高频电子线路cad (2)课件.ppt

第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 关于高频电子线路关于高频电子线路CAD(2)第1页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.1 仿真库和激励源仿真库和激励源4.1.1 Protel DXP4.1.1 Protel DXP仿真库中的元器件仿真库中的元器件 Protel DXP为电子设计工程师提供了一个常用的集成元器件库Miscellaneous Devices.IntLib。该仿真元器件库中包括电阻、电容、电感、振荡器、三极管、二极管、电池以及熔断丝等。第2页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 1.电阻仿真元器件库提供两种类型的电阻，即RES(FixedResistor，固定电阻)和RESSEMI(SemiConductorResistor，半导体电阻)对于固定电阻，只有一个参数，即Value：电阻阻值。而半导体电阻的阻值由其长、宽及环境温度决定，所以有如下参数：Value：电阻阻值。Length：电阻长度。Width：电阻宽度。Temperature：温度系数。第3页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2.电容仿真元器件库中提供三种类型的电容，CAP(fixed、non-polarizedcapacitor：无极性固定电容)，如瓷片电容；CAPPOI(fixed、polarizedcapacitor：有极性固定电容)，如电解电容以及CapSemi(Semiconductorcapacitor：半导体电容)CAP和CAPPOI参数设置方法一样。Value：电容值，如1u、500u等，以法拉(F)为单位。InitialVoltage：初始时刻电容两端的端电压，电压值默认设定为0V。第4页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 由于半导体电容Cap Semi可以模拟一块具备一定几何面积的极板电容的电容值，所以有如下参数：Value：电容的值。Length：面积长度。Width：面积宽度。Initial Voltage：初始时刻电容两端的端电压，电压值默认设定为0V。的颜色。第5页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 3.电感示意如图所示，仿真电感参数设置如下：常用的仿真电感Value：电感量，如1u、500u等，以亨利(H)为单位。InitialCurrent：初始时刻流过电感的电流值，该电流值默认设定为0A。和电容的设置一样，必须设定电感器件的InitialCurrent。第6页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.电位器仿真元器件可提供两种类型的电位器，Restap电位器和ResAdjl可调电阻器。Restap和ResAdjl设置方式完全相同。Restap仿真元器件按照如下的规则修改其属性参数：Value：电阻值，如1000、500等，以欧姆()为单位。Setposition：第1引脚和中间引脚之间的阻值与电位器阻值之比。第7页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 5.二极管、三极管和各种场效应管 工业标准的二极管、各类双极型晶体管和各类结型场效应管的仿真参数一样。各种二极管、三极管和各种场效应管的仿真元器件如图所示。第8页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 6.晶振晶振又称石英晶振，即XTAL，在电路设计中一般作为时间基准。晶振的仿真参数设置如下：Freq：晶振频率，默认为2.5MHz，单位为赫兹(Hz)。RS：串联阻抗，单位为欧姆。C：等效电容，单位为法拉。Q：等效电路的品质因数即Q值。第9页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 7.开关根据开关导通的路数不同，ProtelDXP提供了多种仿真的开关器件。开关的仿真参数设置如下：STATE1：开关支路一的初始状态设置，默认值为0。STATE2：开关支路二的初始状态设置，默认值为0。STATE3：开关支路三的初始状态设置，默认值为0。STATE4：开关支路四的初始状态设置，默认值为0。RON：开关闭合时仿真开关对外呈现的电阻值，默认值为1，单位为欧姆。ROFF：开关断开时仿真开关对外呈现的电阻值，默认值为100E6，单位为欧姆。第10页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 8.继电器在MiscellaneousDevices.IntLib库中有如图所示的几种继电器类型。第11页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 继电器元器件主要设置参数解释如下：Pulin：继电器触点接通电压，以伏安(VA)为单位。Dropoff：继电器触点断开电压，以伏安为单位。Contact：继电器吸合时间，以秒(s)为单位。