第6章電路仿真

第6章

電路仿真

6.1仿真元件庫6.2仿真設(shè)置6.3運(yùn)行電路仿真電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》6.1仿真元件庫

Protel2004為設(shè)計(jì)者提供了大部分仿真元件，常用的仿真元件庫是MiscellaneousDevices.IntLib，仿真信號(hào)源的元件庫為SimulationSources.IntLib，仿真專用函數(shù)元件庫為SimulationSpecialFunction.IntLib，仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫為SimulationMathFunction.IntLib，信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫為SimulationTransmissionLine.IntLib。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

一、常用仿真元件庫Protel2004為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)常用仿真元件庫，即MiscellaneousDevices.IntLib。該元件庫包括電阻、電容、電感、振蕩器、三極管、二極管、電池、熔斷器等多種常用元件，所有元件均定義了仿真特性，仿真時(shí)只要選默認(rèn)屬性或者修改為自己需要的仿真屬性即可。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

二、仿真信號(hào)源元件庫

1．直流源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的直流源元件：(1)VSRC直流電壓源。(2)ISRC直流電流源。仿真庫中的直流電壓源和直流電流源符號(hào)如圖6.1所示。

圖6.1直流電壓源和直流電流源

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》2．正弦仿真源

在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的正弦源元件：(1)VSIN正弦電壓源。(2)ISIN正弦電流源。

仿真庫中的正弦電壓源和正弦電流源符號(hào)如圖6.2所示，通過這些仿真源可創(chuàng)建正弦電壓和正弦電流源。圖6.2正弦電壓源和正弦電流源電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》3．周期脈沖源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的周期脈沖源元件：(1)VPULSE電壓周期脈沖源。(2)IPULSE電流周期脈沖源。利用這些源可以創(chuàng)建周期性的連續(xù)的脈沖。周期脈沖源的符號(hào)如圖6.3所示。圖6.3周期脈沖源電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

4．分段線性源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的分段線性源元件；(1)VPWL分段線性電壓源。(2)IPWL分段線性電流源。圖6.4是仿真庫中的分段線性源符號(hào)，使用該分段線性源可以創(chuàng)建任意形狀的波形。

圖6.4分段線性源電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

5．指數(shù)激勵(lì)源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的指數(shù)激勵(lì)源器件：(1)VEXP指數(shù)激勵(lì)電壓源。(2)IEXP指數(shù)激勵(lì)電流源。通過這些指數(shù)激勵(lì)源可創(chuàng)建帶有指數(shù)上升沿或下降沿的脈沖波形。圖6.5中是仿真庫中的指數(shù)激勵(lì)源器件。

圖6.5指數(shù)激勵(lì)源

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6.單頻調(diào)頻源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的單頻調(diào)頻源器件：（1）VSFFM單頻調(diào)頻電壓源。（2）ISFFM單頻調(diào)頻電流源。

通過單頻調(diào)頻源可創(chuàng)建一個(gè)單頻調(diào)頻波。圖6.6所示為仿真庫中的單頻調(diào)頻源器件。

圖6.6單頻調(diào)頻源電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

7.線性受控源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的線性受控源器件：（1）HSRC線性電流控制電壓源。（2）GSRC線性電壓控制電流源。（3）FSRC線性電流控制電流源。（4）ESRC線性電壓控制電壓源。圖6.7是仿真器中的線性受控源器件。圖6.7線性受控源器件

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8.非線性受控源在庫SimulationSources.IntLib中，包含了如下的非線性受控源器件：（1）BVSRC非線性受控電壓源。（2）BISRC非線性受控電流源。圖6.8是仿真器中包括的非線性受控源器件。

圖6.8非線性受控源符號(hào)

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三、仿真專用函數(shù)元件庫

SimulationSpecialFunction.IntLib元件庫中的元件是一些專門為信號(hào)仿真而設(shè)計(jì)的函數(shù)元件庫，該元件庫提供了常用的運(yùn)算函數(shù)，比如增益、加、減、乘、除、求和、壓控振蕩源等專用的元件。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

