1、第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.1 電路仿真操作步驟電路仿真操作步驟7.2 仿真元件及參數(shù)設(shè)置仿真元件及參數(shù)設(shè)置7.3 電路仿真操作初步電路仿真操作初步 7.4 常用仿真方式及應(yīng)用常用仿真方式及應(yīng)用7.5 仿真綜合應(yīng)用舉例仿真綜合應(yīng)用舉例第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.1 電路仿真操作步驟電路仿真操作步驟在Protel99中進(jìn)行電路仿真分析的操作過(guò)程可概括如下： 1) 編輯原理圖 原理圖編輯器（Schematic Edit）+sim.ddb 2) 放置仿真激勵(lì)源(包括直流電壓源) 在仿真測(cè)試電路中，必須包含至少一個(gè)仿真激勵(lì)源。 在Sim.dd

2、b內(nèi)的Simulation Symbols.lib元件圖形庫(kù)文件中。 3) 放置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) 在需要觀(guān)察電壓波形的節(jié)點(diǎn)上，放置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，以便觀(guān)察到指定節(jié)點(diǎn)的電壓波形。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 4) 選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù) 原理圖編輯環(huán)境， 執(zhí)行Simulate|Setup”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具）。 5) 執(zhí)行仿真操作 執(zhí)行Simulate|Run”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“執(zhí)行仿真”工具）啟動(dòng)仿真過(guò)程。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 6) 觀(guān)察仿真結(jié)果 仿真操作結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)波形編輯器并顯示仿真數(shù)據(jù)文件（.sdf）的內(nèi)容。 7) 保存或打

3、印仿真波形 仿真結(jié)果除了保存在.sdf文件中外，還可以在打印機(jī)上打印出來(lái)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.2 仿真元件及參數(shù)設(shè)置仿真元件及參數(shù)設(shè)置 在Protel99中，每一仿真元件的特性由元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)和元件模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)描述。 仿真元件電氣圖形符號(hào)：Design Explorer 99seLibrarySCHSim.ddb仿真分析用元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)文件包內(nèi)，共收錄了5 800多個(gè)元器件，分類(lèi)存放在如下元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)(.lib)文件中：第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試74XX.lib74系列TTL數(shù)字集成電路7SEGDISP.lib 7段數(shù)碼顯示器BJT.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

4、雙極型晶體管BUFFER.lib 緩沖器CAMP.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流反饋高速運(yùn)算放大器CMOS.libCMOS數(shù)字集成電路元器件Comparator.lib 比較器Crystal.lib晶體振蕩器Diode.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二極管IGBT.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)絕緣柵雙極型晶體管第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試JFET.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管MATH.lib二端口數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換函數(shù)MESFET.lib MES場(chǎng)效應(yīng)管Misc.lib雜類(lèi)元件MOSFET.lib 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MOS場(chǎng)效應(yīng)管OpAmp.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通用運(yùn)算放大器OPTO.lib光電耦合器件（實(shí)際上該庫(kù)文件僅 含有4N25和通用的光電耦合器件

5、OPTOISO兩個(gè)元件）Regulator.lib 電壓變換器，如三端穩(wěn)壓器等Relay.lib繼電器類(lèi)SCR.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可控硅第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試Simulation Symbols.lib 仿真測(cè)試用符號(hào)元件庫(kù)Switch.lib開(kāi)關(guān)元件Timer.lib555及556定時(shí)器Transformer.lib變壓器TransLine.lib傳輸線(xiàn)TRIAC.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙向可控硅TUBE.lib電子管UJT.lib工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)管第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 在放置元件過(guò)程中，按下Tab鍵調(diào)出元件屬性。 設(shè)置元件有關(guān)參數(shù)時(shí)，必須注意：一般僅需要指定必須參數(shù)，如序號(hào)、

6、型號(hào)、大小（如果打算從電原理圖獲取自動(dòng)布局所需的網(wǎng)絡(luò)表文件時(shí)，則需要給出元器件的封裝形式）；而對(duì)于可選參數(shù)，一般用“*”代替（即采用缺省值），除非絕對(duì)必要，否則不宜改變。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 1. 物理量單位及數(shù)據(jù)格式物理量單位及數(shù)據(jù)格式 在設(shè)置元件仿真參數(shù)、仿真運(yùn)行參數(shù)時(shí)，往往使用定點(diǎn)數(shù)形式輸入，不用輸入?yún)?shù)的物理量單位，即電容容量默認(rèn)為F（法拉）、阻值為（歐姆）、電感為H（亨）、電壓為V(伏特)、電流為A（安培）、頻率為Hz（赫茲）等 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2. 元件電氣圖形符號(hào)及參數(shù)元件電氣圖形符號(hào)及參數(shù) 仿真測(cè)試原理圖中所用的分立元件的電氣圖形符號(hào)，如

7、電阻、電容、電感等均取自 Simulation Symbols.lib 元件庫(kù)文件內(nèi)，下面簡(jiǎn)要介紹其中幾種常用分立元件有關(guān)參數(shù)的含義。 1) 電阻器（RES定阻、RESSEMI半導(dǎo)體電阻、RPOT電位器、RVAR可變電阻） 2) 電容器（CAP定值無(wú)極性、CAP2定值有機(jī)性、CAPSEMI半導(dǎo)體電容） 3) 電感器（INDUCTOR） 4) 二極管（Diode.lib中，整流橋、穩(wěn)壓管、二極管等很多型號(hào)） 5) 三極管（Bit.lib，2N2222等）第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試6) JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（Jfet.lib，如2N3823、2N2609）7) MOS場(chǎng)效應(yīng)管（Mosfe

8、t.lib，如2N4351、ZVP3306）8) MES場(chǎng)效應(yīng)管（MESfet.lib）9) 電壓/電流控制開(kāi)關(guān)（Switch.lib）10) 熔絲（Fuse.lib）11) 晶振（Crystal.lib）12) 繼電器（Relay.lib）13）互感器（電感互感器Transformer.lib）第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試14）集成塊（Tsegdisp.lip、Buffer.lib、Camp.lib等等）只需設(shè)置標(biāo)號(hào)，參數(shù)不用修改。P126第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 3. 仿真信號(hào)源及參數(shù)仿真信號(hào)源及參數(shù) 在電路仿真過(guò)程中需要各種各樣的激勵(lì)源， 取自sim.ddb的Simu

