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1、TINA-TI 模拟电路设计、仿真和分析软件模拟电路设计、仿真和分析软件 编写：樊伟敏 2011.11.16 TINA-TI 是由 TI 和 DesignSoft 共同开发的软件程序。TINA 软件由成立于 1992 年的 工程和教育软件开发商 DesignSoft 有限公司（位于匈牙利布达佩斯）开发，TINA 集模拟、 数字、符号、RF（射频） 、VHDL、MCU（微处理器）及混合模式电路仿真和 PCB 设计的 设计套件，是一款基于 SPICE 引擎的模拟设计与仿真软件。2011 年 DesignSoft 公司推出 了功能强大的 TINA 9.3 专业版软件，它可分析 SMPS（开关模式电源
2、） 、RF、通讯和光电 电路，使用集成流程图工具产生和调试 MCU 代码，并在混合电路环境中测试微控制器应 用。 TINA-TI 是德州仪器（Texas Instruments Incorporated，简称为 TI）与 DesignSoft 公司 联手开发的 TINA 软件的简单版本。TINA-TI 是一个强大的电路仿真工具，适用于对模拟 电路和开关模式电源(SMPS)电路的仿真。 是采用 TI 器件进行电路开发与测试的理想选择。 TI 之所以选择 TINA仿真软件而不是其它的基于 SPICE 技术的仿真器，是因为它同 时具有强大的分析能力、简单和直观的图形界面，并且易于使用，可使你能在最短
3、时间内 掌握与应用该软件。尽管 TINA-TI 是更加强大的 DesignSoft 仿真产品中的一个有限版本， 它仍能轻松处理极为复杂的电路。 TINA-TI 可执行电路的 DC、AC、瞬态、傅立叶、噪声等分析。还提供了函数发生器、 万用表、示波器、XY 记录仪和信号分析仪等虚拟仪器。 TINA-TI 包含众多的 TI 器件模型和 TI 器件信息，并内含许多应用原理图，并可在 TINA-TI 中进行仿真。以这些应用电路为范本，对它们进行修改后，可通过“另存为”建 立相关的电路设计，形成快捷、容易的电路仿真方式。 TI 公司在 2011 年 9 月推出了 TINA-TI 9.3 简体中文版。 有
4、关 TI 公司的最新的 TINA-TI 参考设计及 Spice 模型可通过访问 TI 网站得到。TI 公司会不断地提供最新器件的模型。 TINA-TI 9 版本的最低硬件和软件要求：256MB 的 RAM、至少有 200MB 可用空间的硬盘 驱动器、鼠标及 Microsoft Windows 98/ME/NT/2000/XP/Vista/Windows 7 操作系统。 TINA-TI 软件具有以下几个显著的特点： 全简体中文的界面，易学易用； 完整的 TINA 简体中文使用与元件帮助，通过对 TINA-TI 软件的使用可快速的掌 握完整版的 TINA 软件的使用； TI 公司为几乎所有的运算放
5、大器、特殊功能放大器和开关电源芯片制作了 TINA 的器件模型，并将不断地更新。这对在第一时间了解和使用 TI 器件提供了不可多得帮助， 可以帮助更好地理解电路的工作方式； 2011 年 4 月 德 州 仪 器 (Texas Instruments ， TI) 收 购 国 家 半 导 体 (National Semiconductor)， 在 TINA-TI 软件的 9.3 版本中已加入了国家半导体部分器件的 TINA 的器 件模型。因此，现在 TINA-TI 具有更多的器件可采用； 在 TINA-TI 中， 能将电路图的一部分转化为子电路， 并能从任何 Spice 子电路 （无 论是自建的、
