《protel2004EDA技术及应用 教学课件 ppt 作者 王廷才 王崇文主编 第6章 电路仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《protel2004EDA技术及应用 教学课件 ppt 作者 王廷才 王崇文主编 第6章 电路仿真（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,第6章 电路仿真,知识目标 1. 掌握原理图仿真的概念。 2. 了解原理图仿真的实现条件。 技能目标 1. 学会原理图仿真的设置方法。 2. 初步学会分析和排除原理图仿真过程中出现的问题。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,第6章 电路仿真,6.1 仿真元件库 6.2 仿真设置 6.3 运行电路仿真,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1 仿真元件库,Protel 2004为设计者提供了大部分仿真元件，常用的仿真元件库是Miscellaneous Devices.IntLib，仿真信号源
2、的元件库为Simulation Sources.IntLib，仿真专用函数元件库为Simulation Special Function.IntLib，仿真数学函数元件库为Simulation Math Function.IntLib，信号仿真传输线元件库为Simulation Transmission Line.IntLib。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.1 常用仿真元件库 Protel 2004为设计者提供了一个常用仿真元件库，即Miscellaneous Devices.IntLib。该元件库包括电阻、电容、电感、振荡器、三极管、二极管、电池、熔断器
3、等多种常用元件，所有元件均定义了仿真特性，仿真时只要选默认属性或者修改为自己需要的仿真属性即可。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.2 仿真信号源元件库 1直流源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的直流源元件： (1) VSRC 直流电压源。 (2) ISRC 直流电流源。 仿真库中的直流电压源和直流电流源符号如图6.1所示。 图6.1 直流电压源和直流电流源,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2正弦仿真源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的正弦源元件： (1) VS
4、IN 正弦电压源。 (2) ISIN 正弦电流源。 仿真库中的正弦电压源和正弦电流源符号如图6.2所示，通过这些仿真源可创建正弦电压和正弦电流源。 图6.2 正弦电压源和正弦电流源,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,3周期脉冲源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的周期脉冲源元件： (1) VPULSE 电压周期脉冲源。 (2) IPULSE 电流周期脉冲源。 利用这些源可以创建周期性的连续的脉冲。周期脉冲源的符号如图6.3所示。 图6.3 周期脉冲源,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,4分段线性源 在库Simu
5、lation Sources.IntLib中，包含了如下的分段线性源元件； (1) VPWL 分段线性电压源。 (2) IPWL 分段线性电流源。 图6.4是仿真库中的分段线性源符号，使用该分段线性源可以创建任意形状的波形。 图6.4 分段线性源,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,5指数激励源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的指数激励源器件： (1) VEXP 指数激励电压源。 (2) IEXP 指数激励电流源。 通过这些指数激励源可创建带有指数上升沿或下降沿的脉冲波形。图6.5中是仿真库中的指数激励源器件。 图6.5 指数激励源,
6、机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6. 单频调频源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的单频调频源器件： （1）VSFFM 单频调频电压源。 （2）ISFFM 单频调频电流源。 通过单频调频源可创建一个单频调频波。图6.6所示为仿真库中的单频调频源器件。 图6.6 单频调频源,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,7. 线性受控源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的线性受控源器件： （1）HSRC 线性电流控制电压源。 （2）GSRC 线性电压控制电流源。 （3）FSRC 线性电流
7、控制电流源。 （4）ESRC 线性电压控制电压源。 图6.7是仿真器中的线性受控源器件。 图6.7 线性受控源器件,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,8. 非线性受控源 在库Simulation Sources.IntLib中，包含了如下的非线性受控源器件： （1）BVSRC 非线性受控电压源。 （2）BISRC 非线性受控电流源。 图6.8是仿真器中包括的非线性受控源器件。 图 6.8 非线性受控源符号,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.3 仿真专用函数元件库,Simulation Special Function.IntLib元件库中
8、的元件是一些专门为信号仿真而设计的函数元件库，该元件库提供了常用的运算函数，比如增益、加、减、乘、除、求和、压控振荡源等专用的元件。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.4 仿真数学函数元件库,Simulation Math Function.IntLib元件库中主要是一些仿真数学函数元件，比如求正弦、余弦、绝对值、反正弦、反余弦、开方等数学计算的函数，使用这些函数可以对仿真电路中的信号进行数学计算，从而获得自己需要的仿真信号。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.5 信号仿真传输线元件库,Simulation Transmissio
9、n Line.IntLib元件库中主要包括三个信号仿真传输线元件，即URC(均匀分布传输线)、LTRA(有损耗传输线)、LLTRA(无损耗传输线)元件，如图6.9所示。 图6.9 传输线类型,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(1) LLTRA(无损耗传输线) 该传输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的极性。 (2) LTRA(有损耗传输线) 单一的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、电感值、电容值和长度，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。 (3) URC(均匀分布传输线) 分布
10、RC传输线模型(即URC模型)是由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构成。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.1.6 元件仿真属性编辑,在电路仿真时，所有元件必须具有仿真属性，假设当前元件没有定义仿真属性，则使用鼠标双击该元件，打开“元件属性”对话框后，在元件的模式列表框中不会显示Simulation属性，如图6.10所示。 图6.10 “元件属性”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用
11、,(1)为了使元件具有仿真特性，可以按“Models”列表框下的 按钮，系统将弹出如图6.11所示的“添加新模式”对话框。 (2)在图6.11所示对话框中选择Simulation(仿真)类型，单击 按钮，系统会打开如图6.12所示的仿真模式参数设置对话框。 图6.11 “添加新模式”对话框 图6.12 仿真模式参数设置对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.6.7 仿真源工具,Protel 2004还为仿真设计提供了一个仿真源工具，方便设计者进行仿真设计操作，执行选单命令ViewToolbarsUtilities，就可以显示实用工具栏，单击实用工具栏中的 按钮，即
12、可显示图6.13所示的仿真源工具命令。在仿真设计时，可以直接从该工具命令中选取元件添加到原理图中。 图6.13 仿真源工具命令,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.2 仿真设置,设置初始状态是为计算偏置点而设定一个或多个电压值(或电流值)。在分析模拟非线性电路、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，当然实际电路是有解的，其原因是点发散或收敛的偏置点不能适应多种情况。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，使仿真顺利进行。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,6.2.1 节点电压(NS)设置 该设置使指
13、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收敛性的计算是必需的，它可使电路摆脱“停顿”状态。一般情况下，设置是不必要。 节点电压可以在元件属性对话框中设置，即打开如图6.10所示的对话框后，对元件仿真属性进行编辑。接着进行仿真模式参数设置，系统打开如图6.12所示的对话框，在Model Kind下拉列表中选中Initial Condition选项，然后在Model Sub-Kind列表框中选择Initial Node Voltage Guess选项，然后进入Parameters标签页设置其初始值。,机械工业出版社 Protel 200
14、4 EDA技术及应用,6.2.2 初始条件(IC)设置 该设置是用来设置瞬态分析初始条件的，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，一旦设置了参数Use Initial Conditions和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IC中设定各点的直流电压。如果瞬态分析中没有设置参数Use Initial Conditions，那么在瞬态分析前计算直流偏置(初始瞬态)解。这时，IC设置中指定的节点电压仅当作求解直流工作点时相应的节点的初始值。
15、 仿真元件的初始条件设置与节点电压的设置类似 。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,Protel 2004在库Simulation Sources.IntLib中提供了两个特别的初始状态定义符，如图6.14所示。 图6.14 节点电压和初始条件状态定义符 (1).NS 即NODE SET。 (2) .IC 即Initial Condition（初始条件）。 只要向当前的仿真原理图添加这两个元件符号，然后进行设置，即可实现整个仿真电路的节点电压和初始条件的设置。 初始状态的设置共有三种途径：“.IC”设置、“.NS”设置定义元件属性。在电路仿真时中，如有这三种或两种共存时，在分析
