Orcad使用教程3

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  第四章 参数扫描分析和统计分析
上一章介绍了PSpice提供的8种基本电路特性分析功能，即计算电路中元器件取设计值（又称为标称值）时电路输出特性与输入激励信号间的关系。本章介绍PSpice的另一类分析功能，即分析计算电路中元器件参数值变化时对电路特性的影响，包括温度的影响（4-1节）、参数变化的影响（4-2节）以及考虑参数统计变化对电路特性影响的两种统计分析技术，即蒙托卡诺分析（4-3节）和最坏情况分析（4-4节）。这4种分析的一个共同特点是，为了完成每种分析，元器件参数往往要发生多次变化，因此一般都涉及到多次进行DC分析、AC分析或TRAN分析。本章还介绍与电路特性分析密切相关的几个问题，包括.OUT输出文件的生成和输出变量的格式规定（4-5节），偏置点的存储和调入（4-6节），任选项设置（4-7节）等。并在此基础上讨论模拟电路分析计算过程中的收敛性问题（4-8节）。
4－1 温度分析(Temperature Analysis)
4-1-1功能
众所周知，电阻阻值以及晶体管的许多模型参数值与温度的关系非常密切。如果改变温度，必然通过这些元器件参数值的变化导致电路特性的变化。PSpice中的各个元器件模型都考虑了模型参数与温度的关系。进行电路特性分析时，PSpice的内定温度为270C（见4-7-3节）。如果要分析在其他温度下电路特性的变化，可以采用本节介绍的温度分析方法。
4-1-2参数设置
下面结合图3-1所示差分对电路实例，说明温度特性分析的基本方法。
若要求在3-6节介绍的交流小信号特性分析基础上，分析图3-1所示差分对电路在00C、250C、500C、750C和1000C时的频率特性，可以按下述步骤进行。

图4-1 温度分析的参数设置
(1)绘制电路图并设置基本特性分析参数：按第二章方法绘制好图3-1所示差分对电路以后，按3-6节介绍的方法，设置好交流小信号特性分析参数，如图3-18所示。
(2)设置温度特性分析参数：在图3-18所示参数设置框中，选择Temperature (Sweep)，相应的温度分析参数设置框如图3-2所示。
在图4-1中选中“Repeat the simulation for each of the temp”，并在其下方键入0 25 50 75 100，不同温度值之间用空格隔开。若只要分析一个温度下的电路特性，则应选中“Run the simulation at temp”，并在其右侧键入温度值。
(3)进行温度特性分析：在图3-2所示PSpice命令菜单中选择执行Run子命令，则在每一个温度下，PSpice首先按元器件模型计算该温度下电路中的元器件参数值，然后按图4-1中Analysis Type一栏的设置(本例中为AC Sweep/Noise)进行指定的电路特性分析。有几个温度值，均要在每个温度下分析电路特性。若在图4-1中未键入温度值，则按系统内定温度值（270C）进行电路分析。
(4)多批模拟结果数据的选择：模拟分析结束后，屏幕上出现图4-2所示的多批结果数据选择框，依次列出了温度分析的批次，供用户选用。其中All和None按钮的作用分别是选用全部批次和一批也不选用。屏幕上刚出现图4-2所示选择框时，全部批次均处于选中状态。若要选择部分批次，可先按None按钮，然后用单击和Shift+单击的方法，选择一批或多批数据，最后按OK按钮。

