Search In: Doc:Документация: Altium Designer
Altium DesignerAltium 365Altium MCAD CoDesignerAltium On-Prem Enterprise ServerCompany DashboardAltium Infrastructure ServerAltium Developer Center
Product Закрыть
Поиск Поиск по документации

Настройка и запуск моделирования

Updated: октября 12, 2026

Краткий обзор

В этой статье вы узнаете, как настраивать и запускать анализы при моделировании в Altium Designer с помощью раздела Analysis Setup and Run панели Simulation Dashboard. Сначала рассматриваются поддерживаемые форматы ввода чисел, затем — настройка основных видов анализа: рабочей точки, передаточной функции, полюсов и нулей, развертки по постоянному току и переходных процессов. Для каждого из них описаны основные параметры и ожидаемые результаты. Вы также узнаете, как отображать вычисленные значения на схеме и добавлять их в документы результатов моделирования, чтобы лучше понять поведение схемы, прежде чем переходить к следующим этапам. Читайте дальше, чтобы уверенно настраивать моделирование в соответствии с задачами вашего проекта.

- Узнайте, где на панели Simulation Dashboard настраиваются анализы при моделировании и как вводить значения в обычном, инженерном или научном формате.
- Разберитесь, для чего предназначен каждый из распространенных видов анализа, когда его следует использовать и какие настройки необходимы для успешного запуска.
- Узнайте, как просматривать результаты моделирования на схеме и в документах результатов, в том числе добавленные вычисленные значения и выходные выражения.
Узнайте больше с ИИ:

Область Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard используется для настройки и запуска различных видов анализа при моделировании. После того как схема проверена и подготовлена к моделированию, настройте нужный вид анализа, как описано в разделах ниже.

Область Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard
Область Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard

В следующих разделах описывается настройка основных видов анализа при моделировании и дополнительных параметров моделирования.

Number formats

В числовые поля области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard можно вводить значения в трех форматах: обычном, инженерном и научном.

В обычном формате число вводится явно, например «1000000» для одного миллиона.

В инженерном формате число представляется мантиссой (любым вещественным числом) и обозначением порядка, которое вводится одним или несколькими символами в соответствии с таблицей ниже. Например, один миллион в инженерном формате можно записать как «1meg».

Символ приставки Название и значение
f фемто, 10-15
p пико, 10-12
n нано, 10-9
u микро, 10-6
m милли, 10-3
k кило, 103
meg мега, 106
g гига, 109
t тера, 1012

Научный формат позволяет представить число в виде двух частей: мантиссы и показателя степени числа 10. Мантисса и показатель степени должны разделяться латинской буквой «e», например «1e6» для одного миллиона. Мантисса и показатель степени задаются вещественными числами.

Анализ рабочей точки

Анализ рабочей точки используется для определения рабочей точки схемы по постоянному току, при этом катушки индуктивности заменяются короткими замыканиями, а конденсаторы — разрывами цепи. Этот анализ рассчитывает значения токов и напряжений в установившемся режиме работы схемы, коэффициенты передачи по постоянному току, а также полюса и нули передаточной характеристики по переменному току, необходимые для других видов расчетов.

Анализ рабочей точки настраивается в области Operating Point панели Simulation Dashboard.

Используйте кнопки Display on schematic для отображения рассчитанных значений непосредственно на схеме:

  • Voltage – отображение узловых напряжений относительно опорного узла;
  • Power – отображение мгновенной потребляемой (положительное значение) или отдаваемой (отрицательное значение) мощности;
  • Current – отображение выходного тока компонента.

После выполнения анализа рассчитанные значения напряжения, мощности и/или тока будут показаны в виде подписей у соответствующих узлов.

  • Подписи можно перемещать по схеме, перетаскивая их с нажатой кнопкой мыши.
  • Рассчитанные значения также можно отобразить на схеме после выполнения анализа рабочей точки.

Документ с результатами моделирования будет содержать расчетные данные для пробника, размещенного в схеме.

Значения автоматически рассчитываются для всех узлов схемы. Дополнительные значения можно добавить в таблицу результатов из панели Sim Data. Подробнее см. в разделе Работа с текстовыми данными.

Ниже показан пример настроенного анализа рабочей точки для схемы и документ с результатами моделирования. Обратите внимание: на листе схемы показаны подписи с результатами расчета, появляющиеся после запуска моделирования (при включенном расчете напряжения и мощности). Также приведен пример добавления еще одного рассчитанного значения в документ с результатами моделирования.

 

Элемент Node Set используется для задания начального напряжения узла схемы на предварительном проходе анализа рабочей точки. После этого прохода ограничение снимается, и итерации продолжаются до нахождения истинного режима по постоянному току. Чтобы использовать элемент Node Set, разместите компонент .NS из библиотеки Simulation Generic Components, а затем задайте значение Initial Voltage размещенного компонента.

Для большинства схем этот элемент обычно не требуется для достижения сходимости. Однако он может быть полезен при моделировании бистабильных или автоколебательных схем.

Анализ передаточной функции

Анализ передаточной функции (малосигнальный анализ по постоянному току) рассчитывает входное сопротивление, выходное сопротивление и коэффициент усиления по постоянному току для каждого узла схемы.

Чтобы выполнить анализ передаточной функции, включите параметр Transfer Function в области Operating Point панели Simulation Dashboard. После включения параметра становятся доступны соответствующие настройки анализа:

  • Source Name – источник входного малого сигнала, используемый в качестве входного опорного сигнала для расчетов.
  • Reference Node – узел схемы, используемый в качестве опорного при расчетах для каждого заданного узла напряжения. «0» — опорный узел (по умолчанию GND).

