PCB設(shè)計_14電子電路仿真

1、本章將講述該系統(tǒng)的電子電路仿真的設(shè)置及電子電路仿真分析的基本方法。14.1 仿真的基本概念14.2 仿真的常用元件及屬性14.3 仿真常用激勵源14.4 初始狀態(tài)的設(shè)置14.5 仿真器的設(shè)置14.6 電子電路仿真實(shí)例 所謂的電子電路仿真是以電子電路分析理論為基礎(chǔ)，通過建立數(shù)學(xué)模型，借助數(shù)值計算的方法在計算機(jī)上對電子電路性能指標(biāo)進(jìn)行分析運(yùn)算，然后以文字、表格及圖形等方式在屏幕上顯示出來。 由于電子電路仿真不需要實(shí)際的元件和儀器儀表設(shè)備，設(shè)計者就可以對所涉及的電子電路進(jìn)行性能分析和校驗(yàn)，從而降低了開發(fā)費(fèi)用，減輕了勞動強(qiáng)度，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。另外，采用電子電路仿真還可以提高電子電路的設(shè)計質(zhì)量和可

2、靠性。14.2.1 常用元件 Altium Designer為用戶提供了一個常用元件庫，即Miscellaneous Devices.IntLib。該元件庫包括電阻、電容、電感、振蕩器、三極管、二極管、電池和熔斷器等，所有元件均定義了仿真特性，仿真時只要選默認(rèn)屬性或者修改為自己需要的仿真屬性即可。在電子電路仿真時，所有元件必須具有仿真屬性。下面介紹為元件添加仿真屬性的方法。（1）雙擊當(dāng)前元件，打開元件屬性對話框。（2）為了使元件具有仿真特性，可以單擊“模式（Models）”列表框下的“Add”按鈕，系統(tǒng)將彈出添加新模式對話框。（3）選擇Simulation（仿真）類型，單擊“OK”按鈕（3）選

3、擇Simulation（仿真）類型，單擊“OK”按鈕 General選項卡顯示的是一般信息，用戶可以在“Main Kind”下拉列表中選擇元件的總類別，然后在“Model Sub-kind”列表框中選擇模型的子類，并可以在“Model Name”文本框中輸入元件仿真模型名稱。 Parameters選項卡用來設(shè)置相應(yīng)元件仿真模型的仿真參數(shù)。 Pin Mapping選項卡用來顯示元件引腳的連接屬性。14.3.1 仿真激勵源工具欄執(zhí)行【View】/【Toolbars】/【Utilities】命令，從工具欄中選取合適的激勵源添加到電子電路圖中。1. 直流源2正弦仿真源3周期脈沖源4分段線性源5指數(shù)激勵

4、源6單頻調(diào)頻源7線性受控源8非線性受控源仿真激勵源庫為Simulation Sources.IntLib。其主要內(nèi)容：。設(shè)置初始狀態(tài)是為計算偏置點(diǎn)而設(shè)定一個或多個電壓值（或電流值）。初始狀態(tài)的設(shè)置方法有多種，一般可歸為兩類：一是定義元件屬性設(shè)置，二是特殊元件設(shè)置，下面分別給予介紹。1節(jié)點(diǎn)電壓（NS）設(shè)置該設(shè)置使指定的節(jié)點(diǎn)固定在所給定的電壓下，仿真器按這些節(jié)點(diǎn)電壓求得直流或瞬態(tài)的初始解。1節(jié)點(diǎn)電壓（NS）設(shè)置然后進(jìn)入“Parameters”選項卡，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置對話框，設(shè)置其初始值2初始條件（IC）設(shè)置 初始條件設(shè)置是用來設(shè)置瞬態(tài)初始條件的，不要把該設(shè)置和上述的設(shè)置相混淆。NS只是用來幫助直流

