Protel 99 SE 標準實例教程 PPT 第11章 電路仿真系統(tǒng)

第11章電路仿真系統(tǒng)內(nèi)容提要：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和新型電子元器件的不斷涌現(xiàn)，電子電路變得越來越復雜，因而在電路設計時出現(xiàn)缺陷和錯誤在所難免。為了讓設計者在設計電路時就能準確地分析電路的工作狀況，及時發(fā)現(xiàn)其中的設計缺陷，然后予以改進。Protel99SE提供了一個較為完善的電路仿真組件，可以根據(jù)設計的原理圖進行電路仿真，并根據(jù)輸出信號的狀態(tài)調(diào)整電路的設計，從而極大地減少了不必要的設計失誤，提高電路設計的工作效率。所謂電路仿真，就是用戶直接利用EDA軟件自身所提供的功能和環(huán)境，對所設計電路的實際運行情況進行模擬的一個過程。如果在制作PCB印制板之前，能夠進行一下對原理圖的仿真，明確把握系統(tǒng)的性能指標并據(jù)此對各項參數(shù)進行適當?shù)恼{(diào)整，將能節(jié)省大量的人力和物力。由于整個過程是在計算機上運行的，所以操作相當簡便，免去了構(gòu)建實際電路系統(tǒng)的不便，只需要輸入不同的參數(shù)，就能得到不同情況下電路系統(tǒng)的性能，而且仿真結(jié)果真實、直觀，便于用戶查看和比較。學習要點：電路仿真的基本知識仿真分析的參數(shù)設置電路仿真方法11.1電路仿真的基本概念仿真中涉及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。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。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(jié)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(jié)果。仿真結(jié)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(jié)果中觀察到。11.2SIM99仿真庫中的元器件11.2.1電阻在庫SimulationSymbols.Lib中，包含了如下的電阻器1．RES固定電阻。2．RESSEMI半導體電阻。3．RPOT電位計。4．RVAR變電阻。這些元器件有一些特殊的仿真屬性域。在放置過程中按Tab鍵或放置完成后，雙擊該器件彈出屬性設置對話框，就可設置元器件設置。11.2.2電容在庫SimulationSymbnls.Lib中，包含了如下的電容：1．CAP定值無極性電容。2．CAP2定值有極性電容。3．CAPSEMI半導體電容。這些符號表示了一般的電容類型。對電容的屬性對話框可如下設置：“Designator”：電容名稱?！癙artType”：以法拉為單位的電容值?！癓”：在PartFields選項卡設置，以米為單位的電容的長度（僅僅對半導體電阻）。“W”：在PartFields選項卡設置，以米為單位的電容的寬度（僅僅對半導體電阻）。“IC”：在FartFields選項卡設置，表示初始條件，即電容的初始電壓值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。11.2.3電感在庫SimulationSymbols.Lib中，包含的電感為INDUCTOR。對電感的屬性對話框可如下設置：“Designator”：電感名稱?！癙artType”：以亨為單位的電感值?！癐C”：在PastFields選項卡設置，表初始條件，即電感的初始電壓值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。11.2.4二極管在庫Diode.lib中，包含了數(shù)目巨大的以工業(yè)標準部件命名的二極管。對二極管的屬性對話框可如下設置：“Designator”：二極管名稱?！癆rea”：在PartFields選項卡設置，該屬性定義了所定義的模型下的并行器件數(shù)。該設置項將影響該模型的許多參數(shù)?！癘ff”：在PartFields選項卡設置，在操作點分析中使二極管電壓為零?！癐C”：在PartFields選項卡設置，表示初始條件，即通過二極管的初始電壓值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效?！癟emp”：在PartFields選項卡設置，元件工作溫度，以攝氏度為單位。默認設置為27。11.2.5三極管在庫Bjt.lib中，包含了數(shù)目巨大的以工業(yè)標準部件命名時三極管。對三極管的屬性對話框可如下設置：“Designator”：三極管名稱?！癆rea”：在PartFields選項卡設置，該屬性定義了所定義的模型下的并行器件數(shù)。該設置項將影響該模型的許多參數(shù)?！癘ff”：在PartFields選項卡設置，在操作點分析中使三極管電壓為零?！癐C”：在PartFields選項卡設置，表初始條件，即通過極管的初始電壓值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效?！癟emp”：在PartFields選項卡設置，元件工作溫度，以攝氏度為單位。默認設置為27。11.2.6JFET結(jié)型場效應管結(jié)型場效應管包含在Jfet.lib庫文件中。結(jié)型場效應管的模型是建立在Shichman和Hodges的場效應管的模型上的。對結(jié)型場效應管的屬性對話框可如下設置：“Designator”：結(jié)型場效應管名稱?！癆rea”：在PartFields選項卡設置，該屬性定義了所定義的模型下的并行器件數(shù)。該設置項將影響該模型的許多參數(shù)?！癘ff”：在PartFields選項卡設置，在操作點分析中使終止電壓為零?！癐C”：在PartFields選項卡設置，表初始條件，即通過三極管的初始電壓值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。“Temp”：在PartFields選項卡設置，元件工作溫度，以攝氏度為單位。默認設置為27。11.2.7MOS場效應管對MOS場效應管的屬性對話框可如下設置：“Designator”：MOS場效應管名稱?！癓”：溝道長度，單位為米，在PartFields選項卡設置?！癢”：溝道長度，單位為米，在PartFields選項卡設置。“AD”：漏區(qū)面積，單位為平方米，在PartFields選項卡設置。“AS”：源區(qū)面積，單位為平方米，在PartFields選項卡設置?！癙D”：漏區(qū)周長，單位為米，在PartFields選項卡設置?！癙S”：源區(qū)周長，單位為米，在PartFields選項卡設置?！癗RD”：漏極的相對電阻率的方塊數(shù)，在PartFields選項卡設置。“NRS”：源極的相對電阻率的方塊數(shù)，在PartFields選項卡設置。“Off”：可選項，在操作點分析中使終止電壓為零，在PartFields選項卡設置?！癐C”：可選項，表初始條件，即通過MOS場效應管的初始值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效，在PartFields選項卡設置?！癟emp”：在PartFields選項卡設置，元件工作溫度，以攝氏度為單位。默認設置為27。11.2.8MES場效應管庫Mesfet.lib中包含了一般的MES場效應管。MES場效應管模型是從Statz的砷化稼場效應管的模型得到的。對MES場效應管的屬性對話框可如下設置：“Designator”：MES場效應管名稱。“Area”：在PartFields選項卡設置，該屬性定義了所定義的模型下的并行器件數(shù)。該設置項將影響模型的許多參數(shù)?！癘ff”：在PartFields選項卡設置，在操作點分析中使終止電壓為零。“IC”：在PartFields選項卡設置，表初始條件，即通過MES場效應管的初始值。該項僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。11.2.9電壓/電流控制開關(guān)庫Switch.lib包含了如下的可用于原理圖的開關(guān)1．CSW：默認電流控制開關(guān)。2．SW：默認電壓控制開關(guān)。3．SW05：VT=500.Om的電壓控制開關(guān)。4．SWM10：VT=0.01的電壓控制開關(guān)。5．SWP10：VT=0.01的電壓控制開關(guān)。6．STTL：VT=2.5，VH=0.1的電壓控制開關(guān)。7．TTL：VT=2，VH=1.2，RUFF=100E+6的電壓控制開關(guān)。8．TRIAC：VT=0.99，RON=0.1，ROFF=1E+7的電壓控制開關(guān)。11.2.10熔絲Fuse.lib包含了一般的熔絲器件。對熔絲的屬性對話框可如下設置：“Designator”：熔絲名稱?！癈urrent”：熔斷電流，單位A?！癛esistance”：在PartFields選項卡設置，以歐姆為單位的串聯(lián)的熔絲的阻抗。11.2.11晶振庫Crystal.lib中包含了不同規(guī)格的晶振。晶振的屬性對話框有如下設置項：“Designator”：晶振名稱?！癋req”：在PartFields選項卡設置，晶振頻率，如3.5MHz。這將改變模型的默認值?！癛S”：在PartFields選項卡設置，以歐姆為單位的串阻值?！癈”：以法拉為單位的電容值，在PartFields選項卡設置?！癚”：等效電路的Qv在PartFields選項卡設置。11.2.12繼電器