Ниже показан пример настроенного анализа передаточной функции для схемы и документ с результатами моделирования. Чтобы просмотреть результаты анализа, в документе с результатами моделирования выберите диаграмму Transfer Function, нажав соответствующую вкладку в нижней части рабочей области.

Обратите внимание: изначально диаграмма не содержит данных. Рассчитанные значения можно добавить в таблицу результатов из панели Sim Data. Подробнее см. в разделе Работа с текстовыми данными.

 

Анализ полюсов и нулей

Анализ полюсов и нулей позволяет определить устойчивость линейной системы с одним входом и одним выходом путем расчета полюсов и/или нулей малосигнальной передаточной функции схемы по переменному току. Сначала определяется рабочая точка схемы по постоянному току, а затем — линеаризованные малосигнальные модели всех нелинейных элементов схемы. Полученная схема используется для поиска полюсов и нулей заданной передаточной функции.

Анализ полюсов и нулей поддерживает резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, линейные управляемые источники, независимые источники, диоды, биполярные транзисторы, МОП-транзисторы и полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом. Линии передачи не поддерживаются.

Чтобы выполнить анализ полюсов и нулей, включите параметр Pole-Zero Analysis в области Operating Point панели Simulation Dashboard. После включения параметра становятся доступны соответствующие настройки анализа:

  • Input Node – положительный входной узел схемы.

  • Input Reference Node – опорный узел входа схемы.

  • Output Node – положительный выходной узел схемы.

  • Output Reference Node – опорный узел выхода схемы.

  • Analysis Type – позволяет уточнить задачу анализа. Можно найти все полюса передаточной функции схемы (Poles Only), все нули (Zeros Only) или и Poles, и Zeros.

  • Transfer Function Type – задаёт тип малосигнальной передаточной функции переменного тока, используемой для схемы при расчёте полюсов и/или нулей. Доступны два типа:

    • V(output)/V(input) – передаточная функция по напряжению.

    • V(output)/I(input) – передаточная функция сопротивления.

При выборе узла учитывайте, что '0' — это опорный узел (по умолчанию GND).

Ниже приведены пример настройки анализа полюсов и нулей для схемы и документ с результатами моделирования. Чтобы просмотреть результаты анализа, в документе с результатами моделирования выберите диаграмму Pole-Zero Analysis, щёлкнув соответствующую вкладку в нижней части рабочей области.

 
В анализе полюсов и нулей используется неоптимальный метод численного поиска. Для больших схем поиск может занять значительное время или не найти все полюса и нули. Для некоторых схем метод «сбивается» и находит избыточное количество полюсов или нулей. Если при одновременном поиске полюсов и нулей сходимость не достигается, измените настройки анализа, чтобы рассчитывать только полюса или только нули.

Развёртка по постоянному току

Анализ с развёрткой по постоянному току формирует результаты, аналогичные получаемым на характериографе. Он выполняет серию расчётов рабочей точки, изменяя значения выбранных параметров с заданным шагом, и строит передаточную характеристику по постоянному току.

Анализ с развёрткой по постоянному току настраивается в области DC Sweep панели Simulation Dashboard.

Нажмите Add Parameter, чтобы добавить параметры, значения которых будут изменяться пошагово. Это может быть постоянное напряжение или ток источника, сопротивление резистора или температура (Temp). В полях From, To и Step задайте соответственно начальное значение, конечное значение и шаг изменения в заданном диапазоне развёртки.

Можно добавить несколько параметров, однако в расчётах будут использоваться только первые два параметра списка, включённые с помощью флажков слева.

Используйте раздел Output Expressions, чтобы добавить выражения, результаты вычисления которых будут отображаться в виде графиков в документах с результатами моделирования (в дополнение к графикам для пробников, размещённых в схеме). Подробнее см. в разделе Добавление выходных выражений.

Ниже приведены пример настройки анализа с развёрткой по постоянному току для схемы и документ с результатами моделирования.

 

Анализ переходных процессов

Анализ переходных процессов формирует результаты, аналогичные обычно отображаемым на осциллографе: он вычисляет выходные величины (напряжение или ток) как функции времени на заданном пользователем временном интервале или в течение заданного числа периодов. Перед анализом переходных процессов автоматически выполняется расчёт рабочей точки для определения режима схемы по постоянному току, если не включён параметр Use Initial Conditions.

Анализ переходных процессов настраивается в области Анализ переходных процессов панели Simulation Dashboard.

Задайте временной интервал или число периодов для анализа, выбрав нужный режим и указав соответствующие значения:

  •  – режим Interval. Задайте начало и конец требуемого временного интервала (в секундах), а также номинальный шаг по времени в полях From, To и Step.

  •  – режим Period. Задайте начало и конец требуемого временного интервала (в секундах), число периодов синусоидального сигнала и число точек данных на период синусоидального сигнала в полях From, N Periods и Points / Period.

Используйте раздел Output Expressions, чтобы добавить выражения, результаты вычисления которых будут отображаться в виде графиков в документах с результатами моделирования (в дополнение к графикам для пробников, размещённых в схеме). Подробнее см. в разделе Добавление выходных выражений.