9、lation Symbols.lib元件庫(kù)文件，包括： 直流電壓源VSRC (voltage source)與直流電流源 ISRC (current source)。 正弦波電壓源VSIN (voltage source) 與正弦波電流源ISIN (current source)。 周期性脈沖源：電壓脈沖源VPULSE (voltage source) 與 電流脈沖源IPULSE (current source)。 分段線(xiàn)性源：分段線(xiàn)性電壓源VPWL (voltage source) 與 分段線(xiàn)性電流源IPWL (current source)等第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 常用的直流

10、電壓源VSRC、正弦電壓源VSIN、脈沖電壓源VPLUS通過(guò)執(zhí)行“Simulate|Source”命令，將其拖到原理圖編輯區(qū)內(nèi)。 1) 直流電壓源VSRC與直流電流源 ISRC 這兩種激勵(lì)源作為仿真電路工作電源，在屬性窗口內(nèi)，只需指定序號(hào)（Designator，如VDD、VSS等）及大小（Part Type，如5、12等），如圖7-1所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-1 直流電源屬性設(shè)置窗第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2) 正弦波信號(hào)源（Sinusoid Waveform） 正弦波激勵(lì)源在電路仿真分析中常作為瞬態(tài)分析、交流小分析的信號(hào)源，執(zhí)行 “SimulateSourc

11、e”，選擇Sine Wave，就可以放置正弦波源，其參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框如圖7-2所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-2 正弦信號(hào)屬性設(shè)置窗正弦信號(hào)屬性設(shè)置窗第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 由如圖7-2所示的參數(shù)描述的正弦信號(hào)源的波形特征如圖7-3所示，可見(jiàn)當(dāng)直流偏壓Offset不為0時(shí)相當(dāng)于波形上移。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-3 正弦波形信號(hào)正弦波形信號(hào)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 3) 脈沖源（Pulse） 脈沖激勵(lì)源在瞬態(tài)分析中用得比較多， 執(zhí)行 SimulateSource”，在彈出的子菜單內(nèi)選擇“Pulse”類(lèi)型的激勵(lì)源即可放置。雙擊脈沖激勵(lì)源

12、符號(hào)，將彈出如圖7-4所示的屬性設(shè)置對(duì)話(huà)框。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-4 脈沖信號(hào)源屬性設(shè)置窗脈沖信號(hào)源屬性設(shè)置窗第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 脈沖信號(hào)激勵(lì)源波形特征可用圖7-5形象地描述（其中Pulsed =100 mV，Period=8 ms，脈沖寬度Plus=3 ms）。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-5 脈沖激勵(lì)源波形圖脈沖激勵(lì)源波形圖第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 4) 分段線(xiàn)性源VPWL與IPWL（Piece Wise Linear） 分段線(xiàn)性激勵(lì)源的波形由幾條直線(xiàn)段組成，是非周期信號(hào)激勵(lì)源。為了描述這種激勵(lì)源的波形特征，需給出線(xiàn)段各轉(zhuǎn)

13、折點(diǎn)時(shí)間電壓（或電流）坐標(biāo)（對(duì)于VPWL信號(hào)源來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)由“時(shí)間/電壓”構(gòu)成；對(duì)于IPWL信號(hào)源來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)由“時(shí)間/電流”構(gòu)成），如圖7-6所示。 由如圖7-6所示的參數(shù)構(gòu)成的分段線(xiàn)性激勵(lì)源的波形特征可用圖7-7形象地描述。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 圖7-6 分段線(xiàn)性激勵(lì)源屬性 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-7 分段線(xiàn)性激勵(lì)源波形分段線(xiàn)性激勵(lì)源波形第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 此外，Simulation Symbols.lib元件庫(kù)內(nèi)尚有其他激勵(lì)源，如調(diào)頻波激勵(lì)源、受控激勵(lì)源、指數(shù)函數(shù)、頻率控制的電壓源等，這里就不一一列舉了，根據(jù)需要可從該元件庫(kù)文

14、件中獲取。 如果實(shí)在無(wú)法確定某一激勵(lì)源或元件參數(shù)如何設(shè)置時(shí)，除了從“幫助”菜單中獲得有關(guān)信息外，還可以從Protel99的仿真實(shí)例中受到啟發(fā)。 Design Explorer 99ExamplesCircuit Simulation 文件夾內(nèi)含有數(shù)十個(gè)典型仿真實(shí)例，打開(kāi)這些實(shí)例，即可了解元件、仿真激勵(lì)源參數(shù)設(shè)置方法。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.3 電路仿真操作初步電路仿真操作初步 在介紹了電路仿真操作步驟、元件及激勵(lì)信號(hào)源屬性設(shè)置方法后，下面以圖7-11所示的共發(fā)射極放大電路為例，說(shuō)明Protel99se仿真操作過(guò)程。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試VCCR32.7 kR168

15、 kR220 kR41.5 kR582C3R6C210C110Q12N222222VeVbVc1 kHzVCCVCC18 Vv168 kv1Vout圖圖7-11 分壓式偏置電路分壓式偏置電路第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.3.1 編輯電原理圖編輯電原理圖 在仿真操作前，先建立原理圖文件。原理圖文件的編輯方法在前面章節(jié)中已介紹過(guò)，這里不再重復(fù)。 注意：電路圖中所有元件的電氣圖形符號(hào)一律取自“Design Explorer 99seLibrarySch”文件夾下的文件夾下的Sim.ddb仿真測(cè)試用元件電氣圖形符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)文件包內(nèi)相應(yīng)的元件庫(kù)文件； 元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗

16、口內(nèi)，設(shè)置元件的屬性選項(xiàng)(Designate、Part及Part Fields 1-16)，然后放置相應(yīng)的仿真激勵(lì)信號(hào)源；接著在感興趣的節(jié)點(diǎn)上，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 具體操作過(guò)程如下： (1) “Design Explorer”窗口內(nèi)，執(zhí)行File|New”,創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件。 (2) 單擊“設(shè)計(jì)文件管理器”前的“+”，并單擊其中的“Documents”文件夾。 (3) 執(zhí)行File|New ”，新建原理圖。 (4) 單擊原理圖文件圖標(biāo)，進(jìn)入原理圖編輯狀態(tài)。 (5) 單擊“Design Explorer” 的“Browse Sch”標(biāo)簽，選“Library”作

