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22. Die parametrische Analyse

Das Simulationsprofil für die Schaltung vorbereiten
Den Wert eines Bauteiles für die parametrische Untersuchung vorbereiten
Dem Simulationsprofil die parametrische Analyse hinzufügen
Die Simulation ausführen

Es wäre doch schön, wenn Sie in die zu simulierenden Schaltungen Trimmpotentiometer oder Trimmkondensatoren einbauen könnten, an denen Sie herumschrauben würden, um dann in der grafischen Ausgabe (Probe) direkt verfolgen zu können, wie sich die Kurven verändern. Leider geht das in dieser Form (noch) nicht, da die Rechner für eine ummittelbare Anzeige in Probe nach jeder Schaltungsveränderung (noch) zu langsam sind. Sie können aber die Schaltungsparameter (die Werte von Bauteilen, Modellen und Quellen) automatisch schrittweise verändern lassen. Nach jeder schrittweisen Veränderung erfolgt eine vollständige Simulation der Schaltung. Nachdem alle Simulationen abgearbeitet sind, zeigt Probe dann die einzelnen Rechenergebnisse in einem einzigen Diagramm als Kurvenschar an. In der parametrischen Analyse kann leider immer nur ein einziger Parameter verändert werden (durch einen kleinen Trick können Sie aber dennoch mehrere Bauteile gleichzeitig verändern, der aber erst im nächsten Abschnitt verraten wird).

Das nachfolgende Beispiel zeigt Ihnen die Vorgehensweise. Bei einem aktiven Bandpassfilter, welches Sie bereits im Abschnitt "Untersuchung der Frequenzabhängigkeit (AC-Sweep)" kennen gelernt haben, soll der Kondensator C2 schrittweise verändert werden, so dass sich die Mittenfrequenz verändert.

Das Simulationsprofil für die Schaltung vorbereiten

Die nachfolgend abgebildeten Schaltung eines aktiven Bandpasses, die Sie schon von dem Abschnitt "Untersuchung der Frequenzabhängigkeit (AC-Sweep)" her kennen, soll einem AC-Sweep unterzogen werden:

Schaltung
Die Schaltung des aktiven Bandpasses (das vorbereitete Projekt können Sie unter bandpass bzw. bandpass.zip aufrufen). C2 soll nun parmaterisiert werden.

Für den AC-Sweep sieht das Simulationsprofil wie folgt aus:


Simulationsprofil
Das Simulationsprofil für die Frequenzganganalyse.

Die Simulation soll die Spannung am Knoten "aus" (V(aus)) untersuchen. Damit Sie ohne Marker arbeiten können und nicht für jede neue Simulation den Knoten V(aus) in Probe angeben müssen, sollten Sie der Bequemlichkeit wegen noch die Registerkarte "Probe Window" wie folgt einrichten:

Registerkarte Probe Window
So sollte Ihre Registerkarte "Probe Window" aussehen, damit Sie nur ein einziges Mal V(aus) in Probe angeben müssen.

Es kommt darauf an, dass Sie unter "Show" "Last plot" angeklickt haben. Diese Registerkarte ist bereits unter "Die Darstellungen im Probe-Fenster / Direktes Aufrufen aus Capture heraus" erklärt worden. Hier wurde zudem unter "Display Probe window" "during simulation" angekreuzt, damit Sie bei längeren Simulationen den Simulationsfortschritt direkt in Probe verfolgen können.

Den Wert eines Bauteiles für die parametrische Untersuchung vorbereiten

Mit der so vorbereiteten Schaltung könnten Sie jetzt eine einzige Frequenzganganalyse vornehmen. Sie sollen aber den Wert des Kondensators C2, welcher zurzeit noch einen Wert von 33 nF hat, schrittweise von 10 nF bis 300 nF mit einer Schrittweite von 5 nF verändern.

Klicken Sie dazu doppelt auf die Wertangabe 33 nF des Kondensators C2, damit das Fenster "Display Properties" erscheint:

Display Properties
Tragen Sie unter "Value" den Platzhalter Cvariabel in geschweiften Klammern ein.

Unter "Value" müssen Sie dort einen Platzhalter, den wir hier im Beispiel Cvariabel nennen, eintragen. Es ist ganz wichtig, dass Sie diesen Platzhalter hier in geschweiften Klammern setzen. Diese geschweiften Klammern finden Sie auf Ihrer Tastatur über die Tastaturkombinationen AltGr+7 und AltGr+0.

Jetzt müssen Sie noch eine Möglichkeit finden, irgendwo den ursprünglichen Wert, den Nominalwert, von 33 nF festzuhalten. Dazu rufen Sie ein Symbol mit dem Namen "PARAM" auf, welches Sie in der Bibliothek special.olb finden:

Das Bauteil Param
In der special.olb finden Sie das Symbol "PARAM".

Platzieren Sie dieses "Bauteil" an beliebiger Stelle im Schaltplan. Es hat nur den Zweck, in ihm den Nominalwert einzutragen. Klicken Sie dazu doppelt auf  dieses Bauteil, um seinen "Property Editor" aufzurufen:

Neue Spalte
So richten Sie eine neue Spalte ein, in der Sie für Cvariabel den Nominalwert von 33 nF vergeben.

