Altium Designer原理圖與PCB設計第9章電路仿真課件

第9章電路仿真第9章電路仿真9.1電路仿真的基本概念9.2仿真元件的模式及參數(shù)9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置9.4電路仿真操作9.1電路仿真的基本概念9.1電路仿真的基本概念現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)廣泛地應用于社會、經(jīng)濟、生物、工程等各個領域。隨著計算機軟/硬件技術和EDA技術的發(fā)展，電路仿真技術也廣泛的應用在電子電路和系統(tǒng)設計的全過程中。目前市場上有許多優(yōu)秀的電路仿真軟件可以選用，例如，NIMultisim、TinaPro、ProteusProfessional（單片機模擬仿真軟件）等。這些電路仿真軟件用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。這些電路仿真軟件的元器件庫，提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。9.1電路仿真的基本概念現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)廣泛地應用于社會、經(jīng)這些電路仿真軟件的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀等。這些電路仿真軟件具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能。這些電路仿真軟件的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通

AltiumDesigner15系統(tǒng)可以提供強大的電路仿真功能。在電路仿真過程中，涉及到的幾個基本概念如下。（1）仿真元器件。用戶進行電路仿真時使用的元器件，要求具有仿真屬性，即具有仿真模型。（2）仿真原理圖。用戶根據(jù)具體電路的設計要求，使用原理圖編輯器及具有仿真屬性的元器件所繪制而成的電路原理圖。（3）仿真激勵源。用于模擬實際電路中的激勵信號。AltiumDesigner15系統(tǒng)可以提供強大的電路

（4）節(jié)點網(wǎng)絡標簽。對一電路中要測試的多個節(jié)點，應該分別放置一個有意義的網(wǎng)絡標簽名，便于明確查看每一節(jié)點的仿真結果（電壓或電流波形）。（5）仿真方式。仿真方式有多種，不同的仿真方式下相應有不同的參數(shù)設定，用戶應根據(jù)具體的電路要求來選擇設置仿真方式。（6）仿真結果。仿真結果一般是以波形的形式給出，不僅僅局限于電壓信號，每個元件的電流及功耗波形都可以在仿真結果中觀察到。（4）節(jié)點網(wǎng)絡標簽。對一電路中要測試的多個節(jié)點，應該分別放9.2元件的仿真模式及參數(shù)

9.2.1常用元件的仿真參數(shù)設置

“MiscellaneousDevices.IntLib”是AltiumDesigner15系統(tǒng)默認提供的一個常用分離元件集成庫。在這個集成庫中包含了各種常用的元件，如電阻、電容、電感、晶振、二極管、三極管等，大多數(shù)都具有仿真模型。當這些元件放置在原理圖中，并進行屬性設置以后，相應的仿真參數(shù)也同時被系統(tǒng)默認設置，直接可以用于仿真。9.2元件的仿真模式及參數(shù)

9.2.1常用元件的仿真參數(shù)設置

下面以電容為例，介紹常用元件的仿真參數(shù)設置。（1）打開“元件庫”面板，在集成庫“MiscellaneousDevices.IntLib”中，找到元件“Cap”，并放置在原理圖中，如圖9.2.1所示。圖9.2.1放置電容下面以電容為例，介紹常用元件的仿真參數(shù)設置。圖9.2.1放（2）雙擊該元件，打開“元件屬性”對話框，在“Models”欄中，可以看到元件的仿真模型己經(jīng)存在，如圖9.2.2所示。圖9.2.2“元件屬性”設置對話框（2）雙擊該元件，打開“元件屬性”對話框，在“Models”（3）設定“標識符”為“C1”，設定“Parameters”欄中的“Value”為“100pF”。雙擊“Models”欄中類型“Simulation”，進入“SimModel”窗口中，打開其中的“Parameters”設置對話框，如圖9.2.3所示。圖9.2.3“Parameters”設置對話框（3）設定“標識符”為“C1”，設定“Parameters”（4）單擊“OK”按鈕，返回元件屬性對話框，再次單擊“OK”按鈕，關閉“元件屬性”設置對話框。設置好基本屬性及仿真參數(shù)的電容如圖9.2.4所示。電阻、電感、晶振、二極管、三極管等常用元件的仿真參數(shù)設置與電容器類似。

圖9.2.4設置了仿真參數(shù)的電容（4）單擊“OK”按鈕，返回元件屬性對話框，再次單擊“OK”9.2.2特殊仿真元器件的參數(shù)設置

在仿真過程中，有時還會用到一些專用于仿真的特殊元器件，它們存放在系統(tǒng)提供的“SimulationSources.IntLib”集成庫中。1.節(jié)點電壓初值“.IC”節(jié)點電壓初值“.IC”主要用于為電路中的某一節(jié)點提供電壓初值，與電容中的“InitialVoltage”參數(shù)的作用類似。設置方法很簡單，只要把該元件放在需要設置電壓初值的節(jié)點上，通過設置該元件的仿真參數(shù)即可為相應的節(jié)點提供電壓初值，如圖9.2.5所示。圖9.2.5放置的“.IC”元件9.2.2特殊仿真元器件的參數(shù)設置在仿真過程中，有時還會需要設置的“.IC”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓初值。左鍵雙擊節(jié)點電壓初值元件，系統(tǒng)彈出“.IC”元件屬性設置對話框，如圖9.2.6所示。圖9.2.6“.IC”元件屬性設置需要設置的“.IC”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓初值。左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下的“Simulation”項，系統(tǒng)彈出如圖9.2.7所示的“.IC”元件仿真參數(shù)設置對話框。圖9.2.7“.IC”元件仿真參數(shù)設置左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“InitialVoltage”，用于設定相應節(jié)點的電壓初值，這里設置為“0V”。設置了有關參數(shù)后的“.IC”元件如圖9.2.8所示。圖9.2.8設置了參數(shù)的“.IC”元件在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“2.節(jié)點電壓“.NS”節(jié)點電壓“.NS”是一個與節(jié)點電壓初值“.IC”十分類似的特殊仿真元器件。一個在對雙穩(wěn)態(tài)或單穩(wěn)態(tài)電路進行瞬態(tài)特性分析時，節(jié)點電壓“.NS”用來設定某個節(jié)點的電壓預收斂值。節(jié)點電壓“.NS”的設置方法很簡單，只要把該元件放在需要設置電壓預收斂值合節(jié)點上，通過設置該元件的仿真參數(shù)即可為相應的節(jié)點設置電壓預收斂值，如圖9.2.9所示。圖9.2.9放置的“.NS”元件2.節(jié)點電壓“.NS”圖9.2.9放置的“.NS”元件

