EDA工具实践3课件

1、混合信号仿真及信号完整性分析 混合信号仿真为什么要做仿真?模拟仿真仿真模型(Spice)数字仿真模型仿真分析的类型AD混合信号仿真实例与SIMetrix/SIMPLIS 电源仿真器的接口仿真分析的分类详解为什么要做仿真?仿真可以真实地反映电路特性，能极其方便、快捷、经济地实现电路结构的优化设计，这对缩短电子产品的开发周期，降低电子产品的开发费用，提高电子产品的综合性能，参与产品的市场竞争，都有着十分重要的意义。仿真模型(Spice)集成电路重点仿真程序Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis，SPICE；第一个版本诞生于 1971

2、，1973正式发表在“the Sixteenth Midwest Symposium on Circuit Theory”；由加州大学伯克利分校开发完成程序代码完全开放；1975年向公众公布了第一个版本SPICE 2；1988年SPICE成为美国国家标准1993年推出SPICE的最终版本，SPICE 3F5数字仿真模型仿真分析类型 直流工作点分析 (Operating Point Analysis)瞬态分析(Transient Analysis)直流扫描分析 (DC Sweep Analysis)交流小信号分析 (AC Small Signal Analysis)噪声分析(Noise Anal

3、ysis) Pole-Zero（临界点）分析(Pole-Zero Analysis) 传递函数分析 (Transfer Function Analysis)温度扫描(Temperature Sweep)参数扫描(Parameter Sweep)蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)1. Design-Simulate-Mixed Sim仿真分析分类详解DC分析：直流分析分析：直流分析.OP 直流工作点分析.DC 直流扫描分析.TF 传输函数分析.PZ Pole-Zero分析AC分析：交流分析分析：交流分析.AC 交流小信号分析.NOISE 噪声分析TC分析：瞬态分析分析：瞬态

4、分析.TRAN 瞬态分析.FOUR 傅里叶分析其它配合分析和参数设置其它配合分析和参数设置温度扫描分析温度扫描分析蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析参数扫描分析参数扫描分析初始状态设置（节点电压设置初始状态设置（节点电压设置.NS + 初始条件设置初始条件设置.IC）电路仿真一般流程设计需要仿真的原理图文件设置Altium Designer 的仿真环境对设计的原理图进行仿真分析仿真结果调用仿真用元件库选择仿真用原理图元件整理并连接该原理图添加激励源到原理图中设置节点的网络标号Simulation Sources.IntLibSimulation Special Function.IntLibSimula

5、tion Math Function.IntLibSimulation Transmission Line.IntLib在Library/Simulation 目录下AD混合信号仿真实例 绘制SchAD混合信号仿真实例 仿真模型添加简单介绍如何观察及修改仿真模型，在电路图编辑环境下，双击元器件U1，将会弹出如图所示的器件属性窗口，在窗口右侧能够看到其仿真模型，双击Type下的Simulation，就能够调出关于该器件的详细仿真模型描述。AD混合信号仿真实例 仿真模型添加AD混合信号仿真实例 仿真模型管脚匹配AD混合信号仿真实例 仿真信号源参数设置AD混合信号仿真实例 仿真类型设置AD混合信号仿

6、真实例 仿真类型设置与SIMetrix/SIMPLIS 电源仿真器的接口Altium Designer支持Catena softwares流行的 SIMetrix/SIMPLIS电路仿真包。SIMetrix/SIMPLIS是由两个独立的电路仿真器（SIMetrix和SIMPLIS）结合而成。SIMetrix是一种基于SPICE的仿真器，有大量增强的模型，包括为功率晶体管器件的附加模型；SIMPLIS，一种使用分段线性近似法的快速仿真器。包含用于开关电源电路的有用的分析模型。仿真原理图文件的必要条件所有的元件需定义适当的仿真元件模式属性。及Simulation属性设计者必须放置和连接可靠的信号源

7、，以便仿真过程中驱动整个电路。设计者在需要绘制仿真数据的节点处必须添加网络标号。如有必要，设计者必须定义电路的初始仿真条件（节点电压设置.NS和初始条件设置.IC）。仿真前进行ERC检查。练习完成课本完成课本P320-327模拟电路仿真实例模拟电路仿真实例学习目的：掌握如何加载仿真元件库学习如何添加激励源到原理图中掌握如何新建仿真模型掌握如何为元件加载仿真模型学习如何设置电路仿真分析参数1. 学习如何调用和观察仿真结果波形。仿真分析分类详解DC分析：直流分析分析：直流分析.OP 直流工作点分析.DC 直流扫描分析.TF 传输函数分析.PZ Pole-Zero分析AC分析：交流分析分析：交流分析

8、.AC 交流小信号分析.NOISE 噪声分析TC分析：瞬态分析分析：瞬态分析.TRAN 瞬态分析.FOUR 傅里叶分析其它配合分析和参数设置其它配合分析和参数设置温度扫描分析温度扫描分析蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析参数扫描分析参数扫描分析初始状态设置（节点电压设置初始状态设置（节点电压设置.NS + 初始条件设置初始条件设置.IC）DC直流分析直流分析计算线性网络的直流工作点NETWORKV1 1 0 2.0VI1 2 1 5MAR1 1 2 1KR2 2 0 5KG1 0 2 1 2 0.01.OP.ENDR11kR25k+-0.01V12G1I15mAV12V021计算并打印电路的电压增益Av

9、=V(4)/Vin;输入电阻Rin；输出电阻Ro；放 大 器R11kR250kR3500R420k0Vin10V2341F130Ri3.3kRo100kV10V132AC交流分析交流分析计算单管放大电路的上限截止频率、电压增益和输入、输出电阻Vi456Q1Q2N3117RB33kRC2kRL5.6kC110uFCO10uF00VCC+12V21VBB1V3计算单管放大电路的等效输入和输出噪声34Q1Q2N3904RB1.5MEGRC5kC150uFC250pF0VCC+12V12ViVoTC瞬态分析瞬态分析 傅里叶级数的系数。傅里叶级数的系数。计算下图阻尼振荡电路的输出波形DAMPED OSC

10、ILLATORL1 1 2 0.01R1 2 3 10C1 3 0 10UV1 1 0 PWL(0 0 1U 2 16M 2).TRAN 0.005M 14M.PRINT TRAN V(3).PROBE.ENDL10.0112R110C110uV103下图所示为单管放大电路，设晶体管参数为Is=210-15A，RBB=50要求n（1）晶体管的静态电流IcQ=1.5mA时的偏置电压VBB。n（2）输入信号VS=25sin(21000t)mV,求输出电压VO和电流Ic的波形及非线性失真系数DQ3MQRC5k+VCC+15V0-VBB 1VVS143Vo22om12om92om32om2VVVVD非线性失真系数D的计算公式：其它配合分析和参数设置其它配合分析和参数设置其它配合分析和参数设置其它配合分析和参数设置下图电路，以10us为步长，在0ms到1ms的时间内计算并绘制瞬态响应，工作温度40。R2两