图4-2 多批模拟结果数据选择框



图4-3 差分对电路的交流小信号温度特性
(5)模拟结果显示和分析：选择了待显示和分析其结果的批次后，即可按第五章和第六章介绍的方法，显示和分析模拟结果。图4-3为上述5个温度下的交流小信号特性分析结果。
4－2参数扫描分析(Parametric Analysis)
4-2-1功能
上节介绍的温度分析是在不同温度下分析电路特性的变化。具体地说是在用户指定的每个温度下均进行一次图3-3设定的电路基本特性分析。本节介绍的参数扫描分析的作用与此类似，即对指定的每个参数变化值，均执行一次图3-3设定的电路分析。但是在参数扫描分析中，可变化的参数从温度一种扩展为下面5种，即独立电压源、独立电流源、温度、模型参数和全局参数。并且还可以设置参数的变化方式，而不象温度分析那样只能指定几个具体温度值。显然，温度分析的任务也可以通过参数扫描分析来完成。
参数扫描分析在电路优化设计方面有重要的作用，将其与波形显示处理模块Probe的电路设计性能分析(Performance Analysis)功能(见6-5节)结合在一起，可用于优化确定元器件参数设计值。
4-2-2参数设置
在图3-3所示电路分析类型设置窗口选中“Parametric Sweep”，屏幕上将出现图4-4所示设置窗口，用于设置变化参数的类型、名称、变化方式及变化范围。与图3-9比较可见，图4-4中要设置的项目内容与图3-9完全相同，具体设置方法参见3-3节，这里不再重复。需要指出的是图4-4虽然与图3-9相同，但本节介绍的参数扫描分析与图3-9表示的DC分析是两回事。DC分析是一种关于电路直流偏置状况的基本电路特性分析。而参数扫描分析是使电路中的某一参数发生变化，然后对每一个变化值重复进行由图3-3设置的基本电路特性分析，也可以包括DC分析。因此应该注意的是，对同一个参数，不能既指定为参数扫描分析中的变化参数，同时又指定为DC分析中的自变量或参变量。


图4-4 参数扫描分析的参数设置

4-2-3 参数扫描分析实例1(差分对电路)
下面以图3-1差分对电路为例，介绍如何采用参数扫描分析方法，计算电阻RC1和RC2同时变化时，对小信号AC分析输出结果VM(OUT2)的影响。
1.电路图的修改
3-6节曾对差分对电路进行过交流小信号AC分析。为了进行参数扫描分析，需对图3-1差分对电路作两项修改。
(1)将电阻RC1和RC2阻值设置为参数：由于参数扫描分析时，要求RC1和RC2同时变化，因此应按下述步骤将这两个电阻的阻值设置为“变化参数”。

图4-5 电阻参数设置和参数符号
在图3-1中用鼠标左键连击电阻RC1的阻值10K，在屏幕上出现的“Display Properties”设置框中，将其值10K改为{Rval}。其中大括号不可少，括号中的参数名可由用户设置。然后按OK按钮，则电路图中RC1的阻值即改为此设置值(如图4-5左边电阻符号所示)。对电阻RC2作同样处理。

图4-6 新增属性参数对话框
(2)用参数符号设置阻值参数：按第二章介绍的方法，从元器件图形符号库中调出名称为PARAM的符号，放置于电路图上空位置。然后连击该符号，在屏幕上出现的元器件属性参数设置框中，按New按钮，屏幕上将出现图4-6所示新增属性参数对话框。在Property下方键入Rval，即为上面设置的电阻RC1和RC2阻值参数名(注意，此处不要加大括号)，并按OK按钮。这时，元器件属性参数设置框中将新增一项Rval，如图4-7所示。将图中Rval项设置为10K，表示进行其他特性分析时，该阻值取为10K。电路图中PARAM符号的显示情况如图4-5右边PARAM符号所示。

