1、第7章 Altium Designer仿真入门与应用第第7 7章章 Altium Altium DesignerDesigner仿仿真真 入入门与应用门与应用7.1 电路仿真概电路仿真概述述7.2 电路仿真入电路仿真入门门7.3 电路仿真应用举电路仿真应用举例例习题习题第7章 Altium Designer仿真入门与应用内容内容提要：提要：本章将以三极管放大器、滤波器、计数器等电路为例，介绍仿真的基本概念和具体应用，以达到以下学习目标：理解电路仿真的基本概念 了解电路仿真的基本操作步骤 掌握工作点分析、瞬态仿真分析、参数扫描、交流小信号分析的操作和应用第7章 Altium Designer仿真
2、入门与应用7.1 电路仿真概述电路仿真概述在电子线路仿真软件问世之前，当完成原理图构思和设计后，必须使用实际元器件、导线，根据原理图中规定的连接关系在面包板或万能板上搭接实验电路，然后借助有关的实验仪器仪表，在特定的环境下对电路的功能、性能指标进行测试。这种方法工作量非常大，设计周期长，而且需要专业的、设备齐全的实验室才能完成，成本很高。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.1.1 仿真的基本概念仿真的基本概念电路仿真，是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础，采用仿真模型和仿真算法，借助计算机仿真软件(如：Altium Designer、EWB、OrCAD等)分析计算，
3、模拟出实际电路的基本工作过程，并把电路工作时的各种参数(如功率、频率、各节点的电压值、各支路的电流值等)以波形、图表等形式显示出来。第7章 Altium Designer仿真入门与应用一个电路仿真软件就相当于一个设备齐全的电子实验室，这样无需元器件、面包板和电子仪器仪表，设计者就可以对整个电子系统进行模拟设计和参数分析。它把硬件工程师从面包板上复杂的导线中解脱出来，提高了电子产品的设计质量和可靠性，降低了开发费用，缩短了开发周期。第7章 Altium Designer仿真入门与应用随着计算机技术的发展，电子设计自动化(EDA)得到了普及，出现了很多电路仿真软件，其中具有代表性的有Microsi
4、m公司的PSPICE，Interactive Image Technologies公司的EWB。这些都是专用的仿真软件。由于电路仿真已经是电子线路设计过程中一个非常重要的环节，因此很多电子CAD软件中都包含了电路仿真功能，Altium Designer当然也不例外，其仿真程序具有如下特点。第7章 Altium Designer仿真入门与应用1.简单的编辑环境简单的编辑环境仿真电路的编辑环境与原理图是融为一体的，唯一的区别在于仿真电路中的所有元器件必须具有仿真属性。2.丰富的仿真器件丰富的仿真器件Altium Designer提供了丰富的仿真激励源和仿真元器件，能够对模拟电路、数字电路及数字/模
5、拟混合电路进行仿真分析。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.多样的仿真方式多样的仿真方式Altium Designer提供了十多种仿真方式，如静态工作点分析、瞬态分析等。不同的仿真方式从不同的角度对电路的各种电气特性进行仿真，设计者可以只执行其中一种仿真方式，也可以同时进行多种仿真方式。4.直观的仿真结果直观的仿真结果仿真结果以图形方式输出，直观性强。仿真结果管理方便，能以多种方式从不同的角度观察分析仿真结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.1.2 电路仿真的操作步骤电路仿真的操作步骤使用Altium Designer 进行电路仿真的步骤如下。1.绘
6、制仿真原理图绘制仿真原理图利用原理图编辑器绘制仿真测试电路图。在绘制仿真电路图的过程中，除了导线、电源、接地等符号外，电路图中的所有元器件必须具有【Simulation】(仿真)属性。在放置仿真元器件的过程中，元器件未固定之前，一般要按下【Tab】键对元器件进行属性设置，此时就可以修改元器件的仿真参数，如电阻的阻值等。第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.放置仿真激励源放置仿真激励源仿真激励源是用来模拟实际电路的输入信号的。在仿真电路中，必须包含至少一个仿真激励源。Altium Designer为我们提供了多种仿真激励源，包括信号源(如正弦波、矩形波)和直流电源(直流稳压电源
7、)。激励源如同一个特殊的仿真元器件，其放置和属性设置方法与一般元器件基本相同。3.放置节点网络标号放置节点网络标号在需要观察信号电压波形的电路节点处放置网络标号，以便直观地观察指定节点的电压波形。第7章 Altium Designer仿真入门与应用4.选择仿真方式和设置仿真参数选择仿真方式和设置仿真参数设计者根据仿真电路的特征与性质，选择不同的仿真方式。除静态工作点分析不需要设置仿真参数外，其他仿真方式均需设置仿真参数。5.运行仿真运行仿真设置完仿真参数后，在原理图编辑窗口内执行菜单命令【Design】/【Simulation】/【Mixed Sim】就可以启动仿真程序了。当仿真电路或仿真参数