6、或从互连网下载的、或是从制造商的光盘中获得的）创造新的 TINA 元件。 TINA 自动地在电路图中用一矩形方块表示这些子电路，也可用 TINA 的电路图形符号编 辑器来创建所喜欢的任何形状。 TINA-TI 和 TINA 设计套件版本比较如表 1 所示。 表 1 TINA-TI 和 TINA 设计套件版本比较 程序特性程序特性 TINA TINA-TI 分析分析 TINA TINA-TI 原理图录入和编辑 是 是 射频、数字、VHDL、MCU 仿真 是 否 撤消/重做 是 是 VHDL 外部调试器 是 否 自动/手动有线路由和拖动支持 是 是 交互模式 是 否 仪器作为标准原理图符号 是 是
7、 仿真运行过程中电路发生更改 是 否 子电路 是 是 符号分析（闭型公式） 是 否 BOM 是 是 傅立叶分析（谐波） 是 是 总线 是 是 傅立叶分析（光谱） 是 否 集成网络列表编辑器 是 是 蒙特卡洛，最坏的情况 是 否 任意波形的激励编辑器 是 是 压力（烟雾）分析 是 否 原理图符号编辑器 是 是 优化目标和参数数量 是 否 组件工具栏编辑器 是 否 参数步进中的参数数量 是 1 PCB 导出到主要封装 是 否 输出功能输出功能 TINA TINA-TI 带版本控制的分层与团队设计 是 否 缩尺图 是 是 参数提取器/模型生成器 是 否 多轴 是 是 PCB 设计设计 是 否 用于增
8、强图的绘图工具 是 是 分析分析 TINA TINA-TI 后处理工具 是 是 最大外部和宏中的节点数 是 是 Smith、奈奎斯特、零极点图 是 否 直流、交流、瞬态仿真 是 是 内置 DTP 工具 是 否 组件和模型数 20,000 10,000余 MathCAD 和 Excel 导出 是 否 组延迟 是 是 虚拟仪器虚拟仪器 TINA TINA-TI 参数扫描 是 是 示波器、函数发生器、万用表、信号分析器等 是 是 直接从网络列表分析 是 是 网络、光谱和逻辑分析器 是 否 稳定状态解算器（SMPS 分析） 是 否 数字信号发生器 是 否 S 参数指定的射频模型 是 否 实时测试和测量
9、实时测试和测量 是 否 网络分析 是 否 教育特性教育特性 是 否 一、TINA-TI 软件界面 启动 TINA-TI 9.3 简体中文版程序，出现如图 1 所示的程序界面，其与典型 Window 应用程序的界面相似。TINA-TI 9.3 原理图编辑器界面主要有以下几个基本单元。 图 2 所显示的是原理图编辑器的布局。图中空白的工作区是设计窗口，用以在其中搭 建测试电路。原理图编辑器标题栏的下面是一个可操作的菜单行选项，如文件操作、分析 操作、测试及测量设备的选择等等。在菜单行下方的位置是一行与不同的文件或 TINA 任 务相关联的快捷图标。在最后一行图标中您可以选择一个特定的元件组。这些元
10、件组包括 基本的无源元件、 半导体以及精密器件的宏模型。 可以利用这些元件组来搭建电路原理图。 图 1 TINA-TI 9.3 简体中文版原理图编辑器界面 菜单栏： 与其他 Windows 应用程序相似， 提供了绝大多数程序命令， 如文件操作、 分析操作、测试及测量设备的选择等。 工具栏：提供了常用菜单命令及 TINA 任务相关联的快捷图标。大多数按钮命令 可在下拉菜单中找到。 元件查询工具：提供了在 TINA 的产品目录中以名称寻找元件的方法。 基本元件库：提供了快速选取基本元件的方法。 元件库标签：根据元件类型分为基本、开关、仪器、发生器、半导体、制造商模 型等元件库。在每个元件库中又将元
11、件分为若干个元件组或元件。可用这些元件组或元件 搭建电路原理图。 电路图编辑窗口：显示当前被编辑或分析的电原理图。 光标：用于选择命令和编辑原理图。只能使用鼠标移动光标。根据不同的操作方 式，光标会变成不同的形式。 电路图标签：用于在原理图编辑器中打开不同的电路文件或者电路的不同部分 （宏） 。点击标签可将该电路图在编辑器中显示。 任务栏：对当前使用的多种工具或测试测量（T Begin Signal := 1-exp(-t/1e-6); End; WAV 波形激励：发生器的输出可以用波形文件定义。该波形可以是单声道或是 立体声。如果是立体声文件，你必须设置左右通道。如果你选中重复选项，波形会被