图4-7 新增属性参数的设置
2.参数扫描分析的参数设置
按4-2-2介绍的方法，设置扫描分析的参数。设置结果如图4-8所示。由图可见，扫描时，Global参数Rval从10K变至22K，步长为2K。由于对AC特性进行参数扫描分析，因此应同时按3-6节方法设置好AC分析的参数。使图4-8设置框中“General Settings”(代表AC Sweep/Noise)和“Parametric Sweep”均处于选中状态。
3.参数扫描分析和结果显示
完成分析参数设置后，选择执行图3-2所示PSpice命令菜单中的Run子命令，启动PSpice程序完成参数扫描分析。由于电阻值从10K变至22K，步长为2K，因此对RC1和RC2的不同取值，一共进行7次AC分析。模拟结束后，按5-3-5节的方法，用Probe显示的7条VM(OUT2)随频率变化关系曲线如图4-9所示。如果进一步调用Probe的电路设计性能分析功能(见6-5节)，可得到VM(OUT2)最大值随RC1和RC2阻值的变化曲线，如图4-10所示。
由图4-9和4-10可见，参数扫描分析表明，对图3-1差分对电路，输出电压VM(OUT2)首先随着RC1和RC2的增加而增加，但是在电阻增大至20K以后，输出电压急剧下降。

图4-8 差分对电路扫描分析参数设置

图4-9 不同RC1和RC2阻值下的差分对VM(OUT2)~f曲线

图4-10 差分对最大增益随RC1、RC2阻值变化曲线
4-2-4 参数扫描分析实例2（BJT放大器）

图4-11 双极晶体管放大器
下面介绍的实例是关于双极晶体管放大器的参数扫描分析。在4-4节最坏情况分析中还要引用这一个例子。
1.电路图
双极晶体管单级放大器电路如图4-11所示。该电路的直流工作点主要由偏置电阻Rb2确定，因此，Rb2的大小将影响交流小信号AC分析的输出VM（Out）。为了用参数扫描分析方法计算VM（Out）随Rb2的变化情况，图中将Rb2阻值设置为{Rb2}，同时图中加有PARAM符号，并按4-2-4节介绍的方法将Rb2设置为1K。
2.分析参数设置
(1)参数扫描分析参数设置：在图4-4参数设置框中，扫描变量类型选中“Global Parameter”，其参数名(Name)设置为Rb2，扫描方式选中“Linear”。为了得到较多数据点，将参数变化范围设置为从0.6K到0.9K，步长为0.001K。
(2)AC分析参数设置：在图3-18所示AC分析参数设置框中，频率变化方式选为“Decade”，频率范围为10KHz到100MegHz，每个数量级中取10个点频。
3.分析结果