四、仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件庫

SimulationMathFunction.IntLib元件庫中主要是一些仿真數(shù)學(xué)函數(shù)元件，比如求正弦、余弦、絕對(duì)值、反正弦、反余弦、開方等數(shù)學(xué)計(jì)算的函數(shù)，使用這些函數(shù)可以對(duì)仿真電路中的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，從而獲得自己需要的仿真信號(hào)。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

五、信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件庫

SimulationTransmissionLine.IntLib元件庫中主要包括三個(gè)信號(hào)仿真?zhèn)鬏斁€元件，即URC(均勻分布傳輸線)、LTRA(有損耗傳輸線)、LLTRA(無損耗傳輸線)元件，如圖6.9所示。圖6.9傳輸線類型

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》(1)LLTRA(無損耗傳輸線)該傳輸線是一個(gè)雙向的理想的延遲線，有兩個(gè)端口。節(jié)點(diǎn)定義了端口的正電壓的極性。(2)LTRA(有損耗傳輸線)單一的損耗傳輸線將使用兩端口響應(yīng)模型，這個(gè)模型屬性包含了電阻值、電感值、電容值和長(zhǎng)度，這些參數(shù)不可能直接在原理圖文件中設(shè)置，但設(shè)計(jì)者可以創(chuàng)建和引用自己的模型文件。(3)URC(均勻分布傳輸線)分布RC傳輸線模型(即URC模型)是由L.Gertzberrg在1974年所提出的模型上導(dǎo)出的。模型由URC傳輸線的子電路類型擴(kuò)展成內(nèi)部產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的集總RC分段網(wǎng)絡(luò)而獲得。RC各段在幾何上是連續(xù)的。URC線必須嚴(yán)格地由電阻和電容段構(gòu)成。

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》六、元件仿真屬性編輯在電路仿真時(shí)，所有元件必須具有仿真屬性，假設(shè)當(dāng)前元件沒有定義仿真屬性，則使用鼠標(biāo)雙擊該元件，打開“元件屬性”對(duì)話框后，在元件的模式列表框中不會(huì)顯示Simulation屬性，如圖6.10所示。

圖6.10“元件屬性”對(duì)話框

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(1)為了使元件具有仿真特性，可以按“Models”列表框下的按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖6.11所示的“添加新模式”對(duì)話框。(2)在圖6.11所示對(duì)話框中選擇Simulation(仿真)類型，單擊按鈕，系統(tǒng)會(huì)打開如圖6.12所示的仿真模式參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。

圖6.11“添加新模式”對(duì)話框圖6.12仿真模式參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》七、仿真源工具Protel2004還為仿真設(shè)計(jì)提供了一個(gè)仿真源工具，方便設(shè)計(jì)者進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)操作，執(zhí)行選單命令View\Toolbars\Utilities，就可以顯示實(shí)用工具欄，單擊實(shí)用工具欄中的按鈕，即可顯示圖6.13所示的仿真源工具命令。在仿真設(shè)計(jì)時(shí)，可以直接從該工具命令中選取元件添加到原理圖中。

圖6.13仿真源工具命令電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》6.2仿真設(shè)置

設(shè)置初始狀態(tài)是為計(jì)算偏置點(diǎn)而設(shè)定一個(gè)或多個(gè)電壓值(或電流值)。在分析模擬非線性電路、振蕩電路及觸發(fā)器電路的直流或瞬態(tài)特性時(shí)，常出現(xiàn)解的不收斂現(xiàn)象，當(dāng)然實(shí)際電路是有解的，其原因是點(diǎn)發(fā)散或收斂的偏置點(diǎn)不能適應(yīng)多種情況。設(shè)置初始值最通常的原因就是在兩個(gè)或更多的穩(wěn)定工作點(diǎn)中選擇一個(gè)，使仿真順利進(jìn)行。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