庫Relay.lib包括了大量的繼電器，對繼電器的屬性對話框可如下設置：“Designator”：繼電器名稱?！癙ullin”：觸點引入電壓，在PartFields選項卡設置?！癉ropoff”：觸點偏離電壓，在PanFields選項卡設置。“Contar”：觸點阻抗，在PartFields選項卡設置?！癛esistance”：線圈阻抗，在PartFields選項卡設置?！癐nductor”：線圈電感，在PartFields選項卡設置。11.2.13互感器庫Transformer.lib包括了大量的電感耦合器。對電感耦合器的屬性對話框可如下設置：“Designator”：電感耦合器名稱?！癛atio”：二次/一次轉(zhuǎn)換比，這將改變模型的默認值，在PartFields選項卡設置?！癛P”：可選項，一次阻抗，在PartFields選項卡設置?！癛S”：可選項，二次阻抗，在FartFields選項卡設置。“LEAK”：泄放電感，在PartFields選項卡設置?！癕AG”：磁化電感，在PartFields選項卡設置。SIM99仿真庫中還有傳輸線、TTL和CMOS數(shù)字電路器件和集成塊等元器件，這里不再贅述。11.3放置電源及仿真激勵源

Protel99SE提供了多種電源和仿真激勵源，存放在“SimulationSymbols.lib”集成庫中，供用戶選擇。在使用時，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。仿真激勵源就是仿真時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。常用的電源與仿真激勵源有如下幾種。11.3.1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，符號形式如圖所示。這兩種電源通常在仿真電路上電時，或者需要為仿真電路輸入一個階躍激勵信號時使用，以便用戶觀測電路中某一節(jié)點的瞬態(tài)響應波形。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)。“Value”：直流電源值。“ACMagnitude”：交流小信號分析的電壓值?！癆CPhase”：交流小信號分析的相位值。11.3.2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，符號形式如圖所示，需要設置的仿真參數(shù)是相同的。11.3.3周期脈沖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，符號形式如圖所示。這兩種分段線性激勵源的仿真參數(shù)設置是相同的。在“Parameters”標簽頁，各項參數(shù)的具體含義如下?！癉CMagnitude”：分段線性電壓信號的直流參數(shù)，通常設置為“0”?！癆CMagnitude”：交流小信號分析的電壓值，通常設置為“1V”，如果不進行交流小信號分析，可以設置為任意值?！癆CPhase”：交流小信號分析的電壓初始相位值，通常設置為“0”?！癟ime/ValuePairs”：分段線性電壓信號在分段點處的時間值及電壓值設置。其中時間為橫坐標，電壓為縱坐標。11.3.5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，符號形式如圖所示。兩者所產(chǎn)生的波形形式是一樣的，相應的仿真參數(shù)設置也相同。11.3.6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，符號形式如圖所示，相應需要設置仿真參數(shù)。11.4仿真分析的參數(shù)設置在原理圖編輯環(huán)境中，執(zhí)行“Simulate”→“Setup”菜單命令，則系統(tǒng)彈出如圖所示的分析設定對話框。