8、存在错误时，则自动弹出错误信息窗口，设计者要根据错误提示进行更正，直到仿真原理图中没有错误为止。第7章 Altium Designer仿真入门与应用6.管理分析仿真结果管理分析仿真结果在仿真测试过程中，仿真程序会自动创建*.SDF文件(仿真数据文件)，设计者可以利用波形编辑器窗口内的工具，将信号显示幅度进行调整，然后进行仿真结果的测量与分析。若仿真结果不理想，可修改元器件参数或仿真参数，再进行仿真。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2 电路仿真入门电路仿真入门为了让读者对电路仿真有一个整体的认识，了解仿真操作的具体过程，下面介绍一个简单的仿真电路固定偏置放大电路仿真实例。
9、按照如下步骤完成固定偏置放大电路仿真实例(请读者在阅读时打开计算机，依据例子中的叙述一步一步做下去)：绘制仿真原理图放置仿真激励源放置节点网络标号选择仿真方式和设置仿真参数运行仿真管理仿真结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2.1 绘制仿真原理图绘制仿真原理图电路仿真的第一步就是绘制仿真原理图，读者已经有了绘制原理图的基础，这一部分难度不是很大，但应当注意的是电路图中的所有元器件必须具有【Simulation】属性。1.原理图绘制原理图绘制仿真原理图绘制步骤如下：(1)新建项目文件sim.PrjPcb并保存。(2)建立一个新的原理图文件“amp.SCHDOC”并保存。
10、(3)加载仿真电路需要的元器件库。第7章 Altium Designer仿真入门与应用Altium Designer不提供专门的仿真元器件库，而是为仿真元器件添加一个【Simulation】属性。这些元器件分布在各个元器件库中。在原理图编辑窗口下，执行菜单命令【Design】/【Add/Remove Library】，弹出如图7-1所示的对话框。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-1 加载仿真原理图库第7章 Altium Designer仿真入门与应用单击按钮，在弹出的对话框中分别选择如图7-2所示的两个元器件库，然后单击按钮，即可完成仿真原理图库加载的操作。在这里添加两
11、个元器件库：分立元器件库(Miscellaneous Devices.IntLib)和仿真信号源元器件库(Simulation Sources.IntLib)。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-2 原理图库加载完成第7章 Altium Designer仿真入门与应用(4)编辑原理图。原理图的绘制过程这里就不再赘述。我们要用到的器件有电阻RES2、电解电容CAP Pol1以及三极管2N3904。电路图如图7-3所示。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-3 固定偏置放大电路第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.元器件参数设置元器件参数
12、设置1)电阻(以R1为例，其他电阻可同样设置)的设置在原理图中双击电阻R1的符号，弹出图7-4所示电阻属性设置对话框，按对话框中的内容进行设置，该电阻阻值为100 k。这里需要修改两处：Comment；Value。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-4 电阻属性设置对话框第7章 Altium Designer仿真入门与应用将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，弹出如图7-5所示的对话框，单击图7-5中的【Parameters】标签，得到图7-6所示的对话框，按对话框的内容进行设置。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-5 电阻仿真属
13、性设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-6 电阻仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用元器件库中提供了两类电阻：RES(固定电阻)和RES SEMI(半导体电阻)。两种电阻的仿真参数是不同的。下面介绍这两类电阻参数如何设置。固定电阻只有一个参数：【Value】：电阻阻值。半导体电阻的阻值是由其长度、宽度和环境温度决定的，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7章 Altium Designer仿真入门与应用2)电容(以C1为例，其他电容可同样设置)
14、的设置在原理图中双击电容C1符号，弹出图7-7所示的电容属性设置对话框，按对话框中的内容进行设置。C1电容值为10 F。将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，弹出如图7-8所示的对话框，单击图7-8中的【Parameters】标签，得到图7-9所示的对话框。按照对话框的内容进行设置，将初始时刻电容端电压Initial Voltage设为“0 V”。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-7 电容属性设置对话框第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-8 电容仿真属性设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-9 电容仿真参
15、数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用元器件库中提供了两种类型的仿真电容：CAP(无极性电容)和CAP Pol(有极性电容)，其仿真参数设置方法如下：【Value】：电容值，单位为F(法拉)。【Initial Voltage】：初始时刻电容两端电压，缺省值为“0 V”。三极管的仿真参数采用默认值，这里不做叙述。请注意，在设置元器件参数、仿真参数时，都可以不用输入物理量的单位，系统默认电阻为，电容为F，电感为H，电压为V，电流为A，频率为Hz，功率为W；m表示10-3，u表示10-6，n表示10-9，p表示10-12，f表示10-15，K表示103，M表示106，G表示109
16、。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2.2 放置仿真激励源放置仿真激励源本实例中需要两个仿真激励源：直流电压源和正弦波电压源。首先将仿真激励源元器件库Simulation Sources.IntLib设置为当前元器件库，如图7-10所示，然后放置仿真激励源，电路如图7-11所示。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-10 元器件库菜单第7章 Altium Designer仿真入门与应用 图7-11 固定偏置放大电路第7章 Altium Designer仿真入门与应用下面修改激励源的仿真属性，仿真激励源属性的修改与其他器件基本相同。1.直流电压源(VSR
17、C)在原理图中双击直流电压源符号，弹出的属性设置对话框与电阻、电容相同，将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，在弹出的对话框中单击【Parameters】标签，得到如图7-12所示的对话框，按对话框的内容进行设置。直流电压源的输出电压为15 V。图7-12所示的对话框中各选项的功能如下：第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-12 直流电压源仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用【Value】：直流电压值，此处为15 V；【AC Magnitude】：交流小信号分析电压值，通常为1 V，只在交流小信号分析时有用；【AC Phase
18、】：交流小信号分析相位，通常为0，只在交流小信号分析时有用。直流电压源的波形如图7-13所示。直流电流源的设置与直流电压源基本相同。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-13 直流电压源的波形第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.正弦波电压源(VSIN)正弦波电压源在模拟电路仿真中使用较多，所以了解正弦波激励源的仿真参数设置是非常有必要的。在原理图中双击正弦波电压源符号，弹出属性设置对话框，将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，在弹出的对话框中单击【Parameters】标签，得到如图7-14所示对话框，按对话框的内容进行设置。第7章
19、Altium Designer仿真入门与应用图7-14 正弦波电压源仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用【DC Magnitude】：直流参数，可忽略，通常设置为0；【AC Magnitude】：交流小信号分析电压值，通常为1 V，只在交流小信号分析时有用；【AC Phase】：交流小信号分析相位，通常为0，只在交流小信号分析时有用；【Offset】：正弦波信号上叠加的直流分量；【Amplitude】：正弦波信号振幅；【Frequency】：正弦波信号频率；【Delay】：初始时刻的延时时间。第7章 Altium Designer仿真入门与应用正弦波电压源的波形如图
20、7-15所示。正弦波电流源的设置与正弦波电压源基本相同。图7-15 正弦波电压源的波形第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2.3 放置节点网络标号放置节点网络标号按如图7-11所示放置节点网络标号，以便直观地观察指定节点的电压波形。在这里我们添加了4个网络标号：IN、OUT、VB、VC。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2.4 选择仿真方式和设置仿真参数选择仿真方式和设置仿真参数在完成上述步骤之后，接下来就是根据电路的具体特点、性能以及需要测试的元器件要求，选择合适的仿真方式和设置仿真参数。Altium Designer提供的仿真方式包括如下几类。1.
