Altiumdesigner仿真具体步骤文档格式.docx
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Altiumdesigner仿真具体步骤文档格式.docx
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点击“ModelFile”标签,可查看模型文件(若找不到模型文件,这里会有错误信息提示),如图4。
图4
点击“NetlistTemplate”标签,可以查看网表模板,如图5。
图5
至此,可以放置此元件。
、为元件添加SIMModel文件
用于电路仿真的Spice模型(.ckt和.mdl文件)位于Library文件夹的集成库中,我们使用时要注意这些文件的后缀。
模型名称是模型连接到SIM模型文件的重要因素,所以要确保模型名称设置正确。
查找Altium集成库中的模型文件步骤如下:
点击Library面板的Search按钮,在提示框中填入:
HasModel('
SIM'
'
*'
False)进行搜索;
若想更具体些可填入:
*LF411*'
False)。
若我们不想让元件使用集成库中提供的仿真模型,而想用别的模型代替,我们最好将别的模型文件复制到我们的目标文件夹中。
如果我们想要用的仿真模型在别的集成库中,我们可以:
1)点击File»
Open,打开包含仿真模型的库文件(.intlib)。
2)在输出文件夹(打开集成库时生成的文件夹)中找到仿真文件,将其复制到我们自己的工程文件夹中,之后我们可以进行一些修改。
复制好模型文件,再为元器件添加仿真模型。
为了操作方便,我们直接到安装目录下的“Examples\CircuitSimulation\Filter”文件夹中,复制模型文件“LF411C.ckt”到自己的工程文件夹中,接下来的步骤:
1)在Project面板中,右击工程,选择“AddExistingtoProject”,将模型文件添加到本工程中。
2)双击元件U1,打开元件属性对话框,在Model列表中选择Simulation,点击Remove按钮,删除原来的仿真模型。
3)点击Model列表下方的Add下拉按钮,选择“Simulation”
4)在ModelSub-Kind中选择“SpiceSubcircuit”,使得Spice的前缀为“X”
5)在ModelName中输入“LF411C”,此时AD会搜索所有的库,来查询是否有与这名称匹配的模型文件。
如果AD找到一个匹配的文件,则立即停止寻找。
对于不是集成库中的模型文件,AD会对添加到工程的文件进行搜索,然后再对搜索路径(Project»
ProjectOptions)中的文件进行搜索。
如果找不到匹配的文件,则有错误信息提示。
6)最后的步骤是检查管教映射是否正确,确保原理图中元件管脚与模型文件中管脚定义相匹配。
点击“PortMap”,如图6:
图6
修改管脚映射,在ModelPin列表下拉选择合适的引脚,使其和原先的SIM模型(LF411_NSC)相同。
我们可以点击NetlistTemplate标签,注意到其模型顺序为1,2,3,4,5;
如图7:
图7
这些和ModelFile标签中的.SUBCKT头相对应,如图8:
图8
因此,在“PortMap”标签中的“ModelPin”列表中,我们可以看到1
(1),2
(2),3(3),4(4),5(5),被列举出来,其中第一个数字就是模型管脚(就是NetlistTemplate中的%1,%2等),而subcircuit的头则对应着小括号里面的数字。
在Spicenetlist中,我们需要注意其中节点的连接顺序,这些必须和.SUBCKT头中的节点顺序相匹配。
Netlist头描述了每个管脚的功能,根据这些信息我们可以将其连接到原理图管脚,如:
1
(1)是同相输入,故需连接到原理图管脚3。
原先的管脚映射和修改的管脚映射如图9:
图9
之后点击“OK”,完成自定义仿真模型的添加。
、放置有仿真模型的电阻电容
放置电阻前,我们可以按“TAB”键,打开元件属性窗口,设置电阻值;
在Model列表中,选中“Simulation”,点击“Edit”,查看仿真模型属性。
一般系统默认设置就是正确的,如果没修改过,应该有如图10属性:
图10
同理,放置电容的情况也一样,先设置电容值,再查看仿真模型属性,如图11:
图11
4、放置电压源
1)首先放置VDD电源。
使用“Library”面板的search功能,检索关键字“VSRC”;
查找到“VSRC”之后,双击元件,若提示集成库未安装则安装,其集成库为“SimulationSources.IntLib”。
2)在放置元件前,按“TAB”键,打开元件属性对话框,再编辑其仿真模型属性,先确保其“ModelKind”为“VoltageSource”,“ModelSub-Kind”为“DCSource”。
3)点击“Parameters”标签,设置电压值,输入“5V”,并使能“ComponentParameter”,之后点击OK,完成设置。
如图12:
图12
4)同理放置VSS,并设置其电压值为“-5V”
5)最后添加正弦信号输入:
同样是SimulationSources.IntLib中的VSRC,打开其仿真模型属性对话框,设置“ModelKind”为“VoltageSource”,而“ModelSub-Kind”设置为“Sinusoidal”。
6)点击“Parameters”标签,设置电压值,可按如图13设置:
图13
之后点击OK,设置完成,放置信号源。
5、放置电源端口。
1)点击“Place»
PowerPort”,在放置前按“TAB”键,设置端口属性。
2)其中对于标签VDD和VSS,其端口属性为“BAR”。
3)对于标签GND,其端口属性为“PowerGround”。
4)对于标签OUT(网络),其端口属性为“Circle”