一、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。該設(shè)置對(duì)雙穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)電路收斂性的計(jì)算是必需的，它可使電路擺脫“停頓”狀態(tài)。一般情況下，設(shè)置是不必要。節(jié)點(diǎn)電壓可以在元件屬性對(duì)話框中設(shè)置，即打開如圖6.10所示的對(duì)話框后，對(duì)元件仿真屬性進(jìn)行編輯。接著進(jìn)行仿真模式參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)打開如圖6.12所示的對(duì)話框，在ModelKind下拉列表中選中InitialCondition選項(xiàng)，然后在ModelSub-Kind列表框中選擇InitialNodeVoltageGuess選項(xiàng)，然后進(jìn)入Parameters標(biāo)簽頁設(shè)置其初始值。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

二、初始條件(IC)設(shè)置該設(shè)置是用來設(shè)置瞬態(tài)分析初始條件的，不要把該設(shè)置和上述的設(shè)置相混淆。NS只是用來幫助直流解的收斂，并不影響最后的工作點(diǎn)(對(duì)多穩(wěn)態(tài)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。瞬態(tài)分析中，一旦設(shè)置了參數(shù)UseInitialConditions和IC時(shí)，瞬態(tài)分析就先不進(jìn)行直流工作點(diǎn)的分析(初始瞬態(tài)值)，因而應(yīng)在IC中設(shè)定各點(diǎn)的直流電壓。如果瞬態(tài)分析中沒有設(shè)置參數(shù)UseInitialConditions，那么在瞬態(tài)分析前計(jì)算直流偏置(初始瞬態(tài))解。這時(shí)，IC設(shè)置中指定的節(jié)點(diǎn)電壓僅當(dāng)作求解直流工作點(diǎn)時(shí)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的初始值。仿真元件的初始條件設(shè)置與節(jié)點(diǎn)電壓的設(shè)置類似。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

Protel2004在庫SimulationSources.IntLib中提供了兩個(gè)特別的初始狀態(tài)定義符，如圖6.14所示。

圖6.14節(jié)點(diǎn)電壓和初始條件狀態(tài)定義符(1).NS即NODESET。(2).IC即InitialCondition（初始條件）。只要向當(dāng)前的仿真原理圖添加這兩個(gè)元件符號(hào)，然后進(jìn)行設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真電路的節(jié)點(diǎn)電壓和初始條件的設(shè)置。初始狀態(tài)的設(shè)置共有三種途徑：“.IC”設(shè)置、“.NS”設(shè)置定義元件屬性。在電路仿真時(shí)中，如有這三種或兩種共存時(shí)，在分析中優(yōu)先考慮的次序是：定義元件屬性、“.IC”設(shè)置、“.NS”設(shè)置。如果“.NS”和“.IC”共存時(shí)，則“.IC”設(shè)置將取代“.NS”設(shè)置。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

三、仿真器的設(shè)置1．進(jìn)入分析(Analysis)主選單

(1)執(zhí)行Design\Simulate\MixedSim命令，進(jìn)入電路“仿真分析設(shè)置”對(duì)話框，如圖6.15所示。圖6.15“仿真分析設(shè)置”對(duì)話框

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》(2)選擇GeneralSetup選項(xiàng)，那么在對(duì)話框中顯示的是仿真分析的一般設(shè)置，如圖6.15所示。設(shè)計(jì)者可以選擇分析對(duì)象，在AvailableSignals列表中顯示的是可以進(jìn)行仿真分析的信號(hào)；ActiveSignals列表框中顯示的是激活的信號(hào)，即將要進(jìn)行仿真分析的信號(hào)；按和按鈕可設(shè)置激活的信號(hào)。

