Simulation Seed (начальное значение генератора случайных чисел)

При анализе методом Monte Carlo для генерации псевдослучайных значений параметров необходимо задать некое начальное число. По умолчанию это число задается равным -1. Для реализации различных псевдослучайных последовательностей при нескольких запусках этого вида анализа начальное число необходимо изменять.

Default Distribution (вид распределения)

Для генератора псевдослучайных чисел, используемого в процессе моделирования по методу Monte Carlo, имеется возможность выбора одного из трех видов распределения.

Uniform Distribution (равномерное распределение). При этом типе распределения значения параметров равномерно распределяются в заданном диапазоне. Например, для резистора в 1К с допуском ±10% генерация значения в диапазоне от 900 до 1100 Ом равновероятна.

Gaussian Distribution (Гауссовское распределение). Значения распределяются согласно Гауссовской кривой, с центром соответствующим номинальному значению и заданным допуском в ±3 стандартного отклонения. Для резистора в 1К с допуском ±10% центр распределения будет равен 1000 Ом, +3 стандартных отклонения будут соответствовать 1100 Ом, а -3 стандгап.1х отклонения - 900 Ом. Этот тип распределения дает наибольшую вероятность генерации значения, близкого к номинальному значению.

Worst Case (худший случай). Этот тип распределения похож на равномерное распределение, только используются крайние точки диапазона (наихудший вариант). Для резистора в 1К с допуском ±10% будут произвольно генерироваться значения из двух наихудших вариантов - 900 и 1100 Ом.

Default Tolerances (допуски по умолчанию)

Имеется возможность задания допусков для шести основных категорий компонентов: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, источников постоянного напряжения, транзисторов (коэффициент передачи по току), задержек распространения (в цифровых устройствах).

Допуски могут задаваться как абсолютными, так и относительными (в процентах) значениями. Например, допуск резистора можно определить как 10 или как 10%. Если допуск резистора сопротивлением 1К определен как 10, это означает, что его сопротивление может изменяться в диапазоне от 990 до 1010 Ом. При определении допуска 10% сопротивление принимает значения в диапазоне от 900 до 1100 Ом.

Значения параметров каждого элемента изменяются независимо от остальных. Например, если в схеме есть два резистора сопротивлением 10К, а допуск установлен равным 10%, то во время первого прохождения процесса моделирования один из резисторов может получить значение 953 Ом, а другой 1022 Ом. Программа моделирования использует независимые генераторы псевдослучайных чисел для получения значений параметров каждого отдельного элемента.

Specific Device Tolerance (специфические допуски)

Существует возможность переопределения значений допусков, используемых по умолчанию (Default Tolerances). Для задания специфических допусков элементов (Specific Device Tolerance) необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши в поле Specific Device Tolerance и в появившемся контекстном меню выбрать опцию Add (или нажать горячую клавишу INSERT). Появится диалоговое окно Monte Carlo с вкладкой Device and Lot Tolerances, в котором задаются следующие параметры.

Designator. Здесь из выпадающего списка выбирается нужньш элемент схемы.

Parameter. Сюда вводится значение параметра элемента, если оно еще не определек-но. Здесь можно ввести, например, задержку распространения для щ1фрового элемента, коэффициент передачи по току для транзисторов и сопротивление для резисторов.

Device Tolerance. Допуски на значение параметра данного элемента.

Device Tracking Number (трековьш номер элемента). Присвоение одинакового трекового номера нескольким разным элементам производится в случае, когда необходимо коррелированное изменение их параметров. Если двум элементам назначить одинаковые трековые номера (Device Traclcing Number) и типы распределения (Device Distribution), то в процессе моделирования для обоих элементов будут использованы одни и те же псевдослуча11ные значения.

Device Distribution. Позволяет выбрать вид распределения для данного элемента.

Lot Tolerance, Tracking and Distribution. Эти установки аналогичны таковым из поля Device. Они обеспечивают дополнительньш способ определения допусков элементов и их корреляции. Система поддерживает как допуски на параметры отдельных элементов (Device Toierance), так и допуски на группы элементов (Lot Toierance), но необходимым для процесса моделирования является только один из них. Программа моделирования рассчитывает допуски элементов и групп независимо (используя различные псевдослучайные числа), а затем объединяет их вместе.

Объединение допусков элементов и групп бывает полезным в случае, когда их значения оказываются не совсем коррелированными, но в то же время не являются полностью независимыми. Например, есть две резисторные сборки. В этом случае допуск группы (который определяется от сборки к сборке) может быть большим, в то же время допуск элементов (по отношению к резисторам, находящимся в одной сборке) будет малым. Таким образом, допуск элементов не может быть проигнорирован, так как это может исказить общую характеристику работы схемы.

Рассмотрим следующий пример.

Примем R1 и R2 равными 1К с допуском элементов (Device Toierance) 1%. Оба резистора имеют допуск группы (Lot Tolerance) 4% и одинаковый Lot Tracking Number.

При каждом запуске процесса моделирования методом Monte Carlo резисторам сначала назначается одинаковое групповое отклонение от номинального значения в диапазоне ±4%, а затем от полученного значения каждому резистору назначается допуск элемента в диапазоне ±1%. В итоге суммарный допуск равен 5% (1%+4%). Тем не менее, из-за одинакового числа Lot Tracking Number в течение одного сеанса моделирования значения для каждого резистора не могут отличаться более чем на +1- 1% от их номинального значения или максимум на 2% друг от друга.

Запуск анализа методом Монте-Карло

1. Установить параметры анализа методом Монте-Карло, как описано выше.

2. Включить опцию Monte Carlo Analysis на вкладке General диалогового окна Analyses Setup, вызываемого командой меню Simulate » Analyses Setup.

3. Результатом выполнения анализа методом Монте-Карло может стать обработка большого количества данных. Для ограничения количества обрабатываемых дан-Глава 4 Моделирование смешанных сигналов 197

ных необходимо в списке Collect Data For на вкладке General диалогового окна Analyses Setup установить значение Active Variables. Это позволит при проведении анализа обрабатывать только те переменные, которые в настоящий момент перечислены в окне Active Variables. На рис. 4.11, изображенном выше, показано, что при расчете будет обрабатываться только переменная OUTPUT.

После установки этой опции можно запустить процесс моделирования нажатием кнопки Run Analyses в нижней части диалогового окна или командой меню Simulate » Run.

Ход процесса моделирования отражается в строке состояния. Если во время создания списка соединений обнаруживается ошибка, то процесс прерывается, и появляется окно с сообщением, предлагающим просмотреть файл ошибок. Просмотр этого файла дает возможность исправить ошибки. За более подробной информацией обратитесь к разделу Обработка ошибок, возникающих при моделировании.

Как только процесс создания списка соединений завершается, появляется окно отображения результатов моделирования, где они появляются по мере расчета.

В зависимости от того, какой тип анализа (АС, DC, или Transient) был выбран, программа моделирования отображает результаты в соответствующем окне, где можно просматривать рассчитанные кривые и уточнять отдельные их значения. Более подробно работа с этим окном описана в разделе Окно просмотра результатов расчета.

Автоматическое изменение параметров элементов (Parameter Sweep)

Функция Parameter Sweep позволяет производить параметрический анализ - автоматическое изменение значений параметров элементов с определенным шагом в заданном диапазоне (рис. 4.12). Программа моделирования производит многократный запуск выбранного типа анализа (АС, DC, или Transient). С помощью функции Parameter Sweep можно изменять параметры только базовых компонентов и моделей. Параметры подсхем не могут быть изменены.

SO.OOus 4й00и$

Рис. 4.12. Параметрический анализ