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　　电路仿线电路仿线仿线电路仿线常用仿线仿线常用元器件仿线创建仿线章电路仿线电路仿真操作步骤

　　在Protel99中进行电路仿真分析的操作过程可概括如下：1)编辑原理图利用原理图编辑器（SchematicEdit）编辑仿真测试原理图，在编辑原理图过程中，除了导线、电源符号、接地符号外，原理图中所有元件的电气图形符号均要取自电路仿真测试专用电气图形符号数据库文件包Sim.ddb内相应元件电气图形符号库文件（.lib），否则仿真时因找不到元件参数（如三极管的放大倍数、C-E结反向漏电流）而给出错误提示并终止仿线章电路仿线)放置仿真激励源(包括直流电压源)在仿真测试电路中，必须包含至少一个仿真激励源。仿真激励源被视为一个特殊的元件，放置、属性设置、位置编辑等操作方法与一般元件（如电阻、电容等）完全相同。仿真激励源电气图形符号位于仿真测试专用元件电气图形文件包Sim.ddb内的SimulationSymbols.lib元件图形库文件中。

　　第5章电路仿线)放置节点网络标号在需要观察电压波形的节点上，放置节点网络标号，以便观察到指定节点的电压波形，原因是Protel99仿真程序只能自动检测支路电流、元件阻抗，没有节点电压。4)选择仿真方式并设置仿真参数在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Setup…”命令（或直接单击主工具栏内的“仿真设置”工具）进入“AnalysesSetup”仿真设置窗口，选择仿真方式及仿线章电路仿线)执行仿真操作在原理图编辑窗口内，指向并单击“Simulate”菜单下的“Run”命令（或直接单击主工具栏内的“执行仿真”工具）启动仿真过程，等待一段时间后即可在屏幕上看到仿线章电路仿线)观察仿真结果仿真操作结束后，自动启动波形编辑器并显示仿真数据文件（.sdf）的内容（或在“设计文件管理器”窗口内，单击对应的.sdf文件）。在波形编辑器窗口内，观察仿真结果，若不满意，可修改仿真参数或元件参数后，再执行仿线)保存或打印仿真波形仿真结果除了保存在?.sdf文件中外，还可以在打印机上打印出来。

　　在Protel99中，每一仿真元件的特性由元件电气图形符号库和元件模型参数数据库描述。仿真测试原理图内元件电气图形符号存放在DesignExplorer99\Library\SCH\Sim.ddb仿真分析用元件电气图形符号库文件包内，共收录了5800多个元器件，分类存放在如下元件电气图形符号库(.lib)文件中：

　　source) 与 IPWL (current source)等。常用的直流电压激 励源VSRC、正弦电压激励源VSIN、脉冲电压激励源 VPLUS可通过单击“Simulate”菜单下的“Source”命令 选择相应激励源后，将其拖到原理图编辑区内。 1) 直流电压激励源VSRC与直流电流激励源 ISRC 这两种激励源作为仿真电路工作电源，在属性窗 口内，只需指定序号（Designator，如VDD、VSS等） 及大小（Part Type，如5、12等），如图5-1所示。

　　第5章 电路仿线) 正弦波信号激励源（Sinusoid Waveform） 正弦波激励源在电路仿真分析中常作为瞬态分析、 交 流 小 分 析 的 信 号 源 ， 执 行 菜 单 命 令 “Simulate\Source”，选择Sine Wave类型的激励源，就 可以放置正弦波激励源，其参数设置对线章 电路仿线 正弦信号属性设置窗

　　第5章 电路仿线章 电路仿线) 脉冲激励源（Pulse） 脉冲激励源在瞬态分析中用得比较多，放置脉冲激 励源的方法是：执行菜单命令“Simulate\Source”，在弹 出的子菜单内选择“Pulse”类型的激励源即可。双击脉 冲激励源符号，将弹出如图5-4所示的属性设置对线章 电路仿线 脉冲信号激励源属性设置窗

