各種電路仿真軟件的分析與比較

1、一當(dāng)今流行的電路仿真軟件及其特性電路仿真屬于電子設(shè)計自動化（）的組成部分。一般把電路仿真分為三個層次：物理級、電路級和系統(tǒng)級。教學(xué)中重點運用的為電路級仿真。電路級仿真分析由元器件構(gòu)成的電路性能，包括數(shù)字電路的邏輯仿真和模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析等。電路級仿真必須有元器件模型庫的支持，仿真信號和波形輸出代替了實際電路調(diào)試中的信號源和示波器。電路仿真主要是檢驗設(shè)計方案在功能方面的正確性。電路仿真技術(shù)使設(shè)計人員在實際電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就有可能全面地了解電路的各種特性。目前比較流行的電路仿真軟件大體上說有：、和等一系列仿真軟件。電路仿真軟件的基本特點：仿真項目的數(shù)量和性能：仿真項目的多少是電路仿真

2、軟件的主要指標(biāo)。各種電路仿真軟件都有的基本功能是：靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析、直流掃描和交流小信號分析等4項；可能有的分析是：傅里葉分析、參數(shù)分析、溫度分析、蒙特卡羅分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)、直流和交流靈敏度分析、失真度分析、極點和零點分析等。仿真軟件如只有項仿真功能，而有項，、等TOC o 1-5 h z軟件的仿真功能在10項左右。專業(yè)化的電路仿真軟件有更多的仿真功能。對電子設(shè)計和教學(xué)的各種需求考慮的比較周到。例如的符號分析、和的元件參數(shù)變量和最優(yōu)化分析、的網(wǎng)絡(luò)分析、的錯誤設(shè)置等都是比較有特色的功能。語言擅長于分析模擬電路，對數(shù)字電路的處理不是很有效。對于純數(shù)字電路的分析和仿真，最好采用基于等

3、硬件描述語言的仿真軟件，例如,公司的可編程邏輯器件開發(fā)軟件等。仿真元器件的數(shù)量和精度：元件庫中仿真元件的數(shù)量和精度決定了仿真的適用性和精確度。電路仿真軟件的元件庫有數(shù)千個到1-萬2個不等的仿真元件，但軟件內(nèi)含的元件模型總是落后于實際元器件的生產(chǎn)與應(yīng)用。因此，除了軟件本身的器件庫之外，器件制造商的網(wǎng)站是元器件模型的重要來源。大量的網(wǎng)絡(luò)信息也能提供有用的仿真模型。設(shè)計者如果對仿真元件模型有比較深入的研究，可根據(jù)最新器件的外部特性參數(shù)自定義元件模型，構(gòu)建自己的元件庫。對于教學(xué)工作者來說，軟件內(nèi)的元件模型庫，基本上可以滿足常規(guī)教學(xué)需要，主要問題在于國產(chǎn)元器件與國外元器件的替代，并建立教學(xué)中常用的國產(chǎn)元

4、器件庫。電路仿真軟件的元件分類方式有兩種：按元器件類型如電源、二極管、74系列等分成若干個大類；或按元器件制造商分類，大多數(shù)仿真軟件有電路圖形符號的預(yù)覽，便于選取使用。各電路仿真軟件對元件的模型都作了簡化。如的電阻模型有一階、二階和指數(shù)等3個溫度系數(shù)。多數(shù)軟件只定義了前兩個溫度系數(shù)，只有定義了電阻的個溫度系數(shù)，而的電阻沒有定義溫度系數(shù)；又比如雙極型晶體管有個模型參數(shù)，規(guī)定了全部的參數(shù)、也有個，只有個。對仿真精度要求比較高的設(shè)計要采用高精度的元件模型，或根據(jù)實際元件修正參數(shù)模型。數(shù)據(jù)顯示和處理能力：運行仿真后會得到大量的數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)的顯示方式有列表和圖線兩種。如計算靜態(tài)工作點后，將節(jié)點電壓、支

5、路電流、元件消耗能量和電源端等效電阻等數(shù)據(jù)以列表顯示；和可將電壓、電流和功率標(biāo)識在電路圖中。瞬態(tài)分析、直流掃描、交流小信號分析一般以圖示顯示結(jié)果。圖線可以被打印或保存為特定格式的文件；部分軟件可將波形保存為通用的（以時間電學(xué)量數(shù)對組表示的）格式文件，或?qū)С龅街?。也可以?fù)制圖線，把它粘貼到的w畫圖”中，處理后保存為圖片文件；或直接把圖線粘貼到、等軟件的文檔中。各電路仿真軟件對波形圖線的處理能力不同。但一般都有如下數(shù)據(jù)處理功能：1波.形測量：顯示為不同類型的坐標(biāo)刻度（線性、對數(shù)、幅度、分貝等）,測出圖線的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。2圖.線計算：對圖線進行加、減、乘、

