第8章 电路仿真
以实例说明进行电路仿真的详细步骤及注意事项
以实例说明进行电路仿真的详细步骤及注意事项电路仿真是指利用计算机软件对电路进行模拟,以评估其性能和功能。
下面将详细介绍电路仿真的步骤及注意事项。
步骤一:准备工作在进行电路仿真前,需要明确仿真的目标和要求,了解原理电路的参数、器件特性和功能。
此外,还需要准备计算机和电路仿真软件,并确保软件具备完成仿真所需的功能。
步骤二:绘制电路图利用电路仿真软件绘制原理电路的拓扑结构,包括各个器件的连接方式和元件之间的连接关系。
步骤三:设置参数根据仿真目的和要求,设置电路中各个器件的参数,例如电阻、电容、电感等的数值,以及电压和电流源的数值和类型。
步骤四:添加信号源在绘制的电路图上添加输入信号,可以是一条电压源或电流源,以模拟特定信号对电路的影响。
步骤五:运行仿真设置仿真的起止时间和步长等参数,并开始运行电路仿真软件。
软件将自动对电路进行仿真计算,获得电路在不同时间点上各个节点的电压和电流数值。
步骤六:结果分析分析仿真结果,查看电路在仿真过程中的动态响应和稳态特性。
可以对仿真结果进行波形显示、功率谱分析、频率响应分析等,以评估电路的性能和功能是否满足要求。
注意事项:1. 选择合适的仿真软件:根据电路的复杂性和仿真要求,选择合适的仿真软件。
一些常用的仿真软件包括SPICE、Multisim、PSPICE等。
2.模型的准确性:选择合适的元件模型进行仿真,确保模型能够准确地描述实际器件的特性和行为。
3.参数设置的准确性:在进行仿真前,需要对电路中各个器件的参数进行准确的设置。
参数设置错误可能导致仿真结果与实际情况不一致。
4.正确的初始条件:仿真前,需要注意设置电路初始条件,包括电容的初始电压、电感的初始电流等。
不正确的初始条件可能会导致仿真结果不准确。
5.控制仿真时间和步长:根据仿真目的和要求,选择合适的仿真时间和步长。
时间太短可能无法观察到电路的稳态特性,步长太大可能导致仿真结果不准确。
6.结果的合理解读:分析仿真结果时,需要注意结果的合理解读。
模拟电子技术 清华华成英第四版 第八章
Xf Xi
+
Xf Xi
XO Xi
•
Xf XO
AF 1
AF AF 1 幅值平衡条件
Arg AF Arg A Arg F A F 相位平衡条件 2n (n 0、1、 2)
二、起振和稳幅
起振的条件: Xf 稍大于 Xi 即
Xf Xi
..
AF
1
稳幅的条件: Xf Xi 即
Xf Xi
..
AF 1
2M 2 Ri2 2 L22
•
L2
优点: 容易振荡
缺点: 能量损耗大,变压器 器件笨重
例:分别标出图所 示各电路中变压器 的同名端,使之满 足正弦波振荡的相 位条件。
三、电感反馈式振荡电路(电感三点式)
判定原则:
中间交流接地,首尾反向, 首或尾端交流接地,另两端 同向
振荡频率: f0
2
1 LC
(本题10分)一电压比较器电路及参数如图所示。请求出 该电路的阈值电压,画出电压传输特性曲线,并说明是何 种类型的电压比较器
2解:所示电路为反相输入的滞回比较器 (3分)
uO=±UZ=±6V。令
uP
R1 R1 R2
uO
R2 R1 R2
U REF
uN
uI
(2分)
求出阈值电压:UT1=0 V UT2=4 V (2分)
U = T
R
R 1
+R
•U Z
1
2
uo从+UZ跃变到-UZ的 阈值电压为+UT
uo从-UZ跃变到+UZ的 阈值电压为-UT
uI在-UT与+UT之间增加或减 小, uO不发生变uO化
+UZ
电路仿真思路
电路仿真思路
电路仿真是通过计算机软件实现电路行为模拟的过程。
下面是一些常见的电路仿真思路:
1. 确定仿真目标:首先要明确想要模拟的电路是什么类型的,例如模拟电路、数字电路、混合信号电路等。
然后确定仿真的目标,是验证电路的功能、优化参数、分析性能等。
2. 收集电路信息:获取电路的原理图、元件参数、信号波形等必要信息。
可以使用电路设计软件进行建模,通过添加元件、连线和设置参数来构建电路。
3. 设定仿真条件:为了模拟真实情况,需要设置仿真条件,如电源电压、输入信号频率、温度等。
这些条件会对电路的行为和性能产生影响。
4. 运行仿真:在电路仿真软件中运行仿真,观察电路的响应。
可以通过改变输入信号、调整元件参数等方式,观察电路行为的变化。
5. 分析仿真结果:通过仿真结果来验证电路的功能和性能是否符合预期。
可以查看电路的输出波形、频率响应、电流电压分布等,进行分析和比较。
6. 优化和调试:根据仿真结果进行优化电路设计,如调整元件数值、改变拓扑结构等。