　　第5章 电路仿线) 分 段线 性 激 励源 VPWL与 IPWL（ Piece Wise Linear） 分段线性激励源的波形由几条直线段组成，是非周 期信号激励源。为了描述这种激励源的波形特征，需 给出线段各转折点时间——电压（或电流）坐标（对 于VPWL信号源来说，转折点坐标由“时间/电压”构 成；对于IPWL信号源来说，转折点坐标由“时间/电流” 构成），如图5-6所示。 由如图5-6所示的参数构成的分段线性激励源的波 形特征可用图5-7形象地描述。

　　第5章 电路仿线 分段线章 电路仿线 分段线章 电路仿线) 调频波激励源——VSFFM（电压调频波）和 ISFFM（电流调频波） 调频波激励源也是高频电路仿真分析中常用到的激 励源，调频波激励源位于Sim.ddb数据库文件包内的 Simulation Symbols.lib元件库文件中，放置调频波信号 源的操作方法与放置电阻、电容等的方法相同，调频 波信号源属性如图5-8所示。 由图5-8属性设置窗所示参数生成的调频波激励源 信号波形如图5-9所示，其频谱特性如图5-10所示。

　　此外，Simulation Symbols.lib元件库内尚有其他激 励源，如受控激励源、指数函数、频率控制的电压源 等，这里就不一一列举了，根据需要可从该元件库文 件中获取。如果实在无法确定某一激励源或元件参数 如何设置时，除了从“帮助”菜单中获得有关信息外， 还可以从Protel99的仿真实例中受到启发。在Design Explorer 99\Examples\Circuit Simulation 文件夹内含有 数十个典型仿真实例，打开这些实例，即可了解元件、 仿真激励源参数设置方法。

　　第5章 电路仿线 编辑电原理图 在仿真操作前，先建立原理图文件。原理图文件的 编辑方法在前面章节中已介绍过，这里不再重复。在编 辑过程中，只需注意：电路图中所有元件的电气图形符 号一律取自“Design Explorer 99\Library\Sch”文件夹下的 Sim.ddb Sim.ddb仿真测试用元件电气图形符号数据库文件包内相 应的元件库文件；在元件未固定前必须按下Tab键，在 元件属性窗口内，设置元件的属性选项(Designate、Part 及Part Fields 1-16)，然后放置相应的仿真激励信号源； 接着在感兴趣的节点上，放置网络标号。

　　具体操作过程如下： (1) 在“Design Explorer”窗口内，单击“File”菜单 下的“New…”命令创建一个新的设计文件，接着输入 新设计文件名，并指定存放路径。 (2) 单击“设计文件管理器”前的“+”，显示设计 文件包结构，并单击其中的“Documents”文件夹。 (3) 单击“File”菜单下的“New …”命令，在弹出 的文档类型选择框内，双击“Schematic Document”(原 理图文件)，即可在“Documents”文件夹窗口内建立文 件名为“Sheet x”的原理图文件，输入文件名并按回车 键（如果不输入文件，而直接按回车键，将使用Sheet1、 Sheet2作为原理图的文件名）。

　　第5章 电路仿线) 单击原理图文件图标，进入原理图编辑状态。 (5) 单击“Design Explorer”（设计文件管理器）窗口的 “Browse Sch”标签，并选择“Library”作为浏览对象。 (6) 单击“Add/Remove…”按钮，选择“Design Explorer 99\Library\Sch”文件夹下的Sim.ddb仿真测试用元 件电气图形符号库文件包作为当前库文件包，然后即可选 择Sim.ddb数据文件包内相应的元件库，如Simulation Symbols.Lib库文件作为当前使用的元件库文件。

　　第5章 电路仿线) 在元件列表窗内找出并单击特定的元件名称后， 再单击“Place”按钮，将选定的元件拖到原理图编辑区内。 (8) 在元件未固定前，按下Tab键,进入元件属性设置 窗。在属性窗口内，单击“Attributes”标签，设置元件序 号、大小或型号；再依次单击“Part Fields 1-8”和“Part Fields 9-16”标签，输入元件仿线) 放置并设置仿线) 放置网络标号。

