任务一仿真元件库及仿真器设置课件.ppt

项目五项目五 有源低通滤波电路仿真有源低通滤波电路仿真学习目标学习目标 了解仿真的概念及仿真的基本类型； 掌握电路仿真的环境参数设置和仿真流程； 熟悉常用的仿真元件； 掌握常用分析类型的设置，能进行设计简单电路的仿真分析。任务一任务一 仿真元件库及仿真器设置仿真元件库及仿真器设置任务描述任务描述 在完成了电路原理图的设计后，Altium Designer的仿真工具还可以对设计电路进行仿真分析，来检验设计电路的功能能否实现。通过本任务的学习，了解仿真的基本概念；掌握仿真元件库的安装及删除，了解仿真元件的功能；掌握仿真功能及仿真参数设置。任务实现任务实现1 1电路仿真概述电路仿真概述图图5-1 5-1 原理图库中具有仿真属性元件原理图库中具有仿真属性元件仿真中涉及的以下几个基本概念：仿真元件：用户进行电路仿真时使用的元件，要求具有仿真属性。仿真原理图：用户根据具体电路的设计要求，使用原理图编辑器及具有仿真属性的元件所绘制而成的电路原理图。原理图库中具有仿真属性的元件如图5-1所示。1 1电路仿真概述电路仿真概述仿真激励源：用于模拟实际电路中的激励信号。节点网络标签：如果要测试电路中多个节点，应该分别放置一个有意义的网络标签名，便于明确查看每一节点的仿真结果（电压或电流波形）。仿真方式：仿真方式有多种，对于不同的仿真方式，其参数设置也不尽相同，用户应根据具体的电路要求来选择仿真方式。 仿真结果：一般以波形的形式给出，不仅仅局限于电压信号，每个元件的电流及功耗波形都可以在仿真结果中观察到。2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件图图5-2 5-2 仿真元件库图标仿真元件库图标 Altium Designer为用户提供了大部分常用的仿真元件，这些仿真元件库在安装目录下的：/Altium /Library/Simulation中，其元件库图标如图5-2所示。 图图5-3 5-3 添加元件库添加元件库2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件 打开“库”面板，单击面板上的“库”按钮，弹出添加元件库的“可用库”对话框，如图5-3所示。图图5-5 5-5 非线性受控源符号非线性受控源符号2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件 Simulation Sources.IntLib（仿真信号源元件库）。仿真信号源元件库中共有23个仿真元件，这些仿真信号源为仿真电路提供激励源和初始条件设置等功能。 在原理图中添加如图5-4所示的两个元件符号，即可实现整个仿真电路的节点电压和初始条件设置。 a. NS。NODE SET （节点设置） b. IC。Initial Condition （初始条件） BISRC（非线性受控电流源）和BVSRC（非线性受控电压源）如图5-5所示。图图5-4 5-4 节点设置和初始条件状定义符节点设置和初始条件状定义符图图5-6 5-6 线性受控源符号线性受控源符号2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件 ESRC（线性电压控制电压源）、FSRC（线性电流控制电流源）、GSRC（线性电压控制电流源）和HSRC（线性电流控制电压源）如图5-6所示。每个线性受控源都有两个输入节点和两个输出节点，输出节点间的电压电流是输入节点间的电压电流的线性函数，一般由源的增益、跨导等决定。图图5-7 5-7 指数激励源符号指数激励源符号2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件VEXP（指数激励电压源）和IEXP（指数激励电流源）如图5-7所示。通过这些激励源可创建带有指数上升沿和下降沿的脉冲波形。ISFFM（单频调频电流源）和VSFFM（单频调频电压源）如图5-8所示，用来为仿真电路提供可调频的电流或电压激励源。图图5-8 5-8 单频调频源符号单频调频源符号图图5-9 5-9 周期脉冲源符号周期脉冲源符号2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件VPULSE（电压周期脉冲源）和IPULSE（电流周期脉冲源）如图5-9所示，利用周期脉冲源可以创建周期性的连续脉冲。 VPWL（分段线性电压源）和IPWL（分段线性电流源）如图5-10所示，可以创建任意形状的波形。图图5-10 5-10 分段线性源符号分段线性源符号图图5-11 5-11 电压源电压源/ /电流源符号电流源符号2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件VSRC（电压源)和ISRC（电流源）用来激励电路的一个恒定的电压或电流输出，如图5-11所示。 VSIN（正弦电压源）和ISIN（正弦电流源）如图5-12所示，通过这些仿真源可创建正弦电源和正弦电流。