Resistance：继电器线圈阻抗，以欧姆为单位。Inductance：继电器线圈电感，以亨利为单位。第12页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 9.保险丝(熔丝，fuse)保险丝仿真属性的参数设置如下：Current：熔断电流，如250、5等，以安培(A)为单位。Resistance：熔丝的串联阻抗，以欧姆为单位。第13页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 10.TTL及COMS集成电路TTL及COMS集成电路作为集成芯片，存放在各生产厂家的元器件库中，其各项设置参数解释如下：Propagation：器件传输延迟，可设为最大或最小值，默认为典型值。Loading：输入负载特性，可设为最大或最小值，默认为典型值。Drive：输出驱动特性，可设为最大或最小值，默认为典型值。Current：标示器件功率的电流值，可设为最大或最小值，默认为典型值。第14页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 PWRValue：电源电压，TTL器件默认为+5V，COMS器件默认为+15V。如果设定了此值，则必须同时设置GND值。GNDValue：接地电压，一般不指定此项，采用默认值*即可。如果设定了此值，则必须同时设置PWR值。VIL：输入低电平电压的最大值，也就是当输入电压低于VIL时，系统认为输入了一个低电平。一般TTL电平为0.8V，COMS电平为0.2*VDD，VDD为电源电压。第15页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 VIH：输入高电平电压的最小值，也就是当输入电压高于VIH时，系统认为输入了一个高电平。一般TTL电平为4.6V，COMS电平为0.7*VDD，VDD为电源电压。VOL：输出高电平电压，一般TTL电平为0.2V，COMS电平为0V。VOH：输出高电平电压，一般TTL电平为4.6V，COMS电平为VDD。Warn：警告信息。第16页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 11.运算放大器和比较器12.传输线SimulationTransmissionLine.IntLib元器件库(如果用户使用的是ProtelDXP试用版，必须安装补丁程序才能使用该元器件库)主要包括三种仿真传输线元器件，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)。第17页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 1)LLTRA该传输线是一个双向的理想延迟线，有两个断口。节点定义了断口的正电压的极性。无损耗传输线的仿真参数设置如下：ZO：特征阻抗，单位为欧姆。TD：传输线的延时(指节点间)。F：频率(指节点间)。NL：在频率为F时相对于传输线波长归一化的传输线电学长度(指节点间)。第18页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2)LTRA单一的有损耗传输线将使用两端口响应模型，这个模型属性包含电阻值、电感值、电容值和长度，这些参数不可能直接在原理图文件中设置，但设计者可以创建和引用自己的模型文件。3)URC均匀分布RC传输线模型(即URC模型)是由L.GERTZBERRG在1974年提出的模型导出的。通过使用子电路类型扩展，生成含有内部节点的集中型RC分段网络，或获得URC传输线模型。RC各段在几何上是连续的。第19页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 13.仿真专用函数元器件库SimulationSpecialFunction.IntLib元器件库中的元器件是一些专门为信号仿真而设计的函数元器件，该元器件库提供了常用的运算函数元器件，如增益、加、减、乘、除、求和以及压控震荡源等专用的元器件。14.仿真数学函数元器件库SimulationMathFunction.IntLib元器件库中主要是一些仿真数学元器件及二端口数学转换函数元器件，里面包含的不是真实的元器件，而是为了仿真过程中便于计算而设置的特殊元器件，比如正弦、余弦、绝对值、反正弦、反余弦、开方、加、减、乘、除、对数以及指数函数元器件等。第20页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.1.2ProtelDXP中的激励源描述激励源用来模拟实际电路中的输入信号，原理图仿真必须设置激励源驱动电路才能使仿真电路工作。ProtelDXP仿真库中包括几种常用的激励源，包括直流源、正弦仿真源、周期脉冲源、分段线性源、指数激励源、可调频信号源、线性受控源以及非线性受控源。第21页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 1.直流源直流源有两种，即直流电压源(VSRC)和直流电流源(ISRC)，它们的输出为恒定电压或电流。下面以直流电压源为例介绍其参数设置。(1)双击仿真原理图中的VSRC，在弹出的Componentproperty对话框中双击右下方ModelList模型列表窗口中的Simulation选择栏，屏幕出现SimModel(仿真模型)设置对话框。