　　第5章 电路仿线 选择仿真方式并设置仿真参数 完成原理图编辑后，下一步就是选择仿真方法和 设置仿真参数：在原理图编辑窗口内，指向并单击 “Simulate”菜单下的“Setup…”命令（或直接单击主工 具栏内的 “仿真设 置”工具 ）进入如图5-12所 示 的 “Analyses Setup”仿真设置窗口，选择仿真方式及仿线 仿线章 电路仿真测试 章

　　在“有效信号”列表窗口内，除了显示已定义的 网络标号，如Vin、Vout等信号名外，还列出了元器件 电流——带后缀“(i)”、功率——带后缀“(p)”以及激 励源阻抗——带后缀“(z)”等参量，其中激励源阻抗定 义为激励源电压瞬时值与流过激励源电流瞬时值之比， 即激励源阻抗等于被分析电路的输入阻抗Zi等，例如： C1(i)——表示电容C1中的电流，当器件电流从第 一引脚流向第二引脚时为正，反之为负。

　　第5章 电路仿线. 设置仿真参数并执行仿真操作 除了“Operating Point Analyses”仿真方式不需要设 置仿真参数外，选择了某一仿真方式后，尚需要设置 仿真参数。 在本例中，单击“Transient/Fourier Analysis”标签， 在如图5-13所示的“Transient/Fourier Analysis”（瞬态 特性/傅立叶分析）参数设置窗口内，设置相应的参数。

　　第5章 电路仿线. 高级选项设置（可选） 高级选项设置（可选） 必要时，在如图5-12所示的仿真方式设置窗口内， 单击“Advanced…”(高级选项)按钮。在如图5-14所示 的高级选项设置框内，选择仿真计算模型、数字集成 电路电源引脚对地参考电压、瞬态分析参考点、缺省 的仿真参数等。但必须注意，一般并不需要修改高级 选项设置，尤其是不熟悉Spice电路分析软件定义的器pg电子官方网站 件参数含义、取值范围以及仿真算法的初学者，更不 要随意修改高级选项设置，否则将引起不良后果。

　　第5章 电路仿线章 电路仿线. 启动仿真计算过程 设置了仿真参数后，可立即单击“Run Analyses” 按钮，启动仿真计算过程。当然，也可以单击“Close” 按钮关闭仿真设置窗口，需要仿真时，再单击原理图 编辑窗口内主工具栏中的“运行仿真”工具（或执行 “Simulate”菜单下的“Run”命令），启动仿线章 电路仿真测试 章

　　运行仿真后，将按?.cfg文件设定的仿真方式及参 数，对电路进行一系列的仿真计算，以便获得相应的 仿真结果。仿真结果记录在.sdf（Simulation Data File） 文件内，该文件以文本（如工作点仿真分析）或图形 方式（如瞬态特性、直流传输特性分析等）记录了仿 线所示。 在仿真计算过程中，当发现设定的仿真方式或参 数不正确时，可随时单击仿真窗口内主工具栏中的 “停止仿真”工具，中断仿线 仿真结果观察及波形管理 在仿真数据文件（.sdf）编辑窗口内，通过如下方 式观察仿线) 调整仿真波形观察窗口内信号的显示幅度 将鼠标移到仿真输出信号下方横线上，当鼠标箭 头变为上下双向箭头时，按下左键不放，拖动鼠标器， 松手后即可发现横线上方仿真输出信号幅度被拉伸或 压缩。

　　第5章 电路仿线) 调整仿真波形窗口内信号的显示位置 将鼠标移到波形窗口内相应的仿真输出信号名上， 按下鼠标左键不放，拖动鼠标器，即可发现一个虚线 框（代表信号名）随鼠标的移动而移动。当虚线框移 到另一信号显示单元格内时松手，即可发现两个信号 波形出现在同一显示单元格内，如图5-16所示。 5-16

　　第5章 电路仿线) 改变显示刻度 在“Scaling”（刻度）选择框内，单击相应刻度 （如X轴）文本框右侧上下(增加或减小)按钮，即可改 变X轴、Y轴或偏移量大小（当然也可以在文本框中直 接输入相应的数值）。 4) 在仿真波形窗口内添加未显示的信号波形 在“Waveforms”（波形列表）窗口内找出并单击 需要显示的信号，如VB，然后再单击“Show”（显示） 按钮，即可在仿真波形观察窗口内显示出指定的信号， 如图5-17所示。

