【正文】 ⒍ 蒙特卡羅分析 （ Monte Carlo Analysis） 蒙特卡羅分析是使用隨機數(shù)發(fā)生器按元件值的概率分布來選擇元件 ，然后對電路進行模擬分析 。 所以蒙特卡羅分析可在元器件模型參數(shù)賦給的容差范圍內(nèi) ， 進行各種復(fù)雜的分析 ， 包括直流分析 、 交流及瞬態(tài)特性分析 。 這些分析結(jié)果可以用來預(yù)測電路生產(chǎn)時的成品率及成本等 。 SIM 99中通過激活 “ Monte Carlo Analysis”標簽 ， 可得如圖 425所示的 “ 蒙特卡羅直流分析參數(shù)設(shè)置 ” 對話框 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 蒙特卡羅分析是在給定電路中各元件容差范圍內(nèi)的分布規(guī)律 ， 然后用一組組的隨機數(shù)對各元件取值 。 SIM 99中元件的分布規(guī)律有： Uniform 為一平直的分布 ， 器件值在定義的容差范圍內(nèi)統(tǒng)一分布 。 Gaussian 為高斯曲線分布 ， 中心的定義值并且容差為 177。 3。 對話框中的 Runs選項 ， 為設(shè)計者定義的仿真數(shù) ， 如定義 10次 ， 則將在容差允許范圍內(nèi) ， 每次運行將使用不同的器件值來仿真 10次 。 設(shè)計者如果希望用一系列的隨機數(shù)來仿真 ， 則可設(shè)置 Seed選項 ， 該項的默認值為 1。 蒙特卡羅分析的關(guān)鍵在于產(chǎn)生隨機數(shù) 。 隨機數(shù)的產(chǎn)生依賴于計算機的具體字長 。 用一組隨機數(shù)取出一組新的元件值 。 然后就作指定的電路模擬分析 ， 只要進行的次數(shù)足夠多 ， 就可得出滿足一定分布規(guī)律的 、 一定容差的元件 ， 在隨機取值下的整個電路性能的統(tǒng)計分析 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 ⒎ 掃描參數(shù)分析（ Parameter Sweep Analysis） 掃描參數(shù)分析允許設(shè)計者以自定義的增幅掃描器件的值 。 掃描參數(shù)分析可以改變基本的器件和模式 ， 但并不改變子電路的數(shù)據(jù) 。 設(shè)置掃描參數(shù)分析的參數(shù) ， 可通過激活 “ Parameter Sweep Analysis”標簽頁 ， 可得如圖 426所示的 “ 掃描參數(shù)分析 ” 對話框 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 8. 溫度掃描分析 （ Temperature Sweep Analysis） 溫度掃描分析和交流小信號分析 、 直流分析及瞬態(tài)特性分析中的一種或幾種相連的 。 該設(shè)置規(guī)定了在什么溫度下進行模擬 。 如設(shè)計者給了幾個溫度 ， 則對每個溫度都要做一遍所有的分析 。 設(shè)置溫度掃描分析的參數(shù) ， 可通過激活 “ Temperature Sweep Analysis”標簽頁 ， 可見圖 427所示的 “ 溫度掃描分析 ” 對話框 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 ⒐ 傳遞函數(shù)分析 傳遞函數(shù)分析計算直流輸入阻抗 、 輸出阻抗 ， 以及直流增益 。設(shè)置傳遞函數(shù)分析的參數(shù) ， 可通過激活 “ Transfer Function”標簽頁 ， 可得如圖 428所示的 “ 傳遞函數(shù)分析 ” 對話框 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 ⒑ 噪聲分析 （ Noise Analysis） 電路中產(chǎn)生噪聲的器件有電阻器和半導(dǎo)體器件 ， 每個器件的噪聲源在交流小信號分析的每個頻率計算出相應(yīng)的噪聲 ， 并傳送到一個輸出節(jié)點 ， 所有傳送到該節(jié)點的噪聲進行 RMS（ 均方根 ）相加 ， 就得到了指定輸出端的等效輸出噪聲 。 同時計算出從輸入源到輸出端的電壓 （ 電流 ） 增益 ， 由輸出噪聲和增益就可得到等效輸入噪聲值 。 設(shè)置噪聲分析的參數(shù) ， 可通過激活 “ Noise”標簽 ， 可得如圖 429所示的 “ 噪聲分析設(shè)置 ” 對話框 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 運行電路仿真 對電路原理圖進行仿真分析的基本方法步驟為： （ 1） 設(shè)計電路原理圖文件； （ 2） 設(shè)置 SIM 99仿真環(huán)境； （ 3） 運行仿真； （ 4） 分析仿真結(jié)果 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 一 、 設(shè)計仿真原理圖文件 設(shè)計電路原理圖文件 ， 應(yīng)使其包含以下的必要信息： ① 所有的元器件和部件須引用適當(dāng)?shù)姆抡嫫骷Ｐ停? ② 必須放置和連接可靠的激勵信號源 ， 以便仿真過程中驅(qū)動整個電路； ③ 在需要繪制仿真數(shù)據(jù)的節(jié)點處必須添加網(wǎng)絡(luò)標號； ④ 如果必要的話 ， 必須定義電路的仿真初始條件 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 仿真原理圖設(shè)計步驟： （ 1）調(diào)用元件庫 在 Protel 99 SE中，包含有一個數(shù)量極大的仿真器件數(shù)據(jù)庫 ，這個數(shù)據(jù)庫中存放有多種原理圖元件庫。