第6章 原理图仿真,6.1 SIM仿真库中的主要元器件 6.2 仿真设置 6.3 运行电路原理图仿真,由Protel 99 SE设计的电路原理图，不必进行实际安装调试，只要使用SIM数模混合信号仿真器，就可以进行多种性能分析，观察复杂的模拟信号和数字信号波形，从而及时发现错误，修正错误，有效地提高了设计质量。,6.1 SIM仿真库中的主要元器件 6.1.1 仿真元件数据库Sim.ddb中的仿真元件 电路原理图要进行仿真分析，必须使用具有仿真模型的元件。Protel 99 SE提供有Sim.ddb仿真元件数据库，该数据库包含了多种仿真元件库 。,6.1.2 仿真元件数据库Sim.ddb中的激励源 在SIM的仿真元件库中，包含了以下主要激励源。 在元件库 Simulation Symbols.lib中，主要激励源有：直流电压源、直流电流源、正弦电压源、正弦电流源、电压脉冲源、电流脉冲源、分段线性电压源、分段线性电流源、指数激励电压源、指数激励电流源、单频调频电压源、单频调频电流源、线性电压控制电流源、线性电流控制电压源、线性电流控制电流源、线性电压控制电压源、非线性受控电压源、非线性受控电流源、频率/电压(F/V)转换仿真源器件、压控正弦振荡器、压控方波振荡器、压控三角波振荡器等。,6.2 仿真设置 电路原理图运行仿真之前，要先进行仿真状态和参数的设置，包括：初始状态和初始条件，以及选择仿真项目并进行参数设置。 6.2.1 设置仿真初始状态 设置初始状态是为计算仿真电路直流偏置点而设定一个或多个电压（或电流）值。在仿真非线性电路、振荡电路及触发器电路的直流或瞬态特性时，常出现解的不收敛现象，当然，实际电路是收敛的，设置初始值最通常的原因就是在两个或更多的稳定工作点中选择一个，以便仿真顺利进行。 元件库 Simulation Symbols.lib中，包含了两个特别的初始状态定义符： .NS NODESET。 .IC Initial Condition。, 节点电压设置.NS 该设置使指定的节点固定在所给定的电压下，仿真器按这些节点电压求得直流或瞬态的初始解。该设置对双稳态或非稳态电路的计算收敛可能是必须的，它可使电路摆脱“停顿”状态，而进入所希望的状态。一般情况下，不必设置该项。 对节点电压设置的属性对话框可如下设置： Designator 器件名称，每个节点电压设置必须有唯一的标识符，如 NS1、NS2等。 Part Type 节点电压的初始幅值，如12V。, 初始条件设置 .IC 该设置是用来设置瞬态初始条件的，不要把该设置和上述的设置相混淆。“.NS”只是用来帮助直流解的收敛，并不影响最后的工作点（对多稳态电路除外）。“.IC”仅用于设置偏置点的初始条件，它不影响DC扫描。 瞬态分析中的设置项中一旦设置了参数 Use Initial Conditions（.IC）时，瞬态分析就先不进行直流工作点的分析（初始瞬态值），因而应在该“.IC”中设定各点的直流电压。,初始状态的设置共有三种途径：“.IC”设置、“.NS”设置和定义器件属性。在电路仿真中，如有这三种或两种共存时，在分析中优先考虑的次序是定义器件属性、“.IC”设置、“.NS”设置。如果“.NS”和“.IC”共存时，则“.IC”设置将取代“.NS”设置。,6.2.2 仿真分析设置 进入分析（Analysis）主菜单 单击“Simulate Setup”命令，如左下图所示。进入仿真器的设置，弹出“Analyses Setup”对话框，如右下图所示。 在General选项中，设计者可以选择分析类别。, 瞬态特性分析（Transient Analysis） 瞬态特性分析是从时间零开始，到用户规定的时间范围内进行的。设计者可规定输出开始到终止的时间长短和分析的步长，初始值可由直流分析部分自动确定，所有与时间无关的源，用它们的直流值，也可以在设计者规定的各元件上的电平值作为初始条件进行瞬态分析。 