Altium第八章模擬行為仿真實現(xiàn)

第8章模擬行為仿真實現(xiàn)何賓2013.11目前一頁\總數(shù)三十二頁\編于十點學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)

8.1模擬行為仿真概念

8.2基于行為模型的增益控制實現(xiàn)

8.3基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)

8.4基于行為模型的濾波器實現(xiàn)

8.5基于行為模型的壓控振蕩器實現(xiàn)

2目前二頁\總數(shù)三十二頁\編于十點學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)通過學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，讀者更好地理解基于系統(tǒng)模擬行為模型所實現(xiàn)的“系統(tǒng)級”電子線路前端設(shè)計的SPICE驗證。通過SPICE的模擬行為仿真，更好的從系統(tǒng)級的角度把握設(shè)計的原理，而不是僅僅局限在某個具體的設(shè)計實現(xiàn)細(xì)節(jié)問題上。目前三頁\總數(shù)三十二頁\編于十點模擬行為仿真概念Spice的模擬行為提供設(shè)計者一個簡單的方式，用于仿真一塊尚未完成或是極復(fù)雜的子電路。設(shè)計者可以自行定義或使用Spice內(nèi)已經(jīng)建好的模擬行為元件，它運用描述電路特性的方式，而不需要以真實電路來輸入和仿真。因此，可以大大簡化仿真的時間及復(fù)雜度。正如前面提到的那樣，電子線路設(shè)計中最重要問題是，如何對其進(jìn)行系統(tǒng)級建模。首先，通過對電子線路所建立的系統(tǒng)模型，從理論上進(jìn)行分析可行性。然后，才考慮如何進(jìn)行具體的實現(xiàn)。目前四頁\總數(shù)三十二頁\編于十點模擬行為仿真概念

需要說明的是，在實現(xiàn)基于行為模型的系統(tǒng)建模前，按照前面的方法。將如圖所示的下面的庫，添加到庫管理器中：

預(yù)先安裝仿真庫文件仿真特殊功能仿真數(shù)學(xué)功能仿真Psipce功能仿真源仿真?zhèn)鬏斁€目前五頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)建立新的行為模型增益控制工程1．在Windows7操作系統(tǒng)主界面的左下角下，選擇開始—>AltiumDesigner，打開AD13.0軟件。2．在AD主界面主菜單下選擇New->Project->PCBProject，創(chuàng)建一個名字為PCB_Project1.PrjPCB的新工程。3．按照前面所介紹的添加原理圖的方法，添加名字為Sheet1.SchDoc的原理圖文件。構(gòu)建增益控制行為模型目前六頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)1．從MiscellaneousDevices.IntLib庫中找到下列元件。并將其按照下圖所示的位置進(jìn)行放置。

2．點擊AD主界面下的工具欄內(nèi)的連線按鈕，將這些元器件和信號源按照圖8.3所示的方式進(jìn)行連接。

放置元器件和信號源

連接電路元器件和信號源目前七頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)

3．按照前面所介紹的為元件分配標(biāo)識符的方法，為電路中的元件和信號源分配唯一的標(biāo)識符。圖8.4給出分配完標(biāo)識符后的原理圖界面。

4．雙擊V1信號源圖標(biāo)，

打開其屬性對話框界面。

如圖所示，按如下設(shè)置參數(shù)：（1）Offset（偏置）：0；

（2）Amplitude（幅度）：1；（3）Frquency（頻率）:10Hz。為電路元器件和信號源分配唯一的標(biāo)識符

V1參數(shù)設(shè)置界面目前八頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)8．下面將設(shè)置EVALUE的參數(shù)，下面給出設(shè)置參數(shù)的步驟：（1）如圖所示，按照前面的方法在仿真參數(shù)設(shè)置界面中，選擇GlobalParametersSetup。按下面參數(shù)設(shè)置：

Parmeter：GAIN。

Value:2。

（2）用鼠標(biāo)雙擊EVALUE圖標(biāo)。（3）打開如圖所示的屬性設(shè)置對話框界面，在該界面的下方點擊Edit…按鈕。

全局參數(shù)設(shè)置界面

EVALUE參數(shù)設(shè)置界面目前九頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)

（4）在下圖所示的配置SimModel模型中，選擇Parameters標(biāo)簽，在EXPR一行按下面設(shè)置參數(shù)：1）將Value修改為ABS(V(%1,%2)*GAIN。2）選中ComponentParameter復(fù)選框。