同时,通过仿真结果来进行电路故障排除和调试。
总之,电路仿真是一个通过软件模拟电路行为的过程,可以帮助设计者快速验证设计、改进电路和进行故障排除。
通过不断优化仿真过程,可以提高电路设计的效率和准确性。
Multisim14电子系统仿真与设计第8章 Multisim14的仿真分析方法
仿真结果显示:结点1和3的静态工作点电 压分别为705.68644mV和3.03713V,即静态 时晶体管的集电极电压UCE≈3V、发射极电压 UBE≈0.7V,故放大电路工作在放大状态。
需要注意的是,在做电路仿真分析时,若打开的电路图中未显示结点标号, 可先通过Properties命令或Sheet Properties命令,在Sheet visibility选项卡的 Net names栏中,选择Show all,标出电路中待分析的结点号。
完成分析设置后,点击Run可进行仿真分析,结果显示在Grapher View窗口中:
本例选择电阻R1为扫描元件,设置其 扫描开始数值为1kΩ、结束数值为20kΩ、 扫描点数为4。选择扫描分析类型为瞬态分 析,并设置瞬态分析结束时间为0.01秒。从 仿真分析结果可见,R1在1kΩ~20kΩ之间 变化时,放大器的输出波形由饱和失真到 基本不失真。显然,R1=20kΩ比较合适, 此时输出波形基本不失真。
8.1 交互式仿真(Interactive Simulation)
选择交互式仿真后,其对话框会显示3个分析设置选项卡:
分析参数选 项卡(Analysis Parameters )用 于设置仿真的 初始条件、结 束时间和时间 步长等。
8.1 交互式仿真(Interactive Simulation)
8.6 单频交流分析(Single Frequency AC)
单频交流分析能给出电 路在某一频率交流信号激励 下的响应,相当于在交流扫 描分析中固定某一频率时的 响应,分析的结果是输出电 压或电流相量的“幅值/相位” 或“实部/虚部”。
本节仍以单级放大器为例说明单频交流分析的方法和步骤。
什么是电路仿真如何进行电路仿真
什么是电路仿真如何进行电路仿真电路仿真是一种模拟电路行为和性能的方法,可以用计算机软件来模拟电子设备的工作原理和性能。
通过电路仿真,可以预测和分析电子设备的行为,优化电路设计,减少实际实验的时间和成本。
电路仿真可以分为两种类型:模拟仿真和数字仿真。
模拟仿真是通过模拟电路中的连续信号来分析电路的性能。
数字仿真是通过模拟电路中的离散信号来分析电路的性能。
在进行电路仿真之前,需要准备仿真软件和电路设计文件。
常用的仿真软件包括Multisim、LTspice和PSpice等。
电路设计文件可以是原理图或者网表文件。
进行电路仿真的步骤如下:1. 创建电路:在仿真软件中,根据设计要求创建电路。
可以通过拖拽电子元件和连接导线来完成电路的构建。
2. 设置元件参数:对每个电子元件进行参数设置,包括电阻、电容、电感等。
这些参数决定了电路的性能。
3. 添加电源:在电路中添加电源,以提供电压或电流。
电源类型可以是直流或交流源,根据实际需求设置参数。
4. 设定测量:选择需要测量的电路参数,例如电流、电压、功率等。
这些参数可以直接从电路中的特定节点进行测量。
5. 运行仿真:点击仿真软件中的运行按钮,开始进行电路仿真。
仿真软件会对电路进行求解,计算出电路中各个节点和元件的电压、电流等参数。
6. 分析结果:根据仿真结果,对电路的性能进行分析和评估。
可以通过绘制波形图、功率谱图等方式来可视化仿真结果。
7. 优化设计:根据仿真结果,对电路进行调整和优化。
可以修改元件参数、电源参数或者电路拓扑结构,以改善电路的性能。
8. 再次仿真:对优化后的电路进行再次仿真,进行性能验证和评估。
如果结果满足设计要求,则电路仿真完成。
电路仿真的优势在于可以快速、经济地评估电路设计的可行性和性能。
相比于传统的实际实验方法,电路仿真节省了时间和成本,提高了设计的效率。
同时,电路仿真还可以帮助设计人员理解电路的工作原理和性能,提供了一个安全和可控的环境进行实验和测试。
电路原理仿真
电路原理仿真电路原理仿真是指利用计算机软件对电路原理进行模拟和仿真,以便在实际电路设计和调试中验证电路的性能和稳定性。
通过仿真,可以在不实际搭建电路的情况下,快速、准确地分析电路的工作情况,为电路设计和优化提供重要参考。
本文将介绍电路原理仿真的基本原理、常用软件工具和仿真步骤。
电路原理仿真的基本原理。
电路原理仿真的基本原理是利用计算机软件对电路的各种参数进行数值计算和模拟,以得出电路的工作情况和性能指标。
