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1、Saber软件学习资料电力电子仿真软件SABER学习手册Saber 软件简介SABER是美国Analogy公司开发、现由Synopsys公司经营的系统仿真软件，被誉为全球最先进的系统仿真软件，也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品，现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真，这也是SABER的最大特点。SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟、数字、控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备这样的功能。SABER仿真软件是当今世界上功能强大的电力电子仿真软件之一，我们从以

2、下几个方面对SABER仿真软件进行介绍：1) 原理图输入和仿真。SABER Sketch是SABER的原理图输入工具，通过它可以直接进入SABER仿真引擎。在SABER Sketch中，用户能够创建自己的原理图，启动SABER完成各种仿真（偏置点分析、DC分析、AC分析、瞬态分析、温度分析、参数分析、傅立叶分析、蒙特卡诺分析、噪声分析、应力分析、失真分析等），可以直接在原理图上查看仿真结果，SABER Sketch及其仿真功能可以帮助用户完成混合信号、混合技术（电气、液压等）系统的仿真分析。SABER Sketch中的原理图可以输出成多种标准图形格式，用于报告、设计审阅或创建文档。集成度高：从

3、调用画图程序到仿真模拟，可以在一个环境中完成，不用四处切换工作环境。2) 数据可视化和分析。Cosmos Scope是SABER的波形查看和仿真结果分析工具，它的测量工具有50多种标准的测量功能，可以对波形进行准确的定量分析。它的专利工具波形计算器，可以对波形进行多种数学操作。Cosmos Scope中的图形也可以输出成多种标准图形格式用于文档。Saber提供了SaberScope和DesignProbe来查看仿真结果，而SaberScope功能更加强大。3) 模块化和层次化：可将一部分电路块创建成一个符号表示，用于层次设计，并可对子电路和整体电路仿真模拟。4) 模拟行为模型：对电路在实际应用

4、中的可能遇到的情况，如温度变化及各部件参数漂移等，进行仿真模拟。5) 模型库。SABER拥有市场上最大的电气、混合信号、混合技术模型库，它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，其元件模型库中有4700多种带具体型号的器件模型，500多种通用模型，能够满足航空、汽车和电源设计的需求。SABER模型库向用户提供了不同层次的模型，支持自上而下或自下而上的系统仿真方法，这些模型采用最新的硬件描述语言（HDL），最大限度的保证了模型的准确性，支持模型共享。6) 建模。不同类型的设计需要不同类型的模型，SABER提供了完整的建模功能，可以满足各种仿真与分析的需求。其建模语言主要有MAST、V

5、HDLAMS、Fortran，建模工具包括StateAMS、5维的图表建模工具TLU，SABER可以对SPICE、SIMULINK模型进行模型转换，同时SABER还拥有强大的参数提取工具，可以通过协同仿真实现模型复用。SABER的混合信号、混合技术设计和验证能力已经得到了业界的验证，功能强大的原理图输入、仿真分析、模型库、建模语言、建模功能再加上先进的布局布线设计使SABER成为业界工程师的首选。SABER的架构和独一无二的模型交换能力为市场上提供了最为强大的仿真工具，能够处理所有的仿真需求。与PSPICE相比，SABER是功能更为强大的仿真软件，它可以仿真电力电子元件、电路和系统，不仅具有P

6、SPICE的功能，而且具有更丰富的元件库和更精致的仿真描述能力，还能结合数学控制方程模块工作。SABER还可以仿真电力传动、机械、热力、流体等其他运动过程。SABER的仿真真实性很好，从仿真的电路到实际的电路实现，期间参数基本不用修改。与PSPICE相仿，SABER的数据处理量亦相当庞大。SABER应用的主要困难是操作较为复杂，软件价格高昂，比较适合于大企业应用，而中小企业一般是通过委托研究、开发来利用该软件。 第一章 用SaberSketch画电路图 在SaberSketch的画图工具中包括了模拟电路、数字电路、机械等模拟技术库，也可以大致分成原有库和自定义库。要调用库，在Parts Gal

