用Protel99实现电路原理图的仿真.doc

用Protel99实现电路原理图的仿真用Protel99实现电路原理图的仿真?大连海事大学信息工程学院张静?Prote99是一个全32位的运行于Windows9X/NT环境下的EDAElectronicDesignAutomation,电子辅助设计)软件它的主要功能模块包括电路原理图设计,PCB板设计和电路仿真.各模块具有丰富的功能,可以实现电路设计与分析的目的.用于电路仿真的Simulate模块PtotnlAdvancedSIM99是一个功能强大的数/模混合信号电路仿真器,它能够提供连续的模拟信号和离散数字信号仿真,使设计者可以方便地对设计中的一组混台信号进行仿真分析,从而提高电路的设计工作效率,缩短开发周期并降低开发成本.Prate199的仿真所提供的分析方法主要有:直流工作点分析,瞬态分析/傅立叶分析,交流小信号分析,噪声分析,参数扫描分析,直流扫描分析,温度扫描分析,直流传输函数分析,蒙特卡罗分析下面以一个简单的电路原理图为例,对用Protel99实现电路原理图仿真的过程逐步加以说明.绘制仿真电路原理图Protel99自带的仿真元件库名称为Sim.ddb,位于,De-signExporer99Library.Sch子目录下.它包含了大量仿真用的元器件,分别放在28个元件库中,如电阻,电容,电感和各种激励源在库SimulationSymbals.Lib中.二极管在库DIODE.LIB中,三极管在库ByrLIB中等等.大多数情况下,我们直接应用仿真库中的元件.并设置参数.就可以满足仿真要求了.下面以图l中的仿真电路原理图为例讲一下仿真原理图的绘制首先,从元件库中选择所需的元件进行放置,然后设置各元件的参数.设置元件参数时,打开元件属性对话框,Attributes标签下为元件的基本参数,如Designator为元件的编号以及PartTvpe为元件值的大小等;PartFieldsl一8和PartFields9一l6标签下用于设置元件的物理属性和初始条件等参数;adOnlyFields标签下的是元件仿真模型的定义,其中的设置项不能在原理图中进行编辑修改.在绘制仿真原理图时,另一个重要的内容是激励源的添加和设置在仿真元件库中提供了多种激励源,包括直流源,正弦源,周期脉冲源,分段线性源以及受控源等十种.从图l中可以看到,这里我们使用了两种激励源有:直流电压源(图l中的VCC+和CC一)和分段线性源(图1中的VIN)直流电压源的设置比较简单,只要在Designator中给出元件编号和在PartType中给出幅值大小就可以了,这里需要设计者对负直流源的极性稍加留意.下面就图1中的分段线性源的参数设置加以详细介绍.要获得分段线性源有以下两种途径:在PartFields18标签下的Time/Voltage或TIme/Cur-rent项中设置时间/电源幅值对.此项最多可以输入8对数据,每对数据的前一个是时间(秒),后一个是对应时刻下的电压或电流幅值,数据之间和数据对之何以空格作间隔,如0U5V5U5V10L0V20U5V40U5V.电源将以此8对数据进行循环输出.需要注意的是.后点所定义的时间必须大于前一点,否则循环将终止.在PartFieldsl一8标签下的FileName项中输含有分段线性源数据的PWL文件名字.设计者可以用一个.YSCII码文本文件定义该波形,如执行Prote199菜单中的New命令后,在弹出的NewDocument对话框中选择TextDocument进行波形文件的编辑.同样.各数据点必须成对输.数据点后紧跟幅值.文件中的每一个数据行的起始符必须是一个+字符,并且每行中字符(含数字)的数目不能超过255个,+字符与数据之间以及数据与数据之间必须用单个或多个空格作为间隔.