图4-12 BJT放大器AC输出与偏置电阻Rb2的关系
设置好分析参数，并按3-1节介绍的方法调用PSpice完成电路模拟后，可按5-3-5节方法用Probe显示VM(OUT)~f关系曲线，还可按6-5节方法得到100KHz处VM(Out)最大值随Rb2的变化情况，如图4-12所示。由图4-12可见，VM(Out)首先随着Rb2的增加而增加，但当Rb2大于0.8K以后，VM(Out)急剧下降。
4－3蒙托卡诺(Monte Carlo)分析
4-3-1功能
1.蒙托卡诺分析的概念与作用
前面介绍的各种电路特性分析有一个共同的特点，就是电路中每一个元器件都有确定的值，通常称为设计值或标称值。因此这些电路特性分析又称为标称值分析。但如果按设计好的电路图进行生产，组装成若干块（例如100块）电路时，对应于设计图上的同一个元器件（例如某个设计值为200 的电阻），在这100块电路中采用的100个200 电阻器的阻值不可能都等于200 ，而是具有一定的分散性，一般是以200 为中心的某种分布。这样，组装的100块电路的电特性就不可能与标称值模拟的结果完全相同，而要呈现一定的分散性。为了模拟实际生产中因元器件值具有一定分散性所引起的电路特性分散性，PSpice提供了蒙托卡诺分析功能。
进行蒙托卡诺分析时，首先根据实际情况确定元器件值分布规律，然后多次“重复”进行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样（见4-3-2），这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。完成了多次电路特性分析后，对各次分析结果进行综合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。与其他领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法一般统称为蒙托卡诺分析（取名于赌城Monte Carlo）,简称为MC分析。由于MC分析和下节要介绍的最坏情况分析都具有统计特性，因此又称为统计分析。
MC分析结果可通过波形显示分析模块Probe用直方图表示电路特性的分散情况（见6-6节）。再与规范值相比较，就可以得到满足规范要求的电路所占的比例，这也就是成品率。因此MC分析又称为成品率分析
2.进行MC分析需要确定的问题
由上分析可见，要进行MC分析，需要确定下面几个问题。
(1)如何描述元器件参数值的变化规律。
(2)一共要进行多少次“重复”分析（类比于实际组装多少块电路）。
(3)要考虑电路那种电特性的分散变化。
(4)如何比较各次电路分析的结果。
(5)如何生成MC分析的总结果。
这些问题就是进行MC分析时需要由用户设置的有关参数。
4-3-2元器件参数变化规律的描述
要描述元器件参数的变化规律需要说明下述4个问题：即要考虑那些参数的变化？参数按什么模式变化？参数变化服从什么分布？变化范围多大？在PSpice中，这些问题都是通过对元器件模型参数的设置完成的。
1用于统计分析的元器件符号和模型参数
如第二章所述，在绘制电路图时，都要同时设置每个元器件的属性，包括元器件值和模型参数名。相应模型参数库文件中的内容都是针对不同类型的元器件，有确定的值，即前面所说的标称值。为了适应统计分析中模型参数要在一定范围内变化的要求，PSpice中专门提供了统计分析用的元器件符号库，其名称为BREAKOUT。库中每种无源元器件符号名为关键字母后加BREAK，如电阻、电容和电感符号的名称分别为RBREAK、CBREAK和LBREAK。对半导体有源器件，为了进一步区分其不同类别，在BREAK后还可再加一些字符。例如双极晶体管符号名又分为代表横向PNP（LPNP）的QBREAKL，代表NPN晶体管的QBREAKN等，代表PNP管的QBREAKP等。进行统计分析时，要考虑其参数变化的那些元器件必须改用BREAKOUT库中的符号。对这些元器件符号，再在其模型参数的设置中，在需要考虑参数变化的那些模型参数常规设置项“参数名＝参数值”的后面，添加下面介绍的设置，具体描述该参数的变化。
