第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计OptimizerOptimizer5.1概述概述5.2PSpiceOptimizer模块的启动及其命令系统模块的启动及其命令系统5.3待调整元器件参数及优化指标设置待调整元器件参数及优化指标设置5.4优化的启动与结果的显示分析优化的启动与结果的显示分析5.5优化设计实例优化设计实例1第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer所谓电路优化设计，是指在电路的性能已经所谓电路优化设计，是指在电路的性能已经基本基本满足设计满足设计功能和指标的基础上，为了使得电路的某些性能更为理想，在功能和指标的基础上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。性能达到要求为止。5.1概概述述2第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计OptimizerOrCAD/PSpice9软件中采用软件中采用PSpiceOptimizer模块对模块对电路进行优化设计，可以同时调整电路中电路进行优化设计，可以同时调整电路中8个元器件的参个元器件的参数（待调整的参数也可以是模型参数），以满足最多数（待调整的参数也可以是模型参数），以满足最多8个个优化指标（目标参数或约束条件）的要求。优化指标（目标参数或约束条件）的要求。3第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer调用调用PSpiceOptimizer模块对电路进行优化设计模块对电路进行优化设计的基本条件如下：的基本条件如下：n电路已经通过了电路已经通过了PSpice的模拟，相当于电路除了的模拟，相当于电路除了某些性能不够理想外，已经具备了所要求的基本功能，某些性能不够理想外，已经具备了所要求的基本功能，没有其他大的问题。没有其他大的问题。n电路中至少有一个元器件为可变的值，并且其值电路中至少有一个元器件为可变的值，并且其值的变化与优化设计的目标性能有关。在优化时，一定的变化与优化设计的目标性能有关。在优化时，一定要将约束条件（如功耗）和目标参数（如延迟时间）要将约束条件（如功耗）和目标参数（如延迟时间）用节点电压和支路电流信号表示。用节点电压和支路电流信号表示。n存在一定的算法，使得优化设计的性能能够成为存在一定的算法，使得优化设计的性能能够成为以电路中的某些参数为变量的函数，这样以电路中的某些参数为变量的函数，这样PSpice才能才能够通过对参数变化进行分析来达到衡量性能好坏的目够通过对参数变化进行分析来达到衡量性能好坏的目的。的。电路优化基本条件电路优化基本条件 4第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer调用调用PSpiceOptimizer进行电路优化设计，一般按以下进行电路优化设计，一般按以下4个步骤：个步骤：l(1)新建设计项目，完成电路原理图设计。这一歩的关键是在电路新建设计项目，完成电路原理图设计。这一歩的关键是在电路中放置中放置OPTPARAM符号，用于设置电路优化设计过程中需要调符号，用于设置电路优化设计过程中需要调整的元器件名称及有关参数值；整的元器件名称及有关参数值；l(2)根据待优化的特性参数类别调用根据待优化的特性参数类别调用PSpiceA/D进行电路模拟检验，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；确保电路设计能正常工作，基本满足功能和特性要求；l(3)调用调用PSpiceOptimizer模块，设置可调整的电路元器件参数、模块，设置可调整的电路元器件参数、待优化的目标参数和约束条件等与优化有关的参数。这一歩是优待优化的目标参数和约束条件等与优化有关的参数。这一歩是优化设计的关键。优化参数设置是否合适将决定能否取得满意的优化设计的关键。优化参数设置是否合适将决定能否取得满意的优化结果；化结果；l(4)启动优化迭代过程，输出优化结果。启动优化迭代过程，输出优化结果。电路优化设计步骤电路优化设计步骤5第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer 优化设计优化设计是电路在基本是电路在基本满足设计指标满足设计指标要求后，按照要求后，按照电路的约束条电路的约束条件达到设计目件达到设计目标标.6第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化指标优化指标u对对于于一一个个实实用用的的电电路路或或电电路路系系统统，是是由由一一些些指指标标作作为为电电路路性性能能的的标标志志，比比如如输输出出功功率率，支支路路电电流流，系系统统增增益益，带带宽宽等等都都有有一一定定的的指指标标要要求求。在在电电路路结结构构确确定定以以后后，器器件件参参数数的的选选择择是是达达到到这这些些指指标标的的保保证证。这这些些指指标标组组成成了了优优化化设设计计的的优优化化指指标标（约约束束条条件件和和目目标参数）。标参数）。u目标参数：优化指标值是用变化范围表示。目标参数：优化指标值是用变化范围表示。u约束条件：优化指标值是用小于等于、等于和大于等于表示的。约束条件：优化指标值是用小于等于、等于和大于等于表示的。u进进行行优优化化的的指指标标可可以以有有多多个个，可可以以都都作作为为目目标标参参数数，但但至至少少要要有有一一个个是是目目标标参参数数。显显然然，如如果果只只有有一一个个指指标标，一一定定要要作作为为目目标标参参数。数。7第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer5.2PSpiceOptimizer模块的启动及其命令系统模块的启动及其命令系统在在Orcad的的Capture环境中，执行环境中，执行PSpice/RunOptimizer一、一、PSpiceOptimizer模块的启动模块的启动出现下窗口：出现下窗口：8第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer标题栏标题栏菜菜单单栏栏优化信息区优化信息区指标信息指标信息显示区显示区优化指标优化指标显示区显示区元器件参元器件参数显示区数显示区参数调整信参数调整信息显示区息显示区状态显示栏状态显示栏9第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer1. File10第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer2. Edit元件参数设置元件参数设置优化指标设置优化指标设置保存中间结果保存中间结果恢复优化前的恢复优化前的设置设置与最后优化结与最后优化结果最接近的元果最接近的元件系列标称值件系列标称值最近一次的优最近一次的优化结果化结果更新电路原理更新电路原理图元件值图元件值11第