然后在该对话框中单击Parameters标签卡，其各选项功能分别如下：第22页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 Value：直流电压源的信号幅值，例如12，以伏安为单位。ACMagnitude：如果要基于此电压源进行交流小信号分析，可设置此项，典型值为1，以伏安为单位。ACPhase：交流小信号分析初始相位(角度)。(2)选择SimModel对话框中的PinMapping(引脚映射)标签卡(3)选择SimModel设置对话框中的General标签卡，单击ModelKind(仿真模型类型)下拉列表框，对其中各项的解释如下：第23页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 CurrentSource：仿真电流源。General：一般仿真元器件，如电阻、电容以及电感等。InitialCondition：初始条件。Switch：仿真开关。Transistor：仿真晶体管元器件。TransmissionLine：仿真传输线。VoltageSource：仿真电压源。选择不同的仿真模型类型，对应的ModelSub-Kind栏中显示不同子项。此处以ModelKind选择VoltageSource为例，其具体含义如下：第24页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 Current-Controlled：电流控制电压源。DCSource：直流电压源。Equation：非线性受控电压源。Exponential：指数电压源。PiecewiseLinear：分段线性电压源。Pulse：脉冲电压源。Single-FrequencyFM：可调频信号源。Sinusoidal：正弦波电压源。Voltage-Controlled：电压控制电压源。第25页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2.正弦仿真源正弦仿真源有两种，即正弦电压源(VSIN)和正弦电流源(ISIN)。3.分段线性源分段线性源由若干条相连的直线组成，是不规则的信号源，不能在分段线性源中间加入一段正弦波。分段线性源可分为两种，即分段线性电压源(VPWL)和分段线性电流源(IPWL)。第26页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 分段线性源仿真属性参数设置各项意义如图所示。第27页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 DCMagnitude：直流参数，此项可忽略，通常设为0。ACMagnitude：如果要基于此电源进行交流小信号分析，可设置此项，典型值为1。ACPhase：交流小信号的初始相位，单位为度。Time/ValuePairs：转折点“时间-电压”坐标表格，横坐标为时间，纵坐标为电压值。分段线性源有两种获得参数的方法：(1)可以直接从属性对话框中Time/ValuePairs栏中设置“时间-电压”序列来描述波形。设定的时间参数必须为正值且顺序递增。(2)可以用一个文本文件确定波形数据，点数不限。第28页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.周期脉冲源周期脉冲源分为周期脉冲电压源(VPULSE)和周期脉冲电流源(IPULSE)。周期脉冲电源仿真Parameters设置对话框中各项意义如图。第29页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 DCMagnitude：直流参数，此项可忽略，通常设为0。ACMagnitude：如果要基于此电源进行交流小信号分析，可设置此项，典型值为1。ACPhase：交流小信号的初始相位，单位为度。InitialValue：起始幅值，以伏特为单位。PulsedValue：脉冲幅值，以伏特为单位。TimeDelay：脉冲源从初始状态到激发时间的延迟时间。RiseTime：从起始幅值变化到脉冲幅值延迟时间，此值必须大于零。FallTime：从脉冲幅值变化到脉冲幅值延迟时间，此值必须大于零。PulseWidth：脉冲宽度，以秒为单位。Period：信号周期，以秒为单位。Phase：脉冲的初相位，单位为度。第30页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 5.可调频信号源在高频电路仿真分析中常常用到可调频信号源，该类信号源分为两种，即可调频电压源(VSFFM)和可调频电流源(ISFFM)。6.指数激励源在高频电路仿真分析中经常用到指数激励源，有两种形式的指数激励源，即指数电压源(VESP)和指数电流源(IESP)，用于产生按指数形式上升和下降的脉冲波形。第31页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 DC Magnitude：直流参数，此项可忽略，通常设为：直流参数，此项可忽略，通常设为0。AC Magnitude：如果要基于此电源进行交流小信号分析，：如果要基于此电源进行交流小信号分析，可设置此项，典型值为可设置此项，典型值为1。AC Phase：交流小信号的初始相位，单位为度。