什么是最坏情况电路分析?

有两种方法来评估您的裸电路板和您的可靠性的加工:通过测试和模拟。测试显然是在收到原型之后或在与制造商的初始生产运行期间执行的。应该在前端进行模拟，以便在生成原型之前识别潜在的性能问题。有些模拟很容易执行，它们可以消除原型运行，这可能是昂贵的，并导致重大的重新设计需求。

可以在SPICE中实现的一种电路模拟方法是最差情况电路分析，或简单地称为最差情况分析。这个想法很简单:给定一些随机变化的元件值、输入功率或温度，确定电路的绝对最坏情况。在本文中，我们将概述最坏情况分析中涉及的核心概念和一些示例。

最坏情况分析的核心概念

最坏情况分析的目的是确定最坏的预期可能的电路性能。有三个主要因素可以导致电路的性能偏离其理想行为:

• 组件公差
• 功率波动
• 部件工作温度

SPICE模拟可以很容易地解释操作过程中的任何这些因素。通常你可以用a来做参数扫描在任何标准SPICE分析期间(瞬态分析，交流扫描，直流扫描)．SPICE模拟无法考虑依赖于PCB布局的其他性能方面。例子包括EMI和串扰的接收，尽管这些可以在更复杂的模型中考虑。因此，在用于最坏情况分析的SPICE模拟中，通常会考虑上面列出的三个因素。

最坏情况分析过程

最坏情况分析的模拟过程如下图所示。此流程图显示如何使用极端操作值来确定产生可能最差性能行为的解决方案。

在这里我们可以看到，对于一个有N个分量的系统，假设我们只改变分量的值，大约有2^N个解。在复杂电路中，这些问题的解空间可能非常大。有更高级的算法可以学习如何通过实现收敛到最坏的情况敏感性分析，但SPICE模拟通常是蛮力计算。

最坏情况的可能性有多大?

这是一个复杂的问题，最好通过蒙特卡罗模拟和最坏情况分析模拟来确定。记住，蒙特卡洛是用来随机合成电路行为产生随机组件值。您可以使用这些数据对正在研究的电路或系统进行统计分析，目的是获得描述电路电气行为的概率分布(在这种情况下，它是您在最坏情况模拟中研究的任何重要电气性能参数)。

你可以从蒙特卡洛数据中得到概率分布，方法是将其分成直方图。下面是一个简单的低通滤波器示例。在这个例子中，我们可以看到蒙特卡罗结果沿通带上升边缘的变化。

示例蒙特卡罗结果，可以与最坏情况分析结果进行比较(显示10次运行)。

如果我们将最低性能要求定义为低于或高于780 Hz的衰减不超过-3 dB，我们可以立即看到哪些曲线不能满足我们的性能要求。这意味着青色、紫色和蓝色曲线将失效。衰减在所需频率限制下超过-3 dB的概率可以通过构造一个直方图来统计确定，然后您可以看到最坏情况的结果落在该直方图上的哪个位置。

SPICE包中有效地自动化了最坏情况分析部分，因为现在您不需要手动输入系统中期望的最坏情况组件、功率或温度值。SPICE包可以为您处理这些问题。

其他可靠性模拟

最坏情况电路分析用于需要估计与系统理想行为的绝对最大统计显著偏差的特定情况。这是根据特定的性能限制来评估系统最坏情况性能的好方法。但是，您可以使用其他重要的可靠性模拟来验证您的系统:

• 烟气分析-这是用来确定整个电路的应力水平，并确定哪些组件应该交换为更高的额定功率
• 敏感性分析-这类似于最坏情况分析，但它涉及在一定范围内改变电路参数并确定相应的电路行为
• 蒙特卡罗分析-此模拟在一些公差区间内随机生成组件值，以便确定电学行为的预期变化

总之，这些电路仿真方法可以让您非常清楚地了解预期电气性能的可靠性和变化。模拟电路的开发在很大程度上依赖于这些模拟，以确保满足所需的性能水平。

当您需要评估电子产品的可靠性时，请使用内置最坏情况电路分析模拟包的电路设计和分析功能PSpice软件，业界最好的电路仿真软件节奏．PSpice用户可以访问功能强大的SPICE模拟器以及专业设计功能，如模型创建、绘图和分析工具等等。

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