7、lery中，通过对库的描述、符号名称、MAST模板名称等，进行搜索。 画完电路图后，在SaberSketch界面可以直接调用SaberGuide对电路进行模拟，SaberGuide的所有功能在SaberSketch中都可以直接调用。 启动SaberSketchSaberSketch包含电路图和符号编辑器，在电路图编辑器中，可以创建电路图。如果要把电路图作为一个更大系统的一部分，可以用SaberSketch将该电路图用一个符号表示，作为一个块电路使用。启动SaberSketch：UNIX：在UNIX窗口中键入 SketchWindows NT：在SaberDesigner程序组中双击SaberS

8、ketch图标下面是SaberSketch的用户界面及主要部分名称，见图11：退出SaberSketch用 FileExit。 打开电路图编辑窗口在启动SaberSketch后，要打开电路图编辑窗口，操作如下：要创建一个新的设计，选择FileNewDesign，或者点击快捷图标，会打开一个空白窗口。要打开一个已有的设计，选择FileOpenDesign，或者点击快捷图标，在Open Design 对话框中选择要打开的设计。 图11 SaberSketch的用户界面 选择和放置电路元件打开电路图编辑窗口后，就可以放置元件符号了。在Saber中，每个元件符号的功能是用基本的层次电路图或者MAST模

9、板来描述的，所以在最底层电路中的元件必须与MAST模板链接才能够被Saber模拟。在电路图中放置的符号成为元件符号，元件符号是原始符号的复制品，它可以被修改，原始符号给元件符号提供了默认值，例如：当在电路图中放置一个电阻符号时，修改rnom属性，指定新的电阻值，而原始符号的rnom的默认值没有改变。要改变元件符号，除了直接修改元件符号外，还可以通过修改原始符号，原始符号改变，元件符号将随之改变。例如：如果改变了原始符号的图形或者默认属性，SaberSketch在保存了所编辑的符号后，将对已打开的电路图中的相关元件符号全部更新，不管何时打开电路图，SaberSketch都会检查和更新相关元件符号

10、。 查找元件如果要查找具体的产品元件，用Parts Gallery中的参数查询向导可以达到此目的，选择SchematicGet PartParametric Search，或者选择右键快捷菜单中的Get PartParametric Search，将出现Parametric Search Wizard框，如图12所示，选择产品元件所属类型，然后点击Next，在General Information、Maximum Rating、Performance Specifications三个标签中，进行相关设置，然后点击Finish，就可以列出符合要求的产品。 图12 参数查询向导在Parts Gal

11、lery中查找元件的一种方法是，打开Parts Gallery框（ToolsParts Library，或者SchematicGet PartParts Library，或者右键快捷菜单Get PartParts Gallery，或者用工具栏中的图标），如图13所示，用Available Categories列表中的导航树，一层层往下查找。双击每层的名称，就可以显示该层的子层，在Available Parts处会显示出该子层中所包含的元件，并显示出该元件的图形，点击Place按钮或双击该元件名称就可以将元件放入电路图中（元件会放在电路图中央）。该框下端显示出元件的相关信息。 图13 Parts

12、 Gallery 框用Parts Gallery查找元件的另一种方法是，用它的搜索功能，在Search String中键入字符串，对字符串的搜索设置可以选择Parts Gallery框中的OptionsPreferences，出现Parts Gallery Preferences框，如图14所示，点击Search标签，进行相关设置。例如：普通的晶体管在库中，模板名是q_3p，符号名称是npn，元件名称是BJT。搜索到元件后，点击Place按钮或双击该元件名称即可放置元件。选择Parts Gallery中的ToolsView Template可以查看所选元件的MAST模板。 图14 Parts

13、Gallery Preferences框选择SchematicGet PartBy Symbol Name，或者右键快捷菜单中的Get PartBy Symbol Name，打开Get and Plate Symbol By Name对话框，如图15所示，在Symbol处键入符号名称，如果不知道符号的路径，可以点击Browse按钮，查找符号的位置，点击Place按钮即可将符号放置电路图中。 图15 Get and Place Symbol By Name对话框 移动元件符号，指定元件名称将鼠标光标移到元件符号上，元件颜色会变成高亮度红色，点击并按住左键，移动鼠标至指定位置，松开左键，元件就会放

