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1、稳压管电路仿真今天是俺在网博电源网上开始写Blog的第一天，一直没想好写点什么，正好论坛上有网友问我在Saber环境中如何仿真稳压管电路，就以稳压管电路仿真做为俺在网博上的第一篇Blog吧。稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示： 在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示： 从图中可以
2、看到，输入电压在915V变化，输出基本稳定在6V。需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V- 2V , 步长为0.1
3、V, 仿真结果如下图所示: 从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5. 注意: 1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的. 2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型.5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A的输出能力。 为了考察电路的负载能力，可以在Saber软件中使用DT分析，扫描变化负载电流，得出输出电
4、压与输出电流的关系，也就可以得到该电路的负载调整率了。DT分析参数设置为： Independent source = i_dc.iload sweep from 0.01 to 2 by 0.1.。 分析结果如下图所示： 从上图可以看出，在整个范围内(0.01AIload2A),输出电压满足4%的控制精度。 问题：该电路的输入调制率（Line in Regulation)是多少？如何得到？（假定输入电压范围是9V20V)。有兴趣的网友可以去试试。半桥推挽电路的开环仿真推挽电路拓扑在电源设计里常用，这里介绍一个简单的推挽电路开环仿真的例子，可以直观的理解推挽电路的工作原理。电路如下图所示： 对该
5、电路进行TR分析，end time =200u, time step=10n，仿真结果如下所示。 1. 输出电压 2. 驱动电压 3. 变压器原边波形 4. 变压器负边波形 Saber中仿真用的原理图文件方波发生器的仿真在电路设计的时候，经常会需要设计脉冲发生电路，下图是一个由lm339比较器构成的方波发生器： 其基本工作原理如下： 1. 假设lm339输出为高，则inp电压为(2/3)vcc, 并且vcc通过r5、r3向c1充电，inm端电压逐渐上升； 2. 当inm端电压高于Vinp时，lm339输出为低，则inp端电压跳变为（1/3）vcc，此时电容c1通过电阻r3向vout端放电，in
6、m端电压逐渐下降； 3. 当inm端电压低于Vinp时，lm339输出为高，开始重复过程1。 过程1到3反复重复，导致lm339输出端vout在vcc和gnd直接跳变，产生方波输出，方波频率主要有r3和c1决定（r54.7kr3100k）。 在sabersketch中对该电路执行TR分析，end time = 10m， time step=10n, 分析结果如下所示。 1. lm339两个输入管脚inp和inm波形 2. lm339输出管脚vout波形 整流电路的仿真整流电路在电源设计中会经常用到,这里介绍一个单相整流电路仿真示例。如下图所示： 四个二极管D1N4148构成整流桥，直流滤波电容
7、C1=100u，负载电阻RL=1k。交流输入为正弦电压，峰值电压为17V，频率为50Hz。对该电路执行TR 分析，设置end time = 200m ，time step = 1u。 其分析结果如下图所示： 从上图可以看出，仿真结果正确。 问题: 1. 如何测试输出电压Vout的纹波电压？ 2. 如何修改电路参数，可以使得Vout输出有下图的效果？ 有兴趣的网友可以试试数字脉冲发生器电路的仿真2006-06-08 23:59:15脉冲电路在电路设计中会经常碰到,这里介绍一个简单的仿真示例。如下图所示： 电路由与非门和阻容网络组成，其基本工作原理如下： （a）假设上电瞬间节点in的电压对于非门来
8、说为低电平，则节点mid电压为高电平，而节点out的电压为低电平。 （b）由于mid为高电平，则会通过2k电阻向电容C充电，n_67节点电压逐渐上升。而非门的输入阻抗极高，所以in节点的电压基本与n_67节点一致，导致in节点的电压也上升。 （c）当in节点电压高于与非门的输入高门限时，非门输出反转，mid为低电平，导致out节点电压反转，输出为高电平。 （d）电容C通过2k电阻向mid节点放电，n_67节点电压下降，in节点电压也跟着下降。当in节点电压低于非门的输入低门限时，输出再次反转，mid为低电平，导致节点out输出反转为高电平。 整个电路在ad四个过程中往复运行，out节点上产生振
