Статистический анализ по методу монте-карло

Завершающим этапом моделирования радиоэлектронных устройств является, как правило, анализ влияния разброса параметров элементов на уже рассчитанные характеристики схемы. Для этого в системе DesignLab предназначена директива моделирования Monte Carlo/Worst Case — статистический анализ по методу Монте-Карло и «Наихудший случай». Для метода Монте-Карло случайные значения параметров компонентов рассчитываются по формуле:

где хном — номинальное значение параметра, введенное проектировщиком; ? — разброс параметра, установленный проектировщиком для каждого компонента в атрибуте Tolerance; x— центрированная случайная величина в диапазоне (- 1, 1), формируемая генератором случайных чисел.

Для активизации статистического анализа по методу Монте-Карло необходимо задать параметры директивы Monte Carlo/Worst Case и в атрибутах компонентов схемы установить значение параметра Tolerance (разброс) в процентном отношении. Задание параметров директивы статистического анализа по методу Монте-Карло осуществляется в диалоговом окне, вызываемом по команде Analysis/Setup и нажатием на кнопку Monte Carlo/Worst Case (рис. 2-10). Ниже приводится назначение основных параметров директивы статистического анализа по методу Монте-Карло:

Рис. 2-10. Окно задания параметров статистического анализа по методу Монте-Карло

— Monte Carlo/Worst Case — выбор алгоритма статистической обработки (метод Монте-Карло или метод наихудшего случая);

— МС Runs — число статистических испытаний (прогонов);

— Analysis Type (AC, DC, Transient) — выбор вида анализа (частотный анализ, анализ по постоянному току, временной анализ);

— Output Var — выходная переменная, значения которой будут рассчитываться и выводиться на графики;

— Function — выбор вида статистической функции, а также дополнительных условий, позволяющих осуществлять селекцию статистических результатов;

— МС Options/Output — задание числа или номера выводимой реализации (прогона).

Установка значений атрибута Tolerance осуществляется путем их ввода в диалоговом окне, вызываемом двойным щелчком мыши по компоненту. При этом если значение атрибута Tolerance не установлено ни у одного компонента, то статистический анализ выполнен не будет. На рис. 2-11 показано окно с атрибутами конденсатора С1 с параметром Tolerance = 20%.

Рис. 2-11. Диалоговое окно для задания атрибутов компонента

Рис. 2-12. Окно сообщения программы PSpice при статистическом анализе по методу Монте-Карло

После задания параметров режима Монте-Карло и установки соответствующих значений атрибутов компонентов схемы следует выполнить моделирование. Не забудьте включить соответствующую директиву моделирования. Так, например, для расчета влияния параметров конденсатора С1 на АЧХ фильтра необходимо помимо директивы Monte Carlo/Worst Case включить директиву АС Sweep и задать необходимые параметры. При моделировании в окне программы PSpice показывается информация о ходе вычислений — номер прогона (статистического испытания) и т. д. По окончании моделирования в окно программы Probe будут выведены несколько графиков, количество которых соответствует числу заданных испытаний.

На рис. 2-13 показан фрагмент окна программы Probe с результатами моделирования фильтра нижних частот в режиме частотного анализа (число испытаний равно 5, поэтому выведено 5 характеристик).

Рис. 2-13.Результаты статистического анализа АЧХ фильтра нижних частот по методу Монте-Карло

Анализируя полученные характеристики, проектировщик принимает решение, является ли разброс выходных параметров (характеристик) допустимым или нет. В случае неудовлетворительного результата необходимо выбрать компоненты с меньшим разбросом параметров или пересчитать номиналы компонентов.

Поупражняйтесь в анализе созданных ранее схем по методу Монте-Карло. Можете воспользоваться файлом p7.sch из каталога схем, в котором анализируется влияние разброса параметров конденсатора С1 на АЧХ фильтра нижних частот.

Статьи к прочтению:

Метод Монте-Карло в зоотехнии

Похожие статьи: