ProtelDXP電路仿真

1、ProtelDXP電路仿真n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念在計算機上通過在計算機上通過軟件軟件來模擬具體來模擬具體電路電路的實際工作過程的實際工作過程, ,并計算出在給定條件下并計算出在給定條件下電路電路中各節(jié)點中各節(jié)點( (中間輸出節(jié)中間輸出節(jié)點點) )的輸出波形。的輸出波形。n仿真器件豐富n操作簡單。n仿真結果直觀。nMicroSim 公司的PSPICE nInteractive Image Technologies公司的Electronics Workbench n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念繪制仿繪制仿真原理真原理圖圖設置仿設置仿真元件真元件參數(shù)參數(shù)設定仿設定仿真方式真方

2、式仿真仿真分析分析結果結果圖1 電路仿真流程 n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念只有具有只有具有“Simulation”（仿真）屬性的元件才可用于電路仿真（仿真）屬性的元件才可用于電路仿真與與PCB板的原理圖板的原理圖基本一樣基本一樣選擇元器件的時候需要注意看元器件的選擇元器件的時候需要注意看元器件的模型模型列表中是否有列表中是否有Simulation項。項。n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念n只有在輸入信號作用下，仿真電路才會正常工作。只有在輸入信號作用下，仿真電路才會正常工作。與與PCB板的原理圖板的原理圖基本一樣基本一樣n電路電源和電路仿真激勵源的概念電路電源和電路仿真激勵源的概

3、念n電路電源僅表示電路連接的電源端子，而并沒有真正電路電源僅表示電路連接的電源端子，而并沒有真正表示在電路中添加了電源器件。表示在電路中添加了電源器件。n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念n在進行電路仿真之前，必須在每一個需要測試的地方在進行電路仿真之前，必須在每一個需要測試的地方 添加網(wǎng)絡標號。添加網(wǎng)絡標號。n添加方法和電路原理圖中添加網(wǎng)絡標號的方法一樣。添加方法和電路原理圖中添加網(wǎng)絡標號的方法一樣。n電路仿真的基本概念電路仿真的基本概念常用元件簡介及仿真參數(shù)設置常用元件簡介及仿真參數(shù)設置n為了進行電路的仿真，要求仿真圖中所有元件必須包含為了進行電路的仿真，要求仿真圖中所有元件必須包含仿真

4、信息，以便軟件能正確識別和處理。仿真信息，以便軟件能正確識別和處理。電路仿真前，需要對元器件進行參數(shù)設置。參數(shù)設置電路仿真前，需要對元器件進行參數(shù)設置。參數(shù)設置過程中遵循一個假定：所有的元器件是理想的。過程中遵循一個假定：所有的元器件是理想的。nProtel DXP中將仿真元件模型、中將仿真元件模型、PCB封裝庫和元器件的原封裝庫和元器件的原理圖符號整合到一個理圖符號整合到一個*.IntLib的集成庫中。的集成庫中。電阻仿真元件電阻仿真元件（a）定值電阻（）定值電阻（b）半導體電阻（）半導體電阻（c）可調電阻）可調電阻n定值電阻：設置定值電阻：設置Valuen半導體電阻：阻值由電阻的長度、寬度

5、和周圍環(huán)境決定半導體電阻：阻值由電阻的長度、寬度和周圍環(huán)境決定n電位器：電位器：Value*Set Position（可調電阻系數(shù)）（可調電阻系數(shù)）n-主要設置阻值參數(shù)主要設置阻值參數(shù)電阻、電容和電感等元器件要給出正確的參數(shù)。并注意填寫正電阻、電容和電感等元器件要給出正確的參數(shù)。并注意填寫正確的確的單位單位。（a）半導體電阻（）半導體電阻（b）抽頭電阻）抽頭電阻 （c）熱敏電阻）熱敏電阻 （d）壓敏電阻（）壓敏電阻（e）定值電阻（）定值電阻（f）可調電阻（）可調電阻（g）電位器）電位器（a）無極性電容（）無極性電容（b）有極性電容）有極性電容 (c)半導體電容半導體電容n半導體電容半導體電容n

6、定值電容：無極性和有極性電容主要設置參數(shù)定值電容：無極性和有極性電容主要設置參數(shù)要給出正確的參數(shù)，并注意填寫正確的要給出正確的參數(shù)，并注意填寫正確的單位單位。n設置電容值和電容兩端的起始電壓值設置電容值和電容兩端的起始電壓值n半導體電阻：由半導體電阻：由電容值電容值、長度長度、寬度寬度和和電路初始工作時半導體電電路初始工作時半導體電容兩端的電壓容兩端的電壓決定決定（a）定值電感）定值電感 （b）可調電感（）可調電感（c）加鐵芯定值電感（）加鐵芯定值電感（d）加鐵芯可調電感）加鐵芯可調電感n設置電感值和電路初始工作時流入電感的電流兩個參數(shù)。設置電感值和電路初始工作時流入電感的電流兩個參數(shù)。n（1

7、 1）定值電感（無論是否加鐵芯）定值電感（無論是否加鐵芯）n實際值為實際值為“Value” 乘以可調電感系數(shù)乘以可調電感系數(shù)“Set Position” 。n“Initial Current”為電路初始工作時流入電感的電流。為電路初始工作時流入電感的電流。n（2 2）可調電感（無論是否加鐵芯）可調電感（無論是否加鐵芯）常用元件簡介及仿真參數(shù)設置常用元件簡介及仿真參數(shù)設置AltiumLibrarySimulation常用元件簡介及仿真參數(shù)設置常用元件簡介及仿真參數(shù)設置n在進行電路仿真時，必須放置仿真電源在進行電路仿真時，必須放置仿真電源n標識符必須和原理圖中的標識符必須和原理圖中的Power P

8、ort標識符相同，才能進行仿真。標識符相同，才能進行仿真。n作用好比是信號發(fā)生器，觀察其發(fā)出的標準信號經(jīng)過仿真作用好比是信號發(fā)生器，觀察其發(fā)出的標準信號經(jīng)過仿真電路后的輸出，從而判斷仿真電路參數(shù)設置的合理性。電路后的輸出，從而判斷仿真電路參數(shù)設置的合理性。正弦信號源：具有固定頻率的正弦電壓或電流正弦信號源：具有固定頻率的正弦電壓或電流正弦電壓源（正弦電壓源（VSIN）和正弦波形電流源（）和正弦波形電流源（ISIN）n直流源直流源:為電路提供不變的電壓和電流輸出。為電路提供不變的電壓和電流輸出。n直流電壓源直流電壓源VSRC和直流電流源和直流電流源ISRC。 n周期脈沖源：周期性的連續(xù)脈沖電壓或

9、電流輸出。周期脈沖源：周期性的連續(xù)脈沖電壓或電流輸出。n電壓脈沖源電壓脈沖源VPULSE和電流脈沖源和電流脈沖源IPULSE。n分段線性源：通過設置不同時刻的電壓或電流，產(chǎn)生分段線性源：通過設置不同時刻的電壓或電流，產(chǎn)生仿真電路需要的任意波形的電壓或電流激勵源。仿真電路需要的任意波形的電壓或電流激勵源。n分段線性電壓源分段線性電壓源VPWL和分段線性電流源和分段線性電流源IPWL。 n指數(shù)激勵源：上升沿或下降沿按指數(shù)規(guī)律變化的電壓或電流指數(shù)激勵源：上升沿或下降沿按指數(shù)規(guī)律變化的電壓或電流激勵源。激勵源。n指數(shù)函數(shù)電壓源指數(shù)函數(shù)電壓源VEXP和指數(shù)函數(shù)電流源和指數(shù)函數(shù)電流源IEXP。 n線性受控

10、源：有線性受控源：有2個輸入節(jié)點和輸出節(jié)點，可在輸出節(jié)點個輸入節(jié)點和輸出節(jié)點，可在輸出節(jié)點得到受輸入節(jié)點控制的線性輸出信號。得到受輸入節(jié)點控制的線性輸出信號。n線性電壓控制電流源線性電壓控制電流源GSRC、線性電壓控制電壓源、線性電壓控制電壓源ESRC、線性電流控制電流源線性電流控制電流源FSRC、線性電流控制電壓源、線性電流控制電壓源HSRC。 n調頻源：產(chǎn)生仿真電路需要的單頻調頻波。調頻源：產(chǎn)生仿真電路需要的單頻調頻波。n包括調頻電壓源包括調頻電壓源VSFFM和調頻電流源和調頻電流源ISFFM。n非線性受控源：可以由用戶定義的函數(shù)關系表達式產(chǎn)生所非線性受控源：可以由用戶定義的函數(shù)關系表達式