　　第5章 电路仿线 添加了VB信号的仿线章 电路仿线) 隐藏仿真波形观察窗口内的信号波形 将鼠标移到波形观察窗口内需要隐藏的信号名上， 单击左键使目标信号处于选中状态（选中后信号波形 线条变宽，同时信号名旁边出现一个小黑点，如图516中的ui），然后再单击“Hide”（隐藏）按钮，相应 仿真信号即从波形观察窗口内消失。

　　第5章 电路仿线章 电路仿线) 只观察一个单元格内的信号 将鼠标移到某一信号单元格内，单击左键，然后执 行“View”选择框内的“Single Cells”选项（或将鼠标 移到某一信号单元格内，单击右键，调出快捷菜单， 指向并单击“View Single Cell”命令），即可显示该单 元格内的信号，如图5-19所示。 5-19

　　第5章 电路仿线) 选择X、Y轴刻度单位及Y轴度量对象 根据观察信号的类型，必要时可执行“View”菜单下 的“Scaling…”命令，在如图5-20所示的窗口内，重新选 择X、Y轴度量单位。 可供选择的X轴度量单位：Linear(线性)、Log(对数)。 9) 设置波形窗口其他选项——背景颜色、显示计算 点等 必要时，可执行“View”菜单下的“Options…”命令， 在如图5-21所示的窗口内，重新选择波形窗口背景、前 景以及栅格线章 电路仿线章 电路仿线 波形窗口选项设置

　　第5章 电路仿线) 切换到另一仿真方式波形窗口 如果在仿真时，同时执行了多种仿线所示的仿真方式设置窗口内，同时选择了 “ Operating Point Analyses” （ 静 态 工 作 点 ） 和 “Transient Analysis”（瞬态特性），则仿真波形窗口 下方将列出相应仿真结果波形标签，单击相应的仿真 波形标签，即可观察到对应仿线章 电路仿线) 设置窗口的显示方式 当需要在屏幕上同时显示多个文件窗口时，如同 时显示原理图文件窗口和仿真波形窗口时，可将鼠标 移到当前文件窗口的文件图标上（如图5-19中的 “Sheet1.sdf”），单击右键，指向并单击如下命令之一， 即可重新设定窗口的显示方式: :

　　在如 图 5-12所 示的仿 真方 式设置 窗 口内 ， 单 击 “Operating Point Analyses”选项前的复选框，选中“工 作点分析”选项；执行仿线所 示的仿真波形观察窗口下方“仿真结果列表”栏内的 “Operating Point”，即可在仿真波形窗口内观察到工 作点计算结果，如图5-22所示。

　　第5章 电路仿线 瞬态特性分析 瞬态特性分析(Transient Analysis)与傅立叶分析 与傅立叶分析 (Fourier Analysis) Transient Analysis属于时域分析，用于获得节点电 压、支路电流或元件功率等信号的瞬时值，即信号随 时间变化的瞬态关系，相当于在示波器上直接观察信 号的波形 ，因此Transient Analysis是一种最基本、最常 用的仿线章 电路仿真测试 章

　　第5章 电路仿线 参数扫描分析 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis) 参数扫描分析用于研究电路中某一元器件参数变 化时，对电路性能的影响，常用于确定电路中某些关 键元件参数的取值。在进行瞬态特性分析、交流小信 号分析或直流传输特性分析时，同时启动“参数扫描” 分析，即可非常迅速、直观地了解到电路中特定元件 参数变化时，对电路性能的影响。 在如图5-12所示的仿真参数设置窗口内，单击 “Parameter Sweep”标签，即可获得如图5-23所示的 Parameter Sweep（参数扫描）设置窗口。

　　参数扫描设置过程如下： (1) 单击“Parameter Sweep First”（主扫描参数） 选择框内“Parameter”下拉列表盒右侧的下拉按钮，选 择参数变化的元件，如R1、C1、Q1（BF）等，其中 Q1（BF）表示三极管Q1的电流放大倍数β。 (2) 在“Start Value”文本盒内输入元件参数的初值； Start Value” 在“Stop Value”文本盒内输入元件参数的终值；在 “Step Value”文本盒内输入参数变化增量。

