1、第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试4.1 电路仿真操作步骤电路仿真操作步骤4.2 仿真元件及参数设置仿真元件及参数设置4.3 电路仿真操作初步电路仿真操作初步 4.4 常用仿真方式及应用常用仿真方式及应用4.5 仿真综合应用举例仿真综合应用举例第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台4.1 电路仿真操作步骤 在Protel99 SE中进行电路仿真分析的操作过程可概括为：(1)原理图编辑(2)放置仿真激励源(包括直流电压
2、源)(3)放置节点网络标号(4)选择仿真方式并设置仿真参数(5)执行仿真操作(6)观察、分析仿真测试数据(7)保存或打印仿真波形第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (1)编辑原理图 利用原理图编辑器(Schematic Edit)编辑仿真测试原理图。在编辑原理图过程中，除了导线、电源符号、接地符号外，原理图中所有元器件的电气图形符号均要取自电路仿真测试专用电气图形符号数据库文件包Sim.ddb内相应的元件电气图形符号库文件(.LIB)中，否则仿真时因找不到元件模型参数（如三极管的放大倍数、C-E结反向漏电流）给出错误提示
3、并终止仿真过程。在放置元件操作过程中，元件未固定前，一般要按下Tab键进入元件属性设置窗口（元件固定后，双击元件也同样会进入元件属性设置窗），再分别单击“Attributes”、“Part Fields”等属性标签，指定元器件仿真参数。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 2)放置仿真激励源(包括直流电压源)在仿真测试电路中，必须包含至少一个仿真激励源。仿真激励源被视为一个特殊的元件，放置、属性设置、位置调整等操作方法与一般元件，如电阻、电容等完全相同。仿真激励源电气图形符号位于仿真测试用元件电气图形文件包Sim.ddb内
4、的Simulation Symbols.lib图形库文件中。其中常用的直流激励源、脉冲信号激励源、正弦波信号激励源等还以“工具”形式存放在“Simulation Sources（激励源）”工具窗（栏）内，单击“激励源”工具窗内相应的激励源后，即可迅速将相应的激励源移到原理图编辑区内（通过“View”菜单下的“Tool Bar/Simulation Sources”命令可迅速打开或关闭激励源工具窗）。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 3)放置节点网络标号 在需要观察电压波形的节点上，放置网络标号，以便观察指定节点的电压波
5、形，否则Protel99/99 SE仿真软件自动用“net-xx”作为节点的网络标号，不直观。4)选择仿真方式并设置仿真参数 在原理图编辑窗口内，单击“Simulate”菜单下的“Setup”命令（或直接单击主工具栏内的“仿真设置”工具）进入“Analyses Setup”仿真设置窗口，根据被测电路特征和实际需要，选择仿真方式及仿真参数。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 5)执行仿真操作 在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Run”命令（或直接单击主工具栏内的“执行仿真”工具）启动仿真过程，等待
6、一段时间后即可在屏幕上看到仿真结果。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 6)观察仿真结果 仿真操作结束后，自动启动波形编辑器并显示仿真数据文件（.sdf）的内容（或在“设计文件管理器”窗口内，单击对应的.sdf文件）。在波形编辑器窗口内，观察仿真结果，若不满意，可修改仿真参数或元件参数后，再执行仿真操作。7)保存或打印仿真波形 仿真结果除了保存在.sdf文件中外，还可以在打印机上打印出来。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台4.2 仿真元件及参数设置
7、仿真元件及参数设置 在Protel99 SE中，每一仿真元件的电气特性由元件电气图形符号和元件模型参数描述。仿真测试原理图用元器件电气图形符号存放在Design Explorer 99 SELibrarySch Sim.ddb仿真分析用元件电气图形符号库文件包内，共收录了5800多种元器件（多数为工业标准），分类存放在如下的电气图形符号库(.Lib)文件中：第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台74XX.LIB;74系列TTL数字集成电路。7SEGDISP.LIB ;7段数码显示器 BJT.LIB ;工业标准双极型晶体管。B
8、UFFER.LIB;工业标准缓冲器。CAMP.LIB;工业标准电流反馈高速运算放大器。CMOS.LIB ;工业标准CMOS数字集成电路元器件。Comparator.LIB ;工业标准比较器。Crystal.LIB;晶体振荡器。Diode.LIB;工业标准二极管 IGBT.LIB;工业标准绝缘栅双极型晶体管。JFET.LIB;工业标准结型场效应管。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台MATH.LIB;二端口数学转换函数 Misc.LIB;杂合IC及其他元件器。MOSFET.LIB;工业标准MOS场效应管。OpAmp.LIB;
