実際にモンテカルロ解析を設計に応用する場合、偏差を持つのはLCR部品だけではありません。半導体の特性や電源、電流源も偏差を持ちます。“特性分布を評価しました”と自信を持って言うためにはこれらの偏差も評価しなくてはなりません。そのためのいくつかの手法を紹介しますが、これらの手法は一般には公開されていない筆者のカット&トライの項目も含まれていますのでバグが残っているかも知れません。その旨はご了解願います。1.バラツキのある電圧源/電流源ツールによっては、モンテカルロ解析で偏差を与えることができる対象に電圧源、電流源などのソースが含まれていない場合があり、その場合には内部基準電圧として電圧源を使うTL431などのマクロモデルにバラツキを与えたくても簡単には実現できないことになります。一手間かければ、図6のような回路構成でバラツキのある電圧源を得ることができます。(クリックで拡大)回路の動作についての説明は不要かと思います。応用としてGデバイスを用いればバラツキのある電流源を作成することができます。(LTspiceなどでは部品の値の欄に直接偏差を設定できますのでお手持ちのマニュアルを参照してください)2.バラツキのあるモデルパラメータ回路検討の一環としてトランジスタなどのバラツキも含めて工程能力指数(Cp)を検討しなければならない時がありますが、標準的なSPICEモデルのパラメータには偏差が組み込まれていませんのでモンテカルロ解析として単純に解析することはできません。解析を走らせる都度、手動でモデルパラメータを書き換えていてはランダム偏差ではないのでモンテカルロ解析とは言えません。このような場合にはモデルパラメータの中に偏差を組み込んだ特別なSPICEモデルを作成する必要があるのです。SPICEモデルを改変するためには各ツールのモンテカルロ解析の計算の仕組みをベンダーなどに問い合わせておく必要があります。今回、公開された資料や筆者の経験を基に一部のツールでモデルパラメータに偏差を与えることができましたのでツールに組み込まれていることの多いTr(2N2222)のBF(hfeを左右するパラメータ)を例に紹介します。拡張機能ですので構文は統一されていません。各ツールのマニュアルも併せて参照してください。このような偏差を持つSPICEモデルは次回に紹介するワーストケース解析でも使用しますので覚えておいてください。各SPICEで同じモデルファイルを使用しましたので特性曲線の形としてはほぼ、同じような形状になっていますが、バラツキは試行回数が5回と少ないためか、かなり異なった分布を示しています。試行回数を10回に設定すると各SPICEの分布も類似になってきますので、やはり10回以上は必要でしょう。乱数の出現の様子もツールによって異なるようです。その他のツールの情報です。未確認情報ですが参考にしてください。追加することで解析できるようです。次回からモンテカルロ解析を補完し、併用するワーストケース解析について2回にわたり説明します。ひろじ)1951年生まれ。1972年に松下電器産業(現パナソニック)に入社し、電子部品の市場品質担当を経た後、電源装置の開発・設計業務を担当。ツールなどの数値解析ツールを活用した電源装置の設計手法の開発・導入に従事した。キーポイントなどを、“分かって設計する”シリーズとして公開している。Japan)関連記事SPICE応用設計(その1):パラメトリック解析これまでSPICEとはどのようなものかを紹介してきた本連載。今回からは、SPICEというツールをどう設計に応用していくかを紹介してきます。今回は、オーディオアンプの設計を例にとりながら、「パラメトリック解析」の解説を行います。前回に引き続き、オーディオアンプの設計を例にとりながら、SPICEの設計への応用を紹介していきます。今回は、具体的な歪みの値を調べる「フーリエ解析」を解説します。実際の製造工程で使用する部品には偏差がつきものです。偏差0の部品はあり得ません。この部品の偏差は製品の特性にバラツキとなって表れます。今回と次回はこの様子を模擬し、製造工程の不良率を予測するモンテカルロ解析を主体に説明していきます。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。