Simtrisimplis仿真中文教程

1、 / 311 / 31Simetrix/Simplis 仿真基礎(chǔ)近 4 年開發(fā)電源的過程， 在使用仿真軟件的過程中， 對仿真漸漸有了個(gè)了解， 仿真不能代替實(shí)驗(yàn)。 仿真軟件顯示電路不能工作， 而實(shí)際確能工作，仿真不收斂，而實(shí)際電路永遠(yuǎn)不會不收斂。 但是仿真軟件可以測試未知電路， 可以驗(yàn)證自己的想法，甚至大大縮短開發(fā)過程，在你仿真的過程中， 也可以更深入的理解開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 控制模式等， 假如你要實(shí)驗(yàn)一個(gè)電路，發(fā)現(xiàn)庫里沒有現(xiàn)成的IC,在自己搭建IC之后，你對整個(gè)IC具體是如何運(yùn)作的必定了解的非常清楚。如果你的模型足夠精確， 你可以得到和實(shí)驗(yàn)室非常接近的結(jié)果。 如果你的電路是錯(cuò)誤的， 你也不用

2、擔(dān)心“炸機(jī)”的危險(xiǎn)。Simetrix/Simplis 是 我 個(gè) 人 比 較喜 歡 用的 一 款仿真 軟 件， 相 對與 功 能強(qiáng)大 的 SABER,Simetrix/Simplis 具有操作簡單， 容易上手， 速度快等特點(diǎn)， 用來實(shí)驗(yàn)開關(guān)電源的各個(gè)功能電路非常不錯(cuò)， 精通之后， 也能進(jìn)行更復(fù)雜的仿真實(shí)驗(yàn)， 比如開關(guān)電源的損耗分析， 環(huán)路分析，大信號分析， IC 設(shè)計(jì)等。“只要你能想到的，你就可以用電路實(shí)現(xiàn)！ ”雖然這幾年一直在接觸這款軟件， 但離 “精通 ”還相差很遠(yuǎn)， 但我想利用它簡單易學(xué)的特點(diǎn)，讓更多的人了解使用它，對實(shí)際開發(fā)有所幫助。并希望引出玉來，使大家共同提高。我打算先說一下軟件操

3、作過程， 再舉幾個(gè)簡單的實(shí)例，供大家參考。由于水平有些，只能說這些基礎(chǔ)的東西。先說一下目錄基礎(chǔ)操作：放置元件導(dǎo)入 PSPICE 模型瞬態(tài)分析， DC 分析， AC 分析，參數(shù)掃描自建子電路，元件庫用 SIMETRIX 仿真開環(huán) BUCK 。用 SIMPLIS 仿真 BUCK 電路： POP 分析， AC 分析。兩個(gè)簡單的實(shí)例：橋式整流帶恒功率負(fù)載 表達(dá)式的應(yīng)用填谷 PFC PF 值計(jì)算 - 波形的分析和處理更深入一點(diǎn)的實(shí)例如電流模式反激電路。準(zhǔn)諧振反激電路。單極反激 PFC 電路。LLC 電路等。做好后會和大家分享。1.放置元件。先打開程序，點(diǎn)擊 FileNew Schematic,建立新電路

4、圖基本的元件如DC電源，波形發(fā)生器電源，分段源，受控源，電阻，電容，電感，變壓器,MOS管，三極管，二級管，穩(wěn)壓管，壓控開關(guān)，地，電壓探頭，電流探頭，運(yùn)放等都能找 的至L 如上圖，也可以從 PlaceFrom Model Library菜單中找到更多的元件，如 3842,TL431 等。_|Xci小技巧：快捷鍵的使用，比如按雙擊電路圖中的通用元件，三極管，MOS管等可以選擇另外一個(gè)型號，如雙擊 Q2N2222可以把Q1變成Q2N3904G,可以放置一個(gè)地，按 R鍵放置電阻，C鍵放置電容等,F5旋轉(zhuǎn)元件，F(xiàn)6鏡像元件，F(xiàn)12放大，SHIFT+F12縮小，F(xiàn)3開始連線。 你把鍵盤的上的鍵全按一遍就

