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1、电路仿真的基本概念,仿真元件及参数设置,初始状态的设置,仿真器的设置,电路仿真实例,仿真信号源及参数设置,Protel DXP电路仿真,电路仿真的基本概念,在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程,并计算出在给定条件下电路中各节点(中间输出节点)的输出波形。,电路仿真定义：,仿真器件丰富操作简单。仿真结果直观。,MicroSim 公司的PSPICE Interactive Image Technologies公司的Electronics Workbench,电路仿真软件：,Protel DXP电路仿真程序特点：,电路仿真的基本概念,DXP电路仿真的流程,图1 电路仿真流程,电路仿真的基本
2、概念,只有具有“Simulation”（仿真）属性的元件才可用于电路仿真,仿真原理图组成1仿真元件,与PCB板的原理图基本一样,选择元器件的时候需要注意看元器件的模型列表中是否有Simulation项。,电路仿真的基本概念,只有在输入信号作用下，仿真电路才会正常工作。,仿真原理图组成2仿真激励源,与PCB板的原理图基本一样,电路电源和电路仿真激励源的概念电路电源仅表示电路连接的电源端子，而并没有真正表示在电路中添加了电源器件。,电路仿真的基本概念,仿真原理图组成3网络标号,在进行电路仿真之前，必须在每一个需要测试的地方 添加网络标号。添加方法和电路原理图中添加网络标号的方法一样。,电路仿真的基
3、本概念,常用元件简介及仿真参数设置,为了进行电路的仿真，要求仿真图中所有元件必须包含仿真信息，以便软件能正确识别和处理。,电路仿真前，需要对元器件进行参数设置。参数设置过程中遵循一个假定：所有的元器件是理想的。,Protel DXP中将仿真元件模型、PCB封装库和元器件的原理图符号整合到一个*.IntLib的集成库中。,电阻,电阻仿真元件,（a）定值电阻（b）半导体电阻（c）可调电阻,定值电阻：设置Value半导体电阻：阻值由电阻的长度、宽度和周围环境决定电位器：Value*Set Position（可调电阻系数）,-主要设置阻值参数,电阻、电容和电感等元器件要给出正确的参数。并注意填写正确的
4、单位。,常用仿真元件分立元件,电阻,（a）半导体电阻（b）抽头电阻（c）热敏电阻（d）压敏电阻（e）定值电阻（f）可调电阻（g）电位器,仿真分立元件,电容,（a）无极性电容（b）有极性电容(c)半导体电容,半导体电容,定值电容：无极性和有极性电容主要设置参数,要给出正确的参数，并注意填写正确的单位。,设置电容值和电容两端的起始电压值,半导体电阻：由电容值、长度、宽度和电路初始工作时半导体电容两端的电压决定,仿真分立元件,电感,（a）定值电感（b）可调电感（c）加铁芯定值电感（d）加铁芯可调电感,设置电感值和电路初始工作时流入电感的电流两个参数。,（1）定值电感（无论是否加铁芯）,实际值为“Va
5、lue”乘以可调电感系数“Set Position”。“Initial Current”为电路初始工作时流入电感的电流。,（2）可调电感（无论是否加铁芯）,仿真分立元件,常用元件简介及仿真参数设置,仿真激励源,AltiumLibrarySimulation仿真元件库：,仿真数学函数元件库,仿真专用函数元件库,仿真信号传输线元件库,常用元件简介及仿真参数设置,仿真信号源,在进行电路仿真时，必须放置仿真电源标识符必须和原理图中的Power Port标识符相同，才能进行仿真。作用好比是信号发生器，观察其发出的标准信号经过仿真电路后的输出，从而判断仿真电路参数设置的合理性。,正弦信号源：具有固定频率的
6、正弦电压或电流正弦电压源（VSIN）和正弦波形电流源（ISIN）,仿真信号源,直流源:为电路提供不变的电压和电流输出。直流电压源VSRC和直流电流源ISRC。,周期脉冲源：周期性的连续脉冲电压或电流输出。电压脉冲源VPULSE和电流脉冲源IPULSE。分段线性源：通过设置不同时刻的电压或电流，产生仿真电路需要的任意波形的电压或电流激励源。分段线性电压源VPWL和分段线性电流源IPWL。,仿真信号源,指数激励源：上升沿或下降沿按指数规律变化的电压或电流激励源。指数函数电压源VEXP和指数函数电流源IEXP。,仿真信号源,仿真信号源,线性受控源：有2个输入节点和输出节点，可在输出节点得到受输入节点
7、控制的线性输出信号。线性电压控制电流源GSRC、线性电压控制电压源ESRC、线性电流控制电流源FSRC、线性电流控制电压源HSRC。,调频源：产生仿真电路需要的单频调频波。包括调频电压源VSFFM和调频电流源ISFFM。非线性受控源：可以由用户定义的函数关系表达式产生所需的激励源。非线性受控电压源BVSRC和非线性受控电流源BISRC。,仿真信号源,初始状态设置,节点电压设置元件初始条件设置元件,初始状态设置方法：定义元件属性设置和特殊元件设置。,原理图仿真过程中，非线性电路、振荡电路和触发器电路进行直流或瞬态分析时，常出现解不收敛现象。,节点电压设置节点电压可在初始电压设置对话框中设置，即打