5、解的收斂，并不影響最后的工作點(diǎn)（對多穩(wěn)態(tài)電子電路除外）。IC僅用于設(shè)置偏置點(diǎn)的初始條件，它不影響DC掃描。Altium Designer在Simulation Sources.IntLib庫中還提供了兩個定義初始狀態(tài)的特殊元件節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置元件.NS，即Node Set（節(jié)點(diǎn)設(shè)置）為初始條件設(shè)置元件.IC，即Initial Condition （初始條件）14.5.1 分析設(shè)置對話框【Design】/【Simulate】/【Mixed Sim】命令14.5.2 一般設(shè)置單擊“General Setup”選項，在對話框中顯示的是仿真分析的一般設(shè)置用戶可以選擇分析對象，在“Available Sig

6、nals”列表中顯示的是可以進(jìn)行仿真分析的信號14.5.3 瞬態(tài)特性分析瞬態(tài)特性分析（Transient Analysis）是從時間零開始到用戶規(guī)定的時間范圍內(nèi)進(jìn)行的。激活“Transient”選項，彈出瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對話框14.5.4 直流分析 直流分析（DC Sweep Analysis）產(chǎn)生直流轉(zhuǎn)移曲線。直流分析將執(zhí)行一系列的靜態(tài)工作點(diǎn)的分析，從而改變前述定義的所選源的電壓。設(shè)置中，可定義可選輔助源。14.5.5 交流小信號分析 交流小信號分析（AC Small Signal Analysis）將交流輸出變量作為頻率的函數(shù)計算出來。 在Altium Designer仿真時，要定義掃描類

7、型（Sweep Pipe）和測試點(diǎn)數(shù)目（Test Points）；并且在進(jìn)行交流小信號分析前，原理圖必須包括至少一個交流源，且該交流源已適當(dāng)設(shè)置。14.5.6 噪聲分析 噪聲分析（Noise Analysis）是同交流分析一起進(jìn)行的。 可以設(shè)置噪聲源（Noise Source）、起始頻率、中止頻率、掃描類型、測試點(diǎn)數(shù)、輸出節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)等參數(shù)值。14.5.7 極點(diǎn)-零點(diǎn)分析 極點(diǎn)-零點(diǎn)分析（Pole-Zero Analysis）是針對設(shè)定的分析對象，分析其輸入/輸出的信號，并獲取其極點(diǎn)-零點(diǎn)的相關(guān)分析信息。 可以設(shè)置Input Node（輸入節(jié)點(diǎn)）、Input Reference Node（輸

8、入?yún)⒖脊?jié)點(diǎn)）、Output Node（輸出節(jié)點(diǎn)）、Output Reference Node（輸出參考節(jié)點(diǎn)）、Transfer Function Type（傳遞函數(shù)類型）和Analysis Type（分析類型）等參數(shù)值。14.5.8 傳遞函數(shù)分析 傳遞函數(shù)分析（Transfer Function Analysis）用來計算直流輸入阻抗、輸出阻抗及直流增益。 Source Name中定義了參考的輸入源，Reference Node設(shè)置了參考源的節(jié)點(diǎn)。14.5.9 溫度掃描分析 溫度掃描分析（Temperature Sweep Analysis）是和交流小信號分析、直流分析及瞬態(tài)特性分析中的一種或

9、幾種相連的，該設(shè)置規(guī)定了在什么溫度下進(jìn)行仿真。 Start/Stop Temperature定義了掃描的范圍，Step Temperature定義了掃描的步幅。14.5.10 參數(shù)掃描分析 參數(shù)掃描分析（Parameter Sweep Analysis）允許用戶以自定義的增幅掃描元件的值。 Start Value和Stop Value定義了掃描的范圍，Step Value定義了掃描的步幅。14.5.11 蒙特卡羅分析 蒙特卡羅分析（Monte Carlo Analysis）使用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器按元件值的概率分布來選擇元件，然后對電子電路進(jìn)行模擬分析。（1）Uniform平直的分布（2）Gaussian高斯曲線分布（3）Worst Case與Uniform類似（4）Number of Runs選項，為用戶定義的仿真數(shù)（5）用戶如果希望