Включите параметр Use Initial Conditions, чтобы рассчитывать переходный процесс с использованием начальных условий, пропуская расчёт рабочей точки. Используйте этот параметр, если требуется выполнить анализ переходных процессов, начиная с состояния, отличного от установившейся рабочей точки. Начальные условия можно задать для каждого подходящего компонента схемы (укажите значение соответствующего параметра, например Initial Current для катушки индуктивности или Initial B-E Voltage либо Initial C-E Voltage для биполярного транзистора). Также можно разместить в схеме элементы .IC (используйте команду Simulate » Place Initial Condition в главном меню или разместите компонент .IC из библиотеки Simulation Generic Components, а затем задайте значение Initial Voltage размещённого компонента). Значение IC компонента имеет приоритет над объектом .IC, подключённым к цепи.

Ниже приведены пример настройки анализа переходных процессов для схемы и документ с результатами моделирования.

 

Анализ Фурье

Анализ Фурье для проекта выполняется на основе данных последнего периода, полученных при анализе переходных процессов. Например, если основная частота составляет 1 кГц, для анализа Фурье используются данные переходного процесса за последний период длительностью 1 мс.

Чтобы выполнить анализ Фурье, включите параметр Fourier Analysis в области Transient панели Simulation Dashboard. После включения этого параметра становятся доступны соответствующие настройки анализа:

  • Fourier Fundamental Frequency – частота сигнала, аппроксимируемого суммой синусоидальных колебаний.
  • Fourier Number of Harmonics – число гармоник, учитываемых при анализе. Частота каждой гармоники кратна основной частоте. Сумма гармоник и синусоиды основной частоты воспроизводит реальную форму анализируемого сигнала. Чем больше гармоник включено в сумму, тем точнее приближение к форме сигнала (например, при суммировании синусоид для получения прямоугольного сигнала).

Ниже приведены пример настройки анализа Фурье для схемы и документ с результатами моделирования. Первые два графика показывают сигналы, полученные при анализе переходных процессов в схеме, а последующие графики на отдельной диаграмме Fourier Analysis документа с результатами моделирования показывают результаты анализа Фурье. Прямоугольный сигнал с основной частотой 1 кГц раскладывается на синусоиды с частотами, нечётно кратными этой частоте (нечётные гармоники), как показано на третьем графике (1 кГц, 3 кГц, 5 кГц, 7 кГц и т. д.), и с амплитудами, уменьшающимися с каждой последующей гармоникой.

 

Анализ электрических нагрузок

Эта функция находится на стадии открытого бета-тестирования и доступна, если параметр Simulation.StressAnalysis включен в диалоговом окне Advanced Settings.

Анализ электрических нагрузок используется для расчета рабочих режимов каждого отдельного компонента, в том числе максимальных напряжений, токов и рассеиваемой мощности, и их проверки на соответствие предельным значениям, заданным в модели электрических нагрузок компонента.

Модель электрических нагрузок компонента настраивается на вкладке Stress диалогового окна Sim Model, открываемого для модели компонента, используемой при моделировании. Здесь можно выбрать требуемую Device Type и задать значения параметров, а также настроить соответствие выводов между моделью электрических нагрузок (выводы которой предопределены) и моделью для моделирования. Подробнее о настройке модели анализа электрических нагрузок см. на странице Редактирование отдельного компонента.

Коэффициенты снижения нагрузки, уменьшающие предельные значения параметров, рассчитываются на основе параметров модели электрических нагрузок. Кроме того, эти значения можно задать на вкладке Stress диалогового окна Advanced Analysis Settings (открывается нажатием элемента управления Settings в области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard).

Чтобы выполнить анализ электрических нагрузок, включите параметр Stress Analysis в области Transient панели Simulation Dashboard. Для просмотра результатов анализа выберите график Stress в документе результатов моделирования, щелкнув соответствующую вкладку в нижней части рабочей области.

 

  • Используйте элементы управления в верхней части графика Stress, чтобы отобразить только интересующие вас результаты анализа электрических нагрузок:

    • Используйте поле Search, чтобы отображать только те результаты, которые Component или Parameter содержат введенную строку.
    • Установите флажок Hide Invalid Measurement, чтобы скрыть результаты, считающиеся недействительными (а также результаты без значения).

     

  • Если график Stress отсутствует в документе результатов моделирования, используйте команду Chart » Create/Update Stress Chart из главного меню редактора SimView, чтобы добавить график и заполнить его данными на основе расчетов по графику переходных процессов и параметров электрических нагрузок компонентов на схеме. Если график электрических нагрузок уже есть в документе, используйте эту команду, чтобы обновить его с учетом последних результатов анализа переходных процессов и текущих значений параметров электрических нагрузок компонентов на схеме.

    Обратите внимание: при создании графика электрических нагрузок с помощью этой команды используется температура анализа по умолчанию — 27 °C. Если график уже существует (анализ электрических нагрузок был выполнен), используется фактическая температура анализа.

Частотный анализ

Частотный анализ (AC Sweep) позволяет получить частотную характеристику схемы путем расчета малосигнальных выходных величин переменного тока в зависимости от частоты. Сначала выполняется расчет рабочей точки для определения режима схемы по постоянному току, затем источник сигнала заменяется генератором синусоидального сигнала с фиксированной амплитудой и проводится анализ схемы в заданном диапазоне частот. Обычно результатом малосигнального анализа переменного тока является передаточная функция (коэффициент усиления по напряжению, передаточное сопротивление и т. д.).

Для выполнения частотного анализа схема должна содержать хотя бы один источник сигнала с заданным значением параметра AC Magnitude (необязательный параметр AC Phase можно использовать для задания начальной фазы). Именно этот источник заменяется генератором синусоидального сигнала при моделировании.