还需注意的是波形文件必须与使用该元件的设计数据库文件(ddb文件)放在同一个目录下,同时该文件的扩展名要为pwl.图1中的分殷线性电压源的具体设置和波形文件的编写以及所产生的波形分别如图2,3和4所示.由以上步骤可以看到,通过设置不同时刻的电压值或电流值,可以方便地得到任意波形的电源.放置好所有的元器件和激励源,并设置好相应的参数.然后用连线将各元件连接起来,这时一个用于仿真的原理图初步完成了.但对于一个真2l节点.如图1中的IK,OUT0,OUT1和OUT2等,它能使我们能够更方便地识别需要观察的节点波形.放置仿真节点标号的方法与原理图中放置连线的网络标号的方法相同,这里就不详细说明了.现在,我们得到了一张如图1所示的完整的仿真电路原理图设置仿真环境在进行仿真分析前.要设置仿真环境.执行菜单命令Simulation/Setup,系统将弹出如图5所示的仿真分析设置对话框.前面曾经提到,ProtelAdvancedSIM99提供了多达9种分析方法,针对仿真原理图图1,我们这里只选择了进行直流工作点分析和瞬态分析.在图5所示的对话框中,AtailableSignals栏中列出了所有可以绘制出渡形的节点,双击需要的节点,它们会相继出现在tlveSignals中,运行仿真后,所选择的节点的波形会显示在仿真波形分析器的工作窗口中.如果在仿真结束后,要在仿真波形分析器中察看其它未选中的节点波形.则可在BrowseSimData窗口中设置.下面针对例子中所使用的瞬态分析讲一下仿真分析方法的设置.瞬志分析是一种非线性时域分析方法,它可以在给定激励信号的条件下计算电路的时域响应.它是从时间零开始,到用户规定的时间范围内进行的.设计者可以规定输出的开始到终止的时间和分析的步长.它的输出是在一个类似示波器的窗口中,在设计者定义的时间间隔内计算变量瞬态输出电流或电压值.具体参数设置对话框如图6所示.对话框中TransientAnalysis栏名称左边的,/表示仿真时使用该分析方法.在开始时间(stanTime)和终止时间(StopTne)之闻的仿真结果将被保存下来,用于显示步长(StepTime)通常是指用在瞬态分析中的时间增量.最大步长【Maximuti1Step)限制了进行瞬态分析的最大时间增量.通常,步长和最大步长设在Defau【lParameters栏中是与设置默认值有关的参数.如果设计者不确定所需输的值,从而自动获得瞬态分析用的参数.CyclesDisplayed栏中是需要显示的周期数.PointsperCycle栏中是每周期中的点数.如果选择了Alwayssetdefaults则系统在每次仿真时将根据周期数和每周期中的点数自动计算起始时间,步长等参数.运行并输出结果在绘制好仿真电路原理图和设置好仿真参数后,就可以运行电路仿真了,运行电路仿真有三种方式:执行菜单命令Simulate/Rtm:在图6的仿真参数对话框中单击RunAn出ses按钮;单击工具条上的按钮.这时,如果仿真电路原理图有错,将会出现如图7所示的对话框在随即生成的后缀为.err文件中,将会给出出错的节点位置以及出错原因.对照并在仿真电路原理图中进行查找和修改,直到没有错误.这时一个后缀为.sdf的仿真结果文档将出现在本电路设计的数据库中.并且仿真波形将在一个仿真波形分析器窗口中显示出来,如图8所示.在箱出仿真波形的同时,仿真的静态工作点的结果也同时给出.选择波形分析器窗口下部的分析方法标签OperatingPoint就可以看到.图8中的左面是波形编辑器窗口.波形栏(Wavuforms)中列出了原理图中能显示波形的节点.该栏下的Show,Hide和Color按钮分别用于显示波形,隐藏波形和改变波形的颜色.视图(View)栏中用于选择显示单个波形还是全部波形选择单个波形时,可以更好地观察某一波形的细节特征.到此为止,我们图1的原理图为例已经介绍了应用P