基于orcad-pspice9的电路优化设计

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1、基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计摘要：介绍了OrCAD/PSpice9的特点，通过实例说明了基于OrCAD/PSpice9环境下的电路优化设计过程。1．引言电子设计自动化（EDA）是以电子系统设计软件为工具，借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等工序，以实现电子系统或电子产品的整个或大部分设计过程的技术。它具有设计周期短、设计费用低、设计质量高、数据处理能力强，设计资源可以共享等特点。电路通用分析软件OrCAD/PSpice9以其良好的人机交互性能，完善的电路模拟、仿真、设计等功能，已成为微机级EDA的标准系列软件之一。本文基于OrCAD

2、/PSpice9的电路优化设计方法，通过实例分析了有源滤波器的优化设计过程。2．OrCAD/PSpice9软件的特点OrCAD/PSpice9是美国OrCADINC.公司研制的一种电路模拟及仿真的自动化设计软件，它不仅可以对模拟电路、数字电路、数/模混合电路等进行直流、交流、瞬态等基本电路特性的分析，而且可以进行蒙托卡诺（MonteCarlo）统计分析，最坏情况（odelED可以统一处理以文本和修改规范两种形式提取模型参数；新增了达林顿器件的模型参数提取；完成模型参数提取后，自动在图形符号库中增添该器件符号。·增加了亚微米MOS器件模型EKV2-6。EKV2-

3、6是一种基于器件物理特性的模型，适用于采用亚微米工艺技术的低压、小电流模拟电路和数/模混合电路的模拟分析。3．电路优化设计所谓电路优化设计，是指在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。OrCAD/PSpice9软件中采用PSpiceOptimizer模块对电路进行优化设计，可以同时调整电路中8个元器件的参数，以满足最多8个目标参数和约束条件的要求。可以根据给定的模型和一组晶体管特性数据，优化提取晶体管模型参数。3.1电路优化基本条件调用PSpice

4、Optimizer模块对电路进行优化设计的基本条件如下：·电路已经通过了PSpice的模拟，相当于电路除了某些性能不够理想外，已经具备了所要求的基本功能，没有其他大的问题。·电路中至少有一个元器件为可变的值，并且其值的变化与优化设计的目标性能有关。在优化时，一定要将约束条件（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。·存在一定的算法，使得优化设计的性能能够成为以电路中的某些参数为变量的函数，这样PSpice才能够通过对参数变化进行分析来达到衡量性能好坏的目的。3.2电路优化设计步骤调用PSpiceOptimizer进行电路优化设计，一般按以

5、下4个步骤：(1)新建设计项目，完成电路原理图设计。这一歩的关键是在电路中放置OPTPARAM符号，用于设置电路优化设计过程中需要调整的元器件名称及有关参数值；(2)根据待优化的特性参数类别调用PSpiceA/D进行电路模拟检验，确保电路设计能正常工作，基本满足功能和特性要求；(3)调用PSpiceOptimizer模块，设置可调整的电路元器件参数、待优化的目标参数和约束条件等与优化有关的参数。这一歩是优化设计的关键。优化参数设置是否合适将决定能否取得满意的优化结果；(4)启动优化迭代过程，输出优化结果。电路优化设计的过程框图如图1所示。3.3电路优化设计实例

6、滤波器电路如图2所示。优化目标要求中心频率（Fc）为10Hz；3dB带宽(B符号并设置待优化的元器件参数。本例中参数属性设置值如表1所示。设置好待调整的元器件参数以后，调用PSpiceOptimizer模块并在优化窗口中设置增益（G）、中心频率（Fc）和带宽(Bizer来完成这一优化过程是相当方便的。如果用户能够观察出具体是什么因素影响了电路的某项性能，从而知道调节哪些参数可使该性能更加理想；那么，应用PSpiceOptimizer对该电路进行调整也是完全合适的。需要强调的是，PSpiceOptimizer的自动化设计程度也是相对的，如果所设计的电路距离它的基

7、本功能还相差甚远的话，用PSpiceOptimizer来进行优化设计是很难达到理想效果的。同时它不能创建电路，不能对电路中的敏感元素进行优化设计。