Для частотного анализа необходимо задать параметр AC Magnitude.
Для частотного анализа необходимо задать параметр AC Magnitude.

Частотный анализ настраивается в области AC Sweep панели Simulation Dashboard.

Задайте следующие параметры анализа:

  • Start Frequency — начальная частота генератора синусоидального сигнала (в Гц).
  • End Frequency — конечная частота генератора синусоидального сигнала (в Гц).
  • No. Points / Points/Dec / Points/Oct — шаг изменения частоты в диапазоне анализа, используемый совместно с выбранным Type.
  • Type — тип распределения точек данных в частотном спектре. Доступны следующие три типа:
    • Linear — общее количество точек данных, равномерно распределенных по линейной шкале.
    • Decade — количество равномерно распределенных точек данных на декаду логарифмической шкалы с основанием 10.
    • Octave — количество равномерно распределенных точек данных на октаву логарифмической шкалы с основанием 2.

Используйте раздел Output Expressions, чтобы добавить выражения, результаты которых будут выводиться в виде графиков в документах результатов моделирования (в дополнение к графикам для пробников, размещенных на схеме). Подробнее см. в разделе Добавление выходных выражений.

При настройке выходного выражения для частотного анализа обратите внимание, что в диалоговом окне Add Output Expression можно выбрать различные Complex Functions.

Настройка выходного выражения с использованием комплексных функций для частотного анализа
Настройка выходного выражения с использованием комплексных функций для частотного анализа

Функция Описание
Модуль Возвращает модуль сигнала.
Модуль (дБ) Возвращает модуль сигнала в децибелах.
Действительная часть Возвращает действительную составляющую комплексного сигнала.
Мнимая часть Возвращает мнимую составляющую комплексного сигнала.
Фаза (градусы) Возвращает фазу сигнала в градусах.
Фаза (радианы) Возвращает фазу сигнала в радианах.
Групповая задержка Возвращает групповую задержку сигнала.

Ниже показаны пример настройки частотного анализа для схемы и документ результатов моделирования.

 

При анализе переменного тока поддерживается вывод напряжения, мощности и тока, в том числе для следующих компонентов:

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

Анализ шумов

Анализ шумов позволяет оценить вклад резисторов и полупроводниковых приборов в общий шум путем построения графика спектральной плотности шума — величины, измеряемой в вольтах в квадрате на герц (В2/Гц). Конденсаторы, катушки индуктивности и управляемые источники считаются нешумящими.

Чтобы выполнить анализ шума, включите параметр Noise Analysis в области AC Sweep панели Simulation Dashboard. После включения этого параметра становятся доступны следующие настройки анализа:

  • Noise Source – независимый источник напряжения в схеме, используемый в качестве входного опорного источника при расчете шума.

  • Output Node – узел схемы, в котором измеряется суммарный выходной шум.

  • Ref Node – узел схемы, используемый в качестве опорного для расчета суммарного выходного шума в заданном узле Output Node. По умолчанию для этого параметра задано значение '0' (опорный узел, по умолчанию GND). Если выбран другой узел, суммарный выходной шум рассчитывается как V(Output Node) - V(Reference Node).

  • Points Per Summary – позволяет выбрать выполняемое измерение шума. Поддерживаются следующие значения:

    • 0 – при выборе этого значения измеряется только входной и выходной шум.

    • 1 – при выборе этого значения измеряется вклад каждого компонента схемы в шум.

    Ввод целого числа больше 1 эквивалентен указанию 1.

Ниже приведены пример настройки анализа шума для схемы и документ с результатами моделирования.

В документе с результатами моделирования выберите диаграмму Noise Spectral Density, щелкнув вкладку в нижней части рабочей области, и добавьте нужные кривые на текущий график. Для этого выберите соответствующую запись в списке Source Data на панели Sim Data и нажмите кнопку Add Wave to Plot. Кривая onoise_spectrum (синяя) показывает суммарный выходной шум, измеренный в указанном выходном узле, в данном случае Output. Кривая inoise_spectrum (красная) показывает уровень шума, который необходимо подать на вход, чтобы получить измеренный выходной шум в этом узле.

Аналогичным образом выберите диаграмму Integrated Noise, щелкнув вкладку в нижней части рабочей области, и добавьте нужные расчетные значения в таблицу результатов. Для этого выберите соответствующую запись в списке Source Data на панели Sim Data и нажмите кнопку Add Wave to Plot.

 
Если бы для параметра Points Per Summary было задано значение 1 вместо 0, был бы измерен вклад каждого соответствующего компонента схемы в выходной шум, а соответствующие кривые стали бы доступны на панели Sim Data.

Анализ S-параметров

Эта функция находится на этапе открытого бета-тестирования и доступна, если параметр Simulation.SParametersAnalysis включен в диалоговом окне Advanced Settings.

S-параметры (параметры рассеяния) позволяют описывать многополюсники на основе соотношения падающих и отраженных микроволн (для исследуемого устройства — какая доля мощности передается от одного порта к другому и какая отражается обратно). Эти соотношения затем можно использовать для расчета характеристик схемы, включая входной импеданс, частотную характеристику и развязку. Хотя анализ S-параметров предназначен прежде всего для радиочастотных схем и компонентов, он также полезен для любой схемы, содержащей как минимум два источника (порта).

