从实例中学习OrCAD-PSpice 10.3-AA(优化1)

上一章:从实例中学习 OrCAD - PSpe 10.3-AA(灵敏度分析工具)

　模拟（仿真）是非常重要的，它辅助工程师设计了各种电路。但与期望的还有距离，人们是从两方面解决这个问题。一是基于数学的最 优化 算法；一是基于知识信息系统，二者都有很大发展。PSpice/Optimizer是基于前者，这就需要读者了解一些数学的最优化算法，本章只做一些简介，主要是介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。  

　　5.1 优化（Optimizer）工具的工作流程

　优化（Optimizer）工具的工作流程如图5-1所示。

图5-1 优化工具（Optimizer）的工作流程

　图中：

1. 设置电路图（与第4章相同）；
2. 调用PSpice进行电路特性模拟（与第4章相同）；
3. 确定电路特性函数，（与第4章相同）；
4. 检验电路特性函数模拟结果（与第4章相同）；
5. 运行灵敏度分析，确定最关键的元器件（选作项目这与读者本身知识和经验有关）；
6. 确定最关键的元器件的参数；
7. 设置优化特性函数，PSpice提供有53个电路特性函数（Measurement）；
8. 确定优化目标函数；
9. 确定约束条件和目标函数的权重；
10. 选用优化引擎（Engine）；
11. 运行优化工具；
12. 判断电路是否满足设计要求，有3项选择：
13. 否！调整优化过程；
14. 否！修改修改元器件参数或电路；
15. 是！已满足，依此，更新电路中元器件参数值；
16. 打印输出
17. 保存文件

　从流程图中可以看出，优化程序是在分析的基础上进行的，优化的方法涉及到了数学的最优化算法，下面先介绍有关优化算法的基本知识。然后再按优化工作流程具体介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。

　5.2 优化的基本概念

　5.2.1设计变量

　优化问题离不开设计变量、目标函数和约束条件等三个方面的问题。而首当其冲的就是如何选择设计变量。

　设计变量：就是在优化设计中出现的各个可以选择取值的变动参数。

　例：一个RC单管放大电路如图-2所示。在工作时，有一个100pf的寄生。我们希望设计一个增益为40，并具有改善通频带的放大器。

　　这个初始电路是设计者依据本身或他人的(书本的)经验进行选择的。它具有较为合理的拓扑结构以及较好的元器件参数（标称值作为优化初始值）。这些元器件参数都对设计结果有影响，都可以选作设计变量。通常只选择那些影响较大的元器件参数作为设计变量。PSpice/Optimizer 设计变量包含：

1. 代表元件参数值。例如的阻值R、的参数值、器件模型参数，如放大倍数β等。
2. 代表元件其它性质。比如，滑动变阻器在电路中滑头位置。可用Set指令，并设定一个在1与0之间值来表示这个性质的设计变量。
3. 用特殊表达式代表的器件的值或其它性质。比如，exp(),log(),sin(),max(),L,db(v(load)/v(in))、 bandwidth(V(load),3)，即上节所述电路特性函数。PSpice提供有53个电路特性函数（Measurement）。

　设计变量也可通过灵敏度、参数分析进行选择，PSpice/Optimizer9.0版本原可选择8个设计变量，10.3版本没有限定。本例的设计变量选择L和RL，于是，可用数学上独立变量的符号写出