：交流小信号的初始相位，单位为度。Initial Value：初始幅值，以伏：初始幅值，以伏特特为单位。为单位。Pulsed Value：最大振幅，以伏：最大振幅，以伏特特为单位。为单位。Rise Delay Time：输出振幅从初始幅值变化到最大振幅：输出振幅从初始幅值变化到最大振幅的时间延迟，以秒为单位。的时间延迟，以秒为单位。Rise Time Constant：上升时间常数，以秒为单位。：上升时间常数，以秒为单位。Fall Delay Time：输出振幅从最大振幅变化到初始幅值的：输出振幅从最大振幅变化到初始幅值的时间延迟，以秒为单位。时间延迟，以秒为单位。Fall Time Constant：下降时间常数，以秒为单位。：下降时间常数，以秒为单位。第32页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 7.线性受控源ProtelDXP仿真提供的线性受控源有四种，即线性电压控制电流源(GSRC)、线性电压控制电压源(ESRC)、线性电流控制电流源(FSRC)以及线性电流控制电压源(HSRC)。线性受控源分别有两个输入端子和两个输出端子，其中输出端的电压或电流是输入端电压或电流的线性函数。四种线性受控源的参数设置功能如下：Gain：如果是线性电压控制电流源，则表示为互导，以西门子(S)为单位；如果是线性电压控制电压源，则表示为电压增益系数；如果是线性电流控制电流源，则表示为电流增益系数；如果是线性电流控制电压源，则表示为互阻，以欧姆为单位。第33页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 第34页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 8.非线性受控源非线性受控源有两种，即非线性受控电压源(BVSRC)和非线性受控电流源(BISRC)。它们是标准的Spice非线性受控电压源和电流源，也可叫作方程式定义的电路，方程式由用户指定，通常以电路中其他节点的电压或电流为参考变量。可以使用标准函数来组成输出波形表达式，包括ABS()、LN()、QRT()、LOG()、EXP()、ASIN()、ASINH()、SINH()、COS()、ACOS()、ACOSH()、COSH()、TAN()、ATAN()以及ATANH()。也可以使用标准的运算符+、-、*、/以及等。第35页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 在波形表达式中如果要用到其他节点的电压或电流，必须用网络标号指定节点的名字，可按如下格式使用该节点的电压或电流作为参考变量：V(NET)：参考变量为节点NET的电压。I(NET)：参考变量为节点NET的电流。如果非线性受控源使用COS()函数，可以使用COS(V(V1)，其他函数使用方法相同。另外，ProtelDXP系统为仿真设计提供了一个常用的激励源工具条，便于使用。单击ViewToolbarsSimulationSources菜单，即可在仿真编辑环境中显示出仿真工具栏。第36页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.2 初始状态的设置和仿真分析初始状态的设置和仿真分析初始状态是为了计算偏置点而设定的一个或者多个电压值(或电流值)。4.2.1定义仿真电路的节点在进行一个电路仿真前，为了很容易地识别某个节点或者对仿真电路中的某个节点感兴趣，可以使用网络标号给这些节点命名，来标识仿真数据节点。第37页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.2.2初始状态的设置1.节点电压设置NS该设置使指定的节点固定在所给定的电压下，仿真器按照这些节点电压求取直流或者瞬态的初始解。节点电压的设置过程：首先进入SimModel对话框。进入General选项卡，在Model Kind下拉列表框中选择InitialCondition选项，然后在ModelSub-Kind列表框中选择InitialNodeVoltageGuess选项，最后进入Parameters选项卡设置初始值InitialVoltage即可。第38页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2.初始条件设置IC该设置用来设置瞬态分析时的初始条件，不要把该设置和节点电压设置混淆。在瞬态分析中，一旦设置了参数UseInitialConditions和IC，瞬态分析就先不进行直流工作点的分析(初始瞬态值)，因而应在IC中设定各点的直流电压。仿真元器件初始条件的设置与节点电压的设置类似。第39页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 3.特殊的状态预置符ProtelDXP在仿真库SimulationSources.IntLib中提供了两个特殊的初始状态预置符.NS(NODESET节点设置)和.IC(InitialConditions初始条件)。NS：为节点电压预置符，.NS用于设定节点电压以使电路能够顺利进入工作点分析状态，随后这些设定的节点电压值失效，继续进行实际的工作点分析。.IC：为初始状态预置符，.IC用于在暂态分析中设定电路的初始状态。