第九章protel印制电路板设计与仿真.docx
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第九章protel印制电路板设计与仿真
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第9章电路仿真
1
Protel99SE
概述SIM99仿真库中的主要元件SIM9999仿真库中的激励源仿真器设置运行电路仿真
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第9章电路仿真
9.1概述
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
电路仿真是指在电路模型上所进行的系统性能分析与研究的方法,它所遵循的基本原则是相似原理。
电路仿真按电路类型的不同,分析的内容也不同。
从构成电路的元器件特性分类,可分为线性网络和非线性网络;从电路中是否包含电容、电感等储能元件分类,可分为电阻网络和动态网络。
第9章电路仿真
9.1概述
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
Protel99SE内置了功能完整的SPICE电路仿真软件,内含一个数目庞大的仿真库,能很好地满足设计的需要。
Protel99SEAdvancedSIM99是一个功能强大的数/模混合信号电路仿真器,运行在Protel的EDA/Client集成环境下,与ProtelAdvancedSchematic原理图输入程序协同工作,作为AdvancedSchematic的扩展,为用户提供了一个完整的从设计到验证的仿真设计环境。
大大提高了电子线路的设计效率。
第9章电路仿真
9.1概述
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
在Protel99SE中执行仿真,需要从仿真用元件库中选取并放置所需的元件,连接好原理图,加上激励源,然后单击仿真按钮即可自动开始。
作为一个真正的混合信号仿真器,SIM99集成了连续的模拟信号和离散的数字信号,可以同时观察复杂的模拟信号和数字信号波形,并得到电路性能的全部波形。
既能进行模拟仿真也能进行数字仿真。
第9章电路仿真
9.2SIM99仿真库中的主要元件
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
在SIM99的仿真元件库中,包含了如下一些主要的仿真元器件。
9.2.1图纸尺寸在库“SimulationSymbols.lib”中,包含了如下的电阻器。
RES:
固定电阻。
RES2:
半导体电阻。
POT2:
电位器。
第9章电路仿真
RES4:
变电阻。
仿真库中的电阻类型,如下图所示。
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
仿真库中的电阻类型
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
这些元器件有一些特殊的仿真属性域,在放置过程中按“Tab”键或放置完后双击该元器件可以弹出属性对话框,进行如下的参数设置。
“Designator”:
电阻器名称,如R1。
“PartType”:
以欧姆为单位的电阻值,如100k?
。
“L”:
可选项,电阻的长度,仅对半导体电阻有效。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
“W”:
可选项,电阻的宽度,仅对半导体电阻有效。
“Temp”:
可选项,元件的工作温度,以摄氏度为单位,缺省值为27℃,仅对半导体电阻有效。
“Set”:
仅对电位器和可变电阻有效,在“PartFields”选项卡中设置。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.2电容
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
在库“SimulationSymbols.lib”中,包含了如下的电容。
CAP:
定值无极性电容。
ELECTR02:
定值有极性电容。
CAPVAR:
单连可变电容。
这些符号表示了一般的电容类型,如下图所示。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
仿真库中的电容类型
第2章原理图设计环境的设置
对电容的属性可设置如下。
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
“Designator”:
电容名称,如C1。
“PartType”:
以法拉为单位的电容值,如100F。
“L”:
可选项,以米为单位的电容长度,仅对半导体电容有效。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
“W”:
可选项,以米为单位的电容宽度,仅对半导体电容有效。
“IC”:
可选项,初始条件,即电容的初始电压值。
在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.3电感
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置
在库SimulationSymbols.lib中,包含的电感INDUCTOR。
在电感的属性对话框中可设置如下参数。
“Designator”:
电感名称,如L1。
“PartType”:
以微亨为单位的电感值,如27mH。
“IC”:
表示初始条件,即电感的初始电压值,在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
运行电路仿真运行电路仿真
第2章原理图设计环境的设置
9.2.4二极管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
