你的位置:首頁(yè) > EMC安規(guī) > 正文

【應(yīng)用案例】怎樣進(jìn)行“LC濾波器元件的優(yōu)化選型”?

發(fā)布時(shí)間:2022-02-11 來(lái)源:Xpeedic 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】濾波器的作用是從具有不同頻率成分的信號(hào)中,去除具有特定頻率成分的信號(hào),其中LC濾波器是一種無(wú)源濾波器,由電容器、電感和電阻器組合而成,可濾除某一次或多次諧波。LC濾波器按照功能可分為低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器、全通濾波器和帶阻濾波器。濾波器的設(shè)計(jì)難點(diǎn)包括各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和階數(shù)的選擇,同時(shí)由于電路器件數(shù)量較多,如何高效地優(yōu)化器件,取得帶內(nèi)和帶外指標(biāo)的折中也是關(guān)鍵性的難題。


本文介紹了采用芯和半導(dǎo)體XDS軟件進(jìn)行LC濾波器的設(shè)計(jì)優(yōu)化流程。XDS集成了原理圖和版圖兩個(gè)仿真模塊,擁有與之配套的電路仿真引擎和EM電磁場(chǎng)仿真引擎。利用XDS進(jìn)行LC濾波器電路仿真,不但能很方便的得出最佳電路設(shè)計(jì),也能對(duì)LC濾波器電路的容差特性進(jìn)行分析,幫助用戶進(jìn)行性能優(yōu)化和統(tǒng)計(jì)分析,從而提高設(shè)計(jì)的效率。


LC濾波器設(shè)計(jì)優(yōu)化流程


1 原理圖設(shè)計(jì)


XDS集成了LC濾波器的設(shè)計(jì)向?qū)В捍蜷_(kāi)Filter Design,選擇濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)原理圖,如圖1所示。在這個(gè)模板上,用戶可以設(shè)計(jì)低通、高通等多種類型的濾波器。在設(shè)置好濾波器的指標(biāo)和類型后,點(diǎn)擊OK,可生成Symbol,其中包含了濾波器用到的LC器件。


1644401165788713.png

圖1 利用Filter Design生成原理圖


2 查看原理圖


選中生成的Symbol,按Shift+I可進(jìn)入到下一個(gè)層次,查看這個(gè)Symbol中子電路器件的連接關(guān)系,如圖2所示。


1644401149201746.png

圖2 濾波器子電路


3 設(shè)置器件變量


在原理圖界面中,我們對(duì)所用到的器件設(shè)置變量,如圖3所示,添加一個(gè)Var變量編輯器控件,分別設(shè)置l1、l2、c1、c2、c3五個(gè)變量,并對(duì)每個(gè)變量設(shè)定一個(gè)初始值,如圖3所示。


1644401130771940.png

圖3 設(shè)置變量及初始值


4 設(shè)置變量參數(shù)范圍


在對(duì)變量進(jìn)行優(yōu)化之前,需要在變量管理窗口中分別對(duì)變量設(shè)置Tuning、Opt、DOE和Yield的參數(shù)范圍,每個(gè)器件的變化范圍可以輸入如圖4所示。


19.jpg

圖4 設(shè)置各變量?jī)?yōu)化的參數(shù)范圍


5 原理圖調(diào)諧


添加Tuning Setup,可以對(duì)所設(shè)置的變量進(jìn)行調(diào)諧。當(dāng)變量值發(fā)生變化時(shí),仿真結(jié)果會(huì)實(shí)時(shí)響應(yīng),如圖5所示。


1644401105932745.png

圖5 原理圖Tuning


6 原理圖優(yōu)化分析


添加Optimization Setup,設(shè)定仿真優(yōu)化變量,并對(duì)優(yōu)化的目標(biāo)和優(yōu)化算法進(jìn)行設(shè)置,如圖6所示。當(dāng)達(dá)到變量收斂的目標(biāo)時(shí),算法判定為優(yōu)化過(guò)程結(jié)束(圖7),用戶可以得到達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的最佳電路設(shè)計(jì)參數(shù)。


1644401091346258.png

圖6 設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)


22.png

圖7 優(yōu)化收斂過(guò)程


7 原理圖 DOE 分析


利用DOE仿真,可以用盡可能少的樣本次數(shù)分析產(chǎn)品性能和設(shè)計(jì)參數(shù)間的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)多個(gè)變量對(duì)指標(biāo)的敏感程度。添加DOE Setup,設(shè)置仿真的目標(biāo)和所用的實(shí)驗(yàn)類型,就可得到各變量對(duì)結(jié)果的影響曲線,如圖8所示,斜率越大,表示此變量對(duì)系統(tǒng)的敏感度越高。


1644401062216787.png

圖8 DOE結(jié)果顯示


8 原理圖容差分析


Yield分析是基于Monte Carlo方法的隨機(jī)試驗(yàn),電路中的器件參數(shù)變動(dòng)滿足正態(tài)分布或高斯分布。設(shè)計(jì)變量在容差范圍內(nèi)隨機(jī)變化,產(chǎn)生不同的變量組合,結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)判斷出成功和失敗的實(shí)驗(yàn)次數(shù),從而估算出產(chǎn)品的試驗(yàn)合格率。添加Yield Setup,設(shè)定仿真的目標(biāo),利用Yield仿真進(jìn)行電路的合格率分析,從而得到電路的最佳容差設(shè)計(jì),如圖9所示。


1644401044791537.png

圖9 Yield結(jié)果顯示


總結(jié)


本文介紹了采用芯和半導(dǎo)體XDS軟件來(lái)仿真LC濾波器的流程。借助XDS中的Parametric參數(shù)化優(yōu)化、Optimization目標(biāo)優(yōu)化、DOE敏感度分析、Yield統(tǒng)計(jì)分析、Tuning實(shí)時(shí)調(diào)諧等優(yōu)化功能模塊,設(shè)計(jì)者可以快速實(shí)現(xiàn)LC濾波器各器件的優(yōu)化設(shè)計(jì),快速找到物料成本最低并且性能最好的參數(shù)組合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。


推薦閱讀:


針對(duì)負(fù)電壓浪涌的對(duì)策及其效果

最大化的發(fā)揮DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能

探討正電壓浪涌的對(duì)策和其效果

派恩杰SiC驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)新探索:如何避免誤開(kāi)通?

理想開(kāi)關(guān)自身會(huì)帶來(lái)挑戰(zhàn)

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