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文檔簡(jiǎn)介
《新編電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化項(xiàng)目教程》
電子教案項(xiàng)目六電路仿真應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)本項(xiàng)目將以單管放大電路、計(jì)數(shù)器、運(yùn)算放大電路等為例,介紹電路仿真的基本概念和具體操作,以達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):知識(shí)目標(biāo):理解電路仿真的基本概念。理解電路仿真的基本操作步驟。了解電路仿真的仿真類型和作用;技能目標(biāo):掌握瞬態(tài)仿真分析、參數(shù)掃描、交流小信號(hào)分析的設(shè)置和操作方法。知識(shí)擴(kuò)展一
電路仿真的基本概念一、電路仿真的基本概念
電路仿真是以電路理論、數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),采用仿真模型和仿真算法,通過計(jì)算機(jī)分析計(jì)算,然后以波形、圖表等形式顯示電路的仿真結(jié)果。二、電路仿真的操作步驟
1.繪制原理圖2.放置仿真激勵(lì)源3.放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)4.選擇仿真方式與設(shè)置仿真參數(shù)5.運(yùn)行仿真6.觀察仿真結(jié)果任務(wù)一
加載仿真激勵(lì)源庫和確定仿真元件
1.新建工程文件和原理圖文件,打開原理圖編輯器。2.單擊庫文件面板中的【元件庫…】元件庫按鈕,彈出添加、移除元件庫對(duì)話框。3.添加仿真激勵(lì)源庫。在添加、移除元件庫對(duì)話框中單擊【安裝…】按鈕,彈出選擇元件庫對(duì)話框。選中“:\ProgramFiles\Altium\Library\Simulation”目錄下的SimulationSources.IntLib庫,單擊【打開】按鈕即可添加仿真激勵(lì)源庫。添加到庫文件面板中的仿真激勵(lì)源庫
二、
確定仿真元件
仿真模型如果模型種類【類型】欄下存在【Simulation】仿真模型,則表示該元件可用于原理圖仿真任務(wù)二
設(shè)置仿真激勵(lì)源參數(shù)
一、直流電壓激勵(lì)源
直流電源包括直流電壓激勵(lì)源(VSRC、VSRC2),它們的外形如圖所示,一般使用較多為直流電壓激勵(lì)源,VSRC和VSRC2的區(qū)別在于VSRC2只有一個(gè)正極引腳,沒有負(fù)極引腳。直流電壓激勵(lì)源VSRC屬性對(duì)話框
仿真模型參數(shù)編輯對(duì)話框
仿真參數(shù)選項(xiàng)卡
直流電壓激勵(lì)源VSRC屬性
【Voltage】:直流電壓值,默認(rèn)單位為V,如設(shè)置為12,則表示12V的直流電壓源,它是直流電壓源的主要參數(shù)?!続CMagnitude】:交流小信號(hào)分析時(shí)電壓值,典型值為1V,它為可選參數(shù),只有在進(jìn)行交流小信號(hào)分析時(shí)才需設(shè)置?!続CPhase】:交流小信號(hào)電壓的相位,典型值為0,也為可選參數(shù)。二、正弦波激勵(lì)源正弦波激勵(lì)源(VSIN)在模擬電路仿真中用得較多,它的外形如圖所示。正弦波信號(hào)仿真參數(shù)選項(xiàng)卡
正弦波信號(hào)仿真參數(shù)
【DCMagnitude】:直流參數(shù),在正弦波信號(hào)中一般忽略不用,通常設(shè)為0?!続CMagnitude】:交流小信號(hào)分析時(shí)電壓值,典型值為1V?!続Cphase】:交流小信號(hào)分析時(shí)電壓相位,典型值為0?!綩ffset】: 疊加在正弦波信號(hào)上的直流電壓偏移量?!続mplitude】:正弦波信號(hào)的振幅?!綟requency】:正弦波信號(hào)的頻率,它的倒數(shù)即為周期。【Damping】:阻尼因子,該值影響正弦波信號(hào)的振幅隨時(shí)間的變化關(guān)系,如果設(shè)置為0,該正弦波為等幅正弦波,幅度不隨時(shí)間變化。如果設(shè)為正值,該正弦波幅度隨時(shí)間而遞減。如果設(shè)為負(fù)值,該正弦波幅度隨時(shí)間而遞增?!綪hase】:正弦波信號(hào)初始相位,單位為度。正弦波信號(hào)波形圖
