第7章 电路仿真

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电路仿真
添加到库文件面板中的仿真激励源库
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确定仿真元件
如果模型种类【Type】 栏下存在 【Simulation】仿真 模型，则表示该元件 可用于原理图仿真
仿真模型
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§11.3 设置仿真激励源参数
7.3.1直流电源 直流电源包括直流电压激励源（VSRC、VSRC2）和直流电流激励源 （ISRC），它们的外形如图所示，一般使用较多为直流电压激励源，VSRC 和VSRC2的区别在于VSRC2只有一个正极引脚，没有负极引脚。
7.1.1电路仿真的基本概念
电路仿真是以电路理论、数值计算方法和 计算机技术为基础，采用仿真模型和仿真算法， 通过计算机分析计算，然后以波形、图表等形 式显示电路的仿真结果。 Protel DXP 2004 电路仿真基于最新的Spice
3F5模拟模型和XSPICE Sim Code数字模型仿 真内核，内嵌一个功能强大的A/D 混合信号仿
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1)电阻元器件库中包含两种类型的电阻. 即Res〈固定电阻〉 和Re Semi (半导体电阻).在Res 的【参数】选项卡中，只 需要设置一个参数“ Value ”即电阻值. 在Res Semi 的【参数】选项卡中，需要设置以下参数。 口Value 电阻阻值 口Length 电阻长度 口Width 电阻宽度 口Temperature 电阻的温度系数。
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正弦波信号波形图
与选项卡参数对应的波形图
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11.3.3脉冲激励源
脉冲激励源在数字电路的瞬态分析中用得比较多，通过不同的参数设置， 它可用于产生矩形波、方波、三角波、锯齿波等众多波形，它包含脉冲 电压源（VPULSE）和脉冲电流源(IPULSE)，其外形如图所示。
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7.2 常用仿真元器件参数
DXP 2004 将元器件的原理图符号、PCB 封装与仿 真模型、信号完整性分析模型等集合在起，简化了用 户的设置工作.在常用器件库Miscellaneous Devices.Int Li b 中.包含了各种常用元器件。这些元器件大多数具 有仿真属性，可以直接用于仿真。
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调频波电压源仿真参数选项卡
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调频波电压源仿真参数
【DC Magnitude】：忽略不用。 【AC Magnitude】：交流小信号分析时电压值，典型值为1V。 【AC Phase】：交流小信号分析电压相位。 【Offset】:叠加在调频波上的直流分量。 【Amplitude】：载波振幅。 【Carrier Frequency】：载波频率。 【Modulation Index】：调制系数。 【Singal Frequency】：调制信号频率。
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4)晶振 元器件库中晶振的名称:为XTAL 口FREQ： 晶振的振荡频率 口RS ：晶振的串联电阻值 口C ：晶振的等强电容 口Q： 晶掘的品质因数
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5) 电位器 元器件阵中包含多种类型的电位器，如RPot (电位计)、Res Tap （抽头式电位器）等。 口 Value 电位器的电阻值 口 Set Position电位器引脚1 和中间引 脚之间的阻值与总 阻值的比值。
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脉冲电压源波形图
与选项卡参数对应的波形图
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分段线性激励源波形由几条相连的线段组成，是非周期信号激励源，一般 用于数字电路中产生复位或置位等信号，包含分段线性电压源（VPWL） 和分段线性电流源（IPWL），其外形如图所示。
7.3.4分段线性激励源
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分段线性电压源仿真参数选项卡
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分段线性电压源仿真参数
【DC Magnitude】：忽略不用。 【AC Magnitude】：交流小信号分析时电压值，典型 值为1V。 【AC Phase】：交流小信号分析电压相位。 【Time/Voltage Pairs】：转折点“时间/电压”坐标表， 如图11.17所表示的坐标为：（0ms，5V）、（1ms， 5V）、（2ms, 3V）、（3ms，4V），输入时一行 对应一个转折点坐标。时间输入【Time(s)】列中， 单位为秒(s)，如果输入毫秒或微秒，可以使用m或 u。电压输入【Voltage（V）】列中，单位为伏 （V）。可以通过【Add…】或【Delete…】按钮 来添加或删除表格中的行。