5、熟悉了，哈哈。.導(dǎo)入PSPICE庫你有時(shí)候會發(fā)現(xiàn)Simetrix/Simplis自帶的庫有些元件沒有，沒關(guān)系，Simetrix實(shí)際上就是一個(gè)簡易版的PSPICE,兼容PSPICE的庫和功能。因此我們可以導(dǎo)入PSPICE庫文件。* SIMetrix/SIMFLIS Cnuanil Shell匚百|(zhì) Simulator 31MFLaLS raptis and Data JJclp14國巨稅 SckrfaS-t i cW &w S cKe m s-t. i c W i tlxI 口1w3GhirrMiG B .Opn La5t Sch&m.ti c Ctrl+F9E&cpeii邑 As. . .Sa

6、e All. P ,3口良ress tsc.pa toSava Sessi zlRestore Su下與ionDatabGraphSjflTihslEdi tar卜JR g d看1 Lx br =ax yOptQXl5WirniowBD i. it e c -t oust , Fj-int . . .選擇如上圖的菜單ae&.QU.S M H 5 T T V ml.9C ： Pr sgrsiffi Fi 1 g客adCt or2tLibar arytPij! i c gCreate Directory然后選擇PSPICE庫文件的目錄，點(diǎn) OK,如上圖Select LibrariesCiirr e

7、ntly Select ed Lilbr ari esC : VPr ogr am Fi les VSIMe txik5&0 Vstippor t Ml odelslbrx30Aval 1 abl. Li bir ax i esC： VPr oram FileskSlMe tr ix5&0tsuppor thModelsAd.i gi t aJ_*. lbQk - C inc *1H*lp然后選中下框中的內(nèi)容，先點(diǎn)Add,在點(diǎn)OK,就可以了然后你是不是發(fā)現(xiàn)庫里面多了很多元件呢?.瞬態(tài)分析，DC分析，AC分析，參數(shù)掃描用共射放大電路和 RC濾波電路簡單的說一下以上四種最基本也是最常用的分析。 首

8、先建立一個(gè) RC低通濾波電路如下圖。V1是5V電源，把Enable AC也選中，表示 V1同時(shí)也是個(gè)頻率源，允許進(jìn)行AC分析。R1是1K電阻，C1是電容，把電容初始電壓設(shè)置為0,如下圖在RC之間放置一個(gè)電壓探頭，按快捷鍵B,也可以從菜單PlaceProbleVoltage Proble點(diǎn)SimulatorChoose Analysis,進(jìn)行分析設(shè)置，如下圖*D:于DocumEirt 31匕七工士共射放大電路.sxsch (Select ed)Fils Edit ViewSimulatorFroba Frcb AC/No iHi trarchy ontfCarlQ甘 cJ 0 共射放大電路二Ch

9、oose AnaJ.ysi s.RunF9Bun. Asynchronous.勾選中Transient和AC,在Transient欄中Stop time設(shè)置10ms,表示仿真時(shí)間為 10ms 點(diǎn)Advanced Options鍵可以設(shè)置步長，步長時(shí)間越小越精確，但是速度也越慢這里設(shè)置步長為10us / 311 / 31然后在AC欄設(shè)置一下AC分析的起始掃描頻率和終止頻率，就可以進(jìn)行分析了鼠標(biāo)點(diǎn)擊Run ,或者點(diǎn)OK后按F9運(yùn)行分析AC分析結(jié)果如下圖，可以看到增益剛開始是1,大約100Hz以后開始往下掉了。參數(shù)掃描分析假如我要知道 R在一定范圍變化，輸出是如何變化的呢，總不能一次一次的去試吧，用