與選項(xiàng)卡參數(shù)對(duì)應(yīng)的波形圖三、脈沖激勵(lì)源
脈沖激勵(lì)源在數(shù)字電路的瞬態(tài)分析中用得比較多,通過不同的參數(shù)設(shè)置,它可用于產(chǎn)生矩形波、方波、三角波、鋸齒波等眾多波形,它包含脈沖電壓源(VPULSE)和脈沖電流源(IPULSE),脈沖電壓源(VPULSE)外形如圖所示。脈沖電壓源仿真參數(shù)選項(xiàng)卡
脈沖電壓源仿真參數(shù)
【DCMagnitude】:忽略不用?!続CMagnitude】:交流小信號(hào)分析時(shí)的電壓,典型值為1V?!続CPhase】 :交流小信號(hào)分析時(shí)的電壓相位?!綢nitial
value】: 脈沖的起始電壓?!綪ulsed
Value】:脈沖電壓,當(dāng)脈沖電壓為負(fù)時(shí),是負(fù)脈沖。【TimeDelay】:延遲時(shí)間。【RiseTime】:上升時(shí)間,必須大于0。【FallTime】:下降時(shí)間,必須大于0。【PulseWidth】:脈沖寬度?!綪eriod】: 脈沖周期。【Phase】:脈沖波信號(hào)初始相位,單位為度。
脈沖電壓源波形圖
與選項(xiàng)卡參數(shù)對(duì)應(yīng)的波形圖四、分段線性激勵(lì)源
分段線性激勵(lì)源波形由幾條相連的線段組成,是非周期信號(hào)激勵(lì)源,一般用于數(shù)字電路中產(chǎn)生復(fù)位或置位等信號(hào),包含分段線性電壓源(VPWL)和分段線性電流源(IPWL),其外形如圖所示。分段線性電壓源仿真參數(shù)選項(xiàng)卡分段線性電壓源主要仿真參數(shù)
【Time/VoltagePairs】:轉(zhuǎn)折點(diǎn)“時(shí)間/電壓”坐標(biāo)表,如下頁圖所表示的坐標(biāo)為:(0ms,5V)、(1ms,5V)、(2ms,3V)、(3ms,4V),輸入時(shí)按時(shí)間、電壓依次輸入,中間用空格隔開,如以上各點(diǎn)依次輸入為:0m5v1m5v2m3v3m4v。
分段線性電壓源波形圖
與選項(xiàng)卡參數(shù)對(duì)應(yīng)的波形圖任務(wù)三、電路仿真類型及參數(shù)設(shè)置
一、仿真類型介紹和常規(guī)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行電路仿真分析前,首先需要根據(jù)要分析的電路參數(shù)和性能確定仿真分析的方式,設(shè)置必要的參數(shù),以及選擇仿真完成后可立即觀察到的信號(hào)。具體而言,仿真方式的設(shè)置可以分成二步來進(jìn)行,首先選擇仿真方式并設(shè)置所有仿真方式中都需要的常規(guī)參數(shù),如仿真結(jié)束需要立即觀察的信號(hào)以及仿真對(duì)象等。接下來設(shè)置運(yùn)行所選仿真方式必須的特殊參數(shù)。在原理圖編輯窗口內(nèi),可以執(zhí)行菜單命令【設(shè)計(jì)】/【仿真】/【Mixed
Sim】運(yùn)行仿真,進(jìn)入仿真分析設(shè)置框,如圖所示。1.仿真類型介紹ProtelDXP提供了如下九種仿真分析方式:【OperatingPointAnalysis】:工作點(diǎn)分析【Transient/FourierAnalysis】:瞬態(tài)分析/傅立葉分析【ACSmallSignalAnalysis】:交流小信號(hào)分析【DCSweepAnalysis】:直流掃描分析【NoiseAnalysis】:噪聲分析【TransferFunctionAnalysis】:傳遞函數(shù)分析【TemperatureSweepAnalysis】:溫度掃描分析【ParameterSweepAnalysis】:參數(shù)掃描分析【MonteCarloAnalysis】:蒙特卡羅分析2.常規(guī)參數(shù)設(shè)置
