电子CAD技术电路仿真PPT学习教案
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这些源提供了用来激励电路的一个不变的电压或电流输出。直流源的“属性”对话框如 图4. 1. 8所示，在该对话框中的部分设置如下。 Designator——设置直流源器件名称。 Part Type——设置电压源的电压或电流源的电流的幅值。 (2) 正弦仿真源库Simulation Symbols. lib中，包含了如下的正弦源器件。 ① VSIN：正弦电压源。 ② ISIN：正弦电流源。 通过这些源可创建正弦波电压和电流源。对正弦仿真源的“属性”对话框(如图4. 1. 9所 示)的设置类似于直流电源库。 Designator——设置所需的激励源器件的名称，如INPUT。 选择Part Fields选项，可设置DC、 AC(在此电源上进行交流小信号分析)、AC Phase(小信号的电压相位 )、OFFSET(电压或电流的正弦偏置)、Amplitude(正弦曲线的 峰值。
1. 第 一 种 方 式
如图4. 1. 3所示，选中浏览管理器(Browse Sch)，单击Add/Remove按钮，进入如 图4. 1. 4所示对话框。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
图4.1.4 Change
4.1.1 界 面 介 绍
Library File List对话框
电子CAD技术电路仿真
会计学
1
第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
采用Protel DXP进行混合信号仿真的设计流程如 图4.1.1所示。 在仿真原理图文件前，该原理图文件 必须包 含所需 的信息 。以下 是为使 仿真可 靠运行 而须遵 守的一 些规则 。 所有的元件必须定义适当的仿真元件 模式属 性。 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。 在需要绘制仿真数据的节点处必须添 加网络 标号。 必须定义电路的仿真初始条件。 设计原理图的一般流程，如图4.1.2所 示。
图4.1.5 添加元件库后的浏览管理器
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
图4.1.6 加载仿真用原理图库
2. 第 二 种 方 式
在原理图设计环境下，单击 Design｜Add／Remove Library菜单命令，如图4. 1. 6所示，来加载仿真用原理图库。完成上述操作后，就会打开“图库加载”(Change Library File List)对话框，如图4. 1. 4所示。选择Library｜Sch｜SIM. ddb，单击Add按 钮，就加载了仿真原理图库。浏览管理器(Browse Sch)如图4. 1. 5所示。 图4.1.5 添加元件库后的浏览管理器图4.1.6 加载仿真用原理图库在添加仿真元件库 之后，就可以从元件库管理器中选择调用所需要的仿真元件。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置 Protel Advanced SIM 99仿真器支持各种仿真功能，包括交流 小信号 分析、 瞬态特 性分析 、噪声 分析、 直流分 析、蒙 特卡罗 分析、 参数扫 描分析 、温度 扫描分 析、傅 里叶分 析和传 递函数 分析。 Protel Advanced SIM 99仿真器提供了功能强大的仿真结果分 析工具 ，可以 记录各 种需要 的仿真 数据， 显示各 种仿真 波形如 波特图 、模拟 信号波 形、数 字信号 波形等 ，并且 可以进 行波形 缩放、 波形比 较、波 形测量 等，使 用户快 速而准 确地估 计电路 性能。
图4.1.1 混合信号仿真的设计流程
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图4.1.2 设计原理图的一般流程
第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
图4.1.3 原理图文档界面
图4.3 原理图文档界面
