原创 【转】从实例中学习OrCAD-PSpice 10.3-AA(第7章 电应力工具)1

第7章 电应力（Smoke）工具的使用
    电子电路在工作过程中，常因某（些）个元器件承受的热电应力超出其安全工作条件，降低其可靠性，严重地导致冒烟烧毁。因此，“冒烟报警”提高电路工作的可靠性，对一些安全性要求较高的电路（网络）采用降额设计已纳入电子工程师视野。本章结合电路实例简介可靠性、降额设计的基本概念和Smoke工具的具体使用方法。

7.1 降额设计（参考《OrCAD10.3使用指导》）
    依据可靠性的物理分析和实验得知，元器件所承受的电应力指的是工作电压、工作电流以及热应力比如工作温度越高，则元器件的失效率越高，寿命也越短。如果使元器件承受的电应力和热应力（主要是工作温度）低于元器件的额定值，就可以提高元器件工作的可靠性。因此，使电路设计中对可靠性影响较大的关键的元器件，具有较常规额定值还低的裕量，以便确保安全运行。这就是降额设计又称裕量设计。我国已制定有关降额设计标准供设计人员参考。

7.2 Smoke工具的工作流程
    Smoke工具的工作流程，如图7-1所示。
 
    图中，前几步对于PSpice10.3-AA的特色工具都是相同的不赘述，只要按下PSpice/Advanced analysis/Smoke命令就可以运行Smoke工具，作电路的热电应力分析。然后是分析运行结果是否超出所规定的安全工作条件（过应力参数），此时Smoke会给出警告信号，以便用户返回去改变降额因子或者修改Smoke参数、电路设计等手段进行调整使之符合安全工作条件，打印输出结束工作。
    由此可见，Smoke工具的使用，主要工作是：

1. 
   
2. Smoke参数设置
   
3. 查看Smoke分析结果
   
4. 改变降额因子

7.3 无源元件的Smoke参数设置
    Smoke参数设置只介绍无源元件的Smoke参数设置。因为实际上它应用较多，也比较简单。而有源器件则选用程序中模型参数的默认值。仍然以射频放大器为例如图7-2所示。
 
图中的R、C皆带有高级分析参数，如果双击R1符号，将出现其属性编辑框如图7-3所示。
 
图中相关属性结合图7-2中变量表的虚拟变量赋值（相关参数的设置可参考3.4.2节内容）：
 

7.4 调入、运行Smoke工具
7.4.1电路模拟瞬态仿真
   Smoke分析只有时域（瞬态），故原来多作频域（交流）分析，则要加上瞬态电源tran=sin（0 5mv 1megHz），分析时间设为1us。瞬态分析模拟仿真参数设置如图7-4所示。
 
    运行结果波形比较理想，输出信号约为15Mv，放大倍数为3倍，满足瞬态分析设计结果，电路输出波形如图7-5所示。
 
7.4.2调用、运行Smoke分析工具
1．调用Smoke分析工具 
    按照降额方式的不同，调用Smoke分析工具进行电热应力分析时主要有三种不同的方法，系统默认设置是“No Derating”,即不降额调入 Smoke分析工具，若采用降额设计方法，可运用系统提供的另外两种Smoke分析工具设计方法，即标准降额(Standard Derating)设置和自定义降额文件（Derating Files）设置。本节仍然以射频放大器为实例，采用系统默认的“No Derating”调用Smoke工具，具体操作如图7-6所示。
 
    从调用Smoke工具图还可以看出，Average（平均值）、RMS（均方根值）、Peak（峰值）均被选中，将在Smoke工具窗口中，对同一个应力参数，将分三行分别显示同一个应力参数相对应的数值。另外还选中了Parameter Filters中的所有参数类型，其中包括电流参数、功率参数、温度参数和电压参数，相应在Smoke工具窗口的Parameter列显示对应元器件参数的应力参数名称。

2．运行Smoke分析工具 
    调入 Smoke工具的方法如图7-7 所示。
 
    运行Smoke工具则出现Smoke分析工具窗口如图7-8所示。
 
    从Smoke工具窗口可见，图表共分9列，下面将分别介绍Smoke工具窗中各列功能、用法：