在仿真过程中,需要建立电路的数学模型,并对电路中的元件、信号和工作条件进行数值化描述,然后通过计算机软件进行求解和仿真。
通过仿真软件提供的分析工具,可以得到电路的电压、电流、功率、频率响应等重要参数,从而评估电路的性能和稳定性。
常用的仿真软件工具。
目前,市面上有许多专业的电路仿真软件工具,如Multisim、PSpice、LTspice 等,它们都提供了强大的仿真分析功能,可以满足不同类型电路的仿真需求。
这些软件工具通常具有直观的用户界面和丰富的元件库,用户可以方便地进行电路的搭建、仿真和分析。
此外,这些软件工具还支持多种电路模型和仿真算法,能够准确地模拟各种复杂电路的工作情况。
电路原理仿真的步骤。
进行电路原理仿真时,通常需要经过以下几个步骤:1. 电路建模,根据实际电路的结构和元件特性,建立电路的数学模型。
在建模过程中,需要对电路中的各个元件进行参数化描述,并确定仿真的工作条件和输入信号。
2. 仿真设置,在仿真软件中,设置电路的工作条件和仿真参数,如输入信号的频率、幅值和相位等。
同时,还需要设置仿真的时间范围和步长,以便对电路的动态响应进行分析。
3. 仿真运行,启动仿真软件,对建立好的电路模型进行仿真运行。
在仿真过程中,软件会对电路的各种参数进行计算和分析,得到电路的工作情况和性能指标。
4. 结果分析,对仿真结果进行分析和评估,了解电路的电压、电流、功率等重要参数的变化规律。
通过仿真结果,可以发现电路中的问题和优化空间,为电路设计和调试提供参考。
电路仿真课件
降低实验成本: 通过电路仿真, 可以避免实际硬 件设备的消耗和 损坏,降低实验 成本和维护成本。
促进教学创新: 电路仿真技术可 以作为传统实验 教学的补充和创 新,为教学提供 更多的手段和方 式,提高教学效 果和学生的学习 体验。
电路仿真课件内 容
电路基本知识
电路的基本概念:电流、电压、 电阻、电容等
计和仿真。
教程与帮助文 档:电路仿真 课件通常会提 供详细的教程 和帮助文档, 帮助用户更好 地掌握使用方
法和技巧。
易于扩展和定 制:电路仿真 课件通常具有 良好的扩展性 和定制性,方 便用户根据自 己的需求进行 个性化设置和
扩展。
结合实际
电路仿真课件能够模拟实际电 路的运行过程
添加标题
模拟实际电路中的故障和异常 情况,帮助学生更好地理解电
电路的基本定律:欧姆定律、 基尔霍夫定律等
电路的基本元件:电阻、电容、 电感等
电路的基本分析方法:节点分 析法、网孔分析法等
电路仿真软件介绍
常用电路仿真软件:Multisim、 Altium Designer、Proteus等
软件使用技巧:元件选择与放置、 连线技巧、仿真设置等
添加标题
添加标题
添加标题
提高学习效果:通过实践经验和案例分析,学员可以更好地理解和掌握电路设计的知识和技能, 提高学习效果和学习质量。
电路仿真课件使 用建议
针对不同学员需求进行个性化设计
根据学员的背景和需求,提供不同难度的电路仿真课件 针对不同学员的技能水平,提供不同的电路仿真案例 根据学员的学习风格和兴趣,提供不同的学习方式和互动环节 根据学员的学习进度和反馈,及时调整教学内容和难度
内容丰富、实用性强
涵盖多种电路仿真软件和工具 提供丰富的电路仿真案例和实例 强调实际应用和工程实践 针对不同层次和需求的用户提供不同难度的内容
电路仿真原理
电路仿真原理
电路仿真是一种用于模拟和分析电路行为的技术。
它通过计算机软件将电路的元件和连接关系转化为数学模型,从而实现在计算机上对电路进行仿真和测试。
电路仿真的原理基于电路的基本物理原理和数学表达式。
首先,我们需要将电路中的各个元件抽象出来,并用数学模型表示它们的行为。
例如,电阻可以用欧姆定律表示,电容可以用电流-电压关系表示,电感可以用电流-磁场关系表示。
然后,将这
些模型连接起来,构建出完整的电路模型。
接下来,我们需要设定电路的输入条件,例如电压源的电压值、电流源的电流值等。
然后,利用数值计算的方法,对电路模型进行求解。
通过求解,我们可以得到在给定输入条件下的电路行为,例如电流、电压、功率等。
在仿真过程中,我们可以改变电路的元件值、输入条件等参数,观察电路行为的变化。
这使得我们可以在计算机上进行大量的实验,评估不同电路设计的性能,并找到最佳的方案。
电路仿真可以帮助设计师在实际构建电路之前对其进行验证和优化。
通过仿真,我们可以预测电路的性能、稳定性和可靠性,发现潜在问题,并进行优化改进。
这有助于节省开发时间和成本,提高电路设计的效率和成功率。
总的来说,电路仿真利用电路的物理原理和数学模型,在计算机上对电路进行模拟和分析。
