电路仿真技术课件.ppt
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- 电路 仿真技术 课件
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1、Protel DXP 电路仿真技术电路仿真技术 在传统的设计电路过程中,为了检验所设计电路的性能,必须通过在面包板上搭建电路来联调电路,检查节点电压等电气特性,如果不满足要求则要更换不同的元器件,然后继续联调电路,如此循环往复直至电路符合设计要求。因此设计的工作量很大,研制时间长,而且设计质量取决于设计人员的经验。PROTEL DXP在具有电路原理图设计和PCB板设计两大功能的同时还具有很多其它功能。它也具有电路仿真的强大功能。PROTEL DXP仿真功能可以对电子元器件进行一定程度的非线性仿真,基本能够做到测试结果与实际调试基本相似。同时它能够和PCB设计功能链接,生成印制电路,自动排出印制
2、电路版,从而大大加快了产品开发速度,提高工作效率。提供了各种分析手段。有瞬态特性分析、傅立叶分析、直流扫描仿真分析、交流小信号分析、噪声分析、零极点分析、传递函数分析、蒙特卡罗分析等各种分析方法。电路仿真的基本步骤电路仿真的基本步骤 1.1.配置仿真电路图配置仿真电路图 (1)单击菜单Design-Add-Remove Library 就会弹出添加删除对话框,如图1所示。系统默认加载了两个集成库文件Miscellaneous Device.IntLib 和Miscellaneous Connectors.IntLib。(2)点击图所示对话框的右下角的Install按钮,就可以添加自己还需要元件
3、库。图图1图图2 所谓半导体电阻就是电阻的阻值由电阻的长度、宽度和周围的环境决定。因此它的设置比固定电阻参数的设置要复杂的多。参数设置的前两步和对固定电阻的设置的前两步完全相同。如图3所示。紧接其后,双击图3中右下角的Simulation属性,则弹出半导体电阻的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图4所示,可以在此对话框中设置半导体电阻的各种仿真参数。图图3图图4在图4中所示的选项区域中的电阻各仿真参数的含意如下:Value:设置电阻值,单位是欧。Length:设置半导体电阻的长度,单位是米。Width:设置半导体电阻的宽度,单位是米。Temperature:半导体电阻的工作温度
4、,单位是摄氏度。图图5 在弹出的属性对话框中,双击右下角的在弹出的属性对话框中,双击右下角的Simulation属性,属性,弹出电容的属性编辑对话框。选择弹出电容的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图选项栏,如图6或或7所示,在此对话框中设置电容的各种仿真参数。所示,在此对话框中设置电容的各种仿真参数。图图6图图7 在图在图14.7中所示的选项区域中的电容各仿真参数的含意如下:中所示的选项区域中的电容各仿真参数的含意如下:Value:电容值,单位是法。电容值,单位是法。Initial Voltage:极性电容初始电压,即电容的初始电压:极性电容初始电压,即电容的初始电压 值,此
5、参数只有在动态分析时才用到值,此参数只有在动态分析时才用到,单位是伏特。单位是伏特。Length:设置半导体电容的长度,单位是米。设置半导体电容的长度,单位是米。Width:设置半导体电容的宽度,单位是米。设置半导体电容的宽度,单位是米。Temperature:半导体电阻的工作温度,单位是摄氏度。半导体电阻的工作温度,单位是摄氏度。图图8 在弹出的属性对话框中,双击右下角的Simulation属性,则弹出电容的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图9所示。在图9中所示的选项区域中的电感各仿真参数的含意如下:Value:设置电感值,单位是亨。Initial Voltage:表示电感
6、的初始值,此参数只在动态分析时才用到,单位是安培。图图9图图10 用前面相同的方法弹出二极管的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图11所示。图图11 在图 11中所示的选项区域中的二极管各仿真参数的含意如下:Area:区域因子,定义并联二极管的数目。Starting Condition:设置二极管的初始工作条件。选择Off是代表在有效点分析时,将二极管的结束电压置为零。Initial Voltage:二极管初始电压,此参数只在动态分析时才用到,单位是伏特。Temperature:二极管的工作温度,单位是摄氏度。默认为27摄氏度。图图12 在图13中所示的选项区域中的三极管各仿真
7、参数的含意如下:Area:区域因子,定义并联三极管的数目。Starting Condition:设置三极管的初始工作条件。选择Off是代表在有效点分析时,将三极管的结束电压置为零。Initial B-E Voltage:设置三极管基极发射极之间的初始电压,单位是伏特。Initial C-E Voltage:设置三极管集电极发射极之间的初始电压,单位是伏特。Temperature:三极管的工作温度,单位是摄氏度。默认为27摄氏度。图图14图图15图图16 在图在图17中所示的选项区域中的中所示的选项区域中的MOS场效应管各仿真参数的含意如下:场效应管各仿真参数的含意如下:Length:设置设置M