第40页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.2.3仿真器的设置ProtelDXP基于SPICE3F5/XSPICE引擎，提供了强大的仿真功能。根据不同的电路要求，ProtelDXP系统提供了以下几种仿真分析方法：常规分析(工作点分析)交流小信号分析、瞬态特性分析、噪声分析、直流分析、蒙特卡罗分析、参数扫描分析、温度扫描分析、傅里叶分析和传递函数分析等。第41页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.2.4仿真分析1.常规分析工作点分析(即静态工作点分析)就是分析电路中各节点的直流偏置电压。工作点分析的结果是一个包含节点或元器件的电流、电压和功率的列表。ProtelDXP仿真器的设置是在仿真原理图编辑环境下完成的。选取正确的仿真原理图，系统将处于仿真原理图编辑状态，在编辑设计窗口中执行菜单命令DesignSimulateMixedSim，系统弹出AnalysesSetup对话框。第42页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 AnalysesSetup对话框主要包括下列几部分：1)Analyses/Options框2)CollectDataFor列表框3)SheetstoNetlist(生成网络表)框4)SimViewSetup(仿真结果显示设置)框5)AvailableSignals/ActiveSignals(可以获得的仿真信号和当前激活的仿真信号)框6)高级设置(Advanced/Options)第43页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2.瞬态特性分析和傅里叶分析瞬态特性分析(TransientAnalysis)是最常见的一种仿真分析方式，属于时域分析。通过瞬态特性分析可以得到各节点电压、支路电流和元器件所消耗的功率等电参数随时间变化的曲线，其功能类似于示波器。傅里叶分析(FourierAnalysis)是瞬态分析的一部分，与瞬态分析同时进行，属于频域分析，主要用来分析电路中各非正弦波的激励及节点电压的频谱。第44页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 单击AnalysesSetup对话框中的Transient/FourierAnalysis选项并选取该复选框。第一次进入该对话框时，表格中的参数为系统的默认值，UseTransientDefaults后的勾选框代表默认设定。修改该对话框中的参数很简单，选中要修改的选项，直接从键盘输入合适的数值，修改参数即可。第45页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 3.直流扫描分析直流扫描分析(DCSweepAnalysis)是指在指定的范围内，改变输入信号源的电压，每变化一次执行一次工作点分析(静态工作点分析)，得到输出直流传输特性曲线(各仿真分析变量对不同直流电压的响应曲线)，从而确定输入信号的最大范围和噪声容限。要进行直流扫描分析设置，首先进入AnalysesSetup对话框。如前所述，单击Analyses/Options分组框中的DCSweepAnalysis选项并选取此复选框。第46页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.交流小信号分析交流小信号分析(ACSmallSignalAnalysis)仿真的是电路的频率响应特性，即当输入信号的频率发生变化时输出信号的变化情况。一般而言，如果待分析的电路中有储能元器件，输入信号是周期性交流信号，则可以改变频率分析系统的频带、幅频特性和相频特性。交流小信号分析一般与工作点分析一起使用。要进行交流小信号分析设置，首先进入AnalysesSetup对话框，如前所述，单击Analyses/Options分组框中的ACSmallSignalAnalysis选项并勾选该复选框.第47页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 5.噪声分析元器件自然产生的噪声一般称为白噪声或热噪声，它所涵盖的频率范围由0Hz到无限大，而每个元器件对不同频段上的噪声的敏感程度不同，这就会对电路产生一定的影响。ProtelDXP噪声分析主要通过计算电阻和半导体器件的白噪声谱密度来估算噪声对电路的影响。一般情况下，电容、电感和受控源不产生噪声。噪声分析一般用于计算分析以下几种噪声：OutputNoise(输出噪声)、InputNoise(输入噪声)、ComponentNoise(元器件噪声)。第48页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 6.传递函数分析传递函数分析(TransferFunctionAnalysis)是用来计算直流输入阻抗、输出阻抗以及直流增益。要进行传递函数分析设置，首先进入TransferFunctionAnalysisSetup对话框，如前所述，单击Analyses/Options分组框中的TransferFunctionAnalysis选项并勾选该复选框。对TransferFunctionAnalysisSetup对话框中的各项功能分析如下：SourceName：输出电源，可以从Value下拉列表中选取。