5任務(wù)一仿真元件庫(kù)及仿真器設(shè)置

項(xiàng)目五

有源低通濾波電路仿真學(xué)習(xí)目標(biāo)·了解仿真的概念及仿真的基本類型；·掌握電路仿真的環(huán)境參數(shù)設(shè)置和仿真流程；·熟悉常用的仿真元件；·掌握常用分析類型的設(shè)置，能進(jìn)行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路的仿真分析。任務(wù)一

仿真元件庫(kù)及仿真器設(shè)置任務(wù)描述

在完成了電路原理圖的設(shè)計(jì)后，AltiumDesigner的仿真工具還可以對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真分析，來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)電路的功能能否實(shí)現(xiàn)。通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，了解仿真的基本概念；掌握仿真元件庫(kù)的安裝及刪除，了解仿真元件的功能；掌握仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置。任務(wù)實(shí)現(xiàn)1．電路仿真概述圖5-1原理圖庫(kù)中具有仿真屬性元件仿真中涉及的以下幾個(gè)基本概念：⑴仿真元件：用戶進(jìn)行電路仿真時(shí)使用的元件，要求具有仿真屬性。⑵仿真原理圖：用戶根據(jù)具體電路的設(shè)計(jì)要求，使用原理圖編輯器及具有仿真屬性的元件所繪制而成的電路原理圖。原理圖庫(kù)中具有仿真屬性的元件如圖5-1所示。1．電路仿真概述⑶仿真激勵(lì)源：用于模擬實(shí)際電路中的激勵(lì)信號(hào)。⑷節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽：如果要測(cè)試電路中多個(gè)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)該分別放置一個(gè)有意義的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽名，便于明確查看每一節(jié)點(diǎn)的仿真結(jié)果（電壓或電流波形）。⑸仿真方式：仿真方式有多種，對(duì)于不同的仿真方式，其參數(shù)設(shè)置也不盡相同，用戶應(yīng)根據(jù)具體的電路要求來選擇仿真方式。

⑹仿真結(jié)果：一般以波形的形式給出，不僅僅局限于電壓信號(hào)，每個(gè)元件的電流及功耗波形都可以在仿真結(jié)果中觀察到。2．仿真元件庫(kù)及仿真元件圖5-2仿真元件庫(kù)圖標(biāo)AltiumDesigner為用戶提供了大部分常用的仿真元件，這些仿真元件庫(kù)在安裝目錄下的：/Altium/Library/Simulation中，其元件庫(kù)圖標(biāo)如圖5-2所示。

圖5-3添加元件庫(kù)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件

打開“庫(kù)”面板，單擊面板上的“庫(kù)”按鈕，彈出添加元件庫(kù)的“可用庫(kù)”對(duì)話框，如圖5-3所示。圖5-5非線性受控源符號(hào)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件

⑴SimulationSources.IntLib（仿真信號(hào)源元件庫(kù)）。仿真信號(hào)源元件庫(kù)中共有23個(gè)仿真元件，這些仿真信號(hào)源為仿真電路提供激勵(lì)源和初始條件設(shè)置等功能。

①在原理圖中添加如圖5-4所示的兩個(gè)元件符號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真電路的節(jié)點(diǎn)電壓和初始條件設(shè)置。a.NS。NODESET（節(jié)點(diǎn)設(shè)置）b.IC。InitialCondition（初始條件）

②BISRC（非線性受控電流源）和BVSRC（非線性受控電壓源）如圖5-5所示。圖5-4節(jié)點(diǎn)設(shè)置和初始條件狀定義符圖5-6線性受控源符號(hào)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件

③ESRC（線性電壓控制電壓源）、FSRC（線性電流控制電流源）、GSRC（線性電壓控制電流源）和HSRC（線性電流控制電壓源）如圖5-6所示。每個(gè)線性受控源都有兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)間的電壓電流是輸入節(jié)點(diǎn)間的電壓電流的線性函數(shù)，一般由源的增益、跨導(dǎo)等決定。圖5-7指數(shù)激勵(lì)源符號(hào)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件④VEXP（指數(shù)激勵(lì)電壓源）和IEXP（指數(shù)激勵(lì)電流源）如圖5-7所示。通過這些激勵(lì)源可創(chuàng)建帶有指數(shù)上升沿和下降沿的脈沖波形。⑤ISFFM（單頻調(diào)頻電流源）和VSFFM（單頻調(diào)頻電壓源）如圖5-8所示，用來為仿真電路提供可調(diào)頻的電流或電壓激勵(lì)源。圖5-8單頻調(diào)頻源符號(hào)圖5-9周期脈沖源符號(hào)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件⑥VPULSE（電壓周期脈沖源）和IPULSE（電流周期脈沖源）如圖5-9所示，利用周期脈沖源可以創(chuàng)建周期性的連續(xù)脈沖。