2参数变化模式的设置
由于一个电路中可能有多个元器件共用一个模型，如果在MC分析中每次分析时的随机抽样方式是这几个元器件值按同一个分布规律变化相同的值，则用关键词LOT表示。如果这几个元器件值各自独立变化，则用关键词DEV表示。每次分析中的抽样是按照随机数发生器产生的随机数进行的。PSpice对LOT和DEV两种发生器均提供有10个编号的随机数发生器，用0,…,9表示。如果希望同一个模型中的几个模型参数甚至不同模型间的模型参数按同一组随机数产生的随机数抽样，只需要在这几个模型参数的设置中，在LOT或DEV后面紧跟同一个编号的lot#，其中lot#为0,…,9中的某一数字，在lot#前需加斜杠符号“/”。如果在模型参数的设置中未采用lot#,则表示该参数按单独一个发生器产生的随机数变化。
模型参数的变化模式设置应根据实际情况确定。如果设计的电路要用印刷电路板（PCB）装配，则不同PCB采用的元器件参数将独立随机变化，因此应选用DEV。但是如果设计的电路用于集成电路生产，由于工艺条件的变化，将会使一批晶片上的元器件参数有一种同时增大或减小的趋势，这就应该用LOT表示。但在集成电路生产中，同一晶片上不同管芯之间的参数又存在随机起伏，这就需要用DEV表示。这就是说，对用于集成电路生产的电路设计进行MC分析时，对要考虑其变化的参数，应同时采用LOT和DEV两种变化模式。
3.参数变化规律的设置
为了反映实际生产中元器件参数的分布变化情况，PSpice提供了正态分布（又称高斯分布）和均匀分布两种分布函数，供用户选用。在设置时，应在参数变化模式设置的后面紧跟代表选用分布规律的关键词GAUSS（若选用正态分布）或UNIFORM（若选用均匀分布）。在关键词前应加有斜杠符号“/”。
PSpice中内定的参数分布为均匀分布，用户也可在OPTIONS设置中修改参数DISTRIBUTION的赋值，改变内定的参数分布(见4-7-3节)。若用户选用的参数分布与内定的设置相同，则本项设置可省。
PSpice还提供有分布规律设置功能，供用户设置更符合实际情况的参数变化分布规律（见图4-14）。
4.参数变化中幅度的设置
在参数变化规律的设置后面，应给出表示参数变化幅度的数字。若数字后跟有百分号％，则代表相对变化百分数，否则表示变化的绝对幅度。
对正态分布，其1 与变化的绝对幅度相对应。对均匀分布其整个变化范围对应变化的绝对幅度。
5.元器件参数变化规律的描述格式
根据上述分析，在MC分析中描述元器件参数统计变化是在需考虑其参数值变化的“参数名＝参数值”后面加上变化规律描述，其一般格式为：
参数名＝参数值[DEV[lot#][/分布规律名]<变化值>[％]]
+  [LOT[/lot#][/分布规律名]<变化值>[％]]
其中“参数名”即为要考虑其参数变化的模型参数名称。“参数值”为该模型参数的中心值，或标称值。上述格式中用方括号括起来的表示并非一定要给出。DEV、LOT为关键词，表示参数变化模式。lot#可取0，…,9，分布规律名可以是GAUSS，UNIFORM或用户定义的分布函数名。注意这两项赋值前面的斜杠符号不可少，且斜杠号前后均不应留空格。
下面几个实例都是符合规定格式的正确表示。
IS=1E－9 DEV 0.5% LOT 10%
C=1 DEV 5%
R=1 DEV/4/GAUSS 1% LOT/UNIFORM 5% TC1=0.02 TC2=0.005
4-3-3 MC分析参数设置
在图3-3所示电路特性分析设置窗口中选择“MonteCarlo/Worst Case”，屏幕上出现图4-13所示设置窗口。

