以 SPICE 進行電路模擬

蒙地卡羅分析

/ MON-tee CAR-loh /

整捲電阻裡沒有兩顆是一模一樣的,一顆「10 kΩ 5 percent」的零件,實際上可能是 9.7 或 10.3 kΩ。每一次量產都揮之不去的問題是:若每個元件都在其公差內漂移,電路還能符合規格嗎?蒙地卡羅分析的回答方式,是用隨機的元件值把電路重建許多次,看結果的散布。

這方法以賭城命名,它把同一個模擬跑上比方說一百或一千次,每次都從公差帶內隨機挑取每個元件的值。SPICE 接著給你結果的直方圖或疊合波形,例如濾波器截止頻率的散布,或有多少次落在你的界限之外。在 LTspice 中你用 mc(10k, 0.05) 這類函數替 5 percent 的零件寫出公差,再設定執行次數。它把單一的理想答案,化為量產實際會交出的、貼近現實的一團雲。

這正是你弄清楚設計究竟穩健、還是只是靠理想零件走運的方法。一個用標稱值正中目標的電路,一旦真實公差發威,可能有四分之一的機率失敗,這就提示你要收緊某個關鍵元件,或重新設計使結果較不依賴精確值,這正是良好偏壓背後的紀律。但要注意:答案的意義只等於你假設的公差與分布;而且除非你也建模,否則它仍忽略佈局與溫度。

對一個用 5 percent 零件的 RC 濾波器跑 200 次蒙地卡羅試驗,標稱 1 kHz 的截止頻率會散成一個鐘形直方圖,大約落在 0.93 到 1.08 kHz,讓你一眼判斷那樣的散布對你的應用是否可接受。

用隨機化的元件值跑許多次,揭示量產的散布,而非單一理想答案。

蒙地卡羅的可信度只等於你餵給它的公差範圍與分布。若供應商其實會把極端值挑出另外出貨,你卻假設成漂亮的鐘形曲線,結果可能嚴重誤導你。

又称
Monte Carlo蒙地卡羅模擬