Чтобы выполнить анализ S-параметров, включите параметр S-Parameters Analysis в области AC Sweep панели Simulation Dashboard. После включения этого параметра становятся доступны соответствующие настройки анализа. Определите используемые порты (источники) и задайте импеданс для каждого из них (по умолчанию — 50 Ом). Если устройство имеет более двух портов, их можно добавить (с помощью элемента управления Add) и настроить соответствующим образом. В результате в итоговой S-матрице будет больше S-параметров.

Модуль моделирования также рассчитывает Y-параметры (проводимости) и Z-параметры (импеданса), которые при необходимости можно добавить на графики диаграммы.

Используйте раздел Output Expressions для добавления выражений, которые будут представлены в виде кривых в документах с результатами моделирования, в формате s_<m>_<n>, y_<m>_<n> или z_<m>_<n>, например s_1_1 или y_1_2.

После выполнения частотного анализа на переменном токе данные S-параметров будут доступны на диаграмме S-parameters Analysis в документе с результатами моделирования.

Ниже приведены пример настройки анализа S-параметров для схемы и документ с результатами моделирования.

 

Дополнительные виды анализа

Доступен ряд дополнительных видов анализа. Принцип дополнительных расчетов основан на переборе значений параметров в выбранном диапазоне и выполнении серии расчетов для каждого значения.

Температурный анализ

Функция температурного анализа позволяет анализировать схему при каждой температуре из заданного диапазона и получать семейство кривых — по одной для каждого значения температуры.

Чтобы выполнить температурный анализ, включите параметр Temp. Sweep в нижней части области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard. Нажмите Settings, чтобы настроить анализ в области Temperature на вкладке General открывшегося диалогового окна Advanced Analysis Settings, используя следующие параметры:

  • From – начальная температура требуемого диапазона (в градусах Цельсия).
  • To – конечная температура требуемого диапазона (в градусах Цельсия).
  • Step – шаг изменения температуры в заданном диапазоне.

Ниже приведены пример настройки частотного анализа на переменном токе для схемы совместно с температурным анализом и документ с результатами моделирования.

 

Параметрический анализ

Функция параметрического анализа позволяет изменять параметры компонентов, источников и/или температуру в заданном диапазоне с определенным шагом.

Параметрический анализ позволяет изменять параметры базовых компонентов и моделей — данные подсхем в ходе анализа не изменяются.

Чтобы выполнить параметрический анализ, включите параметр Sweep в нижней части области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard. Нажмите Settings, чтобы настроить анализ в области Изменяемый параметр на вкладке General открывшегося диалогового окна Advanced Analysis Settings. Нажмите Add Parameter для добавления параметра, который будет изменяться пошагово, и выберите параметр в раскрывающемся меню. Выберите тип распределения значений параметра и задайте параметры распределения в полях ниже:

  • Linear — укажите начальное значение, конечное значение и шаг изменения в заданном диапазоне в полях From, To и Step соответственно.
  • Decade — укажите начальное значение, конечное значение и число точек на декаду изменения значения параметра в полях From, To и Points/Dec соответственно.
  • Octave — укажите начальное значение, конечное значение и число точек на октаву изменения значения параметра в полях From, To и Points/Oct соответственно.
  • List — укажите список требуемых значений параметра (через пробел) в поле Values.

Добавьте и настройте необходимое количество параметров для пошагового изменения.

Ниже показан пример настройки анализа переходных процессов для схемы с использованием функции перебора параметров, а также документ с результатами моделирования.

 

Метод Монте-Карло

Анализ методом Монте-Карло позволяет выполнять несколько запусков моделирования, случайным образом изменяя значения параметров компонентов в пределах заданных допусков.

  • При анализе методом Монте-Карло можно изменять параметры базовых компонентов и моделей — данные подсхем в ходе анализа не изменяются.
  • Параметры каждого компонента изменяются случайным образом независимо от других компонентов. Например, если схема содержит два резистора по 10 кОм, а допуск по умолчанию установлен на 10%, то при первом запуске моделирования сопротивление одного резистора может составить 953 Ом, а другого — 1022 Ом. Для формирования значения параметра каждого компонента программа использует отдельное независимое случайное число.

Чтобы выполнить анализ методом Монте-Карло, включите опцию Monte Carlo в нижней части области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard. Нажмите Settings, чтобы настроить анализ в области Monte Carlo на вкладке General открывшегося диалогового окна Advanced Analysis Settings, используя следующие параметры:

