第4章 Protel电路仿真.ppt

第4章 Protel电路仿真 第4章 Protel电路仿真4.1 仿真库和激励源4.2 初始状态的设置和仿真分析4.3 设计仿真原理图4.4 小结 习题第4章 Protel电路仿真 4.1 仿真库和激励源4.1.1 Protel 仿真库中的元器件 Protel 为电子设计工程师提供了一个常用的集成元器件库 Miscellaneous Devices.IntLib该仿真元器件库中包括电阻、电容、电感、振荡器、三极管、二极管、电池以及熔断丝等 第4章 Protel电路仿真 1. 电阻仿真元器件库提供两种类型的电阻，即RES(Fixed Resistor，固定电阻)和RESSEMI (SemiConductor Resistor，半导体电阻)对于固定电阻，只有一个参数，即Value：电阻阻值而半导体电阻的阻值由其长、宽及环境温度决定，所以有如下参数：Value：电阻阻值 Length：电阻长度Width：电阻宽度 Temperature：温度系数第4章 Protel电路仿真 2. 电容仿真元器件库中提供三种类型的电容，CAP(fixed、non-polarized capacitor：无极性固定电容)，如瓷片电容；CAP POI(fixed、polarized capacitor：有极性固定电容)，如电解电容以及Cap Semi (Semiconductor capacitor：半导体电容) CAP和CAP POI参数设置方法一样。

Value：电容值，如1u、500u等，以法拉(F)为单位Initial Voltage：初始时刻电容两端的端电压，电压值默认设定为0V第4章 Protel电路仿真 由于半导体电容Cap Semi可以模拟一块具备一定几何面积的极板电容的电容值，所以有如下参数：Value：电容的值Length：面积长度Width：面积宽度Initial Voltage：初始时刻电容两端的端电压，电压值默认设定为0V第4章 Protel电路仿真 3. 电感示意如图所示，仿真电感参数设置如下：常用的仿真电感Value：电感量，如1u、500u等，以亨[利](H)为单位Initial Current：初始时刻流过电感的电流值，该电流值默认设定为 0A和电容的设置一样，必须设定电感器件的Initial Current第4章 Protel电路仿真 4. 电位器仿真元器件可提供两种类型的电位器，Res tap电位器和Res Adjl可调电阻器Res tap和Res Adjl 设置方式完全相同 Res tap仿真元器件按照如下的规则修改其属性参数：Value：电阻值，如1000、500等，以欧[姆](Ω)为单位。

Set position：第1引脚和中间引脚之间的阻值与电位器阻值之比第4章 Protel电路仿真 5. 二极管、三极管和各种场效应管工业标准的二极管、各类双极型晶体管和各类结型场效应管的仿真参 数一样各种二极管、三极管和各种场效应管的仿真元器件如图所示 第4章 Protel电路仿真 6. 晶振晶振又称石英晶振，即XTAL，在电路设计中一般作为时间基准晶振的仿真参数设置如下：Freq：晶振频率，默认为2.5MHz，单位为赫[兹](Hz)RS：串联阻抗，单位为欧[姆]C：等效电容，单位为法[拉]Q：等效电路的品质因数即Q值第4章 Protel电路仿真 7. 开关根据开关导通的路数不同，Protel 提供了多种仿真的开关器件 开关的仿真参数设置如下：STATE1：开关支路一的初始状态设置，默认值为0STATE2：开关支路二的初始状态设置，默认值为0STATE3：开关支路三的初始状态设置，默认值为0STATE4：开关支路四的初始状态设置，默认值为0RON：开关闭合时仿真开关对外呈现的电阻值，默认值为1，单位为欧姆ROFF：开关断开时仿真开关对外呈现的电阻值，默认值为100E6，单位为欧姆。

第4章 Protel电路仿真 8. 继电器在Miscellaneous Devices.IntLib 库中有如图所示的几种继电器类型第4章 Protel电路仿真 继电器元器件主要设置参数解释如下：Pulin：继电器触点接通电压，以伏安(VA)为单位Dropoff：继电器触点断开电压，以伏安为单位Contact：继电器吸合时间，以秒(s)为单位Resistance：继电器线圈阻抗，以欧[姆]为单位Inductance：继电器线圈电感，以亨[利]为单位 第4章 Protel电路仿真 9. 保险丝(熔丝，fuse)保险丝仿真属性的参数设置如下：Current：熔断电流，如250、5等，以安培(A) 为单位Resistance：熔丝的串联阻抗，以欧姆为单位 第4章 Protel电路仿真 10. TTL及COMS集成电路TTL及COMS集成电路作为集成芯片，存放在各生产 厂家的元器件库中，其各项设置参数解释如下：Propagation：器件传输延迟，可设为最大或最小值， 默认为典型值Loading：输入负载特性，可设为最大或最小值，默 认为典型值Drive：输出驱动特性，可设为最大或最小值，默认 为典型值。