9、荡方波。需要注意的是，这个振荡电路的仿真和以前的不一样，电路的没有直接的参考地。那么，这个电路的仿真能正确吗？ 在Sabersketch 中建立图1所示的原理图，然后选择DC，TR分析，End Time 100m，Time Step100n，仿真器输出结果如下图所示。 从上图可以观察到，电路的运行方式与前面分析的一致，表明这个电路在没有直接参考地的情况下，也能够正确仿真。而一般普通的模拟电路如果没有参考地，没法进行仿真分析。造成这种情况的原因在于saber软件仿真混合信号电路的方法，saber软件在为原理图产生网表时，会自动在数字和模拟管脚连接的地方，插入一种被称为hypermodel的模板，
10、以实现模拟到数字或者数字到模拟的过渡。关于Hypermodel的概念和使用，可参考Saber软件自带的帮助文档，这里紧紧举个例子，便于大家观察Hypermodel的使用。选择Edit菜单下的Saber/Netlister Settings命令，会出现如下图所示的对话框： 按照上图所示设置Hypermodel栏，然后保存设置并重新执行Netlist命令。然后对电路进行DC、TR分析，设置和以前一致，仿真结果如下图所示： 和前面的仿真结果比较，其输出的高低电平发生变化，这主要和使用的Hypermodel 有关。 问题：为什么在改变hypermodel设置以后，要执行netlist命令，而不直接进行
11、分析？译码电路的仿真2006-06-09 21:36:38译码电路在数字电路设计中会经常碰到,这里介绍一个简单的仿真示例。如下图所示： 为一个三八译码器电路，三路数字时钟输入的频率分别为 1kHz, 2kHz, 4kHz，其中C路输入信号代表高位，A路代表低位。在Sabersketch 中建立该电路的原理图，然后选择TR 分析，设置end time = 1m , time step = 1u。其分析结果如下图所示： 从上图可以观察到，译码电路工作正常。分频移相电路的仿真在数字电路设计时，经常会有对某个信号进行分频或者移相的要求。如下图所示的电路： 输入时钟频率为200kHz，通过计数器进行分频
12、，其输出控制一个多路选择开关，从多路开关中输出六路信号，分别控制三个RS触发器的复位置位动作，实现三路信号的移相。对该电路执行TR 分析，设置end time = 60，ime step = 1n其分析结果如下图所示： 从上图可以观察到，这个电路对输入时钟进行了6分频，并移相为三路互差120的信号输出。梯形波发生器电路的仿真这里介绍一个例子，在Saber软件环境中对梯形波发生器电路进行分析验证。如下图图所示： 从上图可以看出，电路由计数器、触发器、门电路、和电阻网络组成，输入时钟为500kHz。其核心思想是控制计数器的输出，其输出电压经过电阻网络分压以后成阶梯上升和阶梯下降。 在Sabersk
13、etch 中对该电路执行DC，TR分析，End Time 100u，Time Step1n，仿真器输出结果如下图所示： 从上图可以观察到，输出电压在02V之间的梯形波。 问题： 1修改VCC电压，能够改变输出电压波形吗？为什么？ 2这个电路在实际设计时真的能使用吗？三角波发生器电路的仿真这里介绍一个Saber软件环境中实现对方波发生器电路进行分析验证的例子，设计示例如下图所示：如上图所示电路由两个ne5532a构成，第一级ne5532a在vo1节点上输出方波，然后通过Rin和C2构成的积分电路，使得第二级ne5532a的输出为对方波积分的结果三角波，并通过电阻R2反馈到第一级ne5532a的输
14、出端，这样就形成了自激振荡的输出。在Sabersketch 中对该电路执行DC，TR分析，仿真器输出结果如下图所示：从上图可以看出，输出端没有任何振荡波形输出，但实际电路是能够振荡的，其原因与振荡器的工作原理以及saber时域仿真算法有关系。这里主要介绍一种解决振荡器仿真的方法。在执行TR分析的时候，减小截断误差的值，具体情况如下图所示：默认的Truncation Error参数为0.005，现在将其改为1u；默认的Sample Point Density 1，现在将其改为2。其他设置与前面一致，其分析结果如下图所示。从上图可以看出，电路输出实现自激振荡，频率为2387Hz。正弦波发生器电路的
15、仿真今天介绍一个在Saber软件环境中对正弦波发生器电路进行仿真验证的例子，电路如下图所示： 在Sabersketch 中设置电容C2的ic=6，然后选择DC，TR分析，End Time 50m，Time Step10n，仿真器输出结果如下图所示： 从上图可以看出，输出为正弦输出电压，频率约为930Hz，峰峰值约为20V。 问题： 为什么要设置C2的ic=6？不设置ic值仿真结果会怎样？有兴趣的网友可以去试试。锁相环电路的仿真在电路设计时，会碰到需要与某个输入信号同步的要求，在这种情况下，通常需要设计锁相环电路来实现对输入信号频率和相位的锁定。今天介绍一个在Saber软件环境中实现对锁相环电路仿真验证的例子，设计示例如下图所示。 该电路实现的功能是对输入正弦信号进行测量，并在电路内部产生一个频率和相位均与输入信号相同的正弦信号。从图中可以看出，输入正弦信号经过电压控制电压源采样(用于模拟变压器），输入到过零比较器，过零比较器输出方波做为
