浅谈Saber中GND的概念

浅谈Saber中GND的概念(I)2007-06-2522:52分类：Saber软件使用技巧打开Sketch在PartGallery里Search栏输入gnd可以检索出一系列与”地”有关的符号(Symbol).如图1所示:上图中列出的所有符号都可以作为GND在Saber中使用,那么这些GND相互之间有什么区别?又该如何使用呢?本文将针对这一问题做一些简单的探讨.首先需要明白的是一般系统中GND的概念分为两种,一种是绝对参考GND,另一种是悬浮(floating)GND.前一种是真实的大地,它是整个电路乃至系统的绝对参考点,后一种是一个相对的参考平面,是电路或者系统中一部分子电路或者子系统的公共参考点.对于系统中其它子电路或子系统而言,它是隔离的,存在很大的隔离阻抗,同样对于绝对GND来说,它也是隔离的,也存在很大隔离阻抗.下面来看看在仿真中GND的概念是怎么处理的,Saber仿真器在分析能量守恒系统时,主要依据能量守恒定律.以电路系统为例,主要依据的是基尔霍夫定律.在表达电路节点电压的时候,通常需要一个公共的参考点,以便计算各个节点电压和电流.如果电路系统中有隔离变压器,就会产生悬浮的GND,变压器原副边是不能共GND的,否则也就没有隔离的必要了.上图中所示的GND(SaberNode0)就是通常意义上的公共参考0点,可以用来作为电路中所有电路的参考基点.它包含两个属性(connector和name),其中connector的值是global,而name的值是gnd.这两个基本属性的含义就是在sketch中如果该符号连接到任意一个节点上,该节点的名字就会自动的变为gnd,这样做的意义在于在sketch执行netlist命令时,会自动将gnd对于的节点解释为0(有兴趣的网友可以去看看原理图对应的*.sin文件),而Saber仿真器把0视为电路中所有节点的参考零点.说白了,就是GND(SaberNode0)这个符号在Saber中对应的是电路系统的参考零点,这个参考零点在电路图中是必须要有的,否则Saber仿真器就不知道以哪一个点作为参考点计算节点电压,也就无法正常的进行分析了.Saber中还有一批与GND(SaberNode0)概念相同,但针对不同技术领域的参考点如下(这些参考点的一个特点就是以Reference开头):-Reference,Hydraulic-Reference,Thermal-Reference,Atmosphere-Reference,ExhaustPort-Reference,Light-Reference,Magnetic-Reference,Pneumatic-Reference,Rotational-Reference,Translational从意义上来看,这些GND有点类似与真实系统中绝对GND的概念.而图1中所示的GND符号中剩下的AnalogGround,DigitalGround等就对应于悬浮GND了,这些GND的概念都是一样的,为了方便,我们以AnalogGround为例进行讨论.AnalogGround从意义上看是模拟GND,这个符号和前面的GND(SaberNode0)符号一样拥有connector和name属性,即在sketch中如果该符号连接到任意一个节点上,该节点的名字就会自动的变为name属性对应的值(agnd).所不同的是在netlist的时候,不会将agnd对应的节点解释为0,仍然是agnd.而agnd这个名字对应saber仿真器而言和其它普通的节点名字没什么区别,同样需要计算该节点相对于参考零点的电压,如果仿真器没法找到agnd节点和参考零点的相对关系的话,将会报错,导致分析不收敛.浅谈Saber中GND的概念(II)2007-06-2523:09分类：Saber软件使用技巧下面以一个简单的例子来看看GND和AGND在Saber中的使用.电路图如下所示:上图是一个简单的带有变压器隔离的电路,在真实电路中变压器原副边的GND是隔离的,所以图中只在原边添加了公共参考零点GND,副边悬空,对该图做DC分析会出现如下错误:***ERRORALG_SINGULAR_JACOBIAN***SingularJacobianmatrix.SomepossiblecausesforasingularJacobianmatrix:-Modeloperatingoutsideofitsintendedregionofoperation.-Node/subsystemwithnoconnectiontothereference(floating).-Currentloops(voltagesources/inductorsinparallel).-Missingequationand/ormissingvariablereference.Potentialproblemvariables/equations:/voutp从出错信息可以看出,是由于Node/subsystemwithnoconnectiontothereference(floating)这条引起的,表明变压器副边需要一个参考点,于是为变压器副边添加一个参考GND,出于隔离的需要,添加了一个AGND.如下图所示:对修改的原理图的执行DC分析,结果同以前一样-不收敛.从这里就可以看出AGND和前面的voutm一样,对Saber仿真器而言都不是绝对参考点,所以仍然需要进行解算.浅谈Saber中GND的概念(III)2007-06-2523:19分类：Saber软件使用技巧将前面图中AGND换成GND,如下图所示:对上图执行DC分析,结果正常,TR分析也能得到收敛的结果.但这样修改有违变压器原副边隔离的初衷,那么如何实现即体现变压器隔离又能保证得到收敛的分析结果呢?换个角度看,没有什么节点在电路中是完全悬浮的,所谓的隔离不过是在原副边之间有着很高的隔离阻抗(几十兆殴),导致原副边相互影响非常小而已.从这一点出发,我们可以如下图那样修改电路:这样既实现了原副边隔离(10M的隔离阻抗),又能保证分析收敛,同时原理图上看也很好理解.