第11章電路仿真分析

1、第第11章章 電路仿真分析電路仿真分析11.1 仿真元件庫(kù)描述仿真元件庫(kù)描述仿真仿真元件庫(kù)在元件庫(kù)在Library/ Simulation目錄目錄中：中：p 仿真仿真信號(hào)信號(hào)源元件庫(kù)源元件庫(kù)Simulation Sources.IntLibp 仿真仿真專用函數(shù)元件專用函數(shù)元件庫(kù)庫(kù)Simulation Special Function.IntLibp 仿真仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫(kù)庫(kù)Simulation Math Function.IntLibp 信號(hào)信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(kù)庫(kù)Simulation Transmission Line.IntLib。11.1.1 仿真信號(hào)源元件庫(kù)仿真

2、信號(hào)源元件庫(kù)1直流源直流源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，庫(kù)中，包含包含VSRC電壓源和電壓源和ISRC電電流源流源。2正弦仿真源正弦仿真源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，庫(kù)中，包含包含VSIN正弦電壓源和正弦電壓源和ISIN正弦電流源正弦電流源。3周期脈沖源周期脈沖源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，庫(kù)中，包含包含VPULSE電壓周期脈沖電壓周期脈沖源和源和IPULSE電流周期脈沖源電流周期脈沖源。4分段線性源分段線性源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，包含了兩個(gè)分段線性源元庫(kù)中，包含

3、了兩個(gè)分段線性源元件：件：VPWL分段線性電壓源和分段線性電壓源和IPWL分段線性電流源。分段線性電流源。 5指數(shù)激勵(lì)源指數(shù)激勵(lì)源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，包含兩個(gè)指數(shù)激勵(lì)源元件：庫(kù)中，包含兩個(gè)指數(shù)激勵(lì)源元件：VEXP指數(shù)激勵(lì)電壓源和指數(shù)激勵(lì)電壓源和IEXP指數(shù)激勵(lì)電流源。指數(shù)激勵(lì)電流源。 6單頻調(diào)頻源單頻調(diào)頻源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，包含兩個(gè)單頻調(diào)頻源元件：庫(kù)中，包含兩個(gè)單頻調(diào)頻源元件：VSFFM單頻調(diào)頻電壓源和單頻調(diào)頻電壓源和ISFFM單頻調(diào)頻電流源單頻調(diào)頻電流源。波形波形: V(t) = VO +VA*sin2*PI*

4、Fc*t + MDI*sin(2*PI*Fs*t) t當(dāng)時(shí)時(shí)間；當(dāng)時(shí)時(shí)間； VO偏置；偏置； VA峰值；峰值； Fc載頻；載頻； MDI調(diào)制指數(shù)；調(diào)制指數(shù)； Fs調(diào)制信號(hào)頻率。調(diào)制信號(hào)頻率。7線性受控源線性受控源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)中，包含四個(gè)線性受控源元件：庫(kù)中，包含四個(gè)線性受控源元件：HSRC線性電流控制電壓源、線性電流控制電壓源、GSRC線性電壓控制電流源、線性電壓控制電流源、FSRC線性電流控制電流源和線性電流控制電流源和ESRC線性電壓控制電壓源。線性電壓控制電壓源。8非線性受控源非線性受控源在在Simulation Sources.IntLib庫(kù)

5、中包含兩個(gè)非線性受控源元件：庫(kù)中包含兩個(gè)非線性受控源元件：BVSRC非線性受控電壓源和非線性受控電壓源和BISRC非線性受控電流源。非線性受控電流源。11.1.2 仿真專用函數(shù)元件庫(kù)仿真專用函數(shù)元件庫(kù)Simulation Special Function.IntLib元件庫(kù)中的元件是一些專門為信號(hào)仿真而元件庫(kù)中的元件是一些專門為信號(hào)仿真而設(shè)計(jì)的函數(shù)元件，該元件庫(kù)提供了常用的運(yùn)算函數(shù)，比如增益、加、減、設(shè)計(jì)的函數(shù)元件，該元件庫(kù)提供了常用的運(yùn)算函數(shù)，比如增益、加、減、乘、除、求和、壓控振蕩源等專用的元件。乘、除、求和、壓控振蕩源等專用的元件。11.1.3 仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫(kù)仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫(kù)Sim

