Altium-Designer中的電路仿真

Altium-Designer中的電路仿

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的電路真今天看了下AltiumDesigner電路仿真功能現(xiàn)它還是蠻強大的著help里面的文檔《TU0106Defining&runningSimulationanalyses.PDF跑了一下，覺得還行，所以就把這個文檔翻譯下。。。。。其中包含了仿真功能的介紹，元件仿真模型的添加與修改，仿真環(huán)境的設(shè)置，等等。本人對SPICE仿了解的不多，里面涉及到SPICE的件如果有什么錯誤，歡迎提出！一電仿功介AltiumDesigner混合電路信號仿真工具，在電路原理圖設(shè)計階段實現(xiàn)對數(shù)?；旌闲盘栯娐返墓δ茉O(shè)計仿真配簡單易的參數(shù)配置窗口，完成基于時序、離散度比多種數(shù)據(jù)的分析AltiumDesigner可在原理圖中提供完善的混合信號電路仿真功能除了對XSPICE準(zhǔn)的支持之外，還支持對Pspice模和電路的仿真。AltiumDesigner的電路仿真是真正的混合模式仿真器，可以用于對模擬和數(shù)字器件的電路分析。仿真器采用由喬治亞技術(shù)研究所）開發(fā)的增強版事件驅(qū)動型XSPICE仿真模型，該模型是基于伯克里SPICE3代，于且SPICE3f5完全兼容。SPICE3f5模擬器件模型：包括電阻、電容、電感、電電流源、傳輸線和開關(guān)。類主要的通用半導(dǎo)體器件模型，如diodes、BJTsJFETs、MESFETs和MOSFETsXSPICE模器件模型是針對一些可能會影響到仿真效率的冗長的無需開發(fā)局部電路計的復(fù)雜的、非線性器件特性模型代碼。包括特殊功能函數(shù)，諸如增益、磁滯效應(yīng)、限電壓及限電流s域傳輸數(shù)精確度等。局部電路模型是指更復(fù)雜的器件，如用局部電路語法描述的操作運放、時鐘、晶體等。每個局部電路都下*.ckt文件中并在模型名稱的前面加上大寫的X數(shù)字器件模型是用數(shù)字SimCode語編寫的是一種由事件驅(qū)動型XSPICE模型擴展而來專門用于仿真數(shù)字器件的特殊的描述語言，是一種類C言，實現(xiàn)對數(shù)字器件的行為及特征的描述，參數(shù)可以包括傳輸時延、負載特征等信息可以通過真值表、數(shù)學(xué)函數(shù)和條件控制參數(shù)等源于標(biāo)準(zhǔn)的XSPICE代碼模型SimCode中真件采用ASCII3

碼字符并且保存.TXT后綴的文件譯后生.scb型文件可以將多個數(shù)字器件模型寫在同一個文件中。AltiumDesigner可現(xiàn)如下功能：1、真電路立及與仿真模型的連接AD中于采用集成庫技術(shù)，原理圖符號中即包含了對應(yīng)的仿真模型，因此原理圖即可直接用來作為仿真電路99SE中仿真電路則需要另行建立并單獨加載各元器件的仿真模型。2、部仿真型的加入AD提供了大量的仿真模型，但在實際電路設(shè)計中仍然需要補充、完善仿真模型集。一方面，用戶可編輯系統(tǒng)自帶的仿真模型文件來滿足仿真需求，另一方面，用可以直接將外部標(biāo)準(zhǔn)的仿真模型倒入系統(tǒng)中成為集成庫的一部分后即可直接在原理圖中進行電路仿真。3、真功能參數(shù)設(shè)置AltiumDesigner仿真器可以完成各種形式的信號分析，在仿真器的分析設(shè)置對話框中，通過全局設(shè)置頁面許用戶指定仿真的范圍和自動顯示仿真的信號一分析類型可以在獨立的設(shè)置頁面內(nèi)完成AltiumDesigner中許分析類型包括：1)2)3)4)5)