首先，建立一个原理图文档，方法同第1章。界面与原理图文档界面相同，如图4. 1. 3 所示。 仿真库在Protel Advanced SIM 99软件目录下＼Library＼Sch＼SIM.ddb中。有两种方 式加载仿真元件库。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍 在设计完原理图，并对该原理图进行ER C检查 后，如 有错误 ，应返 回原理 图修改 设计。 Protel Advanced SIM 99可以对用户的设计电路进行一系列的 仿真。 这个仿 真引擎 与原理 图设计 工具Pr otel Advanced Schematic协同工作，为用 户提供 了完整 的从设 计到验 证的仿 真设计 环境。 Protel的模拟/混合信号仿真引擎使用Ber keley的 增强版 SPICE 3 FS/Xpice的仿真模型。由于数字器件的 复杂性 ，使用 标准的 、非事 件驱动 的SPIC E指令 通常也 能仿真 数字器 件。因 此，Pr otel采 用了 Xspice的扩展版本的一种事件驱动的 描述语 言——D igital Sim Code 描述数字器件。它包含了精确的事件驱 动的数 字元件 模型、 TTL和 CMOS电路模 型，使 用户可 以不用 人工插 入A/D 或D/A转 换器而 准确地 完成模 拟与数 字元件 的混合 电路仿 真。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
2. 不 需 要 用 户 设置 参数的 元件库
(1) 7SEGDISP. Lib：通用的不同颜色7段LED。 (2) BUFFER. Lib：缓冲器件。 (3) CAMP. Lib：电流放大器。 (4) COMPARATOR. Lib：比较器。 (5) IGBT. Lib：绝缘栅双极型晶体管。 (6) MATH. Lib：具有运算功能的两端口器件。 (7) MISC. Lib：各种不同的集成电路和其他器件。 (8) OPAMP. Lib：运算放大器。 (9) OPTO. Lib：光耦合隔离器件。 (10) REGULATOR. Lib：电源调节器。 (11) SCR. Lib：晶闸管。 (12) TIMER. Lib：555时钟芯片。 (13) TRIAC. Lib：三端双向晶间管。 (14) TUBE. Lib：真空管/电子管。 (15) UJT. Lib：单结晶体管。
在图4. 1. 4所示的Change Library File List对话框中 显示Protel 99 SE中有如下仿真元件库。 74xx. Lib：通用74系列数字集成电路库。 BJT. Lib：双极型三极管。 BUFFER. Lib：缓冲器库。 CAMP. Lib：电流放大器库。 CMOS. Lib：CMOS数字集成电路库。 COMPARATOR. Lib：比较器库。 CRYSTAL. Lib：石英晶体库。DIODE. Lib：二极管库。 IGBT. Lib：绝缘栅双极性晶体管库。JFET. Lib：结型场效应晶体管。 MATH. Lib：具有各种数学功能的两端口元件库。 MESFET. Lib：砷化镓场效应晶体管库。 MISC. Lib：杂元件库，包括模数、数模和锁相等电路。 MOSFET. Lib：金属氧化物场效应管库。 OPAMP. Lib：运算放大器库。OPTO. Lib：光耦器库，包括4N25。 REGULATOR. Lib：稳压电源库，包括7805、7812、LM317和TL431。 RELAY. Lib：继电器库，包括5V、12V等继电器。SCR. Lib：晶闸管库。
为了执行仿真分析，原理图中放置的所有元件都必须是仿真元件，以便仿真器正确 对待所放置的所有部件。Protel 99 SE提供的仿真元件库是为仿真准备的，只要将它们 放在原理图上，该元件将自动连接到相应的仿真模型文件上。另外，Protel 99 SE还为 大部分元件生产公司的常用元件制定了标准元件库，这些元件大部分都定义了仿真属性， 只要调用这些元件，就可以进行仿真分析。如果仿真检查时发现有元件没有定义仿真属 性，设计者则应该为其定义仿真属性。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
图4.1.7 元件的“属性”对话框
3． 仿 真 元 件 参数的 设置 这些元件具有特殊的属性域，如图4. 1. 7所示 的“属性”对话框。其中仿真元件特 有的属 性域 在Part Fields1～8和Part Fields9～16属性域中，
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
1. 需 要 用 户 设 置参 数的元 件库 下面这些元件库中的元件具有一些普通 原理图 库中元 件所没 有的仿 真属性 域。这 些域需 要用户 来设定 参数。
(1) Simulation Symbols. Lib：通用器件(电阻、电容、电感、电源、受控源、熔丝等)。 (2) DIODE. Lib：二极管。 (3) BJT. Lib：晶体管。 (4) JFET. Lib：结型场效应晶体管。 (5) MOSFET. Lib：金属氧化物半导体场效应晶体管。 (6) MESFET. Lib：金属半导体场效应晶体管。 (7) SWITCH. Lib：开关。 (8) CRYSTAL. Lib：石英晶体。 (9) RELAY. Lib：继电器。 (10) TRANSFORMER. Lib：互感(变压器)。 (11) TRANSLINE. Lib：传输线。 (12) 74xx. Lib：74：系列TTL元件。 (13) CMOS. Lib：CMOS4000系列元件。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