17、為瀏覽對(duì)象。 (6) 單擊“Add/Remove”按鈕，加載Sim.ddb元件庫(kù)，如Simulation Symbols.Lib庫(kù)文件作為當(dāng)前使用的元件庫(kù)文件。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (7) 在元件列表窗內(nèi)找出元件并放置。 (8) 元件未固定前，按下Tab鍵,進(jìn)入元件屬性設(shè)置窗。 (9) 放置并設(shè)置仿真激勵(lì)源。 (10) 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.3.2 選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù)選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù) 完成原理圖編輯后，選擇仿真方法和設(shè)置仿真參數(shù)：執(zhí)行Simulate|Setup”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具）進(jìn)入如圖7-1

18、2所示的“Analyses Setup”仿真設(shè)置窗口，選擇仿真方式及仿真參數(shù)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-12 仿真方式設(shè)置窗仿真方式設(shè)置窗第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 在“有效信號(hào)”列表窗口內(nèi)，除了顯示已定義的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，如Vin、Vout等信號(hào)名外，還列出了元器件電流帶后綴“(i)”、功率帶后綴“(p)”以及激勵(lì)源阻抗帶后綴“(z)”等參量，其中激勵(lì)源阻抗定義為激勵(lì)源電壓瞬時(shí)值與流過(guò)激勵(lì)源電流瞬時(shí)值之比，即激勵(lì)源阻抗等于被分析電路的輸入阻抗Zi等，例如： C1(i)表示電容C1中的電流，當(dāng)器件電流從第一引腳流向第二引腳時(shí)為正，反之為負(fù)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真

19、測(cè)試 C1(p)表示電容C1消耗的功率。 VCC#branch表示流過(guò)VCC支路的電流，流入正極時(shí)為正，流出正極時(shí)為負(fù)。 Net r1-2表示電阻R1第2引腳節(jié)點(diǎn)電壓。對(duì)于沒(méi)有定義的節(jié)點(diǎn)電壓，Protel仿真程序用Net 元件名元件名-元件元件引腳編號(hào)引腳編號(hào)表示節(jié)點(diǎn)電壓信號(hào)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 1. 選擇仿真分析方式選擇仿真分析方式 在“General”標(biāo)簽窗口中，單擊相應(yīng)仿真方式前的選項(xiàng)框，允許或禁止相應(yīng)仿真方式。 本例僅選擇“Operating Point Analyses”（工作點(diǎn)分析）和“Transient/Fourier Analysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）

20、。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2. 選擇計(jì)算及可立即觀(guān)察的信號(hào)選擇計(jì)算及可立即觀(guān)察的信號(hào) 1) 選擇仿真過(guò)程需要計(jì)算的信號(hào)類(lèi)型 仿真過(guò)程中僅計(jì)算“有效信號(hào)”列表窗內(nèi)的信號(hào)，設(shè)置過(guò)程如下： 在如圖7-12所示的窗口內(nèi)，單擊“Collect Data For”(收集數(shù)據(jù)類(lèi)型)下拉按鈕，選擇仿真過(guò)程中需要計(jì)算的數(shù)據(jù)類(lèi)型 2）選擇觀(guān)察的信號(hào)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 3. 設(shè)置仿真參數(shù)并執(zhí)行仿真操作設(shè)置仿真參數(shù)并執(zhí)行仿真操作 除了“Operating Point Analyses”仿真方式不需要仿真方式不需要設(shè)置仿真參數(shù)外，選擇了某一仿真方式后，尚需要設(shè)設(shè)置仿真參數(shù)外，選擇了某一仿

21、真方式后，尚需要設(shè)置仿真參數(shù)。置仿真參數(shù)。 在本例中，單擊“Transient/Fourier Analysis”標(biāo)簽，在如圖7-13所示的“Transient/Fourier Analysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）參數(shù)設(shè)置窗口內(nèi)，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-13 “Transient/Fourier Analysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）參數(shù)設(shè)置 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 4. 高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置（可選）高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置（可選） 必要時(shí)，在如圖7-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Advanced”(高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng))按鈕按鈕。在如圖7-14所示的高

22、級(jí)選項(xiàng)設(shè)置框內(nèi)，選擇仿真計(jì)算模型、數(shù)字集成電路電源引腳對(duì)地參考電壓、瞬態(tài)分析參考點(diǎn)、缺省的仿真參數(shù)等。 但必須注意，一般并不需要修改高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置，尤其是不熟悉Spice電路分析軟件定義的器件參數(shù)含義、取值范圍以及仿真算法的初學(xué)者，更不要隨意修改高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置，否則將引起不良后果。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-14 高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 5. 啟動(dòng)仿真計(jì)算過(guò)程啟動(dòng)仿真計(jì)算過(guò)程 設(shè)置了仿真參數(shù)后，立即單擊“Run Analyses”按鈕，啟動(dòng)仿真計(jì)算過(guò)程。 運(yùn)行仿真后，將按.cfg文件設(shè)定的仿真方式及參數(shù)運(yùn)行。仿真結(jié)果記錄在.sdf（Simula

23、tion Data File）文件內(nèi)，該文件以文本（如工作點(diǎn)仿真分析）或圖形方式（如瞬態(tài)特性、直流傳輸特性分析等）記錄了仿真計(jì)算結(jié)果，如圖7-15所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 運(yùn)行仿真后，將按.cfg文件設(shè)定的仿真方式及參數(shù)，對(duì)電路進(jìn)行一系列的仿真計(jì)算，以便獲得相應(yīng)的仿真結(jié)果。仿真結(jié)果記錄在仿真結(jié)果記錄在.sdf（Simulation Data File）文）文件內(nèi)件內(nèi)，該文件以文本（如工作點(diǎn)仿真分析）或圖形方式（如瞬態(tài)特性、直流傳輸特性分析等）記錄了仿真計(jì)算結(jié)果，如圖7-15所示。 在仿真計(jì)算過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)定的仿真方式或參數(shù)不正確時(shí)，可隨時(shí)單擊仿真窗口內(nèi)主工具欄中的“停止仿

