第8章 电子电路仿真

第8章电子电路仿真本章将讲述该系统的电子电路仿真的设置及电子电路仿真分析的基本方法。第8章电子电路仿真8.1仿真的基本概念8.2仿真的常用元件及属性8.3仿真常用激励源8.4初始状态的设置8.5仿真器的设置8.6电子电路仿真实例8.1仿真的基本概念所谓的电子电路仿真是以电子电路分析理论为基础，通过建立数学模型，借助数值计算的方法在计算机上对电子电路性能指标进行分析运算，然后以文字、表格及图形等方式在屏幕上显示出来。由于电子电路仿真不需要实际的元件和仪器仪表设备，设计者就可以对所涉及的电子电路进行性能分析和校验，从而降低了开发费用，减轻了劳动强度，缩短了产品的开发周期。另外，采用电子电路仿真还可以提高电子电路的设计质量和可靠性。8.2仿真的常用元件及属性8.2.1常用元件AltiumDesigner为用户提供了一个常用元件库，即MiscellaneousDevices.IntLib。该元件库包括电阻、电容、电感、振荡器、三极管、二极管、电池和熔断器等，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。8.2.2元件仿真属性编辑在电子电路仿真时，所有元件必须具有仿真属性。下面介绍为元件添加仿真属性的方法。（1）双击当前元件，打开元件属性对话框。8.2.2元件仿真属性编辑（2）为了使元件具有仿真特性，可以单击“模式（Models）”列表框下的“Add”按钮，系统将弹出添加新模式对话框。8.2.2元件仿真属性编辑（3）选择Simulation（仿真）类型，单击“OK”按钮8.2.2元件仿真属性编辑（3）选择Simulation（仿真）类型，单击“OK”按钮General选项卡——显示的是一般信息，用户可以在“MainKind”下拉列表中选择元件的总类别，然后在“ModelSub-kind”列表框中选择模型的子类，并可以在“ModelName”文本框中输入元件仿真模型名称。Parameters选项卡——用来设置相应元件仿真模型的仿真参数。PinMapping选项卡——用来显示元件引脚的连接属性。8.3仿真常用激励源8.3.1仿真激励源工具栏执行【View】/【Toolbars】/【Utilities】命令，从工具栏中选取合适的激励源添加到电子电路图中。8.3.2仿真激励源库1.直流源2．正弦仿真源3．周期脉冲源4．分段线性源5．指数激励源6．单频调频源7．线性受控源8．非线性受控源仿真激励源库为SimulationSources.IntLib。其主要内容：。8.4初始状态的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）。初始状态的设置方法有多种，一般可归为两类：一是定义元件属性设置，二是特殊元件设置，下面分别给予介绍。8.4.1定义元件属性设置初始状态1．节点电压（NS）设置该设置使指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。8.4.1定义元件属性设置初始状态1．节点电压（NS）设置然后进入“Parameters”选项卡，进入节点电压设置对话框，设置其初始值8.4.1定义元件属性设置初始状态2．初始条件（IC）设置初始条件设置是用来设置瞬态初始条件的，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（对多稳态电子电路除外）。IC仅用于设置偏置点的初始条件，它不影响DC扫描。8.4.2特殊元件设置初始状态AltiumDesigner在SimulationSources.IntLib库中还提供了两个定义初始状态的特殊元件节点电压设置元件——.NS，即NodeSet（节点设置）为初始条件设置元件——.IC，即InitialCondition（初始条件）8.5仿真器的设置8.5.1分析设置对话框【Design】/【Simulate】/【MixedSim】命令8.5仿真器的设置8.5.2一般设置单击“GeneralSetup”选项，在对话框中显示的是仿真分析的一般设置用户可以选择分析对象，在“AvailableSignals”列表中显示的是可以进行仿真分析的信号8.5仿真器的设置8.5.3瞬态特性分析瞬态特性分析（TransientAnalysis）是从时间零开始到用户规定的时间范围内进行的。激活“Transient”选项，弹出瞬态分析参数设置对话框8.5仿真器的设置8.5.4直流分析直流分析（DCSweepAnalysis）产生直流转移曲线。直流分析将执行一系列的静态工作点的分析，从而改变前述定义的所选源的电压。设置中，可定义可选辅助源。8.5仿真器的设置8.5.5交流小信号分析交流小信号分析（ACSmallSignalAnalysis）将交流输出变量作为频率的函数计算出来。在AltiumDesigner仿真时，要定义扫描类型（SweepPipe）和测试点数目（TestPoints）；并且在进行交流小信号分析前，原理图必须包括至少一个交流源，且该交流源已适当设置。8.5仿真器的设置8.5.6噪声分析噪声分析（NoiseAnalysis）是同交流分析一起进行的。可以设置噪声源（NoiseSource）、起始频率、中止频率、扫描类型、测试点数、输出节点和参考节点等参数值。8.5仿真器的设置8.5.7极点-零点分析极点-零点分析（Pole-ZeroAnalysis）是针对设定的分析对象，分析其输入/输出的信号，并获取其极点-零点的相关分析信息。可以设置InputNode（输入节点）、InputReferenceNode（输入参考节点）、OutputNode（输出节点）、OutputReferenceNode（输出参考节点）、TransferFunctionType（传递函数类型）和AnalysisType（分析类型）等参数值。8.5仿真器的设置8.5.8传递函数分析传递函数分析（TransferFunctionAnalysis）用来计算直流输入阻抗、输出阻抗及直流增益。SourceName中定义了参考的输入源，ReferenceNode设置了参考源的节点。8.5仿真器的设置8.5.9温度扫描分析温度扫描分析（TemperatureSweepAnalysis）是和交流小信号分析、直流分析及瞬态特性分析中的一种或几种相连的，该设置规定了在什么温度下进行仿真。Start/StopTemperature定义了扫描的范围，StepTemperature定义了扫描的步幅。8.5仿真器的设置8.5.10参数扫描分析参数扫描分析（ParameterSweepAnalysis）允许用户以自定义的增幅扫描元件的值。StartValue和StopValue定义了扫描的范围，StepValue定义了扫描的步幅。8.5仿真器的设置8.5.11蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析（MonteCarloAnalysis）使用随机数发生器按元件值的概率分布来选择元件，然后对电子电路进行模拟分析。（1）Uniform——平直的分布（2）Gaussian——高斯曲线分布（3）WorstCase——与Uniform类似（4）NumberofRuns选项，为用户定义的仿真数（5）用户如果希望用一系列的随机数来仿真，可设置Seed选项8.6电子电路仿真实例8.6.1电子电路仿真流程（1）创建一个项目。（2）绘制仿真原理图。（3）设置仿真节点。（4）设置仿真器。（5）运行电路混合仿真。（6）仿真结果分析。习题1．对基本共基极放大电路进行仿真分析。2．对用555定时器为核心元件组成的多谐振荡器进行仿真分析。