（5）點擊OK按鈕，退出EVALUE配置界面。

修改EXPR表達(dá)式設(shè)置界面目前十頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)9．為了方便分析仿真結(jié)果，按圖所示的電路，在輸入和輸出端分別分別放置名字為IN和OUT的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。

10．保存設(shè)計文件，將其保存到gain_control_analysis目錄下。

修改完電路參數(shù)后的界面目前十一頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)設(shè)置增益控制行為仿真參數(shù)1．在AD主界面主菜單下選擇Design->Simulate->MixedSim。2．打開如圖所示的AnalysesSetup（分析設(shè)置）界面。按下面參數(shù)設(shè)置：

設(shè)置分析參數(shù)目前十二頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的增益控制實現(xiàn)

3．TransientAnalysis按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。

4．其它按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。

5．點擊OK按鈕，退出分析設(shè)置界面，運行仿真。分析增益控制行為仿真結(jié)果1．運行SPICE仿真后，彈出消息對話框，關(guān)閉該對話框界面。2．自動打開PCB_Project1.sdf文件。在該文件下，有一個TransientAnalysis標(biāo)簽。點擊該標(biāo)簽。3．在該界面，添加IN和OUT波形。給出了行為級增益控制的仿真結(jié)果。4．保存所有的工程文件，將其保存到gain_control_analysis（讀者根據(jù)情況保存到其它目錄下）目錄下，退出設(shè)計工程。圖行為級增益控制的仿真結(jié)果目前十三頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)建立新的行為模型AM工程1．在Windows7操作系統(tǒng)主界面的左下角下，選擇開始—>AltiumDesigner，打開AD13.0軟件。2．在AD主界面主菜單下選擇New->Project->PCBProject，創(chuàng)建一個名字為PCB_Project1.PrjPCB的新工程。

3．按照前面所介紹的添加原理圖的方法，添加名字為Sheet1.SchDoc的原理圖文件。構(gòu)建AM行為模型目前十四頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)

1．從MiscellaneousDevices.IntLib庫中找到如下元件，并將其按照下圖所示的位置進(jìn)行放置。2．點擊AD主界面下的工具欄內(nèi)的連線按鈕，將這些元器件和信號源按照下圖所示的方式進(jìn)行連接。

放置元器件和信號源

連接電路元器件和信號源目前十五頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)

6．按照在放置元件一節(jié)中，所介紹的為元件分配標(biāo)識符的方法，為電路中的元件和信號源分配唯一的標(biāo)識符。下圖給出分配完標(biāo)識符后的原理圖界面。7．如圖，設(shè)置V1按如下參數(shù)，在輸入和輸出端分別分別放置名字為IN1、INT2和OUT的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。為電路元器件和信號源分配的標(biāo)識符

修改完電路參數(shù)后的界面目前十六頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)設(shè)置AM行為仿真參數(shù)1．在AD主界面主菜單下選擇Design->Simulate->MixedSim。2．打開如圖所示的AnalysesSetup（分析設(shè)置）界面。按下面參數(shù)設(shè)置

設(shè)置仿真參數(shù)界面（1）目前十七頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)

3．選擇TransientAnalysis選項，出現(xiàn)如圖所示的TransientAnalysisSetup（瞬態(tài)分析設(shè)置）界面。按下面參數(shù)設(shè)置：

設(shè)置仿真參數(shù)界面（2）目前十八頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的調(diào)幅實現(xiàn)分析AM行為仿真結(jié)果1．運行SPICE仿真后，彈出消息對話框。關(guān)閉該對話框界面。2．自動打開PCB_Project1.sdf文件。在該文件下，點擊TransientAnalysis標(biāo)簽。3．在該界面中，分別添加IN1、IN2和OUT波形。如圖給出了AM調(diào)制仿真結(jié)果。行為級AM調(diào)試仿真結(jié)果目前十九頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)建立新的濾波器行為模型工程1．在Windows7操作系統(tǒng)主界面的左下角下，選擇開始—>AltiumDesigner，打開AD13.0軟件。2．在AD主界面主菜單下選擇New->Project->PCBProject，創(chuàng)建一個名字為PCB_Project1.PrjPCB的新工程。3．按照前面所介紹的添加原理圖的方法，添加名字為Sheet1.SchDoc的原理圖文件。構(gòu)建濾波器行為模型1．從MiscellaneousDevices.IntLib庫中找到下列元件。并將其按照圖所示的位置進(jìn)行放置。目前二十頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)