10、參數(shù)掃描可以解決R1從1K變化到10K,記錄10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一樣的電路圖，只需把R的值從1K改為R,如下圖C11u IC-0 / 3110 / 31再在分析設(shè)置 Transient欄目里面，勾選中 Enable multi-step,然后點(diǎn)De巾ne在彈出的框框里面選擇第2項(xiàng)：Parameter然后設(shè)置數(shù)據(jù) start value:1k,stop value:10k, Numberof steps:10, Parameter name:R 如下圖。點(diǎn) OK。在AC欄目里也進(jìn)行同樣的操作，就可以分析了 / 3111 / 31分析結(jié)果是不是一下出了十組數(shù)據(jù)呢?DC分析DC分析其實(shí)也是一種參數(shù)掃描分析

11、，只不過變化的是電源，如下圖共射放大電路 當(dāng)電源V1從0V到5V, Q1 C極的工作點(diǎn)電壓是如何改變的呢這里要用到DC分析。 / 3112 / 31在分析設(shè)置里勾選中 DC Sweep,同時(shí)在DC欄目里設(shè)置如下Start value 設(shè)為 0, Stop value 設(shè)為 5, Number of points 設(shè)為 1K（表示描 1000 個(gè)點(diǎn)，越大越 精確，也越慢）Device name設(shè)為V1,表示要變化的源是 V1. / 3114 / 31 / 3113 / 313.自建子電路，庫有時(shí)候?yàn)榱水媹D方便， 而庫里面有沒有現(xiàn)成的， 我們需要自己建立子電路或者庫， 把一個(gè) 功能模塊的電路另存為

12、一個(gè)電路文件， 提供響應(yīng)的接口，另外一個(gè)電路調(diào)用它， 而不需要把 整個(gè)子電路在圖上畫出來，或者是干脆封裝成一個(gè)庫文件，直接調(diào)用庫就可以了。這里通過做一個(gè)“壓控振蕩器”（類似LLC頻率隨FB電壓改變）的例子來表明一下如何制作庫或子電路。需要能自己定義參數(shù)：最大頻率，最小頻率，增益（1V輸入電壓對應(yīng)多少 K的輸出頻率）VCd首先建立原理圖，如下，如何實(shí)現(xiàn)VCO功能就不具體說了，有附件.N1 N2N5(S-V(N1 )5*1 mi*LIMIT( V(N2)* V(N3 J, V(N4),WTRL - 10(V220也tl.H50土了RlN=10MegROLJT=1 O HVS7W =170L= 00

13、 DELAV=1 n risefalkl p |,- I, f.C1sadu ic=2添加兩個(gè)模塊端子 VCTRL,FOUT （按H鍵可以添加模塊端子）另存為VCO.sxcmp（在另存為對話框中 保存類型選擇第二項(xiàng)即可，表示是一個(gè)元件文 件）如下圖另存為俁存在支）：qcj 小 囪巴 圖我最近的文福我的文檔我的電胞網(wǎng)上率居gceaoecMyTssiie 口北加。怩36DD qvitiI a ads3B0Rt t *lDo cum &nts and wl +5第Ghost口隹 di aLJHOD口MTMODjNV15O074O. TMF2jKV1S0 1040. IMFj_jH196411S2.

14、TMFjNVigQgiSTE. IMFNVIDIAFr ogr am Fil esjSynop sys文件名：|- I保存 I保存類52也)：,加matic Filr-取消 |chm ti c F ilesLN13 Components|Sek包m*七i c R&lw s)2. 5-4 . U Fgruial然后點(diǎn)擊 Simulator菜單中的 Create Netlist as Subcircuit，建立網(wǎng)絡(luò)表 D: ly DocumentsXSIHetrisVCO. szc&p (Selected)File Klit ViewSimulatorPl ac * Prob_* Pr ob s

15、AC/Uoi se Mi archy Mont e-Cils區(qū)門口*VCO. KcrnpChoose仙社爐幕, RunRun AEyiL(?tiron*u.ChackRestart Trartsieiit.F9w口AbortImport M odel.Ojen/Clos Commuid NindmiFilCrailQ WetLi st a.5 Su.bcircuit.Creit JTeili st as EPICS 2 Ent circuit.Change 工l金七& CratiF.Delete D GroTLp.(W(N1聲Hn/LMT(然后后命名為 VCO ,點(diǎn)OK確定，再點(diǎn)OKfx會彈出