常規(guī)參數(shù)設(shè)置(1)【為此收集數(shù)據(jù)】選擇仿真數(shù)據(jù)類型
在圖所示的窗口內(nèi),點(diǎn)擊【為此收集數(shù)據(jù)】下拉按鈕,選擇需仿真計(jì)算的數(shù)據(jù)類型,可選擇的數(shù)據(jù)類型包括如下5個(gè)類型,一般采用默認(rèn)的【NodeVoltage,SupplyCurrent,DeviceCurrentandPower】選項(xiàng)即可,既計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓、激勵(lì)源電流、元件電流和功率。(2【圖紙到網(wǎng)絡(luò)表】選擇仿真原理圖范圍
點(diǎn)擊【圖紙到網(wǎng)絡(luò)表】下拉按鈕,可以選擇仿真原理圖的范圍?!続ctiveSheet】:僅對(duì)當(dāng)前原理圖進(jìn)行仿真?!続ctiveProject】:對(duì)整個(gè)工程中的所有原理圖進(jìn)行仿真。(3)【SimView
設(shè)定】設(shè)置仿真波形窗口
點(diǎn)擊【SimView
設(shè)定】下拉按鈕,可以選擇仿真波形窗口中顯示波形的方式?!綤eeplastsetup】:按上一次仿真操作的設(shè)置顯示相應(yīng)波形,而不按當(dāng)前【Activesignals】列表框中激活的變量進(jìn)行波形顯示。【Showactivesignals】:按當(dāng)前【Activesignals】列表框中激活的變量進(jìn)行波形顯示。(4)【活動(dòng)信號(hào)】選擇顯示波形的變量選定數(shù)據(jù)類型后,在【可用信號(hào)】列表框中就列出了所有需計(jì)算的變量。而【活動(dòng)信號(hào)】列表框中列出了可以自動(dòng)在仿真波形顯示窗口中顯示波形的變量。用戶可以在【可用信號(hào)】列表框中選擇某變量后,單擊“>”按鈕將其添加到【活動(dòng)信號(hào)】列表框,以便仿真過程中觀察該變量波形,也可在【活動(dòng)信號(hào)】列表框中選擇某變量后按“<”按鈕,從而在仿真過程中不顯示該變量波形。而單擊“>>”按鈕與“<<”按鈕可使所有變量在兩個(gè)列表框之間移動(dòng)。
各變量后綴含義
在【Availablesignals】列表框內(nèi),有些變量后面帶有后綴,這些后綴的含義是:(i)——電流,如R1(i)表示電阻R1中的電流。(p)——功率,如R1(p)表示電阻R1消耗的功率。(z)——激勵(lì)源阻抗,如V1(z)表示激勵(lì)源V1阻抗(或稱輸入電阻)。#branch——支路電流,如V1#branch表示流過V1的支路電流。Net——某節(jié)點(diǎn)電壓,如Netr1-1表示電阻R1第1腳節(jié)點(diǎn)電壓。二、主要仿真類型的工作參數(shù)設(shè)置1.工作點(diǎn)分析(OperatingPointAnalysis)工作點(diǎn)分析是其它各種仿真分析的基礎(chǔ),一般而言,在進(jìn)行各種仿真分析之前(如瞬態(tài)分析、交流小信號(hào)分析等),最好能首先分析其靜態(tài)工作點(diǎn)。進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析方法是:將所有電感元件視為短路,所有電容元件視為開路,然后計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)電壓、各支路電流。工作點(diǎn)分析不需要進(jìn)行仿真參數(shù)設(shè)置,只要在電路仿真分析設(shè)置框中選中【OperatingPointAnalysis】項(xiàng)后的復(fù)選框,運(yùn)行仿真后,在仿真數(shù)據(jù)文件(.sdf)窗口下面的OperatingPoint標(biāo)簽項(xiàng)中,就可以看到不同節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn)電壓,如圖所示。工作點(diǎn)分析仿真結(jié)果窗口