在库“Diode.lib”中,包含了非常多的以工业标准部件数命名的二极管。
下图简单地列出了库中包含的若干种二极管。
仿真库中的二极管类型
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源
9.2.4二极管在二极管的属性对话框中可设置如下参数。
“Designator”:
二极管名称,如D1。
“Area”:
可选项,该属性定义了所定义的模型的并行器件数。
“IC”:
表示初始条件,即通过二极管的初始电压值,在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
“Temp”:
可选项,元件的工作温度,以摄氏度为单位,缺省值为27℃。
仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
第2章原理图设计环境的设置
9.2.5三极管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
在库文件“Bjt.lib”中,包含了大量的以工业标准部件数命名的三极管,下图简单地列出了库中包含的三极管型号。
仿真库中的三极管类型
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源
9.2.5三极管在二极管的属性对话框中可设置如下参数。
“Designator”:
二极管名称,如D1。
“Area”:
可选项,该属性定义了所定义的模型的并行器件数。
“IC”:
表示初始条件,即通过二极管的初始电压值,在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
“Temp”:
可选项,元件的工作温度,以摄氏度为单位,缺省值为27℃。
仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
第2章原理图设计环境的设置
9.2.6MOS场效应晶体管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
MOS场效应晶体管是现代集成电路中最常用的器件。
SIM99提供了4种MOSFET模型,它们的伏安特性公式各不相同,但它们基于的物理模型是相同的。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
9.2.6MOS场效应晶体管在库文件“Mosfet.lib”中,包含了数目庞大的以工业标准部件数命名的MOS场效应晶体管。
下图简单地列出了库中包含的MOS场效应晶体管。
仿真库中的MOS场效应晶体管类型
第2章原理图设计环境的设置
9.2.6MOS场效应晶体管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
在MOS场效应晶体管属性对话框中可设置以下参数。
“Designator”:
MOS场效应晶体管名称,如Q1。
“L”:
沟道长度。
“W”:
沟道宽度。
“AD”:
漏区面积。
“AS”:
源区面积。
“PD”:
漏区周长。
“PS”:
源区周长。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.6MOS场效应晶体管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
“IC”:
表示初始条件,即通过MOS场效应晶体管的初始值,在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
“Temp”:
可选项,元件的工作温度,以摄氏度为单位,缺省值为27℃。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.7JFET结型场效应晶体管
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
结型场效应晶体管存放在“Jfet.lib”库文件中。
下图简单地列出了库中包含的结型场效应晶体管。
仿真库中的结型场效应晶体管类型
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
9.2.7JFET结型场效应晶体管在结型场效应晶体管属性对话框中可设置以下参数。
“Designator”:
结型场效应晶体管名称,如Q1。
“Area”:
可选项,该属性定义了所定义的模型的并行器件数。
“IC”:
表示初始条件,即通过三极管的初始电压值,在“PartFields”选项卡中设置。
该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后才有效。
“Temp”:
可选项,元件的工作温度,以摄氏度为单位,缺省值为27℃。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.8熔丝
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
熔丝元件在“Fuse.lib”中。
在熔丝的属性对话框中可设置如下参数。
“Designator”:
熔丝名称,如F1。
“Current”:
熔断电流,单位A,如1A。
“Resistance”:
在“PartFields”选项卡中设置,以欧姆为单位的串联熔丝阻抗。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源
9.2.9电压/电流控制开关“Switch.lib”库文件包含了两种可用于仿真的开关。
CSW:
默认电流控制开关。
SW:
默认电压开展开关。
下图简单地列出了库中包含的电压/电流控制开关。
仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
仿真库中的开关元件
第2章原理图设计环境的设置
9.2.9电压/电流控制开关