通过仿真,我们可以预测电路行
为、评估设计性能,并找到最佳的电路方案。
它是电路设计过程中不可或缺的工具,为工程师提供了便捷、高效、准确、经济的设计方法。
电路仿真课课程设计
电路仿真课课程设计一、教学目标本课程旨在通过电路仿真实验,使学生掌握电路基本原理,增强实践操作能力,培养创新思维与科学探究精神。
知识目标:学生能理解电路基本概念,掌握电路元件的使用和电路图的绘制;了解仿真软件的使用方法,学会通过仿真进行电路分析。
技能目标:学生能够独立完成电路设计,熟练使用电路仿真软件进行实验,分析电路性能,解决实际问题。
情感态度价值观目标:学生在实践过程中,培养团队合作意识,增强对科学探究的兴趣,树立正确的创新观念。
二、教学内容本课程以电路基本原理和仿真实验为核心,教学大纲如下:1.电路基本概念:电路元件、电路图、电路定律。
2.电路仿真软件使用:软件安装与操作、电路元件库、仿真分析方法。
3.电路设计实践:设计并仿真简单的电阻、电容、电感电路,分析电路性能。
4.电路分析案例:分析实际电路案例,运用所学知识解决实际问题。
三、教学方法本课程采用讲授法、实践操作法、案例分析法相结合的教学方法:1.讲授法:讲解电路基本原理和仿真软件使用方法,为学生实践操作奠定理论基础。
2.实践操作法:学生动手进行电路设计和仿真实验,巩固所学知识,提高实践能力。
3.案例分析法:分析实际电路案例,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
四、教学资源1.教材:《电路基础》及相关仿真实验指导书。
2.参考书:提供电路设计和仿真方面的参考资料,丰富学生知识体系。
3.多媒体资料:制作电路原理和仿真实验的演示文稿,便于学生理解和掌握。
4.实验设备:提供电路仿真实验所需的设备,如电路仿真实验箱、电脑等。
5.网络资源:利用网络资源,为学生提供更多电路设计和仿真的案例,拓宽视野。
五、教学评估本课程采用多元化的评估方式,全面客观地评价学生的学习成果:1.平时表现:评估学生在课堂上的参与度、提问与回答问题的情况,以及小组讨论的表现。
2.作业:评估学生完成的电路设计、实验报告和仿真分析等作业的质量。
3.考试:设置期中、期末考试,测试学生对电路基本原理和仿真实验知识的掌握程度。
如何进行电路的仿真和验证
如何进行电路的仿真和验证电路仿真和验证是电子设计中非常重要的环节,它可以帮助工程师评估电路的性能、发现问题并进行优化。
本文将介绍如何进行电路的仿真和验证,帮助读者对该过程有一个清晰的了解。
一、电路仿真的基本概念和方法电路仿真是通过使用计算机软件来模拟电路运行的过程,以获取电路的性能参数和波形。
下面是进行电路仿真的一般步骤:1. 设计电路原理图:首先,需要使用电子设计自动化软件(如Cadence、Altium等)来设计电路的原理图,包括电路中的元件和它们之间的连接关系。
2. 编写仿真模型:为了进行仿真,需要为电路中的每个元件编写仿真模型。
这些模型能够准确地描述元件的特性和行为,对于常见的元件(如电阻、电容、电感等),可以使用编程语言(如Verilog-A、SPICE等)来编写模型。
3. 设置仿真参数:在进行电路仿真之前,需要设置仿真的参数,包括工作电压、工作温度、仿真时间等。
这些参数会影响电路的仿真结果,需要根据实际情况进行设置。
4. 运行仿真:在设置好仿真参数后,可以通过仿真软件来运行仿真。
仿真软件会根据仿真模型和参数计算电路的电流、电压、功率等参数,并生成电路的波形图。
5. 仿真结果分析:当仿真完成后,需要对仿真结果进行分析。
通过观察波形图和参数值,可以评估电路的性能如增益、带宽等,并发现潜在的问题。
二、电路验证的重要性和方法电路验证是在实际电路制作之前对设计的电路进行验证,以确保其功能和性能的正确性。
下面是进行电路验证的常用方法:1. 逻辑验证:逻辑验证主要用于数字电路设计。
通过使用逻辑仿真工具(如ModelSim、ISE等),可以对电路进行逻辑仿真,验证其逻辑功能是否符合设计要求。
2. 物理验证:物理验证主要用于模拟电路设计。
通过使用物理仿真工具(如HSpice、Spectre等),可以对电路进行物理仿真,验证其电流、电压、功率等物理参数是否满足设计要求。
3. 实验验证:实验验证是通过在实际电路中搭建和测试,验证电路的性能和特性。
以实例说明进行电路仿真的详细步骤及注意事项
以实例说明进行电路仿真的详细步骤及注意事项进行电路仿真是电子工程学习和设计过程中常用的工具之一,它可以帮助工程师评估电路的性能,优化设计,并验证电路的可行性。