24、真”工具，中斷仿真計(jì)算過(guò)程。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-15 仿真波形觀(guān)察窗口仿真波形觀(guān)察窗口第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.3.3 仿真結(jié)果觀(guān)察及波形管理仿真結(jié)果觀(guān)察及波形管理 在仿真數(shù)據(jù)文件（.sdf）編輯窗口內(nèi)，通過(guò)如下方式觀(guān)察仿真結(jié)果： 1) 調(diào)整仿真波形觀(guān)察窗口內(nèi)信號(hào)的顯示幅度調(diào)整仿真波形觀(guān)察窗口內(nèi)信號(hào)的顯示幅度 將鼠標(biāo)移到仿真輸出信號(hào)下方橫線(xiàn)上，鼠標(biāo)箭頭鼠標(biāo)移到仿真輸出信號(hào)下方橫線(xiàn)上，鼠標(biāo)箭頭變?yōu)樯舷码p向箭頭，按下左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，松手后變?yōu)樯舷码p向箭頭，按下左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，松手后即可發(fā)現(xiàn)橫線(xiàn)上方仿真輸出信號(hào)幅度被拉伸或壓縮即可發(fā)現(xiàn)橫線(xiàn)上方仿真輸出信號(hào)幅

25、度被拉伸或壓縮。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2) 調(diào)整仿真波形窗口內(nèi)信號(hào)的顯示位置 將鼠標(biāo)移到波形窗口內(nèi)相應(yīng)的仿真輸出信號(hào)名上，鼠標(biāo)移到波形窗口內(nèi)相應(yīng)的仿真輸出信號(hào)名上，按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，即可發(fā)現(xiàn)一個(gè)虛線(xiàn)框按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，即可發(fā)現(xiàn)一個(gè)虛線(xiàn)框（代表信號(hào)名）隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)（代表信號(hào)名）隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。當(dāng)虛線(xiàn)框移到另一信號(hào)顯示單元格內(nèi)時(shí)松手，即可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)波形出現(xiàn)在同一顯示單元格內(nèi)，如圖7-16所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-16 信號(hào)波形重疊顯示信號(hào)波形重疊顯示第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 3) 改變顯示刻度 在“Scali

26、ng”（刻度）選擇框內(nèi)（刻度）選擇框內(nèi)，單擊相應(yīng)刻度（如X軸）文本框右側(cè)上下(增加或減小)按鈕，即可改變X軸、Y軸或偏移量大小（當(dāng)然也可以在文本框中直接輸入相應(yīng)的數(shù)值）。 4) 在仿真波形窗口內(nèi)添加未顯示的信號(hào)波形 在“Waveforms”（波形列表）窗口內(nèi)找出并單擊（波形列表）窗口內(nèi)找出并單擊需要顯示的信號(hào)，如需要顯示的信號(hào)，如VB，然后再單擊，然后再單擊“Show”（顯示）（顯示）按鈕按鈕，即可在仿真波形觀(guān)察窗口內(nèi)顯示出指定的信號(hào)，如圖7-17所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-17 添加了VB信號(hào)的仿真波形窗口第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 5) 隱藏仿真波形觀(guān)察窗口

27、內(nèi)的信號(hào)波形隱藏仿真波形觀(guān)察窗口內(nèi)的信號(hào)波形 將鼠標(biāo)移到波形觀(guān)察窗口內(nèi)需要隱藏的信號(hào)名上，單擊左鍵使目標(biāo)信號(hào)處于選中狀態(tài)（選中后信號(hào)波形單擊左鍵使目標(biāo)信號(hào)處于選中狀態(tài)（選中后信號(hào)波形線(xiàn)條變寬，同時(shí)信號(hào)名旁邊出現(xiàn)一個(gè)小黑點(diǎn)，如圖線(xiàn)條變寬，同時(shí)信號(hào)名旁邊出現(xiàn)一個(gè)小黑點(diǎn)，如圖7-16中的中的ui），然后再單擊），然后再單擊“Hide”（隱藏）按鈕，（隱藏）按鈕，相應(yīng)仿真信號(hào)即從波形觀(guān)察窗口內(nèi)消失。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 6) 波形測(cè)量 單擊如圖7-15所示的窗口內(nèi)“Measurement Cursors”(測(cè)量曲線(xiàn)測(cè)量曲線(xiàn))框中框中“A”右側(cè)的下拉按鈕，選擇右側(cè)的下拉按鈕，選擇被測(cè)量信

28、號(hào)名（如被測(cè)量信號(hào)名（如uo），），“A”框下方即顯示出被測(cè)信框下方即顯示出被測(cè)信號(hào)點(diǎn)號(hào)點(diǎn)X、Y的值，同時(shí)波形窗口上方出現(xiàn)測(cè)量標(biāo)尺，的值，同時(shí)波形窗口上方出現(xiàn)測(cè)量標(biāo)尺，如圖7-18所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-18 測(cè)量標(biāo)尺測(cè)量標(biāo)尺第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7) 只觀(guān)察一個(gè)單元格內(nèi)的信號(hào) 將鼠標(biāo)移到某一信號(hào)單元格內(nèi)，單擊左鍵，然后執(zhí)左鍵，然后執(zhí)行行“View”選擇框內(nèi)的選擇框內(nèi)的“Single Cells”選項(xiàng)（或?qū)⑹髽?biāo)選項(xiàng)（或?qū)⑹髽?biāo)移到某一信號(hào)單元格內(nèi)，單擊右鍵，調(diào)出快捷菜單，移到某一信號(hào)單元格內(nèi)，單擊右鍵，調(diào)出快捷菜單，指向并單擊指向并單擊“View Sin

29、gle Cell”命令），即可顯示該單命令），即可顯示該單元格內(nèi)的信號(hào)，元格內(nèi)的信號(hào)，如圖7-19所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-19 僅顯示一個(gè)單元格內(nèi)的信號(hào)僅顯示一個(gè)單元格內(nèi)的信號(hào)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 8) 選擇X、Y軸刻度單位及Y軸度量對(duì)象 據(jù)觀(guān)察信號(hào)類(lèi)型，必要時(shí)可執(zhí)行“View|Scaling” ，在如圖7-20所示的窗口內(nèi)，重新選擇X、Y軸度量單位。 可供選擇的X軸度量單位：Linear(線(xiàn)性)、Log(對(duì)數(shù))。 9) 設(shè)置波形窗口其他選項(xiàng)背景顏色、顯示計(jì)算點(diǎn)等 必要時(shí)，可執(zhí)行必要時(shí)，可執(zhí)行“View|Options”命令命令，在如圖7-21所示的窗

30、口內(nèi)，重新選擇波形窗口背景、前景以及柵格線(xiàn)顏色等。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-20 刻度選擇第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-21 波形窗口選項(xiàng)設(shè)置第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 10) 切換到另一仿真方式波形窗口 如果在仿真時(shí)，同時(shí)執(zhí)行了多種仿真操作，例如在如圖7-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，同時(shí)選擇了“Operating Point Analyses”（靜態(tài)工作點(diǎn)）和“Transient Analysis”（瞬態(tài)特性），則仿真波形窗口下方將列出相應(yīng)仿真結(jié)果波形標(biāo)簽，單擊相應(yīng)的仿真波形標(biāo)簽，即可觀(guān)察到對(duì)應(yīng)仿真方式的結(jié)果。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 1