14、到新的位置。当放置元件时，SaberSketch将自动给元件设置一个唯一的标注（ref），可以在后面的属性修改中对此进行修改。 增加电源和模拟激励源 大多数设计需要电源和模拟激励源才能实现其功能，下面对各部分简述：电源：在设计中可以用全局网络标号（如Vcc或Vdd）连接电源和各个部件，但必须要将一个电源和全局网络标号连接起来，否则在模拟中，全局网络标号将浮空。地：在电路图中必须加入元件“Saber node 0”，如果不加入模拟地，模拟将出错。可以通过Parts Gallery搜索描述中含有ground的部件，进而发现Ground(Saber node 0)。模拟激励源：这些部件（如：正弦电压

15、源或者系统控制源）作为模拟中的激励源。 在设计中加入数字部件 在设计中加入数字部件进行混合模拟，按下面步骤进行：1、 在电路图中放置普通的数字元件2、 设置传输延时和惯性延时在数字元件的tplh和tphl属性中，可以指定传输延时；在tilh和tihl属性中，可以指定惯性延时（通过门电路的最小脉冲）。默认情况下，这四个属性是未定义的。3、 制定使用Hypermodel的类型。 添加Hypermodel 在模拟器中，数字信号用离散状态（如0、1、Z、X）表示，模拟信号用连续曲线表示，如果设计中包含模拟和数字元件，Saber必须用Hypermodel将模拟信号和数字信号进行匹配。使用默认的Hyper

16、model默认的Hypermodel用5V CMOS技术理想Hypermodel，该模型只是为了方便模拟，提高模拟速度，得出模拟的近似结果。网表器会自动添加默认的Hypermodel。使用理想的Hypermodel理想Hypermodel在数字信号和模拟信号间提供近似的传输，它们不会考虑实际中器件的行为，这种模拟需要较少的时间。在初次设计，要对电路的性能有个大体的了解时，使用这些理想的Hypermodel是比较有用的。添加Hypermodel将在下面具体介绍。使用指定技术的Hypermodel与理想Hypermodel相比，这些Hypermodel模型化了其它的特性（如：电流级、输出电容、泄漏

17、电流等），并且提高了理想Hypermodel的特性的精确度。因为这些Hypermodel模型化了大量的影响因素，所以所需的模拟时间较长，但结果是非常精确的。当设计已经具备了一定的基本结构后，要对设计进行微调，可以使用这些Hypermodel。使用这些Hypermodel的具体操作后面详述。Hypermodel文件名和逻辑族下列表格比较理想Hypermodel和指定技术Hypermodel使用的文件名的逻辑族：逻辑族理想Hypermodel文件名指定技术Hypermodel文件名5V CMOSIdeal CD (cd_ide.shm)RCA CD 5V (cd5.shm)15V CMOSIdea

18、l CD (cd_ide.shm)RCA CD 15V (cd15.shm)ECL MC1600 系列Ideal ECL (ecl_ide.shm)ECL (ecl.shm)军用高速CMOSIdeal MHC (mhc_ide.shm)Military HC (mhc.shm)高速CMOSIdeal HC (hc_ide.shm)Ideal HCT (hct_ide.shm)Motorola HC (mt.shm)快速TTLIdeal Fast (f_ide.shm)National Fast TTL (ns.shm)ASTTL/ALSTTLIdeal ALS (als_ide.shm)TI

19、ALS/AS (ti.shm)Standard/LS TTLIdeal LS (ls_ide.shm)TI LS (ti2.shm)注：所以提供的Hypermodel文件在Saber_home/template/hypermod目录，尾缀为 .shm创建部分指定数量的Hypermodel如果在Saber/Netlister Settings框中仅定义一个指定技术的Hypermodel文件，网表器将为在模拟和数字边界的指定族添加一个类属Hypermodel。如果想让一部分有象实际元件一样的特性，必须在元件的每个管脚处定义一个指定的Hypermodel。例如：用74LS04反相器对数字管脚定义一个