图4-13 MC分析参数设置

下面介绍图4-13中与MC分析有关的设置。
1统计分析类型选定
要进行MC分析，应在图4-13中选择 “Monte Carlo”项。
2.电路特性分析类型和输出变量名的设置
在图4-13的“Analysis Type”部分，应从AC、DC和TRAN中选定要进行MC分析的电路基本特性分析类型。并按第三章介绍的方法设置相应的分析参数。然后在“Output”一项填入电路输出特性变量名。该名应符合4-5节的规定。
3.分析次数的设置
在Monte Carlo options下方的Number of一项填入要重复进行分析的次数。最多允许400次。分析中第一次为标称值分析，然后采用随机抽样方式改变电路中元器件模型参数值，重复进行分析。显然，分析次数越多，运行时间越长，因此应在综合考虑精度和运行时间的基础上选定合适的运行次数。

图4-14 元器件参数分布设置框
4.参数变化规律的设置
在Monte Carlo options下方的Use一项用于确定参数的分布规律。用户可从其下拉列表中的Uniform和Gauss两项选用一种。按下述步骤，也可以自定义一种分布。
(1)在图4-13所示MC分析设置框中，按Distribution按钮，屏幕上出现元器件参数统计分布设置框，如图4-14所示。若用户已自定义有参数分布，其名称将在图中Existing一栏列出。
(2)在Distribution下方文本框中键入欲定义的参数分布名称，然后按其右侧Save按钮，将该参数分布与分析类型分组设置一起存放。
(3)在Distribution Curve下方文本框中键入描述参数分布曲线的数据点。每一点的格式为（<偏离值>,<概率值>），描述了概率分布曲线的转折点。概率分布曲线即为由这些点相连构成的折线。最多允许设置100个点，要求按偏离值从小到大顺序排列。其中“偏离值”必须在(-1,1)之间。概率值必须大于0，代表不同偏离值出现的相对概率。图4-14描述的概率分布曲线呈三角形。
(4)完成设置后，按图4-14中OK按钮，返回图4-13所示MC分析设置框
5. 随机数用“种子数”的选定
图4-13中Monte Carlo options下方Random number一栏设置的数值用于指定MC分析中进行随机抽样时产生随机数所用的“种子数”。其值必须是从1到32767范围内的奇数。若未指定，则采用内定值17533。
6.MC分析结果数据保存批次的设置
图4-13中Monte Carlo options下方标题为Save data一栏的设置用于指定将那几次分析结果存入.OUT输出文件和PROBE数据文件。其下拉式列表中提供有下面5个选项：
None：只保存标称值分析结果，其他批次分析结果均不保存。
All：MC分析中的每次结果均予保存。
First：若选中此项，还应同时在右侧runs前面指定一个具体数值n。表示MC分析中只输出开始n次的分析结果。
Every：若选中此项，还应同时在右侧runs前面指定一个具体数值n。表示MC分析中，每隔n次输出一次分析结果。
Runs (list)：若选中此项，还需要用户在右侧runs前面指定的一系列数值，最多可达25个。表示MC分析中只输出由这些取值确定的分析次数的分析结果。
完成MC分析，将上述指定输出的结果按从小到大的顺序输出，同时给出每一结果对应的批次。
7.每次分析结果统计方式的设置
MC分析中要按设置的次数重复进行多次电路特性分析，每次分析结果都包括大量数据。PSpice中对每次分析结果提供了5种统计方法。通过对每次结果的比较分析，抽取出一个特征量表征该次分析的结果。确定统计方式的步骤如下。

图4-15 分析结果统计方式设置框
(1)在图4-13中按More Settings按钮，屏幕上出现图4-15所示设置框。
(2)对每批分析结果统计处理方法的确定(Function)：图4-15中Find一栏的设置用于指定按什么统计方法对每次结果进行比较分析，抽取出一个特征量表征该次分析的结果。该栏右侧下拉式列表中提供有下面5个选项：
“the greatest difference from the nominal run (YMAX)”：若选中本项，则将每次分析结果波形与标称值分析结果比较，给出Y方向最大的差值。
“the maximum value (MAX)”：给出该次分析输出波形的最大值。
“the minimum value (MIN)”：给出该次分析输出波形的最小值。
“the first rising threshold crossing (RISE_EDGE)”：给出该次分析输出波形上升达到给定阀值时的X坐标值（例如DC分析中的自变量值、AC分析中的频率值、TRAN分析中的时间值）。
“the first falling threshold crossing (FALL_EDGE)”：给出该次分析输出波形下降达到给定阀值时的X坐标值。
说明：
图4-15中“Evaluate only when the sweep variable in (  ) to (  )”一栏的两个空格用于指定在X坐标的什么范围比较输出波形。若未指定，则在整个X坐标扫描范围内进行比较。
若选中上述RISE_EDGE或FALL_EDGE，还需在图4-15中Threshold一栏指定阀值的大小。
(8)元器件参数实际值输出要求的确定：若在图4-15中使“List model parameter value in the output file”处于选中状态，则将MC分析中每一次分析采用的元器件参数实际值均存入.OUT输出文件。
图4-13中右下方的Wcase Options部分只与下节介绍的最坏情况分析有关，因此呈灰色显示，不起作用。图4-13中不能同时选中MC分析和最坏情况分析。
4-3-4 MC分析实例(差分对电路)
下面以图3-1差分对电路为例，介绍如何采用MC分析方法，计算电阻RC1和RC2发生随机变化时，对交流小信号AC分析输出结果VM(OUT2)的影响。
1.电路图的修改
如4-3-2节第一个问题所述，进行MC分析时，对考虑其值发生随机变化的元器件应采用BREAKOUT库中的符号。因此，对图3-1差分对电路，应将电阻RC1和RC2换为Rbreak符号。但应保持其元器件编号RC1、RC2及阻值10K不变。