需要設置的“.NS”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓預收斂值。左鍵雙擊節(jié)點電壓元件，系統(tǒng)彈出與“.IC”元件屬性設置對話框（圖9.2.6）類似的屬性設置對話框，如圖9.2.10所示。圖9.2.10“.NS”元件屬性設置對話框需要設置的“.NS”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓預收左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下的“Simulation”項，系統(tǒng)彈出“.NS”元件仿真參數(shù)設置對話框，如圖9.2.11所示。圖9.2.11“.NS”元件仿真參數(shù)設置左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“InitialVoltage”，用于設定相應節(jié)點的電壓預收斂值。例如，設置為“10V”。設置了有關參數(shù)后的“.NS”元件如圖9.2.12所示。圖9.2.12設置完參數(shù)的“.NS”元件在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“9.2.3仿真數(shù)學函數(shù)仿真數(shù)學函數(shù)主要用于對仿真原理圖中的兩個節(jié)點信號進行各種合成運算，以達到一定的仿真目的，包括節(jié)點電壓的加、減、乘、除，以及支路電流的加、減、乘、除等運算，也可以用于對一個節(jié)點信號進行各種變換，如：正弦變換、余弦變換和雙曲線變換等。例如，一個能夠對兩個節(jié)點電壓信號進行相加運算的仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”如圖9.2.13所示。圖9.2.13仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”9.2.3仿真數(shù)學函數(shù)仿真數(shù)學函數(shù)主要用于對仿真原理圖中的兩下面以一個示例介紹仿真數(shù)學函數(shù)的使用方法。示例使用正弦和余弦仿真數(shù)學函數(shù)，對某一輸入信號進行正弦變換和余弦變換，然后疊加輸出。具體的操作步驟如下。（1）新建一個原理圖文件，另存為“仿真數(shù)學函數(shù).SchDoc”。（2）在系統(tǒng)提供的集成庫中，選擇到“SimulationSources.IntLib”和“SimulationMathFunction.IntLib”進行加載。下面以一個示例介紹仿真數(shù)學函數(shù)的使用方法。示例使用正弦和余弦

（3）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationMathFunction.IntLib”，選擇正弦變換函數(shù)“SINV”、余弦變換函數(shù)“COSV”及電壓相加函數(shù)“ADDV”，將其分別放置到原理圖中，如圖9.2.14所示。圖9.2.14放置仿真數(shù)學函數(shù)（3）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationM（4）在“庫”面板中，打開集成庫“MiscellaneousDevices.IntLib”，選擇電阻元件Res1，在原理圖中放置兩個接地電阻，并完成相應的電氣連接，如圖9.2.15所示。圖9.2.15放置接地電阻并連接（4）在“庫”面板中，打開集成庫“Miscellaneous

（5）雙擊電阻，系統(tǒng)彈出屬性設置對話框，相應的電阻值設置為1kΩ。（6）雙擊每一個仿真數(shù)學函數(shù)，進行參數(shù)設置，在彈出“PropertiesforSchematicComponentinSheet（電路圖中的元件屬性）”對話框中，只需設置標識符，如圖9.2.16所示。（5）雙擊電阻，系統(tǒng)彈出屬性設置對話框，相應的電阻值設置為圖9.2.17設置好的原理圖圖9.2.17設置好的原理圖（7）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationSourcesIntLib”，找到正弦電壓源“VSIN”,放置在仿真原理圖中，并進行接地連接，如圖9.2.18所示。圖9.2.18放置正弦電壓源并連接（7）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationSo（8）雙擊正弦電壓源，彈出相應的屬性對話框，設置其基本參數(shù)及仿真參數(shù)，如圖9.2.19所示。標識符輸入為“V1”，其他各項仿真參數(shù)均采用系統(tǒng)的默認值。（8）雙擊正弦電壓源，彈出相應的屬性對話框，設置其基本參數(shù)（9）單擊“OK（確定）”按鈕得到的仿真原理圖如圖9.2.20所示。圖9.2.20仿真原理圖（9）單擊“OK（確定）”按鈕得到的仿真原理圖如圖9.2.2（10）在原理圖中需要觀測信號的位置添加網(wǎng)絡標簽。在這里需要觀測的信號有4個，即輸入信號、經(jīng)過正弦變換后的信號、經(jīng)過余弦變換后的信號及疊加后輸出的信號。因此，在相應的位置處放置4個網(wǎng)絡標簽，即“INPUT”、“SINOUT”、“COSOUT”和“OUTPUT”，如圖9.2.21所示。圖9.2.21添加網(wǎng)絡標簽（10）在原理圖中需要觀測信號的位置添加網(wǎng)絡標簽。在這里需要（11）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”命令，在系統(tǒng)彈出的“AnalysesSetup（分析設置）”對話框中設置常規(guī)參數(shù)，詳細設置如圖9.2.22所示。（11）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSi

（12）完成通用參數(shù)的設置后，在“分析／選項”列表框中，勾選“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”和“TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”選項?！癟ransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”選項中各項參數(shù)的設置如圖9.2.23所示。（12）完成通用參數(shù)的設置后，在“分析／選項”列表框中，勾

（13）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，系統(tǒng)進行電路仿真。瞬態(tài)仿真分析和傅里葉分析的仿真結果分別如圖9.2.24和圖9.2.25所示。圖9.2.24瞬態(tài)仿真分析的仿真結果（13）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，系統(tǒng)進行電路圖9.2.25傅立葉分析的仿真結果圖9.2.25傅立葉分析的仿真結果在圖9.2.26中，給出的是該文件中與輸出信號“OUTPUT”有關的數(shù)據(jù)，給出了基波和2~9次諧波的幅度、相位值，以及歸一化的幅度、相位值等參數(shù)。圖9.2.26輸出信號的傅里葉分析數(shù)據(jù)在圖9.2.26中，給出的是該文件中與輸出信號“OUTPUT9.2.4仿真電源及激勵源

在AltiumDesigner15系統(tǒng)的“SimulationSources.Intlib”集成庫中，可以提供多種仿真電源和激勵源。在使用時，這些仿真源均被默認為理想的激勵源，即電壓源的內(nèi)阻為零，而電流源的內(nèi)阻為無窮大。在仿真時，仿真激勵源提供輸入到仿真電路中的測試信號，根據(jù)觀察這些測試信號通過仿真電路后的輸出波形，用戶可以判斷仿真電路中的參數(shù)設置是否合理。9.2.4仿真電源及激勵源在AltiumDesigne1．直流電壓／電流源直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”分別用來為仿真電路提供一個不變的電壓信號或不變的電流信號，符號形式如圖9.2.27所示。圖9.2.27直流電壓/電流源符號1．直流電壓／電流源圖9.2.27直流電壓/電流源符號

直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”需要設置的仿真參數(shù)是相同的。雙擊新添加的仿真直流電壓源，在出現(xiàn)的對話框中設置其屬性參數(shù)，如圖9.2.28所示。圖9.2.28屬性設置對話框直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”需要設置的仿

2．正弦信號激勵源正弦信號激勵源包括正弦電壓源“VSIN”與正弦電流源“ISIN”，用來為仿真電路提供正弦激勵信號，符號如圖9.2.29所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的正弦信號激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.29正弦電壓/電流源符號2．正弦信號激勵源圖9.2.29正弦電壓/電流源符號3．周期脈沖源周期脈沖源包括脈沖電壓激勵源“VPULSE”與脈沖電流激勵源“IPULSE”，可以為仿真電路提供周期性的連續(xù)脈沖激勵，其中脈沖電壓激勵源“VPULSE”在電路的瞬態(tài)特性分析中用得比較多。兩種激勵源的符號形式如圖9.2.30所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的周期脈沖源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.30脈沖電壓／電流源符號3．周期脈沖源圖9.2.30脈沖電壓／電流源符號4．分段線性激勵源分段線性激勵源所提供的激勵信號是由若干條相連的直線組成，是一種不規(guī)則的信號激勵源，包括分段線性電壓源“VPWL”與分段線性電流源“IPWL”兩種，符號形式如圖9.2.31所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的分段線性激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.31分段電壓／電流源符號4．分段線性激勵源圖9.2.31分段電壓／電流源符號5．指數(shù)激勵源指數(shù)激勵源包括指數(shù)電壓激勵源“VEXP”與指數(shù)電流激勵源“IEXP”，用來為仿真電路提供帶有指數(shù)上升沿或下降沿的脈沖激勵信號，通常用于高頻電路的仿真分析，符號形式如圖9.2.32所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的指數(shù)激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.32指數(shù)電壓/電流源符號5．指數(shù)激勵源圖9.2.32指數(shù)電壓/電流源符號6.單頻調(diào)頻激勵源單頻調(diào)頻激勵源用來為仿真電路提供一個單頻調(diào)頻的激勵波形，包括單頻調(diào)頻電壓源“VSFFM”與單頻調(diào)頻電流源“ISFFM”兩種，符號形式如圖9.2.33所示，需要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的單頻調(diào)頻激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.33單頻調(diào)頻電壓／電流源符號6.單頻調(diào)頻激勵源圖9.2.33單頻調(diào)頻電壓／電流源符號9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置