在該對話框上面的“SelectAnalysestoRun”欄中，列出了若干選項供用戶選擇，包括各種具體的仿真方式。而對話框的右側(cè)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”，即真方式的通用參數(shù)設置。11.4.1通用參數(shù)的設置通用參數(shù)的具體設置內(nèi)容有以下幾項。1．“CollectDataFor”：該下拉列表框用于設置仿真程序需要計算的數(shù)據(jù)類型。2．“SheetstoNetlist”：該下拉列表框用于設置仿真程序作用的范圍。3．“SimViewSetup”：該下拉列表框用于設置仿真結(jié)果的顯示內(nèi)容。4．“AvailableSignals”：該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”：該列表框列出了仿真程序運行結(jié)束后，能夠立刻在仿真結(jié)果圖中顯示的信號。上面講述的是在仿真運行前需要完成的通用參數(shù)設置。而對于用戶具體選用的仿真方式，還需要進行一些特定參數(shù)的設定。11.4.2仿真方式的具體參數(shù)設置在Protel99SE系統(tǒng)中，共提供了11種仿真方式?！癘peratingPointAnalysis”：工作點分析?！癟ransient/FotuierAnalysis”：瞬態(tài)特性分析與傅里葉分析?！癉CSweepAnalysis”：直流傳輸特性分析。“ACSmallSignalAnalysis”：交流小信號分析。“NoiseAnalysis”：噪聲分析。“TransferFunctionAnalysis”：傳遞函數(shù)分析?！癟emperatureSweep”：溫度掃描?！癙arameterSweep”：參數(shù)掃描?！癕onteCarloAnalysis”：蒙特卡羅分析?！癆dvancedOptions”：設置仿真的高級參數(shù)。下面我們分別來介紹一下各種仿真方式的功能特點及參數(shù)設置。11.4.3“OperatingPointAnalysis”（工作點分析）所謂工作點分析，就是靜態(tài)工作點分析，這種方式是在分析放大電路時提出來的。當把放大器的輸入信號短路時，放大器就處在無信號輸入狀態(tài)，即靜態(tài)。若靜態(tài)工作點選擇不合適，則輸出波形會失真，因此設合適的靜態(tài)工作點是放大電路正常工作的前提。在該分析方式中，所有的電容都將被看做開路，所有的電感都被看做短路，之后計算各個節(jié)點的對地電壓，以及流過每一元器件的電流。由于方式比較固定，因此，不需要用戶再進行特定參數(shù)的設置，使用該方式時，只需要選中即可運行。一般來說，在進行瞬態(tài)特性分析和交流小信號分析時，仿真程序都會先執(zhí)行工作點分析，以確定電路中非線件元件的線性化參數(shù)初始值。因此，通常情況下應選中該項。11.4.4“Transient/FourierAnalysis”（瞬態(tài)特性與傅里葉分析）瞬態(tài)特性分析與傅里葉分析是電路仿真中經(jīng)常使用的仿真方式。瞬態(tài)特性分析是一種時域仿真分析方式，通常是從時間零開始，到用戶規(guī)定的終止時間結(jié)束，在一個類似示波器的窗口中，顯示出觀測信號的時域變化波形。傅里葉分析是與瞬態(tài)特性分析同時進行的，屬于頻域分析，用于計算瞬態(tài)分析結(jié)果的一部分。在仿真結(jié)果圖中將顯示出觀測信號的直流分量、基波及各次諧波的振幅與相位。在分析設定對話框中選中“Transient/FourierAnalysis”復選框，相應的參數(shù)設置如圖所示。11.4.5“DGSweepAnalysis”（直流傳輸特性分析）