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2. 常规参数设置
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常规参数设置
（1）【Co11ect Data For】选择仿真数据类型 在图所示的窗口内，点击【Co11ect Data For】下拉按钮,选择需仿真计算的数据类 型，可选择的数据类型包括如下5个类型： 【Node Voltage and Supply Current】:计算节点电压和激励源电流。 【Node Voltage，Supply and Device Current】: 计算节点电压、激励源与元件电流。 【Node Voltage，Supply Current，Device Current and Power】: 计算节点电压、激励 源电流、元件电流和功率。 【Node Voltage，Supply Current and Device/Subcircuit VARS】: 计算节点电压、激励 源电流、元件/子电路电压和电流。 【Active Signal】: 激活信号（包含元件电流、功率、阻抗及已定义节点电压等）。 用户可以根据需要选择自己需要的数据类型，一般采用默认的【Node Voltage， Supply Current，Device Current and Power】选项。
为可选参数，只有在进行交流小信号分析时才需设置。
【AC Phase】：交流小信号电压的相位，典型值为0，也为可选 参数。
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11.3.2．正弦波激励源 正弦波激励源（VSIN）在模拟电路仿真中用得较多， 它包含正弦波电压源（VSIN）和正弦波电流源 （ISIN），它们的外形如图所示。
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【DC Magnitude】：忽略不用。 【AC Magnitude】：交流小信号分析时电压值，典型值为1V。 【AC Phase】：交流小信号分析电压相位。 【Initial value】： 指数函数电压源的初始电压。 【Pulsed Value】：指数函数电压的跳变电压，当跳变电压为负时，是负脉冲。 【Rise Delay Time】：上升延迟时间，它决定指数函数的上升时刻。 【Rise Time Constant】：上升过程时间，它决定指数函数上升过程的陡峭程度， 该值越小，上升过程越陡峭。 【Fall Delay Time】：下降延迟时间，它决定指数函数的下降时刻。 【Fall Time Constant】：下降过程时间。它决定指数函数下降过程的陡峭程度， 该值越小，下降速度越快。
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正弦波信号仿真参数选项卡
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正弦波信号仿真参数
【DC Magnitude】：直流参数，在正弦波信号中一般忽略不用，通常设为0。 【AC Magnitude】：交流小信号分析时电压值，典型值为1V。 【AC phase】：交流小信号分析时电压相位，典型值为0。 【Offset】： 叠加在正弦波信号上的直流电压偏移量。 【Amplitude】：正弦波信号的振幅。 【Frequency】：正弦波信号的频率，它的倒数即为周期。 【Damping】：阻尼因子，该值影响正弦波信号的振幅随时间的变化关系，如果设 置为0，该正弦波为等幅正弦波，幅度不随时间变化。如果设为正值，该正弦 波幅度随时间而递减。如果设为负值，该正弦波幅度随时间而递增。 【Phase】：正弦波信号初始相位，单位为度。
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6) 熔丝 熔丝可以防止芯片及其他元器件在过电流工作时 受到损坏。元器件库中提供了两种具有仿真属性的 熔丝 Fusel 和Fuse2. 熔丝需要设置的仿真参数如下. 口Resistance 熔丝的电阻值
口Current
熔丝的的熔断电流
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7）二极管 元器件库中提供了众多二极管(Diode)。 口Area Factor 二极管的面积因子 口 Starting Condition 二极管的起始工作状态 口Initial Voltage 二极管两端的初始电压 口Temperature 二极管的工作温度
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第7章 电路仿真
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电路仿真
本章学习目标
本章通过实例讲解，介绍电路仿真的基本概念和具体 操作，以达到以下学习目标： 掌握电路仿真的环境参数设置； 掌握电路仿真的流程； 掌握电路仿真的常用方法；
掌握模拟电路仿真的方法；
掌握数字电路数字/模拟混合电路的仿真。
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7.1 电路仿真的一般步骤
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直流电压激励源VSRC属性对话框
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仿真模型参数编辑对话框
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仿真参数选项卡