下面是进行电路仿真的详细步骤以及一些注意事项。
步骤1:定义电路首先,我们需要定义电路的拓扑结构和元件的参数。
这可以通过使用电路设计软件(如Cadence,Multisim等)来完成。
在这一步中,我们需要根据设计需求选择合适的元件并将其添加到设计环境中。
例如,如果我们要设计一个简单的放大器电路,我们需要添加一个放大器元件(如运算放大器)以及其他所需的被动元件(如电阻、电容等)。
步骤2:布局和连线在绘制电路之前,我们首先需要了解元件之间的正确连接。
这可以通过元件数据手册、电路原理图等方法来确定。
然后,我们可以在设计环境中布置各个元件,并使用导线来连接它们。
这一步可以帮助我们确定元件之间的关系,并为下一步的仿真做准备。
步骤3:设置仿真参数在进行仿真之前,我们需要为仿真设置参数。
这包括仿真的时间范围、仿真步长、仿真类型(如时域仿真、频域仿真等)以及其他相关参数。
通过选择合适的参数,我们可以获得所需的仿真结果。
步骤4:运行仿真一旦设置好参数,我们就可以运行仿真了。
仿真软件将根据所定义的电路和参数来模拟电路行为,并生成仿真结果。
这些结果可以是电流、电压、功率等的时间-域波形,或者是频谱分析结果。
步骤5:分析仿真结果在仿真运行结束后,我们需要对仿真结果进行分析。
这包括对电流、电压波形的观察,对频谱分析的评估等。
通过分析仿真结果,我们可以评估电路设计的性能,并进行优化。
步骤6:优化设计在对仿真结果进行分析后,我们可以确定电路设计的不足之处,并进行优化。
这可能涉及更改元件的参数值、改变电路结构等。
通过反复进行仿真和优化,我们可以逐步改进电路设计,直到满足所需的性能要求。
步骤7:再次运行仿真一旦进行了设计优化,我们需要再次运行仿真来验证优化后的设计。
这可以帮助我们确认设计的改进是否有效,并确定电路是否满足设计要求。
怎样进行电路的仿真和测试
怎样进行电路的仿真和测试电路仿真和测试是电子工程领域中非常重要的环节,它们能够帮助工程师验证设计的可行性和准确性。
本文将介绍电路仿真和测试的基本步骤以及一些常用的工具和方法。
一、电路仿真电路仿真是通过使用特定的软件工具来模拟和分析电路的行为和性能。
它可以帮助工程师在实际制造之前对电路进行测试,节省大量的时间和成本。
1.准备工作在进行电路仿真之前,首先需要准备好以下几个方面的内容:- 设计电路的原理图和相关参数- 选择合适的仿真软件工具- 对仿真软件工具进行熟悉和了解2.建立电路模型在仿真软件中,需要根据设计电路的原理图和参数,建立相应的电路模型。
这些模型包括各种电子元器件的模型,如二极管、晶体管等。
有些仿真软件工具提供了一些标准的元件模型,而有些则需要用户自行添加。
3.参数设置和电路分析完成电路模型的建立后,需要设置仿真的一些参数,比如工作频率、电压范围等。
然后进行电路的各种分析,如直流分析、交流分析、变频分析等。
这些分析可以帮助工程师理解电路的性能和行为。
4.仿真结果分析仿真软件会给出电路仿真的结果,如电压波形、电流波形、功率消耗等。
工程师需要对仿真结果进行仔细的分析和比较,以确保设计的电路满足要求。
二、电路测试电路测试是指通过实验和测量来验证电路的功能和性能。
它可以帮助工程师检验仿真结果的准确性,并发现潜在问题。
1.准备测试设备在进行电路测试之前,需要准备好以下几个方面的内容:- 测试仪器和设备,如示波器、信号发生器等- 测试环境和条件的确立,如温度、湿度等2.测试方法和步骤根据具体的电路设计和测试要求,选定适当的测试方法和步骤。
测试方法可以包括直流测试、交流测试、频率响应测试等。
3.测试结果分析完成测试后,需要对测试结果进行仔细的分析。
与仿真分析一样,工程师需要比较测试结果和预期结果,确认电路的性能和功能是否符合要求。
4.问题排查和修正如果在测试过程中发现了问题或者电路没有达到预期的性能,工程师需要进行问题排查和修正。
《电路仿真分析》课件
选择恰当的仿真精度、考虑元件的理想性等。
仿真结果的有效性验证
与实际测试结果进行对比,确保仿真结果可靠。
仿真工作中遇到的问题及解决方案
如仿真失败、收敛问题等常见问题的解决方法。
结束语
展望电路仿真的未来发展,提出后续学习建议,并对本次课程进行总结。 • 电路仿真在不断发展和应用的技术领域中具有广阔的前景。 • 继续深入学习电路仿真相关知识,拓宽应用领域。 • 课程总结:回顾本次课程内容,加深对电路仿真的理解。
《电路仿真分析》PPT课 件
电路仿真分析课程致力于介绍电路仿真的意义、工具和分析方法,帮助学员 掌握电路仿真技巧,并解决在仿真过程中遇到的问题.
