14. - 16. März 2017 // Nürnberg, Germany

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Die PSpice Advanced Analyse hat Simulationen als Schwerpunkt, um die Serienfertigung zu optimieren. Elektrische Bauteile haben Fertigungstoleranzen, die in Kombination mit den Toleranzen aller Bauteile dazu führen können, dass nicht das gewünschte Ergebnis erzielt wird. Elektrische Schaltungen unterliegen einer gewissen Streuung. Eine Aussage, ob alle Baugruppen die geforderte Spezifikation einhalten, kann durch physikalische Messreihen nicht ermittelt werden, da alle möglichen Kombinationen von minimalen und maximalen Toleranzen durchprobiert werden müssten.
Diese Aufgabe kann durch PSpice automatisiert werden. So kann eine Aussage über die Ausbeute (Yield) getroffen, bzw. bereits in der Entwicklungsphase die Schaltung im Hinblick auf den Yield optimiert werden.
Die Sensitivity–Funktion lokalisiert die sensiblen Bauteile einer Schaltung. Nur diejenigen Bauteile, deren Toleranzen einen großen Einfluss auf die Funktion der Schaltung haben, werden dann mit teuren Bauteilen und einer kleinen Toleranz ausgestattet. Bei Bauteilen mit wenig Einfluss auf die Gesamtfunktion können kostengünstigste Varianten eingeplant werden.
Ohne aufwendige Versuchsreihen lassen sich durch Simulationen der PSpice Advanced Analyse Langzeiteffekte der Schaltungen bestimmen und somit eine hohe Qualität bei optimalem Preis innerhalb der Spezifikation erreichen.
Im Optimizer unterscheidet man nach zwei Methoden. Die Schaltung kann optimiert werden, indem eine Zielfunktion oder eine Referenzkurve vorgegeben wird. Die Optimizer Funktion ermittelt dann die Bauteilparameter, die zur besten Übereinstimmung mit den Vorgaben führen.
Mit dem Parametric Plotter können mehrdimensionale Sweeps grafisch dargestellt und so die Veränderungen der Schaltung in Abhängigkeit von mehreren Variablen deutlich gemacht werden.
Optional kann mit dem SLPS–Interface eine Kopplung der Simulation MatLab® SimuLink® zu PSpice hergestellt werden.


Sensitivity Analyse

Bei dieser Simulationsvariante wird die Empfindlichkeit aller Bauteile der Schaltung berechnet. Die Empfindlichkeit zeigt den relativen Einfluss jedes einzelnen Bauteils auf eine oder mehrere Zielfunktionen einer Schaltung an wie z.B. maximale Leistung, Bandbreite, Mittenfrequenz, etc. Zur Auswertung steht eine grafische Darstellung zur Verfügung. Sie zeigt den Einfluss auf die gewählte Zielfunktion der kritischen Bauteile, im Hinblick auf die Bauteiltoleranz. Somit können Sie unkritische Bauteile mit größeren Toleranzen gewählen, während Bauteile, bei denen kleine Werteänderungen einen großen Einfluss auf die Zielfunktionen haben, gezielt mit engen Toleranzen spezifiziert werden. So lassen sich Kosten an unempfindlichen Stellen reduzieren.
 

Advanced Monte Carlo

Mit der Monte Carlo Analyse wird die zufällige Streuung der Toleranzen von Bauteilen nachempfunden. Das Ergebnis ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Toleranzen für jedes Bauteil. Wenn diese Bauteile in der Serienproduktion kombiniert werden, können die verschiedenen Toleranzen der Bauteile unterschiedliche Auswirkungen auf die Zielfunktionen haben. Mit dieser Analyse lassen sich Aussagen treffen, wie groß die Ausbeute ist, d.h. wie viele Produkte in der Qualitätssicherung ausfallen würden. Durch die grafischen Darstellungen können Schwachpunkte erkannt werden, und der Entwickler kann gezielt Qualität einplanen und den Yield erhöhen.
 

Optimizer

Die Optimizer Funktion kann basierend auf einer vorgegebenen Schaltung (Netzliste) eigenständig die Bauteile so dimensionieren, dass eine Zielfunktion möglichst genau erreicht wird. Basierend auf einer definierten Zielfunktion errechnet die Optimizer Funktion nicht nur die theoretisch optimalen Bauteilwerte, z.B. R1 = 57,34 Ohm und R2 = 14,29 Ohm und ß = 129. Es können auch als mögliche Zielergebnisse bestimmte Bauteilreihen vorgegeben werden, aus denen die Werte gewählt werden dürfen. So würde bei einer E24–Reihe die Optimizer–Simulation Werte von R1 = 56 Ohm und R2 = 22 Ohm als Bauteilkombination für ein Optimum der Zielfunktion wählen.
 

Parametric Plot

Mit dem Parametric Plot lassen sich mehrere Werte sweepen, d.h. es werden basierend auf nur einer Simulation die Ergebnisse aller Werte von 0 Volt bis 10 Volt mit der Schrittweite 1 Volt und Werten für einen Kondensator von 1 pF bis 10 pF in Schritten der E12–Reihe dargestellt. Das Ergebnis ist eine übersichtliche Kurvenschar. Die schnelle Darstellung eines komplexen Sachverhalts durch eine Simulation hilft eine Schaltung richtig zu dimensionieren. Die Kennlinien der Bauteile im Arbeitspunkt werden mit einem Wizard ausgemessen. Es können so Werte für die Anstiegszeit, Overshoot, Leistung, Spannung einer MOSFET–Leistungsstufe dimensioniert werden, dass die Verlustleistung, Spannungen und Overshoot optimale Werte einnehmen.
 

Smoke Analysis

Die Stressanalyse wird im Englischen scherzhaft Smoke Analysis genannt, da bei zu viel Stress die Bauteile „abrauchen“. Mit dieser Simulation lässt sich das maximale De–Rating von Bauteilen bestimmen und damit eine Aussage über die Bauteilbelastung treffen. Über die Modellparameter kann die Belastung in Prozent angegeben werden. Den Entwickler interessieren Aussagen über die Belastungsarten: thermisch bei maximalem Strom und höchstmöglicher Spannung, Leitung der Junctiontemperatur in °C bzw. die thermischen Übergangswiderstände jC und jA, wie sie in der Schaltung vorkommen.

LeCroy Voyager M310

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