31、1) 設(shè)置窗口的顯示方式 當(dāng)需要在屏幕上同時(shí)顯示多個(gè)文件窗口時(shí)，如同時(shí)顯示原理圖文件窗口和仿真波形窗口時(shí)，可將鼠標(biāo)移到當(dāng)前文件窗口的文件圖標(biāo)上（如圖7-19中的“Sheet1.sdf”），單擊右鍵，指向并單擊如下命令之一，即可重新設(shè)定窗口的顯示方式: 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試Close 關(guān)閉當(dāng)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重疊所有窗口，即屏幕上只 觀(guān)察到當(dāng)前文件窗口Merge All 同時(shí)顯示所有已打開(kāi)的文件窗口， 在這種方式下可同時(shí)觀(guān)察到多個(gè)文件，如屏幕上同時(shí)顯示原理圖窗口和仿真波形窗

32、口 單擊窗口上的“關(guān)閉”按鈕或執(zhí)行“File(文件)”菜單下的“Close”命令即可關(guān)閉當(dāng)前窗口。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.4 常用仿真方式及應(yīng)用常用仿真方式及應(yīng)用 7.4.1 工作點(diǎn)分析工作點(diǎn)分析(Operating Point Analysis) 在進(jìn)行工作點(diǎn)分析時(shí)，仿真程序?qū)㈦娐分械碾姼性暈槎搪罚娙菀暈殚_(kāi)路，然后計(jì)算出電路中各節(jié)點(diǎn)對(duì)地電壓、各支路（每一元件）電流節(jié)點(diǎn)對(duì)地電壓、各支路（每一元件）電流這就是這就是常說(shuō)的靜態(tài)工作點(diǎn)分析。常說(shuō)的靜態(tài)工作點(diǎn)分析。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 在如圖7-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Operating Point A

33、nalyses”選項(xiàng)前的復(fù)選框，選中“工作點(diǎn)分析”選項(xiàng)；執(zhí)行仿真操作后，單擊如圖7-15所示的仿真波形觀(guān)察窗口下方“仿真結(jié)果列表”欄內(nèi)的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口內(nèi)觀(guān)察到工作點(diǎn)計(jì)算結(jié)果，如圖7-22所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-22 工作點(diǎn)分析結(jié)果工作點(diǎn)分析結(jié)果第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.2 瞬態(tài)特性分析瞬態(tài)特性分析(Transient Analysis)與傅立葉分析與傅立葉分析(Fourier Analysis) Transient Analysis屬于時(shí)域分析，用于獲得節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流或元件功率等信號(hào)的瞬時(shí)值，即信號(hào)隨時(shí)間

34、變化的瞬態(tài)關(guān)系，相當(dāng)于在示波器上直接觀(guān)察信號(hào)的波形 ，因此Transient Analysis是一種最基本、最常用的仿真分析方式。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.3 參數(shù)掃描分析參數(shù)掃描分析(Parameter Sweep Analysis) 參數(shù)掃描分析用于研究電路中某一元器件參數(shù)變化時(shí)，對(duì)電路性能的影響，常用于確定電路中某些關(guān)鍵元件參數(shù)的取值。 在進(jìn)行瞬態(tài)特性分析、交流小信號(hào)分析或直流傳輸特性分析時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)“參數(shù)掃描”分析，即可非常迅速、直觀(guān)地了解到電路中特定元件參數(shù)變化時(shí)，對(duì)電路性能的影響。 在如圖7-12所示的仿真參數(shù)設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Parameter Sweep”標(biāo)

35、簽，即可獲得如圖7-23所示的Parameter Sweep（參數(shù)掃描）設(shè)置窗口。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-23 參數(shù)掃描設(shè)置窗口 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 參數(shù)掃描設(shè)置過(guò)程如下： (1) 單擊“Parameter Sweep Primary”（主掃描參數(shù)）選擇框內(nèi)“Parameter”下拉列表盒右側(cè)的下拉按鈕，選擇參數(shù)變化的元件，如R1、C1、Q1（BF）等，其中Q1（BF）表示三極管Q1的電流放大倍數(shù)。 (2) 在“Start Value”文本盒內(nèi)輸入元件參數(shù)的初值；在“Stop Value”文本盒內(nèi)輸入元件參數(shù)的終值；在“Step Value”文本盒內(nèi)輸入?yún)?/p>

36、數(shù)變化增量。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-24 三極管Q1放大倍數(shù)變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 從圖7-24中可以看出：在如圖7-11所示的放大電路中，三極管Q1放大倍數(shù)對(duì)電路性能指標(biāo)的影響不大，即當(dāng)50后，放大器輸出信號(hào)Vout基本重疊。 當(dāng)選擇R5作為主掃描參數(shù)時(shí)，即可獲得交流負(fù)反饋電阻對(duì)放大器放大倍數(shù)的影響，例如R5從10增加到時(shí)100（增量為10），輸出信號(hào)Vout振幅如圖7-25所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-25 電阻R5變化時(shí)對(duì)應(yīng)輸出信號(hào) 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.4 交流小信號(hào)分析（交流小信號(hào)分析（AC

37、 Small Signal Analysis） 1. AC小信號(hào)分析的主要功能小信號(hào)分析的主要功能 AC小信號(hào)分析用于獲得電路中，如放大器、濾波器等的頻率特性。 一般來(lái)說(shuō)，電路中的器件參數(shù)，如三極管共發(fā)射極電流放大倍數(shù)并不是常數(shù)，而是隨著工作頻率的升高而下降。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2.AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置 執(zhí)行Simulate|Setup”命令，在“Analyses Setup”對(duì)話(huà)框內(nèi)，單擊“AC Small Signal”標(biāo)簽，即可進(jìn)入如圖7-26所示的“AC Small Signal”設(shè)置框。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-26 AC小信