9.3.1電路仿真分析方式在原理圖編輯環(huán)境中，單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”菜單命令，系統(tǒng)彈出“AnalysesSetup（分析設置）”對話框如圖9.3.1所示。在該對話框左側的“Analyses/Option（分析／選項）”欄中，列出了若干選項供用戶選擇，包括各種具體的仿真分析方式。而對話框的右側則用來顯示與選項相對應的具體設置內(nèi)容。系統(tǒng)的默認選項為“GeneralSetup（通用參數(shù)設置）”，即仿真方式的通用參數(shù)設置。9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置

9.3.1電路仿真分圖9.3.1仿真分析設置對話框圖9.3.1仿真分析設置對話框在電路仿真分析中，選擇合適的仿真方式，并對相應的參數(shù)進行合理的設置，是仿真能夠正確運行并能獲得良好的仿真效果的關鍵保證。一般來說，仿真方式的設置包含兩部分：一是各種仿真方式都需要的通用參數(shù)設置，二是具體的仿真方式所需要的特定參數(shù)設置，二者缺一不可。在“Analyses/Option（分析／選項）”欄中，最后一項為“AdvancedOptions”設置，顯示的是各種仿真方式都應該遵循的系統(tǒng)默認基本條件。一般來說，盡量不要去修改，以免導致某些仿真程序無法正常運行?！癆dvancedOptions”設置對話框如圖9.3.2所示。在電路仿真分析中，選擇合適的仿真方式，并對相應的參數(shù)進行合理圖9.3.2“AdvancedOptions”設置對話框圖9.3.2“AdvancedOptions”設置對話框9.3.2仿真通用參數(shù)設置在圖9.3.1所示的仿真分析“GeneralSetup（通用參數(shù)設置）”對話框中，需要設置的通用參數(shù)選項有以下幾項。1.“CollectDataFor（收集數(shù)據(jù)）”選項“CollectDataFor（收集數(shù)據(jù)）”選項用于設置仿真程序需要計算的數(shù)據(jù)類型。2.“SheetstoNetlist（網(wǎng)表）”選項“SheetstoNetlist（網(wǎng)表）”選項用于設置仿真程序作用的范圍。3.“SimViewSetup”（仿真視圖設置）“SimViewSetup”（仿真視圖設置）用于設置仿真結果的顯示內(nèi)容。9.3.2仿真通用參數(shù)設置在圖9.3.1所示的仿真分析“G4.“AvailableSignals（可用的信號）”“AvailableSignals（可用的信號）”列表框中列出了所有可供選擇的觀測信號，具體內(nèi)容隨著“CollectDataFor”列表框的設置變化而變化，即對于不同的數(shù)據(jù)組合，可以觀測的信號是不同的。5.“ActiveSignals（有效信號）”：“ActiveSignals（有效信號）”列表框列出了仿真程序運行結束后，能夠立刻在仿真結果圖中顯示的信號。4.“AvailableSignals（可用的信號）”9.3.3OperatingPointAnalysis（工作點分析）“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”就是靜態(tài)工作點分析。在進行“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”時，電路中的交流源將置零，電容開路，電感短路，分析提供各個節(jié)點的對地電壓及流過每一元件的電流。使用該方式時，通常不需要用戶進行特定參數(shù)的設置，只需要選中即可運行，如圖9.3.3所示。圖9.3.3選中“OperatingPointAnalysis”選項對話框9.3.3OperatingPointAnalysi9.3.4TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）在“TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”內(nèi)部包含有“FourierAnalysis（傅里葉分析）”。瞬態(tài)特性分析是一種時域仿真分析方式，分析所選定的電路節(jié)點的時域響應。即觀察該節(jié)點在整個顯示周期中每一時刻的電壓波形，通常是從零時間開始，到規(guī)定的終止時間結束。在進行瞬態(tài)分析時，直流電源保持常數(shù)，交流信號源隨著時間而改變，電容和電感都是能量儲存模式元件。傅里葉分析則可以與瞬態(tài)特性分析同時進行，屬于頻域分析。傅里葉分析方法用于分析一個時域信號的直流分量、基頻分量和諧波分量的振幅和相位。即把被測節(jié)點處的時域變化信號作離散博里葉變換，求出它的頻域變化規(guī)律。9.3.4TransientAnalysis（瞬態(tài)特性