2.瞬態(tài)分析和傅立葉分析(Transient/FourierAnalysis)
(1)瞬態(tài)分析瞬態(tài)仿真分析是一種最常用的仿真分析方式,屬于時(shí)域分析,用于獲得電路輸入與輸出信號(hào)波形隨時(shí)間變化的關(guān)系,既動(dòng)態(tài)波形,瞬態(tài)分析的仿真波形就像使用示波器測(cè)量電路觀察到的波形一樣,它以時(shí)間為X軸來計(jì)算各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)變量的值(電壓或電流)。計(jì)算的時(shí)間范圍為用戶指定的時(shí)間段。運(yùn)行瞬態(tài)分析時(shí)會(huì)自動(dòng)先執(zhí)行工作點(diǎn)分析,以計(jì)算電路的直流偏壓。如果用戶在設(shè)置瞬態(tài)分析參數(shù)時(shí),選定了【Useinitialcondition】使用初始狀態(tài)選項(xiàng),就不進(jìn)行工作點(diǎn)分析。在電路仿真分析設(shè)置框中選中【Transient/FourierAnalysis】項(xiàng)后的復(fù)選框,就選擇了瞬態(tài)分析和傅立葉分析仿真方式。而用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊【Transient/FourierAnalysis】項(xiàng),其右邊出現(xiàn)如圖所示的瞬態(tài)分析設(shè)置對(duì)話框。瞬態(tài)分析有關(guān)的參數(shù)
【StartTime】:
起始時(shí)間。為了顯示窗口中顯示的波形清晰明了,顯示波形不能太密也不能太稀,一般以顯示5~10個(gè)周期比較合適,同時(shí)也為了仿真時(shí)間不至于過長(zhǎng),必須規(guī)定仿真波形觀察的時(shí)段,而仿真波形的顯示時(shí)段由起始時(shí)間和終止時(shí)間確定?!綞ndTime】:
終止時(shí)間。即顯示窗口中波形顯示的截止時(shí)間?!維tepTime】:
步進(jìn)時(shí)間間隔,該值越小,仿真波形越精確,但仿真計(jì)算量也越大,花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)。【MaximumStepTime】:
最大步進(jìn)時(shí)間間隔。【Useinitialcondition】復(fù)選框:選中時(shí),表示使用用戶設(shè)置的初始條件,否則使用工作點(diǎn)仿真分析的結(jié)果作為初始條件?!綰seTransientDefaults】復(fù)選框:瞬態(tài)仿真分析缺省參數(shù)復(fù)選框。因?yàn)镾tartTime、EndTime、StepTime、MaximumStepTime等瞬態(tài)仿真參數(shù)必須根據(jù)仿真波形的周期進(jìn)行選擇,對(duì)初學(xué)者而言,較難設(shè)置好這些參數(shù),此時(shí)可以選中【UseTransientDefaults】復(fù)選框,使用瞬態(tài)仿真分析缺省參數(shù),如圖所示。使用瞬態(tài)仿真分析缺省參數(shù)
使用瞬態(tài)仿真分析缺省參數(shù)【DefaultCyclesDisplayed】:表示顯示窗口中信號(hào)波形顯示的周期數(shù),一般為5個(gè),當(dāng)然用戶還可修改。【DefaultPointspercycle】:在每個(gè)周期內(nèi)需要仿真計(jì)算的時(shí)間點(diǎn)數(shù),一般為50點(diǎn),用戶也可根據(jù)需要修改。(2)傅立葉分析
