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1、第10章 电路仿真10.1 10.1 概述概述10.2 SIM 9910.2 SIM 99仿真库中的主要元件仿真库中的主要元件10.3 SIM 9910.3 SIM 99中的激励源中的激励源10.4 10.4 仿真器设置仿真器设置10.5 10.5 运行电路仿真运行电路仿真本章小结本章小结110.1 概述Protel 99 SE 仿真器包含一个数目庞大的仿真库,能很 好地满足设计的需要。Protel 99 SE Advanced SIM 99是一 个功能强大的数/模混合信号电路仿真器,运行在Protel的 EDA/Client 集成环境下,与Protel Advanced Schematic原
2、理 图输入程序协同工作,作为Advanced Schematic的扩展, 为用户提供了一个完整的从设计到验证的仿真设计环境。在Protel 99 SE中执行仿真,需要从仿真用元件库中放 置所需的元件,连接好原理图,加上激励源,然后单击仿 真按钮即可自动开始。作为一个真正的混合信号仿真器, SIM99集成了连续的模拟信号和离散的数字信号,可以同 时观察复杂的模拟信号和数字信号波形,以及得到电路性 能的全部波形。210.2 SIM 99仿真库中的主要元件在SIM99的仿真元件库中,包含了如下一些主要的仿 真元器件。 10.2.1 电阻在库Simulation Symbols.lib中,包含了如下的
3、电阻器: v RES: 固定电阻: v RES2: 半导体电阻; v POT2: 电位器; v RES4: 变电阻。 上述符号代表了一般的电阻类型,如图10.1所示。在放置过程中按 Tab键,或放置完后双击该元器件弹 出属性对话框,进行参数设置。 3图10.1 仿真库中的电阻类型49.2.2 电容在库Simulation Symbols.Lib中,包含了如 下的电容:CAP: 定值无极性电容; ELECTR02: 定值有极性电容; CAPVAR: 单连可变电容。 这些符号表示了一般的电容类型,如图 10.2 所示。 5图 102 仿真库中的电容类型610.2.3 电感在库Simulation
4、Symbols.Lib中,包含的 电感INDUCTOR。在电感的属性对话框 中可设置如下参数:Designator: 电感名称(如L1);Part Type: 以微亨为单位的电感值( 如27mH);IC: 在Part Fields选项卡中设置,表 示初始条件,即电感的初始电压值。该项 仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初 始条件被选中后,才有效。79.2.4 二极管在库Diode.lib中,包含了数目巨大的以工业标 准部件数命名的二极管。如图10.3所示,该图 简单列出了库中包含的几种二极管。图 9.3 仿真库中的二极管类型 89.2.5 三极管在库Bjt.lib中,包含了数目巨大的以工业标
5、准部件数命名的的三极管。如图10.4所示,该图 简单列出了库中包含的三极管型号。 图 10.4 仿真库中的三极管类型910.2.6 JFET 结型场效应晶体管结型场效应晶体管包含在Jfet.lib库文件中。 如图10.5所示,该图简单列出了库中包含的结 型场效应晶体管。图 10.5 仿真库中的结型场效应管类型1010.2.7 MOS场效应晶体管MOS场效应晶体管是现代集成电路中最常用 的元器件。SIM 99提供了四种MOXFET模型, 它们的伏安特性公式各不相同,但它们基于的物 理模型是相同的。在库Mosfet.lib中,包含了数目巨大的以工业 标准部位数命名的MOS场效应晶体管。如图10.6
6、 所示,该图简单列出了库中包含的MOS场 效应 晶体管。 11图 10.6 仿真库中的MOS场效应 管1210.2.8 电压/电流控制开关库Switch.lib包含了如下的可用于仿真的开关: CSW: 默认电流控制开关; SW: 默认电压控制开关。 如图10.7所示,该图简单列出了库中包含的电 压/电流控制开关。图 107 仿真库中的电压/电流控制开关 1310.2.9 熔丝Fuse.lib包含了一般的保险丝元器件。在熔丝 的属性对话框中可设置如下参数: Designator:熔丝名称(如F1); Curent: 熔断电流(单位A,如1A); Resistance:在Part Fields选项