图4.1.述 及设置
(1) 在直流源库Simulation Symbols. lib中，包含了如下的直流源器件。 ① VSRC：电压源。 ② ISRC：电流源。
Lib
其他元件与此相同。
Ref：元件模型，此项不可改动。
Designator：元件名称。
Part type：元件标称值。
Temp：工作温度，可选项。
L：长度，可选项。
W：宽度，可选项。
(1) 电阻。在仿真库Symbols. Lib中有4种电阻类型可供仿真原理图用。
① RES：定值电阻。
② RESSEMI：半导体电阻。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
Simulation Symbols. 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。 TIMER. Lib：时基电路库，包括555和556。 TRANSFORMER. Lib：变压器元件库。 TRANSLINE. Lib：传输线元件库。 TRIAC. Lib：双向晶闸管库。 TUBE. Lib：电子管库。 UJT. Lib：单结晶体管库。 添加常用的元件库(Miscellaneous Devices. Lib)及仿真元件库(Sim)，添 加完毕 之后单 击OK按 钮，浏 览管理 器(Browse Sch)如图4. 1. 5所示。
③ RPOT：分压电阻。
④ RVAR：可变电阻。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
(2) 电容。 ① CAP：定值无极性电容。 ② CAP2：定值有极性电容。 ③ CAPSEMI：半导体电容。 (3) 电感：INDUCTOR。 (4) 二极管DIODE. Lib：在库中，包含了数目巨大的以工业标准部件命名的二极管。 (5) 电压/电流控制开关。 ① CWS：默认电流控制开关。 ② SW：默认电压控制开关。 ③ SW05 VT=500. 0mV的电压控制开关。 ④ SWM10 VT=0. 01mV的电压控制开关。 ⑤ SWP10 VT=0. 01mV的电压控制开关。 ⑥ STTL VT=2. 5mV，VH=0. 1mV的电压控制开关。 ⑦ TTL VT=2mV，VH=1. 2mV，ROFF=100E+6的电压控制开关。 ⑧ TRIAC VT=0. 99mV，RON=0. 1mV，ROFF=1E+7的电压控制开关。 (6) 传输线。 ① LITRA...：无损传输线。② LTRA...：有损传输线。③ URC...：均匀传输线。
1. 第 一 种 方 式
如图4. 1. 3所示，选中浏览管理器(Browse Sch)，单击Add/Remove按钮，进入如 图4. 1. 4所示对话框。
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4.1 电路仿真的基础知识
图4.1.4 Change
4.1.1 界 面 介 绍
Library File List对话框
电子CAD技术电路仿真
会计学
1
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
采用Protel DXP进行混合信号仿真的设计流程如 图4.1.1所示。 在仿真原理图文件前，该原理图文件 必须包 含所需 的信息 。以下 是为使 仿真可 靠运行 而须遵 守的一 些规则 。 所有的元件必须定义适当的仿真元件 模式属 性。 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。 在需要绘制仿真数据的节点处必须添 加网络 标号。 必须定义电路的仿真初始条件。 设计原理图的一般流程，如图4.1.2所 示。
图4.1.5 添加元件库后的浏览管理器
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
图4.1.6 加载仿真用原理图库
2. 第 二 种 方 式
在原理图设计环境下，单击 Design｜Add／Remove Library菜单命令，如图4. 1. 6所示，来加载仿真用原理图库。完成上述操作后，就会打开“图库加载”(Change Library File List)对话框，如图4. 1. 4所示。选择Library｜Sch｜SIM. ddb，单击Add按 钮，就加载了仿真原理图库。浏览管理器(Browse Sch)如图4. 1. 5所示。 图4.1.5 添加元件库后的浏览管理器图4.1.6 加载仿真用原理图库在添加仿真元件库 之后，就可以从元件库管理器中选择调用所需要的仿真元件。