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer设置待调整元件参数设置待调整元件参数12第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer设置优化指标设置优化指标13第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer3. Tune根据当设置值根据当设置值运行电路分析运行电路分析显示导数计算值显示导数计算值根据当设置值根据当设置值计算每一优化计算每一优化指标对每一元指标对每一元件的导数件的导数执行优化执行优化14第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer4. Options求导数时求导数时的步长的步长最大迭代最大迭代次数次数改变当前值对优化改变当前值对优化结果的影响结果的影响自动计算自动计算手动计算手动计算15第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer5. Help16第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer5.3待调整元器件参数及优化指标设置待调整元器件参数及优化指标设置17第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer18第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer5.4优化的启动与结果的显示分析优化的启动与结果的显示分析优化的启动优化的启动19第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化的结果显示分析优化的结果显示分析20第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer显示导数计算值显示导数计算值21第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer5.5优化设计实例优化设计实例实例实例1:22第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化前优化前-3db处-20db处23第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer检验检验检验优化设（Tune/Update Performance）根据当前的器件参数设置，分别用调整参数的初值和现值对电路进行模拟分析。各自的结果显示在调整器件参数框及优化指标参数框中。这是对各参数设置的检验，如果有错误是不能通过的，并会给出错误提示。一定要用过此项以后才能进行优化的模拟迭代过程。24第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer设置优化参数设置优化参数设定参加优化的参数电位器取至Breakout库的pot，set值为变化参数，其值设为r1val。取值analog库的电阻和电容要设为全局变量，取值如图。执行命令PSpice/Place optimizer parameters,放置优化设置符号于页面。 25第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer设置调整参数值设置调整参数值参数名初值当前值标称值误差最小值最大值设置后加入改变后更新删除已设定的参数从初值开始优化从当前值开始优化双击优化符号，进行参数设置。26第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer进入优化界面进入优化界面执行命令PSpice/Run optimizer目标参数误差指示器,初始为100%，随着优化的进程，误差在减小，其中的黑线指示下降，达到目标时，该黑线降到最下面。优化进程指示器，其中黑线表示优化进程，达到优化指标，指示器由红色变为绿色调整参数区，置调整参数。优化指标区，置调整指标。目标参数当前值与优化目标之差的均方根值，表示误差。迭代次数。每调整一次参数值为一次迭代。模拟次数。在约束条件下调整器件的参数及方向要进行多次模拟。此处纪录的是总的模拟次数。参数框第一行：参数名第二行：当前值（优化后）第三行：初值（）复选框：选中激活，参与优化，否则停止，退出优化。27第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化参数区优化参数区如果在放置Optparam符号时已经设置了调整参数，进入优化模块后，调整参数框及其信息将自动进入调整参数区Parameters。在优化视窗中也可执行Edie/Parameters修改或增删 28第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化指标设置优化指标设置Pspice/run OptimizerEdit/specificationsadd29第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer设置优化指标设置优化指标优化指标名激活本项，参与优化。优化目标误差范围选定为约束参数，否则为目标参数。本项优化权重（数值越大权重越大）。分析类型基础仿真分析文件。用于优化指标的自定义特征函数路径。优化指标计算方式表达式。30第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化指标优化指标目标 约束条件执行edit/specification进入31第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer执行优化执行优化执行命令执行命令tune/auto/start32第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化结果优化结果达到优化指标达到优化指标接近优化值标接近优化值标33第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer多次优化结果达到优化指标Edit/update schemstic,用最新优化结果更新电路图上optimizer中器件当前值。34第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer带通滤波器的优化初值35第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer初值波形36第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化指标37第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化指标优化结果38第第5 5讲讲 电路优化设计电路优化设计Optimizer优化后仿真波形39