12、不断 重复。并可通过媒体播放器预听波形文件。 六、TINA-TI 应用实验 TINA-TI 软件可用于对分立元件、集成电路件组成的各种电路进行仿真分析与电路设 计。以下对电路原理、模拟电子技术等电路的仿真举例，使用户进一步熟悉软件的功能， 提高软件的应用能力。 1正弦稳态电路中的功率传输 绘制如图 48 所示的简单 Z 网络电路。电压发生器、电阻、电容及电感取自基本元件 库标签中的相应元件， 欧姆表取自仪表元件库标签中的欧姆表。 电路绘制完成后， 执行 【分 析|REC】菜单命令，进行电气规则检查。 图 48 简单 Z 网络电路 设置电路中的连线属性。双击 R2 与欧姆表正极端之间的导线，出现
13、如图 49 所示的连 线属性对话框，在对话框中的 ID 右侧输入“out” ，作为该连线 ID 标号，点击【确定】按 钮后放置连线标号的电路图如图 50 所示。 图 49 设置连线 ID 标号 图 50 放置连线标号完成后的电路图 用欧姆表查看电路的阻抗：执行【分析|交流分析|计算节点电压】菜单命令，电 压源短路，电路图编辑窗口的欧姆表附近显示如图 51 所示的等效电阻为 118.1ohms。并出 现电压探针，将其在“欧姆表“上双击，弹出如图 52 所示的节点电压/仪表框。在框中显 示阻抗、相位、虚数阻抗等信息。 图 51 “欧姆表”附近显示等效电阻 图 52 节点电压/仪表框显示信息 伏特表
14、的使用：从仪表元件库标签中取出伏特表替换欧姆表。并如图 53 所示设 置电压发生器参数，输出幅度为 10V，频率为 50Hz 的正弦波。执行【分析|交流分析|计算 节点电压】菜单命令后，电压探针在电压表上双击，在节点电压/仪表框中显示如图 54 所 示的分析结果。 图 53 设置电压发生器参数 图 54 在节点电压/仪表框中显示的分析结果 功率表的使用：从仪表元件库标签中取出功率表替换欧姆表。并如图 55 所示修 改电路。执行【分析|交流分析|计算节点电压】菜单命令后，在功率表附近显示有功功率 为 125.05pW。用电压探针在功率表上双击，在节点电压/仪表框中显示分析结果。 图 55 采用功
15、率表测量电路及分级结果 2基尔霍夫定律 绘制如图 56 所示的基尔霍夫定律验证电路， 电压源 E1=42V、 E2=21V， 电阻 R1=12、 R2=3、R3=6 取自基本元件库标签中的相应元件，电流箭头 AM1、AM2、AM3 取自仪 表元件库标签中的电流箭头。电路绘制完成后，执行【分析|REC】菜单命令，进行电气规 则检查。 图 56 简单的基尔霍夫定律验证电路 电路的直流分析结果：执行【分析|直流分析|直流结果表】菜单命令，电路图编 辑窗口如图 57 所示显示直流电压/电流结果表。 图 57 直流电压/电流结果表 3叠加原理 绘制如图 58 所示的叠加原理验证电路， 电压源 V1=12
16、V、V2=6V，电阻 R1=R3=R4=510、 R2=1k、 R5=330 取自基本元件库标签中的相应元件， 电流箭头 AM1、 AM2、AM3 取自仪表元件库标签中的电流箭头，SW1 和 SW2 取自开关元件库标签中的选 择性开关。电路绘制完成后，执行【分析|REC】菜单命令，进行电气规则检查。 图 58 叠加原理验证电路 电压源 V1 接入，V2 不接入的电路直流分析结果：执行【分析|直流分析|直流结 果表】菜单命令，电路图编辑窗口如图 59 所示显示直流电压/电流结果表。 图 59 电压源 V1 接入，V2 不接入时的直流电压/电流结果表 电压源 V1 不接入，V2 接入的电路直流分析结果：执行【分析|直流分析|直流结 果表】菜单命令，电路图编辑窗口如图 60 所示显示直流电压/电流结果表。 图 60 电压源不 V1 接入，V2 接入时的直流电压/电流结果表 电压源 V1 和 V2 同时接入的电路直流分析结果：执行【分析|直流分析|