38、號(hào)分析參數(shù)設(shè)置小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 Start Frequency：掃描起始頻率。 Stop Frequency：掃描終了頻率。 Test Points：分析頻率點(diǎn)的數(shù)目，當(dāng)“Sweep Type”按線(xiàn)性變化時(shí)，則測(cè)試點(diǎn)數(shù)就是總的測(cè)試點(diǎn)數(shù)；當(dāng)“Sweep Type”按級(jí)數(shù)（10倍頻，即取對(duì)數(shù)刻度）變化時(shí)，則Test Points為每10倍頻內(nèi)測(cè)試點(diǎn)的個(gè)數(shù)，總測(cè)試點(diǎn)個(gè)數(shù)是Test Points*（Stop Frequency-Start Frequency）/10，如上圖中，如果每10倍頻測(cè)試點(diǎn)取1 000個(gè)，則總測(cè)試點(diǎn)約為4 700個(gè)。第第7章章 電路仿真測(cè)試

39、電路仿真測(cè)試 圖7-27給出了低通濾波電路及AC小信號(hào)分析結(jié)果。 對(duì)于如圖7-28所示的并聯(lián)諧振電路來(lái)說(shuō)，利用AC小信號(hào)分析觀(guān)察并聯(lián)諧振曲線(xiàn)將非常方便、直觀(guān)，如圖7-29所示（其中AC小信號(hào)分析參數(shù)為：Start Frequency=1Hz，Stop Frequency=1 MHz，Test Points=1000）。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試VinVin5 kHzC10.1 VoutR1 圖7-27 低通濾波器幅頻特性 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試100 kISINIsRsVout5R1VLL11m0.01 C1 圖7-28 并聯(lián)諧振電路 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)

40、試圖圖7-29 諧振特性曲線(xiàn)諧振特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 在A(yíng)C小信號(hào)分析中，結(jié)合參數(shù)掃描分析，能非常直觀(guān)地了解到電路中某一元件參數(shù)對(duì)電路幅頻特性的影響。例如，在如圖7-11所示的電路中，選擇發(fā)射極交流旁路電容C3作為主掃描參數(shù)（初值取0.1，終值取2，增量為0.3），并將AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)為：Start Frequency=1 Hz，Stop Frequency=10 kHz，測(cè)試點(diǎn)數(shù)取1000，即可迅速了解到電容C3對(duì)放大器低頻特性的影響，如圖7-30所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-30 電容電容C3對(duì)放大器低頻特性的影響對(duì)放大器低頻特性的影響第第

41、7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.5 阻抗特性分析（阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis） Protel99仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不單獨(dú)列出，而是放在放在A(yíng)C小信號(hào)分析方式中，即在小信號(hào)分析方式中，即在A(yíng)C小小信號(hào)波形窗口內(nèi)選擇激勵(lì)源阻抗，如信號(hào)波形窗口內(nèi)選擇激勵(lì)源阻抗，如Vin(z)、VCC(z)等等作為觀(guān)察對(duì)象，即可得到電路的輸入、輸出阻抗曲線(xiàn)作為觀(guān)察對(duì)象，即可得到電路的輸入、輸出阻抗曲線(xiàn)。 由于電路輸入阻抗是前一級(jí)電路或信號(hào)源的負(fù)載，而電路輸出阻抗體現(xiàn)了電路輸出級(jí)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，因此在電路設(shè)計(jì)中常需要了解電路的輸入、輸出阻抗。第第7章章 電路仿

42、真測(cè)試電路仿真測(cè)試 1. 求輸入阻抗求輸入阻抗Ri 根據(jù)電路輸入阻抗Ri的定義，求電路輸入阻抗Ri時(shí)，無(wú)須改動(dòng)電路結(jié)構(gòu)。在A(yíng)C小信號(hào)分析窗口內(nèi)，選擇輸入信號(hào)源阻抗，如圖7-11中的信號(hào)源的阻抗V1(z)作為觀(guān)察對(duì)象即可獲得放大器輸入阻抗Ri曲線(xiàn)，如圖7-31所示（中頻段約為7.1 k）。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-31 輸入阻抗Ri特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 在輸入阻抗、放大倍數(shù)估算過(guò)程中，將三極管B-E極電阻rbe近似為常數(shù)，但實(shí)際上rbe隨發(fā)射極電流IE(引起re變化)的增大而減小、隨集電結(jié)偏壓VCB（引起rbb變化）的增大而增大。例如，在如圖7-11所示的

43、分壓式偏置電路中，基極電壓基本保持不變，當(dāng)發(fā)射極電阻R4增大時(shí)，發(fā)射極電流IE減小，導(dǎo)致發(fā)射結(jié)電阻re增大，結(jié)果輸入阻抗Ri增大，如圖7-32所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-32 R4變化對(duì)輸入阻抗Ri的影響第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 由于VCE=VCC-IC*R3-IE*(R4+R5)，因此當(dāng)集電極電阻R3增大時(shí)，VCE將減小，即集電結(jié)反向偏壓VCB變小，使集電結(jié)耗盡層減小，導(dǎo)致基區(qū)厚度增加，使rbb減小，最終使輸入阻抗Ri減小，如圖7-33所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-33 R3變化對(duì)輸入阻抗變化對(duì)輸入阻抗Ri的影響的影響第第7章章 電路仿真測(cè)

44、試電路仿真測(cè)試 2. 求輸出阻抗求輸出阻抗Ro 根據(jù)輸出阻抗的定義，求輸出阻抗時(shí)，需要按以下步驟修改電路結(jié)構(gòu)： (1) 用導(dǎo)線(xiàn)將輸入信號(hào)源短路，但要保留輸入信號(hào)源的內(nèi)阻。 (2) 負(fù)載RL開(kāi)路。在操作上，可先刪除RL，將輸入信號(hào)源移到RL位置，用導(dǎo)線(xiàn)連接與輸入信號(hào)源相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。 (3) 在輸出端接一信號(hào)源，這樣信號(hào)源兩端電壓與流過(guò)該信號(hào)源的電流之比，就是輸出電阻Ro。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (4) 然后執(zhí)行AC小信號(hào)分析，在A(yíng)C小信號(hào)分析窗口內(nèi)，選擇信號(hào)源阻抗作為觀(guān)察對(duì)象即可。 求如圖7-11所示的放大電路的輸出阻抗電路如圖7-34（a）所示，而輸出阻抗特性曲線(xiàn)如圖7-34（

