电路设计基础与实例第9章

1、第9章 电路仿真系统 所谓电路仿真，就是用户直接利用EDA软件自身所提供的功能和环境，对所设计电路的实际运行情况进行模拟的一个过程。学习要点电路仿真的基本知识 仿真分析的参数设置 电路仿真方法 9.1 电路仿真的基本概念 仿真中涉及的几个基本概念如下。（1）仿真元器件。用户进行电路仿真时使用的元器件，要求具有仿真属性。（2）仿真原理图。用户根据具体电路的设计要求，使用原理图编辑器及具有仿真属性的元器件所绘制而成的电路原理图。（3）仿真激励源。用于模拟实际电路中的激励信号。（4）节点网络标签。对一电路中要测试的多个节点，应该分别放置一个有意义的网络标签名，便于明确查看每一节点的仿真结果（电压或电

2、流波形）。（5）仿真方式。仿真方式有多种，不同的仿真方式下相应有不同的参数设定，用户应根据具体的电路要求来选择设置仿真方式。（6）仿真结果。仿真结果一般是以波形的形式给出，不仅仅局限于电压信号，每个元器件的电流及功耗波形都可以在仿真结果中观察到。 9.2 放置电源及仿真激励源 9.2.1 直流电压/电流源 直流电压源“VSRC”与直流电流源“ISRC”分别用来为仿真电路提供一个不变的电压信号或不变的电流信号。 9.2.2 正弦信号激励源正弦信号激励源包括正弦电压源“VSIN”与正弦电流源“ISIN”，用来为仿真电路提供正弦激励信号，需要设置的仿真参数是相同的。9.3 仿真分析的参数设置执行“设

3、计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”菜单命令，则系统弹出分析设定对话框。 9.3.1 通用参数的设置（1）“Collect Date For（为了收集数据）”：该下拉列表框用于设置仿真程序需要计算的数据类型。（2）“Sheets to Netlist”（网表薄片）：该下拉列表框用于设置仿真程序作用的范围。（3）“SimView Setup” （仿真视图设置）：该下拉列表框用于设置仿真结果的显示内容。（4）“Available Signals（有用的信号）”：该列表框中列出了所有可供选择的观测信号.（5）“Active Signals（积极的信号）”：该列表框列出了仿真程序运行结束后，

4、能够立刻在仿真结果图中显示的信号。 9.3.2 仿真方式的具体参数设置 在Altium Designer 14系统中，共提供了12种仿真方式。“Operating Point Analysis”：工作点分析。“Transient Analysis”：瞬态特性分析。“DC Sweep Analysis”：直流传输特性分析。“AC Small Signal Analysis”：交流小信号分析。“Noise Analysis”：噪声分析。 “Pole-Zero Analysis”零-极点分析“Transfer Function Analysis”：传递函数分析。“Temperature Sweep”

5、：温度扫描。“Parameter Sweep”：参数扫描。“Monte Carlo Analysis”：蒙特卡罗分析。“Global Parameters”：全局参数分析。“Advanced Options”：设置仿真的高级参数。9.3.3 工作点分析所谓工作点分析，就是静态工作点分析，这种方式是在分析放大电路时提出来的。当把放大器的输入信号短路时，放大器就处在无信号输入状态，即静态。若静态工作点选择不合适，则输出波形会失真，因此设合适的静态工作点是放大电路正常工作的前提。 9.3.4 瞬态特性分析在分析设定对话框中选中“Transient Analysis”复选框，显示相应的参数设置。 9.

6、4 特殊仿真元器件的参数设置 9.4.1 节点电压初值节点电压初值“.IC”主要用于为电路中的某一节点提供电压初值，与电容中的“Intial Voltage”参数的作用类似。 9.4.2 节点电压节点电压“.NS”用来设定某个节点的电压预收敛值。如果仿真程序计算出该节点的电压小于预设的收敛值，则去掉“.NS”元器件所设置的收敛值，继续计算，直到算出真正的收敛值为止，即“.NS”元器件是求节点电压收敛值的一个辅助手段。 9.4.3 仿真数学函数在仿真元器件库“Simulation Math Function.IntLib”中，还提供了若干仿真数学函数，它们同样作为一种特殊的仿真元器件，可以放置在

7、电路仿真原理图中使用。仿真数学函数存放在“Math.Lib”只需要把相应的函数功能模块放到仿真原理图中需要进行信号处理的地方即可，仿真参数不需要用户自行设置。 9.4.4 实例：使用仿真数学函数新建 “仿真数学函数.SchDoc”。 执行“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”菜单命令，在系统弹出的分析设定对话框中先进行通用参数设置。 9.4.5 仿真数学函数仿真数学函数存放在“Simulation Math Function.IntLib”库文件中，只需要把相应的函数功能模块放到仿真原理图中需要进行信号处理的地方即可，仿真参数不需要用户自行设置。9.5 电路仿真的基本方法 单击菜单

8、栏中的“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”命令，系统将弹出“分析设置”对话框。 单击菜单栏中的“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”命令，系统将弹出“分析设置”对话框。选择“Parameter Sweep（参数扫描）”选项，设置需要扫描的元器件及参数的初始值、终止值、步长等。9.6 操作实例 9.6.1 带通滤波器仿真单击菜单栏中的“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”命令，系统将弹出“分析设置”对话框。 9.6.2 模拟放大电路仿真单击菜单栏中的“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”命令，系统将弹出“分析设置”对话框。选择直流工作点分析、瞬态特性分析、交流小信号分析和直流传输特性分析，并选择观察信号INPUT和OUTPUT。 9.6.3 扫描特性电路仿真单击菜单栏中的“设计”“仿真”“Mixed Sim（混合仿真）”命令，系统将弹出“分析设置”对话框。选择交流小信号分析和扫描特性分析，并选择观察信号OUT。 9.6.4 数字电路分析单击菜单栏中的“设计”“仿真”“M