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2．瞬態(tài)特性分析瞬態(tài)特性分析(TransientAnalysis)是從時(shí)間零開始，到設(shè)計(jì)者規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行的。設(shè)計(jì)者可規(guī)定輸出的開始到終止的時(shí)間長(zhǎng)短和分析的步長(zhǎng)，初始值可由直流分析部分自動(dòng)確定，所有與時(shí)間無關(guān)的源，用它們的直流值，也可以用設(shè)計(jì)者規(guī)定的各元件的電平值作為初始條件進(jìn)行瞬態(tài)分析。在Protel2004中設(shè)置瞬態(tài)分析的參數(shù)，可以通過激活Transient／FourierAnalysis選項(xiàng)，在如圖6.16所示的“瞬態(tài)分析／傅里葉分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

圖6.16“瞬態(tài)分析／傅里葉分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》瞬態(tài)分析的輸出是在一個(gè)類似示波器的窗口中，在設(shè)計(jì)者定義的時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算變量瞬態(tài)輸出電流或電壓值。如果不使用初始條件，則靜態(tài)工作點(diǎn)分析將在瞬態(tài)分析前自動(dòng)執(zhí)行，以測(cè)得電路的直流偏置。瞬態(tài)分析通常從時(shí)間零開始。在時(shí)間零和開始時(shí)間(StartTime)之間，瞬態(tài)分析照樣進(jìn)行，但并不保存結(jié)果。在開始時(shí)間(StartTime)和終止時(shí)間(StopTime)的間隔內(nèi)將保存結(jié)果，用于顯示。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》步長(zhǎng)(StepTime)通常是用在瞬態(tài)分析中的時(shí)間增量。實(shí)際上，步長(zhǎng)設(shè)置不是固定不變的。采用變步長(zhǎng)，是為了自動(dòng)完成收斂。最大步長(zhǎng)(MaxStepTime)限制了分析瞬態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間片的變化量。瞬態(tài)分析中，如果選擇了UseInitialConditions選項(xiàng)，則瞬態(tài)分析就先不進(jìn)行直流工作點(diǎn)的分析(初始瞬態(tài)值)，因而應(yīng)在IC中設(shè)定各點(diǎn)的直流電壓。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》仿真時(shí)，如果設(shè)計(jì)者并不確定所需輸入的值，可選擇默認(rèn)值，從而自動(dòng)獲得瞬態(tài)分析用參數(shù)。開始時(shí)間(StartTime)一般設(shè)置為零。StopTime、StepTime和MaxStepTime與顯示周期(CyclesDisplayed)、每周期中的點(diǎn)數(shù)(PointsPerCycle)以及電路激勵(lì)源的最低頻率有關(guān)。如選中UseTransientDefaults選項(xiàng)，則每次仿真時(shí)將使用系統(tǒng)默認(rèn)的設(shè)置。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

3.傅里葉分析傅里葉分析(FourierAnalysis)是計(jì)算瞬態(tài)分析結(jié)果的一部分，得到基頻、DC分量和諧波。不是所有的瞬態(tài)分析結(jié)果都要用到，只用到瞬態(tài)分析終止時(shí)間之前的基頻的一個(gè)周期。若PERIOD是基頻的周期，則PERIOD=1／FREQ即瞬態(tài)分析至少要持續(xù)1／FREQ(s)。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》如圖6.16所示，要進(jìn)行傅里葉分析，必須選中Transient／FourierAnalysis選項(xiàng)。在此對(duì)話框中，可設(shè)置傅里葉分析的參數(shù)：●選中EnableFourier，則可以進(jìn)行傅里葉分析?！馞ourierFundamentalFrequency：設(shè)置傅里葉分析的基頻?！馞ourierNumberofHarmonics：設(shè)置所需要的諧波數(shù)。傅里葉分析中的每次諧波的幅值和相位信息將保存在Filename.sim文件中。

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》4.直流掃描分析

直流掃描分析(DCSweepAnalysis)產(chǎn)生直流轉(zhuǎn)移曲線。在Protel2004仿真時(shí)，通過激活DCSweepAnalysis選項(xiàng)，可得如圖6.17所示的“直流分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框。

