原理圖仿真資料

原理圖仿真資料第1頁/共86頁

在Protel99SE中執(zhí)行仿真，只需簡(jiǎn)單地從仿真用元件庫中放置所需的元件，連接好原理圖，加上激勵(lì)源，然后單擊仿真按鈕即可自動(dòng)開始。作為一個(gè)真正的混合信號(hào)仿真器，SIM99集成了連續(xù)的模擬信號(hào)和離散的數(shù)字信號(hào),可以同時(shí)觀察復(fù)雜的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)波形，以及得到電路性能的全部波形。仿真可以很容易地從綜合菜單、對(duì)話框和工具條中方便的設(shè)置和運(yùn)行。也可在設(shè)計(jì)管理器環(huán)境中直接調(diào)用和編輯各種仿真文件。第2頁/共86頁4.1SIM99仿真庫中的主要元器件

一、電阻在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的電阻器：

RES固定電阻。

RESSEMI半導(dǎo)體電阻。

RPOT電位器。

RVAR變電阻。上述符號(hào)代表了一般的電阻類型，如圖4-1所示。

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這些元器件有一些特殊的仿真屬性域，在放置過程中按Tab鍵或放置完成后雙擊該器件得到屬性對(duì)話框，可如下設(shè)置：

Designator電阻器名稱（如R1）。

PartType以歐姆為單位的電阻值（如100kΩ）。

L可選項(xiàng)，電阻的長(zhǎng)度。（僅對(duì)半導(dǎo)體電阻有效）。

W可選項(xiàng)，電阻的寬度。（僅對(duì)半導(dǎo)體電阻有效）。

Temp可選項(xiàng)，元件工作溫度，以攝氏度為單位,缺省時(shí)為27℃(僅對(duì)半導(dǎo)體電阻有效)。

Set僅對(duì)電位器和可變電阻有效（在“PartFields1~8”選項(xiàng)卡中設(shè)置取值0~1）。第4頁/共86頁

二、電容在元件庫SimulationSymbols.Lib中,包含了如下的電容：

Cap定值無極性電容。

CAP2定值有極性電容。

CAPSEMI半導(dǎo)體電容。這些符號(hào)表示了一般的電容類型，如圖4-2所示。第5頁/共86頁

對(duì)電容的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator電容名稱（如C1）。

PartType以法拉(F)為單位的電容值（如100uF）。

L可選項(xiàng)，以米（m）為單位的電容的長(zhǎng)度（僅對(duì)半導(dǎo)體電容有效）。

W可選項(xiàng)，以米（m）為單位的電容的寬度（僅對(duì)半導(dǎo)體電容有效）。

IC可選項(xiàng)，初始條件，即電容的初始電壓值。在“PartFields1~8”選項(xiàng)卡中設(shè)置。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后，才有效。

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三、電感在元件庫SimulationSymbols.Lib中，包含的電感為INDUCTOR。對(duì)電感的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator電感名稱（如L1）。

PartType以亨（H）為單位的電感值（如80mH）。

IC可選項(xiàng),初始條件，即電感的初始電壓值。在“PartFields1~8”選項(xiàng)卡中設(shè)置。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。

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四、二極管在元件庫Diode.lib中，包含了數(shù)目巨大的以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部件命名的二極管。如圖4-3所示，該圖簡(jiǎn)單列出了庫中包含的幾種二極管。第8頁/共86頁

對(duì)二極管的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator二極管名稱（如D1）。

Area可選項(xiàng)，該屬性定義了所定義的模型的并行器件數(shù)。

Off可選項(xiàng)，在直流工作點(diǎn)分析中使二極管電壓為零。

IC可選項(xiàng)，表初始條件，即通過二極管的初始電壓值。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后，才有效。

Temp可選項(xiàng)，元件工作溫度，以攝氏度為單位,缺省時(shí)為27℃。第9頁/共86頁

五、三極管在元件庫BJT.LIB中，包含了數(shù)目巨大的以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部件命名的三極管。如圖4-4所示，該圖簡(jiǎn)單列出了庫中包含的三極管型號(hào)。第10頁/共86頁

對(duì)三極管的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator三極管名稱（如Q1）。

Area可選項(xiàng)，該屬性定義了所定義的模型的并行器件數(shù)。

Off可選項(xiàng)，在直流工作點(diǎn)分析中使三極管電壓為零。

IC可選項(xiàng)，初始條件，即三極管的初始電壓值。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。