11、產(chǎn)生所需的激勵源。需的激勵源。n非線性受控電壓源非線性受控電壓源BVSRC和非線性受控電流源和非線性受控電流源BISRC 。初始狀態(tài)設置初始狀態(tài)設置原理圖仿真過程中，非線性電路、振蕩電路和觸發(fā)器電路進原理圖仿真過程中，非線性電路、振蕩電路和觸發(fā)器電路進行直流或瞬態(tài)分析時，常出現(xiàn)解不收斂現(xiàn)象。行直流或瞬態(tài)分析時，常出現(xiàn)解不收斂現(xiàn)象。n節(jié)點電壓設置節(jié)點電壓設置節(jié)點電壓可在初始電壓設置對話框中設置，即打開如圖所示的對話框，在“Model Kind”下拉列表中選擇“Initial Condition”選項，再在“Model Sub-Kind”中選擇“Initial Node Voltage Guess

12、”選項，然后單擊“Parameters”選項卡進行初始電壓設置。初始電壓設置對話框定義元件屬性設置定義元件屬性設置在瞬態(tài)分析中，設置了參數(shù)“Use Initial Conditions”和IC，瞬態(tài)分析就先不進行直流工作點的分析，因而應在IC中設定各點的直流電壓。如果瞬態(tài)分析中沒有設置參數(shù)“Use Initial Conditions”，那么在瞬態(tài)分析前計算直流偏置（初始瞬態(tài)）解。這時IC設置中指定的節(jié)點電壓僅當做求解直流工作點時相應的節(jié)點的初始值。定義元件屬性設置定義元件屬性設置n初始條件設置打開對話框，在“Model Kind”下拉列表中選擇“Initial Condition”選項，再在

13、“Model Sub-Kind”中選擇“Set Initial Condition”選項，然后單擊“Parameters”選項卡進行初始條件設置。定義初始狀態(tài)元件定義初始狀態(tài)元件特殊元件設置特殊元件設置特殊元件設置特殊元件設置n作用：為仿真原理圖中指定的節(jié)點設置初始電壓，仿真作用：為仿真原理圖中指定的節(jié)點設置初始電壓，仿真器根據(jù)這些節(jié)點電壓求得直流或瞬態(tài)的初始解器根據(jù)這些節(jié)點電壓求得直流或瞬態(tài)的初始解n作用：為仿真原理圖的瞬態(tài)分析設置初始條件，仿真作用：為仿真原理圖的瞬態(tài)分析設置初始條件，仿真器根據(jù)設置的初始條件進行具體的仿真分析。器根據(jù)設置的初始條件進行具體的仿真分析。n在瞬態(tài)分析中，設置了

14、參數(shù)在瞬態(tài)分析中，設置了參數(shù)“Use Initial Conditions”和和IC，瞬態(tài)，瞬態(tài)分析就先不進行直流工作點的分析，因而應在分析就先不進行直流工作點的分析，因而應在IC中設定各點的中設定各點的直流電壓。直流電壓。n如果瞬態(tài)分析中沒有設置參數(shù)如果瞬態(tài)分析中沒有設置參數(shù)“Use Initial Conditions”，那么在，那么在瞬態(tài)分析前計算直流偏置（初始瞬態(tài)）解。這時瞬態(tài)分析前計算直流偏置（初始瞬態(tài)）解。這時IC設置中指定的節(jié)設置中指定的節(jié)點電壓僅當做求解直流工作點時相應的節(jié)點的初始值。點電壓僅當做求解直流工作點時相應的節(jié)點的初始值。定義元件屬性設置定義元件屬性設置仿真器設置仿真