8、OS场效应管沟道长度,单位是米。场效应管沟道长度,单位是米。Width:设置设置MOS场效应管沟道宽度,单位是米。场效应管沟道宽度,单位是米。Drain Area:设置:设置MOS场效应管漏极面积,单位是平方米。场效应管漏极面积,单位是平方米。Source Area:设置:设置MOS场效应管源极面积,单位是平方米。场效应管源极面积,单位是平方米。Drain Perimeter:设置:设置MOS场效应管漏极结面积,单位是平方米。场效应管漏极结面积,单位是平方米。Source Perimeter:设置:设置MOS场效应管源极结面积,单位是平方米。场效应管源极结面积,单位是平方米。图图17NRD:发
9、射极等价号,设置MOS场效应管漏极扩散长度,单位是米。NRS:集电极等价号,设置MOS场效应管源极扩散长度,单位是米。Starting Condition:设置MOS场效应管的初始工作条件。选择Off是代表在有效点分析时,将MOS场效应管的结束电压置为零。Initial D-S Voltage:设置MOS场效应管漏极源极之间的初始电压,单位是伏特。Initial B-S Voltage:设置MOS场效应管栅极源极之间的初始电压,单位是伏特。Temperature:MOS场效应管的工作温度,单位是摄氏度。默认为27摄氏度。图图18图图19图图20图图21图图23图图22在图23中所示的选项区域中
10、的熔断丝元件各仿真参数的含意如下:Pullin:闭合电压 Dropoff:断开电压Contact:闭合阻抗 Resistance:线圈阻抗Inductance:线圈感应系数图图24图图25Ratio:原边次边转换比率,指定此值将覆盖仿真模型默认值。Rp:原边阻抗。Rs:次边阻抗Leak:漏电感应系数。Mag:磁化感应系数。首先添加一个Simulation Sources.IntLib的库文件。路径为LibrarySimulationSimulation Sources.IntLib。然后在库文件Simulation Sources.IntLib中选取.NS元件,如图26所示。图图26 选取.N
11、S元件后,按照前面的方法打开节点电压的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图27所示。图图27 在图27中所示的仿真参数,它的含意如下:Initial Voltage:节点电压预收敛值(即电压的初始幅值),单位是伏特。节点电压预收敛值的作用是当仿真程序计算出节点电压小于设置的预收敛值,则去掉预收敛值,然后继续计算直至算出正确的预收敛值。图图28图图30 直流仿真电源仿真对话框中的直流仿真电源仿真对话框中的Parameters选项栏选项栏 图30中所示的选项区域中的直流仿真电源各仿真参数的含意如下:Value:设置电源电压(V)或者电流(A)大小。AC Magnitude:如果要进
12、行小信号AC分析的电压值,则设置此值为1。AC Phase:设置交流小信号分析的初始电压相位。2 交流仿真电源交流仿真电源(Sinusoidal Simulation Sources)交流仿真电源又可以称为正弦信号仿真电源,交流仿真电源包括交流电压源(VSIN)和交流电流源(ISIN)两种类型,如图31所示。使用交流仿真电源的方法同样很简单,只需在Protel DXP的Simulation Sources.IntLib库文件中点选相应的图标,将其放到仿真电路图中相应的位置,然后采用直流仿真电源一节中提到的方法打开交流仿真电源的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图32所示。图图3
13、1 交流电压源和交流电流源交流电压源和交流电流源图图32 交流仿真电源仿真对话框中的交流仿真电源仿真对话框中的Parameters选项栏选项栏交流仿真电源各仿真参数的含意如下:DC Magnitude:设置交流仿真电源的直流参数,此处忽略。AC Magnitude:如果要进行小信号AC分析的电压值,则设置此值为1。AC Phase:设置交流小信号分析的初始电压相位。Offset:设置在信号源上叠加的电压或者直流电流分量的大小。Amplitude:设置交流电压或电流源的幅值。Frequency:设置交流电压或电流源的频率。Delay:设置仿真电源初始的延时时间。Damping Factor:设置
14、信号衰减指数,设置振幅每秒的衰减幅度。当衰减指数小于1时,交流信号随着时间衰减;当衰减指数大于1时,交流信号随着时间发散。Phase:设置交流仿真电源的初始相位。3周期性脉冲仿真电源周期性脉冲仿真电源(Periodic Pulse Simulation Sources)周期性脉冲仿真电源包括两种类型:VPULSE(脉冲电压)和IPULSE(脉冲电流),如图33所示。图33 脉冲电压源和脉冲电流源 从Simulation Sources.IntLib库文件中点选相应的图标,将其放到仿真电路图中相应的位置,然后采用直流仿真电源一节中提到的方法打开周期性脉冲仿真电源的属性编辑对话框。选择Parame
