《EDA 技术基础 第2版 教学课件 ppt 作者 郭勇 EDA技术基础(2)--第4章 常用仿真分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EDA 技术基础 第2版 教学课件 ppt 作者 郭勇 EDA技术基础(2)--第4章 常用仿真分析（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械工业出版社同名教材 配套电子教案,EDA技术基础（第2版）,制作：福建信息职业技术学院 郭勇,第4章 multiSIM 2001常用仿真分析,本章要点 4.1 仿真分析步骤 4.2 常用分析方法,本章要点, 仿真分析的基本设置 掌握常用的高级仿真分析方法 了解后处理功能的使用 解与其它EDA软件的转换方法,返回,4.1 仿真分析步骤,4.1.1 设置显示节点编号 在电路仿真中，输出变量以节点编号形式出现，节点编号是由系统自动产生的，系统默认为隐藏状态。通常在仿真分析时，将电路的节点编号设置为显示状态。 在工作区的空白位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Show.”，屏幕弹出图4-1所示的
2、菜单，选中Show Node Name，电路中将显示节点编号。图4-2所示为设置显示节点编号后的RC微分电路，输出节点为2。 双击节点上的连线，屏幕弹出对话框，可以修改节点编号，但同一电路上的节点编号是不允许重复的，地线的节点编号系统自动设置为0。,4.1.2 仿真分析参数设置,1.常用分析选项 执行菜单SimulationAnalyses（仿真分析），屏幕弹出分析方法供选择，移动光标选中所需的分析方法，屏幕弹出设置对话框，不同分析方法的对话框内容不同，但选项卡主要内容基本相同，主要如下： Analysis Parameters，设置分析参数。 Output Variables，设置电路分析的
3、输出变量。 Miscellaneous Options，设置辅助参数。 Summary，显示仿真过程中汇总参数，一般选默认。 2.输出变量设置 在电路分析前，必须先设置电路的输出变量。执行SimulationAnalyses，选中分析方法后，屏幕弹出参数设置对,图4-3 设置输出变量,输出变量类型。在Variables In Circuit中有四种选择。 Voltage（节点电压）。显示方式为节点编号。 Current（支路电流）。显示方式如 “vv1#branch”，它表示元器件参考编号为V1所在支路。,Voltage and Current（电压和电流）。在显示区中显示节点编号和支路电流。
4、 All Variables（所有变量）。显示包含数字元器件在内的变量。其中数字元器件变量显示如“du1:a”、“du1:y”等。 选择输出变量。用鼠标单击选择显示区内电路中的变量，然后单击【Plot during simulation】（仿真输出）按钮，则选择的变量显示在右边方框内。 移去输出变量。在右边方框中选中要移走输出变量，单击【Remove】按钮移去变量。 上述设置完毕后，用单击【Simulate】（仿真）按钮，仿真分析结果显示在分析显示图中。,4.1.3 分析结果显示,1.显示图的窗口界面 分析显示图也可以通过执行菜单ViewShow Grapher获得。在显示图中用鼠标拉框可以放
5、大框选区域的图形，单击任务项名可打开相应的分析显示图，图4-4中选中Transient Analysis的波形。,分析显示图用于显示仿真分析结果及仪器波形。图4-4所示为LC振荡电路的分析结果，其中Transient Analysis #1为瞬态分析的分析结果，Oscilloscope XSC1为示波器中的分析结果。在图中还有显示图工具按钮，单击这些按钮可以对显示图进行操作。,图4-5 波形读数,返回,4.2 常用分析方法,4.2.1 直流工作点分析（DC Operation Point Analysis） 4.2.2 交流分析（AC Analysis） 4.2.3 瞬态分析(Transien
6、t Analysis) 4.2.4 傅立叶分析（Fourier Analysis） 4.2.5 直流扫描分析（DC Sweep Analysis） 4.2.6 参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）,4.2.1 直流工作点分析（DC Operation Point Analysis）,直流工作点分析是电路分析的基本步骤，在进行直流工作点分析时，交流源将视为短路，电容视为开路，电感视为短路。 创建要分析的电路，图4-6所示为直流电路。,图4-6 直流工作点分析,图4-7 仿真分析结果,设置系统工作参数，显示节点编号。 执行菜单命令SimulationAnalysesDC
7、 Operation Point，屏幕弹出分析设置对话框，在其中选择输出变量，本例输出变量选择为节点1、2、3和两个支路电流。 单击【Simulate】按钮，开始进行电路仿真。 直流工作点也可用电压表、电流表或数字万用表来测量。,执行仿真后，系统将自动把电路中所选择的节点电压和支路电流数值显示在分析显示图中，如图4-7所示。根据图中的原理，流过R1的电流应为支路电流vu1#branch，从节点1、节点2的工作电压可以推算出该支路电路为：（10-1.66667）/2=4.1667A，与测量值相符。,返回,4.2.2 交流分析（AC Analysis）,交流分析是分析在交流小信号下的电路中任意节点
8、处的频率特性曲线，包括幅频和相频特性曲线。分析时，电路中的直流电压源视为短路，直流电流源视为开路，非线性元器件用线性交流小信号模型等效电路代替，交流信号源、电容、电感工作在交流模式，输入信号设置为正弦波形式。 创建分析电路，图4-10所示为单调谐放大电路。 设置节点编号为显示状态。 执行菜单SimulationAnalysesAC Analysis，屏幕弹出图4-11所示对话框，单击Analysis Parameter选项卡设置分析参数，对话框具体内容如表4-1所示。图中设置为频率范围150kHz250kHz，扫描方式Linear，扫描点数200，垂直标尺采用Linear。 单击Output
9、Variable（输出变量）项，设置电路的分析节点，本例中分析节点设置为7。,单击【Simulate】，显示图上显示节点的频率特性图，如图4-12所示，图中有幅频特性和相频特性两种频率特性曲线。 读取测量数据。在图中，拖动读数轴读出所需数值，从图中读数轴1、2均位于峰值电压的0.707位置，故x1与x2的差值dx即为该电路的带宽，从图中可以读出该电路的带宽为1.2791kHz。,返回,4.2.3 瞬态分析(Transient Analysis),瞬态分析，也称时域分析，即观察该节点在整个显示周期中某一时刻的电压波形。在进行瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信号值随时间参数而改变，电容、电感都是
10、能量储存模式元件。 在对选定的节点作瞬态分析前，一般要先设置初始条件，系统中有四种初始条件供选择。 创建分析电路，如图4-14所示的振荡电路。 执行菜单SimulationAnalysesTransient Analysis，屏幕弹出一个对话框，如图4-14所示，选中Analysis Parameter项，对话框具体内容如表4-2所示。 设置分析参数。图中分析参数的主要设置：初始条件为使用直流工作点分析；起始时间为0s；终点时间为2.5e-06（即2.510-6s）；最大时间步长设置为自动产生时间步长。,设置Output Variable为节点3。 单击【Simulate】按钮，屏幕弹出分析显
11、示图，显示被分析节点的瞬态波形。图4-15所示为节点3的瞬态分析图。 从分析结果中可以看出：通过适当的设置，可以观察到波形起始部分的变化情况。,返回,4.2.4 傅立叶分析（Fourier Analysis）,傅立叶分析用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量，即把被测节点的时域变化信号作离散傅立叶变换，求出它的频域变化规律。 在进行傅立叶分析时，必须首先选择被分析的节点，一般将电路中的交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流激励源时，可以将基频设定在这些频率的最小公因数上。如有一个5.5KHz和一个2KHz的交流激励源信号，则基频选择0.5KHz。 创建要分析的电路，如图4
12、-17所示，本例题观测的是频率为1KHz方波信号的傅立叶变换图。 执行SimulationAnalysesFourier Analysis，屏幕弹出对话框，选中Analysis Parameter选项卡，如图4-18所示，对话框具体内容如表4-3所示。基频设置为1000Hz，谐波数设置为5，采样停止时间单击【Estimate】（估计）按钮自动产生。,选择要分析的输出变量为节点1。 单击【Simulate】，在显示图上获得被分析节点的傅立叶变换图，如图4-19所示。显示的变换图可以是离散条形，也可以是连续的曲线型，图示为离散型曲线。,返回,4.2.5 直流扫描分析（DC Sweep Analys
13、is）,直流扫描分析是计算各节点直流工作点随直流电源电压变化的情况。通过该分析可以观察电源电压变化时直流工作点的变化情况，以便从中找出最佳的工作电压。数字电路在该分析中看做高阻接地。 创建分析电路。图4-22所示为单管放大电路，将基极电源电压U3由0V变化到6V，观察发射极工作点的变化。 执行菜单SimulationAnalysesDC Sweep，屏幕弹出对话框，选中Analysis Parameter选项卡，如图4-22所示，具体内容见表4-4。 确定电路中扫描参数为：电压源选择vu3，扫描起始值为0V，终止值为6V，增量步长为1V。 选择要分析的输出变量为节点6，即晶体管的发射极。,单击
14、【Simulate】，显示图上显示直流参数扫描输出的曲线。如图4-23所示。,图4-23 DC扫描分析结果,返回,4.2.6 参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）,采用参数扫描方法分析电路，可以较快地获得某个元器件的参数在取值范围内变化时对电路瞬态、直流和交流响应的影响。 创建如图4-26所示的RC充电电路。 执行SimulationAnalysesParameter Sweep，屏幕弹出对话框，选中Analysis Parameter选项卡，如图4-26所示，单击【More】，弹出分析类型设置对话框，具体内容见表4-5。 选择不同的Sweep Parameters
15、（扫描参数），则被扫描器件的参考编号（Name）的定义形式不同。 Device Parameter（器件参数）。由元器件参考编号的第一个字母和元器件参考编号组成，图中为电容cc1。 Model Parameter（模型参数）。由元器件参考编号的第一个字母、元器件型号、元器件所在部件箱和元器件的序号组成。如选中电阻R1，则其模型参数为resr1。,确定扫描参数为Device Parameter（器件参数），选择分析元件为电容C1，扫描初始值1e-06，终止值3e-06，扫描线数为3。 单击【More】，设置分析类型，选中瞬态分析，单击【Edit Analysis】设置分析初始条件：初始条件Set
16、 to zero；起始时间0s，终止时间0.015s，单击【Accept】结束设置。,选中要分析的节点2。 单击【Simulate】按钮，显示图上显示参数扫描输出的曲线，如图4-27所示。 单击图4-27中读数图标，屏幕出现当前波形的读数值，拖动读数轴，读出所需数值。选择分析图中的EditProperties，选中General选项卡，在Cursors栏中选中All Traces，屏幕显示所有波形的读数值，如图4-28所示。,图4-27为C1分别为1uF、2uF和3uF时的输出波形图，图4-28中水平坐标为时间（即X方向），垂直坐标为电压（即Y方向，从图中可读出当x1 为2.4840ms时，三个波形的电压值y1分别为11.01567V、8.5415V和6.7601V。 电容充电速度与时间常数RC有关，越小，充电速度越快。从图中可知当C1=1uF时，最小，故在相同的时间内，电容上充到的电压最高，为11
