第9周：最坏情况分析

最坏情况分析是用于确定电路性能影响最关键的元件，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。最坏情况分析过程：

1. 进行标称值的电路仿真。

2. 计算灵敏度，将各个元器件逐个变化进行电路仿真，如果有n个元器件参数需要变化，则需要进行n次分析。

3. 得到灵敏度后，再做一次最坏情况分析，各元件选择各器件取最大容差值进行计算，得到结果。

所以如果电路中有n个变量的话，最坏情况分析其实是进行了n+2次的电路性能分析。本期模拟电路分析延用上一期窄带通滤波器的实例，利用最坏情况分析确定哪些元件对电路性能影响最大，以及输出电压的最大和最小值。

图9.1 本期实例电路

图9.2最坏情况分析设置对话框

图9.2中点击More Setting出现图9.3所示的对话框：

选择最后两项时，还需要在Threshold Value后面的编辑框中设置域值。本例选择Max，在输出文件中能看到每个波形的最大值，结果在下文图9.9中体现。

在Worst-Case direction中设定最坏情况分析的朝向，Hi 表示分析的输出结果朝高于标称结果偏移，Low 表示分析的输出结果朝低于标称结果偏移。下文图9.5和图9.7分别呈现这两种结果，大家应该就能明白具体含义了。

图9.2点击确定后，运行仿真。屏幕会出现图9.4的画面，此对话框告知模拟结果的波形资料，因为在图9.2中，我们将“Save data from each sensitivity run”前的复选框勾选上，于是出现每个变量变化的输出波形，以及第一次标称值下和最坏情况下的结果，实例电路中设置了七个带容差的器件，因此得到7+2个结果。

图9.7 输出结果朝向选择Low的仿真分析结果

若想得到电路特性函数的数值可以选择Trace → Evaluate Measurement，设置相应的测量函数，就可以在波形显示窗口下显示每一条波形的数值。图9.8是在图9.5状态下的输出结果，可以看到最后一列的数值是高于第一列标称值下的数值。

图9.8 特性函数的数值

选择打开输出文档，点击 View → Output File，通过向下拖动文档内容，可以看到图9.9所示的灵敏度分析结果。

图9.9 灵敏度分析结果

仿真列出电路中七个元件根据容差变化时，V(out)的输出结果的最大值，从图9.9中可以R5和R1变化时输出电压比标称值时大，而C1、C2、R2、R3和R4变化时输出电压均比标称值小。

输出文件继续向下拖动，还能看到最坏情况分析中各元器件容差极限取值。如图9.10所示，可以看出引起输出增大的器件取容差正的最大值，引起输出减小的取容差负的最大值。

图9.12 减小容差后的仿真结果

像模拟电路最坏情况一样，数字电路同样提供了最坏情况逻辑模拟分析，只不过此时考虑的不再像模拟电路那样着重其输出值的偏移量，而将重点放在时序问题上。

数字逻辑器件的标准参数值称为标称值，而实际的器件参数值总存在一个误差范围，同种器件的误差又各有不同，因此不能保证按同一电路设计组装起来的各电路性能相同。逻辑器件输出端对输入端信号的反映有一个延迟时间，该时间对于同种器件不同的个体也有一个范围，这个时间范围称为模糊时间。最坏情况逻辑模拟就是考虑到这个时间，分析其对电路各电信号的影响，确定是否会引起不正常的逻辑关系。

如果最坏情况分析表明在设定的误差范围内有逻辑问题，说明电路各器件在分析时设定的误差范围内成品率低，这并不表明成品率是0。如果逻辑电路器件既通过逻辑模拟，又通过最坏情况模拟，说明电路对其内部各元器件的误差有足够宽的容限，这样设计并组装的电路成品率将很高。

在进行数字逻辑分析时，对逻辑器件的延迟时间可设定最小值、最大值或典型值。进行最坏情况分析是取其最大值和最小值之差，这便是模糊时间的范围。信号在不同的逻辑器件中传送，各器件的模糊时间将累积。

以图9.13简单的一个数字电路为例来说明如何进行最坏情况分析。