9、工业标准通用运算放大器。OPTO.LIB;光电耦合器件。Regulator.LIB;电压变换器，如三端稳压器等。Relay.Lib;继电器类。SRC.LIB;工业标准可控硅。Simulation Symbols.Lib;仿真测试用符号库。Switch.LIB ;开关元件。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台Switch.lib;开关元件Timer.lib;555及556定时器Transformer.lib ;变压器TransLine.lib ;传输线TRIAC.lib;工业标准双向可控硅TUBE.lib;电子管UJT.li
10、b ;工业标准单结管第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 在放置元件操作过程中，按Tab键进入元件属性窗口后，设置元件有关参数时，必须注意：一般仅需要指定必须参数，如序号、型号、大小（如果打算从电原理图获取自动布局所需的网络表文件时，还需给出元器件的封装形式）；而对于可选参数，一般用“*”代替（即采用缺省值），除非绝对必要，否则不宜修改。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 1.物理量单位及数据格式物理量单位及数据格式 在设置元件仿真参数、仿真运行参数
11、时，往往使用定点数形式输入，且不用输入参数的物理量单位，即电容容量默认为F（法拉）、阻值为（欧姆）、电感为H（亨）、电压为V(伏特)、电流为A（安培）、频率为Hz（赫兹）、功率为W（瓦）等。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 2.元件电气图形符号及参数元件电气图形符号及参数 仿真测试原理图中所用分立元件的电气图形符号，如电阻、电容、电感等均取自 Simulation Symbols.Lib 元件库文件内，下面简要介绍其中几种常用分立元件有关参数的含义。1)电阻器 2)电容器 3)电感器 4)保险丝 5)变压器第第4章章
12、电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台6)继电器7)晶体振荡器8)二极管、三极管及结型场效应管9)MOS场效应管10)可控硅及双向可控硅11)运算放大器、比较器12)TTL及CMOS数字集成电路13)节点电压初始值（.IC）14)节点电压设置(.NS)第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 3.仿真信号源及参数仿真信号源及参数 在电路仿真过程中需要用到各种各样的激励源，这些激励源也取自sim.ddb数据库文件包内的Simulation Symbols.Lib元件库中，
13、包括了直流电压源VSRC(voltage source)与直流电流源 ISRC(current source)、正弦波电压信号源VSIN(voltage source)与正弦波电流信号源ISIN(current source)、周期性脉冲信号源VPULSE(voltage source)与 IPULSE(current source)、分段线性激励源VPWL(voltage source)与 IPWL(c u r r e n t s o u r c e)以 及 各 种 受 控 源 等。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台
14、值得注意是Protel99/99 SE内的仿真激励源均是理想信号源，即对于电压源来说，内阻为0；对于电流源来说，内阻为无穷大；所有信号源的温度系数为0。(1)直流电压源直流电压源VSRC与直流电流源与直流电流源 ISRC 这两种激励源作为仿真电路工作电源，在属性窗口内，只需指定序号（Designator，如VDD、Vss等）、型号（Part Type，即大小，如5、12、5m等），如图4-1所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图4-1 直流电源属性设置窗第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路C
15、AD实用教程基于Protel 99 SE平台 2)正弦波信号源（正弦波信号源（Sinusoid Waveform）正弦波信号源在电路仿真分析中常作为瞬态分析、交流小信号分析的信号源，执行菜单命令Simulate/Source，选择Sine Wave类型的激励源，就可以放置正弦波信号源，其参数设置对话框如图4-2所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-2 正弦信号源属性设置窗正弦信号源属性设置窗第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 由如图4-2
16、所示的参数描述的正弦信号源的波形特征如图4-3所示，可见当直流偏压Offset不为0时相当于波形上移。图图4-3 正弦波形信号正弦波形信号第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 3)脉冲激励源（Pulse）脉冲激励源在瞬态分析中用得比较多，放置脉冲激励源的方法是：执行菜单命令SimulateSource，在弹出的子菜单内选择 Pulse类型的激励源即可。双击脉冲激励源符号，将弹出如图4-4所示的属性设置对话框。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-
17、4 脉冲信号激励源属性设置窗脉冲信号激励源属性设置窗第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 图4-4参数描述的脉冲信号激励源波形特征如图4-5所示（其中plused=100mv,Period=8ms，脉冲宽度Plus=3ms）。图图4-5 脉冲激励源波形图脉冲激励源波形图第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4)分段线性激励源分段线性激励源VPWL与与IPWL（Piece Wise Linear）分段线性激励源的波形由几条直线段组成，是非周期信号激励源。