15、器設置DesignSimulateMixed Sim仿真分析設置對話框仿真分析設置對話框5種不同的種不同的數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲類型類型激活的仿激活的仿真分析信真分析信號號 n靜態(tài)工作點分析靜態(tài)工作點分析:用于計算電路的直流工作點。用于計算電路的直流工作點。n瞬態(tài)瞬態(tài)/傅里葉分析：在給定激勵信號的條件下計算傅里葉分析：在給定激勵信號的條件下計算電路的響應。電路的響應。n仿真器設置仿真器設置 n仿真器設置仿真器設置n瞬態(tài)：從時間零開始到用戶設定的終止時間范圍內進行的瞬態(tài)：從時間零開始到用戶設定的終止時間范圍內進行的，屬于時域分析。系統(tǒng)將輸出各個節(jié)點電壓、電流及元件消，屬于時域分析。系統(tǒng)將輸出各個節(jié)點電

16、壓、電流及元件消耗功率等參數(shù)隨時間變化的曲線。耗功率等參數(shù)隨時間變化的曲線。n傅里葉：屬于頻譜分析，可與瞬態(tài)分析同步，主要用來傅里葉：屬于頻譜分析，可與瞬態(tài)分析同步，主要用來分析電路中各個非正弦波的激勵和節(jié)點的頻譜，以獲得電分析電路中各個非正弦波的激勵和節(jié)點的頻譜，以獲得電路中的基頻、直流分量及諧波等參數(shù)。路中的基頻、直流分量及諧波等參數(shù)。n瞬態(tài)瞬態(tài)/傅里葉分析傅里葉分析 瞬態(tài)瞬態(tài)/ /傅里葉特性分析參數(shù)設置對話框傅里葉特性分析參數(shù)設置對話框n瞬態(tài)瞬態(tài)/傅里葉分析傅里葉分析 n直流掃描分析直流掃描分析DC Sweep Analysis:通過改變直流輸入的幅度來通過改變直流輸入的幅度來得到不同的

17、輸出，繼而得到電路的傳輸特性（即輸入與輸出的關系得到不同的輸出，繼而得到電路的傳輸特性（即輸入與輸出的關系）。）。n交流小信號分析交流小信號分析AC Small Signal Analysis:通過改變輸入信號的通過改變輸入信號的頻率，分析電路的頻率響應特性（輸出信號隨輸入信號頻率變化的頻率，分析電路的頻率響應特性（輸出信號隨輸入信號頻率變化的情況）。情況）。n仿真器設置仿真器設置 n噪聲分析噪聲分析n傳遞函數(shù)分析傳遞函數(shù)分析:主要用來分析仿真電路的輸入電阻和輸出電阻主要用來分析仿真電路的輸入電阻和輸出電阻.n溫度掃描分析溫度掃描分析Temperature Sweep :在定義的溫度范圍內對應

18、每在定義的溫度范圍內對應每個給定的溫度對電路進行分析個給定的溫度對電路進行分析,產(chǎn)生一系列曲線。產(chǎn)生一系列曲線。n仿真器設置仿真器設置n單擊菜單單擊菜單“Simulate”“Run”命令，可對電路進行仿真。命令，可對電路進行仿真。n系統(tǒng)以用戶設定的方式對原理圖進行分析后，將生成后綴為系統(tǒng)以用戶設定的方式對原理圖進行分析后，將生成后綴為.sdf的的輸出文件和后綴為輸出文件和后綴為.nsx的原理圖的的原理圖的SPICE模式表示文件；模式表示文件；n并在波形顯示器中顯示用戶設定節(jié)點仿真后的輸出波形，并在波形顯示器中顯示用戶設定節(jié)點仿真后的輸出波形，用戶可根據(jù)該文件分析并完善原理圖的設計。用戶可根據(jù)該文件分析并完善原理圖的設計。n仿真器設置仿真器設置n1新建一個項目新建一個項目n仿真實例仿真實例-模擬電路模擬電路n2繪制仿真電路原理圖繪制仿真電路原理圖n3設置仿真節(jié)點設置仿真節(jié)點設置設置 Vi、Vb、Vc、Ve和和Vo網(wǎng)絡標號。網(wǎng)絡標號。注意仿真節(jié)點一定要放在注意仿真節(jié)點一定要放在元件引腳的外端點或導線上，元件引腳的外端點或導線上，否則該節(jié)點將不會出現(xiàn)在否則該節(jié)點將不會出現(xiàn)在仿真分析設置對話框中仿真分析設置對話框中“Available Signals”列表框內。列表框內。n4設置仿真器設置仿真器n仿真實例仿真實例-模擬電路模擬電路n5運行電路仿真運行電路仿真