《原理图仿真》ppt课件

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1、第4章 原理图仿真,4.1 SIM 99 仿真库中的主要元器件 4.2 SIM 99仿真库中的激励源 4.3 仿真设置 4.4 运行电路仿真,在 Protel 99 SE中执行仿真，只需简单地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，SIM 99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。仿真可以很容易地从综合菜单、对话框和工具条中方便的设置和运行。也可在设计管理器环境中直接调用和编辑各种仿真文件。,4.1 SIM 99 仿真库中的主要元器件 一、 电阻

2、在元件库Simulation Symbols.lib 中，包含了如下的电阻器： RES 固定电阻。 RESSEMI 半导体电阻。 RPOT 电位器。 RVAR 变电阻。 上述符号代表了一般的电阻类型，如图4-1所示。,这些元器件有一些特殊的仿真属性域，在放置过程中按Tab键或放置完成后双击该器件得到属性对话框，可如下设置： Designator 电阻器名称（如 R1）。 Part Type 以欧姆为单位的电阻值（如100k）。 L 可选项，电阻的长度。（仅对半导体电阻有效）。 W 可选项，电阻的宽度。（仅对半导体电阻有效）。 Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位, 缺省时为27(仅对

3、半导体电阻有效)。 Set 仅对电位器和可变电阻有效（在“Part Fields 18”选项卡中设置取值01）。,二、电容 在元件库Simulation Symbols.Lib中,包含了如下的电容： Cap 定值无极性电容。 CAP2 定值有极性电容。 CAPSEMI 半导体电容。 这些符号表示了一般的电容类型，如图4-2所示。,对电容的属性对话框可如下设置： Designator 电容名称（如 C1）。 Part Type以法拉(F)为单位的电容值（如 100uF）。 L 可选项，以米（m）为单位的电容的长度（仅对 半导体电容有效）。 W 可选项，以米（m）为单位的电容的宽度（仅对 半导体电

4、容有效）。 IC 可选项，初始条件，即电容的初始电压值。在 “Part Fields 18”选项卡中设置。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。,三、电感 在元件库Simulation Symbols.Lib中，包含的电感为INDUCTOR。 对电感的属性对话框可如下设置： Designator 电感名称（如 L1）。 Part Type以亨（H）为单位的电感值（如 80mH）。 IC 可选项, 初始条件，即电感的初始电压值。在“Part Fields 18”选项卡中设置。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。,四、二极管 在元件库Diode

5、.lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件命名的二极管。如图4-3所示，该图简单列出了库中包含的几种二极管。,对二极管的属性对话框可如下设置： Designator 二极管名称（如D1）。 Area 可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数。 Off 可选项，在直流工作点分析中使二极管电压为零。 IC 可选项，表初始条件，即通过二极管的初始电压值。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。 Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位 , 缺省时为27。,五、三极管 在元件库BJT.LIB中，包含了数目巨大的以工业标准部件命名的三极管。如图4-4所示，该图简单列出了

6、库中包含的三极管型号。,对三极管的属性对话框可如下设置： Designator 三极管名称（如Q1）。 Area 可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数。 Off 可选项，在直流工作点分析中使三极管电压为零。 IC 可选项，初始条件，即三极管的初始电压值。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。 Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27。,六、JFET结型场效应管 结型场效应管包含在JFET.LIB库文件中。 如图4-5所示，该图简单列出了库中包含的结型场效应管。,对结型场效应管的属性对话框可如下设置： Designator 结型场效应管名称（如

7、 Q1）。 Area 可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数。 Off 可选项，在直流工作点分析中使终止电压为零。 IC 可选项，表初始条件，即通过三极管的初始电压值。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。 Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位。缺省时为27。,七、MOS场效应晶体管 SIM 99提供了四种MOSFET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 件命名的MOS场效应晶体管。如图 4-6所示，该图简单 列出了库中包含的MOS场效应晶体管。,对MOS场效晶体管的

8、属性对话框可如下设置： Designator M0S场效晶体管名称(如Q1)。 L 可选项，沟道长度，单位为米（m）。 W 可选项，沟道宽度，单位为米（m）。 AD 可选项，漏区面积，单位为平方米（m2）。 AS 可选项，源区面积，单位为平方米（m2）。 PD 可选项，漏区周长，单位为米（m）。 P 可选项，源区周长，单位为米（m）。 NRD 可选项，漏极的相对电阻率。 NRS 可选项，源极的相对电阻率。 Off 可选项，在直流工作点分析中使终止电压为零。 IC 可选项，初始条件。 Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位。缺省时为 27。,八、MES场效应管 在库Mesfet.lib中

9、包含了一般的MES场效应管。MES场效应管模型是从Statz的砷化镓场效应管的模型得到的，如图4-7所示。,对MES场效应管的属性对话框可如下设置： Designator MES场效应管名称,如 Q1。 Area 可选项，该属性定义了所定义的模型下的并行器件数。该设置项将影响该模型的许多参数。 Off 可选项，在直流工作点分析中使终止电压为零。 IC 可选项，表示初始条件，即通过MES场效应管的初始电压值。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。,九、电压电流控制开关 在元件库SwitchLib中，包含的可用于仿真的开关如图4-8所示. （1） CSW 默认电流控制开关

