EWB仿真分析方法

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第5章 EWB仿真分析方法

EWB提供了14种分析工具,本章将逐一加以介绍.利用EWB提供的分析工具,可

以了解电路的基本工作状态,通过虚拟仪表测量和分析电路的各种响应,比用实际仪器测

量精度高,范围宽.用EWB仿真分析电子电路的过程可分为4个步骤.

(1)创建电路:用户创建的待仿真电路图,输入元器件数据,选择分析方法.

(2)参数设置:程序会检查电路的结构,输入数据的性质,以及电路中的阐述内容, 对分析参数进行设置.

(3)电路分析:对输入信号作用下的电路进行分析,这是电路进行仿真和分析的关键

一步.它将形成电路的数值解,并把所得数据送至输出级.

(4)数据输出:从虚拟仪器(如示波器等)上获得仿真运行的波形,数据.也可以从"分析"栏中的"分析显示图"(Analysis Graph)中得到测量,分析的波形图和数据表.

用户可以在电路仿真进行之前,根据电路分析要求,设置不同仿真参数.在菜单分析

栏(Analysis)中选择"Analysis Options"后,在屏幕上出现一个分析选项对话框,如图

5-1.

图5-1 分析选项对话框

在分析选项对话框中包括5个选择标签,每个标签含意如下.

1)总体分析选择(Global)

ABSTOL——电流的绝对精度.(默认设置:1.012e ,适合一般双极型晶体管和VLSI 电路)

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GMIN——最小电导.该值不能设置为零,增大该值可以改善收敛性,但会影响仿真精度.(默认设置:1.012e ,一般情况不需调整)

PIVREL——最大矩阵项与主元值的相对比率.该值设定在0~1之间.(默认设置: 0.001,一般情况不需调整)

PIVTOL——主元矩阵项绝对最小值.(默认设置:1.013e )

RELTOL——相对误差精度.改变该值会影响仿真速度和收敛性.取值在1.06e 至0.01

之间.(默认设置:0.001)

TEMP——仿真温度.(默认设置:27℃)

VNTOL——电压绝对精度.通常小于电路中最大电压信号的6~8个数量级.(默认设

置:1.06e )

CHGTOL——电荷绝对精度.(默认设置:1.014e ,一般情况不需调整) RAMPTIME——斜升时间.该值是独立源,电容和电感从零至终值的变化条件.(默认设置:0)

CONVSTEP——相对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立相对步长限制自动控

制收敛.(默认设置:0.25)

CONVABSSTEP——绝对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立绝对步长限制自动控制收敛.(默认设置:0.1)

CONVLIMIT——收敛限制.用于某些元件模型内部的收敛算法.(默认设置:选用) RSHUNT——模拟节点分流电阻.在节点和地间接入电阻,该值应该较大.(默认设置:

不使用)如选择该项,则电阻为1.012e在"没有直流通路至地等情况时,可以降低该数值".

Mb——仿真时的临时性文件规模.当存储仿真结果的文件达到它的最大规模时,会出

现对话栏,有停止仿真,使用剩余磁盘空间继续仿真和删除已有数据继续仿真三种方法供

选择.(默认设置:10 MB)

2)直流分析选择(DC)

ITLI——工作点分析迭代极限.限制算法的迭代次数.(默认设置:100.若出现"在直流分析时不收敛"等情况,可增加该值从500~1000) GMINSTEPS——GMIN步进算法步长.适当选择该值,有助于直流工作点分析求解. (默认设置:10)

SRCSTEPS——SOURCE算法步长.适当选择,有助于直流工作点分析时分解.(默认设置:10)

3)瞬态分析选择(Transient)

ILT4——瞬态分析每时间点迭代次数的上限.减少此值会缩短瞬态分析的时间,但过

分降低该值会引起不稳定.(默认设置:10.若出现"时间步长太小"或"瞬态分析不收敛"

可增大此值到15~20)

MAXORD——积分方法的最大阶数.(默认设置:2,取值范围在2~6之间) TRTOL——瞬态误差精度因素.(默认设置:7,一般情况不需调整) METHOD——瞬态分析数值积分方法.(默认设置:TRAPEZOIDAL"梯形法"适合

振荡电路模式,GEAR"变阶积分"适合有理想开关的电路)

ACCT——打印数据.显示仿真过程的有关信息.(默认设置:无)

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4)器件分析选择(Device)

DEFAD——MOSFET漏极扩散区面积.(默认设置:0)

DEFAS——MOSFET源极扩散区面积.(默认设置:0)

DEFL——MOSFET沟道长度.(默认设置:0.0001)

DEFW——MOSFET沟道宽度.(默认设置:0.0001)

TNOM——模型参数标称温度.(默认设置:27℃)一般情况不需调整. BYPASS——非线性模型评估器件.(默认设置:ON.若选OFF将增加仿真时间.一

般情况不需调整)

TRYTOCOMPACT——小型传输线数据.只用于有耗传输线的仿真.(默认设置:无) 5)仪器分析选择(Instruments)

Pause after each screen——示波器每屏显示后暂停.(默认设置:不能) Generate time steps automatically——示波器自动设置时间步长.(默认设置:自动)

Set to zero——设置为零.瞬态分析的初始条件.(默认设置:无)

User-defined——采用用户定义的初始条件.(默认设置:无)

Calculate DC operating point——计算直流工作点.(默认设置:选用) Points pre cycle ——控制波特图测试仪每周期显示的点数.减少该数能加快仿真,但

精度会降低.(默认设置:100)

Pre trigger samples——逻辑分析仪触发前储存的点数.(默认设置:100) Post trigger samples——逻辑分析仪触发后储存的点数.(默认设置:100) Threshold voltage——逻辑分析仪高,低电平的门限电压.(默认设置:3.5 V) 5.1 基本分析方法

EWB提供6种基本分析方法,即直流工作点分析(DC Operating Point Analysis),交

流频率分析(AC Frequency Analysis),瞬态分析(Transient Analysis),傅里叶分析(Fourier

Analysis),失真分析(Distortion Analysis),噪声分析(Noise Analysis). 5.1.1 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)

直流工作点分析也称静态工作点分析,电路的直流分析是在交流输入信号视为零,电

路中电容视为开路,电感视为短路时,电路中数字器件视为高阻接地的情况下来计算电路

的直流工作点.在电路工作时,都必须给半导体器件以正确的偏置,直流分析就是要分析

半导体的偏置,分析电路在无外加交流输入信号下的静态电压和电流.了解电路的直流工

作点,才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作.求解电路的直流工作点

是电路进行交流与瞬态分析过程的基础.

1)创建电路

在EWB工作区构造一个单管放大电路,电路中电源电压,各电阻和电容取值如图

5-2

所示.

如果希望修改三极管的型号或调整三极管的β值,则双击三极管,选择Component

Properties/Models命令,修改三极管的型号.例如,将三极管型号确定为2N3904,在该栏

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图5-2 直流工作点分析电路

目下选择Edit/Forward Current Gain Coefficient(即β值),修改三极管的β值.

2)显示节点标志(ID)

选择Circuit/Schematic Options/Show/Hide栏下的Show nodes,电路中各节点标志(ID)

就会显示在电路中.

3)启动直流工作点分析工具