6、连线,编译
根据上面的原理图连接好电路,并在相应的地方放置网络标签,之后编译此原理图。
7、仿真设置
点击“Design»
Simulate»
MixSim”,或是点击工具栏中(可通过“View»
Toolbars»
MixedSim”调出)的图标,进入设置窗口。
如图14:
图14
按照图中显示设置好“CollectDataFor”,“SheetstoNetlist”和“SimViewSetup”等三个区域,并且我们可以看到有一系列的信号在“AvailableSignal”中,这些都是AD计算出来并可以进行仿真的信号。
如果我们想要观察某个信号,只需将其导入(双击此信号)到右边的“ActiveSignal”中;
同理,若想删除“ActiveSignal”中的信号,也可以通过双击信号实现。
、传输函数分析(包括傅立叶变换)设置
传输函数分析会生成一个文件,此文件能显示波形图,计算时间变化的瞬态输出(如电压,电流)。
直流偏置分析优先于瞬态分析,此分析能够计算出电路的直流偏置电压;
如果“UseInitialConditions”选项被使能,直流偏置分析则会根据具体的原理图计算偏置电压。
首先应该使能“TransientAnalysis”;
然后取消“UseTransientDefaults”选项,为了观察到50Khz信号的三个完整波形,我们将停止时间设置为60u;
并将时间增长步长设置为100n,最大增长步长为200n。
最终设置如图15:
图15
、交流小信号分析设置
交流小信号分析的输出文件显示了电路的频率响应,即以频率为变量计算交流小信号的输出值(这些输出值一般是电压增益)。
1)首先我们的原理图必须有设置好参数的交流信号源(上面的步骤已经设置好)
2)使能“ACSmallSignalAnalysis”选项
3)然后根据图16输入参数:
图16
(注:
如上图,开始频率点一般不设置为0,上图100m表示0.1HZ,结束频率点1meg表示1MHZ;
“SweepType”设置为“Decade”表示每100测试点以10为底数增长,总共有701个测试点。
)
至此,交流小信号分析设置完成。
AD进行此电路仿真分析时,先计算电路的直流偏置电压,然后以变化的正弦输入代替原有的信号源,计算此时的电路的输出,输入信号的变化是根据“TestPoints”和“SweepType”这两个选项进行的。
、电路仿真与分析
设置完成之后,就可以进行电路仿真——点击“”图标。
在仿真过程中,AD会将一些警告和错误信息显示在“Message”面板,如有致命错误可根据面板提示信息修改原理图;
如果工程无错误,此过程还会生成一个SPICENetlist(.nxs)文件,且此文件在每次进行仿真时都会重新生成。
仿真分析结束会生成打开一个(.sdf)文件,里面显示了电路的各种仿真结果(注:
直流偏置最先执行),如图17:
图17
1)创建波特图
波特图包括了增益和相位信息,我们可以根据交流小信号分析结果得到电路的波特图。
首先右击上半部分坐标图的“in”信号,选择“EditWave”,打开编辑波形对话框,然后选择左边的“Magnitude(dB)”,再点击“Creat”按钮。
如图18:
图18
同理,对输出增益,在上半部分的坐标图中右击,选择“AddWavetoPlot”,在弹出的对话框中“Waveforms”列表选择“out”信号,并在右边的“ComplexFunctions”列表选择“Magnitude(dB)”,然后点击“Creat”按钮,得到输入输出的增益图。
之后重复上述步骤添加相位图,注意在“ComplexFunctions”列表选择“Phase(Deg)”,最后结果如图19:
图19
(我们可以在同个坐标图上显示不同的Y轴,使不同的曲线对应不同的Y坐标——只需在编辑或添加波形文件时,选中“AddtonewYaxis”即可;
若删除坐标轴,相应的曲线也会删除,且在这模式下没有Undo功能,故误删的话需重新导入曲线。
2)使用光标工具分析
点击“DB(out)”曲线,右击选择“CursorA”,再右击选择“CursorB”,打开两个测量光标,将光标按图20放置:
图20
再点击“SimData”标签,可以看到此时B-A=-3,且光标B的频率为“20kHz”,如图21:
图21
故3dB点的频率为20kHz。
8、参数扫描设置
参数扫描功能使得我们能够让特定的元件在一个范围内变化;
当然相应的交流、直流或瞬态分析也要使能,才能观察相应的特性曲线或数据。
具体步骤如下:
1)首先点击图标,打开设置窗口,使能“ParameterSweep”
2)接着选择首要扫描参数元件C2,更改参数;
再使能第二参数扫描功能,选择C1,更改参数;
参数设置如图22:
图22
设置好之后,点击Ok,进行电路仿真。
仿真后的一些结果如图23,图24与图25:
图23
图24
图25
点击相应的曲线,相应的元件(电容)参数会在左下角显示。
9、高级设置
“AdvancedOptions”设置页面包含一系列的内部SPICE选项,这些选项会影响仿真计算速度,像错误容量和重复限制等。
如图26
图26
一般按着系统默认的设置就可以进行仿真,若想修改参数只需在相应的条目修改Value值即可。
设置“Integrationmethod”从Trapezoidal到Gear,则计算时间变长,但仿真效果更好,若选择更高的Gear值,效果更好,时间更长。
10
、使用SPICENetlist进行仿真
上文提到软件仿真时会生成SPICENetlist(.nsx)文件,我们也可以根据这个文件进行电路仿真分析。
我们也可以通过点击图标生成此文件,然后通过此文件进行仿真。
设置更改时点击Simulate»
Setup,进行仿真:
Simulate»
Run。
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