  • Number of Runs — количество запусков моделирования, которые должен выполнить симулятор. При каждом запуске будут использоваться разные значения параметров компонентов в пределах заданного допуска. (По умолчанию — 5.)
  • Distribution — этот параметр определяет распределение значений, получаемых при генерации случайных чисел. Доступны три типа распределения:
    • Uniform (по умолчанию) — равномерное распределение. Значения равномерно распределяются по заданному диапазону допуска. Например, для резистора сопротивлением 1 кОм с допуском 10% случайно сгенерированное значение с равной вероятностью может находиться в любой точке диапазона от 900 до 1100 Ом.
    • Gaussian — значения распределяются по гауссовой (колоколообразной) кривой, центр которой соответствует номинальному значению, а границы заданного допуска — ±3 стандартным отклонениям. Для резистора сопротивлением 1 кОм ±10% центр распределения будет находиться на отметке 1000 Ом, +3 стандартных отклонения — на отметке 1100 Ом, а −3 стандартных отклонения — на отметке 990 Ом. При таком распределении вероятность того, что случайно сгенерированное значение окажется ближе к заданному значению, выше.
    • Worst Case — аналогично равномерному распределению, но используются только крайние точки диапазона (наихудшие случаи). Для резистора сопротивлением 1 кОм ±10% значение будет случайным образом выбираться из двух наихудших значений: 990 и 1100 Ом. При любом отдельном запуске моделирования с равной вероятностью может использоваться верхнее (1100 Ом) или нижнее (990 Ом) предельное значение.
  • Seed — это значение используется симулятором для генерации случайных чисел при различных запусках анализа. Если требуется выполнить моделирование с другой последовательностью случайных чисел, необходимо изменить это значение на другое. (Default = -1).
  • Group Tolerances:
    • Resistor — допуск для резисторов. Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%).
    • Capacitor — допуск для конденсаторов. Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%).
    • Inductor — допуск для катушек индуктивности. Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%).
    • Transistor — допуск для транзисторов (коэффициент усиления по току в прямом включении). Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%).
    • DC Source — допуск для источников постоянного тока и напряжения. Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%).
    • Digital Tp — допуск для Digital Tp (задержки распространения сигнала в цифровых устройствах). Значение вводится в процентах (по умолчанию — 10%). Допуск используется для определения допустимого диапазона значений, которые генератор случайных чисел может сформировать для устройства. Для устройства с номинальным значением ValNom диапазон можно выразить как ValNom - (Tolerance * ValNom) ... ValNom + (Tolerance * ValNom)

Ниже показан пример настройки анализа переходных процессов для схемы с использованием анализа методом Монте-Карло, а также документ с результатами моделирования.

 

Анализ чувствительности

Анализ чувствительности позволяет определить, какие компоненты схемы или факторы оказывают наибольшее влияние на ее выходные характеристики. Используя эту информацию, можно уменьшить влияние негативных характеристик или, напротив, улучшить работу схемы за счет положительных характеристик. Анализ чувствительности вычисляет численные значения чувствительности заданных измеряемых величин к параметрам компонентов схемы и их моделей, а также к температуре и глобальным параметрам. Результатом анализа является таблица ранжированных значений чувствительности для каждого типа измерения.

При выборе расчета чувствительности анализы с перебором температуры, перебором параметров и методом Монте-Карло будут недоступны.

Для выполнения анализа чувствительности необходимо настроить соответствующее измерение. В приведенном ниже примере для частотного анализа задано выходное выражение dB(v(OUT)), для которого настроены два измерения: BW (полоса пропускания) и MAX (максимальная амплитуда). Чувствительность можно рассчитать для любого из этих измерений.

Чтобы выполнить анализ чувствительности, включите опцию Sensitivity в нижней части области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard. Нажмите Settings, чтобы настроить анализ на вкладке Sensitivity открывшегося диалогового окна Advanced Analysis Settings. В области Group Deviations задайте относительный допуск, применяемый к значению параметра компонентов соответствующего типа. Используйте область Custom Deviations для анализа чувствительности любого объекта, имеющего числовой параметр и поддерживающего расчет чувствительности. Все настройки чувствительности по умолчанию имеют значение 1m и допускают значения в диапазоне от 1u до 0.1.

После выполнения анализа перейдите к Measurements на вкладке панели Sim Data в документе результатов выберите нужный набор результатов измерений и нажмите кнопку Sensitivity для перехода к диаграмме Sensitivity. Результаты анализа чувствительности отображаются в таблице, что позволяет быстро определить компонент, наиболее чувствительный к изменению его номинала.

 

Поиск баланса между точностью и производительностью

Важная часть настройки моделирования — правильный выбор диапазонов, используемых при моделировании.

Например, значения по умолчанию могут не соответствовать требуемой длительности моделирования, определяемой характеристиками схемы. Рассмотрим анализ переходных процессов, для которого задан временной интервал From - To от 0 до 1u, как показано ниже.

Для анализа переходных процессов задан временной интервал от 0 до 1u.
Для анализа переходных процессов задан временной интервал от 0 до 1u.

В этой схеме для источника задан параметр Period, равный 1 мкс, как показано ниже.

Период источника составляет 1u.
Период источника составляет 1u.

Этот временной диапазон анализа переходных процессов не позволяет корректно смоделировать работу схемы с учетом ее особенностей, как показано ниже.

Временной диапазон анализа переходных процессов слишком короткий для периода, заданного в источнике.

Аналогично, если диапазон слишком широк (например, 0–100u), анализировать график будет сложно, а время расчета также увеличится.

Временной диапазон анализа переходных процессов слишком широк.
Временной диапазон анализа переходных процессов слишком широк.

Вместо этого выберите диапазон, превышающий период сигнала, например 5 периодов (0–5u). Этого должно быть достаточно для установления стационарного режима схемы, но не чрезмерно для расчета такого типа.

Подходящий временной диапазон для анализа переходных процессов в этой схеме.
Подходящий временной диапазон для анализа переходных процессов в этой схеме.

Также важно выбрать подходящий шаг расчета или количество точек, отображаемых на графике. При избыточном количестве точек расчет будет выполняться медленнее, а недостаточное количество точек приведет к неточным результатам.

В качестве примера рассмотрим амплитудно-частотные характеристики, показанные ниже: первая рассчитана по 10 точкам, а вторая — по 1000 точкам. Такая разница в количестве точек не оказывает существенного влияния на время расчета, но значительно повышает точность характеристик.

Результаты анализа при недостаточном количестве точек расчета.
Результаты анализа при недостаточном количестве точек расчета.

Для расчета использовано подходящее количество точек.
Для расчета использовано подходящее количество точек.

