基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计(2)
2017-08-23 01:21
导读：3.2 电路优化设计步骤 调用pspice optimizer进行电路优化设计，一般按以下4个步骤： (1) 新建设计项目，完成电路原理图设计。这一歩的关键是在电路中放置
3.2 电路优化设计步骤
调用pspice optimizer进行电路优化设计，一般按以下4个步骤：
(1) 新建设计项目，完成电路原理图设计。这一歩的关键是在电路中放置optparam符号，用于设置电路优化设计过程中需要调整的元器件名称及有关参数值；
(2) 根据待优化的特性参数类别调用pspice a/d进行电路模拟检验，确保电路设计能正常工作，基本满足功能和特性要求；
(3) 调用pspice optimizer模块，设置可调整的电路元器件参数、待优化的目标参数和约束条件等与优化有关的参数。这一歩是优化设计的关键。优化参数设置是否合适将决定能否取得满意的优化结果；
(4) 启动优化迭代过程，输出优化结果。
电路优化设计的过程框图如图1所示。
3.3 电路优化设计实例
滤波器电路如图2所示。优化目标要求中心频率（fc）为10hz；3db带宽(bw)为1hz，容差为10%；增益（g）为10，容差为10%。
在图2中，滤波器电路共有三个可调电位器r gain、rfc和rbw，用来调整中心频率、带宽以及增益，且这种调整是相互影响的。三个可变电阻的阻值是由滑动触点的位置set确定的，显然set值的范围为0～1，所以将三个电位器的位置参数分别设置为ag、abw和afc。
由于对滤波器的优化设计是交流小信号分析，因此应将分析类型“analysis type”设置为“ac sweep/noise”；扫描类型“ac sweep type”设置为“logarithmic”;“points/decade”设置为100；起始频率“start”和终止频率“end”分别设置为1hz和100hz。
为了进行优化设计，在电路图绘制好后，应放置optparam符号并设置待优化的元器件参数。本例中参数属性设置值如表1所示。
设置好待调整的元器件参数以后，调用pspice optimizer模块并在优化窗口中设置增益（g）、中心频率（fc）和带宽(bw)三个优化指标。并利用pspice中提供的特征值函数定义这三个优化指标，具体设置见表2。
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调用pspice a/d进行模拟计算，在相应窗口中显示中心频率的值为8.3222，带宽为0.712187，增益为14.8106。显然这与要求的设计指标有差距，需要通过优化设计达到目标。
在优化窗口中选择执行tune/auto/start子命令，即可开始优化过程。优化结束后，优化窗口中给出最终优化结果，如图3所示。
由图3可见，系统共进行了三次迭代，自动调用了9次电路模拟程序。当3个待调整的元器件参数分别取ag=0.476062；afc=0.457928；abw=0.702911时，可以使3个设计指标达到g=10.3499，fc=9.98953，bw=1.00777。
可见，对电路进行优化设计后，电路指标均能满足设计要求。另外，完成优化设计后，还可以从不同角度显示和分析优化结果。
4. 结束语
从上面的例子可以看出，当电路的功能已经大致完成，但仍需要对一些指标进行优化，这时调用pspice optimizer来完成这一优化过程是相当方便的。如果用户能够观察出具体是什么因素影响了电路的某项性能，从而知道调节哪些参数可使该性能更加理想；那么，应用pspice optimizer对该电路进行调整也是完全合适的。
需要强调的是，pspice optimizer的自动化设计程度也是相对的，如果所设计的电路距离它的基本功能还相差甚远的话，用pspice optimizer来进行优化设计是很难达到理想效果的。同时它不能创建电路，不能对电路中的敏感元素进行优化设计。