ReferenceNode：输入电源的参考节点，可以从Value下拉列表中选取。第49页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 7.温度扫描分析温度扫描分析(TemperatureSweepAnalysis)可以仿真出工作温度对电路的影响，保证用户设计出可靠的电路。温度扫描分析可以与交流分析、直流分析以及瞬态分析等标准分析相结合，在指定的温度范围内按用户指定的步距变化温度，每一个温度产生一条曲线。要进行温度扫描分析设置，首先进入AnalysesSetup对话框，单击Analyses/Options分组框中的TemperatureSweep选项并勾选复选框。第50页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 8.参数扫描分析参数扫描分析允许用户在指定的范围内以一个步距改变某参数值，执行用户选定的仿真分析(直流分析、交流分析以及瞬态分析等)，从而分析出变化的参数对电路的影响。参数扫描分析只能变化基本元器件的参数，子电路的参数不能变化。要进行参数扫描分析设置，首先进入AnalysesSetup对话框。如前所述，单击Analyses/Options分组框中的ParameterSweep选项并勾选该复选框。第51页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 对ParameterSweepSetup对话框中的各项功能分析如下：PrimarySweepVariable：选择希望进行参数扫描分析的元器件。PrimaryStartValue：元器件扫描的起始值。PrimaryStopValue：元器件扫描的停止值。PrimaryStepValue：元器件扫描的步距，一般选择510步即可，步数太多将花费较长的时间。第52页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 PrimarySweepType：参数扫描类型，共有AbsoluteValues(按照绝对值变化计算扫描)和RelativeValues(按照相对值变化计算扫描)两种扫描类型。EnableSecondary：选择第二个元器件作参数扫描。选中此项后就可以设置第二个元器件的扫描参数，其中各选项的设置与第一个元器件的设置相同。第53页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 9.蒙特卡罗分析蒙特卡罗分析主要用于分析元器件对电路特性的影响程度。所谓蒙特卡罗分析(MonteCarloAnalysis)就是在执行工作点分析、直流扫描分析、瞬态分析、交流小信号分析、噪声分析或传递函数分析时，在指定的元器件误差范围内使用随机数发生器按元器件值的概率分布来变化元器件参数。要进行蒙特卡罗分析设置，首先进入AnalysesSetup对话框。如前所述，单击Analyses/Options分组框中的MonteCarloAnalysis选项并勾选该复选框。第54页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 对MonteCarloAnalysisSetup对话框中的各项功能分析如下：Seed：随机数发生器的种子。Distribution：用于指定误差分布状态。NumberofRuns：仿真次数。蒙特卡罗分析的关键在于产生随机数，随机数的产生依赖于计算机的具体字长。对于一组随机数，取出一组新的元器件，然后作指定的电路模拟分析。只要进行的次数足够多，就可以得出满足一定分布规律的、具备一定容差的元器件在随机取值下整个电路性能的统计分析。第55页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3 设计仿真原理图设计仿真原理图ProtelDXP系统对仿真原理图进行仿真设计的流程图如图设计仿真原理图 设计仿真环境和仿真参数 进行仿真 仿真结果分析第56页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 在仿真原理图文件之前，该原理图文件必须包含仿真所必需的信息。通常，为使仿真可靠运行，必须遵守以下规则：仿真原理图中所有元器件ComponentProperties对话框中的ModelList组中的Simulation属性必须具有仿真模型。设计者必须放置和连接可靠的信号源，以便仿真过程中驱动电路。在电路中需要保存仿真数据的节点必须添加网络标号。必须根据具体的电路要求设置相应的仿真方式。例如：如果要观测仿真电路中某个节点的电压波形及其相位，则选择瞬态特性分析方式。必要时，还要设置电路的初始状态。第57页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.1加载元器件库ProtelDXP提供菜单方式和元器件库面板方式来加载元器件仿真库。1.菜单方式在仿真原理图编辑设计环境下，单击菜单命令DesignAdd/RemoveLibrary，来加载仿真用原理图库。2.元器件库Libraries控制面板方式单击ProtelDXP开发环境中的Libraries控制面板上的Libraries按钮，加载仿真用原理图库。