电路仿真分析:介绍
了解电路仿真的意义以及其分类,为后续的学习和应用奠定基础。
电路仿真的意义
探索电路工作原理、分析电路性能、降低开发成本。
电路仿真的分类
时域仿真、频域仿真、混合仿真、数字仿真等。
仿真工具
选择合适的仿真工具,并了解常见的电路仿真软件和仿真工作流程。
1 仿真工具的选择
根据需求和电路性质选择适合的仿真工具。
2 常见的电路仿真软件
SPICE、Altium Designer、PSPICE等。
3 仿真工作流程
建模 -> 设置边界条件 -> 进行仿真分析 -> 优化结果。
仿真分析
学习创建电路模型、设置边界条件、分析仿真结果、以及优化仿真结果的方法。
1
模型的创建
根据电路原理图或者自行设计建立电路
边界条件的设置
2
模型。
设置电源、负载、频率等条件,以获得
准确的仿真结果。
3
仿真结果的分析
电子电路CAD项目8 电路仿真
各种仿真类型以及参数设置方法,利用实例详细介绍了工作点分 析、瞬态仿真分析、参数扫描、交流小信号分析的设置和操作方 法。
即可。
注意:除了著名厂商生产的三极管具有仿真模型外,一般 的三极管,如常用的9013、9012等在元件库中都没有仿真模 型,此时必须根据三极管的参数在具有仿真模型的三极管库 (如Motorola Discrete BJT.IntLib)中选取参数相近的三极管。
怎样知道仿真三极管的参数呢?可以双击三极管打开三极 管的属性对话框,在模型列表【Models list】下选中 【Simulation】仿真模型,点击【Edit】编辑按钮,弹出如图 所示的仿真模型参数编辑对话框。
从瞬态仿真分析结果可以看出,输入VIN与输出信号VOUT均为正弦波, 且相位相差180度。输入信号振幅VIN=1V,输入信号振幅 VOUT=10V,Au=-VOUT/VIN=-10,与理论计算结果相同。
放大倍数与R2关系
由比例运放电路的放大倍数计算公式可知:电压放大倍数Au由电阻 R1及Rf大小决定,Au与R2成正比,与R1成反比。
(3)分析在1Hz~1MHz频率范围内电路的幅频特性。
要输出VOUT的波形,必须进行瞬态仿真分析, 而要分析电路中放大倍数与R2的关系,则可对 R2进行参数扫描分析,而要分析电路的幅频特性
必须采用交流小信号分析。
电压放大倍数
根据理想集成运放的特点,比例运放电路的放大倍数为:Au=-Uo/Ui=R2/R1,这样,本电路理论计算的放大倍数为:Au= -R2/R1=-10K/1K=10,其中“-”号表示输出与输入信号相位相反。
仿真模型文件
在需要观察信号电压与波形的电路节点处放置网络标号,瞬 态分析时,需观察电路中输入与输出信号波形,放置VIN、 VOUT网络标号,静态工作点分析时,需观察三极管B、C、 E极电压,在三极管三个管脚处分别放置网络标号VB、VC、 VE 。具体放置位置如电路图所示。
第8章 电路仿真
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第8章电路仿真章8.1 电路仿真的基本概念仿真中涉及到的几个基本概念如下:(1)仿真元器件:用户在做电路仿真时用到的元器件,要求具有仿真属性。
(2)仿真电路图:用户根据具体电路的设计要求,使用原理图编辑器及具有仿真属性的元器件所绘制成的电路原理图。
(3)仿真激励:用于模拟实际电路中的信号。
(4)仿真方式:仿真方式有多种,不同的仿真方式对应不同的参数设定,用户应根据具体的电路要求选择设置仿真方式。
(5)仿真结果:一般以波形的形式给出。
8.2 电路仿真的基本步骤1.编辑仿真原理图绘制仿真原理图时,图中所使用的元器件都必须具有Simulation属性。
如果某个元器件不具有仿真属性,则在仿真时将出现错误信息2.设置仿真激励源所谓仿真激励源就是输入信号,使电路可以开始工作。
仿真常用激励源有直流源、脉冲信号源及正弦信号源等。
3.放置节点网络标号将网络标号放置在需要测试的电路位置上。
4.设置仿真方式及参数用户应当根据具体电路的仿真要求,设置合理的仿真方式和相应的参数。
不同的仿真方式显示的仿真结果也不同。
5.执行仿真命令将以上设置完成后,执行菜单命令Design→Simulate→Mixed Sim命令,启动仿真命令。
6.分析仿真结果用户可以在*.sdf 的文件中查看、分析仿真的波形和数据。
若对仿真结果不满意,可以修改电路仿真原理图中的参数,再次进行仿真,直到满意为止。
8.3 常用电路仿真元器件Altium Designer 6.0的主要仿真电路元器件有分离元器件、特殊元器件等。
下面分别介绍这些仿真元器件。
1.分离元器件 Altium Designer 6.0系统为用户提供了一个常用分离元器件集成库 Miscellaneous Devices.IntLib,该库中包含了常用的元器件,如电阻、电容、电感、三极管等,它们大部分都具有仿真属性,可以用于仿真。
电路原理图的仿真分析
以验证电路功能是否正常,各项性能指标是否达 到设计要求。
2、传统的电路仿真:
方法:面包板(万能板)+导线+元件+测量仪器 缺点:工作量大、研发周期长,仪器仪表多
3、现代电路仿真
方法:以电路分析理论为基础,通过建立元器件的数 学模型,借助数值计算方法,在计算机上对电路功能、 性能指标进行分析计算,然后以文字、表格、图形等 方式在屏幕上显示出电路的有关性能指标。 目前常用仿真软件:
差动放大电路
B
放大整形电路
三、相关知识
1、电路进行仿真必须具备的条件
条件一:电路中所有的元器件必须从元件仿真库
Sim.Ddb中调出使用。
原因:该库中元件建立了数学模型——有生命力。