在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“TransientAnalysis”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.4所示。圖9.3.4“TransientAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，9.3.5DCSweepAnalysis（直流掃描分析）“DCSweepAnalysis（直流掃描分析）”用來分析電路的直流傳輸特性。分析時，利用一個或兩個直流電源，分析電路中某一節(jié)點上的直流工作點的數(shù)值變化的情況。即在一定的范圍內(nèi)，通過改變輸入信號源的電壓值，對節(jié)點的靜態(tài)工作點進行分析。根據(jù)所獲得的一系列直流傳輸特性曲線，可以確定輸入信號、輸出信號的最大范圍及噪聲容限等。9.3.5DCSweepAnalysis（直流掃描分在“AnalyseSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“DCSweepAnalysis（直流掃描分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.5所示。圖9.3.5“DCSweepAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyseSetup（仿真分析設置）”對話框中，選9.3.6ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）“ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）”主要用于分析電路的頻率響應特性，即輸出信號隨著輸入信號頻率變化而變化的情況。利用該仿真分析方式，可以得到電路的幅頻特性和相頻特性。在分析電路的頻率響應特性時，需先選定被分析的電路節(jié)點，在分析時，電路中的直流源將自動置零，交流信號源、電容、電感等均處在交流模式，輸入信號也設定為正弦波形式。若把函數(shù)信號發(fā)生器的其它信號作為輸入激勵信號，在進行交流頻率分析時，會自動把它作為正弦信號輸入。因此輸出響應也是該電路交流頻率的函數(shù)。9.3.6ACSmallSignalAnalysi在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中選擇“ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框圖9.3.6所示。圖9.3.6“ACSmallSignalAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中選擇9.3.7NoiseAnalysis（噪聲分析）“NoiseAnalysis（噪聲分析）”用于檢測電路輸出信號的噪聲功率幅度，用于計算、分析電阻或晶體管的噪聲對電路的影響。在實際的電路中，存在著各種各樣的噪聲，這些噪聲分布在很寬的頻帶內(nèi)，每個元件對于不同頻段上的噪聲敏感程度是不同的。在分析時，假定電路中各噪聲源是互不相關的，因此它們的數(shù)值可以分開各自計算。在噪聲分析時，電容、電感和受控源應被視為無噪聲的元件。對交流小信號分析中的每一個頻率，電路中的每一個噪聲源的噪聲電平都會被計算出來，它們對輸出節(jié)點的貢獻通過將各方均值相加而得到?！癗oiseAnalysis（噪聲分析）”通常與“ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）”一起進行的。9.3.7NoiseAnalysis（噪聲分析）“No在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“NoiseAnalysis（噪聲分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.7所示。圖9.3.7“NoiseAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選9.3.8Pole-ZeroAnalysis（零-極點分析）“Pole-ZeroAnalysis（零-極點分析）”是一種對電路的穩(wěn)定性分析相當有用的工具。該分析方法可以用于交流小信號電路傳遞函數(shù)中零點和極點的分析。通常先進行直流工作點分析，對非線性器件求得線性化的小信號模型。在此基礎上再分析傳輸函數(shù)的零點、極點。零-極點分析主要用于模擬小信號電路的分析，對數(shù)字器件將被視為高阻接地。9.3.8Pole-ZeroAnalysis（零-極點在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“Pole-ZeroAnalysis（零-極點分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.8所示。圖9.3.8“Pole-ZeroAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選9.3.9TransferFunctionAnalysis（傳遞函數(shù)分析）“TransferFunctionAnalysis（傳遞函數(shù)分析）”可以分析一個源與兩個節(jié)點的輸出電壓，或一個源與一個電流輸出變量之間的直流小信號傳遞函數(shù)。也可以用于計算輸入和輸出阻抗。需先對模擬電路或非線性器件進行直流工作點分析，求得線性化的模型，然后再進行小信號分析。輸出變量可以是電路中的節(jié)點電壓，輸入必須是獨立源。9.3.9TransferFunctionAnaly在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“TransferFunctionAnalysis（傳遞函數(shù)分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.9所示。圖9.3.9“TransferFunctionAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選9.3.10TemperatureSweep（溫度掃描分析）“TemperatureSweep（溫度掃描分析）”是指在一定的溫度范圍內(nèi)，通過對電路的參數(shù)進行各種仿真分析，如瞬態(tài)特性分析、交流小信號分析、直流傳輸特性分析、傳遞函數(shù)分析等，從而確定電路的溫度漂移等性能指標。采用“TemperatureSweep（溫度掃描分析）”，可以同時觀察到在不同溫度條件下的電路特性，相當于該元件每次取不同的溫度值進行多次仿真。需注意的是，溫度掃描只有與其他的仿真方式中的一種或幾種同時運行時才有意義。9.3.10TemperatureSweep（溫度掃描

在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“TemperatureSweep（溫度掃描分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.10所示。圖9.3.10“TemperatureSweep”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，9.3.11ParameterSweep（參數(shù)掃描分析）采用“ParameterSweep（參數(shù)掃描分析）”方法分析電路，可以較快地獲得某個元件的參數(shù)，在一定范圍內(nèi)變化時對電路的影響。相當于該元件每次取不同的值，進行多次仿真。借助于該仿真方式，可以確定某些關鍵元件的最優(yōu)化參數(shù)值，以獲得最佳的電路性能。該分析方式與上述的溫度掃描分析類似，只有與其他的仿真方式中的一種或幾種同時運行時才有意義。對于數(shù)字器件，在進行參數(shù)掃描分析時將被視為高阻接地。9.3.11ParameterSweep（參數(shù)掃描分析

在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“ParameterSweep（參數(shù)掃描分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.12所示。圖9.3.12“ParameterSweep”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，9.3.12MonteCarloAnalysis（蒙特卡羅分析）

“MonteCarloAnalysis（蒙特卡羅分析）”采用統(tǒng)計分析方法來觀察給定電路中的元件參數(shù)，按選定的誤差分布類型在一定的范圍內(nèi)變化時，對電路特性的影響。該方式借助于隨機數(shù)發(fā)生器，按元件的概率分布來選擇元件，然后對電路進行直流、交流小信號、瞬態(tài)特性等仿真分析。通過多次的分析結果估算出電路性能的統(tǒng)計分布規(guī)律，從而可以對電路生產(chǎn)時的成品率，以及成本等進行預測。用這些分析的結果，可以預測電路在批量生產(chǎn)時的成品率和生產(chǎn)成本。9.3.12MonteCarloAnalysis（蒙在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“MonteCarloAnalysis（蒙特卡羅分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.13所示。圖9.3.13“MonteCarloAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，9.3.13仿真波形管理執(zhí)行仿真并且成功運行以后，系統(tǒng)進入了仿真編輯環(huán)境中。單擊窗口右下方面板控制中心處的“SimData”標簽頁，打開“SimData”面板，如圖9.3.14所示，有一個完整的仿真編輯環(huán)境。圖9.3.14“SimData”面板9.3.13仿真波形管理執(zhí)行仿真并且成功運行以后，系統(tǒng)進入9.4電路仿真示例

9.4.1電路仿真的基本方法和步驟電路仿真的基本方法和步驟如下：1.電路仿真原理圖的繪制及編輯電路仿真原理圖的編輯環(huán)境就是前面已經(jīng)介紹過的電路原理圖編輯環(huán)境，繪制方法也與普通電路原理圖一樣，具體操作參考前面的有關章節(jié)。需要特別注意的是，在仿真電路原理圖中放置的每一個元件都應該有相應的仿真模型，這一點是與普通電路原理圖的區(qū)別，否則仿真過程中將出現(xiàn)錯誤。

2.設置仿真元件的參數(shù)由于進行仿真的目的是為了給元件選擇合適的電路參數(shù)，因此，在繪制好電路仿真原理圖以后，必須設置好每一個元件的參數(shù)。9.4電路仿真示例

9.4.1電路仿真的基本方法和步驟電路3.放置電源和仿真激勵源在電路仿真原理圖中，電源與仿真激勵源并不是同一個概念。電源是固定用來對電路進行供電的，以保證整個電路的正常工作；而仿真激勵源則是在仿真過程中，提供給電路的一種特殊的激勵信號，專用于對電路的測試，也可以看作是一種比較特殊的仿真元件。4.選擇測試點并放置網(wǎng)絡標簽由于仿真程序中一般只自動提供每一個元件兩端的電壓、流過的電流，以及消耗的功率仿真顯示，面對于電路中的節(jié)點位置的表示并不明確。因此，應該在需要觀測的電路關鍵位置添加明確的網(wǎng)絡標簽，以便于在仿真結果中清晰查看，放置方法與電路原理圖中放置網(wǎng)絡標簽的方法是一樣的。3.放置電源和仿真激勵源5.對電路進行ERC校驗在電路仿真運行之前，應對繪制好的電路仿真原理圖進行ERC校驗，以確保電氣連接的正確性。6.設置仿真方式及相應參數(shù)

AltiumDesigner為用戶提供了多種仿真方式，如瞬態(tài)特性分析、交流小信號分析、參數(shù)掃描等，不同的仿真方式需要設置的特定參數(shù)是不同的，顯示的仿真結果也是不一樣的，可以從不同的角度對電路進行檢測分析，應根據(jù)自己的實際需要加以選擇。5.對電路進行ERC校驗7.執(zhí)行仿真命令完成以上各項設置后，執(zhí)行菜單命令“設計（Design）”→“仿真（Simulate）”→“MixedSim（混合仿真）”，系統(tǒng)即可開始電路仿真。8.分析仿真結果在后綴名為“.sdf”的文件中，可以查看仿真波形及數(shù)據(jù)，并對電路的性能進行分析。如果沒有達到預定的指標要求，應查找原因，有針對性地去修改電路中的有關參數(shù)來改正。7.執(zhí)行仿真命令9.4.2電路仿真示例

