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文檔簡介

13.1仿真元件庫AltiumDesigner為用戶提供了大部分常用的仿真元件,這些仿真元件庫在安裝目錄下的:/AltiumDesignerWinter09/Library/Simulation中,其中包含了仿真信號源庫SimulationSources.IntLib、仿真特殊功能元件庫SimulationSpecialFunction.IntLib、仿真數(shù)學功能元件庫SimulationMathFunction.IntLib、信號仿真?zhèn)鬏斁€元件庫SimulationTransmissionLine.IntLib,仿真Pspice功能元件庫SimulationPspiceFunction.IntLib,其元件庫圖標如圖13-1所示。圖13-1仿真元件庫圖標13.1.1仿真信號源元件庫(SimulationSources.IntLib)

仿真信號源元件庫中共有23個仿真元件,這些仿真源為仿真電路提供激勵源和初始條件設(shè)置等功能。

1.在原理圖中添加如圖13-4所示的兩個元件符號,即可實現(xiàn)整個仿真電路的節(jié)點電壓和初始條件設(shè)置。⑴.NS。NODESET(節(jié)點設(shè)置)⑵.IC。InitialCondition(初始條件)圖13-4節(jié)點設(shè)置和初始條件狀態(tài)定義符13.1.2仿真數(shù)學函數(shù)元件庫(SimulationMathFunction.IntLib)仿真數(shù)學函數(shù)元件庫中的元件主要是一些仿真數(shù)學函數(shù)元件,比如求正弦、余弦、絕對值、反正弦、反余弦、開方等數(shù)學計算的函數(shù),通過使用這些函數(shù)可以對仿真信號進行相關(guān)的數(shù)學計算,從而得到自己需要的信號。13.1.3仿真特殊功能元件庫(SimulationSpecialFunction.IntLib)仿真特殊功能元件庫的元件主要是常用的運算函數(shù),比如增益、加、減、乘、除、求和和壓控振蕩源等專用的元件。13.1.4信號仿真?zhèn)鬏斁€元件庫(SimulationTransmissionLine.IntLib)信號仿真?zhèn)鬏斁€元件庫包括三個信號仿真?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13-14所示。圖13-14傳輸線元件13.1.5仿真Pspice功能元件庫(SimulationPspiceFunction.IntLib)仿真Pspice功能元件庫主要為設(shè)計者提供Pspice功能元件。13.2仿真器的設(shè)置

完成電路的編輯后,在仿真之前,要選擇對電路進行那種分析,設(shè)置收集的變量數(shù)據(jù),以及設(shè)置顯示哪些變量的波形。常見的仿真分析有靜態(tài)工作點分析(OperatingPointAnalysis)、瞬態(tài)分析(TransientAnalysis)、直流掃描分析(DCSweepAnalysis)、交流小信號分析(ACSmallSignalAnalysis)、噪聲分析(NoiseAnalysis)、極點、零點分析(Pole-ZeroAnalysis)、傳遞函數(shù)分析(TransferFunctionAnalysis)、溫度掃描分析(TemperatureSweep)、參數(shù)掃描(ParameterSweep)、蒙特卡洛分析(MonteCarloAnalysis)等分析。本章主要講解后面例子中用到的靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析和交流小信號分析的設(shè)置方法。

執(zhí)行Design→Simulate→MixedSim命令,彈出如圖13-15所示的電路仿真分析設(shè)置對話框。13.2.1一般設(shè)置(GeneralSetup)

在仿真分析設(shè)置對話框的左側(cè)分析選項列表中,列寫出了所有的分析選項,選中每個分析選項,右側(cè)即顯示出相應(yīng)的設(shè)置項。選中GeneralSetup,即可在右側(cè)的選項中進行一般設(shè)置。在AvailableSignals列表中顯示的是可以進行仿真分析的信號,ActiveSignals列表框中顯示的是激活的信號,將需要進行仿真的信號,單擊“”和“”可完成添加或刪除激活信號,如圖13-15所示。圖13-15仿真分析設(shè)置對話框可進行仿真的信號激活的信號添加或刪除按鈕13.2.2靜態(tài)工作點分析(OperatingPointAnalysis)靜態(tài)工作點分析通常用于對放大電路進行分析,當放大器處于輸入信號為零的狀態(tài)的時候,電路中各點的狀態(tài)就是電路的靜態(tài)工作點。最典型的是放大器的直流偏置參數(shù)。進行靜態(tài)工作點分析的時候,不需要設(shè)置參數(shù)。13.2.3瞬態(tài)分析(TransientAnalysis)瞬態(tài)分析用于分析仿真電路中工作點信號隨時間變化的情況。進行瞬態(tài)分析之前,設(shè)計者要設(shè)置瞬態(tài)分析的起始和終止時間、仿真時間的步長等參數(shù)。在電路仿真分析設(shè)置對話框中,激活Transient選項,在如圖13-17所示的瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對話框中進行設(shè)置。圖13-17瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對話框

在TransientAnalysisSetup列表中共用11個參數(shù)設(shè)置選項,這些參數(shù)的含義分別是:

TransientStartTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的起始時間。瞬態(tài)分析通常從時間零開始,在時間零和開始時間,瞬態(tài)分析照樣進行,但并不保存結(jié)果。而開始時間和終止時間的間隔將保存,并用于顯示。

TransientStopTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的終止時間。

TransientStepTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的時間步長,該步長不是固定不變的。

TransientMaxStepTime參數(shù)用于設(shè)置瞬態(tài)分析的最大時間步長。

UseInitialConditions項用于設(shè)置電路仿真的初始狀態(tài)。當勾選該項后,仿真開始時將調(diào)用設(shè)置的電路初始參數(shù)。

UseTransientDefault項用于設(shè)置使用默認的瞬態(tài)分析設(shè)置,選中該項后,列表中的前四項參數(shù)將處于不可修改狀態(tài)。

DefaultCyclesDisplayed參數(shù)用于設(shè)置默認的顯示周期數(shù)。

defaultPointsPerCycle參數(shù)用于設(shè)置默認的每周期仿真點數(shù)。

EnableFouries項用于設(shè)置進行傅立葉分析,勾選該項后,系統(tǒng)將進行傅立葉分析,顯示頻域參數(shù)。

FouriesFundamentalFrequency用于設(shè)置進行傅立葉分析的基頻。

FouriesNumberofHarmonics用于設(shè)置進行傅立葉分析的諧波次數(shù)。13.2.4交流小信號分析(ACSmallSignalAnalysis)

交流小信號分析用于對系統(tǒng)的交流特性進行分析,在頻域響應(yīng)方面顯示系統(tǒng)的性能,該分析功能對于濾波器的設(shè)計相當有用,通過設(shè)置交流信號分析的頻率范圍,系統(tǒng)將顯示該頻率范圍內(nèi)的增益。在電路仿真分析設(shè)置對話框中,激活A(yù)CSmallSignalAnalysis選項,在如圖13-18所示的交流小信號分析參數(shù)設(shè)置對話框中進行設(shè)置。圖13-18交流小信號分析參數(shù)設(shè)置對話框

其中StartFrequency參數(shù)用于設(shè)置進行交流小信號分析的起始頻率。

StopFrequency參數(shù)用于設(shè)置進行交流小信號分析的終止頻率。

Sweep參數(shù)用于設(shè)置交流小信號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”項表示對頻率進行線性掃描,“Decade”項表示采用10的指數(shù)方式進行掃描,“Octave”項表示采用8的指數(shù)方式進行掃描。

TestPoints參數(shù)表示進行測試的點數(shù)。

TotalTestPoints參數(shù)表示中的測試點數(shù)。13.3多諧振蕩器電路仿真實例

在學習前面關(guān)于電路仿真的基本知識后,將對第二章的多諧振蕩器電路進行仿真。電路仿真的一般步驟如下:找到仿真原理圖中所有需要的仿真元件,如果仿真元件庫中沒有所用的元件,必須事先建立其仿真庫文件,并添加仿真模型。本章后面的模擬放大電路仿真和BCD-7段譯碼電路仿真實例中將講解這部分內(nèi)容,但元件的仿真庫文件的建立方法在本教材中不做要求。仿真元件的放置和電路的連接,并且添加激勵源。在需要繪制仿真數(shù)據(jù)的節(jié)點處添加網(wǎng)絡(luò)標號。仿真器參數(shù)設(shè)置。電路仿真并分析仿真結(jié)果。13.3.1繪制仿真原理圖

在第二章中已經(jīng)繪制了多諧振蕩器電路,如圖2-1所示。其中每個元件都具有其仿真屬性,因此不用更改。只需將接口Y1刪除,添加一個+12V的電壓源V1,方法:單擊“Utility”工具欄中的工具按鈕,打開如圖13-20所示的仿真電源工具欄,在工具欄中單擊“+12V”電壓源工具按鈕,在工作區(qū)放置一個+12V的電壓源。圖13-20放置激勵源+12v的電壓源

放置完畢后,點擊元件,彈出元件屬性對話框,如圖13-21所示,修改其參數(shù),設(shè)置Designator為“V1”、Comment為“=Value”、Value為“+12”。圖13-21仿真電壓源屬性設(shè)置對話框圖13-22多諧振蕩器仿真原理圖

連接電路,并放置網(wǎng)絡(luò)標號:Q1B、Q1C、Q2B、Q2C,如圖13-22所示。13.3.2仿真器參數(shù)設(shè)置1.單擊“”按鈕,彈出13-23所示的對話框,分別雙擊Q1B、Q1C、Q2B、Q2C,把他們添加到ActiveSignals內(nèi),見圖13-23。2.在CollectDataFor欄,從列表中選擇“NodeVoltage,SupplyCurrent,DeviceCurrentandPower”。3.為這個分析勾選“OperatingPointAnalysis”和“TransientAnalysis”。圖13-23仿真器一般參數(shù)設(shè)置4.激活TransientAnalysis選項,設(shè)置TransientStopTime為10ms,指定一個10ms的仿真窗口;設(shè)置TransientStepTime為10us,表示仿真可以每10us顯示一個點;設(shè)置TransientMaxStepTime:10us;如圖13-24所示。圖13-24瞬態(tài)特性參數(shù)設(shè)置13.3.3信

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