仿真教学051－ABM模型.ppt

4）开关周期平均模型──模型,模拟行为模型：(ABM—Analogy Behavior Model)模拟行为模型的目的是为用户提供一个简便的方法去从系统级仿真一个功能 极复杂的电路其特点在于运用描述电路特性的模式而不需以实际的电路来 进行仿真，这样可以大幅度降低仿真的时间和复杂性，对应于数字电路设计中系统级－即顶层设计软件中ABM分为两类，一是基本受控源，其中又分为通用性受控源，和专用性受控源两种上述控制模型由于其以地为参考电位，所以每个控制单元的输出和输入均为一个另一类则是A/D等效模型，用于描述压控电压源E和压控电流源模型在不同输入条件下的响应；通常采用双端输出入的结构上述模型均位于ABM.OLB库中；库中的器件分为两类，一是可以直接用于构造电路的控制系统的，如一些数学函数器件，加SUM，LAPLACE等另一类则通常也是由E和G扩展后得到的，用于更为传统的控制器结构之中，如EVALUE等下图所示即是受控源模型库连续波形限幅器,契比雪夫滤波器 （频域模型）,描述函数器件,模型中包括时域和频域两类，时域模型输出入建立在时间轴上，大多使用于放大器，加法器和乘法器等应用频域模型输出入关系建立在频率轴上多应用于滤波器和控制器传递函数的建立。

表中所有器件的输出入均以地作参考；,（频域）,早期的Pspice包括四个基本的受控源，即 E: 压控电压源； F: 流控电流源； G:压控电流源； H:流控电压源 上述模型实际上用于包括二极管和MOS管等基本模型的建立中，可以用来简化仿真过程但由于上述受控源均是理性化元件，具有输入阻抗无穷大，输出阻抗为0；频带无穷宽，工作增益固定，和没有谐波失真且不受干扰等所以无法反映实际电路的特性 实际应用中我们希望可以根据需要调整其输出入特性，从而模拟实际电路中的非理想特性而由其延伸的模型器件均是以数学运算的方式来描述的只有压控源才有扩展函数,图中为对应该器件的所有选项，多数是我们不用设置的其在expn表示表达式，可以延续表中最这样的两个部分，一个是模板（Template)其中说明该器件的功能；另一个是源库说明器件的模型位置其中，E^REFDES 定义器件的名称；其中E表示是压控电压源，而^@是标识符说明是名称 其后，％开头表示管角，本器件包括OUT[空格] 0两个输出角； 而输出与输入之间的关系满足：EXP1 EXP2 EXP3 EXP4之间组合关系Pspice模板语法： 标准字符：文字和数字，空格和特殊符号。

通常性能之前冠有特殊字符：[ @ | ? | ~ | # | / | 均可；但一定是成对出现 ^ 表示器件的源地址； \n 表示换行，但内容连续； ％ 表示接脚比如一个简单的电阻模板为： R^@REFDES ％1 ％2 @VALUE = R_R23 a b 1k V^@REFDES %+ %- ?|DC=@DC| ?AC|AC=@AC| = V_V6 1 2 DC=5V,其典型格式为：E ^@ 接点中规定＋－连接点，包括输入和输出端的名称；ABM关键词：包括: Value, 计算函数；Table, 表函数，查表确定输出入关系；Laplace, 拉氏变换；Freq, 频率响应表；ABM函数：定义由关键词指定的输出入之间传递函数的公式，或表函数比如上例中： Vout=(V1+V2+V3)/3，即以3个表达式给出再以乘法器为例：库中包括两个乘法器，其特点是输出信号为输入信号的积其中一个是基本控制单元，即输出入均以地电位为参考，从而均为一个输入端，名称为MULT; 另一则是专用控制函数，由于输出入信号为双端，所以更为灵活而模板分别为： E^@REFDES %OUT 0 VALUE {V(%IN1)*V(%IN2)}E^@REFDES %OUT+ %OUT- VALUE {V(%IN1+,%IN1-)*V(%IN2+,%IN2-)},,值得注意的是实际上器件编辑视窗可以用多种形式出现；上面选用的current 形式是最全的一种形式；在模拟仿真中还可以用到的有Orcad-Capture (原理图设计）模式；Orcad-Layout（印刷板设计）模式；和Orcad-Pspice （仿真）模式；不同的模式根据需要显示相应的内容。