下面結合一個實例介紹電路仿真的基本方法和步驟。（1）啟動AltiumDesigner15系統(tǒng)，打開一個仿真示例電路圖，如圖9.4.1所示。9.4.2電路仿真示例下面結合一個實例介紹電路仿真的基本方

（2）在電路原理圖編輯環(huán)境中，激活“Projects（工程）”面板，單擊鼠標右鍵面板中的電路原理圖，在彈出的右鍵快捷菜單中單擊“CompileDocument（編譯文件)”命令，如圖9.4.2所示。單擊該命令后，將自動檢查原理圖文件是否有錯，如有錯誤應該予以糾正。圖9.4.2右鍵快捷菜單（2）在電路原理圖編輯環(huán)境中，激活“Projects（工程（3）激活“庫”面板，單擊其中的“Libraries（庫）”按鈕，系統(tǒng)將彈出“可用庫”對話框。（4）單擊“添加庫”按鈕，在彈出的“打開”對話框中選擇AltiumDesigner15安裝目錄“AD15/Library/Simulation”中所有的仿真庫，如圖9.4.3所示。圖9.4.3選擇仿真庫（3）激活“庫”面板，單擊其中的“Libraries（庫）（5）單擊“打開”按鈕，完成仿真庫的添加。（6）在“庫”面板中選擇“SimulationSources.IntLib”集成庫，該仿真庫包含了各種仿真電源和激勵源。選擇名為“VSIN”的激勵源，然后將其拖到原理圖編輯區(qū)中，如圖9.4.4所示。圖9.4.4添加仿真激勵源（5）單擊“打開”按鈕，完成仿真庫的添加。圖9.4.4添選擇放置導線工具，將激勵源和電路連接起來，并接上電源地，如圖9.4.5所示。圖9.4.5連接激勵源并接地選擇放置導線工具，將激勵源和電路連接起來，并接上電源地，如圖（7）雙擊新添加的仿真激勵源，在彈出的“PropertiesforSchematicComponentinSheet（電路圖中的元件屬性）”對話框中，設置仿真激勵源的參數(shù)，如圖9.4.6所示。圖9.4.6設置仿真激勵源的參數(shù)（7）雙擊新添加的仿真激勵源，在彈出的“Properties（8）在“PropertiesforSchematicComponentinSheet（電路圖中的元件屬性)”對話框中，雙擊“Model（模型）”欄“Type（類型）”列下的“Simulation（仿真）”選項，彈出如圖9.4.7所示的“SimModel-VoltageSource/Sinusoidal（仿真模型-電壓源／正弦曲線）”對話框。通過該對話框可以查看并修改仿真模型。圖9.4.7“SimModel-VoltageSource/Sinusoidal”對話框（8）在“PropertiesforSchematic

（9）單擊“ModelKind（模型種類）”選項卡，可查看器件的仿真模型種類。（10）單擊“PortMap（端口圖）”選項卡，可顯示當前器件的原理圖引腳和仿真模型引腳之間的映射關系，并進行修改。（9）單擊“ModelKind（模型種類）”選項卡，可查（11）對于仿真電源或激勵源，也需要設置其參數(shù)。在“SimModel-VoltageSource/Sinusoidal（仿真模型-電壓源／正弦曲線）”對話框中，單擊“Parameters（參數(shù))”選項，彈出“Parameters（參數(shù))”選項對話框如圖9.4.8所示，按照電路的實際需求設置有關參數(shù)。圖9.4.8“Parameters（參數(shù))”選項參數(shù)設置對話框（11）對于仿真電源或激勵源，也需要設置其參數(shù)。在“Sim（12）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，返回到電路原理圖編輯環(huán)境。（13）采用相同的方法，再添加兩個仿真電源，如圖9.4.9所示。圖9.4.9添加仿真電源（12）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，返回到電路原理（14）雙擊已添加的仿真電源，在彈出的“PropertiesforSchematicComponentinSheet（電路圖中的元件屬性)”對話框中設置其屬性參數(shù)。在窗口中雙擊“ModelforV2(V2模型）”欄“Type（類型）”列下的“Simulation（仿真）”選項，在彈出的“SimModel-VoltageSource/DCSource（仿真模型-電壓源／直流電源）”對話框中設置仿真模型參數(shù)，如圖9.4.10所示。圖9.4.10設置仿真模型參數(shù)（14）雙擊已添加的仿真電源，在彈出的“Properties（15）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，返回到原理圖編輯環(huán)境。（16）單擊菜單欄中的“工程”→“CompileDocument（編譯文件）”命令，編譯當前的原理圖，編譯無誤后分別保存原理圖文件和項目文件。（17）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”命令，系統(tǒng)將彈出“分析設置”對話框。在左側的列表框中選擇“GeneralSetup（常規(guī)設置）”選項，在右側設置需要觀察的節(jié)點，即要獲得的仿真波形，如圖9.4.11所示。（15）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，返回到原理圖圖9.4.11設置需要觀察的節(jié)點圖9.4.11設置需要觀察的節(jié)點（18）選擇合適的分析方法并設置相應的參數(shù)。例如圖9.4.12所示，選擇“TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”選項。圖9.4.12“TransientAnalysis”選項的參數(shù)設置（18）選擇合適的分析方法并設置相應的參數(shù)。例如圖9.4.1（19）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，得到如圖9.4.13所示的仿真波形。（20）保存仿真波形圖，然后返回到原理圖編輯環(huán)境。圖9.4.13仿真波形1（19）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，得到如圖9.4（21）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”命令，系統(tǒng)將彈出“分析設置”對話框。選擇“ParameterSweep（參數(shù)掃描）”選項，設置需要掃描的元件及參數(shù)的初始值、終止值和步長等，如圖9.4.14所示。圖9.4.14設置“ParameterSweep（參數(shù)掃描）”選項（21）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSi圖9.4.15仿真波形2圖9.4.15仿真波形2

（23）選中OUT波形所在的圖表，在“SimData（仿真數(shù)據(jù)）”面板的“SourceData（數(shù)據(jù)源）”中雙擊out_p1、

out_p2和out_p3，將其導入到OUT圖表中，如圖9.4.16所示。（24）還可以修改仿真模型參數(shù)，保存后再次進行仿真。圖9.4.16導入數(shù)據(jù)源（23）選中OUT波形所在的圖表，在“SimData（仿AltiumDesigner原理圖與PCB設計第9章電路仿真課件第9章電路仿真第9章電路仿真9.1電路仿真的基本概念9.2仿真元件的模式及參數(shù)9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置9.4電路仿真操作9.1電路仿真的基本概念9.1電路仿真的基本概念現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)廣泛地應用于社會、經(jīng)濟、生物、工程等各個領域。隨著計算機軟/硬件技術和EDA技術的發(fā)展，電路仿真技術也廣泛的應用在電子電路和系統(tǒng)設計的全過程中。目前市場上有許多優(yōu)秀的電路仿真軟件可以選用，例如，NIMultisim、TinaPro、ProteusProfessional（單片機模擬仿真軟件）等。這些電路仿真軟件用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。這些電路仿真軟件的元器件庫，提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設計中使用。9.1電路仿真的基本概念現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)廣泛地應用于社會、經(jīng)這些電路仿真軟件的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；而且還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀等。這些電路仿真軟件具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設計人員分析電路的性能。這些電路仿真軟件的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般實驗用的通

