Анализ чувствительности методом наихудшего случая

Анализ чувствительности методом наихудшего случая используется, чтобы найти наихудший возможный вариант режима работы схемы или устройства с учетом разброса параметров. Например, если рассматриваются три резистора Rl, R2 и R3 и допуск на их сопротивление +10 %, при анализе по наихудшему случаю будет найдена комбинация возможных значений сопротивлений, которые обеспечивают наихудший случай и будет проведено для этого варианта моделирование. При анализе чувствительности методом наихудшего случая рассматриваются три важных элемента: вход, рабочая процедура и выход.

В дополнение к описанию моделируемой схемы, необходимо обеспечить следующую информацию:

  • • допуски параметра;
  • • определение понятия наихудшего случая.

Возможно установление допусков на любое количество параметров, которые характеризуют модель.

Критерий для определения наихудшего случая, для расположения параметров модели в допустимых пределах их изменения, определяется директивой .WC как некоторая функция базовых выходных переменных при определенном типе анализа.

В заданном диапазоне каждый параметр приводится к соответствующему значению с использованием одной из пяти функций (см. таблицу 3.3).

Таблица 3.3. Функции для определения значения параметра при анализе методом наихудшего случая

Вариант

Характеристика

МАХ

Максимальное значение выходной переменной

MIN

Минимальное значение выходной переменной

УМАХ

Значение выходной переменной в точке, где она максимально отличается от текущего значения

RISEEDGE

Номинальное значение, при котором выходная переменная находится выше заданного уровня

FALLEDGE

Номинальное значение, при котором выходная переменная находится ниже заданного уровня

Наихудший случай определяется как наибольшее (HI) или наименьшее (LO) возможное значение функции по отношению к номинальному значению.

Чтобы установить начальное значение функции, по отношению к которой определяется наихудший случай (функция сопоставления), анализ начинается с просчета номинального режима, определяемого номинальными значениями параметров модели.

Затем, с помощью ряда просчетов определяется индивидуальное воздействие каждого параметра модели на функцию сопоставления. Это осуществляется изменением параметров модели по одному при каждом просчете. Направление (лучше или хуже), в котором изменение функции сопоставления происходит с малым увеличением при изменении каждого параметра модели, регистрируется.

Наконец, для просчета наихудшего случая, значение величины каждого параметра берется так далеко от номинала, как это позволяет допуск в направлении, которое вызывало изменение функции сопоставления к ее худшему значению (задается максимальным HI или минимальным LO относительным значением функции сопоставления).

Анализ нахождения наихудшего случая не является оптимизационным процессом; при нем не происходит поиск набора параметров, которые дают наихудший результат.

Это предполагает, что наихудший случай реализуется, когда каждый параметр находится на одном из концов интервала допуска или принимает свое номинальное значение. Наихудший случай выдается, когда функция сопоставления монотонна при всех комбинациях допусков параметров.

Обычно уверенности в том, что это утверждение истинно, нет, но проведение поиска наихудшего случая указывает на возможность аномального поведения анализируемой цепи.

Результаты анализа чувствительности печатаются в выходном файле (.OUT). Этот результат показывает процентное изменение величины функции сопоставления, отнесенное к малым (по умолчанию — 1 %) изменениям каждого параметра модели. Если директива .PROBE включена в файл схемы, тогда результаты номинального просчета и просчета для наихудшего случая сохраняются для просмотра в окне Probe. Для каждого изменяемого параметра задаются: изменение функции сопоставления в процентах и значения переменных, в которых заданы значения функции сопоставления. При применении функции сопоставления УМАХ, в выходном файле также перечисляются отклонения и среднеквадратичные отклонения значений. Это основывается переменных от номинального значения на каждой точке при каждом просчете анализа чувствительности.

на изменениях выходных

Схема для определения чувствительности методом наихудшего случая

Рис. 3.33. Схема для определения чувствительности методом наихудшего случая

Приведем пример анализа чувствительности методом наихудшего случая.

Анализ чувствительности методом наихудшего случая проведен на схеме (рис. 3.33), которая обеспечивает коммутацию биполярного транзистора MPS3709, управляемого от источника напряжения VPULSE. При этом допуск 20 % имеют резисторы R1 и R4, а резисторы R2 и R3 являются постоянными (допуск на их изменение не задается). Остальные параметры элементов приведены на схеме. Функцией сопоставления является величина тока через резистор R2.

Рассмотрены два случая.

