第 電路仿真分析PPT課件

1、13.1.1仿真信號(hào)源元件庫（Simulation Sources.IntLib） 仿真信號(hào)源元件庫中共有23個(gè)仿真元件，這些仿真源為仿真電路提供激勵(lì)源和初始條件設(shè)置等功能。 1. 在原理圖中添加如圖13-4所示的兩個(gè)元件符號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真電路的節(jié)點(diǎn)電壓和初始條件設(shè)置。 .NS。NODE SET （節(jié)點(diǎn)設(shè)置） .IC。Initial Condition （初始條件） 圖13-4 節(jié)點(diǎn)設(shè)置和初始條件狀態(tài)定義符第1頁/共16頁 13.1.2仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫（Simulation Math Function. IntLib） 仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫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

2、弦、絕對(duì)值、反正弦、反余弦、開方等數(shù)學(xué)計(jì)算的函數(shù)，通過使用這些函數(shù)可以對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算，從而得到自己需要的信號(hào)。 13.1.3仿真特殊功能元件庫（Simulation Special Function. IntLib） 仿真特殊功能元件庫的元件主要是常用的運(yùn)算函數(shù)，比如增益、加、減、乘、除、求和和壓控振蕩源等專用的元件。 13.1.4信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫（Simulation Transmission Line. IntLib） 信號(hào) 仿真?zhèn)鬏斁€元件庫包括三個(gè)信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件，分別是URC均勻分布傳輸線、LTRA有損耗傳輸線和LLTRA無損耗傳輸線，如圖13-14所示。圖13-1

3、4傳輸線元件第2頁/共16頁 13.1.5仿真Pspice功能元件庫（Simulation Pspice Function.IntLib） 仿真Pspice功能元件庫主要為設(shè)計(jì)者提供Pspice功能元件。13.213.2仿真器的設(shè)置仿真器的設(shè)置 完成電路的編輯后，在仿真之前，要選擇對(duì)電路進(jìn)行那種分析，設(shè)置收集的變量數(shù)據(jù)，以及設(shè)置顯示哪些變量的波形。常見的仿真分析有靜態(tài)工作點(diǎn)分析（Operating Point Analysis）、瞬態(tài)分析（Transient Analysis）、直流掃描分析（DC Sweep Analysis）、交流小信號(hào)分析（AC Small Signal Analysis

4、）、噪聲分析（Noise Analysis）、極點(diǎn)、零點(diǎn)分析（Pole-Zero Analysis）、傳遞函數(shù)分析（Transfer Function Analysis）、溫度掃描分析（Temperature Sweep）、參數(shù)掃描（Parameter Sweep）、蒙特卡洛分析（Monte Carlo Analysis）等分析。本章主要講解后面例子中用到的靜態(tài)工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析和交流小信號(hào)分析的設(shè)置方法。第3頁/共16頁 執(zhí)行DesignSimulateMixed Sim命令,彈出如圖13-15所示的電路仿真分析設(shè)置對(duì)話框。 13.2.1一般設(shè)置（General Setup） 在仿真分析設(shè)

5、置對(duì)話框的左側(cè)分析選項(xiàng)列表中，列寫出了所有的分析選項(xiàng)，選中每個(gè)分析選項(xiàng)，右側(cè)即顯示出相應(yīng)的設(shè)置項(xiàng)。選中General Setup，即可在右側(cè)的選項(xiàng)中進(jìn)行一般設(shè)置。在Available Signals 列表中顯示的是可以進(jìn)行仿真分析的信號(hào)，Active Signals列表框中顯示的是激活的信號(hào)，將需要進(jìn)行仿真的信號(hào)，單擊 “ ”和 “ ” 可完成添加或刪除激活信號(hào)，如圖13-15所示。圖13-15 仿真分析設(shè)置對(duì)話框可 進(jìn) 行 仿真的信號(hào)激 活 的 信號(hào)添 加 或 刪除按鈕第4頁/共16頁 13.2.2靜態(tài)工作點(diǎn)分析（Operating Point Analysis） 靜態(tài)工作點(diǎn)分析通常用于對(duì)放

6、大電路進(jìn)行分析，當(dāng)放大器處于輸入信號(hào)為零的狀態(tài)的時(shí)候，電路中各點(diǎn)的狀態(tài)就是電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。最典型的是放大器的直流偏置參數(shù)。進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析的時(shí)候，不需要設(shè)置參數(shù)。 13.2.3瞬態(tài)分析（Transient Analysis） 瞬態(tài)分析用于分析仿真電路中工作點(diǎn)信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。進(jìn)行瞬態(tài)分析之前，設(shè)計(jì)者要設(shè)置瞬態(tài)分析的起始和終止時(shí)間、仿真時(shí)間的步長(zhǎng)等參數(shù)。在電路仿真分析設(shè)置對(duì)話框中，激活Transient選項(xiàng)，在如圖13-17所示的瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。第5頁/共16頁圖13-17 瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框第6頁/共16頁 在Transient Analysis Setup列表中

7、共用11個(gè)參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，這些參數(shù)的含義分別是： Transient Start Time參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的起始時(shí)間。瞬態(tài)分析通常從時(shí)間零開始，在時(shí)間零和開始時(shí)間，瞬態(tài)分析照樣進(jìn)行，但并不保存結(jié)果。而開始時(shí)間和終止時(shí)間的間隔將保存，并用于顯示。 Transient Stop Time參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的終止時(shí)間。 Transient Step Time參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的時(shí)間步長(zhǎng)，該步長(zhǎng)不是固定不變的。 Transient Max Step Time參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的最大時(shí)間步長(zhǎng)。 Use Initial Conditions項(xiàng)用于設(shè)置電路仿真的初始狀態(tài)。當(dāng)勾選該項(xiàng)后，仿真開始時(shí)將調(diào)