条件二:电路中必须加载仿真信号源(仿真激励 源)。 条件三:电路中在关键节点上放置网络标号。
2、Sim仿真库
点击“Add/Remove…”按钮,添加路径C: \Program Files\Design Exporer 99 SE\Library\Sch\中的仿真数据库Sim.ddb文
(6) 参数扫描分析 :Parameter Sweep
(7)噪声分析 :Noise Analysis
(8) 传递函数分析: Transfer Function
(9)蒙特Байду номын сангаас罗分析:Monte Carlo Analysis
四、任务实施过程
绘制仿真电路原理图
仿真元件、仿真源、 网络标号
电 路 仿 真 流 程 :
件到当前设计管理器中。
库名 74××.Lib
所包含的元件 74系列TTL的逻辑器件 晶体三极管系列 4000系列CMOS逻辑器件
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Altium Designer 6.0的主要仿真电路元器件有分离元器件、特殊元器件 等。下面分别介绍这些仿真元器件。 1.分离元器件 Altium Designer 6.0系统为用户提供了一个常用分离元器件集成库 Miscellaneous Devices.IntLib,该库中包含了常用的元器件,如电阻、 电容、电感、三极管等,它们大部分都具有仿真属性,可以用于仿真。 2.特殊元器件 (1)节点电压初始值元器件 节点电压初值“.IC”是存放在Simulation Sources.IntLib元器件库内的 特殊元器件。 (2) 仿真数学函数元器件 在Altium Designer 6.0仿真器中,系统还提供了若干仿真数学函数。它 们作为一种特殊的仿真元器件,主要用来将两路信号进行合成,以达 到一定的仿真目的。这就需要数学函数元器件来完成电路中信号的加、 减、乘、除等数学运算,也可以用来对一个节点信号进行各种变换, 如正弦变换、余弦变换等。
8.4.2 正弦信号激励源
正弦信号激励源包括正弦电压源VSIN和正弦电流源ISIN。它们主要用 来产生正弦电压和正弦电流,用以交流小信号分析和瞬态分析。 在该对话框中,需要设置的参数比较多,各项参数的具体意义如下: ▲ DC Magnitude:用于设置正弦信号的直流参数,它表示正弦信号 的直流偏置,通常设置为0。 ▲ AC Magnitude:用于设置交流小信号分析的电压值,通常设置为 1V。 ▲ AC Phase:用于设置交流小信号分析的初始相位值,通常设置为0。 ▲ Offset:用于设置正弦信号波上叠加的直流分量。 ▲ Amplitude:用于设置正弦信号的振幅。 ▲ Frequency:用于设置正弦信号的频率。 ▲ Delay:用于设置正弦信号的初始延时时间。 ▲ Damping Factor:用于设置正弦信号的阻尼因子,当设置为正值时, 正弦波的幅值随时间的变化而衰减;当设置为负值时,正弦波的幅值 随时间的变化而递增。 ▲ Phase:用于设置正弦波的初始相位。
8.5.5 交流小信号分析
交流小信号分析(AC Small Signal Analysis)是在一定的频率范围内计 ) 算电路的频率响应。如果电路中包含非线性元器件,在计算频率响应 之前就应该得到此元器件的交流小信号参数。在进行交流小信号分析 之前,必须保证电路中至少有一个交流电源,即在激励源中的AC属性 域中设置一个大于零的值。 ▲ Start Frequency:用于设置交流小信号分析的初始频率。 ▲ Stop Frequency:用于设置交流小信号分析的终止频率。 ▲ Sweep Type:用于设置扫描方式,有3种选择。 ▲ Test Points:在扫描范围内,交流小信号分析的测试点数目设置。 ▲ Total Test Point:显示全部测试点的数量。 在执行交流小信号分析前,电路原理图中必须包含至少一个信号源元 器件,并且在AC Magnitude参数中应输入一个值。用这个信号源去替 代仿真期间的正弦波发生器。用于扫描的正弦波的幅度和相位,需要 在SIM模型中指定。
8.5.4 直流扫描分析
直流扫描分析(DC Sweep Analysis)就是直流转移特性,当输入在一 定范围内变化时,输出一个曲线轨迹。通过执行一系列静态工作点分 析,修改选定的源信号电压,从而得到一个直流传输曲线。用户也可 以同时指定两个工作源。 ▲ Primary Source:电路中独立电源的名称。 ▲ Primary Start:主电源的起始电压值。 ▲ Primary Stop:主电源的停止电压值。 ▲ Primary Step:在扫描范围内指定的主电源步长值。 ▲ Enable Secondary:在主电源基础上,执行对从电源值的扫描分析。 ▲ Secondary Name:在电路中独立的第二个电源的名称。 ▲ Secondary Start:从电源的起始电压值。 ▲ Secondary Stop:从电源的停止电压值。 ▲ Secondary Step: 在扫描范围内指定的从电源步长值。 在直流扫描分析中必须设定一个主源,而第二个源为可选源。通常第 一个扫描变量(主独立源)所覆盖的区间是内循环,第二个(从独立 源)扫描区间是外循环。
8.2 电路仿真的基本步骤