45、b）所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試VCCR32.7 kR168 kR220 kR41.5 kR582C3C210 C110 Q12N222222 VeVbVcVCCVCC18 V1 kHzV1Vout4-34圖圖7-34 輸出阻抗求解電路及結(jié)果輸出阻抗求解電路及結(jié)果(a) 求輸出阻抗電路；(b) 輸出阻抗曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-34 輸出阻抗求解電路及結(jié)果輸出阻抗求解電路及結(jié)果(a) 求輸出阻抗電路；(b) 輸出阻抗曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.6 直流掃描分析直流掃描分析(DC Sweep Analysis) 直流掃描分析直流掃描分析

46、(DC Sweep)方法是在指定范圍內(nèi)，輸方法是在指定范圍內(nèi)，輸入信號(hào)源電壓變化時(shí)，進(jìn)行一系列的工作點(diǎn)分析以獲得入信號(hào)源電壓變化時(shí)，進(jìn)行一系列的工作點(diǎn)分析以獲得直流傳輸特性曲線(xiàn)，常用于獲取運(yùn)算放大器、直流傳輸特性曲線(xiàn)，常用于獲取運(yùn)算放大器、TTL、CMOS等電路的直流傳輸特性曲線(xiàn)，以確定輸入信號(hào)的等電路的直流傳輸特性曲線(xiàn)，以確定輸入信號(hào)的最大范圍和噪聲容限最大范圍和噪聲容限。“直流掃描分析”也常用于獲取場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，但直流掃描分析不適用于獲取阻容耦合放大器的輸入/輸出特性曲線(xiàn)。 在原理圖編輯窗口內(nèi)，單擊“SimulateSetup”命令，在“Analyses Setup”對(duì)話(huà)框內(nèi)，單

47、擊“DC Sweep”標(biāo)簽，即可進(jìn)入如圖7-35所示的直流掃描仿真設(shè)置框：第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-35 直流掃描分析參數(shù)設(shè)置第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試各參數(shù)含義如下：DC Sweep Primary主變化信號(hào)源Secondary第二變化信號(hào)源，在直流掃 描仿真分析中，允許兩個(gè)信 號(hào)源同時(shí)變化，然后分別計(jì) 算工作點(diǎn)Source Name 變化的信號(hào)源Start Value初始電壓值Stop Value終止電壓值Step Value電壓變化步長(zhǎng)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 例如，利用直流掃描分析即可獲取如圖7-36所示的運(yùn)算放大器的直流傳輸特性曲線(xiàn)，操作過(guò)程如下

48、：第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-36 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (1) 在原理圖編輯窗口內(nèi)，執(zhí)行“Simulate”菜單下的“Setup”命令。 (2) 在“Analyses Setup”窗口內(nèi)，單擊“DC Sweep”標(biāo)簽，在如圖7-35所示的窗口內(nèi)設(shè)置直流掃描參數(shù)，如圖7-37所示。 (3) 啟動(dòng)仿真分析后，打開(kāi).sdf文件，并選擇“DC Sweep”，即可觀(guān)察到仿真結(jié)果，如圖7-38所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-37 直流掃描分析設(shè)置窗第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-38 直流傳輸特性曲線(xiàn)直流傳輸特性曲線(xiàn)第第7章

49、章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 利用直流掃描分析，將非常容易獲得如圖7-39所示的74LS00與非門(mén)電路的直流傳輸特性曲線(xiàn)，如圖7-40所示，可以看出：74LS系列門(mén)電路最大輸入低電平電壓小于0.9 V，最小輸入高電平電壓必須大于1.2 V。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-39 由由74LS00組成的與非門(mén)電路組成的與非門(mén)電路第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-40 74LS門(mén)電路的直流傳輸特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 利用“直流掃描分析”即可獲得如圖7-41（a）所示的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2N3684的轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)，如圖7-41（b）所示（對(duì)V1電壓源進(jìn)行掃描

50、，初始電壓為-3.5 V，終了電壓為0，步長(zhǎng)為10 mV）。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-41 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性(a) 轉(zhuǎn)移特性測(cè)試原理圖；(b) 轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-41 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性(a) 轉(zhuǎn)移特性測(cè)試原理圖；(b) 轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.7 溫度掃描分析溫度掃描分析(Temperature Sweep Analysis) 一般說(shuō)來(lái)，電路中元器件的參數(shù)隨環(huán)境溫度的變化而變化，因此溫度變化最終會(huì)影響電路的性能指標(biāo)。溫度掃描分析就是模擬環(huán)境溫度變化時(shí)電路性

51、能指標(biāo)溫度掃描分析就是模擬環(huán)境溫度變化時(shí)電路性能指標(biāo)的變化情況，因此溫度掃描分析也是一種常用的仿真的變化情況，因此溫度掃描分析也是一種常用的仿真方式，在瞬態(tài)分析、直流傳輸特性分析、交流小信號(hào)方式，在瞬態(tài)分析、直流傳輸特性分析、交流小信號(hào)分析時(shí)，啟用溫度掃描分析即可獲得電路中有關(guān)性能分析時(shí)，啟用溫度掃描分析即可獲得電路中有關(guān)性能指標(biāo)隨溫度變化的情況指標(biāo)隨溫度變化的情況。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 溫度掃描分析應(yīng)用舉例：分析環(huán)境溫度對(duì)如圖7-42所示的基本放大電路放大倍數(shù)的影響。 操作過(guò)程如下： (1) 編輯電路圖。 ( 2 ) 在 “ A n a l y s e s S e t u p

52、 ” 窗 口 內(nèi) ， 單 擊“Temperature Sweep”標(biāo)簽，在如圖7-43所示的窗口設(shè)置溫度掃描參數(shù)。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試VCCRc2.7 kRb510 kRLC210C110Q12N2222VbVcV11 kHzVCCVCC18 VVout圖7-42 共發(fā)射極基本放大電路 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-43 溫度掃描參數(shù)設(shè)置窗口溫度掃描參數(shù)設(shè)置窗口第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (3) 設(shè)置了溫度掃描參數(shù)后，啟動(dòng)仿真過(guò)程，結(jié)果如圖7-44所示。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖7-44 輸出電壓Vout隨溫度變化的情況 第第7章章 電路仿

53、真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.8 傳輸函數(shù)分析傳輸函數(shù)分析(Transfer Function Analysis) 傳輸函數(shù)分析用于獲得模擬電路直流輸入電阻、直流輸出電阻以及電路的直流增益等，這里不進(jìn)行詳細(xì)介紹。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 7.4.9 噪聲分析噪聲分析(Noise Analysis) 1. 噪聲分析功能噪聲分析功能 電路中每個(gè)元器件在工作時(shí)都要產(chǎn)生噪聲，由于電路中每個(gè)元器件在工作時(shí)都要產(chǎn)生噪聲，由于電容、電感等電抗元件的存在，不同頻率范圍內(nèi)，噪電容、電感等電抗元件的存在，不同頻率范圍內(nèi)，噪聲大小不同聲大小不同。例如運(yùn)算放大器對(duì)直流噪聲比較敏感，而對(duì)頻率變化較快的高頻噪