8、用設(shè)置的電路初始參數(shù)。 Use Transient Default項(xiàng)用于設(shè)置使用默認(rèn)的瞬態(tài)分析設(shè)置，選中該項(xiàng)后，列表中的前四項(xiàng)參數(shù)將處于不可修改狀態(tài)。 Default Cycles Displayed參數(shù)用于設(shè)置默認(rèn)的顯示周期數(shù)。 default Points Per Cycle參數(shù)用于設(shè)置默認(rèn)的每周期仿真點(diǎn)數(shù)。 Enable Fouries項(xiàng)用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析，勾選該項(xiàng)后，系統(tǒng)將進(jìn)行傅立葉分析，顯示頻域參數(shù)。 Fouries Fundamental Frequency用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析的基頻。 Fouries Number of Harmonics用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析的諧波次數(shù)。第

9、7頁/共16頁13.2.4交流小信號(hào)分析（AC Small Signal Analysis） 交流小信號(hào)分析用于對(duì)系統(tǒng)的交流特性進(jìn)行分析，在頻域響應(yīng)方面顯示系統(tǒng)的性能，該分析功能對(duì)于濾波器的設(shè)計(jì)相當(dāng)有用，通過設(shè)置交流信號(hào)分析的頻率范圍，系統(tǒng)將顯示該頻率范圍內(nèi)的增益。在電路仿真分析設(shè)置對(duì)話框中，激活A(yù)C Small Signal Analysis選項(xiàng)，在如圖13-18所示的交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。圖13-18 交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 其中Start Frequency參數(shù)用于設(shè)置進(jìn)行交流小信號(hào)分析的起始頻率。 Stop Frequency參數(shù)用于設(shè)置進(jìn)行交流小信號(hào)分析的終止

10、頻率。 Sweep參數(shù)用于設(shè)置交流小信號(hào)分析的頻率掃描的方式，系統(tǒng)提供了三種頻率掃描方式“Linear”項(xiàng)表示對(duì)頻率進(jìn)行線性掃描，“Decade”項(xiàng)表示采用10的指數(shù)方式進(jìn)行掃描，“Octave”項(xiàng)表示采用8的指數(shù)方式進(jìn)行掃描。 Test Points參數(shù)表示進(jìn)行測(cè)試的點(diǎn)數(shù)。 Total Test Points參數(shù)表示中的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。第8頁/共16頁13.3多諧振蕩器電路仿真實(shí)例 在學(xué)習(xí)前面關(guān)于電路仿真的基本知識(shí)后，將對(duì)第二章的多諧振蕩器電路進(jìn)行仿真。電路仿真的一般步驟如下：1.找到仿真原理圖中所有需要的仿真元件，如果仿真元件庫中沒有所用的元件，必須事先建立其仿真庫文件，并添加仿真模型。本章后面

11、的模擬放大電路仿真和BCD-7 段譯碼電路仿真實(shí)例中將講解這部分內(nèi)容，但元件的仿真庫文件的建立方法在本教材中不做要求。2.仿真元件的放置和電路的連接，并且添加激勵(lì)源。3.在需要繪制仿真數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)處添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。4.仿真器參數(shù)設(shè)置。5.電路仿真并分析仿真結(jié)果。第9頁/共16頁13.3.1繪制仿真原理圖 在第二章中已經(jīng)繪制了多諧振蕩器電路，如圖2-1所示。其中每個(gè)元件都具有其仿真屬性，因此不用更改。只需將接口Y1刪除，添加一個(gè)+12V的電壓源V1，方法：?jiǎn)螕簟癠tility”工具欄中的工具按鈕，打開如圖13-20所示的仿真電源工具欄，在工具欄中單擊“+12V”電壓源工具按鈕，在工作區(qū)放置一個(gè)+12

12、V的電壓源。圖13-20 放置激勵(lì)源+12v的電壓源第10頁/共16頁 放置完畢后，點(diǎn)擊元件，彈出元件屬性對(duì)話框，如圖13-21所示，修改其參數(shù)，設(shè)置Designator為“V1”、Comment為“=Value”、Value為“+12”。圖13-21 仿真電壓源屬性設(shè)置對(duì)話框圖13-22 多諧振蕩器仿真原理圖 連接電路，并放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)：Q1B、Q1C、Q2B、Q2C，如圖13-22所示。第11頁/共16頁13.3.2仿真器參數(shù)設(shè)置 1.單擊 “ ” 按鈕，彈出13-23所示的對(duì)話框，分別雙擊Q1B、Q1C、Q2B、Q2C，把他們添加到Active Signals內(nèi)，見圖13-23。 2.在C

13、ollect Data For欄，從列表中選擇“Node Voltage，Supply Current，Device Current and Power”。 3.為這個(gè)分析勾選“Operating Point Analysis”和“Transient Analysis”。圖13-23 仿真器一般參數(shù)設(shè)置第12頁/共16頁 4.激活Transient Analysis選項(xiàng),設(shè)置Transient Stop Time為10ms，指定一個(gè)10ms的仿真窗口；設(shè)置Transient Step Time為10us，表示仿真可以每10us顯示一個(gè)點(diǎn)；設(shè)置Transient Max Step Time:10us；如圖13-24所示。圖13-24 瞬態(tài)特性參數(shù)設(shè)置第13頁/共16頁13.3.3信號(hào)仿真分析 單擊 “ ” 按鈕運(yùn)行仿真，仿真波形如圖13