10、。 （2） SW 默认电压控制开关。 （3）SW05 VT=500.0m的电压控制开关。 （4）SWM10 VT= 0.01的电压控制开关。 （5）SWP10 VT= 0.01的电压控制开关。 （6）STTL VT=2.5 ，VH=0.1的电压控制开关。 （7）TTL VT=2 ，VH =1.2 ，ROFF=100E+6的电压控制开关。 （8）TRIAC VT= 0.99， RON = 0.1， ROFF= 1E+7的电压控制 开关。,对电压电流控制开关的属性对话框可如下设置： Designator 电压电流控制开关名称（如S1）。 ONOFF 可选项，初始条件选择，该选项可为 ON或 OFF

11、。 设计者可以采取以下措施改善开关的特性。 （1）将理想开关阻抗设置为和其他电路元件相比足够大或低到可以忽略是明智的，如果把所有情况下用近似于理想的开关阻抗将加剧上面提到的不连续问题。当然，在模拟实际的器件如MOSFET时，开态电阻将按模拟器件尺寸调整到实际水平。 （2）对于如MOS场效应管器件的模型，设置现实的阻抗值。 （3）如果在开关模型中必须使用大范围的开态到关态电阻（ROFF/RON1E+12），那么在瞬态分析期间，所允许误差上的容限应利用。利用此容限后，在开关点附近将更加精细，不会由于电路中的迅速变化而产生误差。在傅里叶变换中容许的错误将减少，此时将TRTOL参数设为1。 （4）如开

12、关放置在电容周围，则参数CHGTOL同样应当减少（可尝试1E-16）。,TRTOL和CHGTOL参数可在 Simulate setupAdvancedAnalyses setup中设置。 SPICE仿真器内支持如表4-1所示的开关参数。,十、熔丝 Fuse.lib 包含了一般的熔丝器件。对熔丝的属性对话框可如下设置： Designator 熔丝名称（如F1）。 Current 熔断电流（单位A），如1A。 Resistance 可选项，以为单位的串联的熔丝阻抗。,十一、继电器 （RELAY） 元件库Relay.lib包括了大量的继电器，如图4-9所示。 对继电器的属性对话框可如下设置： Des

13、ignator 继电器名称。 Pullin 触点引入电压。 Dropoff 触点偏离电压。 Contar 触点阻抗。 Resistance 线圈阻抗。 Inductor 线圈电感。,十二、晶振 元件库Crystal.lib中包含了不同规格的晶振。对晶振的属性对话框可如下设置： Designator 晶振名称（如Y1）。 Freq 晶振频率，如3MHz。 RS 以为单位的电阻值。 C 以F为单位的电容值。 Q 等效电路的Q值。,十三、 互感（电感耦合器） 元件库Transformer.lib包括了大量的电感耦合器。对电感耦合器的属性对话框可如下设置： Designator 电感耦合器名称（如 T

14、1）。 Ratio 二次一次转换比, 这将改变模型的默认值。 RP 可选项，一次阻抗。 RS 可选项，二次阻抗。 LEAK 泄放电感。 MAG 磁化电感。,十四、传输线 元件库Transline.lib中包含了如下几种传输线符号，如图4-10所示。,(1) TRA 无损耗传输线 该传输线线是一个双向的理想的延迟线，有两个端口。节点定义了端口的正电压极性。对无损耗传输线的属性对话框可如下设置： Designator 无损耗传输线名称。 ZO 可选项，特性阻抗，单位为。 TD 传输线的延迟时间，指节点间。 F 频率（指节点间）。 NL 在频率为F时相对于传输线波长归一化的传输线电学长度（指节点间）

15、。 IC 可选项，表示初始条件，即通过MOS场效应管的初始值。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。 传输线长度可用两种形式表示：一种是由传输线的延时TD确定的，例如TD=15ns；另一种是给出一个频率F和参数NL来确定。如规定了F而未给出NL，则认为NL = 0.25（即频率为1/4波长的频率，F为二次谐波频率）。,（2）LTRA 有损耗传输线 单一的有损耗传输线将使用两端口响应模型。这个模型属性包含了电阻值、电容值、电感值和长度，这些参数不可能直接在原理图文件中设置，但设计者可以创建和引用自己的模型文件。 首先拷贝Ltra.mdl文件，编辑这个新模型文件，并且改变

16、“.MODEL”陈述后的一串值，这样就可以将属性修改成设计者所需要的，同时对该文件改名。 在原理图中使用这个新模型，只要在元件的Part Type Field中输入新模型名称。 例如：从已存在的模型文件Ltra.mdl .MODELLTRA LTRA (R=0.000 L=9.130n C=3.650p LEN=1.000) 设计者可以创建一个新文件ltra10.MDL： .MODEL LTRA10 LTRA (R=0.2 L=32n C=13p LEN=10.000),（3）URC 均匀分布传输线 分布RC传输线模型（即URC模型）是从L.Gertzberrg在1974年所提出的模型上导出的。模型由URC传输线的子电路类型扩展成内部产生节点的集总RC分段网络而获得。RC各段在几何上是连续的。 URC线必须严格地由电阻和电容段所组成。 对均匀分布传输线的属性对话框可如下设置： Designator 均匀分布传输线名称。 L 可选项，RC传输线的长度。 N 或选项，RC传输线模型使用的段数。,十五、TTL和 CMO