21、Operating Point Analysis(静态工作点分析)在进行静态工作点分析时，仿真程序将电路中的电感元器件视为短路，电容视为开路，然后计算出电路中各节点的对地电压及各支路(每一元器件)的电流值。第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.Transient Analysis(瞬态特性分析)Transient Analysis是最基本、最常用的仿真分析方式之一，属于时域分析，用于获得节点电压、支路电流或元器件功率等信号的瞬时值，即信号随时间变化的瞬态关系，仿真结果直观，易于分析。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.Fourier Analysis(傅立
22、叶分析)傅立叶分析是频域分析，用来分析非正弦激励源和节点电压波形的频谱。除了上述3种仿真方式，还有DC Sweep Analysis(直流扫描分析)、AC Small Signal Analysis(交流小信号分析)、Noise Analysis(噪声分析)、Transfer Function Analysis(传输函数分析)、Temperature Sweep Analysis(温度扫描分析)、Parameter Sweep Analysis(参数扫描分析)、Monte Carlo Analysis(蒙特卡罗分析)7种方式。第7章 Altium Designer仿真入门与应用根据本例电路的特
23、点，选择Operating Point Analysis(静态工作点分析)和Transient Analysis(瞬态特性)两种仿真方式。在原理图编辑窗口下，执行菜单命令【Design】/【Simulate】/【Mixed Sim】，进入如图7-16所示的仿真方式设置对话框。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-16 仿真方式设置对话框第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-16对话框左边是【Analyses/Options】分组框，可以看到这里选择了Operating Point Analysis和Transient Analysis两种仿真方式。右边是
24、公共参数设置分组框，其含义已在图7-16中标出，设计者可根据图7-16进行设置。注意，【General Setup】和【Advanced Options】并非仿真方式。【General Setup】：用来设置仿真方式的公共参数；【Advanced Options】：用来设置仿真方式的高级设置内容，一般选择用默认值。第7章 Altium Designer仿真入门与应用选择好仿真方式，设置完公共参数后，就要对所选仿真方式所特有的一些参数进行设置了，其中静态工作点分析不需要设置仿真参数，其他仿真方式均需设置仿真参数。在图7-16中单击【Transient Analysis】选项，得到图7-17所示对
25、话框。按对话框的内容设置参数。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-17 瞬态特性分析设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-17是瞬态特性/傅立叶分析仿真设置对话框，图中已对各参数的含义做了标注，若要修改参数只需用鼠标选中，即可修改。下面介绍其中几个主要参数的设置方法。【Transient Start Time】：仿真起始时间，一般为0；【Transient Stop Time】：仿真终止时间，一般比瞬态分析所需时间稍长；【Transient Step Time】：时间步长，如果选得过大，则仿真结果波形太粗糙，反之，仿真时间就会很长；第7章 Alti
26、um Designer仿真入门与应用【Transient Max Step Time】：最大时间步长；【Use Initial Conditions】：使用初始设置条件，可在有储能元器件的电路中使用；【Use Transient Defaults】：选中此项后所有灰色的选项不可修改。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.2.5 运行仿真并管理仿真结果运行仿真并管理仿真结果1.运行仿真在图7-17中单击按钮，即可运行仿真，如果上述所有步骤正确无误，这时就会出现如图7-18所示的仿真结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-18 瞬态分析仿真结果第7章 Al
27、tium Designer仿真入门与应用2.管理仿真结果1)添加新的显示波形图执行菜单命令【Plot】/【New Plot】，弹出新建波形图向导对话框，如图7-19(a)所示，单击按钮，直到出现如图7-19(b)所示对话框，单击 按钮，得到如图7-20所示的对话框，选择需要显示的波形，如q1ib，继续单击 按钮，直到完成，可以发现新的波形图q1ib被添加到仿真结果中，如图7-21所示。第7章 Altium Designer仿真入门与应用(a)(b)图7-19 新建波形图向导对话框第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-20 选择添加新的波形图第7章 Altium Design