20、Hypermodel，具体过程如下：1、 在Saber/Netlister Settings框中指定TI LS Hypermodel文件。2、 该Hypermodel文件位于template/hypermod目录，找到ti2.shm文件，在该文件中搜索文本“74LS04” ，结果显示如下： 74LS04：adadadg dadadap : : ti74ls_15 a表示输入（input），d表示输出（output），g表示地（ground），p表示电源（power）， ti74ls_15是模型地标称。3、 在数字元件的每个端口添加一个 SaberModelName属性。打开所有端口的属性编辑器

21、，本例中表示如下： Name Value SaberModelName ti74ls_15 点击Apply按钮。从Saber/Netlister Settings框中选择Hypermodel1、 打开Saber/Netlister Settings框（EditSaber/Netlister Settings）。注意：在此之前必须用DesignUse指定该设计为最上层才行。2、 选择Netlister标签，然后是Hypermodels标签。Available列表框中列出预定义的Hypermodel3、 指定Hypermodel在Available框中点击要使用的Hypermodel，然后点击按钮

22、，将该Hypermodel放入Selected列表框中，点击Apply按钮，然后是Save按钮，保存设置。4、 在Basic标签中指定参考电源和参考地。5、 点击Close按钮，关闭Saber/Netlister Settings框。插入Hypermodel后，重新命名网络标号如果在数字元件和模拟元件之间插入Hypermodel，会要求重新命名网络标号，在模拟元件一边的网络标号不变，在数字元件一边的网络标号改为netname_digital_part_inst_pinname，如图16所示： 图16 在数字和模拟元件间加入Hypermodel后的情况如果网表器报告错误，检查网表器（netlis

23、ter_name.out）的脚本，解决错误。 不同类型间的衔接 如果设计中包含多种技术元件（如电气和机械），当连接不同技术模板时，需要考虑类型间的衔接，用接口模板来完成。 属性 属性是电路图中元件特性的信息标签。 修改属性要修改元件属性，方法如下：如果属性在电路图中可见，用鼠标左键点击属性，在电路图窗口中直接编辑属性。如果属性值在电路图中不可见，或者要编辑更多的属性值，可以打开属性编辑器。将鼠标光标移至元件符号上面，双击符号，或者从右键快捷菜单中选择Properties，属性编辑器就会出现，如图17所示，通过修改Name和Value处的值就可以修改属性了。用编辑器中的Edit和Attribut

24、es菜单可以增加、删除、复制和改变属性。框中黑点表示该属性名称及值在电路图中不可见，半绿半黑表示该属性的值在电路图中可见，全绿表示该属性名称及值在电路图中都可见，蓝色的锁表示锁定该属性，不允许修改。 图17 属性编辑器 属性各要素Name：属性名称，除了saber_model、ref、primitive属性外，已提供的模拟元件属性名称都直接与MAST模板对应。Value：定义属性值。Attribute：定义属性位置、颜色、字体、属性在电路图中是否可见等Qualifiers：允许生成属性组，可以用于其它设计工具中。在Value中的以*req*表示的，电阻器的阻值（rnom），电容器的电容（c），

25、电感的电感值（l），晶体管的类型（ NPN(_n)或者PNP(_p)），必须为这些值指定具体的值。 获取属性帮助在属性编辑器的下拉菜单中，选择HelpHelp on Part，或者选中属性，在属性编辑器左下角的Help处会显示该属性的含义。要查阅元件的MAST模板，可以在属性编辑器中选择HelpView Template，或者在电路图中，鼠标移至元件符号处，从右键快捷菜单中选择View Template。 指定全局属性用Saber符号（元件名称为“Saber Include File”）可以指定全局属性，元件的属性定义优先于Saber符号定义的属性，按下面的步骤可以添加全局属性到Saber符号