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置 Protel Advanced SIM 99仿真器支持各种仿真功能，包括交流 小信号 分析、 瞬态特 性分析 、噪声 分析、 直流分 析、蒙 特卡罗 分析、 参数扫 描分析 、温度 扫描分 析、傅 里叶分 析和传 递函数 分析。 Protel Advanced SIM 99仿真器提供了功能强大的仿真结果分 析工具 ，可以 记录各 种需要 的仿真 数据， 显示各 种仿真 波形如 波特图 、模拟 信号波 形、数 字信号 波形等 ，并且 可以进 行波形 缩放、 波形比 较、波 形测量 等，使 用户快 速而准 确地估 计电路 性能。
图4.1.1 混合信号仿真的设计流程
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图4.1.2 设计原理图的一般流程
第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
图4.1.3 原理图文档界面
图4.3 原理图文档界面
首先，建立一个原理图文档，方法同第1章。界面与原理图文档界面相同，如图4. 1. 3 所示。 仿真库在Protel Advanced SIM 99软件目录下＼Library＼Sch＼SIM.ddb中。有两种方 式加载仿真元件库。
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4.1.1 界 面 介 绍 在设计完原理图，并对该原理图进行ER C检查 后，如 有错误 ，应返 回原理 图修改 设计。 Protel Advanced SIM 99可以对用户的设计电路进行一系列的 仿真。 这个仿 真引擎 与原理 图设计 工具Pr otel Advanced Schematic协同工作，为用 户提供 了完整 的从设 计到验 证的仿 真设计 环境。 Protel的模拟/混合信号仿真引擎使用Ber keley的 增强版 SPICE 3 FS/Xpice的仿真模型。由于数字器件的 复杂性 ，使用 标准的 、非事 件驱动 的SPIC E指令 通常也 能仿真 数字器 件。因 此，Pr otel采 用了 Xspice的扩展版本的一种事件驱动的 描述语 言——D igital Sim Code 描述数字器件。它包含了精确的事件驱 动的数 字元件 模型、 TTL和 CMOS电路模 型，使 用户可 以不用 人工插 入A/D 或D/A转 换器而 准确地 完成模 拟与数 字元件 的混合 电路仿 真。
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4.1.2 基 本 设 置
2. 不 需 要 用 户 设置 参数的 元件库
(1) 7SEGDISP. Lib：通用的不同颜色7段LED。 (2) BUFFER. Lib：缓冲器件。 (3) CAMP. Lib：电流放大器。 (4) COMPARATOR. Lib：比较器。 (5) IGBT. Lib：绝缘栅双极型晶体管。 (6) MATH. Lib：具有运算功能的两端口器件。 (7) MISC. Lib：各种不同的集成电路和其他器件。 (8) OPAMP. Lib：运算放大器。 (9) OPTO. Lib：光耦合隔离器件。 (10) REGULATOR. Lib：电源调节器。 (11) SCR. Lib：晶闸管。 (12) TIMER. Lib：555时钟芯片。 (13) TRIAC. Lib：三端双向晶间管。 (14) TUBE. Lib：真空管/电子管。 (15) UJT. Lib：单结晶体管。
在图4. 1. 4所示的Change Library File List对话框中 显示Protel 99 SE中有如下仿真元件库。 74xx. Lib：通用74系列数字集成电路库。 BJT. Lib：双极型三极管。 BUFFER. Lib：缓冲器库。 CAMP. Lib：电流放大器库。 CMOS. Lib：CMOS数字集成电路库。 COMPARATOR. Lib：比较器库。 CRYSTAL. Lib：石英晶体库。DIODE. Lib：二极管库。 IGBT. Lib：绝缘栅双极性晶体管库。JFET. Lib：结型场效应晶体管。 MATH. Lib：具有各种数学功能的两端口元件库。 MESFET. Lib：砷化镓场效应晶体管库。 MISC. Lib：杂元件库，包括模数、数模和锁相等电路。 MOSFET. Lib：金属氧化物场效应管库。 OPAMP. Lib：运算放大器库。OPTO. Lib：光耦器库，包括4N25。 REGULATOR. Lib：稳压电源库，包括7805、7812、LM317和TL431。 RELAY. Lib：继电器库，包括5V、12V等继电器。SCR. Lib：晶闸管库。