　　第5章 电路仿线所示的放大电路 中，三极管Q1放大倍数β对电路性能指标的影响不大， 即当β50后，放大器输出信号Vout基本重叠。 当选择R5作为主扫描参数时，即可获得交流负反 馈电阻对放大器放大倍数的影响，例如R5从10? 增加 到时100? （增量为10），输出信号Vout振幅如图5-25 100 10 Vout 5-25 所示。

　　第5章 电路仿线 交流小信号分析（AC Small Signal Analysis） 交流小信号分析（ ） 1. AC小信号分析的主要功能 小信号分析的主要功能 AC小信号分析用于获得电路中，如放大器、滤波 器等的频率特性。一般来说，电路中的器件参数，如 三极管共发射极电流放大倍数β并不是常数，而是随着 工作频率的升高而下降。

　　在AC小信号分析中，结合参数扫描分析，能非常 直观地了解到电路中某一元件参数对电路幅－频特性 的影响。例如，在如图5-11所示的电路中，选择发射 极交流旁路电容C3作为主扫描参数（初值取0.1?μ，终 值取2?μ，增量为0.3?μ），并将AC小信号分析参数设 为：Start Frequency=1 Hz，Stop Frequency=10 kHz，测 试点数取1000，即可迅速了解到电容C3对放大器低频 特性的影响，如图5-30所示。

　　第5章 电路仿线 阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis） 阻抗特性分析（ ） Protel99仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不 单独列出，而是放在AC小信号分析方式中，即在AC小 信号波形窗口内选择激励源阻抗，如Vin(z)、VCC(z)等 作为观察对象，即可得到电路的输入、输出阻抗曲线。 由于电路输入阻抗是前一级电路或信号源的负载， 而电路输出阻抗体现了电路输出级的负载驱动能力，因 此在电路设计中常需要了解电路的输入、输出阻抗。

　　在输入阻抗、放大倍数估算过程中，将三极管B-E 极电阻rbe 近似为常数，但实际上rbe 随发射极电流IE(引 起re 变化)的增大而减小、随集电结偏压VCB （引起rbb′ 变化）的增大而增大。例如，在如图5-11所示的分压 式偏置电路中，基极电压基本保持不变，当发射极电 阻R4增大时，发射极电流IE减小，导致发射结电阻re增 大，结果输入阻抗Ri增大，如图5-32所示。

　　第5章 电路仿线. 求输出阻抗 求输出阻抗Ro 根据输出阻抗的定义，求输出阻抗时，需要按以 下步骤修改电路结构： (1) 用导线将输入信号源短路，但要保留输入信号 源的内阻。 (2) 负载RL开路。在操作上，可先删除RL，将输入 信号源移到RL 位置，用导线连接与输入信号源相连的 两个节点。 (3) 在输出端接一信号源，这样信号源两端电压与 流过该信号源的电流之比，就是输出电阻Ro。

　　图5-34 输出阻抗求解电路及结果 (a) 求输出阻抗电路；(b) 输出阻抗曲线章 电路仿线 输出阻抗求解电路及结果 (a) 求输出阻抗电路；(b) 输出阻抗曲线 直流扫描分析 直流扫描分析(DC Sweep Analysis) 直流扫描分析(DC Sweep)方法是在指定范围内，输 入信号源电压变化时，进行一系列的工作点分析以获得 直流传输特性曲线，常用于获取运算放大器、TTL、 CMOS等电路的直流传输特性曲线，以确定输入信号的 最大范围和噪声容限。“直流扫描分析”也常用于获取 场效应管的转移特性曲线，但直流扫描分析不适用于获 取阻容耦合放大器的输入/输出特性曲线。 在原理图编辑窗口内，单击“Simulate\Setup”命令， 在“Analyses Setup”对话框内，单击“DC Sweep”标签， 即可进入如图5-35所示的直流扫描仿真设置框：

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