AltiumDesigner15系統(tǒng)可以提供強大的電路仿真功能。在電路仿真過程中，涉及到的幾個基本概念如下。（1）仿真元器件。用戶進行電路仿真時使用的元器件，要求具有仿真屬性，即具有仿真模型。（2）仿真原理圖。用戶根據(jù)具體電路的設計要求，使用原理圖編輯器及具有仿真屬性的元器件所繪制而成的電路原理圖。（3）仿真激勵源。用于模擬實際電路中的激勵信號。AltiumDesigner15系統(tǒng)可以提供強大的電路

（4）節(jié)點網(wǎng)絡標簽。對一電路中要測試的多個節(jié)點，應該分別放置一個有意義的網(wǎng)絡標簽名，便于明確查看每一節(jié)點的仿真結果（電壓或電流波形）。（5）仿真方式。仿真方式有多種，不同的仿真方式下相應有不同的參數(shù)設定，用戶應根據(jù)具體的電路要求來選擇設置仿真方式。（6）仿真結果。仿真結果一般是以波形的形式給出，不僅僅局限于電壓信號，每個元件的電流及功耗波形都可以在仿真結果中觀察到。（4）節(jié)點網(wǎng)絡標簽。對一電路中要測試的多個節(jié)點，應該分別放9.2元件的仿真模式及參數(shù)

9.2.1常用元件的仿真參數(shù)設置

“MiscellaneousDevices.IntLib”是AltiumDesigner15系統(tǒng)默認提供的一個常用分離元件集成庫。在這個集成庫中包含了各種常用的元件，如電阻、電容、電感、晶振、二極管、三極管等，大多數(shù)都具有仿真模型。當這些元件放置在原理圖中，并進行屬性設置以后，相應的仿真參數(shù)也同時被系統(tǒng)默認設置，直接可以用于仿真。9.2元件的仿真模式及參數(shù)

9.2.1常用元件的仿真參數(shù)設置

下面以電容為例，介紹常用元件的仿真參數(shù)設置。（1）打開“元件庫”面板，在集成庫“MiscellaneousDevices.IntLib”中，找到元件“Cap”，并放置在原理圖中，如圖9.2.1所示。圖9.2.1放置電容下面以電容為例，介紹常用元件的仿真參數(shù)設置。圖9.2.1放（2）雙擊該元件，打開“元件屬性”對話框，在“Models”欄中，可以看到元件的仿真模型己經(jīng)存在，如圖9.2.2所示。圖9.2.2“元件屬性”設置對話框（2）雙擊該元件，打開“元件屬性”對話框，在“Models”（3）設定“標識符”為“C1”，設定“Parameters”欄中的“Value”為“100pF”。雙擊“Models”欄中類型“Simulation”，進入“SimModel”窗口中，打開其中的“Parameters”設置對話框，如圖9.2.3所示。圖9.2.3“Parameters”設置對話框（3）設定“標識符”為“C1”，設定“Parameters”（4）單擊“OK”按鈕，返回元件屬性對話框，再次單擊“OK”按鈕，關閉“元件屬性”設置對話框。設置好基本屬性及仿真參數(shù)的電容如圖9.2.4所示。電阻、電感、晶振、二極管、三極管等常用元件的仿真參數(shù)設置與電容器類似。

圖9.2.4設置了仿真參數(shù)的電容（4）單擊“OK”按鈕，返回元件屬性對話框，再次單擊“OK”9.2.2特殊仿真元器件的參數(shù)設置

在仿真過程中，有時還會用到一些專用于仿真的特殊元器件，它們存放在系統(tǒng)提供的“SimulationSources.IntLib”集成庫中。1.節(jié)點電壓初值“.IC”節(jié)點電壓初值“.IC”主要用于為電路中的某一節(jié)點提供電壓初值，與電容中的“InitialVoltage”參數(shù)的作用類似。設置方法很簡單，只要把該元件放在需要設置電壓初值的節(jié)點上，通過設置該元件的仿真參數(shù)即可為相應的節(jié)點提供電壓初值，如圖9.2.5所示。圖9.2.5放置的“.IC”元件9.2.2特殊仿真元器件的參數(shù)設置在仿真過程中，有時還會需要設置的“.IC”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓初值。左鍵雙擊節(jié)點電壓初值元件，系統(tǒng)彈出“.IC”元件屬性設置對話框，如圖9.2.6所示。圖9.2.6“.IC”元件屬性設置需要設置的“.IC”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓初值。左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下的“Simulation”項，系統(tǒng)彈出如圖9.2.7所示的“.IC”元件仿真參數(shù)設置對話框。圖9.2.7“.IC”元件仿真參數(shù)設置左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“InitialVoltage”，用于設定相應節(jié)點的電壓初值，這里設置為“0V”。設置了有關參數(shù)后的“.IC”元件如圖9.2.8所示。圖9.2.8設置了參數(shù)的“.IC”元件在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“2.節(jié)點電壓“.NS”節(jié)點電壓“.NS”是一個與節(jié)點電壓初值“.IC”十分類似的特殊仿真元器件。一個在對雙穩(wěn)態(tài)或單穩(wěn)態(tài)電路進行瞬態(tài)特性分析時，節(jié)點電壓“.NS”用來設定某個節(jié)點的電壓預收斂值。節(jié)點電壓“.NS”的設置方法很簡單，只要把該元件放在需要設置電壓預收斂值合節(jié)點上，通過設置該元件的仿真參數(shù)即可為相應的節(jié)點設置電壓預收斂值，如圖9.2.9所示。圖9.2.9放置的“.NS”元件2.節(jié)點電壓“.NS”圖9.2.9放置的“.NS”元件

需要設置的“.NS”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓預收斂值。左鍵雙擊節(jié)點電壓元件，系統(tǒng)彈出與“.IC”元件屬性設置對話框（圖9.2.6）類似的屬性設置對話框，如圖9.2.10所示。圖9.2.10“.NS”元件屬性設置對話框需要設置的“.NS”元件仿真參數(shù)只有一個，即節(jié)點的電壓預收左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下的“Simulation”項，系統(tǒng)彈出“.NS”元件仿真參數(shù)設置對話框，如圖9.2.11所示。圖9.2.11“.NS”元件仿真參數(shù)設置左鍵雙擊“Model（模式）”欄下面“Type（類型）”列下在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“InitialVoltage”，用于設定相應節(jié)點的電壓預收斂值。例如，設置為“10V”。設置了有關參數(shù)后的“.NS”元件如圖9.2.12所示。圖9.2.12設置完參數(shù)的“.NS”元件在“Parameter（參數(shù)）”對話框中，只有一項仿真參數(shù)“9.2.3仿真數(shù)學函數(shù)仿真數(shù)學函數(shù)主要用于對仿真原理圖中的兩個節(jié)點信號進行各種合成運算，以達到一定的仿真目的，包括節(jié)點電壓的加、減、乘、除，以及支路電流的加、減、乘、除等運算，也可以用于對一個節(jié)點信號進行各種變換，如：正弦變換、余弦變換和雙曲線變換等。例如，一個能夠對兩個節(jié)點電壓信號進行相加運算的仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”如圖9.2.13所示。圖9.2.13仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”9.2.3仿真數(shù)學函數(shù)仿真數(shù)學函數(shù)主要用于對仿真原理圖中的兩下面以一個示例介紹仿真數(shù)學函數(shù)的使用方法。示例使用正弦和余弦仿真數(shù)學函數(shù)，對某一輸入信號進行正弦變換和余弦變換，然后疊加輸出。具體的操作步驟如下。（1）新建一個原理圖文件，另存為“仿真數(shù)學函數(shù).SchDoc”。（2）在系統(tǒng)提供的集成庫中，選擇到“SimulationSources.IntLib”和“SimulationMathFunction.IntLib”進行加載。下面以一個示例介紹仿真數(shù)學函數(shù)的使用方法。示例使用正弦和余弦