15、ters选项栏,如图34所示。图34 周期性脉冲仿真电源仿真对话框中的Parameters选项栏交流仿真电源各仿真参数的含意如下:DC Magnitude:设置周期性脉冲仿真电源的直流参数,AC Magnitude:如果要进行小信号AC分析的电压值,则设置此值为1。AC Phase:设置交流小信号分析的初始电压相位。Initial Value:设置周期性脉冲仿真电源的初始电压。Pulsed Value:设置周期性脉冲仿真电源经过延时和上升时间后的电流或电压值。Time Delay:设置仿真电源初始的延时时间。Rise Time:设置电压从初始值向脉冲值变化的时间,必须大于0。Fall Time
16、:设置电压从脉冲值回落到初始值的时间,必须大于0。Pulse Width:设置周期性脉冲仿真电源的脉冲宽度。Period:设置周期性脉冲仿真电源的脉冲周期。Phase:设置周期性脉冲仿真电源的初始相位。4 指数仿真电源指数仿真电源(Exponential Simulation Sources)Protel DXP中指数仿真电源包括VEXP(指数函数电压源)和IEXP(指数函数电流源)两种类型,如图35所示。具体操作方法是设计人员从Simulation Sources.IntLib库文件中点选相应的图标,将其放到仿真电路图中相应的位置,然后采用直流仿真电源一节中提到的方法打开指数仿真电源的属性编
17、辑对话框。图 35 指数仿真电源的图标5 分段线性仿真电源分段线性仿真电源(Piece-Wise Linear Simulation Sources)Protel DXP中,分段线性仿真电源位于Simulation Sources.IntLib库中,共有两种类型:IPWL(电流源)和VPWL(电压源),如图36所示。图36分段线性仿真电源的图标6 线性受控源线性受控源(Linear Dependant Simulation Sources)Protel DXP中,线性受控源位于Simulation Sources.IntLib库中,共有四种类型:HSRC(流控电压源)、GSRC(压控电流源)、
18、FSRC(流控电流源)和ESRC(压控电压源),如图37所示。同样设计人员从Simulation Sources.IntLib库文件中点选相应的图标,将其放到仿真电路图中相应的位置,然后采用直流仿真电源一节中提到的方法打开线性受控源的属性编辑对话框。选择Parameters选项栏,如图38所示。图37 线性受控源的图标图38 线性受控源仿真对话框中的Parameters选项栏 在图38中所示的选项区域中的线性受控源仅有一项仿真参数,它的含意如下:Gain:设置线性受控源参数,对于HSRC设置阻抗;对于GSRC设置电压增益;对于FSRC设置电流增益;对于ESRC设置电导率。三、仿真类型的设置三、
19、仿真类型的设置 在进行电路仿真前,还需要选择合适的仿真类型。执行菜单DesignSimulateMixed Sim,就可以打开仿真类型设置对话框,如图39所示。由图所示可知,在对话框中默认的选项是General Setup,即电路仿真类型的通用参数设置。图39 仿真类型通用设置对话框1 1 通用参数设置通用参数设置 图39中所示的General Setup选项对话框中,从图的右半部分依次往下的各个参数的含意如下:(1)Collect Data For下拉列表框中的参数,用来设置仿真程序要保存的仿真节点数据。Node Voltage:保存仿真节点的电压。Supply Current:保存流过电源
20、的电流。Device Current:保存流过元器件的电流。Device Power:保存在元器件上消耗的功率。Subcircuit VARs:保存整个支路的端电压、流过支路的电流。Active signals:仅仅保存由active signals列表框中列出的激活信号。(2)Sheets to Netlist下拉列表框中的参数,用来设置仿真程序作用范围。Active sheet:仿真程序作用于当前电路仿真原理图。Active project:仿真程序作用于当前的工程。(3)SimView Setup下拉列表框中的参数,用来设置显示仿真结果的信息窗口要显示的内容。Show active si
21、gnals:在电路仿真时,按照active signals列表框中列出的激活信号,在显示仿真结果的信息窗口中显示相应的激活信号。Keep last setup:不加理会active signals列表框中列出的激活信号,而是保持上一次设置。系统将按照上次对仿真节点数据的选择保存和显示相应的激活信号。(4)Available Signals列表框中的参数,用来显示仿真程序中可以被设计人员观测的信号,即当前可以获得的仿真信号。(5)Active Signals列表框,用来显示设计人员选择的在显示仿真结果的信息窗口中要显示的信号。在图39中的左边仿真方式列表框还有一个通用参数高级设置的选项Advan
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