⑦VPWL（分段線性電壓源）和IPWL（分段線性電流源）如圖5-10所示，可以創(chuàng)建任意形狀的波形。圖5-10分段線性源符號(hào)圖5-11電壓源/電流源符號(hào)2．仿真元件庫(kù)及仿真元件⑧VSRC（電壓源)和ISRC（電流源）用來激勵(lì)電路的一個(gè)恒定的電壓或電流輸出，如圖5-11所示。

⑨VSIN（正弦電壓源）和ISIN（正弦電流源）如圖5-12所示，通過這些仿真源可創(chuàng)建正弦電源和正弦電流。圖5-12正弦電壓源/正弦電流源符號(hào)圖5-13數(shù)據(jù)序列2．仿真元件庫(kù)及仿真元件

⑩DSEQ（數(shù)據(jù)序列）（帶有時(shí)鐘輸出）和DSEQ2數(shù)據(jù)序列如圖5-13所示。2．仿真元件庫(kù)及仿真元件⑵SimulationSpecialFunction.IntLib（仿真特殊功能元件庫(kù)）。仿真特殊功能元件庫(kù)的元件主要是常用的運(yùn)算函數(shù)，比如增益、加、減、乘、除、求和和壓控振蕩源等專用的元件。

⑶SimulationMathFunction.IntLib（仿真數(shù)學(xué)功能元件庫(kù)）。仿真數(shù)學(xué)功能元件庫(kù)中的元件主要是一些仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件，比如求正弦、余弦、絕對(duì)值、反正弦、反余弦、開方等數(shù)學(xué)計(jì)算的函數(shù)，通過使用這些函數(shù)可以對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算，從而得到自己需要的信號(hào)。圖5-14傳輸線元件2．仿真元件庫(kù)及仿真元件

⑷SimulationTransmissionLine.IntLib（信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(kù)）。信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(kù)包括三個(gè)信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件，分別是URC均勻分布傳輸線、LTRA有損耗傳輸線和LLTRA無損耗傳輸線，如圖5-14所示。

⑸SimulationPspiceFunction.IntLib（仿真Pspice功能元件庫(kù)）。仿真Pspice功能元件庫(kù)主要為設(shè)計(jì)者提供Pspice功能元件。圖5-15“AnalyseseStup”（分析設(shè)置）對(duì)話框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置

執(zhí)行“設(shè)計(jì)”→“仿真”→“MixedSim”命令，彈出如圖5-15所示的“AnalyseseStup”（分析設(shè)置）對(duì)話框。圖5-16指定顯示數(shù)據(jù)下拉列表框

⑴GeneralSetup（一般設(shè)置）。

在指定顯示數(shù)據(jù)“CollectDateFor”（為了…收集數(shù)據(jù)）下拉列表框中，如圖5-16所示，可以選擇收集數(shù)據(jù)的內(nèi)容。

①NodeVoltageandSupplyCurrent（節(jié)點(diǎn)電壓和電源電流）。

②NodeVoltage，SupplyandDeviceCurrent（節(jié)點(diǎn)電壓、電源和元件電流）。

③NodeVoltage，SupplyCurrentandDeviceCurrentandPower（節(jié)點(diǎn)電壓、電源電流、元件電流和功率）。

④NodeVoltageandSupplyCurrentandSubcircuitVARs（節(jié)點(diǎn)電壓、電源電流和子電路變量）。

⑤ActiveSignals（激活的信號(hào)）。3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置圖5-17仿真網(wǎng)表范圍選擇3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置

“SheetstoNetlist”（生成網(wǎng)絡(luò)表的圖紙）下拉列表框用于設(shè)置網(wǎng)表的范圍?？梢栽贏ctiveSheet（當(dāng)前圖紙）、ActiveProject（當(dāng)前工程）之間選擇，如圖5-17所示。圖5-18SimViewSetup下拉列表框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置“SimViewSetup”（仿真視圖設(shè)置）下拉列表框包括：“KeepLastSetup”（按照上一次顯示信號(hào)的數(shù)據(jù)和波形進(jìn)行顯示）；“ShowActiveSignal”（顯示激活的信號(hào)），如圖5-18所示。