Temp可選項(xiàng)，元件工作溫度，以攝氏度為單位，缺省時(shí)為27℃。第11頁/共86頁

六、JFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管包含在JFET.LIB庫文件中。

如圖4-5所示，該圖簡(jiǎn)單列出了庫中包含的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

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對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管名稱（如Q1）。

Area可選項(xiàng)，該屬性定義了所定義的模型的并行器件數(shù)。

Off可選項(xiàng)，在直流工作點(diǎn)分析中使終止電壓為零。

IC可選項(xiàng)，表初始條件，即通過三極管的初始電壓值。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后才有效。

Temp可選項(xiàng)，元件工作溫度，以攝氏度為單位。缺省時(shí)為27℃。第13頁/共86頁

七、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管

SIM99提供了四種MOSFET模型，它們的伏安特性公式各不相同，但它們基于的物理模型是相同的。在庫Mosfet.lib中，包含了數(shù)目巨大的以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部件命名的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。如圖4-6所示，該圖簡(jiǎn)單列出了庫中包含的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。第14頁/共86頁

對(duì)MOS場(chǎng)效晶體管的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

DesignatorM0S場(chǎng)效晶體管名稱(如Q1)。

L可選項(xiàng)，溝道長(zhǎng)度，單位為米（m）。

W可選項(xiàng)，溝道寬度，單位為米（m）。

AD可選項(xiàng)，漏區(qū)面積，單位為平方米（m2）。

AS可選項(xiàng)，源區(qū)面積，單位為平方米（m2）。

PD可選項(xiàng)，漏區(qū)周長(zhǎng)，單位為米（m）。

P可選項(xiàng)，源區(qū)周長(zhǎng)，單位為米（m）。

NRD可選項(xiàng)，漏極的相對(duì)電阻率。

NRS可選項(xiàng)，源極的相對(duì)電阻率。

Off可選項(xiàng)，在直流工作點(diǎn)分析中使終止電壓為零。

IC可選項(xiàng)，初始條件。

Temp可選項(xiàng)，元件工作溫度，以攝氏度為單位。缺省時(shí)為27℃。第15頁/共86頁

八、MES場(chǎng)效應(yīng)管

在庫Mesfet.lib中包含了一般的MES場(chǎng)效應(yīng)管。MES場(chǎng)效應(yīng)管模型是從Statz的砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)管的模型得到的，如圖4-7所示。第16頁/共86頁

對(duì)MES場(chǎng)效應(yīng)管的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

DesignatorMES場(chǎng)效應(yīng)管名稱,如Q1。

Area可選項(xiàng)，該屬性定義了所定義的模型下的并行器件數(shù)。該設(shè)置項(xiàng)將影響該模型的許多參數(shù)。

Off可選項(xiàng)，在直流工作點(diǎn)分析中使終止電壓為零。

IC可選項(xiàng)，表示初始條件，即通過MES場(chǎng)效應(yīng)管的初始電壓值。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后，才有效。第17頁/共86頁

九、電壓／電流控制開關(guān)在元件庫Switch．Lib中，包含的可用于仿真的開關(guān)如圖4-8所示.

（1）CSW默認(rèn)電流控制開關(guān)。（2）SW默認(rèn)電壓控制開關(guān)。（3）SW05VT=500.0m的電壓控制開關(guān)。（4）SWM10VT=―0.01的電壓控制開關(guān)。（5）SWP10VT=0.01的電壓控制開關(guān)。（6）STTLVT=2.5，VH=0.1的電壓控制開關(guān)。（7）TTLVT=2，VH=1.2，ROFF=100E+6的電壓控制開關(guān)。（8）TRIACVT=0.99，RON=0.1，ROFF=1E+7的電壓控制開關(guān)。第18頁/共86頁

對(duì)電壓／電流控制開關(guān)的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator電壓／電流控制開關(guān)名稱（如S1）。