18、为了描述这种激励源的波形特征，需给出线段各转折点时间电压（或电流）坐标（对于VPWL信号源来说，转折点坐标由“时间/电压”构成；对于IPWL信号源来说，转折点坐标由“时间/电流”构成），如图4-6所示。由如图4-6所示的参数构成的分段线性激励源的波形特征可用图4-7形象地描述。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 图4-6 分段线性激励源属性 第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-7 分段线性激励源波形分段线性激励源波形第第4章章 电路仿真测试电
19、路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 5)调频波激励源调频波激励源VSFFM（电压调频波）和（电压调频波）和ISFFM（电（电流调频波）流调频波）调频波激励源也是高频电路仿真分析中常用到的激励源，调频波激励源位于Sim.ddb数据库文件包内的Simulation Symbols.lib元件库文件中，放置调频波信号源的操作方法与放置电阻、电容等相同，调频波信号源属性如图4-8所示。由图4-8属性设置窗所示参数生成的调频波激励源信号波形如图4-9所示，其频谱特性如图4-10所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教
20、程基于Protel 99 SE平台图4-8 属性设置窗所示参数 第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-9 调频波激励源波形调频波激励源波形第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-10 调频波信号频谱调频波信号频谱第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 此外，Simulation symbols.lib元件库内尚有其他激励源，如受控激励源、指数函数、频率控制的电压源等，这里就
21、不一一列举了，根据需要可从该元件库文件中获取。如果实在无法确定某一激励源或元件参数如何设置时，除了从“帮助”菜单中获得有关信息外，还可以从Protel99 SE的仿真实例中受到启发。在Design Explorer 99 SEExampleCircuit Simulation 文件夹内含有数十个典型仿真实例，打开这些实例，即可了解元件、仿真激励源参数设置方法。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台4.3 电路仿真操作初步电路仿真操作初步 在介绍了电路仿真操作步骤、元件及激励信号源属性设置方法后，下面以图4-11所示的共发射极
22、放大电路为例，说明Protel99仿真操作过程。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-11 分压式偏置电路分压式偏置电路Q12N2222C 210uC 110uVccVccV1VSINVCVBVoutVEVinR 582C 310uR 147KR 220KR 32.7KR 64.7KR 41KV218V第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.3.1 编辑电原理图编辑电原理图 在仿真操作前，先建立原理图文件。原理图编辑方法第二章已介绍过，这里不再
23、重复。在编辑原理图过程中，只须注意：电路图中所有元件的电气图形符号一律取自“Design Explorer 99 SELibrarySch”文件夹下的Sim.ddb仿真测试用元件电气图形符号数据库文件包内相应的元件库文件(.Lib)中；在元件未固定前必须按下Tab键，在元件属性窗口内，设置元件的属性选项(Designate、Part及Part Fields)，然后放置相应的仿真激励源；接着在需要观察电位信号的节点上，放置网络标号。此外，电路图中不允许存在没有闭合的回路，必要时可通过高阻值电阻，使回路闭合；也不允许存放电位差不确定的节点，例如必须在变压器、光耦等输入/输出回路之间加接地符号。第第
24、4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 具体操作过程如下：(1)在“Design Explorer”窗口内，单击“File”菜单下的“New”创建一个新的设计文件，输入新设计文件名，并指定存放路径。(2)单击“设计文件管理器”前的“+”，显示设计数据文件包结构，并单击其中的“Documents”文件夹。(3)单击“File”菜单下的“New”命令，在弹出的文档类型选择框内，双击“Schematic Document”(原理图文件)，即可在“Documents”文件夹窗口内建立了文件名为“Sheet x”的原理图文件，输入文件名并
25、回车（如果不输入文件，直接回车将使用Sheet1、Sheet2作为原理图的文件名）。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (4)单击原理图文件图标，进入原理图编辑状态。(5)击“Design Explorer”（设计文件管理器）窗口的“Browse Sch”标签，并选择“Library”作为浏览对象。(6)单击“Add/Remove”按钮，选择“Design Explorer 99 SELibrarySch”文件夹下的Sim.ddb仿真测试元件电气图形符号库文件包作为当前库文件包，然后即可选择Sim.ddb数据文件包内相应
