CC BY
67128 www.finestreet.ru САПР
Программа Advanced Analysis
и режим анализа Troubleshooting в PSD 15.0 и OrCAD 10.0
Иосиф ЗЛАТИН
Продолжая знакомить читателя с новым видом анализа Advanced Analysis, в данной статье остановимся на режиме анализа Troubleshooting (нахождение и устранение неисправностей).
Если программа прекращает моделирование при проведении анализа Optimizer в результате проблем сходимости или ошибки, связанной с выражением для измерения, анализ Troubleshooting поможет отыскать проблему. Анализ Troubleshooting служит для анализа и устранения любых ошибок, возникающих в процессе оптимизации. Для осуществления анализа Troubleshooting:
1. Необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши в строке таблицы Specification, отмеченной красным флажком, и в открывшемся меню выбрать Troubleshoot in PSpice. Откроется диалоговое окно программы PSpice, содержащее результаты моделирования. Первый график содержит данные выполнения моделирования с первоначальными значениями схемы. Второй график отображает данные последнего выполнения моделирования.
2. Чтобы открыть данные графика, необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши по графику и в открывшемся меню выбрать Information.
3. Выполним некоторые необходимые шаги:
• в окне PSpice AD проверим график, определяемый выражением для измерения, или нажмем кнопку , чтобы открыть выходной файл моделирования;
• в таблице PSpice Measurements Results проверим синтаксис выражения для измерения и используемые переменные;
• в окне PSpice AD нажмем кнопку 0, чтобы отредактировать профайл моделирования;
• в редакторе схем сделаем изменения в значениях параметра.
4. Повторно выполним моделирование в редакторе схем.
5. Возвратимся в Advanced Analysis.
6. Если сделаны изменения:
• скопируем отредактированное выражение для измерения из PSpice в таблицу Specifications анализа Optimizer (используя команды Copy и Paste);
• щелкнем в таблице Parameters анализа Optimizer по выделенной строке «Click
here to import a parameter...» и импортируем новые значения параметра дополнительно к значениям параметра в редакторе схем.
У. Щелкнем правой кнопкой мыши в окне Error Graph и в открывшемся меню выберем Clear History.
S. Повторно выполним анализ Optimizer.
Пример
Чтобы показать, как использовать анализ Troubleshooting, нам необходим проект, для которого анализ Optimizer будет не в состоянии найти решение. Мы будем использовать пример из папки Troubleshoot в каталоге Tutorial (рис. 1) программы PSD 14.1 (ввиду того, что в программе PSD 1З.0 этот пример отсутствует). Этот пример — результат не получившейся оптимизации.
Для демонстрации возможностей анализа Troubleshooting выполним следующие шаги:
сэ Local disk (С:)
Ґ*~1 Cadence Cl PSD_U.1 Q| PSpice Cj Tutorial Cl TroufcleS booling Pi Capture
_____________ДНИ
Рис. 1. Открытие проекта rfamp_t в папке rfamp_t
1. В редакторе схем откроем проект rfamp_t в папке rfamp_t (рис. 1).
2. Откроем страницу схемы (рис. 2).
3. Выберем профайл моделирования SCHEMATIC1-AC и для выполнения моделирования нажмем кнопку 0.
4. Чтобы открыть диалоговое окно анализа Optimizer с выражениями для измерения, включенными в этот пример, в меню PSpice
Рис. 2. Схема усилителя В.Ч.
САПР
129
Рис. 3. Выражения для измерения в диалоговом окне Optimizer
в редакторе схем Capture выберем Advanced Analysis/Optimizer (рис. 3).
5. Для удаления хронологии щелкнем правой кнопкой мыши в окне Error Graph и выберем в открывшемся меню Clear History.
6. Удостоверимся, что процессор Modified LSQ выбран, и нажмем кнопку И в верхней панели инструментов. Запустится анализ Optimizer и сделает четыре попытки выполнения моделирования (рис. 4).
Рис. 4. Отображение четырех попыток выполнения
моделирования в диалоговом окне анализа Optimizer
Анализ Optimizer не сумел найти решение. Давайте поищем неисправности в проблемном выражении для измерения в PSpice. Используем для этого анализ Troubleshooting:
Рис. 7. Окно Section Information
2. Проанализируем данные графика. Мы знаем, что здесь неудачно выбрано ограничение полосы пропускания. Добавим выражение для измерения в PSpice, чтобы найти точку графика, где усиление падает на -3 дБ.
3. Щелкнем внизу таблицы Measurements Results. Откроется диалоговое окно Evaluate Measurement (рис. 8).
4. В поле Trace Expression (рис. 8) напечатаем: max(db(v(load)))-3. Щелкнем OK и это выражение для измерения, вычисляющее точку частотной характеристики, где усиление падает на -3 дБ, появится в таблице Measurement Results (рис. 9)
MttKlIJfeineiH R08l*8
МиюмлиА 1
[7 [me.‘.iduvii.oed;iH-j
Cfcfc hereto evufcfcdci a new идеей’«nent .
liiltroeOmeg; -EvtAjOtonFMfcrf-
fcAtWt ¥.42770
Рис. 5. Выбор опции Troubleshoot in PSpice в всплывающем меню
1. Щелкнем правой кнопкой мыши по строке таблицы Specification, отмеченной красным флажком (вторая строка, «Bandwidth(V(Load),3)») (рис. 4), ив открывшемся меню (рис. 5) выберем Troubleshoot in PSpice. Откроется диалоговое окно программы PSpice (рис. 6). Щелкнем правой кнопкой и в открывшемся меню выберем Information. Данные графика отобразятся в окне Section Information (рис. 7).
Рис. 9. Новое выражение для измерения в таблице Measurement Results
5. Для того чтобы включить курсор Probe, нажмем кнопку н.
6. Активируем график 2 с курсором Probe двойным щелчком по красной точке внизу диалогового окна (рис. 10).
7. Щелкнем по левому концу графика 2. Курсор Probe покажет (рис. 10), что точке графика (A2), где усиление падает на-3 дБ (6.3081dB), соответствует частота менее 1 кГц. Анализ Optimizer увеличил полосу пропускания, поскольку мы требовали этого, но не тем способом, которым мы хотели. В то время как показывается этот результат с немного увеличенной полосой пропускания, нам в большей степени необходимо увеличение верхней граничной частоты полосы пропускания.
Может быть, мы дали оптимизатору слишком много степеней свободы (параметров),
Рис. 6. Диалоговое окно программы PSpice AD
Рис. 8. Диалоговое окно Evaluate Measurement
і30 САПР
Рис. 10. Диалоговое окно с активированным графиком 2
некоторые из которых не обязательны для достижения наших целей.
Проверим выражение для измерения полосы пропускания в анализе Sensitivity, чтобы увидеть, какие компоненты являются наиболее важными.
Для проверки выражения для измерения полосы пропускания:
1. Возвратимся в Advanced Analysis и в меню View выберем Sensitivity. Откроется диалоговое окно анализа Sensitivity.
2. Удостоверимся, что Rel Sensitivity отображено в таблице Parameters. Если необходимо перейти от абсолютной к относительной чувствительности, щелкнем правой кнопкой мыши в диалоговом окне анали-
Рис. 11. Выбор в открывшемся меню опции Display/Relative Sensitivity
за Sensitivity и в открывшемся меню выберем Display/Relative Sensitivity (рис. 11).
3. В таблице Specifications выберем выражение для измерения полосы пропускания.
Рис. 12. Выбор команды Delete в открывшемся меню
4. Для выполнения анализа Sensitivity нажмем в верхней панели инструментов кнопку и. После выполнения анализа мы увидим, что при относительном анализе чувствительности конденсаторы 3, 6 и 7 не оказывают сильного влияния на полосу пропускания частотной характеристики.
Возвратимся в анализ Optimizer и удалим из него конденсаторы. Сокращение переменных, возможно, поможет анализу Optimizer найти решение.
Для повторного запуска анализа Optimizer:
1. Возвратимся в диалоговое окно анализа Optimizer и в таблице Parameters, удерживая нажатой клавишу SHIFT, выберем строки с конденсаторами.
2. Щелкнем правой кнопкой мыши и выберем в открывшемся меню Delete (рис. 12).
3. Для удаления хронологии в окне Error Graph щелкнем в нем правой кнопкой мыши и выберем в открывшемся меню Clear History.
4. Выберем процессор Modified LSQ и для выполнения оптимизации нажмем кнопку Е в верхней панели инструментов. Анализ Optimizer успешно завершится.
Таблица 1. Анализ терпит неудачу
Проблема Возможная причина Решение
Анализ Smoke не выполняется Нет в проекте профайла режима моделирования Transient (переходных процессов). Если профайл режима моделирования Transient включен в проект, анализ Smoke автоматически выбирает для анализа первый профайл Transient Анализ Smoke работает только тогда, когда имеется один или больше профайлов режима моделирования Transient. Анализ Smoke не воздействует на режимы моделирования AC sweep (расчет частотных характеристик) или DC sweep (вариация параметров при расчете режима по постоянному току)
Не выполняется анализ Smoke: выдается сообщение «cannot find .dat file» («не могу найти файл с расширением .dat») Не выполнен режим моделирования Transient Выполнить в PSpice режим моделирования переходных процессов, просмотреть сигналы и результаты измерения, затем выполнить анализ Smoke
Сбои анализа Smoke: выходное окно отображает следующую ошибку для параметров анализа Smoke: «Data not found for Smoke test. Please verify Save Data and Data Collection options in the simulation profile» («Данные для испытания Smoke не найдены, пожалуйста, проверьте в профайле моделирования опции Save Data и Data Collection») Данные сохраняют начальное время, не являющееся нулевым, или не установлены опции для напряжений, токов и мощности в положение All В меню Simulation в PSpice выбрать Edit Profile, чтобы открыть диалоговое окно Simulation Settings. Анализ Smoke работает, только когда в таблице Analysis одноименной вкладки в поле Start saving data after: установлено значение «0». В таблице Data Collection данные опций для напряжений, токов и мощностей должны быть установлены в положение All
Слишком долго выполняется Анализ Monte Carlo Слишком большое число выполнений моделирования Уменьшить число выполнений моделирования в анализе Monte Carlo (в меню Edit выбрать Profile Settings, щелкнуть по вкладке Monte Carlo и изменить число моделирований в поле Number of Runs)
Получено сообщение об ошибках в оценке измерения Возможно, используется неправильный профайл для выражения для измерения Проверить выбранный профайл и заменить его на профайл, который обращается к необходимому выражению для измерения. Например, для оценки полосы пропускания необходимо воспользоваться профайлом режима моделирования AC
Оптимизация не сходится Возможно, процессор нашел локальный минимум, который не является лучшим решением Для нахождения дополнительных отправных точек нужно использовать процессор Random. В окне Error Graph необходимо скопировать лучший результат процессора Random для n-го выполнения моделирования. Затем для точного определения конечного результата включить процессор Modified LSQ или LSQ
Оптимизация не сходится после выполнения нескольких итераций Параметры изменили режим схемы так, что результаты моделирования не содержат информации, необходимой для удовлетворения цели выражения для измерения Использовать команду Troubleshoot in PSpice для проверки формы графиков и убедиться, что они соответствуют выражению для измерения (щелкнуть правой кнопкой мыши в строке с выражением для измерения и выбрать в открывшемся меню команду Troubleshoot). Например, чтобы устранить проблему, можно ограничить диапазон параметра в таблице Parameters анализа Optimizer
Оптимизация не сошлась, но есть тенденция к улучшению Слишком мало итераций Увеличить число итераций в установках процессора Optimizer (в меню Edit выбрать Profile Settings и щелкнуть по вкладке Optimizer)
Оптимизация не сходится. Параметры не изменились достаточно от их первоначальных значений Выбранные параметры не зависят от используемого выражения для измерения Выбрать другие параметры, более зависимые от выражения для измерения
Оптимизация не сходится. Она улучшилась для нескольких итераций, затем графики в окне Error Graph выравниваются Один или несколько параметров, возможно, достигли своего предела Изменить диапазон любого параметра, находящегося около границы диапазона, и позволить параметру перейти границу. Если предел диапазона не может быть изменен, отключить этот параметр, потому что это вредно для оптимизации и удлиняет анализ
САПР і ізі
Таблица 2. Результаты не те, что ожидались
Проблема Возможная причина Решение
Создана схема и выполнен анализ Smoke, но не получены необходимые результаты Компоненты не имеют устанавливаемых параметров Smoke Заменить компоненты теми, которые содержат необходимые для анализа Smoke параметры или для компонентов R, L и C добавить к схеме таблицу переменных проекта. Эта таблица содержит заданные по умолчанию параметры анализа Smoke и их значения. Добавить параметры анализа Smoke для моделей компонентов
Результаты пиков анализа Smoke не выглядят правильными: измеренные значения слишком малы Режим моделирования переходных процессов не является достаточно продолжительным для включения ожидаемых пиков или не имеет достаточной разрешающей способности для обнаружения крутых выбросов Проверить результаты моделирования переходных процессов в PSpice. Убедиться, что анализ отображает любые ожидаемые пики. В случае необходимости, для изменения длительности моделирования отредактировать профайл моделирования или выбрать меньшие шаги для улучшения разрешающей способности
Измеренные значения Average (среднее) и RMS (среднеквадратичное) не те, что ожидались для анализа Smoke Неправильно установлен режим моделирования переходных процессов Проверить в PSpice результаты режима моделирования переходных процессов. Убедиться, что средние значения напряжения и тока во всем диапазоне являются искомыми средними значениями. Если необходимо, чтобы измерение среднего было основано на установившейся операции, убедиться, что анализ выполняется достаточно долго и данные сохраняются в течение периода, в котором они усредняются
Значения %Derating и %Max не изменились при выборе в анализе Smoke пользовательского файла derating или стандартного файла derating Для повторного вычисления результатов анализа Smoke с новыми коэффициентами derating необходимо нажать кнопку Run В анализе Smoke нажать кнопку И в верхней панели инструментов и подождать появления новых значений
Результат анализа Smoke имеет желтый флажок, а соответствующий брусок гистограммы имеет серый цвет Серые бруски гистограммы показывают расчетные значения моделирования и указывают, что пределы недоступны для параметров Эта информация показывает все расчетные значения моделирования (среднее, среднеквадратичное и пиковое), сравниваемые с пределами, требующими пользовательской интерпретации. Цветная кодировка предназначена в помощь
При использовании No Derating коэффициент derating анализа Smoke для параметра PDM (максимальная мощность рассеяния резистора) не равен 100% Анализ Smoke применяет к вычислению тепловую коррекцию Это нормальный режим
Результаты для анализа Optimizer не выглядят правильными. Текущие результаты отсутствуют Курсор мог быть установлен на предшествующем выполнении в окне Error Graph. Результаты, которые вы видите, — хронология Щелкните в окне Error Graph. Текущие результаты появятся в таблице Parameters
В анализе Optimizer, наконец, получено требуемое значение параметра, но поскольку продолжается процесс оптимизации других параметров, требуемое значение параметра продолжает изменяться Требуемое значение параметра необходимо блокировать, чтобы оно не изменялось для следующих выполнений моделирования Чтобы включить блокировку, в таблице Parameters анализа Optimizer щелкнем для соответствующего параметра по пиктограмме Ш. Значение параметра при последующих моделированиях останется неизменным
В анализе Optimizer нет дискретных значений, указанных для данного компонента Для компонентов R, L и C предусмотрены дискретные табличные значения. Если данный компонент не является емкостью, индуктивностью или резистором, необходимо создать дискретную таблицу значений Создать дискретную таблицу значений для ваших компонентов, используя инструкции, изложенные в одной из предыдущих публикаций [7]
В анализе Optimizer не видны столбцы таблицы Discrete Процессор анализа Optimizer не установлен в положение Discrete Установить процессор анализа Optimizer с помощью раскрывающегося списка в положение Discrete
Невозможно найти результаты анализа Monte Carlo Не выбрана позиция Raw measurement Для вывода результатов на экран открыть вкладку Raw Meas
Необходимо получить более подробную гистограмму анализа Monte Carlo Для подробного отображения гистограммы число столбцов гистограммы слишком мало Увеличить число столбцов в установках анализа Monte Carlo (в меню Edit выбрать Profile Settings и открыть вкладку Monte Carlo)
Графики анализа Monte Carlo PDF и CDF не выглядят правильными для выбранного выражения для измерения Соответствующая строка выражения для измерения не выделена Щелкнуть в строке с выражением для измерения. Следующий график будет соответствовать этому выражению для измерения
Не виден график CDF По умолчанию выводится график PDF Щелкнуть правой кнопкой мыши по графику и выбрать в открывшемся меню CDF graph
Для данного выполнения анализа Monte Carlo невозможно найти значения параметра Значения параметра анализа Monte Carlo доступны только в Log File В меню View выбрать Log File/Monte Carlo и просмотреть файл для данного выполнения анализа
Проблемы Advanced Analysis и их решение
Рассмотрим общие проблемы, с которыми мы можем столкнуться в любом из программных средств Advanced Analysis, и их решение.
Ознакомимся со следующие таблицами для ответов на эти проблемы:
• анализ терпит неудачу (табл. 1);
• результаты не те, что ожидались (табл. 2);
• невозможно создать нужный пользовательский интерфейс (табл. З);
• недостаточно места на диске или мало памяти (табл. 4). ■
Литература
1. Разевиг В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2. М.: Солон-Р, 2001.
2. Златин И. Моделирование на функциональном уровне в OrCAD 9.2 // Компоненты и технологии. 2003. № 3-4,
3. Златин И. В Монте-Карло с OrCAD 9.2 // Компоненты и технологии. 2003. № З,
4. Златин И. Графический анализ результатов моделирования в OrCAD 9.2 // Компоненты и технологии. 200З. № У.
З. Златин И. Расширенный анализ (Advanced Analysis) и режим анализа Smoke в PSD 1З.0 и OrCAD 10.0 // Компоненты и технологии. 200З. № 4. б. Златин И. Advanced Analysis и режим анализа Sensitivity в PSD 1З.0 и OrCAD 10.0 // Компоненты и технологии. 200З. № З.
Таблица 3. Невозможно создать нужный пользовательский интерфейс
Проблема Возможная причина Решение
Невозможно сделать так, чтобы красные столбцы гистограммы появлялись вверху таблиц анализа Smoke Данные не сортируются Дважды щелкнуть по заголовку столбца гистограммы. Первый щелчок — все красные столбцы переносятся вниз. Второй щелчок — они окажутся наверху
Нет необходимости наблюдать серые столбцы в анализе Smoke Среднее,среднеквадратичное или пиковое значения, которые не используются для параметра, могут быть скрыты Дважды щелкнуть в заголовке столбца по флагу сообщения. Это отсортирует серые столбцы таким образом, что они появятся внизу отображенных данных. Либо щелкнуть правой кнопкой мыши и в открывшемся меню отменить проверку среднего, среднеквадратичного или пикового значений
Почему невозможно использовать установки анализа PSpice Monte Carlo и результаты из PSpice A/D? Это разные программы, использующие различные входные данные -
Курсор анализа Monte Carlo не перетаскивается к новому местоположению Курсор может быть перемещен, но для этого не должен использоваться метод перетаскивания Щелкните один раз по курсору. Щелкните в желательном месте. Курсор переместится в место, где вы второй раз щелкнули
Таблица 4. Недостаточно места на диске или мало памяти
Проблема Возможная причина Решение
При выполнении анализа Monte Carlo получено сообщение о том, что недостаточно места на диске или недостаточно памяти При выполнении анализа Monte Carlo сохраняются слишком большие данные. Например, при 10 000 выполнений анализа Monte Carlo, если все данные собираются и сохраняются, файл данных и использованная память могут стать очень большими Выключить опцию сохранения всех данных моделирования в Advanced Analysis. При этом сохраненные данные будут ограничены только текущим выполнением моделирования. Однако с этой установкой моделирование будет выполняться медленнее. Для выключения сохранения данных: 1. В меню Advance Analysis выбрать Edit/Profile Settings/Simulation. 2. В поле Data Collection в списке Monte Carlo выбрать Save None. Advanced Analysis будет переписывать поверх старого файл данных для каждого выполнения
При выполнении анализа Monte Carlo получено сообщение о том, что недостаточно места на диске или недостаточно памяти (продолжение) Слишком большой объем данных собирается для каждого выполнения моделирования. Например, данные для компонентов схемы по напряжениям, токам, мощности, цифровые и шумовые данные приводят к большому файлу данных и использованию большого объема памяти. Можно также на схеме разместить маркеры на цепях, выводах компонентов и устройствах и собрать данные в этих местоположениях маркеров. В PSpice установить опцию сбора данных для всех типов данных, которые необходимы в At Markers Only Предельное количество данных — это только та информация, которая необходима для выполнения Advanced Analysis. Чтобы изменить позицию опции Data Collection для каждого моделирования, необходимо сделать следующее для каждого профайла моделирования, используемого в Advanced Analysis: 1. В меню PSpice Simulation выбрать Edit Profile. 2. В диалоговом окне Simulation Settings открыть вкладку Data Collection. Для всех типов данных, которые не требуются для Advanced Analysis, установить опцию сбора данных в None. 3. Для данных, которые необходимы в Advanced Analysis, установить опцию сбора данных в All but Internal Subcircuits.
У. Златин И. Advanced Analysis и режим анализа S. Златин И. Advanced Analysis и режим анализа
Optimizer в PSD 1З.0 и OrCAD 10.0 // Компонен- Monte Carlo в PSD 1З.0 и OrCAD 10.0 // Компоты и технологии. 200З. № б, S. ненты и технологии. 200З. № 9.
