Altiumdesigner仿真具体步骤.docx

.Altium designer 仿真具体步骤1 创建工程1) 在工具栏选择 File New Project PCB Project ，创建一个 PCB 工程并保存。2) 在工具栏选择 File New Schematic，创建一个原理图文件并保存。2.例图3.编辑原理图 、放置有仿真模型的元件根据上面的电路，我们需要用到元器件“LF411CN”，点击左边“Library”标签，使用 search 功能查找 LF411CN 。找到 LF411CN 之后，点击“Place LF411CN”，放置元件，若提示元件库 未安装，需要安装，则点击“yes”，如图 2：在仿真元件之前， 我们可以按“TAB”键打开元件属性对话框，在“Designator”处填入 U1；1 / 17.接着查看 LF411CN的仿真模型：在左下角Models 列表选中 Simulation ，再点击“Edit”，可查看模型的一些信息，如图 3 。从上图可以看出，仿真模型的路径设置正确且库成功安装。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“Netlist Template”标签，可以查看网表模板，如图 5 。图 52 / 17.至此，可以放置此元件。 、为元件添加 SIM Model 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： HasModel(SIM,*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：3 / 171)2)点击 File Open，打开包含仿真模型的库文件(. intlib)。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“ExamplesCircuitSimulationFilter”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“Add Existing to Project”，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 Model Sub-Kind中选择“Spice Subcircuit”，使得 Spice的前缀为“X”5) 在 Model Name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 Project Options)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“Port Map”，如图 6：.图 6修改管脚映射，在 Model Pin 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Netlist Template 标签，注意到其模型顺序为 1，2，3，4，5；如图 7：图 7这些和 Model File 标签中的.SUBCKT 头相对应，如图 8：图 84 / 17.因此，在“Port Map”标签中的“Model Pin”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 Netlist Template中的%1，%2 等)， 而 subcircuit的头则对应着小括号里面的数字。在 Spice netlist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：5 / 17.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 116 / 17.4 、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“ Simulation Sources. 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“Model Kind”为“Voltage Source”，“Model Sub-Kind”为“DC Source”。3) 点击“Parameters”标签，设置电压值，输入“5V”，并使能“Component Parameter”， 之后点击 OK ，完成设置。如图 12：7 / 17图 124)5)同理放置 VSS ，并设置其电压值为“-5V”最后添加正弦信号输入：同样是 Simulation Sources. IntLib中的 VSRC ，打开其仿真模型属性对话框，设置“Model Kind ”为“ Voltage Source ”，而 “Model Sub-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。8 / 171)2)3)4)点击“Place Power Port”，在放置前按“TAB”键，设置端口属性。其中对于标签 VDD和 VSS ，其端口属性为“BAR”。对于标签 GND ，其端口属性为“Power Ground”。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 Mix Sim”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“Collect Data For”，“Sheets to Netlist”和“SimView Setup”等 三个区域，并且我们可以看到有一系列的信号在“Available Signal”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“Active Signal”中；同理，若想删除“Active Signal”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 U“se Initial Conditions”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“Transient Analysis”；然后取消“Use Transient Defaults”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 15：9 / 17.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)。10 / 171)2)3)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)使能“AC Small Signal Analysis”选项然后根据图 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；“Sweep Type”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 “Test Points”和“Sweep Type”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 SPICE Netlist ( .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 17：11 / 17.图 171) 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“Edit Wave”，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 18：12 / 17.图 18同理，对输出增益，在上半部分的坐标图中右击，选择“Add Wave to Plot”，在弹出的对话框中“Waveforms”列表选择“out”信号，并在右边的“Complex Functions”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“Complex Functions”列表选择“Phase (Deg)”， 最后结果如图 19：13 / 17.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“Add to new Y axis”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“Cursor A ”，再右击选择“Cursor B”，打开两个测量 光标，将光标按图 20 放置：14 / 17.图 20再点击“Sim Data”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围变化；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：15 / 171)2)首先点击图标，打开设置窗口，使能“Parameter Sweep”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 2416 / 17.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“Advanced Options”设置页面包含一系列的部 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“Integration method”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 SPICE Netlist 进行仿真上文提到软件仿真时会生成 SPICE Netlist ( .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。17 / 17