直流工作點分析瞬態(tài)分析和傅立葉分析交流小信號分析阻抗特性分析噪聲分析6)Pole-Zero（臨界點）分析7)8)9)

傳遞函數(shù)分析蒙特卡羅分析參數(shù)掃描4

10)

溫度掃描等二操步、用AltiumDesigner仿的本驟下1)2)3)4)5)6)7)8)9)

裝載與電路仿真相關(guān)的元件庫在電路上放置仿真元器件（該元件必須帶有仿真模型）繪制仿真電路圖，方法與繪制原理圖一致在仿真電路圖中添加仿真電源和激勵源設(shè)置仿真節(jié)點及電路的初始狀態(tài)對仿真電路原理圖進行ERC檢，以糾正錯誤設(shè)置仿真分析的參數(shù)運行電路仿真得到仿真結(jié)果修改仿真參數(shù)或更換元器件，重復(fù)5~8的驟，直至獲得滿意結(jié)果。、體現(xiàn)路真整過2.2.1、建程1)在具欄選File?New?Project?PCBProject創(chuàng)建一個PCB工并保存。2)在具欄選File?New?Schematic，創(chuàng)建一個原理圖文并保存。2.2.2、理展測電路如圖15

圖2.2.3、輯理1、放有真型元根據(jù)上面的電路，我們需要用到元器“LF411CN”，點擊左邊“”簽，使用search功能查找LF411CN。找到LF411CN之，點PlaceLF411CN”，放置元件，若提示元件庫未安裝，需要安裝，則點“yes，如圖：圖6

在仿真元件之前，我們可以按TAB鍵打開件屬性對話框，“Designator”處填入U1接著查看LF411CN的真模型：在左下角Models列表選中Simulation再點擊“Edit”，可查看模型的一些信息，如圖3。圖從上圖可以看出，仿真模型的路徑設(shè)置正確且?guī)斐晒Π惭b。點“Model”標(biāo)簽，可查看模型文件（若找不到模型文件，這里會有錯誤信息提示），如圖4。7

圖點擊“NetlistTemplate標(biāo)簽，可以查看網(wǎng)表模板，如圖5。圖至此，可以放置此元件。2、為件加SIMModel文件用于電路仿真的Spice模（和mdl文件）位于Library文夾的集成庫中，我們使用時要注意這些文件的后綴。模型名稱是模型連接到SIM模型文件的要因素，所以要確保模型名稱設(shè)置正確集成庫的模型文件步驟如下Library面的Search按鈕，在提示框中填入：HasModel('SIM','*',False)進行搜索；若想更具體些可填入HasModel('SIM','*LF411*',False)若我們不想讓元件使用集成庫中提供的仿真模型想別的模型代替?zhèn)兒脤e的模型文件復(fù)制到我們的目標(biāo)文件夾中。如果我們想要用的仿真模型在別的集成庫中，我們可以：1)2)

點擊FileOpen，打開包含仿真模型的庫文(.intlib)。在輸出文件夾（打開集成庫時生成的文件夾）中找到仿真文件，將其復(fù)制到我們自己的工程文件夾中，之后我們可以進行一些修改。8

復(fù)制好模型文件，再為元器件添加仿真模型。為了操作方便，我們直接到安裝目錄下的“Examples/CircuitSimulation/Filter文件夾中，復(fù)制模型文LF411C.ckt”到自己的工程文件夾中，接下來的步驟：1)

在Project板中，右擊工程，選“ExistingtoProject”將模型文件添加到本工程中。2)

雙擊元件U1元件屬性對話框表中選擇SimulationRemove按鈕，刪除原來的仿真模型。3)4)5)

點擊Model列下方的Add下拉按鈕選“Simulation在ModelSub-Kind選擇SpiceSubcircuit”使得Spice的綴“X在ModelName中入“LF411C，此時AD會索所有的庫，來查詢是否有與這名稱匹配的模型文件如AD找到一個匹配的文件則即停止尋找。對于不是集成庫中的模型文件，AD會添加到工程的文件進行搜索，然后再對搜索路徑Project?ProjectOptions）中的件進行搜索。如果找不到匹配的文件，則有錯誤信息提示。6)