8、开如图所示的对话框，在“Model Kind”下拉列表中选择“Initial Condition”选项，再在“Model Sub-Kind”中选择“Initial Node Voltage Guess”选项，然后单击“Parameters”选项卡进行初始电压设置。,初始电压设置对话框,定义元件属性设置,在瞬态分析中，设置了参数“Use Initial Conditions”和IC，瞬态分析就先不进行直流工作点的分析，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
9、压仅当做求解直流工作点时相应的节点的初始值。,定义元件属性设置,初始条件设置,打开对话框，在“Model Kind”下拉列表中选择“Initial Condition”选项，再在“Model Sub-Kind”中选择“Set Initial Condition”选项，然后单击“Parameters”选项卡进行初始条件设置。,仿真信号源元件库“Simulation Sources.IntLib”中提供了两个特别的初始状态定义符。.NS即Node Set（节点设置）。.IC即Initial Condition（初始条件）。,定义初始状态元件,特殊元件设置,.NS即Node Set（节点设置）,特殊
10、元件设置,.IC即Initial Condition（初始条件）。,作用：为仿真原理图中指定的节点设置初始电压，仿真器根据这些节点电压求得直流或瞬态的初始解,作用：为仿真原理图的瞬态分析设置初始条件，仿真器根据设置的初始条件进行具体的仿真分析。,在瞬态分析中，设置了参数“Use Initial Conditions”和IC，瞬态分析就先不进行直流工作点的分析，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做求解直流工作点时相应的节点的初始值。,定义元件属性
11、设置,初始条件设置,仿真器设置,进入仿真设置环境DesignSimulateMixed Sim,仿真分析设置对话框,5种不同的数据存储类型,激活的仿真分析信号,静态工作点分析:用于计算电路的直流工作点。瞬态/傅里叶分析：在给定激励信号的条件下计算电路的响应。,在进行电路仿真前，需要选择合适的仿真类型。,仿真器设置,仿真类型设置,仿真器设置,仿真类型设置,瞬态：从时间零开始到用户设定的终止时间范围内进行的，属于时域分析。系统将输出各个节点电压、电流及元件消耗功率等参数随时间变化的曲线。傅里叶：属于频谱分析，可与瞬态分析同步，主要用来分析电路中各个非正弦波的激励和节点的频谱，以获得电路中的基频、直
12、流分量及谐波等参数。,瞬态/傅里叶分析,瞬态/傅里叶特性分析参数设置对话框,瞬态/傅里叶分析,直流扫描分析DC Sweep Analysis:通过改变直流输入的幅度来得到不同的输出，继而得到电路的传输特性（即输入与输出的关系）。交流小信号分析AC Small Signal Analysis:通过改变输入信号的频率，分析电路的频率响应特性（输出信号随输入信号频率变化的情况）。,仿真器设置,仿真类型设置,噪声分析传递函数分析:主要用来分析仿真电路的输入电阻和输出电阻.温度扫描分析Temperature Sweep:在定义的温度范围内对应每个给定的温度对电路进行分析,产生一系列曲线。,仿真器设置,仿
13、真类型设置,单击菜单“Simulate”“Run”命令，可对电路进行仿真。系统以用户设定的方式对原理图进行分析后，将生成后缀为.sdf的输出文件和后缀为.nsx的原理图的SPICE模式表示文件；并在波形显示器中显示用户设定节点仿真后的输出波形，用户可根据该文件分析并完善原理图的设计。,仿真器设置,电路仿真,1新建一个项目,仿真实例-模拟电路,仿真实例晶体管交流放大电路,2绘制仿真电路原理图,3设置仿真节点,设置 Vi、Vb、Vc、Ve和Vo网络标号。注意仿真节点一定要放在元件引脚的外端点或导线上，否则该节点将不会出现在仿真分析设置对话框中“Available Signals”列表框内。,4设置
14、仿真器,仿真实例-模拟电路,仿真实例晶体管交流放大电路,5运行电路仿真,将仿真节点“Vi”、“Vc”和“V0”移入“Active Signals”列表框中，再选中参数扫描分析（“Parameter Sweep”）复选框，同时选中瞬态特性分析,1、新建一个分频电路项目,仿真实例-数字电路,仿真实例分频电路,2绘制仿真电路原理图,3设置仿真节点CPI、QA、QB和CPO,4设置仿真器,5运行电路混合仿真,周期脉冲源参数设置,2绘制仿真电路原理图,分频电路原理图,打开仿真分析设置对话框，先将仿真节点移入“Active Signals”列表框中，再选中瞬态特性分析。,选中仿真分析项目及仿真分析信号,4设置仿真器,瞬态特性分析参数设置,分频电路仿真输出波形图,以观察仿真信号源波形为例，说明信号源参数的设置。,建立仿真电路图,附：观察仿真信号源波形,观察仿真信号源波形,信号源参数设置对话框,输出波形,电路仿真步骤应用实例,复位电路,电路仿真步骤应用实例,电容充放电电路,单片机复位电路,整流滤波电路,
