Protel99se电路仿真

Protel99se电路仿真一般说来，在电路设计的开始与结束时，设计者总要对所设计的电路的性能进行推算、判断和验证，Protel99SE可以对模拟和数字信号混合电路仿真。其仿真引擎使用的是伯克利分校的SPICE/XSPICE。它可以让我们精确地仿真由各种器件，比如TTL、CMOS、BJT等构成的电路。Protel中支持的电路分析类型有：静态工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，付立叶分析，噪声分析，直流分析，参数扫描分析，温度扫描分析和蒙特卡罗分析。可用于仿真的电路，必须满足以下条件：1、必须用仿真库中的器件（或用户自己建的器件仿真模型和器件符号）搭成电路，仿真库在\\DesignExplorer99SE\Library\Sch\Sim.ddb文件中；2、必须有激励源；3、对所关心的节点建立网络标号；4、设定初始条件。SIM99仿真库中的主要元件电路仿真操作步骤在SIM99的仿真元件库中，包含了如下一些主要的仿真元器件。一、电阻在库SimulationSymbols.lib中，包含了如下的电阻器：RES固定电阻;RESSEMI半导体电阻；RPOT电位器；RVAR变电阻。上述符号代表了一般的电阻类型，如图l所示。图l仿真库中的电阻类型这些元器件有一些特殊的仿真属性域，在放置过程中按键或放置完成后双击该器件得到属性对话框，可如下设置：Designator电阻器名称（如R1）；PartType以欧姆为单位的电阻值（如100kΩ）；L可选项，电阻的长度（仅对半导体电阻有效）；W可选项，电阻的宽度（仅对半导体电阻有效）；Temp可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27℃（仅对半导体电阻有效）；Set仅对电位器和可变电阻有效（在“PartFieldsl～8”选项卡中设置取值0～l）。二、电容在库SimulationSymbols.Lib中，包含了如下的电容：CAP定值无极性电容；CAPZ定值有极性电容；CAPSEMI半导体电容。这些符号表示了一般的电容类型，如图2所示。图2仿真库中的电容类型对电容的属性对话框可如下设置：Designator电容名称（如C1）；PartType以法拉为单位的电容值（如22uF）；L可选项，以公尺为单位的电容的长度（仅对半导体电容有效）；W可选项，以公尺为单位的电容的宽度（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“PartFieldsl～8”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。三、电感在库SimulationSymbols.Lib中，包含了INDUCTOR电感，对电感的属性对话框可如下设置：Designator电感名称（如L1）；PartType以亨为单位的电感值（如27mH）；IC可选项，初始条件，即电感的初始电压值。在“PartFields1～8”选项卡中设置。该项仅在仿真分析工具博里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效。四、二极管在库Diode．lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的二极管。如图3所示，该图简单列出了库中包含的几种二极管。图3仿真库中的二极管类型对二极管的属性对话框可如下设置：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可选项，初始条件，即通过2极管的初始电压值。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，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27℃。五、三极管在库Bjt.lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的三极管。如图4所示，该图简单列出了库中包含的三极管型号。图4仿真库中的三极管类型对三极管的属性对话框可如下设置：Designator三极管名称（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可选项，初始条件，即通过三极管的初始电压值。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，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27℃。六、JFET：结型场效应晶体管结型场效应晶体管包含在Jfet.lib库文件中。如图5所示，该图简单列出了库中包含的结型场效应晶体管。图7-5仿真库中的结型场效应晶体管类型对结型场效应晶体管的属性对话框可如下设置：Designator结型场效应晶体管名称（Q1）Area可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数；IC可选项，初始条件，即通过三极管的初始电压值。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，元件工作温度，以摄氏度为单位。缺省时为27℃。七、MOS场效应晶体管MOS场效应晶体管是现代集成电路中最常用的器件。SIM99提供了四种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。在库MOSfet.lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的MOS场效应晶体管。如图6所示，该图简单列出了库中包含的MOS场效应晶体管。图6仿真库中的MOS场效应晶体管类型对MOS场效应晶体管的属性对话图框可如下设置：DesignatorMOS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。IC可选项，初始条件，即通过MOS场效应晶体管的初始值。在“PartFields1～8”选项卡中设置。