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直流电压激励源VSRC属性
【Value】：直流电压值，默认单位为V，如设置为12，则表示
12V的直流电压源，它是直流电压源的主要参数。 【AC Magnitude】:交流小信号分析时电压值，典型值为1V，它
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指数函数电压源波形图
与选项卡参数对应的波形图
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7.4 电路仿真类型及参数设置
7.4.1 仿真类型介绍和常规参数设置 进行电路仿真分析前，首先需要根据要分析的电路参 数和性能确定仿真分析的方式，设置必要的参数， 以及选择仿真完成后可立即观察到的信号。 具体而言，仿真方式的设置可以分成二步来进行，首 先选择仿真方式并设置所有仿真方式中都需要的常 规参数，如仿真结束需要立即观察的信号以及仿真 对象等。接下来设置运行所选仿真方式必须的特殊 参数。
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在原理图编辑窗口内，可以执行菜单命令【Design】/【Simulate】/ 【Mixed Sim】运行仿真，进入仿真分析设置框，如图所示。
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1. 仿真类型介绍
Protel DXP提供了如下九种仿真分析方式： 【Operating Point Analysis】：工作点分析 【Transient/Fourier Analysis】：瞬态分析/傅立叶分析 【AC Small Signal Analysis】：交流小信号分析 【DC Sweep Analysis】：直流扫描分析 【Noise Analysis】：噪声分析 【Transfer Function Analysis】：传递函数分析 【Temperature Sweep Analysis】：温度扫描分析 【Parameter Sweep Analysis】：参数扫描分析 【Monte Carlo Analysis】：蒙特卡罗分析
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脉冲电压源仿真参数选项卡
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脉冲电压源仿真参数
【DC Magnitude】：忽略不用。 【AC Magnitude】：交流小信号分析时的电压，典型值为1V。 【AC Phase】 ：交流小信号分析时的电压相位。 【Initial value】： 脉冲的起始电压。 【Pulsed Value】：脉冲电压，当脉冲电压为负时，是负脉冲。 【Time Delay】：延迟时间。 【Rise Time】：上升时间,必须大于0。 【Fall Time】：下降时间,必须大于0。 【Pulse Width】：脉冲宽度。 【Period】： 脉冲周期。 【Phase】：脉冲波信号初始相位，单位为度。
真器，设计人员在进行原理图设计输入后，即
可正确地进行电路仿真。
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7.1.2电路仿真的操作步骤
1．要创建并编辑需要仿真的原理图文件 2．给原理图中的每个元器件添加仿真模型
3. 放置电源和仿真激励源 3．放置网络标签 4．选择仿真方式与设置仿真参数 5．运行仿真 6．观察分析仿真结果
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பைடு நூலகம்
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调频波电压源波形图
与选项卡参数对应的波形图
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7.3.6指数函数激励源
指数函数激励源在高频电路仿真分析中经常用到，包含指数函数 电压源（VEXP）和指数函数电流源（IEXP），其外形如图
所示。
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指数函数电压源仿真参数选项卡
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指数函数电压源仿真参数
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2) 电容 元器件库中包含两种类型的电容:Cap 〈无极性电容) 和 Cap Pol (有极性电容) 。 口Value 电感值 口Initial Voltage 初始电压值默认值为“0V” 3) 电感 元器件Miscellaneous Devices.IntLib中，包含一种 类型的电感. 口Value 电感值 口Initial Current 初始电流值，默认值为“0A”
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分段线性电压源波形图
与选项卡参数对应的波形图
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7.3.5调频波激励源
调频波激励源是一种经过频率调制的特殊正弦波，它的频率不是 一成不变的，而是随着调制信号的变化而变化，一般用于发射和 接收电路的仿真。包含调频波电压源（VSFFM）和调频波电流 源（ISFFM），其外形如图所示。