第58页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.2仿真原理图元器件的选用前面加载的元器件库中基本包含了仿真所需元器件的仿真模型。在ProtelDXP的仿真编辑环境下，只要将这些元器件放在原理图上，该元器件将自动地连接到相应的仿真模型文件上。第59页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.3仿真原理图利用ProtelDXP系统对用户设计的电路图进行仿真的主要步骤如下：(1)加载仿真元器件库。(2)创建项目工程并设计一个仿真原理图。(3)修改仿真元器件参数。(4)设置仿真激励源。(5)设置节点网络标号。(6)设置仿真方式以及参数。(7)执行仿真。(8)分析和处理仿真结果。第60页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.4原理图仿真实例：上电复位电路仿真步骤：1.建立原理图文件建立一个新的原理图文件“Reset.SCHDoc”。第61页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 2.加载仿真原理图元器件库打开原理图文件“Reset.SCHDoc”，在原理图编辑窗口下，执行菜单命令DesignAdd/RemoveLibrary，弹出对话框。单击AddLibrary按钮，在弹出的对话框中分别选择如图所示的3个元件库，然后单击Close按钮，即可完成加载仿真原理图库的操作。第62页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 3.编辑仿真原理图，修改仿真元器件的参数对于电阻、电解电容和激励源等元件的具体操作步骤如下：(1)在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中选择ResSimi电阻器件，放置到原理图编辑窗口内。在编辑区内双击该电阻符号，弹出ComponentProperties对话框。按对话框中的内容进行设置。(2)在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中选择CAPPOII元件，放置到编辑窗口，可以发现这是一个电解电容的符号。在编辑窗口中双击该元件，弹出ComponentProperties对话框，按对话框中的内容进行设置。第63页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真(3)在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中选择VSRC元件，放置仿真激励源。在原理图区内双击仿真激励源，与电容的设置类似，在弹出的对话框中双击Simulation选项栏，然后在新弹出的窗口中选择Parameters标签卡。按对话框中的内容修改属性。(4)在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中选择.IC放置节点初始电压值。(5)在FSCLogicGate.IntLib元件库中选择DM7407M元器件，放置到原理图编辑环境中。第64页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真(6)放置好所有的器件后，按照如图所示的方式连接好各元器件，注意保证所有导线与器件引脚之间确实已连接好，连线过程及方法与普通原理图相同，导线连接和电源符号可以直接使用主界面的连线工具箱中的导线和电源符号。第65页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.设定仿真方式执行菜单命令DesignSimulationMixedSim，弹出AnalysesSetup菜单。前面已经编辑好了仿真原理图，现在看看如何设定仿真方式。由于要观测的是节点reset处的电压波形，因此采用瞬态特性分析的仿真方式即可。第66页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 5.运行仿真6.调整参数仔细分析结果曲线，如不能满足设定要求。这时可以到仿真原理图文件中修改仿真器件参数，然后再次执行仿真操作。第67页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.5原理图仿真实例：分压式偏置电路仿真步骤：(1)建立一个新的原理图文件，名为“Offset.SchDoc”。(2)加载相关仿真原理图器件库。(3)按照如图所示的方式编辑仿真原理图。第68页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真(4)设定仿真方式。这里只选用工作点分析方式。执行菜单命令DesignSimulationMixedSim，弹出AnalysesSetup菜单，选择工作点分析方式，选择所有的信号作为输出结果。(5)运行仿真。第69页，此课件共79页哦第第4 4章章 ProtelProtel电路仿真电路仿真 4.3.6原理图仿真实例：半波整流电路1.设计一个半波整流电路原理图ProtelDXP仿真电路的编辑环境与原理图设计的编辑环境一样，因此设计仿真电路就是进行原理图设计。2.仿真源和仿真元器件的设置首先确认ProtelDXP原理图编辑环境的元器件中已经添加了Miscel