16、一個(gè)如下的框框，把文字全部復(fù)制下來，粘貼到記事本里面去，然后另存到C:MYMOD目錄。另存文件可以命名為 VCO.MODC0.LJrc&ARBl Hl M2 N3 N4 NE OUTP OUTNBL OLTP OUTN 工=(5)/5*Wl*L工MTTC7(N2)*MNm),1/H41.V(NS) .endsXJL1 RB1_N1 0 AR61_0UTN VL_F SX_COMF params： FIN10Meg RQUT-10 HY5TXD=1 WL=0 VOH=：CL 距 milUTN 0 roou rc=2 BR.A.MCH=I F t ANALYSIS= f 1 J 0 J) 士,TE

17、RN 0 10m 0 1DCU.ends vco為了可以實(shí)現(xiàn)輸入?yún)?shù)，我們要把VCO.MOD稍作修改，把影響這些的值修改為變量在第一行最后加入 params: Gain=10k Fmin=20k Fmax=50k （表示默認(rèn) 1V對應(yīng)10K頻率, 最小頻率20K,最大頻率50K）ft!V2 ARB1_N3 0 10K 改為 V2 ARB1_N3 0 Gain才巴 V3 ARB1_N4 0 Fmin 改為 V3 ARB1_N4 0 Fmin把 V4 ARB1 N5 0 Fmax 改為 V4 ARB1 N5 0 Fmax保存E V8.1DD -記事本匚回區(qū)文伴如 編塞也)_格式 查看也 幫助如.s

18、ufrckt ULO FB UDI parans： Gain=i 0K Fmln=ziDk Fmax=50kU1 U1_P 0 2U2 ARB1N3 0 GainU3 口RR匚HJ| n FninR1 OUT ARB1_N1 10UM ARB1_N5 0 Fmax|X$ARD1 ARB1_H1 FB ARB1_H3 nRD1_N4 ARB1_N5 0 fiftB1_0UTN $arbsourceARB1 pinnans: N1 N2 H3 H4 N5 OUTP OUTN.subckt $arbsourceARB1 N1 N2 N3 NU NE OUTP OUTNBl OUTP DUTM I(5

19、-U(lN1)/S*1nfLlMIT(U(H2)*U(N3),U(N4) ,V(H5J) .eiidbnX$U1 ARB1N1 0 fiRBlDUTN LH_P SXCOMP params： RlH=10Meg ROUT=10 H?STWD=1 UOL=O U0H=19DFlHV=1n15 / 3115 / 31C1 0RR1, OUTN 0 snnii IC=? BRANCH=ovcc.mqo, line o.&ubckt vgo cmu For params： sin=LOk Frmi n=EOb： Fmax=5okVIVJ=.P 2US卻日工_M2 o CalnU3WB1,_M4 o F

20、minRIOUT .AR RI JNl 10V4AF.B1._N5 0 RnaxX1AR61 版白LJJ. FB AP.et_M3 ARB1_N40 4P白IjOUTM Jra-bSCurctAf.BL plnnaire? ： N1 M2 Hm H4 h5 OUTP 0.JUbckT J$irtSOLirceRBl NL N2 N3 N& NS OUT= 3UThBl OUTP OUTN 1=( 5 - V (N1J )/5 * LIT* LIIIT(； V C N ?)(；N 3 J , V (N4 ) H VC N5AtirlciMZ / 3119 / 31新建一個(gè)原理圖，點(diǎn)擊PlaceF

21、rom Model Library，找到剛才建立的庫11+ Idi t Simul_iterPfote Frobeerarihy Moritt-CarloRepeat Place.Alt4R主豐他書住花上unriajnedunti tl&AFroift Mod*l Library. . Ctrl+GFroift Symbol Library.Hi srurchyr-ii. j .1在左邊的欄里找到MYMOD,選中右邊的VCO,然后點(diǎn)下方的Place放置元件。H rt Urvi nsC amjar slI ar s Current repilatiors1 igi-tai. Fl:j-Lops