最后的步驟是檢查管教映射是否正確，確保原理圖中元件管腳與模型文件中管腳定義相匹配。點擊“PortMap”，如圖69

圖修改管腳映射，在ModelPin列下拉選擇合適的腳，使其和原先的SIM模（）同。我們可以點擊NetlistTemplate簽，注意到其模型順序為123，4，5如圖7圖這些和ModelFile標(biāo)簽中的SUBCKT頭相對應(yīng)，如圖8：10

圖因此在Port”簽中“ModelPin”列表中我可以看到1(1),2(2),3(3),4(4),5(5),被列舉出來，其中第一個數(shù)字就是模型管腳（就是Netlist中的%1%2等，而subcircuit的則對應(yīng)著小括號面的數(shù)字。在Spicenetlist中我們需要注意其節(jié)點的連接順序，這些必須和.SUBCKT頭的節(jié)點順序相匹配。Netlist頭描述了每個管腳的功能，根據(jù)這些信息我們可以將其連接到原理圖管腳，如1(1)是同相輸入，故需連接到原理圖管腳3。原先的管腳映射和修改的管腳映射如圖9：圖之后點擊OK”完成自定義仿真模型的添加。11

3、放有真型電電放置電阻前，我們可以“TAB”鍵，打開元件屬性窗口，設(shè)置電阻值；Model列中，選中Simulation”點擊Edit，查看仿真模型屬性。一般系統(tǒng)默認設(shè)置就是正確的，如果沒修改過，應(yīng)該有如圖10屬：圖10同理，放置電容的情況也一樣，先設(shè)置電容值，再查看仿真模型屬性，如圖11：12

圖114、放電源1)

首先放置VDD電使“Library”面板的search功檢索關(guān)鍵VSRC查到VSRC之后，雙擊元件，若提示集成庫未安裝則安裝，其成庫SimulationSources.IntLib”。2)

在放置元件前，“”鍵，打開元件屬性對框，再編輯其仿真模型屬性，先確保其“ModelKind為“Source，“Model-”為“Source”。3)

點擊“Parameters”標(biāo)簽設(shè)電壓值輸入“并使能“ComponentParameter，之后點擊OK，完成設(shè)置。如圖1213

4)5)

圖12同理放置VSS并設(shè)置其電壓值為”最后添加正弦信號輸入：同樣是SimulationSources.IntLib的VSRC，打開其仿真模型屬性對話框，設(shè)置“ModelKind”為“VoltageSource，而ModelSub-Kind”設(shè)置為Sinusoidal。6)

點擊“Parameters標(biāo)簽，置電壓值，可按如圖13設(shè)：14

圖13之后點擊OK，設(shè)置完成，放置號源。5、放電端。1)2)3)4)

點擊“PlacePowerPort”，在放置前按”鍵，設(shè)置端口屬性。其中對于標(biāo)簽VDDVSS，其端口屬性為BAR。對于標(biāo)簽GND，其端口屬性“PowerGround”。對于標(biāo)簽OUT網(wǎng)絡(luò)），其端口屬性“Circle”6、連，譯根據(jù)上面的原理圖連接好電路，并在相應(yīng)的地方放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，之后編譯此原理圖。15

2.2.4、真置點擊“Design?Simulate?MixSim，是點擊工具欄中

（可通過View?Toolbars?MixedSim”調(diào)出）的

圖標(biāo)，進入設(shè)置窗口。如圖：圖14按照圖中顯示設(shè)置好“CollectDataFor”，“SheetstoNetlist和“Setup等三個區(qū)域，并且我們可以看到有一系列的信號AvailableSignal”中，這些都是AD算出來并可以進行仿真的信號。如果我們想要觀察某個信號，只需將其導(dǎo)擊信號到邊的“Active”；同理，若想刪ActiveSignal中的信號，也可以通過雙擊信號實。1、傳函分（括立變）置16