54、聲反映遲鈍。為了定量描述電路中噪聲的大小，仿真軟件采用了一種等效計(jì)算方法，具體計(jì)算步驟如下：第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (1) 選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輸出節(jié)點(diǎn)，在指定頻率范圍內(nèi)，將電路中每個(gè)電阻和半導(dǎo)體器件等噪聲源在該節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲電壓均方根(RMS)值做疊加。 (2) 選定一個(gè)獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源，計(jì)算電路中從該獨(dú)立電源（電流源）到上述輸出節(jié)點(diǎn)處的增益，再將第 (1) 步計(jì)算得到的輸出節(jié)點(diǎn)處總噪聲除以該增益就得到在該獨(dú)立電壓源（或電流源）處的等效噪聲。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 2. 噪聲分析的參數(shù)設(shè)置噪聲分析的參數(shù)設(shè)置 在“Analyses Setup”窗口內(nèi)，單擊“No

55、ise”標(biāo)簽，在如圖7-45所示的窗口設(shè)置噪聲分析參數(shù)。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-45 噪聲分析參數(shù)設(shè)置窗口噪聲分析參數(shù)設(shè)置窗口第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)(Reference Node)為0時(shí)，以接地點(diǎn)作為計(jì)算參考點(diǎn)，即輸出節(jié)點(diǎn)噪聲大小相對(duì)地電平而言。 如圖7-36所示的運(yùn)算放大器噪聲分析結(jié)果如圖7-46所示，可見(jiàn)該電路在低頻段噪聲輸出電壓均方值較大。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-46 運(yùn)算放大器噪聲特性曲線(xiàn)運(yùn)算放大器噪聲特性曲線(xiàn)第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試7.5 仿真綜合應(yīng)用舉例仿真綜合應(yīng)用舉例 7.5.1 數(shù)字電路仿真實(shí)例數(shù)字

56、電路仿真實(shí)例 對(duì)如圖7-47（a）所示的電路進(jìn)行參數(shù)掃描分析，即可直觀(guān)地了解到74LS系列TTL門(mén)電路輸出高電平的負(fù)載能力，結(jié)果如圖7-47（b）所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試&VCCRL2.1 kVout74LS00V1VPULSEVin12U1AV35 V34-47(a)圖圖7-47 74LS系列集成電路高電平負(fù)載能力系列集成電路高電平負(fù)載能力(a) 輸出高電平測(cè)試電路；(b) 輸出高電平隨負(fù)載電阻的變化第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-47 74LS系列集成電路高電平負(fù)載能力系列集成電路高電平負(fù)載能力(a) 輸出高電平測(cè)試電路；(b) 輸出高電平隨負(fù)載電阻的變化第第

57、7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 操作過(guò)程如下： (1) 在原理圖編輯窗口內(nèi)編輯原理圖，在操作過(guò)程中必須注意，TTL數(shù)字電路隱藏的電源引腳標(biāo)號(hào)為VCC，且仿真程序默認(rèn)的TTL電源為+5 V，因此可以不用繪制電源供電電路，也就是說(shuō)可以不用放置V3和電源符號(hào)VCC。 第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (2) 單擊主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具或執(zhí)行“Simulate”菜單下的“Setup”命令，在如圖7-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，分別單擊“Transient/ Fourier Analysis”、 “Parameter Sweep”標(biāo)簽，參數(shù)掃描分析參數(shù)（對(duì)RL進(jìn)行掃描，起始值為100，終了

58、值為5 k，增量為500），然后運(yùn)行仿真操作，即可得到如圖7-47(b)所示的結(jié)果，可見(jiàn)負(fù)載越重，輸出高電平電壓越小。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試&VCCVCCRL2.1 kVout74LS00V1VPULSEVin12U1AV35 V3圖7-48 74LS系列TTL電路輸出低電平負(fù)載 能力測(cè)試電路第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-49 74LS系列系列TTL電路輸出低電平負(fù)載能力電路輸出低電平負(fù)載能力第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 4.5.2 模擬、數(shù)字混合電路仿真分析實(shí)例模擬、數(shù)字混合電路仿真分析實(shí)例 圖7-50是單片機(jī)系統(tǒng)常用的復(fù)位、掉電信號(hào)生成電路，分析上電、掉

59、電期間復(fù)位信號(hào)以及掉電信號(hào)波形是否滿(mǎn)足要求。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試圖圖7-50 MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)常用的掉電、復(fù)位電路單片機(jī)系統(tǒng)常用的掉電、復(fù)位電路第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 下面通過(guò)瞬態(tài)仿真分析檢查各點(diǎn)波形時(shí)序是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，操作過(guò)程如下： (1) 編輯原理圖，放置激勵(lì)源。用分段線(xiàn)性激勵(lì)VPWL模擬上電、掉電波形，V1激勵(lì)源參數(shù)為：0 0.0 2 m 5.0 10 m 5.0 11 m 0.0 30 m 0.0 32 m 5.0，即上電時(shí)間為2 ms，電源由正常值5.0 V下降到0 V，時(shí)間1 ms，停電時(shí)間為19 ms，V1波形如圖7-48所示。 (2) 單擊

60、主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具或執(zhí)行“Simulate”菜單下的“Setup”命令，在如圖7-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Transient/ Fourier Analysis”標(biāo)簽，設(shè)置瞬態(tài)分析參數(shù)，如圖7-51所示。第第7章章 電路仿真測(cè)試電路仿真測(cè)試 (3) 運(yùn)行仿真操作，結(jié)果如圖7-52所示，可見(jiàn)電源波形、掉電信號(hào)以及復(fù)位信號(hào)時(shí)序滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，即電源V+小于4.75 V時(shí)，掉電信號(hào)INT0為低電平有效，CPU響應(yīng)INT0中斷后進(jìn)入掉電操作狀態(tài)；上電時(shí)，電源供電正常后，即V+大于4.75 V后，復(fù)位信號(hào)為高電平，使CPU進(jìn)入復(fù)位操作，經(jīng)過(guò)大約5 ms的延遲后返回低電平，滿(mǎn)足了MCS