LSI周りのアナログ回路をシミュレータで理解する ―― RCフィルタ，降圧型，DC-DCコンバータ，アクティブ・フィルタなど

● ワースト・ケース解析

　ワースト・ケース解析は，設定した各素子値の公差の上限や下限の組み合わせから，出力の仕様が最悪となる組み合わせを求める解析です．この機能を持つSPICE系ツールはあまり多くないと思います．機能もツールによって若干異なっています．このツールでは，単純にすべての組み合わせを実行するという仕様です．

　図26が解析の設定です．Options : のCorners onlyは，公差の上限下限値だけを組み合わせるという意味です．素子数が5ですので，25＝32通りの組み合わせが実行されます．Corners and nominalでは，これに公称値の組み合わせも加わります．

［図26］ ワースト・ケース解析の設定

　VDBpeakとFpeakの解析結果を，それぞれ図27と図28に示します．表示するグラフのTypeは，HistogramからAutoに戻します．32通りの結果が表示されています．カーソルで最大値と最小値を示しています．シミュレーションのすべての情報が記述されている出力ファイルで，組み合わせを参照すると表1のようになりました．

　モンテカルロ解析の結果や，このワースト・ケース解析の結果を，回路を量産したときの歩留まりの予測に役立てることができます．

［図27］ ワースト・ケース解析結果（1）

［図28］ ワースト・ケース解析結果（2）

［表1］ ピーク・ゲイン/中心周波数と素子公差の関係

 

4　A-Dコンバータ＋RAM＋D-Aコンバータ回路

　アナログ/ディジタル混在シミュレーション機能を簡単な例で試してみましょう．図29に分解能が4ビットのA-DコンバータとD-Aコンバータが含まれた回路を示します．アナログの正弦波信号をA-Dコンバータでディジタルに変換して，RAMにいったん保存します．そのデータをD-Aコンバータで再度アナログに変換し，フィルタなしで出力させています．

［図29］ ADC-RAM-DAC回路
4ビットのA-DコンバータとD-Aコンバータが含まれた回路を示す．アナログ信号をディジタルに変換して，RAMに一旦保存する．そのデータをD-Aコンバータで再度，アナログに変換し，フィルタなしで出力させている．シミュレーション・ファイル名はADC-RAM-DAC.ｓｈｃ．

　結果の波形を図30に示します．上の二つがアナログの入力と出力の波形です．

［図30］ADC-RAM-DAC回路出力
上の二つがアナログの入出力，その下がディジタル信号．