6、ulation Math Function.IntLib元件庫(kù)中的元件主要是一些仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫(kù)中的元件主要是一些仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件，比如求正弦、余弦、絕對(duì)值、反正弦、反余弦、開(kāi)方等數(shù)學(xué)計(jì)算的函元件，比如求正弦、余弦、絕對(duì)值、反正弦、反余弦、開(kāi)方等數(shù)學(xué)計(jì)算的函數(shù)，使用這些函數(shù)可以對(duì)仿真電路中的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，從而獲得自己需數(shù)，使用這些函數(shù)可以對(duì)仿真電路中的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，從而獲得自己需要的仿真信號(hào)。要的仿真信號(hào)。11.1.4 信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(kù)信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(kù)Simulation Transmission Line.IntLib元件庫(kù)中的元件庫(kù)中的元件包括：元件包括：1)LLTRA(

7、無(wú)損耗傳輸線無(wú)損耗傳輸線)。2)LTRA(有損耗傳輸線有損耗傳輸線)。3)URC(均勻分布傳輸線均勻分布傳輸線)。11.1.5 常用元件庫(kù)常用元件庫(kù) Altium Designer為用戶提供了一個(gè)常用元件庫(kù)，即為用戶提供了一個(gè)常用元件庫(kù)，即Miscellaneous Devices.IntLib。該元件庫(kù)包括電阻、電容、電。該元件庫(kù)包括電阻、電容、電感、振蕩器、三極管、二極管、電池、熔斷器等，所有元件均感、振蕩器、三極管、二極管、電池、熔斷器等，所有元件均定義了仿真屬性，仿真時(shí)只要選取默認(rèn)屬性或者修改為自己需定義了仿真屬性，仿真時(shí)只要選取默認(rèn)屬性或者修改為自己需要的仿真屬性即可。要的仿真屬性即

8、可。11.1.6 編輯元件仿真屬性編輯元件仿真屬性仿真屬性設(shè)置仿真屬性設(shè)置11.1.7 仿真源工具欄仿真源工具欄Altium Designer還為仿真設(shè)計(jì)提供了一個(gè)仿真源工具欄，以方還為仿真設(shè)計(jì)提供了一個(gè)仿真源工具欄，以方便用戶進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)操作，仿真源工具欄是實(shí)用工具欄的一個(gè)便用戶進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)操作，仿真源工具欄是實(shí)用工具欄的一個(gè)子工具欄。執(zhí)行子工具欄。執(zhí)行ViewToolbarsUtilities打開(kāi)實(shí)用工具欄，然打開(kāi)實(shí)用工具欄，然后可以選擇仿真源工具欄的后可以選擇仿真源工具欄的命令。命令。11.2 初始狀態(tài)的設(shè)置初始狀態(tài)的設(shè)置設(shè)置初始狀態(tài)是為計(jì)算偏置點(diǎn)而設(shè)定一個(gè)或多個(gè)電壓值設(shè)置初始狀態(tài)是為計(jì)

9、算偏置點(diǎn)而設(shè)定一個(gè)或多個(gè)電壓值(或電流或電流值值)。在分析模擬非線性電路、振蕩電路及觸發(fā)器電路的直流或。在分析模擬非線性電路、振蕩電路及觸發(fā)器電路的直流或瞬態(tài)特性時(shí)，常出現(xiàn)求解的不收斂現(xiàn)象，當(dāng)然實(shí)際電路是有解瞬態(tài)特性時(shí)，常出現(xiàn)求解的不收斂現(xiàn)象，當(dāng)然實(shí)際電路是有解的，其原因是點(diǎn)發(fā)散或收斂的偏置點(diǎn)不能適應(yīng)多種情況。設(shè)置的，其原因是點(diǎn)發(fā)散或收斂的偏置點(diǎn)不能適應(yīng)多種情況。設(shè)置初始值最通常的辦法就是在兩個(gè)或更多的穩(wěn)定工作點(diǎn)中選擇一初始值最通常的辦法就是在兩個(gè)或更多的穩(wěn)定工作點(diǎn)中選擇一個(gè)，使仿真順利進(jìn)行。個(gè)，使仿真順利進(jìn)行。11.2.1 節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置 該該設(shè)置使指定的節(jié)點(diǎn)固定在所給定的電壓下，