直流傳輸特性分析是指在一定的范圍內(nèi)，通過改變輸入信號源的電壓值，對節(jié)點進行靜態(tài)工作點的分析。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。該仿真分析方式可以同時對兩個節(jié)點的輸入信號進行掃描分析，不過計算量會相當大。在分析設定對話框中選中“DCSweepAnalysis”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。11.4.6“ACSmallSignalAnalysis”（交流小信號分析）交流小信號分析主要用于分析仿真電路的頻率響應特性，即輸出信號隨輸入信號的頻率變化而變化的情況，借助于該仿真分析方式，我們可以得到電路的幅頻特性和相頻特性。在分析設定對話框中選中“ACSmallSignalAnalysis”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。11.4.7“NoiseAnalysis”（噪聲分析）電路設計中，使用Protel99SE仿真程序，我們可以測量和分析以下幾種噪聲。輸出噪聲：在某個特定的輸出節(jié)點處測量得到的噪聲。輸入噪聲：在輸入節(jié)點處測量得到的噪聲。器件噪聲：每個器件對輸出噪聲的貢獻。輸出噪聲的大小就是所有產(chǎn)生噪聲的器件噪聲的疊加。在分析設定對話框中選中“NoiseAnalysis”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。11.4.8“TransferFunctionAnalysis”（傳遞函數(shù)分析）傳遞函數(shù)分析主要用于計算電路的直流輸入、輸出阻抗。在分析設定對話框中選中“TransferFunctionAnalysis”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。各參數(shù)的含義如下?！癝ourceName”：設置參考的輸入信號源。“ReferenceNode”：設置參考節(jié)點。11.4.9“TemperatureSweep”（溫度掃描）溫度掃描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。在分析設定對話框中選中“TemperatureSweep”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。11.4.10“ParameterSweep”（參數(shù)掃描）參數(shù)掃描分析主要用于研究電路中某一元件的參數(shù)發(fā)生變化時對整個電路性能的影響，借助于該仿真方式，用戶可以確定某些關(guān)鍵元器件的最優(yōu)化參數(shù)值，一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。在分析設定對話框中選中“ParameterSweep”選項后，相應的參數(shù)如圖所示。11.4.11“MlonteCarloAnalysis”（蒙特卡羅分析）蒙特卡羅分析是一種統(tǒng)計分析方法，借助于隨機數(shù)發(fā)生器按元件值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(jié)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)時的成品率及成本等進行預測。在分析設定對話框中選中“MonteCarloAnalysis”選項之后，系統(tǒng)出現(xiàn)相應的參數(shù)如圖所示。11.5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“SimulationSymbols.Lib”集成庫中，這里做一個簡單的介紹。11.5.1節(jié)點電壓初值節(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“IntialVoltage”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，如圖所示。在“Parameter”標簽頁中，只有一項仿真參數(shù)“IntialVoltage”，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(guān)參數(shù)后的“.IC”元件如圖所示。

11.5.2節(jié)點電壓設置方法很簡單，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)點設置電壓預收斂值，如圖所示。若在電路的某一節(jié)點處，同時放置了“.IC”元件與“.NS”元件，則仿真時“.IC”元件的設置優(yōu)先級將高于“.NS”元件。綜上所述，初始狀態(tài)的設置共有3種途徑：“.IC”設置、“.NS”設置和定義器件屬性。在電路模擬中，如有這3種或兩種共存時，在分析中優(yōu)先考慮的次序是定義器件屬性、“.IC”設置、“.NS”設置。如果“.NS”和“.IC”共存時，則“.IC”設置將取代“.NS”設置。

