(P)SpiceItUp: ５ステップによるシミュレーション プロファイル

回路が完成したら、いよいよシミュレーションを行います。最初のステップは、シミュレーション プロファイルの定義です。シミュレーション プロファイルは、どのような解析を実行するか、またどのようなリソースを使用するか、例えば、シミュレータのパーツを定義するモデルなど、を制御します。シミュレータ アプリケーションは、回路とシミュレーション プロファイルを受け取り、その結果を表示します。異なるプロファイルを設定し、同じ回路を異なる環境でテストすることができます。

この記事では、PSpice® A/Dでシミュレーション プロファイルを作成するための手順と関連する概念を説明します。

シミュレーション プロファイルを作成するには、PSpice – New Simulation Profile を選択し、プロファイルに名前を付けます。意味のあるプロファイル名は、例えばトランジェント解析用のプロファイルを作成する場合、transのように、プロファイルの内容を思い出すのに役立ちます。

次に、実行する解析タイプとその理由を決定します。ここでは、回路設計プロセスにおいて、何をしたいのかわからないという最悪のシナリオを ‘simulating’ するための手順を見てみましょう（まあ、何事も最悪のシナリオと言われれば納得してしまいますが）。

前置きが長くなりましたが、一つだけはっきりさせておきたいことがあります。PSpiceを含むほとんどのシミュレータは、数学的なツールです。地球上で最も複雑なタスクを実行するためのシンプルなメカニズムを持っているのは、多くの開発者やUXエキスパートの努力の結果です。しかし、この記事で紹介しているような簡単なGUIの方法ではなく、ネットリストやシミュレーションファイルを使うこともできます。ファイルを使う方法については、別の記事で紹介します。

Step #1: 正しい解析タイプの選択

新規のプロファイルダイアログが表示された瞬間に、デフォルトでTime Domain (Transient) 解析が選択されていることに気づくでしょう。

どのような解析を行えばよいのかわからない場合、ここではその判断材料となる概要を紹介します。

• Time Domain (Transient): 電圧、電流、デジタルの状態を時間軸で追跡したい場合に使用します。
• DC Sweep: 回路のバイアスポイントを計算したり、回路を何度もシミュレートしてDC値をスイープしたりする場合は、これを選択してください。
• AC Sweep/Noise: ある範囲の周波数で1つまたは複数のソースをスイープするときに、回路の小信号応答（バイアスポイントを中心に線形化）に関心がある場合は、これを選択してください。
• Bias Point: 回路内のデバイスにノード電圧や電流を流したい場合は、これを選択してください。

選択した解析タイプに応じて、いくつかのオプションとパラメータが使用されます。通常は、デフォルトのオプションで十分ですが、必要に応じて、モンテカルロ分析を実行して歩留まりを決定するなど、追加の分析オプションを利用することができます。しかし、この記事では、デフォルトのままにしておきます。オプションや代替案については、今後の記事で取り上げます。

では、デフォルトの設定をおさらいしましょう。Analysis Type は Time Domain (Transient)、そしてRun To Time は100マイクロ秒に設定されています（uはmicroの略）。これはシミュレーションが実行される時間を意味します。また、Start saving data after の値が0であることから、シミュレーションデータはシミュレーションを開始した瞬間から保存されることに注意してください。つまり、100マイクロ秒の間、過渡現象の解析を行い、シミュレーションが開始されると同時にデータが保存される、従って、結果の波形は0タイムから始まる、ということを意味します。

Step #2: シミュレーション用のファイルを設定する

Configuration Filesを選択すると、3つのカテゴリのオプションが表示されます。Stimulus、Library、Includeの3つのカテゴリがあります。

Stimulus を選択すると、シミュレーションで使用するアナログまたはデジタルの入力信号やスティミュラスを追加できます。

Library を選択すると、PSpiceモデルを含むライブラリを追加できます。シミュレーション中に正しいファイルが使用されるように、ここで設定したライブラリ・パスを確認してください。

次に、Include を選択して、回路解析の前に読み込ませたいPSpice コマンドを追加できます。

今のところ、Library が正しく設定されていることを確認し、他の2つ、Stimulus と Include についてはデフォルトを受け入れてください。

Step #3: オプションの微調整

Options を選択すると、4つのカテゴリーに分類された様々な選択項目が表示されます。これらのオプションは、シミュレーションを微調整するためのものです。例えば、MOSFETのドレインエリア、ソースエリア、長さ、幅のデフォルト値を指定することができます。繰り返しになりますが、ほとんどのパラメータにはデフォルト値が設定されているので、それを使うことが多いでしょう。しかし、さまざまな値の組み合わせを試してみることは可能です。

Step #4: シミュレーションデータの最適化

Data Collection では、キャプチャするシミュレーションデータを制限したり、データの精度を設定したりします。たとえば，電圧の収集は，デフォルトの All but Internal Subcircuits ではなく，マーカーが指定されている場合にのみ行うようにします．ほとんどの場合、デフォルトの設定で問題ありません。

Step #5: 結果表示の設定

プローブウィンドウでは、結果の表示方法を設定することができます。オプションは分かりやすく説明されているので、必要なものを選ぶことができます。例えば、デフォルトではシミュレーションが完了した時にのみプローブウィンドウが表示されますが、シミュレーション中にプローブウィンドウを開いたままにしておきたい場合は、during Simulation オプションを選択します。そのためのオプションが用意されているのです。

これで、PSpice – Run を選択して、シミュレーションを実行する準備が整いました。次回は、PSpiceの強力な機能であるMarkersを使用して、シミュレーション結果を解釈する方法をご紹介します。

おわりに

今回は、シミュレーション・プロファイルの設定方法について説明しました。シミュレーション プロファイルの作成は、回路のシミュレーションを行う上で、最初にしなければならない最も重要なことです。物事をシンプルにするために、デフォルトについてはストレートな一部のみを扱いました。プロファイルのパーツ、出力ファイル、入力ファイルなど、シミュレーション プロファイルについては、今後の記事で詳しく説明します。

この記事に関するお問合せは、cdsj_info@cadence.com までお願いいたします。

Author: Shailly

Translator: Norikazu Takada

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