Чтобы отобразить точки расчетных данных на графиках, включите параметр Show Data Points в диалоговом окне Document Options (Tools » Document Options).

Добавление выходных выражений

При настройке некоторых видов анализа можно добавлять выражения, результаты вычисления которых будут выводиться в виде графиков в документах результатов моделирования (в дополнение к графикам для пробников, размещенных в схеме). Чтобы добавить выражение, нажмите элемент управления Add в разделе Output Expression нужного вида анализа на панели Simulation Dashboard. Под строкой выбранного выходного выражения появится пустая строка. Задайте выходное выражение, номер графика и цвет. Это можно сделать непосредственно в добавленной строке на панели либо нажать кнопку  и выбрать нужный вариант из списка доступных Waveforms в диалоговом окне Add Output Expression.

Выберите нужное выходное выражение или задайте новую функцию, затем настройте отображение этого выражения на графике.
Выберите нужное выходное выражение или задайте новую функцию, затем настройте отображение этого выражения на графике.

В области Waveforms диалогового окна представлен список доступных сигналов и констант. По умолчанию отображаются сигналы All. Для применения фильтра используйте раскрывающийся список в верхней части списка:

  • Digital — логический уровень (0, 1, неопределенное состояние, высокоимпедансное состояние) в цифровом узле. Узел считается цифровым, если он подключен к выводу компонента с цифровой моделью моделирования.
  • Node Voltages — напряжения в цепях схемы.
  • Voltages — напряжения на компонентах схемы.
  • Currents — токи через компоненты схемы.
  • Powers — мощности, потребляемые/отдаваемые компонентами схемы.
  • Charges\Fluxes — заряды конденсаторов и магнитные потоки катушек индуктивности в схеме.
  • Conductivities — проводимости диодов и транзисторов в схеме.
  • Constants

На основе любых исходных сигналов можно создавать математические выражения с помощью перечисленных ниже функций. Обратите внимание: набор доступных функций зависит от вида анализа, выполненного для получения сигналов.

Выражение может включать любую комбинацию доступных функций и допустимых операторов. Нажмите на сигнал или функцию в списке, чтобы добавить их в активное поле выражения (Expression X или Expression Y) ниже. Выражение также можно ввести непосредственно в эти поля.

Параметры в нижней части диалогового окна определяют, как выражение будет отображаться в файле данных моделирования:

  • Name — имя выходного выражения.
  • Units — отображаемые единицы измерения.
  • Plot Number — порядковый номер графика, на котором будет отображаться сигнал. Выберите один из существующих графиков или выберите New Plot, чтобы создать новый график для сигнала.
  • Axis Number — порядковый номер оси Y, которую будет использовать сигнал. Выберите одну из существующих осей или выберите New Axis, чтобы создать новую ось Y для сигнала.
  • Color — цвет сигнала. Если его не изменить, цвета для разных сигналов будут назначены автоматически в файле данных моделирования.

Порядок строк выходных выражений можно изменить перетаскиванием. Нажмите и удерживайте левую кнопку мыши на свободном месте строки выходного выражения, чтобы переместить ее вверх или вниз в списке.

Доступные функции

Настройка и выполнение измерений при моделировании

Измерения — это набор величин, характеризующих поведение и качество работы схемы. Значения измеряемых величин вычисляются по заданным правилам путем оценки характеристик сигналов в схеме. Примеры измеряемых величин: полоса пропускания, коэффициент усиления, время нарастания, время спада, длительность импульса, частота и период.

Измерения для выходного сигнала настраиваются на вкладке Measurements диалогового окна Add Output Expression. Нажмите элемент управления Add Measurement, чтобы добавить новое измерение, и настройте его в появившейся записи: укажите имя измерения, тип и соответствующие параметры. Количество задаваемых измерений не ограничено. Имена добавленных измерений отображаются в записи выходного выражения на панели Simulation Dashboard.

Добавьте необходимые измерения при настройке выходного выражения.
Добавьте необходимые измерения при настройке выходного выражения.

Подробнее см. в разделе Добавление выходных выражений.

Результаты измерений отображаются на вкладке Measurements панели Sim Data при просмотре документа результатов моделирования. Подробнее см. в разделе Работа с результатами измерений.

Глобальные параметры

Глобальные параметры используются для задания параметрической зависимости характеристик элементов электрической цепи. Как правило, глобальные параметры применяют для подбора характеристик элемента перед выбором его окончательной реализации, если модель элемента допускает использование параметрической зависимости.

Глобальные параметры задаются на вкладке Global Parameters диалогового окна Advanced Analysis Settings (открывается нажатием Settings в области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard). Обратите внимание: глобальный параметр можно задать явно или с помощью формулы. В последнем случае в столбце Value будут показаны и значение параметра, и формула.

Используйте вкладку Global Parameters диалогового окна Advanced Analysis Settings для задания глобальных параметров моделирования.
Используйте вкладку Global Parameters диалогового окна Advanced Analysis Settings для задания глобальных параметров моделирования.

Укажите выражение или имя глобального параметра в значениях параметров компонентов схемы – обнаружив такую запись, симулятор попытается вычислить её значение, сначала проверив список глобальных параметров.

Значения компонентов ссылаются на глобальные параметры.
Значения компонентов ссылаются на глобальные параметры.

Поскольку симулятор сначала ищет имена, используемые в выражениях, в списке глобальных параметров, любые имена, заданные пользователем, имеют более высокий приоритет. Например, если существует глобальный параметр с именем pi и значением 4, то  pi будет заменяться этим значением во всех выражениях; внутреннее значение числа пи, заданное в симуляторе, в этом случае использоваться не будет.