该项仅在仿真分析工具博里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效；Temp可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位。缺省时为27℃。八、电压／电流控制开关库SWitch．lib包含了如下的可用于仿真的开关：CSW默认用电流控制开关SW默认电压控制开关。如图7所示，该图简单列出了库中包含的电压／电流控制开关。图7仿真库中的电压／电流控制开关类型对电压／电流控制开关的属性对话框可如下设置：Designator电压／电流控制开关名称（如S1）；ON／OFF可选项，初始条件选择，该选项可为ON或OFF。此开关模型描述了一个几乎理想化的开关。实际中，开关不可能十分理想，是因为电阻值不能从0到无穷大变化，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路元件相比较时能看作零和无穷大。SPICE仿真器内支持如表l所示的开关参数。表1开关模型的参数九、熔丝Fuse.lib包含了一般的保险丝器件。对熔丝的属性对话框可如下设置：Designaor熔丝名称（如F1）；Curent熔断电流（单位A，如1A）；Resistance可选项，以欧姆为单位的串联熔丝阻抗。＋、继电器（RELAY）库Relay.lib包括了大量的继电器，如图8所示。图8仿真库中的继电器类型对继电器的属性对话框可如下设置：Designatr继电器名称；Pullin触点引入电压；DroPoff触点偏离电压；Contar触点阻抗；Resignator线圈阻抗。Inductor线圈电感。十一、互感（电感耦合器）库Transformer.lib包括了大量的电感耦合器。对电感耦合器的属性对话框可如下设置：Desigator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，一次测阻抗；RS可选项，二次侧阻抗。十二、TTL和CMOS数字电路器件在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器件用到所设计的仿真图中。对数字电路器件的属性对话框可如下设置：Designator数字电路器件名称（如U1）；ProPagation可选项，元件的延时，可以设置为最大或最小来使用，默认值为典型值；Drive可选项，输出驱动特性，可以设置为最大或最小来使用；Current可选项，标识器件功率的输出，可以设置为最大或最小来使用默认值为典型植；PWRValue可选项，电源支持电压。将改变默认数字元件支持电压值，一旦定义该值，则GNDValue值也需定义；GNDValue可选项，地支持电压。将改变默认数字元件支持电压值，一旦定义该值，则PWRValue值也需定义；VILValue低电平输入电压；VIHValue高电平输入电压；VOLValue低电平输出电压；VOHValue低电平输出电压。举例如下：如CMOS数字器件支持5V申压，一部情况下．它的任一输出管脚的高电平为5V，但是，一旦VOH被设置为5V，那么输出管脚的高电平将为8V。十三、模块电路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。表2是SIM99中的仿真用数据库中包含的元件库以及所包含有的复杂元件的不同类型的符号。这些元件属性对话框中的PartType域中包括了该器件的SPICE模型，如果设计者不愿修改所引用的SPICE模型，请不要修改该PartType域，所有标识可选项均有默认值，一般情况下，该默认值适用于太多仿真，设计者一般毋须修改这些值。表2集成块所在的元件库及说明在Protel99中，每一仿真元件的特性由元件电气图形符号库和元件模型参数数据库描述。仿真测试原理图内元件电气图形符号存放在DesignExplorer99\Library\SCH\Sim.ddb仿真分析用元件电气图形符号库文件包内，共收录了5800多个元器件，分类存放在如下元件电气图形符号库(.lib)文件中：74XX.lib74系列TTL数字集成电路7SEGDISP.lib7段数码显示器BJT.lib工业标准双极型晶体管BUFFER.lib缓冲器CAMP.lib工业标准电流反馈高速运算放大器CMOS.libCMOS数字集成电路元器件Comparator.lib比较器Crystal.lib晶体振荡器Diode.lib工业标准二极管IGBT.lib工业标准绝缘栅双极型晶体管JFET.lib工业标准结型场效应管MATH.lib二端口数学转换函数MESFET.libMES场效应管Misc.lib杂合元件MOSFET.lib工业标准MOS场效应管OpAmp.lib工业标准通用运算放大器OPTO.lib光电耦合器件（实际上该库文件仅含有4N25和通用的光电耦合器件OPTOISO两个元件）Regulator.lib电压变换器，如三端稳压器等Relay.lib继电器类SCR.lib工业标准可控硅SimulationSymbols.lib仿真测试用符号元件库Switch.lib开关元件Timer.lib555及556定时器Transformer.lib变压器TransLine.lib传输线TRIAC.lib工业标准双向可控硅TUBE.lib电子管UJT.lib工业标准单结管在放置元件过程中，按下Tab键调出元件属性窗口，设置元件有关参数时，必须注意：一般仅需要指定必须参数，如序号、型号、大小（如果打算从电原理图获取自动布局所需的网络表文件时，则需要给出元器件的封装形式）；而对于可选参数，一般用“*”代替（即采用缺省值），除非绝对必要，否则不宜改变。SIM99中的激励源在电路仿真过程中需要各种各样的激励源，这些激励源也取自sim.ddb数据库文件包内的SimulationSymbols.lib元件库文件中，包括直流电压激励源VSRC(voltagesource)与直流电流激励源ISRC(currentsource)、正弦波电压激励源VSIN(voltagesource)与正弦波电流激励源ISIN(currentsource)、周期性脉冲信号激励源VPULSE(voltagesource)与IPULSE(currentsource)、分段线性激励源VPWL(voltagesource)与IPWL(currentsource)等。常用的直流电压激励源VSRC、正弦电压激励源VSIN、脉冲电压激励源VPLUS，可通过单击“Simulate”菜单下的“Source”命令选择相应激励源后，将其拖到原理图编