图图5-12 5-12 正弦电压源正弦电压源/ /正弦电流源符号正弦电流源符号图图5-13 5-13 数据序列数据序列2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件 DSEQ（数据序列）（带有时钟输出）和DSEQ2数据序列如图5-13所示。2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件Simulation Special Function. IntLib（仿真特殊功能元件库）。仿真特殊功能元件库的元件主要是常用的运算函数，比如增益、加、减、乘、除、求和和压控振荡源等专用的元件。 Simulation Math Function. IntLib（仿真数学功能元件库）。仿真数学功能元件库中的元件主要是一些仿真数学函数元件，比如求正弦、余弦、绝对值、反正弦、反余弦、开方等数学计算的函数，通过使用这些函数可以对仿真信号进行相关的数学计算，从而得到自己需要的信号。图图5-14 5-14 传输线元件传输线元件2仿真元件库及仿真元件仿真元件库及仿真元件 Simulation Transmission Line. IntLib（信号仿真传输线元件库）。信号仿真传输线元件库包括三个信号仿真传输线元件，分别是URC均匀分布传输线、LTRA有损耗传输线和LLTRA无损耗传输线，如图5-14所示。 Simulation Pspice Function.IntLib（仿真Pspice功能元件库）。仿真Pspice功能元件库主要为设计者提供Pspice功能元件。图图5-15 5-15 “Analyses eStupAnalyses eStup”（分析设置）对话框（分析设置）对话框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置 执行“设计”“仿真”“Mixed Sim”命令，弹出如图5-15所示的“Analyses eStup”（分析设置）对话框。图图5-16 5-16 指定显示数据下拉列表框指定显示数据下拉列表框 General Setup（一般设置）。 在指定显示数据“Collect Date For”（为了收集数据）下拉列表框中，如图5-16所示，可以选择收集数据的内容。 Node Voltage and Supply Current（节点电压和电源电流）。 Node Voltage，Supply and Device Current（节点电压、电源和元件电流）。 Node Voltage，Supply Current and Device Current and Power（节点电压、电源电流、元件电流和功率）。 Node Voltage and Supply Current and Subcircuit VARs（节点电压、电源电流和子电路变量）。 Active Signals（激活的信号）。3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置图图5-17 5-17 仿真网表范围选择仿真网表范围选择3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置 “Sheets to Netlist”（生成网络表的图纸）下拉列表框用于设置网表的范围。可以在Active Sheet（当前图纸）、Active Project（当前工程）之间选择，如图5-17所示。图图5-18 SimView Setup5-18 SimView Setup下拉列表框下拉列表框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置“SimView Setup”（仿真视图设置）下拉列表框包括：“Keep Last Setup”（按照上一次显示信号的数据和波形进行显示）；“Show Active Signal”（显示激活的信号），如图5-18所示。 一般应设置为“Show Active Signal”Operating Point Analysis（静态工作点分析）。静态工作点分析通常用于对放大电路进行分析，当放大器处于输入信号为零的状态时，电路中各点的状态就是电路的静态工作点。图图5-19 Transient Analysis5-19 Transient Analysis（瞬态分析）参数设置对话框（瞬态分析）参数设置对话框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置Transient Analysis（瞬态分析）。瞬态分析用于分析仿真电路中工作点信号随时间变化的情况。在如图5-19所示的瞬态分析参数设置对话框中进行设置。3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置Transient Stop Time参数用于设置瞬态分析的终止时间。