Altiumdesigner仿真具体步骤.docx

Altiumdesigner仿真具体步骤.docx

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Altiumdesigner仿真具体步骤

Altiumdesigner仿真具体步骤

1．创建工程

1）在工具栏选择FileNewProjectPCBProject，创建一个PCB工程并保存。

2）在工具栏选择FileNewSchematic，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“PlaceLF411CN”，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“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“NetlistTemplate”标签，可以查看网表模板，如图5。

图5

至此，可以放置此元件。

、为元件添加SIMModel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FileOpen，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“”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“AddExistingtoProject”，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ModelSub-Kind中选择“SpiceSubcircuit”，使得Spice的前缀为“X”

5）在ModelName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（ProjectProjectOptions）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“PortMap”，如图6：

图6

修改管脚映射，在ModelPin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NetlistTemplate标签，注意到其模型顺序为1，2，3，4，5；如图7：

图7

这些和ModelFile标签中的.SUBCKT头相对应，如图8：

图8

因此，在“PortMap”标签中的“ModelPin”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NetlistTemplate中的%1，%2等），而subcircuit的头则对应着小括号里面的数字。

在Spicenetlist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：

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”。

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“ModelKind”为“VoltageSource”，“ModelSub-Kind”为“DCSource”。

3）点击“Parameters”标签，设置电压值，输入“5V”，并使能“ComponentParameter”，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中的VSRC，打开其仿真模型属性对话框，设置“ModelKind”为“VoltageSource”，而“ModelSub-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“PlacePowerPort”，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“PowerGround”。

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“DesignSimulateMixSim”，或是点击工具栏中（可通过“ViewToolbarsMixedSim”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“CollectDataFor”，“SheetstoNetlist”和“SimViewSetup”等三个区域，并且我们可以看到有一系列的信号在“AvailableSignal”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“ActiveSignal”中；同理，若想删除“ActiveSignal”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“UseInitialConditions”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“TransientAnalysis”；然后取消“UseTransientDefaults”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

、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“ACSmallSignalAnalysis”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，结束频率点1meg表示1MHZ；“SweepType”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“TestPoints”和“SweepType”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SPICENetlist（.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：

图17

1）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“EditWave”，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：

图18

同理，对输出增益，在上半部分的坐标图中右击，选择“AddWavetoPlot”，在弹出的对话框中“Waveforms”列表选择“out”信号，并在右边的“ComplexFunctions”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“ComplexFunctions”列表选择“Phase（Deg）”，最后结果如图19：

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“AddtonewYaxis”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“CursorA”，再右击选择“CursorB”，打开两个测量光标，将光标按图20放置：

图20

再点击“SimData”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范围内变化；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：

1）首先点击图标，打开设置窗口，使能“ParameterSweep”

2）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24

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

“AdvancedOptions”设置页面包含一系列的内部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“Integrationmethod”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SPICENetlist进行仿真

上文提到软件仿真时会生成SPICENetlist（.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SimulateSetup，进行仿真：

SimulateRun。