在電路仿真分析類型設(shè)置框如果選中了【EnableFourier】復(fù)選框,此時(shí)同時(shí)選擇了傅立葉仿真分析方式。該仿真方式屬于信號(hào)的頻域分析,可以獲取周期性非正弦信號(hào)的頻譜。傅里葉分析是電路分析的重要手段,在進(jìn)行傅立葉分析時(shí),除了在仿真結(jié)果圖中顯示直流分量、基波、以及各次諧波的振幅和相位外,還生成同名的“*.sim”文件,以文本方式記錄下來。一個(gè)周期性波形也可以用傅立葉級(jí)數(shù)分解為直流分量和各次諧波分量,利用瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行傅立葉分析計(jì)算就可得到各次諧波的分量。在Fourier參數(shù)設(shè)置框中,包含如下兩項(xiàng)【FourierFundamentalFrequency】:指定傅立葉分析的基頻,缺省值為信號(hào)源的頻率。【FourierNumberHarmonics】:指定傅立葉分析的諧波次數(shù),缺省值是10,也即是9次諧波(0~9)。3.直流掃描分析直流掃描分析方法是用戶指定的激勵(lì)源從起始電壓到終止電壓之間變換,每變化一次執(zhí)行一次工作點(diǎn)分析。從而可以獲取電路的直流傳輸特性曲線(即仿真分析變量對(duì)不同直流電壓的響應(yīng)曲線)或分析激勵(lì)源對(duì)電路參數(shù)的影響情況。常用于獲取運(yùn)算放大器、TTL等電路的直流傳輸特性曲線或分析電源電壓的波動(dòng)對(duì)電路參數(shù)的影響程度。在電路仿真分析類型設(shè)置框中選中【DCSweepAnalysis】項(xiàng)后的復(fù)選框,就選擇了直流掃描仿真方式。而用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊【DCSweepAnalysis】項(xiàng),其右邊出現(xiàn)如圖所示的直流掃描分析設(shè)置對(duì)話框。直流掃描分析設(shè)置
直流掃描分析參數(shù)設(shè)置
直流掃描分析可以同時(shí)選擇二個(gè)激勵(lì)源作直流掃描,此時(shí)第一個(gè)激勵(lì)源稱為主掃描激勵(lì)源“PrimarySource”,與主掃描激勵(lì)源有關(guān)的參數(shù)如下:【PrimarySource】:主掃描激勵(lì)源的名稱,可以在其下拉列表框中選擇原理圖中的一個(gè)激勵(lì)源作為主掃描激勵(lì)源,如“V1”?!綪rimaryStart】:掃描參數(shù)的起始值?!綪rimaryStop】:掃描參數(shù)的終止值?!綪rimaryStep】:掃描參數(shù)變化步長(zhǎng)。例:利用直流掃描分析,獲取左圖
所示74LS00與非門電路的直流傳輸特性曲線。參數(shù)設(shè)置為:【PrimarySource】=V1,【PrimaryStart】=0V,【PrimaryStop】=5V,【PrimaryStep】=0.1V。4.交流小信號(hào)分析(ACSmallSignalAnalysis)交流小信號(hào)分析主要用來分析仿真電路的頻率響應(yīng)特性,屬于電路的幅頻特性分析,即分析電路中輸入信號(hào)頻率發(fā)生變化時(shí)對(duì)輸出信號(hào)的影響程度。交流小信號(hào)分析首先執(zhí)行工作點(diǎn)分析以確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn),然后將信號(hào)源換成一個(gè)固定振幅的正弦波掃頻信號(hào)發(fā)生器,再在用戶指定的頻率范圍內(nèi)對(duì)電路進(jìn)行指定頻率的掃描,觀察輸出信號(hào)的變化情況。在進(jìn)行交流小信號(hào)分析之前,必須保證電路中至少有一個(gè)交流激勵(lì)源,即在激勵(lì)源中的【ACMagnitude】屬性域中設(shè)置一個(gè)大于零的值,一般情況下,AC小信號(hào)的幅度為1,相位為0。這樣輸出量就是傳遞函數(shù)。在電路仿真分析類型設(shè)置框中選中【ACSmallSignalAnalysis】項(xiàng)后的復(fù)選框,就選擇了交流小信號(hào)仿真方式。而用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊【ACSmallSignalAnalysis】項(xiàng),其右邊出現(xiàn)如圖所示的交流小信號(hào)分析設(shè)置對(duì)話框。與交流小信號(hào)分析有關(guān)的參數(shù)【StartFrequency】:掃描起始頻率。【StopFrequency】:掃描終止頻率。【SweepType】:該下拉框指定掃描類型,其中:【Linear】:掃描頻率采用線性變化方式?!綩ctave】:掃描頻率采用8倍頻變化方式?!綝ecade】:掃描頻率采用10倍頻變化方式?!綯estPoints】:掃描點(diǎn)數(shù)。5.參數(shù)掃描分析(ParameterSweep)