10、仿真器按這設(shè)置使指定的節(jié)點(diǎn)固定在所給定的電壓下，仿真器按這些節(jié)點(diǎn)電壓些節(jié)點(diǎn)電壓(NS)求得直流或瞬態(tài)的初始解。求得直流或瞬態(tài)的初始解。 該該設(shè)置對(duì)雙穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)電路收斂性的計(jì)算是必須的，它設(shè)置對(duì)雙穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)電路收斂性的計(jì)算是必須的，它可使電路擺脫可使電路擺脫“停頓停頓”狀態(tài)。狀態(tài)。一般情況下，設(shè)置是不必要的。一般情況下，設(shè)置是不必要的。 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓可以在元件屬性對(duì)話框中電壓可以在元件屬性對(duì)話框中設(shè)置，對(duì)設(shè)置，對(duì)元件仿真屬性元件仿真屬性進(jìn)行編輯進(jìn)行編輯，Model Kind中選中選Initial Condition選項(xiàng)選項(xiàng)，然后在，然后在Model Sub-Kind中選中選Initial N

11、ode Voltage Guess選項(xiàng)選項(xiàng)，進(jìn)入，進(jìn)入Parameters選項(xiàng)卡設(shè)置其初始值。選項(xiàng)卡設(shè)置其初始值。11.2.2 初始條件初始條件設(shè)置設(shè)置(IC)p NS只是用來(lái)幫助直流解的收斂，并不影響最后的只是用來(lái)幫助直流解的收斂，并不影響最后的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。p IC僅用于設(shè)置偏置點(diǎn)的初始條件，它不影響僅用于設(shè)置偏置點(diǎn)的初始條件，它不影響DC掃描。掃描。 仿真仿真元件的初始條件設(shè)置與節(jié)點(diǎn)電壓的設(shè)置元件的初始條件設(shè)置與節(jié)點(diǎn)電壓的設(shè)置類似：對(duì)類似：對(duì)元件元件仿真屬性進(jìn)行編輯仿真屬性進(jìn)行編輯，在，在Model Kind下拉列表中選中下拉列表中選中Initial Condition選項(xiàng)，然后在選項(xiàng)

12、，然后在Model Sub-Kind列表框中選擇列表框中選擇Set Initial Condition選項(xiàng)，然后進(jìn)入選項(xiàng)，然后進(jìn)入Parameters選項(xiàng)卡設(shè)置其初始值。選項(xiàng)卡設(shè)置其初始值。Simulation Sources.IntLib庫(kù)中還提供了兩個(gè)特別的初始狀態(tài)定庫(kù)中還提供了兩個(gè)特別的初始狀態(tài)定義義符：符：1).NS。即。即NODE SET(節(jié)點(diǎn)設(shè)置節(jié)點(diǎn)設(shè)置)。2).IC。即。即Initial Condition(初始條件初始條件)。11.3 仿真器的設(shè)置仿真器的設(shè)置11.3.1 進(jìn)入分析主菜進(jìn)入分析主菜單：?jiǎn)危篋esignSimulateMixed Sim命令，命令，或者從或者從Mi

13、xed Sim工具欄中選擇按鈕工具欄中選擇按鈕11.3.2 一般一般設(shè)置：設(shè)置：General Setup11.3.3 瞬態(tài)特性瞬態(tài)特性分析：分析：Transient Analysis11.3.4 傅里葉分析：傅里葉分析：Fourier Analysis11.3.5 交流交流小信號(hào)分析：小信號(hào)分析：AC Small Signal Analysis11.3.6 直流直流分析：分析：DC Sweep Analysis11.3.7 蒙特卡羅蒙特卡羅分析：分析：Monte Carlo Analysis11.3.8 參數(shù)掃描參數(shù)掃描分析：分析：Parameter Sweep Analysis11.3.9

14、 溫度掃描溫度掃描分析：分析：Temperature Sweep Analysis11.3.10 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)分析：分析：Transfer Function Analysis11.3.11 噪聲分析：噪聲分析：Noise Analysis11.3.12 極點(diǎn)極點(diǎn)-零點(diǎn)零點(diǎn)分析：分析：Pole-Zero Analyisi11.4 設(shè)計(jì)仿真原理圖設(shè)計(jì)仿真原理圖1仿真原理圖設(shè)計(jì)流程仿真原理圖設(shè)計(jì)流程 為為使仿真可靠運(yùn)行而必須遵守的一些規(guī)則：使仿真可靠運(yùn)行而必須遵守的一些規(guī)則：p 所有所有的元件需定義適當(dāng)?shù)姆抡嬖Ｊ綄傩浴５脑瓒x適當(dāng)?shù)姆抡嬖Ｊ綄傩?。p 設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)者必須放置和連接可靠的信號(hào)源，以便仿真過(guò)程中驅(qū)動(dòng)必須放置和連接可靠的信號(hào)源，以便仿真過(guò)程