（3）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationMathFunction.IntLib”，選擇正弦變換函數(shù)“SINV”、余弦變換函數(shù)“COSV”及電壓相加函數(shù)“ADDV”，將其分別放置到原理圖中，如圖9.2.14所示。圖9.2.14放置仿真數(shù)學函數(shù)（3）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationM（4）在“庫”面板中，打開集成庫“MiscellaneousDevices.IntLib”，選擇電阻元件Res1，在原理圖中放置兩個接地電阻，并完成相應的電氣連接，如圖9.2.15所示。圖9.2.15放置接地電阻并連接（4）在“庫”面板中，打開集成庫“Miscellaneous

（5）雙擊電阻，系統(tǒng)彈出屬性設置對話框，相應的電阻值設置為1kΩ。（6）雙擊每一個仿真數(shù)學函數(shù)，進行參數(shù)設置，在彈出“PropertiesforSchematicComponentinSheet（電路圖中的元件屬性）”對話框中，只需設置標識符，如圖9.2.16所示。（5）雙擊電阻，系統(tǒng)彈出屬性設置對話框，相應的電阻值設置為圖9.2.17設置好的原理圖圖9.2.17設置好的原理圖（7）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationSourcesIntLib”，找到正弦電壓源“VSIN”,放置在仿真原理圖中，并進行接地連接，如圖9.2.18所示。圖9.2.18放置正弦電壓源并連接（7）在“庫”面板中，打開集成庫“SimulationSo（8）雙擊正弦電壓源，彈出相應的屬性對話框，設置其基本參數(shù)及仿真參數(shù)，如圖9.2.19所示。標識符輸入為“V1”，其他各項仿真參數(shù)均采用系統(tǒng)的默認值。（8）雙擊正弦電壓源，彈出相應的屬性對話框，設置其基本參數(shù)（9）單擊“OK（確定）”按鈕得到的仿真原理圖如圖9.2.20所示。圖9.2.20仿真原理圖（9）單擊“OK（確定）”按鈕得到的仿真原理圖如圖9.2.2（10）在原理圖中需要觀測信號的位置添加網(wǎng)絡標簽。在這里需要觀測的信號有4個，即輸入信號、經(jīng)過正弦變換后的信號、經(jīng)過余弦變換后的信號及疊加后輸出的信號。因此，在相應的位置處放置4個網(wǎng)絡標簽，即“INPUT”、“SINOUT”、“COSOUT”和“OUTPUT”，如圖9.2.21所示。圖9.2.21添加網(wǎng)絡標簽（10）在原理圖中需要觀測信號的位置添加網(wǎng)絡標簽。在這里需要（11）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”命令，在系統(tǒng)彈出的“AnalysesSetup（分析設置）”對話框中設置常規(guī)參數(shù)，詳細設置如圖9.2.22所示。（11）單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSi

（12）完成通用參數(shù)的設置后，在“分析／選項”列表框中，勾選“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”和“TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”選項?！癟ransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”選項中各項參數(shù)的設置如圖9.2.23所示。（12）完成通用參數(shù)的設置后，在“分析／選項”列表框中，勾

（13）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，系統(tǒng)進行電路仿真。瞬態(tài)仿真分析和傅里葉分析的仿真結果分別如圖9.2.24和圖9.2.25所示。圖9.2.24瞬態(tài)仿真分析的仿真結果（13）設置完畢后，單擊“OK（確定）”按鈕，系統(tǒng)進行電路圖9.2.25傅立葉分析的仿真結果圖9.2.25傅立葉分析的仿真結果在圖9.2.26中，給出的是該文件中與輸出信號“OUTPUT”有關的數(shù)據(jù)，給出了基波和2~9次諧波的幅度、相位值，以及歸一化的幅度、相位值等參數(shù)。圖9.2.26輸出信號的傅里葉分析數(shù)據(jù)在圖9.2.26中，給出的是該文件中與輸出信號“OUTPUT9.2.4仿真電源及激勵源

在AltiumDesigner15系統(tǒng)的“SimulationSources.Intlib”集成庫中，可以提供多種仿真電源和激勵源。在使用時，這些仿真源均被默認為理想的激勵源，即電壓源的內(nèi)阻為零，而電流源的內(nèi)阻為無窮大。在仿真時，仿真激勵源提供輸入到仿真電路中的測試信號，根據(jù)觀察這些測試信號通過仿真電路后的輸出波形，用戶可以判斷仿真電路中的參數(shù)設置是否合理。9.2.4仿真電源及激勵源在AltiumDesigne1．直流電壓／電流源直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”分別用來為仿真電路提供一個不變的電壓信號或不變的電流信號，符號形式如圖9.2.27所示。圖9.2.27直流電壓/電流源符號1．直流電壓／電流源圖9.2.27直流電壓/電流源符號

直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”需要設置的仿真參數(shù)是相同的。雙擊新添加的仿真直流電壓源，在出現(xiàn)的對話框中設置其屬性參數(shù)，如圖9.2.28所示。圖9.2.28屬性設置對話框直流電壓源“VSRC”與直流電流源“ISRC”需要設置的仿

2．正弦信號激勵源正弦信號激勵源包括正弦電壓源“VSIN”與正弦電流源“ISIN”，用來為仿真電路提供正弦激勵信號，符號如圖9.2.29所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的正弦信號激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.29正弦電壓/電流源符號2．正弦信號激勵源圖9.2.29正弦電壓/電流源符號3．周期脈沖源周期脈沖源包括脈沖電壓激勵源“VPULSE”與脈沖電流激勵源“IPULSE”，可以為仿真電路提供周期性的連續(xù)脈沖激勵，其中脈沖電壓激勵源“VPULSE”在電路的瞬態(tài)特性分析中用得比較多。兩種激勵源的符號形式如圖9.2.30所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的周期脈沖源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.30脈沖電壓／電流源符號3．周期脈沖源圖9.2.30脈沖電壓／電流源符號4．分段線性激勵源分段線性激勵源所提供的激勵信號是由若干條相連的直線組成，是一種不規(guī)則的信號激勵源，包括分段線性電壓源“VPWL”與分段線性電流源“IPWL”兩種，符號形式如圖9.2.31所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的分段線性激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.31分段電壓／電流源符號4．分段線性激勵源圖9.2.31分段電壓／電流源符號5．指數(shù)激勵源指數(shù)激勵源包括指數(shù)電壓激勵源“VEXP”與指數(shù)電流激勵源“IEXP”，用來為仿真電路提供帶有指數(shù)上升沿或下降沿的脈沖激勵信號，通常用于高頻電路的仿真分析，符號形式如圖9.2.32所示，要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的指數(shù)激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.32指數(shù)電壓/電流源符號5．指數(shù)激勵源圖9.2.32指數(shù)電壓/電流源符號6.單頻調(diào)頻激勵源單頻調(diào)頻激勵源用來為仿真電路提供一個單頻調(diào)頻的激勵波形，包括單頻調(diào)頻電壓源“VSFFM”與單頻調(diào)頻電流源“ISFFM”兩種，符號形式如圖9.2.33所示，需要設置的仿真參數(shù)是類似的。在打開的單頻調(diào)頻激勵源“Parameters（參數(shù)）”對話框中，可以設置參數(shù)。圖9.2.33單頻調(diào)頻電壓／電流源符號6.單頻調(diào)頻激勵源圖9.2.33單頻調(diào)頻電壓／電流源符號9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置