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
在电压/电流控制开关的属性对话框中可设置以下参数。
“Designator”:
电压/电流控制开关名称,如S1。
S1“ON/OFF”:
在“PartFields”选项卡中设置,初始条件选择参数,该选项可为ON或OFF。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.9电压/电流控制开关
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
此开关模型描述了一个几乎理想化的开关,但在实际中,开关不可能十分理想,因为电阻不能在0或∞的范围内变化,而是总有一个有限的正值。
通过适当选择开态和关态电阻,可使得这两个电阻与其他电阻元件相比较时能被看做零和无穷大。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.10继电器
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
大量的继电器包含在库文件“Relay.lib”中。
对继电器的属性对话框中可进行如下参数设置。
“Designator”:
继电器名称,如RLY1。
“Pullin”:
触点引入电压。
“DroPoff”:
触点偏离电压。
“Contar”:
闭合阻抗。
“Resignator”:
线圈阻抗。
“Inductor”:
线圈电感。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.11晶体振荡器元件晶体振荡器在“crystal.lib”中,其常用参数设置如下。
“C”:
等效电容。
“Q”:
等效电流。
“Rs”:
级联阻抗。
“Freq”:
晶体振荡频率。
“Designator”:
晶体振荡器元件名。
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
第2章原理图设计环境的设置
9.2.12互感(电感耦合器)
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
库“Transformer.lib”包含了大量的电感耦合器。
在电感耦合器的属性对话框中可设置如下参数。
“Designator”:
电感耦合器名称,如T1。
“Ratio”:
二次侧/一次侧变压比,这将改变模型的默认值。
“RP”:
可选项,一次侧阻抗。
“RS”:
可选项,二次侧阻抗。
第2章原理图设计环境的设置
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
9.2.13TTL和CMOS数字电路元器件库“74XX.lib”包含了74XX系列的TTL逻辑元件;库“Cmos.lib”包含了4000系列的CMOS逻辑元件。
设计者可把上述元件库包含的数字电路元器件用到所设计的仿真图中。
第2章原理图设计环境的设置
9.2.14模块电路
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真运行电路仿真
SIM99中复杂元件都被用SPICE的子电路完全模型化,该元件没有设计者需设置的选项。
对于这些元器件,设计者只需简单放置并设置该标号。
所有的仿真用参数都已在SPICE子电路设定好。
第9章电路仿真
9.3SIM99仿真库中的主要元件
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
我们在进行原理图设计时,用到的电源只是一些符号。
如果要进行仿真必须引入仿真电源,使电路形成真正的回路,需要注意的是,仿真电源的标识符必须和“PowerPort”中的标识符相同,系统才能正确地进行仿真。
在SIM99的仿真元件库中,包含了下列主要激励源。
第9章电路仿真
9.3.1直流源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
在库“SimulationSymbols.lib”中,包含了如下的直流源元器件。
VSRC:
电压源。
ISRC:
电流源。
第9章电路仿真
9.3.1直流源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
这些源提供了用来激励电路的一个不变的电压或电流输出。
仿真库中的电压/电流源符号如下图所示。
电压/电流源符号
第9章电路仿真
9.3.2正弦仿真源在库“SimulationSymbols.lib”中,包含了如下的正弦源元器件。
VSIN:
正弦电压源。
ISIN:
正弦电流源。
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
第9章电路仿真
9.3.2正弦仿真源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
通过这些源可创建正弦波电压或电流源。
仿真库中的正弦电压/电流源符号如下图所示。
正弦电压/电流源符号
第9章电路仿真
9.3.3周期脉冲源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
周期脉冲源元器件在“SimulationSymbols.lib”库中,该库包含了如下器件。
VPULSE:
电压脉冲源。
IPULSE:
电流脉冲源。
第9章电路仿真
9.3.3周期脉冲源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
利用这些源可以创建周期性的连续脉冲。
仿真库中的周期脉冲源符号如下图所示。
周期脉冲源符号
第9章电路仿真
9.3.4指数激励源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
指数激励源元器件在库文件“SimulationSymbols.lib”中,该库包含了如下器件。