一般應(yīng)設(shè)置為“ShowActiveSignal”⑵OperatingPointAnalysis（靜態(tài)工作點(diǎn)分析）。靜態(tài)工作點(diǎn)分析通常用于對(duì)放大電路進(jìn)行分析，當(dāng)放大器處于輸入信號(hào)為零的狀態(tài)時(shí)，電路中各點(diǎn)的狀態(tài)就是電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。圖5-19TransientAnalysis（瞬態(tài)分析）參數(shù)設(shè)置對(duì)話框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置⑶TransientAnalysis（瞬態(tài)分析）。瞬態(tài)分析用于分析仿真電路中工作點(diǎn)信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。在如圖5-19所示的瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置TransientStopTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的終止時(shí)間。TransientStepTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的步長(zhǎng)時(shí)間，該步長(zhǎng)不是固定不變的。TransientMaxStepTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的最大步長(zhǎng)時(shí)間。UseInitialConditions項(xiàng)用于設(shè)置電路仿真的初始狀態(tài)。選中該項(xiàng)后，仿真開始時(shí)將調(diào)用設(shè)置的電路初始參數(shù)。UseTransientDefault項(xiàng)用于設(shè)置使用默認(rèn)的瞬態(tài)分析設(shè)置，選中該項(xiàng)后，列表中的前四項(xiàng)參數(shù)將處于不可修改狀態(tài)。DefaultCyclesDisplayed參數(shù)用于設(shè)置默認(rèn)的顯示周期數(shù)。DefaultPointsPerCycle參數(shù)用于設(shè)置默認(rèn)的每周期仿真點(diǎn)數(shù)。EnableFouries項(xiàng)用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析，選中該項(xiàng)后，系統(tǒng)將進(jìn)行傅立葉分析，顯示頻域參數(shù)。FouriesFundamentalFrequency用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析的基頻。FouriesNumberofHarmonics用于設(shè)置進(jìn)行傅立葉分析的諧波次數(shù)。圖5-20DCSweepAnalysis（直流掃描分析）設(shè)置對(duì)話框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置

⑷DCSweepAnalysis（直流掃描分析）。直流掃描分析就是直流轉(zhuǎn)移特性，當(dāng)輸入在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出一個(gè)曲線軌跡。如圖5-20所示。3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置PrimarySource：電路中獨(dú)立主（第一個(gè)）電源的名稱。PrimaryStart：主電源的起始電壓值。PrimaryStop：主電源的停止電壓值。PrimaryStep：主電源的（掃描）步長(zhǎng)值。EnableSecondary：在主電源基礎(chǔ)上，使能從（第二個(gè)）電源。SecondaryName：在電路中獨(dú)立的從電源的名稱。SecondaryStart：從電源的起始電壓值。SecondaryStop：從電源的停止電壓值。SecondaryStep：從電源的（掃描）步長(zhǎng)值。

在直流掃描分析中必須設(shè)定一個(gè)主源，而第二個(gè)源為可選；通常第一個(gè)掃描變量（主獨(dú)立源）所覆蓋的區(qū)間是內(nèi)循環(huán)，第二個(gè)（次獨(dú)立源）掃描區(qū)間是外循環(huán)。圖5-21ACSmallSignalAnalysis（交流小信號(hào)分析）參數(shù)設(shè)置對(duì)話框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置

⑸ACSmallSignalAnalysis（交流小信號(hào)分析）。交流小信號(hào)分析用于對(duì)系統(tǒng)的交流特性進(jìn)行分析，在頻域響應(yīng)方面顯示系統(tǒng)的性能，在圖5-21所示的交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置其中，StartFrequency參數(shù)用于設(shè)置進(jìn)行交流小信號(hào)分析的起始頻率。StopFrequency參數(shù)用于設(shè)置進(jìn)行交流小信號(hào)分析的終止頻率。SweepType參數(shù)用于設(shè)置交流小信號(hào)分析的頻率掃描的方式，系統(tǒng)提供了三種頻率掃描方式：Linear表示對(duì)頻率進(jìn)行線性掃描，Decade表示采用10的指數(shù)方式進(jìn)行掃描，Octave表示采用8的指數(shù)方式進(jìn)行掃描。TestPoints參數(shù)表示進(jìn)行測(cè)試的點(diǎn)數(shù)。

TotalTestPoints參數(shù)表示總的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。圖5-22ParameterSweep（參數(shù)掃描分析）參數(shù)設(shè)置對(duì)話框3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置

⑹ParameterSweep（參數(shù)掃描）。參數(shù)掃描它可以與直流、交流或瞬態(tài)分析等分析類型配合使用，如圖5-22所示。3．仿真功能及仿真參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置PrimarySweepVariable：希望掃描的第一個(gè)電路參數(shù)或器件，利用下拉選項(xiàng)框設(shè)定。PrimaryStartValue：第一個(gè)參數(shù)的初始值。PrimaryStopValue：第一個(gè)參數(shù)的截止值。PrimaryStepValue：第一個(gè)參數(shù)