ON／OFF可選項(xiàng)，初始條件選擇，該選項(xiàng)可為ON或OFF。設(shè)計(jì)者可以采取以下措施改善開關(guān)的特性。（1）將理想開關(guān)阻抗設(shè)置為和其他電路元件相比足夠大或低到可以忽略是明智的，如果把所有情況下用近似于理想的開關(guān)阻抗將加劇上面提到的不連續(xù)問題。當(dāng)然，在模擬實(shí)際的器件如MOSFET時(shí)，開態(tài)電阻將按模擬器件尺寸調(diào)整到實(shí)際水平。（2）對(duì)于如MOS場(chǎng)效應(yīng)管器件的模型，設(shè)置現(xiàn)實(shí)的阻抗值。（3）如果在開關(guān)模型中必須使用大范圍的開態(tài)到關(guān)態(tài)電阻（ROFF/RON>1E+12），那么在瞬態(tài)分析期間，所允許誤差上的容限應(yīng)利用。利用此容限后，在開關(guān)點(diǎn)附近將更加精細(xì)，不會(huì)由于電路中的迅速變化而產(chǎn)生誤差。在傅里葉變換中容許的錯(cuò)誤將減少，此時(shí)將TRTOL參數(shù)設(shè)為1。（4）如開關(guān)放置在電容周圍，則參數(shù)CHGTOL同樣應(yīng)當(dāng)減少（可嘗試1E-16）。第19頁/共86頁

TRTOL和CHGTOL參數(shù)可在

Simulatesetup\Advanced\Analysessetup中設(shè)置。

SPICE仿真器內(nèi)支持如表4-1所示的開關(guān)參數(shù)。第20頁/共86頁

十、熔絲

Fuse.lib包含了一般的熔絲器件。對(duì)熔絲的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator熔絲名稱（如F1）。

Current熔斷電流（單位A），如1A。

Resistance可選項(xiàng)，以Ω為單位的串聯(lián)的熔絲阻抗。第21頁/共86頁

十一、繼電器（RELAY）元件庫Relay.lib包括了大量的繼電器，如圖4-9所示。對(duì)繼電器的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator繼電器名稱。

Pullin觸點(diǎn)引入電壓。

Dropoff觸點(diǎn)偏離電壓。

Contar觸點(diǎn)阻抗。

Resistance線圈阻抗。

Inductor線圈電感。第22頁/共86頁

十二、晶振元件庫Crystal.lib中包含了不同規(guī)格的晶振。對(duì)晶振的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator晶振名稱（如Y1）。

Freq晶振頻率，如3MHz。

RS以Ω為單位的電阻值。

C以F為單位的電容值。

Q等效電路的Q值。第23頁/共86頁

十三、互感（電感耦合器）

元件庫Transformer.lib包括了大量的電感耦合器。對(duì)電感耦合器的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator電感耦合器名稱（如T1）。

Ratio二次／一次轉(zhuǎn)換比,這將改變模型的默認(rèn)值。

RP可選項(xiàng)，一次阻抗。

RS可選項(xiàng)，二次阻抗。

LEAK泄放電感。

MAG磁化電感。第24頁/共86頁

十四、傳輸線

元件庫Transline.lib中包含了如下幾種傳輸線符號(hào)，如圖4-10所示。

第25頁/共86頁(1)TRA無損耗傳輸線該傳輸線線是一個(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極性。對(duì)無損耗傳輸線的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator無損耗傳輸線名稱。

ZO可選項(xiàng)，特性阻抗，單位為Ω。

TD傳輸線的延遲時(shí)間，指節(jié)點(diǎn)間。

F頻率（指節(jié)點(diǎn)間）。

NL在頻率為F時(shí)相對(duì)于傳輸線波長(zhǎng)歸一化的傳輸線電學(xué)長(zhǎng)度（指節(jié)點(diǎn)間）。

IC可選項(xiàng)，表示初始條件，即通過MOS場(chǎng)效應(yīng)管的初始值。該項(xiàng)僅在仿真分析工具傅里葉變換中的使用初始條件被選中后，才有效。傳輸線長(zhǎng)度可用兩種形式表示：一種是由傳輸線的延時(shí)TD確定的，例如TD=15ns；另一種是給出一個(gè)頻率F和參數(shù)NL來確定。如規(guī)定了F而未給出NL，則認(rèn)為NL=0.25（即頻率為1/4波長(zhǎng)的頻率，F(xiàn)為二次諧波頻率）。

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（2）LTRA有損耗傳輸線單一的有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、電容值、電感值和長(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。首先拷貝Ltra.mdl文件，編輯這個(gè)新模型文件，并且改變“.MODEL”陳述后的一串值，這樣就可以將屬性修改成設(shè)計(jì)者所需要的，同時(shí)對(duì)該文件改名。在原理圖中使用這個(gè)新模型，只要在元件的PartTypeField中輸入新模型名稱。例如：從已存在的模型文件Ltra.mdl.MODELLTRALTRA(R=0.000L=9.130nC=3.650pLEN=1.000)

設(shè)計(jì)者可以創(chuàng)建一個(gè)新文件ltra10.MDL：

.MODELLTRA10LTRA(R=0.2L=32nC=13pLEN=10.000)第27頁/共86頁

（3）URC均勻分布傳輸線分布RC傳輸線模型（即URC模型）是從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所組成。對(duì)均勻分布傳輸線的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator均勻分布傳輸線名稱。

L可選項(xiàng)，RC傳輸線的長(zhǎng)度。

N或選項(xiàng)，RC傳輸線模型使用的段數(shù)。第28頁/共86頁

十五、TTL和CMOS數(shù)字電路器件

庫74XX．lib包含了74XX系列的TTL邏輯元件；庫CMOS.lib包含了4000系列的CMOS邏輯元件。對(duì)數(shù)字電路器件的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator數(shù)字電路器件名稱，如U1。

Propagation可選項(xiàng)，元件的延時(shí)，可以設(shè)置為最大或最小來使用，默認(rèn)值為典型值。

Drive可選項(xiàng)，輸出驅(qū)動(dòng)特性，可以設(shè)置為最大或最小來使用。

Current可選項(xiàng)，標(biāo)識(shí)器件功率的輸出電流，可以設(shè)置為最大或最小來使用，默認(rèn)值為典型值。第29頁/共86頁

PWRValue可選項(xiàng)，電源支持電壓。將改變默認(rèn)數(shù)字元件支持電壓值，一旦定義該值，則GNDValue值也需定義。

GNDValue可選項(xiàng)，地支持電壓。將改變默認(rèn)數(shù)字元件支持電壓值，一旦定義該值，則PWRValue值也需定義。

VILValue低電平輸入電壓。

VIHValue高電平輸入電壓。

VOLValue低電平輸出電壓。

VOHValue低電平輸出電壓。

WARN在類C的模型中，設(shè)置該項(xiàng)為開狀態(tài)，則將顯示如無效功能等等的警告信息。默認(rèn)設(shè)置為關(guān)狀態(tài)。第30頁/共86頁

十六、集成電路

SIM99中復(fù)雜元件都被用SPICE的子電路完全模型化，該元件沒有設(shè)計(jì)者需設(shè)置的選項(xiàng)。對(duì)于這些元器件，設(shè)計(jì)者只需簡(jiǎn)單放置并設(shè)置該標(biāo)號(hào)。所有的仿真用參數(shù)都已在SPICE子電路設(shè)定好。第31頁/共86頁第32頁/共86頁4.2SIM99仿真庫中的激勵(lì)源

一、直流源在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的直流源器件：

VSRC電壓源。

ISRC電流源。這些源提供了用來激勵(lì)電路的一個(gè)不變的電壓或電流輸出。仿真庫中的電流源和電壓源符號(hào)如圖4-11所示。第33頁/共86頁

對(duì)直流源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator直流源器件名稱。ACMagnitude如果設(shè)計(jì)者欲在此電源上進(jìn)行交流小信號(hào)分析，可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為l）。ACPhase小信號(hào)的電壓相位。第34頁/共86頁

二、正弦仿真源

在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的正弦仿真源器件：

VSIN正弦電壓源。

ISIN正弦電流源。通過這些仿真源可創(chuàng)建正弦波電壓和電流源。仿真庫中的正弦電壓源和正弦電流源符號(hào)如圖4-12所示。第35頁/共86頁

對(duì)正弦仿真源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱(如INPUT)。

DCMagnitude此項(xiàng)將被忽略。

ACMagnitude如果設(shè)計(jì)者欲在此電源上進(jìn)行交流小信號(hào)分析，可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為1）。

ACPhase小信號(hào)的電壓相位。

OFFSET電壓或電流的正弦偏置。

Amplitude正弦曲線的峰值，如100V。

Frequency正弦波的頻率，單位為Hz。

Delay激勵(lì)源開始的延時(shí)時(shí)間，單位為s。

DampingFactor每秒正弦波幅值上的減少量，設(shè)置為正值將使正弦波以指數(shù)形式減少,為負(fù)值則將使幅值增加。如果為0，則給出一個(gè)不變幅值的正弦波。

PhaseDelay時(shí)間為

0時(shí)的正弦波的相移。

第36頁/共86頁

三、周期脈沖源

在元件庫SimulationSymbols．lib中，包含了如下的周期脈沖源器件：

VPULSE電壓脈沖源。

IPULSE電流脈沖源。利用這些周期脈沖源可以創(chuàng)建周期的連續(xù)的脈沖。仿真庫中的周期脈沖源符號(hào)如圖4-13所示。第37頁/共86頁

對(duì)周期脈沖源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱（如INPUT）。

DC此項(xiàng)將被忽略。

AC如果設(shè)計(jì)者欲在此電源上進(jìn)行交流小信號(hào)分析，可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為1）。

ACPhase小信號(hào)的電壓相位。

InitialValue電壓或電流的初始值。

Pulsed延時(shí)和上升時(shí)間時(shí)的電壓或電流值。

TimeDelay激勵(lì)源從初始狀態(tài)到激發(fā)時(shí)的延時(shí)，單位為s。

RiseTime上升時(shí)間，必須大于0。

FallTime下降時(shí)間，必須大于0。

PulseWidth脈沖寬度，即脈沖激發(fā)狀態(tài)的時(shí)間，單位為s。

Period脈沖周期，單位為s。第38頁/共86頁

四、分段線性源

在元件庫SimulationSymbols．lib中，包含了如下的分段線性源器件：

VPWL分段線性電壓源。

IPWL分段線性電流源。利用這些分段線性源可以創(chuàng)建任意形狀的波形。仿真庫中的分段線性源符號(hào)如圖4-14所示。第39頁/共86頁

對(duì)分段線性源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱（如INPUT）。

DC此項(xiàng)將被忽略。

AC如果設(shè)計(jì)者欲在此電源上進(jìn)行交流小信號(hào)分析，可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為1）。

ACPhase小信號(hào)的電壓相位。

Time/Voltage這是一對(duì)數(shù)，為時(shí)間/電壓（電流）幅值。輸入由空格隔開的最多8對(duì)數(shù)。該對(duì)數(shù)的第一個(gè)數(shù)是時(shí)間（單位為s），第二個(gè)數(shù)為當(dāng)時(shí)的電壓或電流幅值，如0U5V5U5V12U0V50U5V60U5V第40頁/共86頁

五、指數(shù)激勵(lì)源

在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的指數(shù)激勵(lì)源器件：

VEXP指數(shù)激勵(lì)電壓源。

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4-15中是仿真庫中的指數(shù)激勵(lì)源器件。第41頁/共86頁

對(duì)指數(shù)激勵(lì)源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱（如INPUT）。

DC此項(xiàng)將被忽略。

AC如果設(shè)計(jì)者欲在此電源上進(jìn)行交流小信號(hào)分析，可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為1）。

ACPhase小信號(hào)的電壓相位。

InitialValue時(shí)間為0時(shí)的電壓或電流的幅值。

PulseValue輸出振幅的最大幅值。

RiseDelay上升延遲時(shí)間，即輸出值從起始值到峰值間的時(shí)間差，單位為s。

RiseTime上升時(shí)間常數(shù)。

FallDelay下降延遲時(shí)間，即輸出值從峰值到起始值間的時(shí)間差，單位為s。

FallTime下降時(shí)間常數(shù)。第42頁/共86頁

六、單頻調(diào)頻源在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的單頻調(diào)頻源器件：

VSFFM單頻調(diào)頻電壓源。

ISFFM單頻調(diào)頻電流源。通過這些單頻調(diào)頻源可創(chuàng)建一個(gè)單頻調(diào)頻波。圖4-16中是仿真庫中的單頻調(diào)頻源器件。第43頁/共86頁

對(duì)單頻調(diào)頻源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱(如INPUT)。

DC此項(xiàng)將被忽略。

AC如果進(jìn)行交流小信號(hào)分析,可設(shè)置此項(xiàng)（典型值為l）。

ACPhase小信號(hào)的電壓相位。

OFFSET偏置，如2.5。

Amplitude輸出電壓或電流的峰值，如2.5。

Carrier載頻，如100kHz。

Modulation調(diào)制指數(shù)，如5。

Signal調(diào)制信號(hào)頻率，如5kHz。注意：波形將用如下的公式定義：

V(t)=VO＋VA*sin（2*PI*Fc*t＋MDI*sin(2*PI*Fs*t)）其中：t為即時(shí)時(shí)間；VO為偏置；VA為峰值；Fc為載頻；DI為調(diào)制指數(shù)；Fs為調(diào)制信號(hào)頻率。第44頁/共86頁