此外，除了器件本身性能外，编辑视窗还包括引脚，网络标号等内容图中为随着选择显示内容的不同，编辑视窗中显示的相应内容；显然我们在实际 运行中可以根据需要，采用不同的视窗由于仿真中上述器件7470并没有什么用 户可以修改的内容，所以视窗也最简单 Capture中因为需要设计电路图所以给出了器件的库，以及管脚布置 印刷电路设计中则只给出管脚布置 当然上述参数可以由用户根据实际使用的器件信息进行修改对比两式可以看到，基本控制单元中 %OUT 0 VALUE {V(%IN1)*V(%IN2)} 输出信号 %OUT 0 ＝ V(%IN1)*V(%IN2)；式中％表示接脚而专用控制单元中由于输出入均是由一对接脚，即由＋，－两个端口之间的电压决定的；即： %OUT+ %OUT＝ {V(%IN1+,%IN1-)*V(%IN2+,%IN2-)}实际上用户可以通过修改上述模板中的函数来生成新的函数；比如我们将ABM2中的EXP1,EXP2改为：( V(%IN1) * V(%IN2)), 则通用函数同样变为乘法器而行为扩展的模型EVALUE的模板为： E^@REFDES %OUT+ %OUT- VALUE { @EXPR }其中传递函数{ @EXPR }可以由用户自行在 EXPR 栏中给出；此时我们可以给出V(%IN1) * V(%IN2)，则上述模型同样成为乘法器。

所以用户可以通过两个方法自定义行为模型：1直接修改模板中函数；2定义器件的EXPR表达式函数 这样我们得到多达4个乘法器，利用图形设计视窗作出各自的模型如下图输入信号为两个5伏直流电压，相乘的结果均是25伏；实际上我们有了4个 方法实现同一个目的当然，其中双端口的方法具有更大的灵活性实际上，我们还可以利用以有的模型通过修改函数得到新的模型；下面就以软件中没有的除法器为例；一个办法是可以对乘法器的公式加以修改；即将模板中的乘法改为除法：E^@REFDES %OUT+ %OUT- VALUE {V(%IN1+,%IN1-)/V(%IN2+,%IN2-)}另一个办法仍是直接修改基本ABM函数，将乘法改为除法即EXP1栏为V(%IN1) 而EXP2栏填入/ V(%IN2)；此时即可以成为除法器当然，函数模型EVALUE可以更为简单地通过修改EXPR使其变为除法来实现此时，该栏内容改为：V(%IN+)/V(%IN-)同样为了演示上述办法的正确性，建立相应的模型如下图：,图中为数学表达模型又一个应用以正端输入作为幅度给定， 而以负端作为频率指令， 此时即可成为一个三角函数信号发生器利用EVALUE公式表达模型作PWM或三角函数信号发生器是仿真中一个 十分重要的应用。

上图为一个50Hz信号时域模型另一个典型应用即是表函数；通常ETABLE用函数表描述的比较器，用于比较三角波载波信号（V（％IN－））和正弦波参考信号（V（％IN＋））的大小产生PWM控制信号，即实现二电平开关函数当参考信号大于载波信号时输出＋10V，反之－10V输出为开关函数显然上述方法可以很容易地实现采用自然采样法的PWM调制的 仿真,其中假定初始时刻稳态输出电压为120V，负荷为0瓦运行中0.5秒时发生 负荷扰动，仿真波形如上，程序运行时间为0.87秒. 下图为闭环试验结果前一电路进行1秒的仿真大体需要1.14秒，即比详细的仿真模型所需的13300秒提高了11666倍，所以在不关心装置内部过程，仅关心其平均特性的条件下是一个很有效的方法上图则为图该装置的时域模型该电路将在讨论系统时作详细的研究5）电源周期平均模型──模型,,相应的时域模型如下：,。