Transient Step Time参数用于设置瞬态分析的步长时间，该步长不是固定不变的。Transient Max Step Time参数用于设置瞬态分析的最大步长时间。Use Initial Conditions项用于设置电路仿真的初始状态。选中该项后，仿真开始时将调用设置的电路初始参数。Use Transient Default项用于设置使用默认的瞬态分析设置，选中该项后，列表中的前四项参数将处于不可修改状态。Default Cycles Displayed参数用于设置默认的显示周期数。Default Points Per Cycle参数用于设置默认的每周期仿真点数。Enable Fouries项用于设置进行傅立叶分析，选中该项后，系统将进行傅立叶分析，显示频域参数。Fouries Fundamental Frequency用于设置进行傅立叶分析的基频。 Fouries Number of Harmonics用于设置进行傅立叶分析的谐波次数。图图5-20 DC Sweep Analysis5-20 DC Sweep Analysis（直流扫描分析）设置对话框（直流扫描分析）设置对话框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置 DC Sweep Analysis（直流扫描分析）。直流扫描分析就是直流转移特性，当输入在一定范围内变化时，输出一个曲线轨迹。如图5-20所示。3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置参数设置 Primary Source：电路中独立主（第一个）电源的名称。Primary Start：主电源的起始电压值。Primary Stop：主电源的停止电压值。Primary Step：主电源的（扫描）步长值。Enable Secondary：在主电源基础上，使能从（第二个）电源。Secondary Name：在电路中独立的从电源的名称。Secondary Start：从电源的起始电压值。Secondary Stop：从电源的停止电压值。Secondary Step：从电源的（扫描）步长值。 在直流扫描分析中必须设定一个主源，而第二个源为可选；通常第一个扫描变量（主独立源）所覆盖的区间是内循环，第二个（次独立源）扫描区间是外循环。图图5-21 AC Small Signal Analysis5-21 AC Small Signal Analysis（交流小信号分析）参数设置对话框（交流小信号分析）参数设置对话框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置 AC Small Signal Analysis（交流小信号分析）。交流小信号分析用于对系统的交流特性进行分析，在频域响应方面显示系统的性能，在图5-21所示的交流小信号分析参数设置对话框中进行设置。3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置其中，Start Frequency参数用于设置进行交流小信号分析的起始频率。Stop Frequency参数用于设置进行交流小信号分析的终止频率。Sweep Type参数用于设置交流小信号分析的频率扫描的方式，系统提供了三种频率扫描方式：Linear表示对频率进行线性扫描，Decade表示采用10的指数方式进行扫描，Octave表示采用8的指数方式进行扫描。Test Points参数表示进行测试的点数。 Total Test Points参数表示总的测试点数。图图5-22 Parameter Sweep5-22 Parameter Sweep（参数扫描分析）参数设置对话框（参数扫描分析）参数设置对话框3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置 Parameter Sweep（参数扫描）。参数扫描它可以与直流、交流或瞬态分析等分析类型配合使用，如图5-22所示。3 3仿真功能及仿真参数设置仿真功能及仿真参数设置参数设置 Primary Sweep Variable：希望扫描的第一个电路参数或器件，利用下拉选项框设定。Primary Start Value：第一个参数的初始值。Primary Stop Value：第一个参数的截止值。Primary Step Value：第一个参数的步长。Primary Sweep Type：设定第一个参数步长的绝对值或相对值。Enable Secondary：使能需要扫描分析的第二个电路参数。Secondary Sweep Variable：希望扫描的第二个电路参数或器件，利用下拉列表框设定。Secondary Start Value：第二个参数的初始值。Secondary Stop Value：第二个参数的截至值。Secondary Step Value：第二个参数的步长。Secondary Sweep Type：设定第二个参数步长的绝对值或相对值。