1. Минимальное значение выходной переменной I(R2) при минимальном значении функции сопоставления (LO). Осциллограммы приведены на рис. 3.34. При этом осциллограмма с максимальным значением тока 135,83 мА соответствует базовым значениям параметров сопротивлений R1 и R4, а осциллограмма, расположенная ниже базовой, является результатом анализа по наихудшему случаю. Выходная переменная при этом имеет значение 110,69 мА.

Осциллограммы значений выходной переменной I(R2) для номинального режима и наихудшего случая (минимальное значение)

Рис. 3.34. Осциллограммы значений выходной переменной I(R2) для номинального режима и наихудшего случая (минимальное значение)

Ниже приведен фрагмент выходного файла .OUT для рассмотренного случая.

RUN MINIMUM VALUE

R_R1 RBREAK R 0.1357 at T = 10.5520E-06

(0.3163% change per 1% change in Model Parameter)

R_R4 RBREAK R 0.1356 at T = 10.5600E-06

(-0.5482% change per 1% change in Model Parameter)

UPDATED MODEL PARAMETERS TEMPERATURE = 27.000 DEG C

WORST CASE ALL DEVICES

Device MODEL PARAMETER NEW VALUE

R_R1 Rbreak R .8 (Decreased)

R_R4 Rbreak R 1.2 (Increased)

SORTED DEVIATIONS OF I(R_R2) TEMPERATURE = 27.000 DEG C

WORST CASE SUMMARY

The range is ( 1.02500E-05 to 1.10000E-05)

RUN MINIMUM VALUE

WORST CASE ALL DEVICES

  • 0.1105 at T = 10.5100E-06
  • (81.418% of Nominal)
  • 2. Максимальное значение выходной переменной I(R2) при максимальном значении функции сопоставления (HI). Осциллограммы приведены на рис. 3.35. При этом осциллограмма с максимальным значением тока 135,83 мА

о о l(R2)

Рис. 3.35. Осциллограммы значений выходной переменной I(R2) для номинального режима и наихудшего случая (максимальное значение)

соответствует базовым значениям параметров сопротивлений R1 и R4, а осциллограмма, расположенная выше базовой, является результатом анализа по наихудшему случаю. Выходная переменная при этом имеет значение 159,93 мА.

Ниже приведен фрагмент выходного файла .OUT для рассмотренного случая.

RUN MAXIMUM VALUE

R_R1 RBREAK R 0.1359 at T = 10.3560E-06

(0.3587% change per 1% change in Model Parameter)

R_R4 RBREAK R 0.1358 at T = 10.3580E-06

(-0.5366% change per 1% change in Model Parameter)

UPDATED MODEL PARAMETERS TEMPERATURE = 27.000 DEG C

WORST CASE ALL DEVICES

Device MODEL PARAMETER NEW VALUE

R_R1 Rbreak R 1.2 (Increased)

R_R4 Rbreak R .8 (Decreased)

SORTED DEVIATIONS OF I(R_R2) TEMPERATURE = 27.000 DEG C

WORST CASE SUMMARY

The range is ( 1.02500E-05 to 1.10000E-05)

RUN MAXIMUM VALUE

WORST CASE ALL DEVICES

  • 0.1599 at T = 10.3180E-06
  • (117.74% of Nominal)

Анализ начального приближения

Анализ начального приближения осуществляется для любого вида анализа, вне зависимости от того, включено или нет проведение этого анализа в диалоговом окне Simulation Settings. В случае если анализ начального приближения включен в диалоговом окне, объем выходной информации увеличивается.

Когда анализ начального приближения не включается, в выходной файл выдаются только аналоговые напряжения и состояния узлов в цифровых схемах.

Когда анализ начального приближения включен, в выходном файле содержится следующая информация:

  • • список всех напряжений аналоговых узлов;
  • • список всех состояний цифровых узлов;
  • • для каждого источника напряжения задаются его ток и мощность;
  • • список малосигнальных параметров для всех устройств.

Перед анализом начального приближения задаются его настройки: расчет начального приближения для нелинейных управляемых источников и полупроводников, расчет чувствительности и расчет малосигнальных импульсов.

Начальные приближения для элементов схемы можно сохранить в выходном файле.

При сохранении начального приближения среда OrCAD предоставляет следующие варианты настроек:

  • • один раз за время моделирования;
  • • с повторением через каждые t секунд.

Эти варианты настроек могут применяться в случае, когда переменные при параметрическом анализе и/или анализе по методу Монте-Карло и/или температурном анализе достигают заданного пользователем значения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >