PSpice Designer Plus

PSpice Schaltungssimulator

Auch erfahrene Elektronik-Entwickler können das Verhalten von elektrischen Schaltungen schwer vorhersagen. Daher werden Schaltungen oder nur kritische Schaltungsteile entweder durch physikalisch aufgebaute Prototypen und anschließende Messungen oder durch Schaltungssimulationen analysiert. Der Trend geht hier klar zur virtuell simulierten Messung, da die Entwicklungszyklen immer kürzer werden und mit Simulationen sehr zeitnah Aussagen getroffen werden können, die mit Messungen korrelieren. Weltweit hat sich PSpice als Referenzsimulator über Jahre durchgesetzt, und die meisten Hersteller von Bauteilen bieten PSpice Simulationsmodelle im Internet an.

Basierend auf dem Stromlaufplan, der für ein PCB Layout gezeichnet wird, kann eine Simulation gestartet werden. Der Anwender fügt ggf. eine Stromquelle oder einen definierten Stimulus und Messpunkte im Stromlaufplan ein. Dieses Verfahren ähnelt dem eines physikalischen Versuchsaufbaus mit Funktionsgenerator und Oszilloskop.

Produkteigenschaften

OrCAD Capture testbench for PSpice
Capture testbench für PSpice

OrCAD Capture Testbench für PSpice

OrCAD Capture ist ein Tool zum Erfassen der Designabsicht einer elektronischen Schaltung. Schaltpläne erfassen die Netzliste und steuern später im Designprozess das Layout einer Leiterplatte. Während der Entwicklung kann OrCAD Capture verwendet werden, um Schaltungssimulationen mit PSpice durchzuführen. Wählen Sie einen Bereich oder die Schaltung aus und erstellen Sie eine Live-Kopie als Prüfstand. Nun können Sie auf der virtuellen Kopie des Schaltplans Spannungen und Sonden für die Simulation anlegen. Die Optimierung und Dokumentation der Wellenformen bleibt im Einklang mit dem Master-Schaltplan für das Layout.

Sensitivity Analyse
Anzeige der empfindlichen Bauteile

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 unkritische Bauteile mit größeren Toleranzen gewählt werden, 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
Optimierung der Bauteilparameter

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 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.

Curve Fitting
Curve Fitting

Curve Fitting

PSpice kann die Komponentenparameter einer Schaltung an eine bestimmte Ausgangskurve anpassen. Es gibt mehrere Anwendungen, bei denen diese Funktionalität nützlich ist. Wenn ein Bauteil veraltet und ein Redesign erforderlich ist, muss die Ausgangskurve identisch sein. Gibt es keinen exakten Ersatz muss die Schaltung zusätzliche Komponenten haben und der Parameter für mehrere Komponenten wird simuliert, bis die Kurve identisch ist.

Parametric Plot
Kurven verschiedener Parameter

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 Kurvenanzahl. 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 ist möglich, Werte für Spezifikationen wie Anstiegszeit, Überschwingen, Leistung, Bandbreite usw. zu dimensionieren.

Global Tolerances
Globale Toleranzen für alle Modelle

Globale Toleranzen

PSpice Advanced Analyse unterstützt die Vergabe von globalen Toleranzen in PSpice-Modellen. In einer PSpice-Schaltung mit frei verfügbaren PSpice-Modellen können in der Software zentral Parameter für Fertigungstoleranzen angegeben werden. Bei einer Monte Carlo Simulation wird dann das Verhalten der Schaltung nicht mehr bei exakten Werten für Widerstände (z.B. 10 Ohm) simuliert, sondern es können Bauteil-Kombinationen mit den Toleranzen von ±5% für alle Widerstände ausgeführt werden, ohne dass die Simulations-Modelle angepasst werden müssen. Toleranzen können global für Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Spannungs- und Stromquellen vergeben werden. Es lassen sich in der Software aber auch gezielt Toleranzen für einzelne Bauteile vorgeben, zum Beispiel D1 1N4148 und Subcircuits.

DMI (Device Model Interface)
DMI (Device Model Interface)

Device Model Interface

Mit dem DMI (Device Model Interface) können in PSpice komplexe Schaltungsteile als virtueller Prototyp simuliert werden. Dazu werden in verschiedenen Level der Abstraktion die Schaltungsteile mit Programmiersprachen wie C/C++, SystemC oder Verilog-A beschrieben und der Programmcode in PSpice über das Device Model Interface eingebunden. Mögliche Anwendungen sind ein Digital Power Supply (SMPS), ein FIR oder Noise Filter oder sogar Hardware in the Loop (HIL). In der Applikation Note sind die Details beschrieben.

Advanced Monte Carlo
Zu hohe Ausfallwahrscheinlichkeit

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 der 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.

Product Feature Comparison for PSpice

    PSpice A/D PSpice Designer PSpice Designer Plus Allegro PSpice System OrCAD PCB Designer Professional with PSpice
Analog circuit simulation
Digital circuit elements
OrCAD Capture -
OrCAD Capture CIS - - - -
Smoke Analysis -
Systems Option - - -
Advanced Analysis - - -
Matlab Simulink co-simulation - - -
DMI Device Model Interface - - -
This table is for information only. For details consult the official datasheets from Cadence.