11.5.3仿真數(shù)學函數(shù)在SIM99的仿真元件庫（Library/Sch/Sim.ddb）中，還提供了若干仿真數(shù)學函數(shù)，它們同樣作為一種特殊的仿真元器件，可以放置在電路仿真原理圖中使用。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、雙曲線變換等。仿真數(shù)學函數(shù)存放在“Math.Lib”只需要把相應的函數(shù)功能模塊放到仿真原理圖中需要進行信號處理的地方即可，仿真參數(shù)不需要用戶自行設置。如圖所示，是對兩個節(jié)點電壓信號進行相加運算的仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”。11.5.4實例：使用仿真數(shù)學函數(shù)新建一個原理圖文件，另存為“仿真數(shù)學函數(shù).Sch”。在系統(tǒng)提供的集成庫“Libruary>>Sch>>Sim.ddb”中，找到“SimulationSymbols.Lib”和“Math.Lib”，并進行加載。打開集成庫“Math.Lib”，找到正弦變換函數(shù)“SINV”、余弦變換函數(shù)“COSV”及電壓相加函數(shù)“ADDV”，分別放置在原理圖中，如圖所示。在“Libraries”面板中，打開集成庫“MiscellaneousDevices.Lib”，找到元件Res1，在原理圖中放置兩個接地電阻，并完成相應的電氣連接。雙擊電阻，系統(tǒng)彈出屬性設置對話框，相應的仿真參數(shù)即電阻值均設置為1K。左鍵雙擊每一個仿真數(shù)學函數(shù)，進行參數(shù)設置，在彈出元件屬性對話框中，只需設置標識符即可。打開集成庫“SimulationSymbols.Lib”，找到正弦電壓源“VSIN”，放置在仿真原理圖中，并進行接地連接，如圖所示。在原理圖中需要觀測信號的位置處添加網(wǎng)絡標簽。在這里，我們需要觀測的信號有4個：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相加后輸出的信號。因此，在相應的位置處放置4個網(wǎng)絡標簽：“INPUT”、“SINOUT”、“COSOUT”、“OUTPUT”。執(zhí)行“Simulate”→“Setup”菜單命令，在系統(tǒng)彈出的分析設定對話框中先進行通用參數(shù)設置。將“CollectDataFor”欄設置為“ActiveSignals”，“SheetstoNetlist”欄設置為“ActiveSheet”，“SimViewSetup”欄設置為“ShowActiveSignals”。將“AvailableSignals”欄內(nèi)的“INPUT”、“SINOUT”、“COSOUT”、“OUTPUT”右移到“ActiveSignals”內(nèi)。完成通用參數(shù)的設置后，在“Analyses/Options”欄中，選中“OperatingPointAnalysis”及“Transient/FourierAnalysis”選項后面的復選框?！癟ransient/FourierAnalysis”中各項參數(shù)的設置如圖所示。瞬態(tài)仿真分析的起始時間設置為“0”，終止時間設置為“10ms”，時間步長及最大時間步長設置為“20us”，選中“UseIntialConditions”復選框及“EnableFourier”復選框，傅里葉分析中的基波頻率設置為“500Hz”。設置完畢，單擊

按鈕，則系統(tǒng)開始電路仿真，瞬態(tài)仿真分析和傅里葉分析的仿真結(jié)果如圖所示。11.5.5仿真數(shù)學函數(shù)在Protel99SE的仿真器中還提供了若干仿真數(shù)學函數(shù)，它們同樣作為一種特殊的仿真元器件，可以放置在電路仿真原理圖中使用。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、雙曲線變換等。仿真數(shù)學函數(shù)存放在“Sch>>Sim.ddb>>Math.Lib”庫文件中，只需要把相應的函數(shù)功能模塊放到仿真原理圖中需要進行信號處理的地方即可，仿真參數(shù)不需要用戶自行設置。如圖所示，是對兩個節(jié)點電壓信號進行相加運算的仿真數(shù)學函數(shù)“ADDV”。11.6電路仿真的基本方法

下面結(jié)合一個實例介紹電路仿真的基本方法：啟動Protel99SE，打開光盤中“源文件>>第十一章>>11.6>>example>>電路仿真.ddb”，電路原理圖如圖11-34所示。執(zhí)行“PLD”→“Compile”菜單命令。啟動命令后，將自動檢查原理圖文件是否有錯，如有錯誤應該予以糾正。執(zhí)行“Design”→“Add/RemoveLibraries”菜單命令，在出現(xiàn)的“打開”對話框中選擇Protel99SE安裝目錄“/Library/Sch/Sim.ddb”，如圖11-35所示。單擊OK按鈕，即可完成仿真庫的添加。選擇“SimulationSymbols.Lib”集成庫，其中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，然后將其拖入原理圖編輯區(qū)中。選擇放置導線工具，將激勵源和電路連接起來，然后再添加上電源地。雙擊新添加的仿真激勵源，在出現(xiàn)的對話框中設置其屬性參數(shù)。對于仿真電源或激勵源，也需要設置其參數(shù)。按照電路的實際需求設置即可。設置完成后單擊