9.3.1電路仿真分析方式在原理圖編輯環(huán)境中，單擊菜單欄中的“設計”→“仿真”→“MixedSim（混合仿真）”菜單命令，系統(tǒng)彈出“AnalysesSetup（分析設置）”對話框如圖9.3.1所示。在該對話框左側的“Analyses/Option（分析／選項）”欄中，列出了若干選項供用戶選擇，包括各種具體的仿真分析方式。而對話框的右側則用來顯示與選項相對應的具體設置內(nèi)容。系統(tǒng)的默認選項為“GeneralSetup（通用參數(shù)設置）”，即仿真方式的通用參數(shù)設置。9.3電路仿真分析方式選擇和參數(shù)設置

9.3.1電路仿真分圖9.3.1仿真分析設置對話框圖9.3.1仿真分析設置對話框在電路仿真分析中，選擇合適的仿真方式，并對相應的參數(shù)進行合理的設置，是仿真能夠正確運行并能獲得良好的仿真效果的關鍵保證。一般來說，仿真方式的設置包含兩部分：一是各種仿真方式都需要的通用參數(shù)設置，二是具體的仿真方式所需要的特定參數(shù)設置，二者缺一不可。在“Analyses/Option（分析／選項）”欄中，最后一項為“AdvancedOptions”設置，顯示的是各種仿真方式都應該遵循的系統(tǒng)默認基本條件。一般來說，盡量不要去修改，以免導致某些仿真程序無法正常運行。“AdvancedOptions”設置對話框如圖9.3.2所示。在電路仿真分析中，選擇合適的仿真方式，并對相應的參數(shù)進行合理圖9.3.2“AdvancedOptions”設置對話框圖9.3.2“AdvancedOptions”設置對話框9.3.2仿真通用參數(shù)設置在圖9.3.1所示的仿真分析“GeneralSetup（通用參數(shù)設置）”對話框中，需要設置的通用參數(shù)選項有以下幾項。1.“CollectDataFor（收集數(shù)據(jù)）”選項“CollectDataFor（收集數(shù)據(jù)）”選項用于設置仿真程序需要計算的數(shù)據(jù)類型。2.“SheetstoNetlist（網(wǎng)表）”選項“SheetstoNetlist（網(wǎng)表）”選項用于設置仿真程序作用的范圍。3.“SimViewSetup”（仿真視圖設置）“SimViewSetup”（仿真視圖設置）用于設置仿真結果的顯示內(nèi)容。9.3.2仿真通用參數(shù)設置在圖9.3.1所示的仿真分析“G4.“AvailableSignals（可用的信號）”“AvailableSignals（可用的信號）”列表框中列出了所有可供選擇的觀測信號，具體內(nèi)容隨著“CollectDataFor”列表框的設置變化而變化，即對于不同的數(shù)據(jù)組合，可以觀測的信號是不同的。5.“ActiveSignals（有效信號）”：“ActiveSignals（有效信號）”列表框列出了仿真程序運行結束后，能夠立刻在仿真結果圖中顯示的信號。4.“AvailableSignals（可用的信號）”9.3.3OperatingPointAnalysis（工作點分析）“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”就是靜態(tài)工作點分析。在進行“OperatingPointAnalysis（工作點分析）”時，電路中的交流源將置零，電容開路，電感短路，分析提供各個節(jié)點的對地電壓及流過每一元件的電流。使用該方式時，通常不需要用戶進行特定參數(shù)的設置，只需要選中即可運行，如圖9.3.3所示。圖9.3.3選中“OperatingPointAnalysis”選項對話框9.3.3OperatingPointAnalysi9.3.4TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）在“TransientAnalysis（瞬態(tài)特性分析）”內(nèi)部包含有“FourierAnalysis（傅里葉分析）”。瞬態(tài)特性分析是一種時域仿真分析方式，分析所選定的電路節(jié)點的時域響應。即觀察該節(jié)點在整個顯示周期中每一時刻的電壓波形，通常是從零時間開始，到規(guī)定的終止時間結束。在進行瞬態(tài)分析時，直流電源保持常數(shù)，交流信號源隨著時間而改變，電容和電感都是能量儲存模式元件。傅里葉分析則可以與瞬態(tài)特性分析同時進行，屬于頻域分析。傅里葉分析方法用于分析一個時域信號的直流分量、基頻分量和諧波分量的振幅和相位。即把被測節(jié)點處的時域變化信號作離散博里葉變換，求出它的頻域變化規(guī)律。9.3.4TransientAnalysis（瞬態(tài)特性

在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“TransientAnalysis”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.4所示。圖9.3.4“TransientAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中，9.3.5DCSweepAnalysis（直流掃描分析）“DCSweepAnalysis（直流掃描分析）”用來分析電路的直流傳輸特性。分析時，利用一個或兩個直流電源，分析電路中某一節(jié)點上的直流工作點的數(shù)值變化的情況。即在一定的范圍內(nèi)，通過改變輸入信號源的電壓值，對節(jié)點的靜態(tài)工作點進行分析。根據(jù)所獲得的一系列直流傳輸特性曲線，可以確定輸入信號、輸出信號的最大范圍及噪聲容限等。9.3.5DCSweepAnalysis（直流掃描分在“AnalyseSetup（仿真分析設置）”對話框中，選擇“DCSweepAnalysis（直流掃描分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框如圖9.3.5所示。圖9.3.5“DCSweepAnalysis”參數(shù)設置對話框在“AnalyseSetup（仿真分析設置）”對話框中，選9.3.6ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）“ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）”主要用于分析電路的頻率響應特性，即輸出信號隨著輸入信號頻率變化而變化的情況。利用該仿真分析方式，可以得到電路的幅頻特性和相頻特性。在分析電路的頻率響應特性時，需先選定被分析的電路節(jié)點，在分析時，電路中的直流源將自動置零，交流信號源、電容、電感等均處在交流模式，輸入信號也設定為正弦波形式。若把函數(shù)信號發(fā)生器的其它信號作為輸入激勵信號，在進行交流頻率分析時，會自動把它作為正弦信號輸入。因此輸出響應也是該電路交流頻率的函數(shù)。9.3.6ACSmallSignalAnalysi在“AnalyzeSetup（仿真分析設置）”對話框中選擇“ACSmallSignalAnalysis（交流小信號分析）”選項，對應的參數(shù)設置對話框圖9.3.6所示。圖9.3.6“ACSmallSignalAnalysis”參數(shù)設置