2．點擊AD主界面下的工具欄內(nèi)的連線按鈕，將這些元器件和信號源按照圖所示的方式進(jìn)行連接。

3．按照前面所介紹的為元件分配標(biāo)識符的方法，為電路中的元件和信號源分配唯一的標(biāo)識符。圖給出分配完標(biāo)識符后的原理圖界面。

放置元器件和信號源連接電路元器件和信號源圖為電路元器件和信號源分配唯一

的標(biāo)識符目前二十一頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)下面設(shè)置SXFERR的傳輸函數(shù)表達(dá)式。本設(shè)計給出的一個4階巴特沃茲低通濾波器輸入到denormalized_freq的參數(shù)，將轉(zhuǎn)折頻率設(shè)置為3kHz（來自量化的1rad/s?；蛘?59mHz）量化的傳輸函數(shù)表示為:G(S)=1/(1S4+2.6131S3+3.4142S2+2.6131S+1)下面給出設(shè)置SXFERR傳輸函數(shù)的步驟，其步驟包括：（1）雙擊圖8.22內(nèi)的SXFERR，打開其屬性對話框界面。（2）在配置界面下方，點擊Edit…按鈕。（3）出現(xiàn)圖8.23所示的SXFERR傳輸函數(shù)參數(shù)配置界面。在該界面下按如下設(shè)置：

傳輸函數(shù)參數(shù)設(shè)置目前二十二頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)

設(shè)置濾波器行為仿真參數(shù)1．在AD主界面主菜單下選擇Design->Simulate->MixedSim。2．打開如圖所示的AnalysesSetup（分析設(shè)置）界面。按下面參數(shù)設(shè)置

設(shè)置仿真參數(shù)界面（1）目前二十三頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)3．選擇ACSmallSignalAnlysis選項，出現(xiàn)如圖所示的ACSmallSignalAnalysisSetup（AC小信號分析設(shè)置）界面。按下面參數(shù)設(shè)置：

設(shè)置仿真參數(shù)界面（2）目前二十四頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的濾波器實現(xiàn)分析濾波器行為仿真結(jié)果1．運行SPICE仿真后，彈出消息對話框。關(guān)閉該對話框界面。2．自動打開PCB_Project1.sdf文件。在該文件下，點擊ACAnalysis標(biāo)簽。3．在該界面中，分別添加IN和OUT波形。如圖給出了濾波器仿真結(jié)果。4．保存工程文件，將其保存到s_function_analysis目錄下（讀者根據(jù)情況保存到其它目錄下），退出設(shè)計工程。

s域傳輸函數(shù)仿真結(jié)果目前二十五頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的壓控振蕩器實現(xiàn)建立新的壓控振蕩器行為模型工程1．在Windows7操作系統(tǒng)主界面的左下角下，選擇開始—>AltiumDesigner，打開AD13.0軟件。2．在AD主界面主菜單下選擇New->Project->PCBProject，創(chuàng)建一個名字為PCB_Project1.PrjPCB的新工程。3．按照前面所介紹的添加原理圖的方法，添加名字為Sheet1.SchDoc的原理圖文件。構(gòu)建壓控振蕩器行為模型1．從MiscellaneousDevices.IntLib庫中找到如圖所示元件。并將其按照圖所示的位置進(jìn)行放置。目前二十六頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的壓控振蕩器實現(xiàn)2．點擊AD主界面下的工具欄內(nèi)的連線按鈕，將這些元器件和信號源按照圖所示的方式進(jìn)行連接。3．按照前面的方法，如圖所示，設(shè)置三個全局參數(shù)k1、fc和twopi。

放置元器件和信號源

連接電路元器件和信號源設(shè)置三個全局參數(shù)界面目前二十七頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的壓控振蕩器實現(xiàn)

4．為了方便對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，按圖所示的電路，在輸入和輸出端分別分別放置名字為CTRL、INT和OUT1的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。

5.雙擊上圖內(nèi)的V1圖標(biāo)，按下圖的參數(shù)，設(shè)置界面配置分段線性源。

添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號后的圖形界面

設(shè)置V1參數(shù)的圖形界面目前二十八頁\總數(shù)三十二頁\編于十點基于行為模型的壓控振蕩器實現(xiàn)6．雙擊