圖6.17“直流分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

圖6.17中的PrimarySource定義了電路中的主電源，選中EnableSecondary選項(xiàng)可以使用從電源。Primary／SecondaryStart，Primary／SecondaryStop和Primary／SecondaryStep定義了主/從電源的掃描范圍和步長(zhǎng)。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》4.交流小信號(hào)分析交流小信號(hào)分析(ACSmallSignalAnalysis)將交流輸出變量作為頻率的函數(shù)計(jì)算出來。先計(jì)算電路的直流工作點(diǎn)，決定電路中所有非線性元件的線性化小信號(hào)模型參數(shù)，然后在設(shè)計(jì)者所指定的頻率范圍內(nèi)對(duì)該線性化電路進(jìn)行分析。交流小信號(hào)分析所希望的輸出通常是一個(gè)傳遞函數(shù)，如電壓增益、傳輸阻抗等。

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》在Protel2004仿真時(shí)，設(shè)置交流小信號(hào)分析的參數(shù)，可以通過激活A(yù)CSmallSignalAnalysis選項(xiàng)，打開如圖6.18所示的“交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框。圖6.18“交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》圖中的掃描類型(SweepType)和測(cè)試點(diǎn)數(shù)目(TestPoints)決定了頻率的增量。掃描類型共有三種選擇：1）Linear定義掃描中線性遞增的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。2）Decade定義掃描中以10的倍數(shù)遞增的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。3）Octave定義掃描中以8的倍數(shù)遞增的測(cè)試點(diǎn)數(shù)。在進(jìn)行交流小信號(hào)分析前，原理圖必須包括至少一個(gè)交流源，且該交流源已適當(dāng)設(shè)置。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》5.噪聲分析噪聲分析(NoiseAnalysis)是同交流分析一起進(jìn)行的。電路中產(chǎn)生噪聲的元件有電阻器和半導(dǎo)體元件，對(duì)每個(gè)元件的噪聲源，在交流小信號(hào)分析的每個(gè)頻率上計(jì)算出相應(yīng)的噪聲，并傳送到一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，所有傳送到該節(jié)點(diǎn)的噪聲進(jìn)行RMS(均方根)值相加，就得到了指定輸出端的等效輸出噪聲。同時(shí)計(jì)算出從輸入源到輸出端的電壓(電流)增益，由輸出噪聲和增益就可得到等效輸入噪聲值。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》設(shè)置噪聲分析的參數(shù)，可激活NoiseAnalysis選項(xiàng)，打開如圖6.19所示的“噪聲分析設(shè)置”對(duì)話框來操作。圖6.19“噪聲分析設(shè)置”對(duì)話框電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》6.傳遞函數(shù)分析傳遞函數(shù)分析(TransferFunctionAnalysis)用來計(jì)算直流輸入阻抗、輸出阻抗以及直流增益。設(shè)置傳遞函數(shù)分析的參數(shù)，可激活TransferFunctionAnalysis選項(xiàng)，打開如圖6.20所示的“傳遞函數(shù)分析”對(duì)話框進(jìn)行操作。圖6.20“傳遞函數(shù)分析”對(duì)話框SourceName中定義了參考的輸入源；ReferenceNode設(shè)置了參考源的節(jié)點(diǎn)。

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》7.掃描溫度分析

設(shè)置掃描溫度分析的參數(shù)，可通過激活TemperatureSweep選項(xiàng)，打開如圖6.21所示的“掃描溫度分析”對(duì)話框進(jìn)行操作。圖6.21“掃描溫度分析”對(duì)話框

●Start/StopTemperature定義了掃描的范圍，StepTemperature定義了掃描的步幅?！裨诜抡嬷?，如要進(jìn)行掃描溫度分析，則必須定義相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)分析。