七、線性受控源在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的線性受控源器件：

GSRC線性電壓控制電流源。

HSRC線性電流控制電壓源。

FSRC線性電流控制電流源。

ESRC線性電壓控制電壓源。圖4-17是仿真器中的線性受控源器件。第45頁/共86頁

對(duì)線性受控源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱，如GSRC1。

PartType對(duì)于線性電壓控制電流源，設(shè)置跨導(dǎo)，單位為S（西[門子]

）。對(duì)于線性電壓控制電壓源，設(shè)置電壓增益，量綱為1。對(duì)于線性電流控制電壓源，設(shè)置互阻，單位為Ω。對(duì)于線性電流控制電流源，設(shè)置電流增益，量綱為1。第46頁/共86頁

八、非線性受控源

在元件庫SimulationSymbols．lib中，包含了如下的非線性受控源器件：

BVSRC非線性受控電壓源。

BISRC非線性受控電流源。圖4-18所示為仿真器中包括的非線性受控源器件。第47頁/共86頁

對(duì)非線性受控源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱。

PartType定義源波形的表達(dá)式，如V（IN）^2。設(shè)計(jì)中可使用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)表達(dá)式。表達(dá)式中也可包含一些標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)。為了在表達(dá)式中引用所設(shè)計(jì)的電路中的節(jié)點(diǎn)的電壓和電流，設(shè)計(jì)者必須首先在原理圖中為該節(jié)點(diǎn)定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，這樣設(shè)計(jì)者就可以使用如下的語法來引用該節(jié)點(diǎn)。

V(NET)表示在節(jié)點(diǎn)NET處的電壓。

I（NET）表示在節(jié)點(diǎn)NET處的電流。上述定義如下例所述。假設(shè)設(shè)計(jì)者已在電路圖中定義了名為IN的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，那么如下的在PartType中輸入的表達(dá)式將是有效的：如V（IN）^3、COS（V（IN））。第48頁/共86頁

九、頻率/電壓(F/V)轉(zhuǎn)換仿真源在元件庫SimulationSymbols．lib中，包含了如下的頻率/電壓(F/V)轉(zhuǎn)換仿真源器件：對(duì)頻率/電壓(F/V)轉(zhuǎn)換仿真源的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱，如FTOV1。

VIL輸入門限低電平。

VIH輸入門限高電平。

CYCLES輸出電壓周期數(shù)。第49頁/共86頁

十、壓控振蕩器（VCO）仿真源在元件庫SimulationSymbols.lib中，包含了如下的壓控振蕩源器件：

INEVCO壓控正弦振蕩器。

QRVCO壓控方波振蕩器。

TRIVCO壓控三角波振蕩器。圖4-19所示為仿真器中包括的壓控振蕩源器件。第50頁/共86頁

對(duì)壓控振蕩器的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator設(shè)置所需的激勵(lì)源器件名稱，如SQRVCO1。

LOW輸出最小值，默認(rèn)為0。

HIGH輸出最大值，默認(rèn)為5。

CYCLE頻寬比，該數(shù)值從0到1，默認(rèn)為0.5。該參數(shù)僅對(duì)壓控方波振蕩器和壓控三角波振蕩器有效。

RISE上升時(shí)間，默認(rèn)為1μs。該參數(shù)僅對(duì)壓控方波振蕩器有效。

FALL下降時(shí)間，默認(rèn)為1μs。該參數(shù)僅對(duì)壓控方波振蕩器有效。

C1輸入控制電壓點(diǎn)1，默認(rèn)為0V。

C2輸入控制電壓點(diǎn)2，默認(rèn)為1V。

C3輸入控制電壓點(diǎn)3，默認(rèn)為2V。

C4輸入控制電壓點(diǎn)4，默認(rèn)為3V。

C5輸入控制電壓點(diǎn)5，默認(rèn)為4V。第51頁/共86頁

F1輸出頻率點(diǎn)1，默認(rèn)為0Hz。

F2輸出頻率點(diǎn)2，默認(rèn)為1kHz。

F3輸出頻率點(diǎn)3，默認(rèn)為2kHz。

F4輸出頻率點(diǎn)4，默認(rèn)為3kHz。

F5輸出頻率點(diǎn)5，默認(rèn)為4kHz。第52頁/共86頁

4.3仿真設(shè)置一、設(shè)置仿真初始狀態(tài)設(shè)置初始狀態(tài)是為計(jì)算仿真電路直流偏置點(diǎn)而設(shè)定一個(gè)或多個(gè)電壓（或電流）值。在仿真非線性電路、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)際電路是收斂的，其原因是偏置點(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)，以便仿真順利進(jìn)行。庫SimulationSymbols.lib中，包含了兩個(gè)特別的初始狀態(tài)定義符：

.NSNODESET。

.ICInitialCondition。第53頁/共86頁

⒈節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置.NS

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)電路的計(jì)算收斂可能是必須的，它可使電路擺脫“停頓”狀態(tài)，而進(jìn)入所希望的狀態(tài)。一般情況下，設(shè)置是不必要。對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator器件名稱，每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置必須有唯一的標(biāo)識(shí)符，如NS1。

PartType節(jié)點(diǎn)電壓的初始幅值，如12V。第54頁/共86頁

⒉初始條件設(shè)置.IC

該設(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)分析中的設(shè)置項(xiàng)中一旦設(shè)置了參數(shù)

UseInitialConditions（.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)在該“.IC”中設(shè)定各點(diǎn)的直流電壓。

第55頁/共86頁

對(duì)初始條件設(shè)置的屬性對(duì)話框可如下設(shè)置：

Designator器件名稱，每個(gè)初始條件設(shè)置必須有唯一的標(biāo)識(shí)符(如IC1)。

PartType節(jié)點(diǎn)電壓的初始幅值，如5V。當(dāng)然，設(shè)計(jì)者也可以通過設(shè)置每個(gè)器件的屬性來定義每個(gè)器件的初始狀態(tài)。同時(shí)，在每個(gè)器件中規(guī)定的初始狀態(tài)將先于“.IC”設(shè)置中的值被考慮。綜上所述，初始狀態(tài)的設(shè)置共有三種途徑：“.IC”設(shè)置、“.NS”設(shè)置和定義器件屬性。在電路模擬中，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器件屬性、“.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。第56頁/共86頁

二、仿真器設(shè)置

在進(jìn)行仿真前，設(shè)計(jì)者必須決定對(duì)電路進(jìn)行哪種分析，要收集哪幾個(gè)變量數(shù)據(jù)，以及仿真完成后自動(dòng)顯示哪個(gè)變量的波形等。⒈進(jìn)入分析（Analysis）主菜單當(dāng)完成了對(duì)電路的編輯后，設(shè)計(jì)者此時(shí)可對(duì)電路進(jìn)行分析工作。進(jìn)入Protel99SE原理圖編輯的主菜單后,如圖4-20所示。第57頁/共86頁

單擊“Simulate\Setup”命令，進(jìn)入仿真器的設(shè)置，彈出“AnalysesSetup”對(duì)話框，如圖4-21所示。

在General選項(xiàng)中，設(shè)計(jì)者可以選擇分析類別。

第58頁/共86頁

⒉瞬態(tài)特性分析（TransientAnalysis）瞬態(tài)特性分析是從時(shí)間零開始，到用戶規(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，也可以在設(shè)計(jì)者規(guī)定的各元件上的電平值作為初始條件進(jìn)行瞬態(tài)分析。在SIM99中設(shè)置瞬態(tài)分析的參數(shù)，通過激活“Transient/Fourier”標(biāo)簽頁，可得如圖4-22所示的“設(shè)置瞬態(tài)分析／傅里葉分析參數(shù)”對(duì)話框。第59頁/共86頁

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。若不從時(shí)間零開始，則在時(shí)間零和開始時(shí)間（StartTime）之間，瞬態(tài)分析照樣進(jìn)行，只是不保存結(jié)果。從開始時(shí)間（StartTime）和終止時(shí)間（StopTime）的間隔內(nèi)的結(jié)果將予保存，并用于顯示。第60頁/共86頁

⒊傅里葉分析（Fourier）傅里葉分析是計(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)結(jié)果都要用到，它只用到瞬態(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，也就是說，瞬態(tài)分析至少要持續(xù)1／FREQ(s)。如圖4-22所示，要進(jìn)行傅里葉分析，可以單擊“Transient/FourierAnalysis”標(biāo)簽頁。在此對(duì)話框中，可設(shè)置傅里葉分析的參數(shù)：

Fund.Frequency傅里葉分析的基頻。

Harmonics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。第61頁/共86頁

⒋交流小信號(hào)分析（ACSmallSignalAnalysis）交流小信號(hào)分析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器件的線性化小信號(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傳遞函數(shù)，如電壓增益、傳輸阻抗等。