So gehen Sie nun Schritt für Schritt vor:

1. Klicken Sie im "Property Editor" auf den Knopf "New Column". Falls eine Zeilendarstellung erscheint, auf  "New Row" klicken.
2. Im darauf erscheinenden Fenster "Add New Column" tragen Sie unter "Name" Cvariabel (ohne geschweifte Klammern) ein. Unter "Value" den Nominalwert von 33nF.
3. Achten Sie unbedingt darauf, dass "Always show this column/row in this filter" NICHT angekreuzt ist, da Sie sonst für alle Zukunft in allen Projekten eine neue Spalte "Cvariabel" sehen. Diese können Sie nur entfernen, wenn Sie den entsprechenden Eintrag in der prefprop.txt entfernen. Diese Datei, welche sich im Unterordner "Capture" befindet, sollten Sie sich deshalb vorher sichern und gegebenenfalls austauschen.
4. Bestätigen Sie die Angaben mit "Apply" und danach "Cancel" anklicken, um das Fenster zu schließen.

Als Ergebnis erscheint im Fenster "Property Editor" eine neue Spalte mit dem Namen "Cvariabel":

Den Eintrag in Param sichtbar machen
So machen Sie den neuen Eintrag im Param-Symbol auf ihrem Schaltbild sichtbar.

Damit Sie den neuen Eintrag auch im Symbol "PARAM" auf ihrem Schaltbild sehen, müssen Sie noch wie folgt vorgehen:

1. Klicken Sie auf den Knopf mit der Aufschrift "Cvariabel", welcher sich oberhalb der neuen Spalte befindet, die sich darauf hin schwarz färbt.
2. Klicken  Sie den Knopf "Display" an, um das Fenster "Display Properties" erscheinen zu lassen.
3. Klicken -Sie dort "Name and Value" an.
4. Bestätigen Sie mit "OK" und dann mit dem Knopf "Apply" im "Property Editors", den Sie ebenfalls  wieder schließen können.

Nach dieser Vorgehensweise hat das Symbol "Param" folgendes Erscheinungsbild in Ihrem Schaltbild:


So sind der Platzhalter und sein Nominalwert im Param-Symbol sichtbar eintragen.

Übrigens können Sie nach der eben beschriebenen Methode auch mehrere Platzhalter eintragen.

Dem Simulationsprofil die parametrische Analyse hinzufügen

Unser Simulationsprofil haben Sie bereits für einen AC-Sweep vorbereitet. Dieses Simulationsprofil müssen Sie noch um eine parametrische Analyse (Parametric Sweep) erweitern. In dieser soll beschrieben sein, dass sich der globale Parameter "Cvariabel" von 10 nF (Start value) bis 300 nF (End value) mit einer Schrittweite von 5 nF (Increment) verändern soll:

Parametric Sweep
Die Einträge unter "Parametric Sweep". Vergessen Sie nicht unter "Sweep variable" "Global parameter" auszuwählen.

Um in diese Eingabemaske zu gelangen, müssen Sie im Feld "Options" "Parametric Sweep" anklicken". Damit die parametrische Analyse auch aktiviert ist, dürfen Sie nicht vergessen das Häkchen vor "Parametric Sweep" zu setzen, was oft vergessen wird.

Die Simulation ausführen

Wie gewohnt können Sie nun die Simulation starten, indem Sie z.B. die Taste F11 betätigen. Dann erscheint in Probe allerdings noch ein Auswahlfenster "Available Sections":

Auswahlfenster
Das Auswahlfenster.

Für jeden Wert des Kondensators ist ja ein eigener Graph entstanden. Mit diesem Fenster können Sie gezielt entscheiden, welche Graphen Sie sehen möchten. Wenn Sie alle sehen wollen, klicken Sie "All" an und bestätigen Sie mit "OK". Dann erscheint in Probe folgendes Bild:

Probe
Das Ergebnis der parametrischen Simulation in Probe dargestellt (das fertige Projekt für diese Simulation finden Sie unter param oder param.zip).

Probe stellt dann in einem einzigen Diagramm für jeden Kondensatorwert den Frequenzgang dar. Um zu wissen, welcher Graph welchem Kondensatorwert zugeordnet ist, müssen Sie den entsprechenden Graphen mit der rechten Maustaste anklicken. Es öffnet sich dann ein kleines Fenster, in welchen Sie "Information" auswählen:

Information
Klicken Sie mit der rechten Maustaste einen Graphen an. Dann im kleinen Fenster "Information" auswählen, um den dazugehörigen Kondensatorwert zu erfahren.

Es erscheint dann der Hinweis, dass dieser Graph dem Kondensatorwert 10 nF zugeordnet ist:

Section
Das Fenster "Section Information" gibt Auskunft.

Hier geht es weiter zum nächsten Abschnitt "Weitere Tipps zur parametrischen Analyse".