參數(shù)掃描分析用于研究電路中某一元件參數(shù)變化時(shí),對(duì)電路性能的影響。它須與交流小信號(hào)分析或瞬態(tài)分析等分析類型配合使用。在圖電路仿真分析類型設(shè)置框中選中【ParameterSweep】項(xiàng)后的復(fù)選框,就選擇了參數(shù)掃描分析仿真方式。而用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊【ParameterSweep】項(xiàng),其右邊出現(xiàn)如圖所示的參數(shù)掃描分析設(shè)置對(duì)話框。參數(shù)掃描分析參數(shù)設(shè)置框
參數(shù)掃描分析各參數(shù)含義
【PrimarySweepVariable】:指定掃描對(duì)象,從下拉列表框中選取,如本例中選擇電阻R1?!綪rimaryStartValue】:掃描起始值,本例設(shè)為1K?!綪rimaryStopValue】:掃描終止值,本例設(shè)為10K?!綪rimaryStepValue】:掃描步長(zhǎng),本例設(shè)為1K。【PrimaryStepType】:步長(zhǎng)類型,有相對(duì)值【RelativeValues】和絕對(duì)值【AbsoluteValues】二個(gè)選項(xiàng),如果選擇相對(duì)值【RelativeValues】,則在StartValue和StopValue域中所輸入的值是一個(gè)相對(duì)值,而不是絕對(duì)值,其StartValue、StopValue絕對(duì)值須加上被選擇參數(shù)的已有值或缺省值。任務(wù)四
單管放大電路的工作點(diǎn)和瞬態(tài)仿真分析在學(xué)習(xí)完電路仿真的基礎(chǔ)知識(shí)后,下面將以右圖所示的單管放大電路為例,介紹
DXP2004電路仿真的具體操作過程。1.編輯仿真電路原理圖
電路仿真的第一步就是編輯仿真電路原理圖,電路圖中的所有元件必須采用具有仿真模型的原理圖元件。具體操作過程如下:(1)新建一個(gè)項(xiàng)目文件并保存。(2)新建一個(gè)原理圖文件并保存。(3)添加仿真激勵(lì)源庫,請(qǐng)參考前面方法。(4)放置仿真元件并連線。電路圖中的所有元件必須采用具有仿真模型的原理圖元件,電阻(Res2)和電容(CapPol2)在MiscellaneousDevices.IntLib中,而三極管2N2896位于默認(rèn)路徑下Motorola目錄中的MotorolaDiscreteBJT.IntLib庫文件中,它們只要設(shè)置好編號(hào)和參數(shù)即可。選擇三極管的仿真模型
注意:除了著名廠商生產(chǎn)的三極管具有仿真模型外,一般的三極管,如常用的9013、9012等在元件庫中都沒有仿真模型,此時(shí)必須根據(jù)三極管的參數(shù)在具有仿真模型的三極管庫(如MotorolaDiscreteBJT.IntLib)中選取參數(shù)相近的三極管。怎樣知道仿真三極管的參數(shù)呢?可以雙擊三極管打開三極管的屬性對(duì)話框,在模型列表【Modelslist】下選中【Simulation】仿真模型,點(diǎn)擊【編輯】按鈕,彈出如圖所示的仿真模型參數(shù)編輯對(duì)話框。
仿真三極管屬性對(duì)話框
三極管仿真模型參數(shù)編輯對(duì)話框
仿真模型文件選擇三極管的仿真模型在仿真模型參數(shù)編輯對(duì)話框的底部,點(diǎn)擊【ModleFile】標(biāo)簽,打開模型文件,在模型文件中詳細(xì)列出了三極管的各種參數(shù):*2N2896MCE5-20-97*Ref:MotorolaSmall-SignalDeviceDatabook,Q4/94*Si500mW90V1A150MHzGenPurppkg:TO-183,2,1.MODEL2N2896NPN(IS=102FNF=1BF=156VAF=171IKF=0.6ISE=84PNE=2+BR=4NR=1VAR=28IKR=0.9RE=51.5MRB=0.206RC=20.6MXTB=1.5+CJE=110PVJE=1.1MJE=0.5CJC=35.5PVJC=0.3MJC=0.3TF=1.06NTR=737N)*Origin:Mcebjt.lib