VEXP:
指数激励电压源。
IEXP:
指数激励电流源。
第9章电路仿真
9.3.4指数激励源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
利用这些源可创建带有指数上升沿或下降沿的脉冲波形。
图9.11中是仿真库中的指数激励源元器件。
指数激励源符号
第9章电路仿真
9.3.5单频调频源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置
在“SimulationSymbols.lib”库文件中,包含了如下的单频调频源器件。
VSFFM:
电压源。
ISFFM:
电流源。
运行电路仿真
第9章电路仿真
9.3.5单频调频源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
利用这些源可创建一个单频调频波。
下图是仿真库中的单频调频源元器件。
单频调频源符号
第9章电路仿真
9.3.6线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
在“SimulationSymbols.lib”库文件中,包含了如下的线性受控源元器件。
HSRC:
线性电压控制电流源。
GSRC:
线性电压控制电压源。
FSRC:
线性电流控制电流源。
ESRC:
线性电流控制电压源。
第9章电路仿真
9.3.6线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
仿真器中的线性受控源元器件如下图所示。
线形受控源符号
第9章电路仿真
9.3.6线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
每个标准的线性受控源都有两个输入节点和两个输出节点。
输出节点间的电压或电流是输入节点间电压或电流的线性函数,一般由源的增益、跨导等决定。
第9章电路仿真
9.3.7非线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置
在“SimulationSymbols.lib”库文件中,包含了如下的非线性受控源元器件。
BVSRC:
电压源。
BISRC:
电流源。
运行电路仿真
第9章电路仿真
9.3.7非线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
仿真器中包含的非线性受控源元器件如下图所示。
非线形受控源符号
第9章电路仿真
9.3.7非线性受控源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
标准的SPICE非线性电压或电流源,有时被称作方程定义源,因为它的输出由设计者的方程定义,并且,经常引用电路中其他节点的电压或电流值。
第9章电路仿真
9.3.8压控振荡(VCO)仿真源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
在“SimulationSymbols.lib”库文件中,包含了如下的压控振荡源元器件。
SINEVCO:
压控正弦振荡器。
SQRVCO:
压控方波振荡器。
TRIVCO:
压控三角波振荡器。
第9章电路仿真
9.3.8压控振荡(VCO)仿真源
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
设计者可利于以上器件在原理图中创建压控振荡器,下图是仿真器中包括的压控振荡源元器件。
压控振荡源符号
第9章电路仿真
9.4仿真器设置
9.4.1设置仿真初始状态
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
设置仿真初始状态是为计算仿真电路直流偏置点而设定一个或多个电压(或电流)值。
在计算仿真非线性电路、振荡电路及触发器电路的直流或瞬态特性时,常出现解的不收敛现象,而实际电路是收敛的,其原因是偏置点发散或收敛的偏置点不能适应多种情况。
之所以设置初始值,就是要在两个或更多的稳定工作点中选择一个,以便使仿真顺利进行。
第9章电路仿真
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
库“SimulationSymbols.lib”中,包含了两个特别的初始状态定义符:
NSNODESET和ICInitialCondition。
1.节点电压设置(NS)2.初始条件设置(IC)IC
第9章电路仿真
Protel99SE
9.4.2仿真器设置概述1.进入分析(Analysis)主菜单主要元件在完成了对电路的编辑后,设计者可对电路进行分析工作。
进入Protel99SE原激励源理图编辑的主菜单后,执行仿真器设置“Simulate\Setup”命令,进入仿真器的设置,运行电路仿真如图所示。
“Simulate\Setup”命令操作
第9章电路仿真
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
单击“Setup”选项,将启动仿真器设置对话框。
对话框如图所示。
在“General”选项卡中,设计者可以选择分析类型。
第9章电路仿真
2.瞬态特性分析(TransientAnalysis)
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
瞬态特性分析是从时间零开始,到用户规定的时间范围内进行的。
设计者可规定输出开始到终止时间的长短和分析的步长,初始值可由直流分析部分自动确定,所有与时间无关的源,用它们的直流值,也可以在设计者规定的各元件上的电平值作为初始条件进行瞬态分析。
第9章电路仿真
Protel99SE
概述主要元件激励源仿真器设置运行电路仿真
要在SIM
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- 关 键 词:
- 第九 protel 印制 电路板 设计 仿真