图4-16 Rbreak电阻符号
放置到电路图中的Rbreak符号如图4-16所示。其中编号R8是系统根据电路中已有的电阻个数自动赋给Rbreak符号的。符号下方的Rbreak为该电阻的模型名。
连击Rbreak电阻图形符号，屏幕上即出现图4-17所示元器件属性参数设置框。其中Implementation Type一项已有的设置PSpice Model表示其右侧设置Rbreak是用于PSpice模拟的模型。Value一项的1K是内定设置。用户可采用常规方法将Reference一项的元器件编号R8改为编号名RC1。将Value一项的设置1K改为10K。对RC2作同样处理。


图4-17 Rbreak电阻符号属性参数设置框(部分)
2. 设置电阻RC1的模型参数变化
选中刚替换的电阻RC符号后选择执行Capture中主命令Edit下的PSpice Model子命令，屏幕上出现如图4-18所示模型参数编辑框。其中列出了系统提供的Rbreak模型参数描述，供用户在此基础上编辑修改，形成需要的模型参数描述。


图4-18 模型参数编辑框

(1)设置模型名：刚调入Rbreak符号时，其模型名自动取为Rbreak。用户可根据需要将图4-18中的模型名Rbreak改为另一个名称。本例中，将模型名改为RC。
(2)设置模型参数变化情况：在MC分析中要考虑电阻RC1的变化，将图4-18中的模型描述改为：
.MODEL RC RES (R=1 DEV=5%)
上述格式中，RC为设置的模型名，RES为关键词，表示该模型描述的是电阻模型。R＝1表示电阻模型参数中电阻倍乘因子为1。DEV＝5％表示电阻RC1阻值独立随机变化，范围为5％。
3.MC分析的参数设置
按上述4-3-2节介绍的方法，设置MC分析的参数，如图4-8所示。由于图4-8中选择了AC分析，因此，应同时按3-6节方法设置好AC分析参数，使图3-3设置框中的“AC Sweep”和“Parametric”均处于选中状态。
4.MC分析和结果显示
完成分析参数设置后，可按3-1节介绍的方法完成电路模拟分析。

图4-10 差分对MC分析结果显示
(1)结果波形显示：图4-8Output选项框中选择了All，表示所有分析结果均保存。按5-3-5节介绍的方法，可以调用Probe显示MC分析结果，即10次AC分析的VM(OUT2)~f变化关系，如图4-10所示。
(2)MC分析结果统计：图4-8中，Function任选部分选择了“YMAX”，因此将每次分析的VM(OUT2)最大值与标称值分析中的VM(OUT2)最大值进行比较，并将比较结果按偏差从大到小顺序排列，存入.OUT输出文件中。比较统计结果如图4-11所示。


