仿真电路为何会‘卡住’.pdf

2015-07-28
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仿真,模拟电路实际工作的情况,帮助工程师在设计前期分析电路, 验证电路设计是否符合预期,不仅可以修正错误的设计思路,也能为新 的设计思想提供原理级别的验证,避免了由于电气设计错误造成的成本、 时间和人力的浪费,从而减少研发成本,提升设计品质,提高在同类产 品中的竞争力。 仿真器常采用迭代法来进行时域和直流分析。一般来说,迭代法会 从一个初始的猜测值开始计算一组等式,从而导出一个更接近最终结果 的估算值,此过程不断重复直到得到一组在允许的误差范围内的结果。 SPICE类的仿真器常采用牛顿迭代法来计算电路,一般情况下是可以快 速收敛的,但是也会在某些情形下出现仿真速度非常慢,甚至最终完全 不能收敛的现象。 本文便对仿真电路“卡住”的情况进行了分析介绍。

节选段落一:
有时会碰到电路仿真执行特别慢或卡在某一时间点不动的情况,一
般来说,运行慢但仍在继续进行,可能是由于电路的时间常数太小;而
卡在某一时间点不动,则可能是电路中存在振荡。
SIMPLIS 的时域仿真会有许多的 Piecewise Linear (PWL) 拓扑转
换,采用非常精确的数学方法,并对如下两种情况比较敏感:
※ 时间常数非常小的电路;
※ 在相同的两个或三个 P WL 拓扑间快速地来回转换或频跳的电
路。
建模人员常常会由于乱用理想模型而造成电路的时间常数过小,例
如理想开关模型的导通电阻为 0,关断电阻无穷大,开关切换也是实时
的,而通常会抱有认为理想的就是最好的错误观念。


节选段落二:
随着时间常数的减小,SIMPLIS 会减小时间步长,而在每个时间步
长点计算机都要计算所有的电容电压和电感电流,这些都要消耗 CPU 时
间,因此仿真速度会变得越来越慢。
例子:更改电路中振荡器的放电电阻阻值,对比仿真时间。


节选段落三:
一个经验法则是一个实际的参数值一般都会比一个理想的值的仿真
速度更快,实际的导通关断电阻、寄生储能元件的 Q 值等,用这些实际
的参数值构建的模型一般都会有更好的性能,并不是所有模型都会如此,
但不能确定时,推荐根据此规则进行建模。
同样地,在建立变压器模型时,如果漏感设置地非常小,也会造成
时间常数过小。解决办法可以在漏感两端并联一个电阻(限制电感的高
频响应,从而限制最小的时间常数),或选择有损电感模型。
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