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》8.參數(shù)掃描分析參數(shù)掃描分析(ParameterSweepAnalysis)允許設(shè)計(jì)者以自定義的增幅掃描元件的值。掃描參數(shù)分析可以改變基本的元件和模式，但并不改變子電路的數(shù)據(jù)。設(shè)置參數(shù)掃描分析的參數(shù)，可通過激活ParameterSweep選項(xiàng)，可打開如圖6.22所示的“參數(shù)掃描分析”對(duì)話框進(jìn)行操作。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

圖6.22“掃描參數(shù)分析”對(duì)話框電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》在SweepVariable(參數(shù)域)中輸入?yún)?shù)，該參數(shù)可以是一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)識(shí)符，如R1；也可以是帶有元件參數(shù)的標(biāo)識(shí)符，如R1[resistance]，可以直接從下拉列表中選擇。StartValue和StopValue定義了掃描的范圍，StepValue定義了掃描的步幅。設(shè)計(jì)者可以在SweepType(掃描類型)項(xiàng)中選擇掃描類型。如果選擇了UseRelativeValues選項(xiàng)，則將設(shè)計(jì)者輸入的值添加到已存在的參數(shù)中或作為默認(rèn)值。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》9.蒙特卡羅分析蒙特卡羅分析(MonteCarloAnalysis)是使用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器按元件值的概率分布來選擇元件，然后對(duì)電路進(jìn)行模擬分析。蒙特卡羅分析可在元件模型參數(shù)賦給的容差范圍內(nèi)，進(jìn)行各種復(fù)雜的分析，包括直流分析、交流及瞬態(tài)特性分析。這些分析結(jié)果可以用來預(yù)測(cè)電路生產(chǎn)時(shí)的成品率及成本等。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》在Protel2004仿真時(shí)，激活MonteCarloAnalysis選項(xiàng)打開如圖6.23所示的“蒙特卡羅分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，進(jìn)行蒙特卡羅直流分析參數(shù)設(shè)置。圖6.23“蒙特卡羅分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》蒙特卡羅分析是用來分析在給定電路中各元件容差范圍內(nèi)的分布規(guī)律，然后用隨機(jī)數(shù)對(duì)各元件取值。Protel2004中元件的分布規(guī)律(Distribution)有：●Uniform：平直分布，元件值在定義的容差范圍內(nèi)統(tǒng)一分布?！馟aussian：高斯曲線分布，元件值的定義中心值加上容差±3，在該范圍里呈高斯分布?！馱orstCase：與Uniform類似，但只使用該范圍的結(jié)束點(diǎn)。對(duì)話框中的NumberofRuns選項(xiàng)，為設(shè)計(jì)者定義的仿真數(shù)，如定義10次，則將在容差允許范圍內(nèi)，每次運(yùn)行將使用不同的元件值來仿真10次。設(shè)計(jì)者如果希望用一系列的隨機(jī)數(shù)來仿真，則可設(shè)置Seed選項(xiàng)，該項(xiàng)的默認(rèn)值為-1。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》6.3運(yùn)行電路仿真一般來說，要對(duì)電路圖進(jìn)行仿真分析，

應(yīng)使其包含以下的必要信息：

①所有的元器件和部件須引用適當(dāng)?shù)姆抡嫫骷Ｐ停?/p>

②必須放置和連接可靠的激勵(lì)信號(hào)源，以便仿真過程中驅(qū)動(dòng)整個(gè)電路；

③在需要繪制仿真數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)處必須添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)；

④如果必要的話，必須定義電路的仿真初始條件。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

一、對(duì)電路圖進(jìn)行仿真分析的方法步驟

采用Protel2004進(jìn)行混合信號(hào)仿真的設(shè)計(jì)流程如圖6.24所示。

圖6.24電路仿真一般流程

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》設(shè)計(jì)仿真原理圖步驟為：

（1）調(diào)用元件庫

仿真元件庫存放有多種原理圖仿真元件。設(shè)計(jì)仿真原理圖時(shí)，一定要先加載仿真元件庫，仿真元件庫存放路徑為Altium＼Library＼Simulation，仿真元件庫如圖6.25所示。圖6.25仿真元件庫電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

