1、电子基础实验 电子电路CAD,贺付亮 电子信息工程学院 2008.05,第4章 电路仿真,4.1 仿真基本概念 4.2 PROTEL仿真分析实现 4.3 仿真分析介绍,4.1 仿真基本概念,电子工程设计：一定要保证原理图设计准确无误，方可进行PCB图设计，这就要求设计者对所设计的电路性能进行初步验证。,1. 传统电路验证,将设计的电路图接成面包板，然后使用电源、信号发生器、示波器、电表等电子仪器来加以验证。,但对于大规模电路，传统的验证方法已经完全不可行,2.计算机辅助电路分析,合适而精确 的电路模型,接近真实的电路结果,计算机仿真软件,信号仿真的电路设计流程：,仿真可靠运行须遵守的规则：（
2、1）所有的元件必须定义适当的仿真元件模式属性。（2）必须放置和连接可靠的信号源，以便仿真过程中驱动整个电路。（3）在需要绘制仿真数据的节点处必须添加网络标号。（4）必须定义电路的仿真初始条件。,4.2 PROTEL仿真分析实现,1.编辑原理图 原理图编辑器环境 （Schematic Edit）,注意：除了导线、电源符号、接地符号外，原理图所有元件均要取自电路仿真测试专用电气图形符号数据库文件包Sim.ddb内相应元件，否则仿真时因找不到元件参数而给出错误提示并终止仿真过程。,Protel Advanced SIM 99软件目录下LibrarySchSIM.ddb,Simulation Symb
3、ols. Lib：基本仿真元件库，包括电阻、电容、电感、各种电源等基本仿真器件。 SWITCH. Lib：开关元件库。 74xx. Lib：通用74系列数字集成电路库。 CMOS. Lib：CMOS数字集成电路库。 COMPARATOR. Lib：比较器库。 DIODE. Lib：二极管库。 OPAMP. Lib：运算放大器库。,在仿真测试电路中，必须包含至少一个仿真激励源。仿真激励源Simulation Symbols.lib,直流源库 VSRC：电压源。 ISRC：电流源。 正弦仿真源库 VSIN：正弦电压源。ISIN：正弦电流源。 周期脉冲源库 VPULSE：电压脉冲源。 IPULSE：
4、电流脉冲源。,2.放置仿真激励源(包括直流电压源),直流电源属性设置窗,正弦信号属性设置窗,3.定义仿真初始状态 (1) 定义仿真电路的节点在需要观察电压波形的节点上，放置节点网络标号，以便观察到指定节点的电压波形。 (2) 定义仿真初始状态对于有些电路可能需要预设节点电压以促使模拟解的收敛。在仿真库中有两个特殊的初始状态预置符：. NS和. IC。a) . NS 节点电压预置符。b) . IC初始状态设置符。,4. 选择仿真方式并设置仿真参数在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Setup”命令（或直接单击主工具栏内的“仿真设置”工具）进入“Analyses Setup
5、”仿真设置窗口，选择仿真方式及仿真参数。,5.执行仿真操作在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Run”命令（或直接单击主工具栏内的“执行仿真”工具）启动仿真过程，等待一段时间后即可在屏幕上看到仿真结果。,6.观察仿真结果仿真操作结束后，自动启动波形编辑器并显示仿真数据文件（.sdf）的内容（或在“设计文件管理器”窗口内，单击对应的.sdf文件）。在波形编辑器窗口内，观察仿真结果，若不满意，可修改仿真参数或元件参数后，再执行仿真操作。 7. 保存或打印仿真波形仿真结果除了保存在*.sdf文件中外，还可以在打印机上打印出来。,1.工作点分析(Operating Point
6、Analyses),4.3 仿真分析介绍,静态工作点分析仿真程序将电路中，电感元件视为短路电容视为开路，然后计算出电路中各节点对地电压、各支路（每一元件）电流。,2.瞬态特性分析(Transient Analysis)与傅立叶分析(Fourier Analysis),瞬态特性分析, 属于时域分析，用于获得节点电压、支路电流或元件功率等信号的瞬时值，即信号随时间变化的瞬态关系，相当于在示波器上直接观察信号的波形 。,傅立叶分析，属于频域分析，在瞬态分析完成后，通过傅立叶积分，计算出瞬态分析结果波形的直流、基波和各次谐波分量。,3. 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)
7、参数扫描分析用于研究电路中某一元器件参数变化时，对电路性能的影响，常用于确定电路中某些关键元件参数的取值。,三极管Q1放大倍数 变化对应的输出信号,4.直流分析(DC Sweep Analysis)直流扫描分析（直流转移特性），当某一输入变量在一定范围内步进变化时，计算电路直流输出变量的相应变化曲线。例如：某个电压源从1V到20V变化，步长可由用户设定，在每一个相应的电压上将计算出一套电路参数，并显示。应用：分析放大电路静态工作点。,5. 交流小信号分析(AC Small Signal Analysis)交流分析是对电路中的交流信号源的频率在一定范围内变化，计算电路的交流小信号响应特性。,并联
8、谐振电路,电路谐振特性曲线,6. 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)蒙特卡罗分析，它是在给定电路元器件参数容差为统计分布规律的情况下，用一组组随机数求得元器件参数的随机抽样序列，对这些随机抽样的电路进行直流、交流小信号和瞬态分析，并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律。,7.噪声分析(Noise Analysis)电阻和半导体器件产生不同类型的噪声。对交流分析的每一个频率，电路中每一个噪声源(电阻或晶体管)的噪声电平都被计算出来，定量描述电路中噪声的大小。,8.传输函数分析(Transfer Function Analysis)传输函数分析用于获得模拟电路直流输入
9、电阻、直流输出电阻以及电路的直流增益等。 9.温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)电路中元器件的参数随环境温度的变化而变化，温度扫描分析就是模拟环境温度变化时电路性能指标的变化情况，获得电路中有关性能指标随温度变化的情况。,观察分析波形文件：,在需要观察电压波形的节点上，放置节点网络标号,SimulateRun,“. sdf”文件,Insert Cell用于波形下移； Delete Cell用于删除波形； View Single Cell用于观看单一的输出波形。,电路仿真实例:P2202261.直流电路的仿真分析；2.交流电路的仿真分析；3.有源放大电路的仿真分析；4.数字电路的仿真分析。,谢谢！,