如以上文件表示三極管仿真模型2N2896為500mW的中功率管,最高工作電壓90V,最高工作電流1A,截止頻率150MHZ,以及其它詳細(xì)的內(nèi)部等效參數(shù)。因此用戶可以根據(jù)實(shí)際三極管的參數(shù)選擇與其相近的仿真三極管。(5)放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。在需要觀察信號(hào)電壓與波形的電路節(jié)點(diǎn)處放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào),瞬態(tài)分析時(shí),需觀察電路中輸入與輸出信號(hào)波形,放置VIN、VOUT網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào),靜態(tài)工作點(diǎn)分析時(shí),需觀察三極管B、C、E極電壓,在三極管三個(gè)管腳處分別放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)VB、VC、VE。具體放置位置如電路圖所示。2.放置仿真激勵(lì)源并設(shè)置參數(shù)放置仿真激勵(lì)源的方法基本和仿真元件相同,激勵(lì)源位于SimulationSources.IntLib庫中,圖中激勵(lì)源有兩個(gè):一個(gè)是直流電源(VSRC)V1,一個(gè)是正弦波電壓源(VSIN)V2。激勵(lì)源參數(shù)設(shè)置相對(duì)來說較復(fù)雜,直流電源參數(shù)設(shè)置方法是:在直流電源仿真參數(shù)設(shè)置框中,將【Value】項(xiàng)設(shè)為12V即可。正弦波激勵(lì)源具體參數(shù)如下頁圖所示,前面三項(xiàng)依次設(shè)為0、1、0,此三項(xiàng)只在交流小信號(hào)分析時(shí)才起作用,與本次電路仿真瞬態(tài)分析中無關(guān)。其它幾項(xiàng)除頻率【Frequency】設(shè)為1kHz,振幅【Amplitude】為0.1V外,余下幾項(xiàng)設(shè)為0就可以了。正弦波激勵(lì)源參數(shù)設(shè)置
3.選擇仿真方式和設(shè)置仿真常規(guī)參數(shù)
執(zhí)行菜單命令【設(shè)計(jì)】/【仿真】/【Mixed
Sim】運(yùn)行仿真,出現(xiàn)如圖所示的仿真分析設(shè)置框。(2)設(shè)置常規(guī)參數(shù)。在【Analyses/Options】欄,點(diǎn)擊【GeneralSetup】項(xiàng),如圖所示設(shè)置常規(guī)參數(shù)。在【為此收集數(shù)據(jù)】下拉框中選擇【NodeVoltage,SupplyCurrent,DeviceCurrentandPower】仿真數(shù)據(jù)類型,表示將計(jì)算電路中的各節(jié)點(diǎn)電壓、激勵(lì)源電流、元件電流和功率。點(diǎn)擊【圖紙到網(wǎng)絡(luò)表】下拉按鈕,選擇仿真原理圖的范圍為【ActiveSheet】,僅對(duì)當(dāng)前原理圖進(jìn)行仿真。。點(diǎn)擊【SimView設(shè)定】下拉按鈕,選擇仿真波形窗口中顯示波形的方式。為【Showactivesignals】,按當(dāng)前【Activesignals】列表框中激活的變量進(jìn)行波形顯示。(3)選擇仿真后需立即觀察的信號(hào)。本例瞬態(tài)分析中主要是觀察輸入節(jié)點(diǎn)VIN與輸出節(jié)點(diǎn)VOUT的電壓波形。而工作點(diǎn)分析中主要觀察三極管VE、VB、VC的電壓,所以要觀察的變量為VIN、VOUT、VE、VB、VC,用戶可以在【可用信號(hào)】列表框中依次選擇某變量后,單擊“>”按鈕將其添加到【活動(dòng)信號(hào)】列表框,以便仿真過程中觀察該變量波形。(4)選擇仿真方式。在【分析/選項(xiàng)】欄中,將【OperatingPointAnalysis】和【Transient/FourierAnalysis】后的【有效】復(fù)選框選中,表示將運(yùn)行工作點(diǎn)分析和瞬態(tài)/傅立葉分析兩種仿真方式。4.設(shè)置瞬態(tài)分析仿真參數(shù)