28、er仿真入门与应用Time/s图7-21 新的波形图第7章 Altium Designer仿真入门与应用2)删除显示波形在图7-18中单击需要删除的波形，然后执行菜单命令【Plot】/【Delete Plot】，即可删除已显示的波形。3)给图表添加标题执行菜单命令【Chart】/【Chart Options】，弹出的对话框如图7-22所示，按对话框中的内容输入标题。这里添加的标题是amp sim。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-22 绘图表选项第7章 Altium Designer仿真入门与应用4)修改Y轴坐标范围在图7-18中单击需要修改Y轴坐标的波形，执行菜单命令
29、【Plot】/【Format Y Axis】，弹出如图7-23所示的对话框，按对话框中的内容修改参数。请读者自行尝试。第7章 Altium Designer仿真入门与应用5)叠加显示波形在分析仿真结果时，往往需要比较两个信号波形，此时就希望将两个波形叠加到一起，以达到更加直观的效果。用鼠标单击一个需要比较的波形，执行菜单命令【Wave】/【Add Wave】，弹出图7-20所示的对话框，在对话框中选择要比较的另一个波形，单击 按钮，可以看到两个波形叠加在一起了。图7-24就是“in”和“out”两个信号叠加在一起的结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-23 修改Y轴坐
30、标第7章 Altium Designer仿真入门与应用Time/s图7-24 信号波形叠加第7章 Altium Designer仿真入门与应用6)改变显示范围在图7-18的仿真结果中，各波形为周期函数，实际只需分析其中的2、3个周期，但由于仿真的Transient Stop Time(终止时间)已经设置为5 ms，因此仿真结果严格按照设定的终止时间显示。下面我们将显示时间范围修改为02 ms。执行【Chart】/【Chart Options】命令，弹出对话框如图7-22所示，在该对话框中选择【Scale】标签，得到图7-25所示对话框，按对话框中的内容修改，可得仿真结果如图7-26所示。第7章
31、 Altium Designer仿真入门与应用图7-25 修改显示范围第7章 Altium Designer仿真入门与应用Time/s图7-26 改变显示范围后的结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.静态工作点分析仿真结果在图7-16中设置静态工作点仿真，在图7-18选择【Operating Point】标签，即可得到静态工作点分析仿真结果，如图7-27所示。图7-27 静态工作点分析仿真结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.3 电路仿真应用举例电路仿真应用举例在前一节中，以固定偏置放大电路为例介绍了电路仿真中工作点分析和瞬态分析的全过程，有了这些基
32、础之后，就可以学习其他几种仿真方式以及数字电路、模数混合电路的仿真方法了。第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.3.1 参数扫描分析参数扫描分析参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)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器件参数的取值。在Altium Designer中，启动参数扫描分析前，必须至少进行瞬态特性分析、交流小信号分析或直流传输特性分析中的一种仿真方式。下面以图7-28所示的共射极分压式偏置放大电路为例，介绍Altium Designer的参数扫描分析的仿真操作过程。第7章 Altium Desi
33、gner仿真入门与应用图7-28 共射极分压式偏置放大电路第7章 Altium Designer仿真入门与应用1.绘制如图7-28所示的原理图绘制原理图的步骤如下：(1)新建项目文件offset.PrjPcb并保存。(2)建立一个新的原理图文件“offset.SCHDOC”并保存。(3)加载仿真电路需要的元器件库。添加两个元器件库：分立元器件库(Miscellaneous Devices.IntLib)和仿真信号源元器件库(Simulation Sources.IntLib)。(4)绘制原理图。(5)放置网络标号。第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.放置激励源1)直流电压源
34、【Value】：直流电压值，此处为18 V，其余参数使用默认值。2)正弦电压源【Amplitude】：1 MV；【Frequency】：1 k；其余参数使用默认值。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.选择仿真方式和设置仿真参数选择Operating Point Analysis(静态工作点分析)、Transient Analysis(瞬态特性)和Parameter Sweep Analysis(参数扫描分析)3种仿真方式。其中静态工作点分析不用设置仿真参数，瞬态分析的仿真参数设置方法前面已经介绍，下面对参数扫描分析的仿真参数设置做详细说明。在如图7-16所示的仿真方式设置对
35、话框内，将“Parameter Sweep”标签后的复选框勾选上，然后单击“Parameter Sweep”标签，即可显示如图7-29所示的参数扫描仿真参数设置对话框。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-29 参数扫描仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用【Parameter Sweep Variable】：扫描参数即变化的元器件参数，如R1、C1、Q1bf等，Q1bf表示三极管Q1的电流放大倍数。【Primary Start Value】表示元器件参数的初值；【Primary Stop Value】表示元器件参数的终值；【Primary Ste