傳輸函數(shù)分析會生成一個文件，此文件能顯示波形圖，計算時間變化的瞬態(tài)輸出（如電壓，電流直偏置分析優(yōu)先于瞬態(tài)分析分析能夠計算出電路的直流偏置電壓如果“UseInitialConditions”選項被使能，直流偏置析則會根據(jù)具體的原理圖計算偏置電壓。首先應(yīng)該使“TransientAnalysis”然后取消UseTransientDefaults”選項，為了觀察到50Khz信號的三個完整波形，我們將停止時間設(shè)置為60u并將時間增長步長設(shè)置為100n最大增長步長為200n最終設(shè)置如圖：圖152、交小號析置交流小信號分析的輸出文件顯示了電路的頻率響應(yīng)頻為變量計算交流小信號的輸出值（這些輸出值一般是電壓增益）。17

1)2)3)

首先我們的原理圖必須有設(shè)置好參數(shù)的交流信號源（上面的步驟已經(jīng)設(shè)置好）使能“SmallSignalAnalysis選項然后根據(jù)圖16輸參數(shù)：圖16（注：如上圖，開始頻率點一般不設(shè)置0上圖表0.1HZ結(jié)束頻率點表示1MHZSweepType設(shè)置為Decade表示每100測點以10為數(shù)增長共701個測試點。）至此交流小信號分析設(shè)置完成進行此電路仿真分析時計算電路的直流偏置電壓，然后以變化的正弦輸入代替原有的信號源算時的電路的輸出入號的變化是根據(jù)“Test”和“Type”兩個選項進行的。3、電仿與析設(shè)置完成之后，就可以進行電路仿—點擊圖標(biāo)。在仿真過程中AD會一些警告和錯誤信息顯示在“Message面板如致命錯誤可根據(jù)面板提示信息修改原理圖果工程無錯誤，此過程還會生成一個SPICENetlist（.nxs）文件，且此文件在每次進行仿真18

時都會重新生成。仿真分析結(jié)束會生成打開一個）文件，里面顯示了電路的各種仿真結(jié)果（注：直流偏置最先執(zhí)行），如圖17：圖171)

創(chuàng)建波特圖波特圖包括了增益和相位信息們以根據(jù)交流小信號分析結(jié)果得到電路的波特圖先右擊上半部分坐標(biāo)圖in信號選“Wave”打開編輯波形對話框然后擇左邊的“Magnitude(dB)”再點擊“Creat”鈕。如圖18：19

圖18同理，對輸出增益，在上半部分的坐標(biāo)圖中右擊，選AddWavePlot，彈出的對話框中Waveforms列表選擇out”號，并在右邊的“Functions”列表選擇“Magnitude(dB)”然后點“Creat”按鈕，得到輸入輸出的增益圖。之后重復(fù)上述步驟添加相位圖，注意“ComplexFunctions”列表選擇“Phase(Deg)，最后結(jié)果如圖：20

圖19（我們可以在同個坐標(biāo)圖上顯示不同的Y軸使不同的曲線對應(yīng)不同的Y坐——需在編輯或添加波形文件時，選中AddnewYaxis”可；若刪除坐標(biāo)軸，相應(yīng)的曲線也會刪除，且在這模式下沒有Undo功能，故誤刪的話需重新導(dǎo)入曲線。）2)

使用光標(biāo)工具分析點擊“DB（out）”曲線右選擇“Cursor”再右擊選擇Cursor打兩個測量光標(biāo)，將光標(biāo)按圖20放：21

圖20再點擊SimData”標(biāo)簽，可以看到此時B-A=-3，且光標(biāo)B的率為“”，如圖21圖21故3dB點頻率為20kHz。2.2.5、數(shù)描置參數(shù)掃描功能使得我