为了执行仿真分析，原理图中放置的所有元件都必须是仿真元件，以便仿真器正确 对待所放置的所有部件。Protel 99 SE提供的仿真元件库是为仿真准备的，只要将它们 放在原理图上，该元件将自动连接到相应的仿真模型文件上。另外，Protel 99 SE还为 大部分元件生产公司的常用元件制定了标准元件库，这些元件大部分都定义了仿真属性， 只要调用这些元件，就可以进行仿真分析。如果仿真检查时发现有元件没有定义仿真属 性，设计者则应该为其定义仿真属性。
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第4章 电路仿真
4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
图4.1.7 元件的“属性”对话框
3． 仿 真 元 件 参数的 设置 这些元件具有特殊的属性域，如图4. 1. 7所示 的“属性”对话框。其中仿真元件特 有的属 性域 在Part Fields1～8和Part Fields9～16属性域中，
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
1. 需 要 用 户 设 置参 数的元 件库 下面这些元件库中的元件具有一些普通 原理图 库中元 件所没 有的仿 真属性 域。这 些域需 要用户 来设定 参数。
(1) Simulation Symbols. Lib：通用器件(电阻、电容、电感、电源、受控源、熔丝等)。 (2) DIODE. Lib：二极管。 (3) BJT. Lib：晶体管。 (4) JFET. Lib：结型场效应晶体管。 (5) MOSFET. Lib：金属氧化物半导体场效应晶体管。 (6) MESFET. Lib：金属半导体场效应晶体管。 (7) SWITCH. Lib：开关。 (8) CRYSTAL. Lib：石英晶体。 (9) RELAY. Lib：继电器。 (10) TRANSFORMER. Lib：互感(变压器)。 (11) TRANSLINE. Lib：传输线。 (12) 74xx. Lib：74：系列TTL元件。 (13) CMOS. Lib：CMOS4000系列元件。
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4.1.2 基 本 设 置
图4.1.述 及设置
(1) 在直流源库Simulation Symbols. lib中，包含了如下的直流源器件。 ① VSRC：电压源。 ② ISRC：电流源。
Lib
其他元件与此相同。
Ref：元件模型，此项不可改动。
Designator：元件名称。
Part type：元件标称值。
Temp：工作温度，可选项。
L：长度，可选项。
W：宽度，可选项。
(1) 电阻。在仿真库Symbols. Lib中有4种电阻类型可供仿真原理图用。
① RES：定值电阻。
② RESSEMI：半导体电阻。
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.1 界 面 介 绍
Simulation Symbols. 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。 TIMER. Lib：时基电路库，包括555和556。 TRANSFORMER. Lib：变压器元件库。 TRANSLINE. Lib：传输线元件库。 TRIAC. Lib：双向晶闸管库。 TUBE. Lib：电子管库。 UJT. Lib：单结晶体管库。 添加常用的元件库(Miscellaneous Devices. Lib)及仿真元件库(Sim)，添 加完毕 之后单 击OK按 钮，浏 览管理 器(Browse Sch)如图4. 1. 5所示。
③ RPOT：分压电阻。
④ RVAR：可变电阻。
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4.1 电路仿真的基础知识
4.1.2 基 本 设 置
(2) 电容。 ① CAP：定值无极性电容。 ② CAP2：定值有极性电容。 ③ CAPSEMI：半导体电容。 (3) 电感：INDUCTOR。 (4) 二极管DIODE. Lib：在库中，包含了数目巨大的以工业标准部件命名的二极管。 (5) 电压/电流控制开关。 ① CWS：默认电流控制开关。 ② SW：默认电压控制开关。 ③ SW05 VT=500. 0mV的电压控制开关。 ④ SWM10 VT=0. 01mV的电压控制开关。 ⑤ SWP10 VT=0. 01mV的电压控制开关。 ⑥ STTL VT=2. 5mV，VH=0. 1mV的电压控制开关。 ⑦ TTL VT=2mV，VH=1. 2mV，ROFF=100E+6的电压控制开关。 ⑧ TRIAC VT=0. 99mV，RON=0. 1mV，ROFF=1E+7的电压控制开关。 (6) 传输线。 ① LITRA...：无损传输线。② LTRA...：有损传输线。③ URC...：均匀传输线。