探究蒙特卡洛仿真分析

2024-10-18 巨霖科技公众号
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起源

蒙特卡洛分析(Monte Carlo Analysis)的起源可以追溯到20世纪40年代,其名称源自摩纳哥的蒙特卡洛赌场。这个方法的核心思想是通过随机抽样和统计学来估计复杂系统的行为和结果。


蒙特卡洛方法最初由物理学家约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)和斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆(Stanisław Ulam)发展,他们在研究核武器项目时发现,传统的解析方法在处理不确定性和复杂性时非常困难。为了克服这些挑战,他们提出使用随机抽样的方法来解决问题。


随着计算机技术的发展,蒙特卡洛方法逐渐被应用到更广泛的领域,如电路仿真、金融等。在这些领域中,它用于模拟各种不确定性和复杂情况,从而帮助做出更为可靠的预测和决策。


简介

蒙特卡洛分析法,又称为统计模拟法或随机抽样技术,是一种通过随机模拟来研究元件公差对电路操作的影响的方法。它一般通过使用伪随机数生成元件值的随机组合,以预测电路的成品率并验证设计规范。此方法也被称为容差分析技术,用于评估电路参数的稳定性,研究在特定使用条件下,元件参数偏差对电路性能的影响。

因为在实际电路仿真过程中,电子元件的值往往不如理论值那样恒定,而会受温度和其他因素的影响。例如,一个标称值为200Ω、偏差为10Ω的电阻,通过蒙特卡洛模拟,可以生成如196、204、198、202和209欧姆等随机阻值。这种分析有助于估计元件值变化对电路行为的影响,特别适用于含有公差或不确定性组件的系统,从而改进电路设计并提高可靠性。通过这种方法,可以设计出在极端条件下也能满足规格要求的电路。

如下图所示,市场上的电容器有不同的公差,如1%、5%、10%、20%等,其实际值可能与标称值差异较大,且工作温度会影响其值。因此,设计人员需要考虑元件值的实际变化,以更真实地模拟系统行为。例如,公差为50%的电容C1,其容值可能在50uF到150uF之间。蒙特卡洛可以使用高斯分布或均匀分布来生成这些随机值。



PowerExpert仿真案例分析

使用Monte Carlo函数确认电阻、电容的变化:

一般来说,在用SPICE进行蒙特卡洛分析时,会给出伪随机数(函数)作为元件误差,并使参数发生变动。


下面,笔者将用巨霖科技通用电路仿真工具PowerExpert,把蒙特卡洛分析应用到一个buck电路上。


Buck原理图搭建:



双击瞬态仿真器,设置扫描,在编辑扫描页面中选中Sweep model 为Monte Carlo后设置参数。


在参数设置中,选择需要进行蒙特卡洛分析的器件类型(电阻,电容)。Function:选择均匀分布还是高斯分布。Coeff:定义变化范围的系数。Number of points:定义扫描的次数。


完成设置后,保存并退出,点击仿真即可。


在这里,我们同时分析电阻和电容值的偏差对该buck电路的影响,对于生成伪随机数,我们使用了高斯分布,并设置它们的公差为10%,来生成10个伪随机数列。



用PowerExpert内置的波形显示器查看并测量仿真结果:


从结果中我们可以看到电阻电容值的偏差对于buck电路Vout的影响。


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Eastsoft(东软载波)IoT-MCCS芯片产品选型指南

