AD16电路仿真操作步骤

ID:159395 · 发表于 2017-9-1 10:35

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

①、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；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“Model File”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5

至此，可以放置此元件。

②、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：

1) 点击File ? Open，打开包含仿真模型的库文件(.intlib)。

2) 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“Examples\CircuitSimulation\Filter”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8

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。

③、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：

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11

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：

图12

4) 同理放置VSS，并设置其电压值为“-5V”

5) 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。

1) 点击“Place ? Power Port”，在放置前按“TAB”键，设置端口属性。

2) 其中对于标签VDD和VSS，其端口属性为“BAR”。

3) 对于标签GND，其端口属性为“Power Ground”。

4) 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 ? Mixed Sim”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。

①、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“Use 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：

图15

②、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）。

1) 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）

2) 使能“AC Small Signal Analysis”选项

3) 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。

③、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：