SIM99中設(shè)置交流小信號(hào)分析的參數(shù)，通過激活“ACSmallSignalAnalysis”標(biāo)簽頁，可得如圖4-23所示的“交流小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框。第62頁/共86頁

5.直流分析（DCSweepAnalysis）直流分析產(chǎn)生直流轉(zhuǎn)移曲線。直流分析將執(zhí)行一系列靜態(tài)工作點(diǎn)分析，從而改變前述定義所選擇電源的電壓。設(shè)置中，可定義或可選輔助源。SIM99中設(shè)置直流分析的參數(shù)，通過激活“DCSweepAnalysis”標(biāo)簽可得如圖4-24所示的“直流分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框。圖4-24中的SourceName定義了電路中的獨(dú)立電源；StartValue、StopValue和StepValue定義了掃描范圍和分辨率。第63頁/共86頁

⒍蒙特卡羅分析（MonteCarloAnalysis）蒙特卡羅分析是使用隨機(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。所以蒙特卡羅分析可在元器件模型參數(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。

SIM99中通過激活“MonteCarloAnalysis”標(biāo)簽，可得如圖4-25所示的“蒙特卡羅直流分析參數(shù)設(shè)置”對(duì)話框。第64頁/共86頁

蒙特卡羅分析是在給定電路中各元件容差范圍內(nèi)的分布規(guī)律，然后用一組組的隨機(jī)數(shù)對(duì)各元件取值。SIM99中元件的分布規(guī)律有：

Uniform為一平直的分布，器件值在定義的容差范圍內(nèi)統(tǒng)一分布。

Gaussian為高斯曲線分布，中心的定義值并且容差為±3。對(duì)話框中的Runs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)行將使用不同的器件值來仿真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。蒙特卡羅分析的關(guān)鍵在于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生依賴于計(jì)算機(jī)的具體字長(zhǎng)。用一組隨機(jī)數(shù)取出一組新的元件值。然后就作指定的電路模擬分析，只要進(jìn)行的次數(shù)足夠多，就可得出滿足一定分布規(guī)律的、一定容差的元件，在隨機(jī)取值下的整個(gè)電路性能的統(tǒng)計(jì)分析。第65頁/共86頁

⒎掃描參數(shù)分析（ParameterSweepAnalysis）掃描參數(shù)分析允許設(shè)計(jì)者以自定義的增幅掃描器件的值。掃描參數(shù)分析可以改變基本的器件和模式，但并不改變子電路的數(shù)據(jù)。設(shè)置掃描參數(shù)分析的參數(shù)，可通過激活“ParameterSweepAnalysis”標(biāo)簽頁，可得如圖4-26所示的“掃描參數(shù)分析”對(duì)話框。第66頁/共86頁

8.溫度掃描分析（TemperatureSweepAnalysis）溫度掃描分析和交流小信號(hào)分析、直流分析及瞬態(tài)特性分析中的一種或幾種相連的。該設(shè)置規(guī)定了在什么溫度下進(jìn)行模擬。如設(shè)計(jì)者給了幾個(gè)溫度，則對(duì)每個(gè)溫度都要做一遍所有的分析。設(shè)置溫度掃描分析的參數(shù)，可通過激活“TemperatureSweepAnalysis”標(biāo)簽頁，可見圖4-27所示的“溫度掃描分析”對(duì)話框。第67頁/共86頁

⒐傳遞函數(shù)分析傳遞函數(shù)分析計(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)，可通過激活“TransferFunction”標(biāo)簽頁，可得如圖4-28所示的“傳遞函數(shù)分析”對(duì)話框。第68頁/共86頁

⒑噪聲分析（NoiseAnalysis）電路中產(chǎn)生噪聲的器件有電阻器和半導(dǎo)體器件，每個(gè)器件的噪聲源在交流小信號(hào)分析的每個(gè)頻率計(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）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。設(shè)置噪聲分析的參數(shù)，可通過激活“Noise”標(biāo)簽，可得如圖4-29所示的“噪聲分析設(shè)置”對(duì)話框。第69頁/共86頁

4.4運(yùn)行電路仿真

對(duì)電路原理圖進(jìn)行仿真分析的基本方法步驟為：（1）設(shè)計(jì)電路原理圖文件；（2）設(shè)置SIM99仿真環(huán)境；（3）運(yùn)行仿真；（4）分析仿真結(jié)果。第70頁/共86頁

一、設(shè)計(jì)仿真原理圖文件設(shè)計(jì)電路原理圖文件，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