22、ligital RSI9 i gi tel / 4口 i nt ar o.ec liode9rivair=Iitci-i5aL tiersJFETTin DiodePNCS / 3120 / 31參數(shù)設(shè)置如下，Gain設(shè)置為5k,表示輸入1V輸出就是5K的頻率。Fmin設(shè)為4k,Fmax設(shè)為20k,表示最小輸出頻率為4k,最大輸出頻率為20k.Ir ir s-U1IGih=5lk frnin=4k Frnax=20kil，IlBKaJUBiVCOVCTRL FOUT乂,皿V1是個(gè)從0-10V變化的分段電壓源再看仿真結(jié)果，是不是和設(shè)計(jì)的相符合呢子電路的建立更簡單，這里就不再說了。 / 3121

23、/ 315用SIMETRIX 仿真開環(huán)BUCK。按下圖畫好原理圖放置直流電源，壓控開關(guān)，方波電源V2,理想二極管，電感，電容，電阻，探頭，一個(gè)簡單的理想BUCK電路就完成了。再看仿真波形，發(fā)現(xiàn)疊加在一起了。 / 3122 / 31沒關(guān)系，按波形窗口Curves菜單中的Stack All Curves就可以展開1.25小M Ml CjvtsUQEfliCt All ClUVil,tranll Cuntitled) (Selected)ile Elit Cursiars kootiteCorves他電5 iew Haasuxe Lot與qaa居嗓的匚 Vout Wliil Cvt Colw Shw

24、/Kide Poirits jUde Selected Curves 熱包 S alatl & J Cwc s i gmi cmlrwl2 Vcti Cfl)3a *( & -*fI-c-4 inrv4ifY2Hsvt Sileclti CuvtsStack Xll Cmrv*iCt-ak 24le-cl-=d Ciirv-c展開波形如下。 IL附件：簡單開環(huán) BUCK的原理圖 / 3123 / 316.用SIMPLIS 仿真BUCK電路：POP分析，AC分析。實(shí)際上 SIMETRIX/SIMLIS 包含SIMETRIX 和SIMLIS 兩個(gè)仿真內(nèi)核， SIMETRIX 是用的 PSPICE內(nèi)

25、核，而SIMLIS是一個(gè)基于分段線性元件建立的內(nèi)核，所以速度更快，可以直接 找到開關(guān)電路的穩(wěn)定工作點(diǎn)，可以不用平均模型，直接從原理圖上得到傳遞函數(shù)。首先要選擇SIMLIS內(nèi)核。按下圖點(diǎn)擊菜單。FileEdi t 7iew Similltor Flsce Probe Frube AC/Noi st Hierarchy MonteM8Operi.沈蕓和A R，力豐小Save 息/電 As.Savw ? i ctur*.Save AllSave 口直七i. al.Read-only Si4txLsSimulator .Print.再選擇第二項(xiàng)，按 OK可以畫圖了。 / 3125 / 31 / 312

26、4 / 31V2是個(gè)三角波，V3是FB信號，V2和V3比較后形成一個(gè)方波作為驅(qū)動信號。5V的FB電壓對應(yīng)100%的占空比可以看到仿真波形如下，但速度卻快了很多，20ms的仿真時(shí)間3秒鐘就完成了。I1 Tiri1 U-釉產(chǎn)匚sce嶗*1 4.I . j j . 1 1 I j . j1 1 1卜1 1II I . I I L I . I I I . 1Jlr-卜1.1% InsU.D3 f一二二 口牌.1J2J口 A1 .r衙【ITLIS im. SKSC附件：如果不想看穩(wěn)定的過程，直接看穩(wěn)定后的結(jié)果，并且要得到VB對輸出的波特圖，就要借助POP分析。首先要加入一個(gè) POP Trigger,就是圖中的X1,必須加在有周期性信號的地方，比如圖中的三 角波發(fā)生器。要看波特圖，要加入 AC源（圖中的V4）和波特圖觀察器（在 Probe AC/Noise菜單可以找 到）然后很重要的一點(diǎn)，要在分析設(shè)置對話框中設(shè)置 時(shí)間要大于開關(guān)