26、中：1、 打开Parts Gallery对话框，查找到Saber符号并放置到电路图中2、 打开Saber符号的属性编辑器3、 要自定义全局属性，点击New Property，在Name和Value处填入4、 点击OK按钮完成修改 定义和传递参数如果属性值是数字，先将属性值定义为一个标签，然后再定义标签的数值。如：电容器的属性值定义为c_val，这个标签就成为一个参数，这个参数的数值是由表示该电路块的符号的属性c_val的值来传递的；如果属性值不是数字，可以用标签、引用字串定义属性值，如用fn表示其数值，其数值由上级电路的属性fn的值来传递。例子：如图18，是一个有源滤波电路，在该电路中所有的元

27、件的数值是用fn和c_val来 图18 有源滤波电路定义的，注意c_val不需要，因为c_val本身就表示电容的属性值。为电路创建一个符号，添加两个属性fn和c_val，在高一级的电路中放置和修改fn和c_val的属性值，如图19所示： 图19 有源滤波电路的上层电路 布线 画线1、 开始布线将鼠标移至元件管脚处，图标变成十字架，表示鼠标已在管脚处，点击左键即可开始画线。（其它方法：按W键，或者点击图标栏中的布线按钮，或者选择SchematicCreateWire，或者从右键快捷菜单中选择CreateWire）2、 要改变布线方向，在指定位置点击左键，然后可以继续画下一段线。在未结束画线前，点

28、击右键，可弹出快捷菜单，内容如下：Flip Previous Vertex：对直角布线，翻转先前两个线段会使端点与原先成180度的方向Delete Previous Vertex：删除先前的端点，也可用Backspace键Any-Angle Segment将线段改成任意方向，不随网格走向。当下一个端点建立后，布线又恢复到直角布线。在布线时可以按住shift键，这样就可以进行任意方向的布线了（也可以选择EditSchematic Preferences中的Wire标签，在其中的Orientation处选择Any-Angle）Done：将当前线段在点击右键处结束Cancel：取消布线操作3、 要取

29、消布线和删除所有线段，按Escape键或在布线快捷菜单中点击Cancel4、 结束布线在要连接的端口或连线处点击左键，或在空余处双击左键，或点击右键快捷菜单中的Done 重新布线在要编辑的线段上点击左键，要删除线段，按Delete键（或者从布线快捷菜单中，或电路图快捷菜单，或者Edit菜单中，选择Delete）。要移动连线端点，将光标移至该点，点击左键，移动鼠标，如果原先有连接，那么移动后将产生新的线段，但连接保持不变。要移动连线或符号，将光标移至物体上，点击并按住左键，移动鼠标至指定位置，松开左键，原先的连接将保持。 给连线命名画完连线后，可以给它命名，如果不命名，SaberSketch会生

30、成一个名字（如_n183）。如果多个连线连到同一个点，只需命名一条连线，SaberSketch会将此命名应用到与其相连的其它连线。在电路图中命名连线方法如下：1、 将光标移至连线上，高亮显示红色2、 点击右键，在快捷菜单中选择Attributes该操作显示连线属性框，如果要全居改变电路图中的连线，可以通过编辑Schematic Preferences框中的Wire标签来实现（EditSchematic Preference），或者在连线属性框中的左下脚的Apply to 中选择All Wires。3、 修改连线名称，点击Apply按钮连线名称应用字母和数字构成，连线名不能是Saber的命令或者

31、MAST模板的保留字。4、 如果连线名在电路图中可见，可以直接修改它 连线的其它方法除在电路图中画线外，还可用下列技术来连接元件。设计Schematic Preference框（EditSchematic Preference），使节点高亮显示，这样可以验证连线是否按要求连接。使用连线名称：即使电路图中连线未连接，只要命名相同，SaberSketch就认为是相连的。使用页间连接器：Same Page Connector （sconn）符号位于Parts Gallery的MAST Parts LibrarySchematic OnlyConnector，通过页间连接器来定义连线名称，编辑其Name属性即可改变连线名称。使用Bundle：bundle象一个有序线组，而不像总线，bundle仅是连线间的连接。Bundle为电路图中布置一系列的连线提供了便利的方法，不用画出众多的连线。在SaberSketch图标栏中选择bundle图标，如同画连线一样。要从bundle中添加或移走连线，仅连接或去除连到bund