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EASTSOFT  -  J-LINK转接板,32位CORTEX-M3®MCU,8位FLASH型MCU带LCD控制器,8位OTP型MCU,8位微控制器,计量SOC芯片,RF无线收发芯片,32BIT CORTEX-MO® MCU,32位微控制器,微控制器,8位FLASH型通用MCU,电能计量评估板,32 BIT CORTEX-M0®MCU,32位闪存微控制器,8位FLASH型MCU,仿真转接头,RF评估板,32位FLASH MCU,SOC芯片,计量芯片,锂电池管理芯片,MF仿真头,8位FLASH型通用MCU,32 BIT CORTEX-M3®MCU,白电芯片,32位CORTEX-M0®MCU,32位带LCD FLASH MCU,32BIT CORTEX-M3®MCU,通用MCU评估板,ES8P508X,HR8P296,ES7P,ESEM16,ES8P5086FJLK,HR8P系列,ES7P001FGSA,HR7P91J,HW2181B,HR7P91H,ESM系列,HR7P197FLLV,ES32F3661LX,HW2173FGRF,ES32F0933LT,ES7P2031FGSA,HR8P287,ES32F0933LO,ES8H636FHLK,HW3000NF,ES8H698,ES8H696,HR7P92J,HR7P92FJL,ES32F0500NKE,ES7P1751F2RB,HR8P506FHNK,ES7P2952FGNG,ES8H564FHSF,ES7H2023FHSD,HR7P193FGS1,ES8H296FLLT1,HW3181FHNQ,ES8H564,HW2171B,ESM1130,ES7P1751F2SC,ES8P5088FLLP,ES7P1751F2SD,ES8P5088FLLQ,ES7P1751F2SA,ES8P,ES8H564FHTF,HR7P90J,ESB1244NG,ES7P003FGNF,ES32F0933NQ,HW2000BNF,HR7P169FGNF,ES8P5088FLLK,ES7P003,HR7P169BFGSD,ES7P2022FGSH,ES32F3656LX,ES32F0271NK,ES7P001,HR7P169BFGSF,ES32F3656LT,HR8P506FHLK,HR7P91FHS,HR8P506FHLP,HR7P201,ES32F0541,ESB124X,ES32F0,HR7P169BFGTF,ES7P系列,ES32F3,ES7P175X,ES7P2023FHSD,HR7P90,HR7P169FGTF,HR7P91,ES7P2023FHSH,HR7P154E4SC,HR7P92,ES7P2953FHSH,ES8P5088FLNK,ES32F0271LK,HR7P193FGS,ES32F3655LX,HW3182FLNS,HR7P系列,ES32F3系列,HR8P296FLLV,ES32F3655LT,ES32F0271LT,HR8P506FHLQ,ES7P295X,ES32系列,ES7P2032FGNH,HR8P296FLLT,ES32F0271LO,ES7P1731P4SD,HR7P153P4MB,HR7P154E4RB,HW2000BSC,HR7P159BE2SA,ESB系列,HR7P159BP2RB,ES32F065X,ES32F3666LX,HW3181,HR7P91FJL,HW3182,ES32F3666LT,HW2181BFHNQ,HR7P194FGL,ES32F3653L0,HW2181BFHNK,ES32F0541NK,ES8H698FLLR,ES32F0334,ES8H698FLLQ,ES8H698FLLP,HR7P169FGS3,ES32F3654LX,ES8H636,ES32F3654LT,HR7P153P4SC,HR7P153P4SD,ES32F0500,ES32F0541LQ,HW3002,ES32F0334LT,HW3000,ES32F0541LT,HW2171BP4SD,ES7P003FGTF,ES32F3665LX,7P系列,ES32F0334LX,ES32F3665LT,ES32F0541LK,ES7H2023FHLK,ES7H2024FHSD,ES8H696FJLK,ES8H296,ES8P系列,ES7P2023FHNH,ES32F3653LX,HR7P159B,ES32F3653LT,ES7P2953FHLK,ES7P202X,ES7P1751,ES7P1732P4SF,ES32F369X,HR7P201FHS3,HW2173,HR7P169FGS,ES8P5086FJSK,ES32F3664LX,ES32F3664LT,ES7P173X,HR7P90FJS,ES32F3663LO,HR7P275FHNK,ES7P1732P4RF,ES7P2032,ES7P2031,HR7P193,HR7P194,HR7P201FHS,HR7P197,HR7P169B,ES32F0653NQ,ES8H5088FLLQ,HR8P,ES8H5088FLLP,ES32F3651LO,HR7P193FGLK,HR7P169,HW2000B,ES32F3663LX,ES32F3663LT,ES32F0271,HR7P,HR7P275FHLK,ES8H508X,ES32,HW3002NF,HR7P171,ES8H696FLLK,ES32F0653LX,ES32F0500LKE,ES8H5088FLLK,ES8P5062,ES32F3651LX,ES32F0653LT,HR7P275FHLP,ES32F3651LT,8P系列,ES32F0653LO,ES32F0654NO,ES32F365X,ES7P1391,HR7P159BE,ES32F093X,ESM1130TG,ESM1130TF,ES7P2032FGSD,ES7P2032FGSF,HR7P169BFGNF,ES7P2032FGSH,ES7H202X,ES7P2952FGSH,ES32F3661LT,ES32F3661LQ,ES32F0934LT,ES32F0934LV,ES8P5032,ES32F0934LX,ES32F366X,HR8P506,ES8H69X,ES7P1391FGSD,ES7P1391FGSF,ES32F0654LX,ESB1246NG,HR7P153,HR7P154,HR7P275,ES7P2032FGTH,ES32F0654LT,ES32F3696LX,HW系列,ES32F0654LQ,ES32F0系列,ES7P2023FHLK,ES32F3696LT,智能电动车钥匙,智能仪表,工业控制,智能电子式电能表,白色家电,智能硬件,智能断路器,消费电子,智能插排,园林工具,厨卫家电,遥控童车,电动工具,工业仪表,工控仪表,吸尘器,便携式设备,智能家居,四轴飞行器,手持式终端,智能灯控,汽车电子,环境家电