按鈕，返回到電路原理圖編輯環(huán)境。同樣的方法，再添加一個仿真電源。雙擊已添加的仿真電源，在出現(xiàn)的“ComponentProperties”對話框中設置其屬性參數(shù)，這里設置參考電源為15V。設置完成后單擊

按鈕，返回原理圖編輯環(huán)境，如圖所示。執(zhí)行“PLD”→“Compile”菜單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。執(zhí)行“Simulate”→“Setup”菜單命令，系統(tǒng)彈出“AnalysesSetup”對話框，選擇“GeneralSetup”選項，再右窗格中設置需要觀察的節(jié)點，即要獲得的仿真波形。選擇要采用的分析方法并設置相應的參數(shù)。為選擇的“Transient/FourierAnalysis”復選框設置選項。設置完成后單擊

按鈕，即可得到如圖所示的仿真波形。保存仿真波形圖，然后返回到原理圖編輯環(huán)境。再次執(zhí)行“Simulate”→“Setup”菜單命令，系統(tǒng)彈出“AnalysesSetup”對話框，選中“ParameterSweep”選項，設置需要掃描的元器件以及參數(shù)的初始值、終止值、步長等。設置完成后單擊

按鈕，即可得到如圖所示的仿真波形。在左側(cè)“BrowseSimData”面板中“Wavforms”下單擊的

按鈕，單擊

按鈕，彈出“CreatNewWaveform”對話框，設置生成新波形，在左側(cè)面板上顯示；選擇“BrowseSimData”面板下Single復選框，新建波形如圖所示。11.7操作實例11.7.1帶通濾波器仿真設計要求本例要求完成如圖所示仿真電路原理圖的繪制，同時完成脈沖仿真激勵源的設置及仿真方式的設置，實現(xiàn)瞬態(tài)特性、直流工作點、交流小信號及傳輸函數(shù)分析，最終將波形結(jié)果輸出。通過這個實例掌握交流小信號分析以及傳輸函數(shù)分析等功能，從而方便在電路的頻率特性和阻抗匹配應用中使用Protel99SE完成相應的仿真分析。實例操作步驟建立新工程，向新工程中加入仿真模型庫，完成電路原理圖的設計。設置元器件的參數(shù)。雙擊該元器件，系統(tǒng)彈出元件屬性對話框，按照設計要求設置元件參數(shù)。執(zhí)行“Simulate”→“Setup”菜單命令，系統(tǒng)彈出仿真分析設置對話框。選中工作點分析、瞬態(tài)特性分析與傅里葉分析、傳遞函數(shù)分析，并選擇觀察信號IN和OUT。單擊Transient/FourierAnalysis”后面的復選框?！癟ransient/FourierAnalysis”中各項參數(shù)的設置如圖所示。瞬態(tài)仿真分析的起始時間設置為“0”，終止時間設置為“10ms”，時間步長及最大時間步長設置為“20us”，選中“UseIntialConditions”復選框及“EnableFourier”復選框，傅里葉分析中的基波頻率設置為“500Hz”。再選中“Analyses/Options”欄中的“TransferFunctionAnalysis”復選框，設置“TransferFunctionAnalysis”的參數(shù)，如圖所示。經(jīng)過上述步驟，設置好參數(shù)后，單擊

按鈕進行仿真。系統(tǒng)先后進行直流工作點分析、瞬態(tài)特性分析、交流小信號分析、傳輸函數(shù)分析，其結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出，經(jīng)過傳輸函數(shù)分析后，系統(tǒng)的輸入/輸出阻抗都計算出來了，并以文字的形式顯示出來。如Output端的輸出阻抗為1.606m。11.7.2模擬放大電路仿真設計要求本例要求完成如圖所示仿真電路原理圖的繪制，同時完成正弦仿真激勵源的