expressões; o valor interno de pi do simulador não será usado nesse caso.

Opções avançadas de simulação

A aba Avançado da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings (acessada clicando em Settings na região Analysis Setup & Run do painel Simulation Dashboard) permite definir opções avançadas de simulação, incluindo os valores das variáveis SPICE, o método de integração usado pelo simulador e a rede de referência da simulação.

A aba Advanced da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings 
A aba Advanced da caixa de diálogo Advanced Analysis Settings 

A parte superior desta aba lista opções que oferecem acesso direto às variáveis SPICE, permitindo alterar limites de iteração, tolerâncias de erro etc. A seguir, cada uma das variáveis SPICE contidas na lista é detalhada.

Em geral, não é necessário alterar nenhum dos parâmetros avançados do SPICE nesta aba da caixa de diálogo para obter uma simulação precisa. Altere essas opções apenas se você tiver um bom conhecimento dos parâmetros de simulação SPICE.
  • Para restaurar o valor padrão de uma opção numérica, apague o valor definido atualmente.
  • Ao investigar uma falha na análise transiente, tente ajustar:
    • ABSTOL = RELTOL * (lowest current magnitude in the circuit)
    • VNTOL = RELTOL *  (lowest voltage magnitude in the circuit)
  • Aumentar o valor de GMIN pode ajudar na convergência, mas reduz a precisão.
  • ITL1 pode precisar ser aumentado para até 500 em muitos circuitos.
  • ITL2 pode precisar ser aumentado para até 200 em alguns circuitos.
  • ITL3 não está implementado no SPICE3. Ele é fornecido para manter a compatibilidade na criação de netlists SPICE2.
  • Aumentar ITL4 para 100 ou mais pode ajudar a eliminar erros de "passo de tempo muito pequeno", melhorando tanto a convergência quanto a velocidade.
  • ITL5 não está implementado no SPICE3. Ele é fornecido para manter a compatibilidade na criação de netlists SPICE2.
  • Habilitar a opção KEEPOPINFO é útil se o circuito for grande e você não quiser executar uma análise redundante do ponto de operação.

  • No algoritmo de pivotamento numérico, o pivô mínimo permitido é determinado por:

    EPSREL = AMAX1(PIVREL * MAXVAL, PIVTOL)

    onde MAXVAL é o maior elemento da coluna na qual se busca um pivô (pivotamento parcial).

  • Com relação à opção RELTOL, valores maiores significam menor tempo de simulação, mas menor precisão.

Você pode definir o método de integração numérica usado nas simulações no campo Integration method. O método Trapezoidal é relativamente rápido e preciso, mas tende a oscilar sob certas condições. Os métodos Gear exigem tempos de simulação mais longos, mas tendem a ser mais estáveis. Usar uma ordem mais alta no método Gear teoricamente leva a resultados mais precisos, mas aumenta o tempo de simulação. O método padrão é Trapezoidal.

Quando uma simulação é executada, todos os dados coletados para todos os sinais disponíveis são referenciados a uma net específica do circuito. Essa net é definida no campo Spice Reference Net Name e, por padrão, é a net GND. Para executar uma simulação transiente referenciada a uma net diferente do terra, insira o nome da net nesse campo.

As configurações Digital Supply VCC e Digital Supply VDD não são usadas pelo simulador nas versões atuais do Altium Designer.

Execução das análises

Após configurar os tipos de análise necessários, clique no botão Run correspondente à direita do nome da análise para executá-la. Os resultados da análise serão apresentados em um novo documento chamado <ProjectName>.sdf, que será aberto automaticamente em uma aba de documento.

Para executar todos os tipos de análise e exibi-los no mesmo documento de resultados da simulação, use o comando Simulate » Run Simulation nos menus principais (atalho: F9). Os resultados de cada tipo de análise serão apresentados em seu próprio gráfico.

  • Você pode interromper a análise de simulação atual e a geração de formas de onda no editor SimData clicando no botão  na barra de ferramentas SimView Standard . A simulação será interrompida. As formas de onda dos dados coletados serão exibidas, caso já tenham sido geradas, até o ponto da interrupção. Em alguns casos, as formas de onda serão exibidas parcialmente; em outros, nenhum dado estará presente.

  • A simulação mista pode ser configurada para usar uma thread dedicada a fim de melhorar o tempo de resposta da interface durante a simulação. Esse recurso fica disponível quando a opção Simulation.Threads está habilitada na caixa de diálogo Configurações avançadas (habilitada por padrão).

Se não for possível simular um circuito, identifique se o problema está no circuito ou no processo de simulação. Consulte a página Solução de problemas de simulação para saber mais.
Saiba mais sobre Como trabalhar com resultados de simulação.
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