設(shè)置瞬態(tài)分析仿真參數(shù)除工作點(diǎn)分析不需要設(shè)置仿真參數(shù)外,其它仿真方式均需獨(dú)立地設(shè)置仿真參數(shù)。本例中的瞬態(tài)分析仿真需獨(dú)立進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。在【Analyses/Options】欄中,用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊【Transient/FourierAnalysis】項(xiàng),其右邊出現(xiàn)如圖所示的瞬態(tài)分析設(shè)置對(duì)話框。選中【UseTransientDefaults】復(fù)選框,使用瞬態(tài)仿真分析缺省參數(shù),取消【Useinitialcondition】復(fù)選框,表示不使用用戶設(shè)定的初始狀態(tài),而使用工作點(diǎn)分析后的結(jié)果作為初始條件。5.執(zhí)行仿真操作仿真參數(shù)設(shè)置完成后,就可以運(yùn)行仿真了,點(diǎn)擊仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中的【確認(rèn)】按鈕,啟動(dòng)仿真計(jì)算過程,仿真數(shù)據(jù)文件(*.sdf)將自動(dòng)顯示在波形窗口內(nèi),如圖所示。當(dāng)仿真電路與仿真參數(shù)存在錯(cuò)誤時(shí),則自動(dòng)顯示出錯(cuò)誤信息窗口,用戶可根據(jù)錯(cuò)誤提示進(jìn)行更正。
波形窗口內(nèi)的仿真波形
6.電路仿真波形觀察和結(jié)果分析
(1)調(diào)整窗口中顯示波形的個(gè)數(shù)。執(zhí)行菜單命令【工具】/【文檔選項(xiàng)…】,彈出以下顯示效果選擇對(duì)話框,在【可視圖個(gè)數(shù)】下拉框中可以選擇窗口中顯示波形的個(gè)數(shù),如圖為窗口中顯示一個(gè)波形的效果圖。調(diào)整窗口顯示波形的個(gè)數(shù)
a)顯示一個(gè)波形b)顯示所有波形(2)調(diào)整波形窗口內(nèi)信號(hào)顯示幅度。
將鼠標(biāo)移到仿真輸出波形下方橫線上,當(dāng)鼠標(biāo)變?yōu)樯舷码p向箭頭時(shí),按下左鍵拖動(dòng)即可調(diào)整顯示幅度。(3)疊加顯示波形
為了更好的進(jìn)行波形比較,可以將幾個(gè)波形疊加在同一個(gè)波形欄內(nèi)。如想在VOUT波形欄中疊加VIN的波形,以便進(jìn)一步分析輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的幅度和相位關(guān)系。如圖所示,將光標(biāo)移到想疊加波形的波形欄中,如VOUT波形欄,單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出浮動(dòng)菜單選擇【AddWaveToPlot】菜單選擇添加的波形波形疊加效果(4)波形測(cè)量
為了精確的測(cè)量波形中某點(diǎn)的坐標(biāo)值,可以為波形添加標(biāo)尺。DXP2004可以提供二個(gè)標(biāo)尺,即CursorA和CursorB。添加標(biāo)尺的具體方法如下:先選擇要添加標(biāo)尺的波形。將光標(biāo)移到要添加標(biāo)尺的波形名稱上,如VOUT,單擊鼠標(biāo)右鍵,彈出如圖所示的浮動(dòng)菜單,選擇【
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