26、的元件电气图形库文件，如Simulation Symbols.lib图形库文件作为当前使用的元件库文件。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (7)在元件列表窗内找出并单击特定的元件名称后，再单击“Place”按钮，将选定的元件拖到原理图编辑区内。(8)在元件未固定前，按下Tab键进入元件属性设置窗。在属性窗口内，单击“Attributes”标签，设置元件序号、大小；再单击“Part Fields”（仿真参数）标签，输入元件仿真参数。在设置元件参数域Part Fields时，对于可选参数，一般用缺省值(即保留系统缺省值“*
27、”)，除非对元件属性Part Fileds各项含义非常熟悉，并认为确有必要修改（对于Part Fields未定义项也设为*，否则仿真过程中可能出错）。设置了元件有关属性选项后，单击“OK”按钮关闭元件属性窗口，返回编辑状态。移动鼠标将元件移到工作区内适当位置后，单击左键固定即可。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (9)放置仿真激励源，并设置其参数。(10)放置网络标号。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.3.2 选择仿真方式并设置仿真参数选择
28、仿真方式并设置仿真参数 在完成原理图编辑后，下一步就是根据电路性质及具体测试要求，选择仿真方法和设置仿真参数：在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Setup”命令（或直接单击主工具栏内的“仿真设置”工具）进入如图4-12所示的“Analyses Setup”仿真设置窗口，选择仿真方式及仿真参数。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-12 仿真方式设置窗仿真方式设置窗第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 在“有效信号”列表窗
29、口内，除了显示已定义的网络标号，如Vin、Vout等信号名外，还列出了元器件电流带后缀“(i)”、功率带后缀“(p)”以及激励源阻抗带后缀“(z)”等参量，其中激励源阻抗定义为激励源电压瞬时值与流过激励源电流瞬时值之比，即激励源阻抗等于被分析电路的输入阻抗Zi等，例如：C1(i)表示电容C1的电流，当器件电流从第1引脚流向第2引脚时为正，反之为负。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 C1(p)表示电容C1消耗的功率。Vcc#branch表示流过Vcc支路电流，流入正极时为正，流出正极时为负。Net r1-2表示电阻R1第
30、2引脚节点电压。对于没有定义的节点电压，Protel仿真程序用“Net 元件名-元件引脚编号”形式表示对应节点的电压。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 1.选择仿真分析方式选择仿真分析方式 在“General”标签窗口中，单击相应仿真方式前的选项框，允许或禁止相应仿真方式。本例仅选择“Operating Point Analyses”（工作点分析）和“Transient/Fourier Analysis”（瞬态特性/傅立叶分析）。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Prote
31、l 99 SE平台 2.选择计算及可立即观察的信号选择计算及可立即观察的信号 1.(1)选择仿真过程需要计算的信号类型 在仿真过程中仅计算“有效信号”列表窗内的信号，设置过程如下：在图4-12窗口内，单击“Collect Data For”(收集数据类型)下拉按钮，选择仿真过程中需要计算的数据类型，可选择的数据类型包括：第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 3.设置仿真参数并执行仿真操作设置仿真参数并执行仿真操作 除了“Operating Point Analyses”仿真方式不需要设置仿真参数外，选择了某一仿真方式后，尚
32、需要设置仿真参数。在本例中，单击“Transient/Fourier Analysis”标签，在如图4-13所示的“Transient/Fourier Analysis”（瞬态特性/傅立叶分析）参数设置窗口内，设置相应的参数。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图4-13 “Transient/Fourier Analysis”（瞬态特性/傅立叶分析）参数设置 第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.高级选项设置（可选）高级选项设置（可选）必要时，在
33、如图4-12所示的仿真方式设置窗口内，单击“Advanced”(高级选项)按钮。在如图4-14所示的高级选项设置框内，选择仿真计算模型、数字集成电路电源引脚对地参考电压、瞬态分析参考点、缺省的仿真参数等。但必须注意，一般并不需要修改高级选项设置，尤其是不熟悉Spice电路分析软件定义的器件参数含义、取值范围以及仿真算法的初学者，更不要随意修改高级选项设置，否则将引起不良后果。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-14 高级选项设置高级选项设置第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程
34、基于Protel 99 SE平台 5.启动仿真计算过程启动仿真计算过程 设置了仿真参数后，可立即单击“Run Analyses”按钮，启动仿真计算过程。当然，也可以单击“Close”按钮关闭仿真设置窗口，需要仿真时，再单击原理图编辑窗口内主工具栏中的“运行仿真”工具（或执行“Simulate”菜单下的“Run”命令），启动仿真过程。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 运行仿真后，将按CFG文件设定的仿真方式及参数，对电路进行一系列的仿真计算，以便获得指定的电路参数、曲线。仿真结果记录在.SDF（Simulation Da
35、ta File）文件内，该文件以文本（如工作点仿真分析）或图形方式（如瞬态特性、直流传输特性分析等）记录了仿真计算结果，如图4-15所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-15 仿真波形观察窗口仿真波形观察窗口第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.3.3 仿真结果观察及波形管理仿真结果观察及波形管理 在仿真数据文件（.sdf）编辑窗口内，通过如下方式观察仿真结果：1)调整仿真波形观察窗口内信号的显示幅度 将鼠标移到仿真输出信号下方横线上，
36、当鼠标箭头变为上下双向箭头时，按下左键不放，拖动鼠标器，松手后即可发现横线上方仿真输出信号幅度被拉伸或压缩。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 2)调整仿真波形窗口内信号的显示位置 将鼠标移到波形窗口内相应的仿真输出信号名上，按下鼠标左键不放，拖动鼠标器，即可发现一个虚线框（代表信号名）随鼠标的移动而移动。当虚线框移到另一信号显示单元格内时松手，即可发现两个信号波形出现在同一显示单元格内，如图4-16所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-
37、16 信号波形重叠显示信号波形重叠显示第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (1)改变显示刻度改变显示刻度 在“Scaling”（刻度）选择框内，单击相应刻度（如X轴）文本框右侧上下(增加或减小)按钮，即可改变X轴、Y轴或偏移量大小（当然也可以在文本框直接输入相应的数值）。改变显示刻度后，在X、Y方向上可能观察不到完整的波形，这时可执行“View”菜单下的“Fit Waveforms”（波形整理）命令，重新调节波形大小。(2)在仿真波形窗口内添加未显示的信号波形在仿真波形窗口内添加未显示的信号波形 在“Waveforms”
38、（波形列表窗口）内找出并单击需要显示的信号，如VB，然后再单击“Show”（显示）按钮，即可在仿真波形观察窗口内显示出指定的信号，如图4-17所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-17 添加了添加了VB信号的仿真波形窗口信号的仿真波形窗口第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (5)隐藏仿真波形观察窗口内的信号波形隐藏仿真波形观察窗口内的信号波形 将鼠标移到波形观察窗口内需要隐藏的信号名上，单击左键使目标信号处于选中状态（选中后信号波形线条变
39、宽，同时信号名旁边出现一个小黑点，如图4-18中的Vb），然后再单击“Hide”（隐藏）按钮，相应仿真信号即从波形观察窗口内消失。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (6)波形测量波形测量 单击图4-15所示窗口内“Measurement Cursors”(测量曲线)框中“A”右侧下拉按钮选择被测量信号名（如Vout）后，“A”框下方即显示出被测信号点X、Y的值，同时波形窗口上方出现测量标尺，如图4-19所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图
40、4-18 测量标尺测量标尺第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (7)只观察一个单元格内的信号只观察一个单元格内的信号 将鼠标移到某一信号单元格内，单击左键，然后执行“View”选择框内的“Single Cells”选项（或将鼠标移到某一信号单元格内，单击右键调出快捷菜单，指向并单击“View Single Cell”命令），即可显示该单元格内的信号，如图4-20所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-19 仅显示一个单元格内的信号仅显示一个
41、单元格内的信号第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (8)选择选择X、Y轴刻度单位及轴刻度单位及Y轴度量对象轴度量对象 根据观察信号的类型，必要时可执行“View”菜单下的“Scaling”命令，在如图4-21所示窗口内，重新选择X、Y轴度量单位。可供选择的X轴度量单位：Linear(线性)、Log(对数)。(9)设置波形窗口其他选项设置波形窗口其他选项背景颜色、显示计算点背景颜色、显示计算点等等 必要时，可执行“View”菜单下的“Option”命令，在如图4-22所示窗口内，重新选择波形窗口背景、前景以及栅格线颜色等。
42、第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图4-21刻度选择第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-22 波形窗口选项设置波形窗口选项设置第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (11)切换到另一仿真方式波形窗口切换到另一仿真方式波形窗口 如果在仿真时，同时执行了多种仿真操作，例如在图4-12所示仿真方式设置窗口内，同时选择了“Operating Point”（静态工作点）和“Tran