（2）選擇仿真用原理圖元件

原理圖中所放置的所有部件都必須包含特別的仿真信息。一般情況下是引用適當(dāng)?shù)腟pice器件模型。

（3）放置元件連接線路（4）添加激勵(lì)源和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

在電路實(shí)施仿真之前，一定要給所設(shè)計(jì)電路添加合適的激勵(lì)源，以便仿真器進(jìn)行仿真。同時(shí)在需要觀測(cè)輸出波形的節(jié)點(diǎn)處，定義網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，以便于仿真器的識(shí)別。（5）實(shí)施仿真

在設(shè)計(jì)好仿真原理圖后，先對(duì)該原理圖進(jìn)行ERC檢查，如有錯(cuò)誤，返回到原理圖設(shè)計(jì)中進(jìn)行修正，直至完全正確。接著，設(shè)計(jì)者就可以對(duì)仿真器設(shè)置，確定對(duì)原理圖進(jìn)行何種仿真分析，并設(shè)置分析所用的參數(shù)。設(shè)置不正確，仿真器可能在仿真前報(bào)告警告信息，仿真后將仿真過程中的錯(cuò)誤寫入Filename.err文件中。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

二、電路仿真舉例1.模擬電路仿真實(shí)例：簡(jiǎn)易整流穩(wěn)壓電路的仿真分析(1)設(shè)計(jì)仿真原理圖文件

圖6.26整流穩(wěn)壓電源

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

（2）執(zhí)行選單命令Design\Simulate\MixedSim，彈出“AnalysesSetup”對(duì)話框，如圖6.29所示。我們選擇對(duì)電路進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析和瞬態(tài)分析，觀察A、B、in和Out等4點(diǎn)的分析結(jié)果。

圖6.29整流穩(wěn)壓電路的仿真設(shè)置電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

（3）設(shè)置完以后，單擊按鈕開始仿真，不一會(huì)系統(tǒng)會(huì)彈出一個(gè)運(yùn)行仿真的消息框“Message”，如圖6.30所示。若“Message”框的內(nèi)容無錯(cuò)誤或警告提示，說明仿真運(yùn)行成功。圖6.30運(yùn)行仿真的消息框“Message”

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》當(dāng)仿真完成后，仿真器輸出“*.sdf”文件，顯示仿真分析波形，圖6.31所示顯示的瞬態(tài)分析波形。當(dāng)

“*.sdf”文件處于打開時(shí)，通過選單命令和工具欄可對(duì)顯示圖形及表格進(jìn)行分析和編輯。單擊下面的“OperationPoint”標(biāo)簽，會(huì)顯示直流工作點(diǎn)分析結(jié)果，如圖6.32所示。圖6.31瞬態(tài)分析波形顯示圖6.32直流工作點(diǎn)分析結(jié)果電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

（4）在仿真的過程中，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)創(chuàng)建SPICE網(wǎng)絡(luò)表。仿真分析后，仿真器就生成一個(gè)后綴為“.nsx”的文件，“.nsx”文件為原理圖的SPICE模式表示。如圖6.33所示。圖6.33仿真器生成的“.nsx”文件

電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》（5）設(shè)計(jì)者通過仿真結(jié)果完善原理圖設(shè)計(jì)。輸出“*.sdf”文件顯示了一系列的波形，設(shè)計(jì)者借助這些波形，可以很方便地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足和問題。從而，不必經(jīng)過實(shí)際的制板，就可修正原理圖存在的不足。電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》2.數(shù)字電路仿真實(shí)例：

雙穩(wěn)態(tài)電路仿真分析（1）繪制原理圖繪制好的雙穩(wěn)態(tài)電路如圖6.34所示。圖6.34雙穩(wěn)態(tài)電路電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel2004）(第2版）》

（2）執(zhí)行選單命令Design\Simulate\MixedSim，彈出“AnalysesSetup”對(duì)話框，如圖6.37所示。我們選擇對(duì)電路進(jìn)行