在SIM 99中设置瞬态分析的参数，通过激活“Transient/一步Fourier”标签页，可得如下页图所示的“设置瞬态分析傅里叶分析参数”对话框。,傅里叶分析（Fourier） 傅里叶分析是计算瞬态分析结果的一部分，得到基频、DC分量和谐波。不是所有的瞬态结果都要用到，它只用到瞬态分析终止时间之前的基频的一个周期。若PERIOD是基频的周期，则 PERIOD=1FREQ，也就是说，瞬态分析至少要持续 1FREQ(s)。, 交流小信号分析（AC Small Signal Analysis） 交流小信号分析将交流输出变量作为频率的函数计算出来。先计算电路的直流工作点，决定电路中所有非线性器件的线性化小信号模型参数，然后在设计者所指定的频率范围内对该线性化电路进行分析。, 直流分析（DC Sweep Analysis） 直流分析产生直流转移曲线。直流分析将执行一系列静态工作点分析，从而改变前述定义所选择电源的电压。设置中，可定义或可选辅助源。, 蒙特卡罗分析（Monte Carlo Analysis） 蒙特卡罗分析是使用随机数发生器按元件值的概率分布来选择元件，然后对电路进行模拟分析。所以蒙特卡罗分析可在元器件模型参数赋给的容差范围内，进行各种复杂的分析，包括直流分析、交流及瞬态特性分析。这些分析结果可以用来预测电路生产时的成品率及成本等。, 扫描参数分析（Parameter Sweep Analysis） 扫描参数分析允许设计者以自定义的增幅扫描器件的值。扫描参数分析可以改变基本的器件和模式，但并不改变子电路的数据。,8. 温度扫描分析（Temperature Sweep Analysis） 温度扫描分析和交流小信号分析、直流分析及瞬态特性分析中的一种或几种相连的。该设置规定了在什么温度下进行模拟。如设计者给了几个温度，则对每个温度都要做一遍所有的分析。, 传递函数分析(Transfer Function Analysis) 传递函数分析计算直流输入阻抗、输出阻抗，以及直流增益。 噪声分析（Noise Analysis） 该设置是进行电路的噪声分析。噪声分析是同交流分析一起进行的。,6.3 运行电路原理图仿真 6.3.1 电路原理图仿真分析基本方法步骤 电路原理图仿真分析基本方法步骤为： （1）设计电路原理图文件； （2）设置SIM仿真环境； （3）运行仿真； （4）分析仿真结果。,6.3.2 电路仿真举例 1. 单管放大电路的仿真分析 （1）电路原理图 (下图所示),（2）仿真器进行设置 仿真的设置视具体电路而定。本电路采用如下图所示的仿真设置项，对电路进行直流工作点分析、瞬态分析分析。,（3）运行仿真 单击 Run Analyses按钮开始仿真。或单击 Close按钮结束该设置，再通过执行“SimulateRun”菜单命令运行仿真。仿真完成后，将生成“.sdf”文件，显示电路中集电极C和输入输出的瞬态分析波形，如下图所示。,点击右侧窗口下方的“Operating point”按钮，即可查看直流工作点仿真分析结果，如下图所示。,2. 整流稳压电路的仿真分析 （1）电路原理图 (见下图),（2）仿真器进行设置 仿真的设置视具体电路而定。本电路采用下图所示的仿真设置项，对电路进行直流工作点分析、瞬态分析和交流小信号分析。,（3）运行仿真 单击 Run Analyses按钮开始仿真。或单击 Close按钮结束该设置，再通过执行“Simulate Run”菜单命令运行仿真。 仿真完成后，将生成“.sdf”文件，显示电路的输入输出波形，如下图所示。,3. 振荡器和积分器电路仿真 （1）电路原理图(见下图),（2）仿真设置 仿真器的设置根据本电路的特点，采用如下两图所示的仿真设置项，对电路进行瞬态分析。,（3）仿真分析 设置完以后，单击 “Run Analyses”按钮开始仿真，或单击“Close”按钮结束该设置，再通过执行“ SimulateRun”菜单开始仿真。运行仿真后，生成的“.sdf”文件，如下图所示为瞬态分析结果 .,谢谢!,