2020/8/4  - 选型指南 代理服务 技术支持 采购服务

巨霖科技亮相2023工业软件生态大会,展出新一代工业软件套件和创新应用实践成果

近期, 2023工业软件生态大会在深圳召开。巨霖科技作为重要参展企业亮相深圳会展中心2号馆A027展位、华为“电路板EDA(pEDA数字化)”区域,展出了新一代工业软件套件和创新应用实践成果,巨霖科技创始人兼总经理孙家鑫先生受邀发表了《精准仿真,赋能未来——巨霖高精度EDA电路仿真软件助力科技革命》的主题演讲。

2023-12-07 -  原厂动态 代理服务 技术支持 采购服务

巨霖举办“精准电路仿真,赋能未来电子系统设计与创新”论坛,展示从芯片、封装到系统的一揽子电路仿真解决方案

秉承着巨霖科技“精准仿真,赋能未来”的使命,本次活动向与会者展示了巨霖为业界提供的高精度、完全独立自主知识产权、从芯片、封装到系统的一揽子电路仿真解决方案,让仿真预测产品质量,帮助客户降低综合产品开发成本。

2023-06-28 -  原厂动态 代理服务 技术支持 采购服务

使用巨霖科技PowerExpert仿真应力分析工具助力产品可靠性

巨霖科技的PowerExpert支持应力分析,通过提前设定要分析的管脚其电压/电流的最大值/平均值,并且写明可接收的应力阈值的大小,来分析电路并得到应力分析的结果。

2024-08-14 -  设计经验 代理服务 技术支持 采购服务

Boost电路简介及巨霖PowerExpert仿真案例分析

巨霖的PowerExpert软件是一款基于图形化交互界面的电源电子系统设计和仿真工具,在该平台上可以搭建Boost电路的仿真案例。软件仿真结果可靠正确,可提高工程师的工作效率和交付产品的稳定性。

2024-07-20 -  设计经验 代理服务 技术支持 采购服务

线性稳压电源结构的设计与巨霖PowerExpert仿真应用

本文介绍线性稳压电源结构的设计与仿真。巨霖的PowerExpert具有丰富的元器件库,高仿真精度,精确模拟电路状态,保障了线性稳压电路的高精度结构设计。

2024-09-30 -  设计经验 代理服务 技术支持 采购服务
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FloTHERM热仿真

提供稳态、瞬态、热传导、对流散热、热辐射、热接触、和液冷等热仿真分析,通过FloTHERM软件帮助工程师在产品设计初期创建虚拟模型,对多种系统设计方案进行评估,识别潜在散热风险。

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散热方案设计

使用FloTHERM和Smart CFD软件,提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务,热仿真技术团队专业指导。

实验室地址: 深圳 提交需求>

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