高级分析2优化设计SPICE软

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1、例1：对下述二极管电路，为了使流过二极管的电流为1mA，应如何确定电阻R的取值？电路优化设计例2：下述射频放大器电路的增益达9.4dB，但是带宽只有150MHz。现在要求该射频放大器的带宽不小于200MHz，增益只要求在5－5.5dB即可。基本概念电路优化设计的步骤设置待调整元器件参数的3种方法优化指标的设置步骤启动优化进程，查阅优化结果Optimizer工具与电路优化设计1.电路模拟与电路优化设计电路结构图电路模拟电路特性元器件参数参数电路图结构优化设计元器件电路特性要求参数电路优化设计的基本概念2.待调整的元器件参数(1)元器件值。例如电阻的阻值。(2)元器件的其他属性

2、参数。例如描述电位器中心抽头位置的参数Set。(3)由元器件值或其他属性参数组成的表达式。(4)器件模型参数。例如双极晶体管的正向电流放大系数BF。调用Optimizer工具进行优化设计时，用户必须指定电路中哪些是“待调整的元器件参数”以及这些参数值的允许调整范围。电路优化设计的基本概念3.优化指标(Specification)在优化中必须满足的电特性要求称为优化指标。可分为两类:(1)约束条件(Constraints):优化过程中必须达到的优化指标。(2)目标参数(PerformanceGoal)：通过优化尽量满足的指标。优化指标要求的两种描述方式：(1)电路特性规范参数

3、：例如电路的增益。(2)曲线描述：如果需要优化的电路目标是一个波形，应该使用描述曲线的一组数据指定优化指标。进行优化时，用户可根据实际情况，选定一部分优化指标为约束条件，另一部分作为目标参数。为了表示各个优化指标具有不同的重要程度，可以给每个优化指标指定不同的权重。Optimizer工具对优化指标的个数没有限制，但是其中至少要有一个是目标参数。电路优化设计的基本概念3.优化指标(Specification)的定量计算方法在Optimizer中，电路特性优化指标可以采用下述几种表示方式。(1)直接采用电路模拟结果数据，包括模拟结果的运算表达式。例如，功耗表示为I(Rload)

4、*V(Rload:1,Rload:2)。(2)电路特性函数。PSpice高级分析工具提供有50余种电路特性函数。用户也可以建立需要的电路特性函数。(3)采用运算符和函数对“待调整元器件参数”进行运算的优化表达式。例如，在调整R1val和R2val两个电阻值时，要求这两个电阻值之和不能小于某个值，则（R1val＋R2val）将用于描述优化约束条件。(4)描述波形的一组数据。电路优化设计的基本概念电路优化设计过程电路优化设计，实际上是在约束条件限制下，不断调整电路中元器件参数，进行电路模拟迭代，直到目标参数满足优化要求。因此，进行一次优化将包括多次电路模拟。优化过程中，调整元器

5、件参数(包括确定参数的增减方向和调整幅度大小)以及迭代过程中模拟程序的调用和结果判断，都是由优化程序自动进行的。如果由于电路特性指标要求过高或者用户设置的优化参数不合理等原因，最终达不到预计的要求，Optimizer工具给出的也将是这些元器件参数的一组最佳设计值。电路优化设计的基本概念电路优化设计过程Optimizer中的电路优化设计问题分为4类。(1)没有约束条件，只有一个目标参数。－“无约束最小化”问题。(2)只有一个目标参数，但是同时有一个或者多个约束条件。－“有约束最小化”问题。(3)没有约束条件，但是有多个目标参数。－“无约束最小二乘”问题。(4)有多个目标参数，

6、同时有一个或者多个约束条件。－“有约束最小二乘”问题。电路优化设计的基本概念优化设计“引擎”优化过程中采用的优化算法又称为“优化引擎（Engine）”。Optimizer工具采用4种引擎：(1)改进的最小二乘法引擎（MLSQ：ModifiedLeastSquaresQuadratic）。采用该引擎能迅速收敛至最佳解。(2)最小二乘法引擎（LSQ）：如果采用改进的最小二乘法不能非常逼进最佳解，使用最小二乘法引擎可以收敛至最佳解。(3)随机引擎（Randomengine）：如果在优化过程中出现局部极小值点，将导致收敛问题，很难达到全局最小值。选用随机引擎，随机选取优化初值，可以

7、避免出现上述收敛问题。(4)离散引擎（Discreteengine）：根据优化结果，选用与优化结果要求最接近的商品化元器件系列标称值，然后再次运行一次模拟仿真。电路优化设计的基本概念调用优化工具Optimizer的前提条件(1)电路设计应已通过常规的PSpice模拟，实现了要求的功能。(2)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。(3)进行优化设计时，应对电路工作原理有较深入理解，才能确定应调整那几个元器件参数，使要求的电路特性达到最优。为了使优化设计更具针对性，提高优化设计效率，