36、p Value】表示参数变化增量。请读者按照图7-29所示进行设置。可见，此参数仿真实例是以三极管的放大倍数作为扫描参数的。第7章 Altium Designer仿真入门与应用Time/s图7-30 参数扫描仿真结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用4.运行仿真并分析仿真结果在图7-29中单击按钮，即可运行仿真，若操作无误，这时就会出现如图7-30所示的仿真结果。在如图7-28所示的放大电路中，三极管Q1放大倍数对电路放大性能的影响不大，在图7-30中，当70后，放大器输出信号Vout基本重叠。若选择R5作为主扫描参数，即可获得负载电阻对放大器放大性能的影响，例如R5从500
37、增加到6.5 k(增量为2 k)时，输出信号Vout的振幅如图7-31所示。第7章 Altium Designer仿真入门与应用Time/s图7-31 R5参数扫描仿真结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.3.2 交流交流小信号分析小信号分析在电子线路中我们学习过滤波电路，滤波电路的功能是让指定频段的信号能比较顺利地通过，而对其他频段的信号起衰减作用，例如带通滤波器。交流小信号分析能够非常直观地将滤波器的这种特性显示出来。交流小信号分析(AC Small Signal Analysis)用于获得电路中如放大器、滤波器等的频率特性。简单地说，电路中的某些器件参数，如放大电路
38、的放大倍数等并不是常数，而是随着工作频率的升高而下降的。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-32所示的电路就是一个带通滤波器，可以利用“AC Small Signal Analysis”来分析该电路的频率特性。1绘制如图7-32所示的原理图绘制原理图的步骤如下：(1)新建项目文件BPF.PrjPcb并保存。(2)建立一个新的原理图文件“BPF.SCHDOC”并保存。(3)加载仿真电路需要的元器件库。添加3个元器件库，分别为TI Operational Amplifier.IntLib、Miscellaneous Devices.IntLib和Simulation Sour
39、ces.IntLib。(4)绘制原理图。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-32 带通滤波电路第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.放置激励源1)直流电压源【Value】：直流电压值，图7-32中使用了两个直流电压源，V1为-15 V，V2为+15 V，其余参数使用默认值。2)正弦电压源【Amplitude】：1 V；【Frequency】：1 k；其余参数使用默认值。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.选择仿真方式和设置仿真参数选择Operating Point Analysis(静态工作点分析)和AC Small Signal A
40、nalysis(交流小信号分析)两种仿真方式。在如图7-16所示的仿真方式设置对话框内，将“AC Small Signal Analysis”标签后的复选框勾选上，然后单击“AC Small Signal Analysis”标签，即可显示如图7-33所示的交流小信号分析仿真参数设置对话框。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-33 交流小信号分析仿真参数设置【Start Frequency】：扫描起始频率；第7章 Altium Designer仿真入门与应用【Start Frequency】：扫描起始频率；【Stop Frequency】：扫描结束频率；【Test Poin
41、ts】：分析频率点的数目。请按图7-33所示设置各参数。第7章 Altium Designer仿真入门与应用4.运行仿真并观察仿真结果在图7-33中单击 按钮，即可运行仿真，若操作无误，这时就会出现如图7-34所示的仿真结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-34 交流小信号分析仿真结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.3.3 数字电路仿真数字电路仿真计数器是用来实现累计电路输入CP脉冲个数功能的时序电路。在计数功能的基础上，计数器还可以实现计时、定时、分频和自动控制等功能，应用十分广泛。下面将以图7-35所示的同步十进制加法计数器为例来仿真分析计
42、数器电路的特点。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-35 同步十进制加法计数器第7章 Altium Designer仿真入门与应用1.绘制如图7-35所示的原理图绘制原理图的步骤如下：(1)新建项目文件count.PrjPcb，建立新的原理图文件“count.SCHDOC”并保存。(2)加载仿真电路需要的元器件库。添加3个元器件库，分别为TI Logic Flip-Flop.IntLib、TI Logic Gate 2.IntLib和Simulation Sources.IntLib。(3)绘制原理图。第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.放置激励源1)