Current：标示器件功率的电流值，可设为最大或最小 值，默认为典型值第4章 Protel电路仿真 PWR Value：电源电压，TTL器件默认为+5V，COMS器件默认为+15V如果设定了此值，则必须同时设置GND值GND Value：接地电压，一般不指定此项，采用默认值*即可如果设定了此值，则必须同时设置PWR值VIL：输入低电平电压的最大值，也就是当输入电压低于VIL时，系统认为输入了一个低电平一般TTL电平为0.8V，COMS电平为0.2*VDD，VDD为电源电压第4章 Protel电路仿真 VIH：输入高电平电压的最小值，也就是当输入电压高于VIH时，系统认为输入了一个高电平一般TTL电平为4.6V，COMS电平为0.7*VDD，VDD为电源电压VOL：输出高电平电压，一般TTL电平为0.2V，COMS电平为0VVOH：输出高电平电压，一般TTL电平为4.6V，COMS电平为VDDWarn：警告信息第4章 Protel电路仿真 11. 运算放大器和比较器12. 传输线 Simulation Transmission Line.IntLib元器件库(如果用户使用的是Protel 试用版，必须安装补丁程序才能使用该元器件库)主要包括三种仿真传输线元器件，分别是URC(均匀分布传输线)、LTRA(有损耗传输线)和LLTRA(无损耗传输线) 。

第4章 Protel电路仿真 1) LLTRA该传输线是一个双向的理想延迟线，有两个断口节点定义了断口的正电压的极性无损耗传输线的仿真参数设置如下：ZO：特征阻抗，单位为欧[姆]TD：传输线的延时(指节点间)F：频率(指节点间)NL：在频率为F时相对于传输线波长归一化的传输线电学长度(指节点间)第4章 Protel电路仿真 2) LTRA单一的有损耗传输线将使用两端口响应模型，这个模型属性包含电阻值、电感值、电容值和长度，这些参数不可能直接在原理图文件中设置，但设计者可以创建和引用自己的模型文件3) URC均匀分布RC传输线模型(即URC模型)是由L.GERTZBERRG在1974年提出的模型导出的通过使用子电路类型扩展，生成含有内部节点的集中型RC分段网络，或获得URC传输线模型RC各段在几何上是连续的第4章 Protel电路仿真 13. 仿真专用函数元器件库Simulation Special Function.IntLib元器件库中的元器 件是一些专门为信号仿真而设计的函数元器件，该元器 件库提供了常用的运算函数元器件，如增益、加、减、 乘、除、求和以及压控震荡源等专用的元器件。

14. 仿真数学函数元器件库Simulation Math Function.IntLib元器件库中主要是一 些仿真数学元器件及二端口数学转换函数元器件，里面 包含的不是真实的元器件，而是为了仿真过程中便于计 算而设置的特殊元器件，比如正弦、余弦、绝对值、反 正弦、反余弦、开方、加、减、乘、除、对数以及指数 函数元器件等第4章 Protel电路仿真 4.1.2 Protel 中的激励源描述激励源用来模拟实际电路中的输入信号，原理图仿真必须设置激励源驱动电路才能使仿真电路工作Protel 仿真库中包括几种常用的激励源，包括直流源、正弦仿真源、周期脉冲源、分段线性源、指数激励源、可调频信号源、线性受控源以及非线性受控源第4章 Protel电路仿真 1. 直流源直流源有两种，即直流电压源(VSRC)和直流电流源(ISRC)，它们的输出为恒定电压或电流下面以直流电压源为例介绍其参数设置1) 双击仿真原理图中的VSRC，在弹出的Component property对话框中双击右下方Model List模型列表窗口中的Simulation选择栏，屏幕出现Sim Model(仿真模型)设置对话框 。

然后在该对话框中单击Parameters标签卡，其各选项功能分别如下： 第4章 Protel电路仿真 Value：直流电压源的信号幅值，例如12，以伏安为单位AC Magnitude：如果要基于此电压源进行交流小信号分析，可设置此项，典型值为1，以伏安为单位AC Phase：交流小信号分析初始相位(角度)2) 选择Sim Model对话框中的Pin Mapping(引脚映射)标签卡 (3) 选择Sim Model设置对话框中的General标签卡，单击Model Kind(仿真模型类型)下拉列表框，对其中各项的解释如下： 第4章 Protel电路仿真 Current Source：仿真电流源General：一般仿真元器件，如电阻、电容以及电感等Initial Condition：初始条件Switch：仿真开关Transistor：仿真晶体管元器件Transmission Line：仿真传输线Voltage Source：仿真电压源选择不同的仿真模型类型，对应的Model Sub-Kind栏中显示不同子项此处以Model Kind选择Voltage Source为例，其具体含义如下：第4章 Protel电路仿真 Current-Controlled：电流控制电压源。

DC Source：直流电压源Equation：非线性受控电压源Exponential：指数电压源Piecewise Linear：分段线性电压源Pulse：脉冲电压源Single-Frequency FM：可调频信号源Sinusoidal：正弦波电压源Voltage-Controlled：电压控制电压源第4章 Protel电路仿真 2. 正弦仿真源正弦仿真源有两种，即正弦电压源(VSIN)和正弦电流源(ISIN)3. 分段线性源分段线性源由若干条相连的直线组成，是不规则的信号源，不能在分段线性源中间加入一段正弦波分段 线性源可分为两种，即分段线性电压源(VPWL)和分段线性电流源(IPWL)第4章 Protel电路仿真 分段线性源仿真属性参数设置各项意义如图所示第4章 Protel电路仿真 DC Magnitude：直流参数，此项可忽略，通常设为0AC Magnitude：如果要基于此电源进行交流小信号 分析，可设置此项，典型值为1AC Phase：交流小信号的初始相位，单位为度Time/Value Pairs：转折点“时间-电压”坐标表格，横坐标为时间，纵坐标为电压值分段线性源有两种获得参数的方法：(1) 可以直接从属性对话框中Time/Value Pairs栏中设 置“时间-电。