1.编辑仿真原理图 绘制仿真原理图时,图中所使用的元器件都必须具有Simulation属性。 如果某个元器件不具有仿真属性,则在仿真时将出现错误信息 2.设置仿真激励源 所谓仿真激励源就是输入信号,使电路可以开始工作。仿真常用激励 源有直流源、脉冲信号源及正弦信号源等。 3.放置节点网络标号 将网络标号放置在需要测试的电路位置上。 4.设置仿真方式及参数 用户应当根据具体电路的仿真要求,设置合理的仿真方式和相应的参 数。不同的仿真方式显示的仿真结果也不同。 5.执行仿真命令 将以上设置完成后,执行菜单命令Design→Simulate→Mixed Sim命令, 启动仿真命令。 6.分析仿真结果 用户可以在*.sdf的文件中查看、分析仿真的波形和数据。若对仿真结 果不满意,可以修改电路仿真原理图中的参数,再次进行仿真,直到 满意为止。
第8章 电路仿真.txt
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第8章 电路仿真 章
8.1 电路仿真的基本概念
仿真中涉及到的几个基本概念如下: (1)仿真元器件:用户在做电路仿真时用到的元器件,要求具有仿真 属性。 (2)仿真电路图:用户根据具体电路的设计要求,使用原理图编辑器 及具有仿真属性的元器件所绘制成的电路原理图。 (3)仿真激励:用于模拟实际电路中的信号。 (4)仿真方式:仿真方式有多种,不同的仿真方式对应不同的参数设 定,用户应根据具体的电路要求选择设置仿真方式。 (5)仿真结果:一般以波形的形式给出。
8.4.4 随机信号激励源
随机信号激励源用来提供随机信号,此信号是由若干条相连的直线组成 的不规则的信号,包括两种:随机信号电压源VPWL和随机信号电流源 IPWL。仿真参数如下。 ▲ DC Magnitude:用于设置随机信号激励源的直流参数,通常设置为0。 ▲ AC Magnitude:用于设置交流小信号分析的电压值,通常设置为1V。 ▲ AC Phase:用于设置交流小信号分析的初始相位值,通常设置为0。 ▲ Time/Value Pairs:用于设置在分段点处的时间值和电压值。单击 按钮,可以增加一个分段点;单击 按钮,可以删除一个所选的分 段点。
8.4.6 指数函数信号激励源
指数函数信号激励源为仿真电路提供指数形状的电流或电压信号,常 用于高频电路仿真中,包括两种:指数电压源VEXP和指数电流源 IEXP。 指数函数信号激励源的仿真参数设置对话框仿真参数如下。 ▲ DC Magnitude:用于设置指数函数信号激励源的直流参数,通常设 置为0。 ▲ AC Magnitude:用于设置交流小信号分析的电压值,通常设置为1V。 ▲ AC Phase:用于设置交流小信号分析的初始相位值,通常设置为0。 ▲ Initial Value:用于设置指数函数信号的初始幅值。 ▲ Pulsed Value:用于设置指数函数信号的跳变值。 ▲ Rise Delay Time:用于设置信号上升延迟时间。 ▲ Rise Time Constant:用于设置信号上升时间。 ▲ Fall Delay Time:用于设置信号下降延迟时间。 ▲ Fall Time Constant:用于设置信号下降时间。
8.5 仿真模式设置
Altium Designer 6.0的仿真器可以完成各种形式的信号分析。在仿真 器的分析设置对话框中,通过通用参数设置页面,允许用户指定仿真 的范围和自动显示仿真的信号,每一项分析类型可以在独立的设置页 面内完成。 Altium Designer 6.0中允许的分析类型包括: ▲静态工作点分析(Operating Point Analysis) ▲瞬态分析和傅里叶分析(Transient/Fourier Analysis) ▲直流扫描分析 (DC Sweep Analysis DC Analysis) ▲交流小信号分析 (AC Small Signal Analysis) ▲噪声分析 (Noise Analysis) ▲零-极点分析(Pole-Zero Analysis) ▲传递函数分析(Transfer Function Analysis) ▲蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis) ▲参数扫描( Parameter Sweep) ▲温度扫描(Temperature Sweep)
8.5.3 瞬态分析和傅里叶分析
瞬态分析和傅里叶分析(Transient/Fourier Analysis)是电路仿真中经常 用到的仿真方式,在分析设置对话框中选中Transient/Fourier Analysis项,即可在右面显示瞬态分析和傅里叶分析参数设置,如图 8-26所示。 1.瞬态分析 瞬态分析在时域中描述瞬态输出变量的值。在未使用Use Initial Conditions参数时,对于固定偏置点,电路节点的初始值对计算偏置 点和非线性元件的小信号参数时节点初始值也应考虑在内,因此有初 始值的电容和电感也被看作是电路的一部分而保留下来。 2.傅里叶分析 一个电路设计的傅里叶分析是基于瞬态分析中最后一个周期的数据完 成的。 ▲ Enable Fourier:若选中该复选框,则在仿真中执行傅里叶分析。 ▲ Fourier Fundamental Frequency:用于设置傅里叶分析中的基波频率。 ▲ Fourier Number of Harmonics:傅里叶分析中的谐波数。每一个谐波 均为基频的整数倍。 ▲ Set Defaults:单击该按钮,可以将参数恢复为默认值。 在执行傅里叶分析后,系统将自动创建一个.sim 数据文件,文件中包 含了关于每一个谐波的幅度和相位的详细信息。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 8.4 电源和仿真激励源
8.4.1 直流电压源和直流电流源