43、sient Analyses”（瞬态特性），则仿真波形窗口下方将列出相应仿真结果波形标签，单击相应的仿真波形标签，即可观察到对应仿真方式的结果。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 (12)设置窗口的显示方式设置窗口的显示方式 需要在屏幕上同时显示多个文件窗口时，如同时显示原理图文件窗口和仿真波形窗口时，可将鼠标移到当前文件窗口的文件图标上（如图4-19中的“Sheet1.sdf”），单击右键，指向并单击如下命令之一，即可重新设定窗口的显示方式：第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基
44、于Protel 99 SE平台 Close;关闭当前文件窗口。Split Vertical;按垂直方式分割窗口。Split Horizontal ;按水平方式分割窗口。Tile All;重叠所有窗口，即屏幕上只观察到当前文件窗口。Merge All;同时显示所有已打开的文件窗口，在这种方式下可同时观察到多个文件，如屏幕上同时显示原理图窗口和仿真波形窗口。关闭窗口：单击窗口上的“关闭”按钮或执行“File(文件)”菜单下的“关闭”命令即可关闭当前窗口。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.4 常用仿真方式及应用常用仿真方
45、式及应用4.4.1工作点分析工作点分析(Operating Point Analyses)在进行工作点分析时，仿真程序将电路中的电感元件视为短路，电容视为开路，然后计算出电路中各节点对地电压、各支路（每一元件）电流这就是常说的静态工作点分析。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 在图4-12所示的仿真方式设置窗口内，单击“Operating Point Analyses”选项前复选框，选中“工作点分析”选项；执行仿真操作后，单击图4-15所示仿真 波 形 观 察 窗 口 下 方“仿 真 结 果 列 表”栏 内 的“Oper
46、ating Point”，即可在仿真波形窗口内观察到工作点计算结果，如图4-26所示。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-26 工作点分析结果工作点分析结果第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.4.2瞬态特性分析瞬态特性分析(Transient analysis)与傅立叶分析与傅立叶分析(Fourier analysis)Transient analysis属于时域分析，用于获得电路中各节点对地电压、支路电流或元件功率等信号的瞬时值，即被测
47、信号随时间变化的瞬态关系，相当于在示波器上直接观察各节点电压(对地)信号的波形，因此Transient analysis是一种最基本、最常用的仿真分析方式。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 在设置Fourier analysis参数时，对于周期信号来说，基波就是被测信号周期的倒数，分析的最大谐波与信号性质有关，对于方波来说，取10次谐波已足够；而对于调幅、调频波来说，为了获得正确结果，基波按下列关系选择：基波基波=载波频率载波频率/调制信号频率调制信号频率第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路C
48、AD实用教程基于Protel 99 SE平台 4.4.3 参数扫描分析参数扫描分析(Parameter Sweep analysis)参数扫描分析用于研究电路中某一元器件参数变化时，对电路性能的影响，常用于确定电路中某些关键元件参数的取值。在进行瞬态特性分析、交流小信号分析或直流传输特性分析时，同时启动“参数扫描”分析，即可非常迅速、直观地了解到电路中特定元件参数变化时，对电路性能的影响。在如图4-12所示的仿真参数设置窗口内，单击“Parameter Sweep”标签，即可获得如图4-27所示的Parameter Sweep（参数扫描）设置窗口。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-
49、5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-27 参数扫描设置窗口参数扫描设置窗口 第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 参数扫描设置过程如下：参数扫描设置过程如下：(1)单击“Parameter Sweep First”（主扫描参数）选择框内“parameter”下拉列表盒右侧的下拉按钮，选择参数变化的元件，如R1、C1、Q1(BF)等，其中Q1(BF)表示三极管Q1的电流放大倍数。在“Start Value”文本盒内输入元件参数的初值；在“Stop Value”文本盒内输入元件参数的终值；在“
50、Step Value”文本盒内输入参数变化增量。第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台图图4-28 三极管三极管Q1放大倍数放大倍数变化对应的输出信号变化对应的输出信号第第4章章 电路仿真测试电路仿真测试2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Protel 99 SE平台 从图4-28中可以看出：在图4-11所示放大电路中，三极管Q1放大倍数对电路性能指标影响不大，当50时，放大器输出信号Vout基本重叠。当选择R5作为主扫描参数时，即可获得交流负反馈电阻对放大器放大倍数的影响，例如R5从10增加到时100（增量为10）