图4-11 差分对电路MC分析的比较统计结果

图4-12 第2次分析中采用的参数值

(3)各次分析中参数查寻：图4-8中，选择了List选项，每次分析时实际采用的元器件参数值均存入.OUT文件。由图4- 11可见，第2次分析结果与标称值分析的偏差最大。在.OUT文件中存放的第2次分析中采用的参数值如图4-12所示。
4-4最坏情况分析(Worst－Case Analysis)
4-4-1最坏情况分析的概念和功能
1.什么是最坏情况分析
由于灵敏度的不同，当电路中不同元器件分别变化时，即使元器件值的变化幅度（或相对变化）相同，但电路特性变化的绝对值不会相同，而且其变化的方向也可能不同。当电路中多个元器件同时随机变化时，他们对电路特性的影响会起相互“抵消”的作用。进行最坏情况分析时，是按引起电路特性向同一方向变化的要求，确定每个元器件的（增、减）变化方向，然后再使这些元器件同时在相应方向按其可能的最大范围变化。对电路特性来说，这就是一种最坏情况。在这种情况下进行电路分析就叫做最坏情况分析(Worst-Case Analysis)，简称WCase分析，或WC分析。
2.最坏情况分析的步骤
进行最坏情况分析一般要包括下述4步。
(1)首先进行一次标称值分析。
(2)对要考虑其模型参数值发生变化的元器件分别进行一次灵敏度分析，确定该元器件值变化时引起电路特性变化的大小和方向。这里的灵敏度分析，实际上是将该参数值扩大（1＋RELTOL）倍后进行一次电路分析。其中RELTOL取值由Pspice中任选项(见  节)决定，其内定值为0.1%。
(3)按照电路特性变坏的方向，确定每一个元器件值的变化方向。
(4)根据（3）的分析结果，使每个元器件均向“最坏方向”按其最大可能范围变化，进行一次电路分析，得到最坏情况分析结果，并与标称值分析结果进行比较。对高斯分布，最大变化范围对应 。
由此可见，最坏情况分析中的分析次数等于发生变化的元器件参数个数加2。
3.最坏情况分析的功能
如上所述，最坏情况是一种极端情况，在实际中出现的概率极低。但最坏情况的分析结果从一个方面反映了电路设计质量的好坏。显然，如果最坏情况的分析结果都能满足规范要求，或与规范要求差距不大，那么将这种电路设计用于生产中时，成品率一定很高。
4.元器件参数变化规律的描述
最坏情况分析中要考虑其参数变化的那些元器件模型参数的变化规律描述格式与MC分析中介绍的相同，即对带有DEV和/或LOT变化模式描述的那些模型参数在WCASE分析中均需考虑其变化的影响。
4-4-2最坏情况分析任选项参数的设置
要进行最坏情况分析，首先应在图3-3所示电路特性分析要求设置窗口中按“Monte Carlo/Worst Case…”按钮，屏幕上出现图4-8所示设置窗口。最坏情况分析与MC分析共用这个参数设置窗口。
要进行最坏情况分析，首先应在图4-8最上方的“analysis”框内选中“Worst Case”项。如前所述，最坏情况分析中的分析次数是固定的，等于发生变化的元器件参数个数加2，因此不需要象MC分析那样还需要设置分析次数。此外，图4-8中“Analysis Type”和“Function”两个子框是最坏情况分析和MC分析共有的，相应各参数的含义在上一节已有介绍，这里不再重复，下面主要说明“Worst Options”子框内各项的设置。
(1)Output All：将最坏情况分析的所有分析结果（包括每次灵敏度分析结果）均保存输出。若未选中此项，只输出开始的标称值分析和最后一次最坏情况的综合分析结果，对灵敏度分析的结果不予保存、输出。
(2)List：打印输出每次灵敏度分析中采用的模型参数值。
(3)Vary：按Pspice的内定设置，凡是用DEV或LOT描述其变化规律的所有模型参数，在最坏情况分析中均应考虑。这也是在Vary子框中选中Both的情况。若在Vary子框内选中Dev，则在最坏情况分析中只考虑用DEV描述的模型参数的变化影响。Lot选项的含义与此类似。
需要指出的是，若选中Both，对于那些同时用DEV和LOT描述的模型参数，在灵敏度分析时只考虑LOT描述的变化情况来确定最坏情况的方向。在最后一次最坏情况综合分析时，则同时考虑DEV和LOT两部分的作用，确定该参数的最大可能变化范围。
(4)Direction：这一部分用于设置相对标称值分析而言，最坏情况方向是指增大方向（若选中Hi）还是指减小方向（若选中Lo）。若图4-8中Function部分选中的是YMAX或MAX，则此处内定设置为Hi，否则为Lo。
(5)Devices：如本节开始所述，所有用DEV或LOT描述其参数变化的元器件在最坏情况分析中均应考虑。实际上这只是Pspice的内定设置。若用户在最坏情况分析中只考虑某几类元器件的参数变化。可在本项空白框中填入欲考虑的这几种元器件的关键字母代号，中间不得有空格。例如，若只考虑电阻和双极晶体管的参数变化，则此处应填入RQ。若本项未予设置，则采用内定值，即考虑所有元器件的参数变化。