6、除、微分、積分等運算，或?qū)D線變量作為數(shù)學(xué)函數(shù)的自變量，得到新的數(shù)學(xué)變量。3修.飾圖線：使圖線更美觀、更容易被理解?？筛膱D線的粗細(xì)、顏色、式樣和標(biāo)記；添加測量數(shù)據(jù)點標(biāo)志和數(shù)據(jù)標(biāo)簽；改變圖線的背景色、坐標(biāo)的式樣和顏色等。有些軟件允許在圖線畫面中輸入說明性的文字，甚至可以是中文文本。虛擬儀器和教育功能：形象化的虛擬儀器是電路仿真軟件的一個特色。最典型的例子是，該軟件的虛擬儀器無論界面的外觀還是內(nèi)在的功能，都達(dá)到了同類軟件的最高水平。其它設(shè)置有虛擬儀器的軟件還有、等。虛擬儀器可以幫助學(xué)習(xí)者了解電子儀器的作用，深入理解電子測量的方法和技術(shù)要領(lǐng)。掌握電子儀器的各種操作方法，特別是各種控制按鈕、旋鈕的功

7、能。和虛擬儀器的功能實際上超過了本身，比較典型的是網(wǎng)絡(luò)分析儀和邏輯分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀是分析射頻組件和射頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的專用儀器；而的邏輯分析儀具有真正的數(shù)字電路分析功能，符合實際數(shù)字系統(tǒng)分析的技術(shù)要求。部分軟件還有虛擬的機電元件，如燈泡、按鈕、繼電器、接觸器等電氣元件，調(diào)用這些元件可構(gòu)建機電控制電路。軟件元件庫中的數(shù)學(xué)和模擬控制器件可用于自動控制原理分析。為適應(yīng)教育單位對電路原理教學(xué)的需求，有的軟件設(shè)置了教育功能。主要是允許使用者對元器件設(shè)置一些隱蔽的錯誤。如和可對組件設(shè)置開路、短路和漏電阻三項參數(shù)；而公司的可以對組件和電路做更多的教學(xué)設(shè)置，并且可以加上密碼，直接作為實訓(xùn)課的考試工具。二主要仿真軟

8、件的比較（以下簡稱）：軟件是加拿大交互圖像技術(shù)有限公司（）在九十年代初推出的軟件，但在國內(nèi)開始使用卻是近幾年的事，現(xiàn)在普遍使用的是在環(huán)境下工作的（在國內(nèi)曾見過的演示版，注：也可以在環(huán)境下使用，但需安裝工具），相對其它軟件而言，它是個較小巧的軟件，只有，功能也比較單一，就是進行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真，但你絕對不可小看它，它的仿真功能十分強大，可以幾乎1國國的仿真出真實電路的結(jié)果，而且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器等工具，它的器件庫中則包含了許多大公司的晶體管元器件、集成電路和數(shù)字門電路芯片，器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)

9、入，在眾多的電路仿真軟件中，是最容易上手的，它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個窗口內(nèi)，未接觸過它的人稍加學(xué)習(xí)就可以很熟練地使用該軟件，對于電子設(shè)計工作者來說，它是個極好的工具，許多電路你無需動用烙鐵就可得知它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變元器件參數(shù)，只需點點鼠標(biāo)即可，它也可以作為電學(xué)知識的輔助教學(xué)軟件使用，利用它可以直接從屏幕上看到各種電路的輸出波形。的兼容性也較好,其文件格式可以導(dǎo)出成能被或讀取的格式，該軟件只有英文版，在中文版的下它的一些圖標(biāo)會偏移兩個位置（在下正常），但不影響它的使用。是澳大利亞的公司在年代末推出的軟件，在電子行業(yè)的軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多軟件的前面，

10、是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些學(xué)校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用。早期的主要作為印制板自動布線工具使用，運行在環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤機的內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的已發(fā)展到，是個龐大的軟件，完全安裝有多兆，它工作在環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)

11、計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有（客戶服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如，等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度的布通率。是較早出現(xiàn)的軟件之一，年就由公司推出，在電路仿真方面，它的功能可以說是最為強大，在國內(nèi)被普遍使用，現(xiàn)在使用較多的是，工作于環(huán)境，占用硬盤空間多兆，整個軟件由原理圖編輯、電路仿真、激勵編輯、元器件庫編輯、波形圖等幾個部分組成，使用時是一個整體，但各個部分各有各的窗口。發(fā)展至今，已被并入，成為一，但仍然單獨銷售和使用，新推出的版本為，工作于/8平臺上，要求是奔騰以上、內(nèi)存、以上剩余硬盤空間、以上顯示分辨率，是功能強大的模擬電路和數(shù)

12、字電路混合仿真軟件，它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出、并在同一個窗口內(nèi)同時顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果，無論對哪種器件哪些電路進行仿真，包括、脈寬調(diào)制電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換等，都可以得到精確的仿真結(jié)果，對于庫中沒有的元器件模塊，還可以自已編輯。以下圖表2-為1目前10個具有代表性的電路仿真軟件主參數(shù)的統(tǒng)計。表中安裝容量是指軟件安裝后在硬盤中所占的空間，的安裝包括了設(shè)計組件；電源種類的多少和軟件對電源的分類有關(guān)，如有的軟件將同一電源分別放在多個目錄下，有的軟件將種瞬態(tài)分析源放在一個圖標(biāo)中；的正式版的仿真元件數(shù)為萬。軟件名稱、版本安裝容量（）電源種類數(shù)仿真元件數(shù)虛擬設(shè)備數(shù),模擬分析種類1字仿真攵）合仿真線處理能力樣例文件數(shù).萬無FHF.萬FHFi4萬無FHfi4萬無F3cI萬無FHFi5萬FHFi1萬無cHFi尤無FHF1無彳Fi尤