Die lästigen, zeitraubenden aber doch unverzichtbaren Fehlerrechnungen
bei Schaltungen mit toleranzbehafteten Bauteilen erledigt PSPICE, egal
ob für Gleich- oder Wechselspannung, für lineare oder nichtlineare
Schaltungen in Rekordgeschwindigkeit. Und das selbst dann noch, wenn die
Schaltungen so umfangreich sind, dass sogar die Analysefähighkeiten
routinierter Ingenieure dabei an ihre Grenzen gelangen. Auch der Einsatz
von mehreren Spannungsquellen in der Schaltung führt nicht zu Problemen,
sondern nur zu geringfügig längerer Rechenzeit. Das Werkzeug,
das PSPICE zur Toleranzrechnung bereit hält, heißt Worst Case
Analyse. Um Ihnen bei den nicht ganz einfchen Setups für die Worst-Case-Analyse
zu helfen, finden Sie an den betreffenden Stellen Hinweise auf geeignete
Rezepte aus meinem Lehrbuch.
Als Beispiel soll die nachfolgende RLC-Schaltung mit toleranzbehafteten
Bauteilen für = 4 kHz untersucht werden (Wie Bauteile mit Toleranzen
versehen werden, steht in den Rezepten 9.9 und 9.10 meines Buches):
Bild 1: RLC-Schaltung zur Untersuchung der Auswirkung der Bauteil-Toleranzen
Zur Durchführung einer Toleranzrechnung für die Spannung am
Widerstand R1 wird ein Einpunkt-AC-Sweep (Rezept 3.1) mit einer Worst-Case-Analyse
(Rezept 9.14) kombiniert. Die zugehörigen Setups sehen Sie in den nachfolgenden
Bildern 3 bis 5:
Bild 2: Das Fenster "Analysis Setup" mit den erforderlichen Eintragungen
Bild 3: Das Fenster "AC-Sweep and Noise Analysis"
mit den erforderlichen Eintragungen
Bild 4: Das Fenster "Monte Carlo or Worst Case" mit den
erforderlichen Eintragungen
Nach dem Abschluss der (kurzen) Simulation finden Sie das Ergebnis der
Toleranzuntersuchung im Outputfile:
Die maximale Abweichung beträgt nach oben hin 9,17%. Für das
Ergebnis benötigte ein Pentium 133 eine Rechenzeit von 1,86 Sekunden.
Wenn für Ihre Anwendung 9,17% Fehler nicht akzeptabel sind, dann
finden Sie im Outputlile eine Aufstellung, der Sie entnehmen können,
welche Bauteile hauptsächlich zum Gesamtfehler beigetragen haben:
Von den 9,17% Gesamtfehler sind 7.949% auf die Toleranz des Kondensators
C1 zurückzuführen. Hier würde sich ein Kondensator mit geringerer
Toleranz massiv auswirken.
Falls Sie, so wie im obigen Schaltplan geschehen, in Ihrer Schaltung
einen VPRINT1 gesetzt haben, dann liefert Ihnen das Outputfile auch noch
die Absolutwerte der Spannung am Widerstand R1 und zwar sowohl für
den Fall, dass alle Bauteile ihre Idealwerte haben (Nominal-Run), als auch
für den Fall, dass alle Bauteile in der jeweils ungünstigsten
Richtung an ihrer Toleranzgrenze stehen (Worst-Case-Run):
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