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基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计

2017-08-23 01:21 摘要：介绍了orcad/pspice9的特点，通过实例说明了基于orcad/pspice9环境下的电路优化设计过程。

1． 引言

电子设计自动化（eda）是以电子系统设计软件为工具，借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等工序，以实现电子系统或电子产品的整个或大部分设计过程的技术。它具有设计周期短、设计费用低、设计质量高、数据处理能力强，设计资源可以共享等特点。电路通用分析软件orcad/pspice9以其良好的人机交互性能，完善的电路模拟、仿真、设计等功能，已成为微机级eda的标准系列软件之一。本文基于orcad/pspice9的电路优化设计方法，通过实例分析了有源滤波器的优化设计过程。

2． orcad/pspice9软件的特点

orcad/pspice9是美国orcad inc.公司研制的一种电路模拟及仿真的自动化设计软件，它不仅可以对模拟电路、数字电路、数/模混合电路等进行直流、交流、瞬态等基本电路特性的分析，而且可以进行蒙托卡诺（monte carlo）统计分析，最坏情况（worst case）分析、优化设计等复杂的电路特性分析。相比pspice8.0及以前版本，具有如下新的特点：

· 改变了批处理运行模式。可以在windows环境下，以人机交互方式运行。绘制好电路图，即可直接进行电路模拟，无需用户编制繁杂的输入文件。在模拟过程中，可以随时分析模拟结果，从电路图上修改设计。

· 以orcad/capture作为前端模块。除可以利用capture的电路图输入这一基本功能外，还可实现orcad中设计项目统一管理，具有新的元器件属性编辑工具和其他多种高效省时的功能。

· 将电路模拟结果和波形显示分析两大模块集成在一起。probe只是作为其中的一个窗口，这样可以启动多个电路模拟过程，随时修改电路特性分析的参数设置，并可在重新进行模拟后继续显示、分析新的模拟结果。 本文来自中国科教评价网

· 引入了模拟类型分组的概念。每个模拟类型分组均有各自的名称，分析结果数据单独存放在一个文件中，同一个电路可建立多个模拟类型分组，不同分组也可以针对同一种特性分析类型，只是分析参数不同。

· 扩展了模型参数生成软件的功能。模型参数生成软件modeled可以统一处理以文本和修改规范两种形式提取模型参数；新增了达林顿器件的模型参数提取；完成模型参数提取后，自动在图形符号库中增添该器件符号。

· 增加了亚微米mos器件模型ekv2-6。ekv2-6是一种基于器件物理特性的模型，适用于采用亚微米工艺技术的低压、小电流模拟电路和数/模混合电路的模拟分析。

3． 电路优化设计

所谓电路优化设计，是指在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。orcad/pspice9软件中采用pspice optimizer模块对电路进行优化设计，可以同时调整电路中8个元器件的参数，以满足最多8个目标参数和约束条件的要求。可以根据给定的模型和一组晶体管特性数据，优化提取晶体管模型参数。

3.1电路优化基本条件

调用pspice optimizer模块对电路进行优化设计的基本条件如下：

· 电路已经通过了pspice的模拟，相当于电路除了某些性能不够理想外，已经具备了所要求的基本功能，没有其他大的问题。

· 电路中至少有一个元器件为可变的值，并且其值的变化与优化设计的目标性能有关。在优化时，一定要将约束条件（如功耗）和目标参数（如延迟时间）用节点电压和支路电流信号表示。

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· 存在一定的算法，使得优化设计的性能能够成为以电路中的某些参数为变量的函数，这样pspice才能够通过对参数变化进行分析来达到衡量性能好坏的目的。