Дополнительные параметры моделирования

Вкладка Дополнительно диалогового окна Advanced Analysis Settings (открывается нажатием Settings в области Analysis Setup & Run панели Simulation Dashboard) позволяет задать дополнительные параметры моделирования, включая значения переменных SPICE, используемый симулятором метод интегрирования и опорную цепь моделирования.

Вкладка Advanced диалогового окна Advanced Analysis Settings
Вкладка Advanced диалогового окна Advanced Analysis Settings

В верхней части этой вкладки перечислены параметры, обеспечивающие прямой доступ к переменным SPICE, с помощью которых можно изменять предельное число итераций, допуски погрешностей и т. д. Ниже подробно описана каждая переменная SPICE из этого списка.

Как правило, для точного моделирования не требуется изменять дополнительные параметры SPICE на этой вкладке диалогового окна. Изменяйте их, только если вы хорошо разбираетесь в параметрах моделирования SPICE.
  • Чтобы восстановить значение числового параметра по умолчанию, удалите его текущее значение.
  • При устранении сбоя анализа переходных процессов попробуйте задать следующие значения:
    • ABSTOL = RELTOL * (lowest current magnitude in the circuit)
    • VNTOL = RELTOL *  (lowest voltage magnitude in the circuit)
  • Увеличение значения GMIN может улучшить сходимость, но снижает точность.
  • ITL1 для многих схем может потребоваться увеличить до 500.
  • ITL2 для некоторых схем может потребоваться увеличить до 200.
  • ITL3 не реализован в SPICE3. Он предусмотрен для совместимости при создании списков соединений SPICE2.
  • Увеличение ITL4 до 100 или более может помочь устранить ошибки «слишком малый шаг по времени», улучшив сходимость и повысив скорость расчета.
  • ITL5 не реализован в SPICE3. Он предусмотрен для совместимости при создании списков соединений SPICE2.
  • Включение параметра KEEPOPINFO полезно, если схема большая и вы не хотите выполнять избыточный расчет рабочей точки.

  • В численном алгоритме выбора ведущего элемента минимально допустимый ведущий элемент определяется следующим образом:

    EPSREL = AMAX1(PIVREL * MAXVAL, PIVTOL)

    где MAXVAL — максимальный элемент в столбце, в котором выполняется поиск ведущего элемента (частичный выбор ведущего элемента).

  • Для параметра RELTOL большие значения означают сокращение времени моделирования, но снижение точности.

Метод численного интегрирования, используемый при моделировании, можно задать в поле Integration method. Метод Trapezoidal относительно быстр и точен, но при определенных условиях склонен к колебаниям. Методы Gear требуют больше времени на моделирование, но обычно более устойчивы. Использование метода Гира более высокого порядка теоретически дает более точные результаты, но увеличивает время моделирования. Метод по умолчанию — Trapezoidal.

При запуске моделирования все данные, собираемые для всех доступных сигналов, отсчитываются относительно определенной цепи схемы. Эта цепь задается в поле Spice Reference Net Name, и по умолчанию это цепь GND. Чтобы выполнить моделирование переходных процессов относительно цепи, отличной от земли, введите имя цепи в это поле.

Настройки Digital Supply VCC и Digital Supply VDD не используются симулятором в текущих версиях Altium Designer.

Запуск анализа

После настройки нужных типов анализа нажмите соответствующую кнопку Run справа от названия анализа, чтобы выполнить его. Результаты анализа будут представлены в новом документе с именем <ProjectName>.sdf, который автоматически откроется на вкладке документа.

Чтобы выполнить все типы анализа и отобразить их результаты в одном документе результатов моделирования, используйте команду Simulate » Run Simulation в главном меню (сочетание клавиш: F9). Результаты каждого типа анализа будут представлены на отдельном графике.

  • Вы можете прервать текущий анализ моделирования и построение осциллограмм в редакторе SimData, нажав кнопку  на панели инструментов SimView Standard . Моделирование остановится. Если осциллограммы по собранным данным уже построены, они будут отображены до момента прерывания. В некоторых случаях осциллограммы будут отображены частично, в других — данные будут отсутствовать.

  • Смешанное моделирование можно настроить на использование отдельного потока, чтобы повысить отзывчивость интерфейса во время моделирования. Эта возможность доступна, когда параметр Simulation.Threads включен в диалоговом окне Расширенные настройки (по умолчанию включен).

Если моделирование схемы не выполняется, определите, связана ли проблема с самой схемой или с процессом моделирования. Подробнее см. на странице Устранение неполадок моделирования.
Подробнее см. в разделе Работа с результатами моделирования.
AI-LocalizedЛокализовано с помощью ИИ
Если вы обнаружили проблему, выделите текст/изображение и нажмитеCtrl + Enter, чтобы отправить нам свой отзыв.
Меню
Contents
Доступность функций

Доступные вам функции зависят от того, какое решение Altium вы используете: Altium Develop, Altium Agile Teams, Altium Agile Enterprise или Altium Designer (при активной подписке).

Если вы не видите описанную функцию в используемом вами программном обеспечении, свяжитесь с отделом продаж Altium, чтобы узнать больше.

Устаревшая документация

Документация Altium Designer больше не разделена по версиям ПО. Если вам необходим доступ к документации по старым версиям Altium Designer, посетите раздел Устаревшая документация на странице Прочие установщики.

Contents