1、 第五讲第五讲 优化设计应柏青第五讲第五讲 1.优化设计的定义2.优化设计的过程3.优化设计的步骤4.优化设计举例5.优化程序的几个命令6.综合实例7.Pspice扩展名小结第五讲第五讲 1优化设计的定义 电路的优化设计是指在电路设计已经基本满足功能和特性指标的基础上，根据要求的电路特性约束条件（例如：要求电路的延迟时间不能大于某一值），调整电路中的元器件参数，使电路指标（又称目标参数）为某一数值。第五讲第五讲 2优化设计的过程 电路优化设计，实际上是在约束条件限制下，不断调整电路中元器件参数，进行电路模拟迭代，直到目标参数满足优化要求。因此，进行一次优化将包括多次电路模拟。优化过程中，调整元
2、器件参数以及迭代过程中模拟程序的调用和结果判断，都是由优化程序自动进行的。对电路进行优化设计时，可以同时调整电路中8个元器件的参数，以满足最多8个目标参数的要求。第五讲第五讲 3优化设计的步骤 （1）新建设计目标，完成电路原理图设计。其中关键问题是在电路图中放置OPTPARAM符号，用于设置电路优化设计过程中需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Pspice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Pspice Optimizer模块，设置可调整的电路元器件参数和待优化的目标参数。启动优化迭代过程，输出优化结果。第五讲第五讲 4优化
3、设计举例 （1）二极管电路优化设计：如图是一个简单的二极管电路。已知直流电源电压为5V，二极管型号为D1N914。问：如何优化确定电阻R1的阻值，使通过二极管的电流为1mA(5A)。由于二极管是一种非线性器件，因此采用手工计算方法将很复杂，而且很难得到最优解。0V15VD1D1N914R1R1val双击待调整元器件参数的设置点击设置目标参数点击指定优化目标来自何处重权因子指定优化指标的定量计算公式指定电路特性分析类型文件未选中表示是目标参数选中表示是约束条件优化进度指示器当优化指标满足时指示器由红变绿第五讲第五讲 电路优化设计的目的是通过调整元器件参数值，使优化指标得到满足。因此要求能将优化指
4、标定量表示为待调整元器件参数的“函数”，即根据元器件参数值，可以定量计算出优化指标。在上面的二极管电路优化设计中，我们将电阻功耗也作为一个约束条件，再来看看在电路中是如何设置参数的。优化指标的定量计算方法：电路功耗W：=5mW0.01功耗的表达式：I(D1)*V(R1:1,R1:2)点击优化进度指示器有三种分别对应于约束条件的“等于”、“大于”、“小于”第五讲第五讲 5.优化程序的几个命令File/Report：显示当前优化设计的有关信息和计算结果。Edit/Parameters：待调整元器件参数的设置。Edit/Specifications：约束条件或目标参数的设置。Edit/Store V
5、alues：保存优化过程的中间结果。Edit/Reset Values：恢复优化前的设置。Edit/Round Nearest：将优化得到的最佳元器件值取为 最接近的元器件系列标称值。Edit/Round Calculated：按最近一次优化结果确定元器 件的优化值。Edit/Update Schematic：用优化结果得到的元器件最佳 值更新电路上相应元器件的取值。第五讲第五讲 5.优化程序的几个命令Tune/Performance：根据当前设置模拟分析电路特性。电路优化设计的前提是待优化电路的设计已基本满足功能和特性要求，并且已选择了比较合适的初值。在开始优化设计时，首先执行此命令，对电路
6、设计和初值的选定是否合适进行检验。系统分别采用元器件参数的初值和当前值，计算每个优化指标。第五讲第五讲 Tune/Update Derivatives：根据当前设置，分别计算每一个 优化指标对每一个元器件的导数。Tune/Show Derivatives：显示导数计算值。注意：导数的强调与优化过程中采用的是有限差分法的计算方法有关。第五讲第五讲 Options/Defaults：设置与优化过程有关的任选项参数。步长相对值设置最大迭代次数优化过程中信号波形显示的控制第五讲第五讲 Options/Recalculate：检查、分析优化参数变化时对优化结 果的影响。计算模式设置根据新的优化指标，计算
7、的元器件参数当前值根据新的元器件参数，优化指标的当前值实例2:目标参数:中心频率为1KHz约束条件:3db带宽小于50Hz目标参数约束条件执行:Tunet/Updata performance 计算初始值第五讲第五讲 6综合实例（1）有源滤波器的优化设计 a.要求的设计指标：中心频率（Fc）为10Hz1%。3dB带宽（BW）为1Hz10%。增益（Gain）为10Hz10%。电路中可调元件为3个电位Rgain、Rfc和Rbw。电位器的关键参数是其滑动触点的位置，称为SET，SET的范围为：01，滤波器进行优化设计，使3个电位器的SET参数值满足设计指标。电位器的符号名为：pot点击执行Edit/Specification点击第五讲第五讲 7.Pspice扩展名小结：电路图文件：.DSN 图形符号库文件：.OLB 电路连接网表文件：.NET 激励信号波形文件：.STL 优化设置文件：.OPT 初始化文件：.INI 外部数据文件：.MDP 中间结果记录文件：.OLG 电路图文本文件：.CIR 工程文件：.OPJ输出结果文件：.OUT和.DAT优化结果报告文件：.OOT 第五讲第五讲 第五讲结束