7、卡中设置,以欧姆 为单位的串联熔丝阻抗。1410.2.10 继电器(RELAY)库Relay.lib包括了大量的继电器,如图10.8所示 。 在继电器的属性对话框中可设置如下参数: Designator:继电器名称; Pullin:触点引入电压; DroPoff:触点偏离电压; Contar: 触点阻抗 Resignator:线圈阻抗; Inductor: 线圈电感。 15图 10.8 仿真库中的继电器类型1610.2.11 互感(电感耦合器) 库Transformer.lib包括了大量的电感耦合器 。 在电感耦合器的属性对话框中可设置 如下参数: Designator:电感受耦合器名称(如T
8、1) ;Ratio:二次侧/一次侧变压比,这将改变 模型的默认值;RP:可选项,一次侧阻抗;RS:可选项,二次侧阻抗。1710.2.12 TTL和CMOS数字电路元器件库74XX.lib包含了74XX系列的TTL逻 辑元件;库Cmos.lib包含了4000系列的 CMOS逻辑元件。设计者可把上述元件库 包含的数字电路元器件用到所设计的仿 真图中。 10.2.13 模块电路SIM 99中复杂元件都被用SPICE的子电 路完全模型化,该元件没有设计者需设 置的选项。对于这些元器件,设计者只 需简单放置并设置该标号。所有的仿真 用参数都已在SPECE子电路设定好。1810.3 SIM 99中的激励源
9、在SIM 99的仿真元件库中,包含了以下主要激励源。 10.3.1直流源 在库Simulation Symbols.lib 中,包含了如下的直流源元器 件:VSRC 电压源;ISRC 电流源; 仿真库中的电压/电流源的符号如图10.9所示。图 10.9 电压/电流源符号 1910.3.2 正弦仿真源库Simulation Symbols.lib 中,包含了如下的正弦 源元器件:VSIN 正弦电压源;ISIN 正弦电流源。通过这些源可创建正弦波电压和电流源。仿真 库中的正弦电压/电流源符号如图10.10所示。图10.10 正弦电压/电流源符号 2010.3.3 周期脉冲源库Simulation
10、Symbols.lib 中,包含了如下的周期脉冲源 元器件:VPULSE: 电压脉冲源;IPULSE: 电流脉冲源;利用这些源可以创建周期的连续的脉冲。仿真库中 的周期脉冲源符号如图10.11所示。图 10.11 周期脉冲源符号 21在周期脉冲源的属性对话框可设置如下参 数:Designator: 设置所需的激励源元器件名称( 如INPUT);DC: 此项不用设置;AC: 如果欲在此电源上进行交流小信号分析 ,可设置此项(典型值为1);AC Phase: 小信号的电压相位;Initial Value: 电压或电流的起始值;Pulsed: 上升时间时的电压或电流值;Time Delay: 激励源
11、从初始状态到激发时的延 时,单位为s;22Rise Time: 上升时间,必须大于0;Fall Time: 下降时间,必须大于0;Pulse Width: 脉冲宽度,即脉冲激发状态 的时间,单位为s;Period: 脉冲周期,单位为s; 10.3.4 指数激励源库Simulation Symbols.lib 中,包含了如下 的指数激励源元器件:VEXP:指数激励电压源;IEXP:指数激励电流源;23利用这些源可创建带有指数上升沿或下降沿 的脉冲波形。图10.12中是仿真库中的指数激 励源元器件。图10.12 指数激励源符号 2410.3.5 单频调频源库Simulation Symbols.l
12、ib 中,包含了如下的单 频调频源元器件:VSFFM 电压源;ISFFM 电流源;利用这些源可创建一个单频调频波。图 10.13中是仿真库中的单频调频源元器件。图 10.13 单频调频源符号 2510.3.6 线性受控源库Simulation Symbols.lib 中,包含了如下的 线性受控源元器件:HSRC: 线性电压控制电流源;GSRC: 线性电压控制电压源;FSRC: 线性电流控制电流源;ESRC: 线性电流控制电压源; 仿真器中的线性受控源元器件如图10.14所 示。26图 10.14 线性受控源元元器件27以上是标准的SPECE线性受控源,每个线性受控源 都有两个输入节点和两个输出节点。输出节点间的电 压或电流是输入节点间的电压或电流的线性函数,一 般由源的增益、跨导等决定。在线性受控源的属性对话框可设置如下数: Designator: 设置所需的激励源元器件名称(GSRC1 ) Part Type: 对于线性电压控制电流源,设置跨导 ,单位为S(西门子);对于线性电压控制电压源,设置电压增益,其无量 纲;对于线性电流控制电压源, 设置互阻,单位为;对于线性电流控制电流源,设置电流增益,其无量 纲。2810.3.7 非线性受控源库Simulation Symbols.lib 中,包含了如下的非 线性受控源元器件:BVSRC 电压源;BISRC 电流源