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的加工:通过测试和仿真。测试显然是在样品收到后或在制造商的初始生产运行期间进行的。模拟应该发生在前端，以便在生产原型之前识别出潜在的性能问题。一些模拟很容易执行，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。

在SPICE中可以实现的一种电路仿真方法是最坏情况电路分析，或简单的最坏情况分析。这个想法很简单:给定元件值、输入功率或温度的一些随机变化，确定电路的绝对最坏情况操作。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。有三个主要因素会导致电路性能偏离其理想性能:

• 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。通常你可以用参数扫描在任何标准SPICE分析期间(瞬态分析AC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和相声的接收，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，通常会考虑上述三个因素。

最坏情况分析过程

最坏情况分析的模拟过程如下图所示。此流程图显示了如何使用极端操作值来确定哪个解决方案可能产生最糟糕的性能行为。

这里我们可以看到，对于一个含有N个分量的系统，大约有2^N个解，假设我们只改变分量的值。在复杂电路中，这些问题的解空间可能非常大。还有更高级的算法可以学习如何通过实现收敛到最坏情况的性能敏感性分析，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，最好通过蒙特卡洛模拟和最坏情况分析模拟来确定。记住，蒙特卡洛是通过产生随机元件值来随机合成电路行为的。您可以使用这些数据对您正在调查的电路或系统进行统计分析，目的是获得描述电路电学行为的概率分布(在这种情况下，它是您在最坏情况模拟中调查的任何重要电学性能参数)。

你可以从蒙特卡洛数据中得到一个直方图中的概率分布。下面是一个简单的低通滤波器的示例。在这个例子中，我们可以看到沿通带上升边缘的蒙特卡洛结果的变化。

示例蒙特卡洛结果可以与最坏情况分析结果进行比较(显示了10次运行)。

如果我们将最低性能要求定义为不超过-3 dB衰减(低于或高于780 Hz)，那么我们可以立即看到哪些曲线不能满足性能要求。这意味着青色、紫色和蓝色曲线将失效。衰减在所需频率极限超过-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的结果落在该直方图的哪个位置。

最坏情况分析部分在SPICE包中是有效自动化的，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包可以为你处理这些点。

其他可靠性仿真

最坏情况电路分析用于特定的情况，在这种情况下，您需要估计与系统理想行为的绝对最大统计显著偏差。这是根据特定性能限制评估系统最坏情况性能的好方法。然而，还有其他重要的可靠性模拟可以用来鉴定你的系统:

• 烟气分析-这是用来确定整个电路的应力水平，并确定哪些组件应更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-该模拟在一定的容忍区间内随机生成元件值，以便确定预期的电行为变化

总之，这些电路模拟方法给您一个非常清晰的视图，可靠性和变化的预期电气性能。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仿真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来自节奏．PSpice用户可以访问强大的SPICE模拟器以及特殊设计功能，如模型创建、绘图和分析工具等。

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