43、直流电压源(VSRC)【Value】：直流电压值，V1为5 V，其余参数使用默认值。2)脉冲电压源(VPULSE)在原理图中双击脉冲电压源符号，弹出元器件属性设置对话框，将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，在弹出的对话框中单击【Parameters】标签，得到如图7-36所示的对话框，按对话框的内容进行设置。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-36 脉冲电压源仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用【Pulsed Value】：脉冲波电压幅度；【Time Delay】：初始时刻延时时间；【Rise Time】：上升时间；【Fa
44、ll Time】：下降时间；【Pulse Width】：脉冲宽度；【Period】：脉冲周期。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3)分段线性电压源(VPWL)分段线性电压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的时间-电压坐标。双击分段线性电压源符号，弹出元器件属性设置对话框，将鼠标移到【Simulation】选项栏上，双击鼠标左键，在弹出的对话框中单击【Parameters】标签，得到如图7-37所示的对话框，按对话框的内容进行设置。【Time/Value Pairs】：转折点的“时间-电压”，第一点的时间坐标应为0；/
45、用来添加/删除时间坐标。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-37 分段线性电压源仿真参数设置第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.选择仿真方式和设置仿真参数选择Transient Analysis(瞬态特性)仿真方式。在如图7-16所示的仿真方式设置对话框内，将“Transient Analysis”标签后的复选框勾选上，然后单击“Transient Analysis”标签，即可显示瞬态特性分析仿真参数设置对话框。【Transient Start Time】：仿真起始时间，设为0；【Transient Stop Time】：仿真终止时间，设为60 ms；
46、【Transient Step Time】：时间步长设为20 s；【Transient Max Step Time】：最大时间步长，也设为20 s。第7章 Altium Designer仿真入门与应用4运行仿真并观察仿真结果在图7-17中单击 按钮，即可运行仿真，若操作无误，这时就会出现如图7-38所示的仿真结果。图7-38 同步十进制加法计数器仿真结果第7章 Altium Designer仿真入门与应用7.3.4 模数混合电路仿真模数混合电路仿真在计算机控制系统中，通常要将生产现场的模拟量参数转换为数字量，送给计算机进行处理，处理的结果又要转换为模拟量去控制现场。所以在很多实际电路中既有模拟
47、信号，又有数字信号。第7章 Altium Designer仿真入门与应用例如，比较两个信号V1和V2的大小，并统计V1大于V2的次数，在这个设计中既涉及到模拟电路(信号大小的比较)，又包含数字电路(统计计数)。在进行信号比较时可以使用运算放大器，当V1大于V2时出现一次高电平，再用计数器对脉冲次数进行统计。由于运算放大器的输出是15 V，而计数器的有效输入高电平是5 V，因此需要通过光电耦合器将运算放大器输出的15 V电平调整为5 V，否则有可能损坏计数器芯片。计数器的电路构成和仿真在上一节已经介绍，本节只介绍比较、调整电路，并对其进行仿真。如图7-39所示的电路可以完成上述功能。第7章 Al
48、tium Designer仿真入门与应用图7-39 数模混合电路第7章 Altium Designer仿真入门与应用1.绘制如图7-39所示的原理图绘制原理图的步骤如下：(1)新建项目文件AD.PrjPcb并保存，建立一个新的原理图文件“AD.SCHDOC”并保存。(2)加载仿真电路需要的元器件库。添加3个元器件库，分别为TI Operational Amplifier.IntLib、Miscellaneous Devices.IntLib和Simulation Sources.IntLib。(3)绘制原理图。第7章 Altium Designer仿真入门与应用2.放置激励源1)直流电压源【V
49、alue】：直流电压值，图7-39中使用了3个直流电压源，V3为-15 V，V4为15 V，V5为5 V，其余参数使用默认值。2)正弦电压源V1：【Amplitude】为10 V，【Frequency】为1 kHz，其余参数使用默认值；V2：【Amplitude】为5 V，【Frequency】为500 Hz，其余参数使用默认值。第7章 Altium Designer仿真入门与应用3.选择仿真方式和设置仿真参数选择Transient Analysis(瞬态特性)仿真方式。在如图7-16所示的仿真方式设置对话框内，将“Transient Analysis”标签后的复选框勾选上，然后单击“Tran
50、sient Analysis”标签，即可显示瞬态特性分析仿真参数设置对话框。【Transient Start Time】：仿真起始时间，设为0；【Transient Stop Time】：仿真终止时间，设为5 ms；【Transient Step Time】：时间步长设为20 s；【Transient Max Step Time】：最大时间步长，也设为20 s。第7章 Altium Designer仿真入门与应用4.运行仿真、观察仿真结果在图7-17中单击按钮，即可运行仿真，若操作无误，就可以得到如图7-40所示的仿真结果。第7章 Altium Designer仿真入门与应用图7-40 数模混
