作者 :潘永才,王子旭,傅俊青

    摘要：介紹了orcad/pspice9的特點，通過實例說明了基于orcad/pspice9環(huán)境下的電路優(yōu)化設(shè)計過程。

    1． 引言

    電子設(shè)計自動化（eda）是以電子系統(tǒng)設(shè)計軟件為工具，借助于計算機來完成數(shù)據(jù)處理、模擬評價、設(shè)計驗證等工序，以實現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品的整個或大部分設(shè)計過程的技術(shù)。它具有設(shè)計周期短、設(shè)計費用低、設(shè)計質(zhì)量高、數(shù)據(jù)處理能力強，設(shè)計資源可以共享等特點。電路通用分析軟件orcad/pspice9以其良好的人機交互性能，完善的電路模擬、仿真、設(shè)計等功能，已成為微機級eda的標(biāo)準(zhǔn)系列軟件之一。本文基于orcad/pspice9的電路優(yōu)化設(shè)計方法，通過實例分析了有源濾波器的優(yōu)化設(shè)計過程。

    2． orcad/pspice9軟件的特點

    orcad/pspice9是美國orcad inc.公司研制的一種電路模擬及仿真的自動化設(shè)計軟件，它不僅可以對模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)/�；旌想娐返冗M行直流、交流、瞬態(tài)等基本電路特性的分析，而且可以進行蒙托卡諾（monte carlo）統(tǒng)計分析，最壞情況（worst case）分析、優(yōu)化設(shè)計等復(fù)雜的電路特性分析。相比pspice8.0及以前版本，具有如下新的特點：

    · 改變了批處理運行模式�？梢栽趙indows環(huán)境下，以人機交互方式運行。繪制好電路圖，即可直接進行電路模擬，無需用戶編制繁雜的輸入文件。在模擬過程中，可以隨時分析模擬結(jié)果，從電路圖上修改設(shè)計。

    · 以orcad/capture作為前端模塊。除可以利用capture的電路圖輸入這一基本功能外，還可實現(xiàn)orcad中設(shè)計項目統(tǒng)一管理，具有新的元器件屬性編輯工具和其他多種高效省時的功能。

    · 將電路模擬結(jié)果和波形顯示分析兩大模塊集成在一起。probe只是作為其中的一個窗口，這樣可以啟動多個電路模擬過程，隨時修改電路特性分析的參數(shù)設(shè)置，并可在重新進行模擬后繼續(xù)顯示、分析新的模擬結(jié)果。

    · 引入了模擬類型分組的概念。每個模擬類型分組均有各自的名稱，分析結(jié)果數(shù)據(jù)單獨存放在一個文件中，同一個電路可建立多個模擬類型分組，不同分組也可以針對同一種特性分析類型，只是分析參數(shù)不同。

    · 擴展了模型參數(shù)生成軟件的功能。模型參數(shù)生成軟件modeled可以統(tǒng)一處理以文本和修改規(guī)范兩種形式提取模型參數(shù)；新增了達林頓器件的模型參數(shù)提�。煌瓿赡Ｐ蛥�(shù)提取后，自動在圖形符號庫中增添該器件符號。

    · 增加了亞微米mos器件模型ekv2-6。ekv2-6是一種基于器件物理特性的模型，適用于采用亞微米工藝技術(shù)的低壓、小電流模擬電路和數(shù)/�；旌想娐返哪M分析。

    3． 電路優(yōu)化設(shè)計

    所謂電路優(yōu)化設(shè)計，是指在電路的性能已經(jīng)基本滿足設(shè)計功能和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，為了使得電路的某些性能更為理想，在一定的約束條件下，對電路的某些參數(shù)進行調(diào)整，直到電路的性能達到要求為止。orcad/pspice9軟件中采用pspice optimizer模塊對電路進行優(yōu)化設(shè)計，可以同時調(diào)整電路中8個元器件的參數(shù)，以滿足最多8個目標(biāo)參數(shù)和約束條件的要求�？梢愿鶕�(jù)給定的模型和一組晶體管特性數(shù)據(jù)，優(yōu)化提取晶體管模型參數(shù)。

    3.1 電路優(yōu)化基本條件

    調(diào)用pspice optimizer模塊對電路進行優(yōu)化設(shè)計的基本條件如下：

    · 電路已經(jīng)通過了pspice的模擬，相當(dāng)于電路除了某些性能不夠理想外，已經(jīng)具備了所要求的基本功能，沒有其他大的問題。

    · 電路中至少有一個元器件為可變的值，并且其值的變化與優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)性能有關(guān)。在優(yōu)化時，一定要將約束條件（如功耗）和目標(biāo)參數(shù)（如延遲時間）用節(jié)點電壓和支路電流信號表示。

    · 存在一定的算法，使得優(yōu)化設(shè)計的性能能夠成為以電路中的某些參數(shù)為變量的函數(shù)，這樣pspice才能夠通過對參數(shù)變化進行分析來達到衡量性能好壞的目的。

    3.2 電路優(yōu)化設(shè)計步驟

    調(diào)用pspice optimizer進行電路優(yōu)化設(shè)計，一般按以下4個步驟：

    (1) 新建設(shè)計項目，完成電路原理圖設(shè)計。這一歩的關(guān)鍵是在電路中放置optparam符號，用于設(shè)置電路優(yōu)化設(shè)計過程中需要調(diào)整的元器件名稱及有關(guān)參數(shù)值；

    (2) 根據(jù)