設(shè)計仿真原理圖時，一定要先加載且只能加載 。 仿真器件數(shù)據(jù)庫 ， 包含在 28個后綴名為 .lib的仿真原理圖元件庫將列出在 Browse欄內(nèi) ， 如圖 431所示的 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 （ 2） 選擇仿真元件 為了執(zhí)行仿真的分析 ， 原理圖中所放置的所有部件都必須包含特別的仿真信息 。 一般情況下是引用適當(dāng)?shù)?Spice器件模型 。 （ 3） 實施仿真 在設(shè)計好仿真原理圖后 ， 先對該原理圖進行 ERC檢查 ， 如有錯誤 ， 返回到原理圖設(shè)計中進行修正 ， 直至完全正確 。 接著 ， 設(shè)計者就可以對仿真器設(shè)置 ，確定對原理圖進行何種仿真分析 ， 并設(shè)置分析所用的參數(shù) 。設(shè)置不正確 ， 仿真器可能在仿真前報告警告信息 ， 仿真后將仿真過程中的錯誤寫入 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 二 、 電路仿真舉例 （ 一 ） 簡單整流穩(wěn)壓電路的仿真分析 采用如圖 432所示簡單的整流穩(wěn)壓電路 。 圖中交流正弦波信號經(jīng)過 10： 1的變壓器變壓 、 二極管整流橋的整流 、 電容濾波和串聯(lián)穩(wěn)壓等一系列的變化后 ， 得到一個相當(dāng)穩(wěn)定的低壓直流信號 。 在該電路中定義了一個幅值為 170V， 頻率為 50Hz的正弦波激勵源 。 同時 ， 在需要顯示波形的幾處添加了網(wǎng)絡(luò)標號 ， 用于顯示輸入波形 、 輸出波形以及一些中間波形 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 在本次仿真中 ， 采用如 433所示的仿真設(shè)置項 。 將對電路進行直流工作點分析 、 瞬態(tài)分析和交流小信號分析 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 設(shè)置完以后 ， 單擊 Run Analyses按鈕開始仿真 ， 或單擊 “ Close” 按鈕結(jié)束該設(shè)置 ， 再通過執(zhí)行“ Simulate\Setup\Creat SPICE Netlist”菜單命令實現(xiàn)仿真 。 仿真完成后的波形顯示如圖 434所示 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 圖 437所示為交流小信號分析波形 。 圖 438所示為直流工作點分析結(jié)果 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 當(dāng)仿真完成后 ， 打開 “ *.sdf ”文件 ， 窗口右側(cè)將出現(xiàn)如圖 439所示的瀏覽仿真數(shù)據(jù)窗口 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 波形欄內(nèi)列出了所能顯示的原理圖中節(jié)點的波形 ， 或某節(jié)點信號的其他分析結(jié)果 。 該欄下的三個按鈕 Show、 Hide和 Color分別用于顯示波形 、 隱藏波形和改變波形顏色等 。 波形編輯器中的View選項用于選擇在編輯器中是顯示單一波形 ， 還是顯示所有選擇了的波形 。 圖 440顯示的是輸入信號 in的波形 ， 該輸入信號為周期約為20ms， 幅值為 170V的正弦波信號 。 圖 441是將 in信號變壓后得到節(jié)點 a的波形 。 圖 442所示為輸入波形經(jīng)過全波整流后可得到節(jié)點 b的波形 。 圖 443所示為經(jīng)過穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)后 ， 在 out節(jié)點得到一平穩(wěn)的輸出直流波形 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 （二）振蕩器和積分器電路仿真 振蕩器和積分器電路在第二章中已經(jīng)用國標符號畫出 ， 但為了運行仿真 ， 需要將電路圖中的所有元件使用 ， 因此用于仿真的振蕩器和積分器電路圖 ， 如圖 444所示 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 電路中的電阻 、 電容全部換為 元件 ， 電阻的符號形狀有所不同 。 另外單獨添加了為VCC和 VDD供電的直流電源 。 并為電路設(shè)置了初始條件IC。 采用如圖 445和圖 446所示的仿真設(shè)置項 ， 對電路進行瞬態(tài)分析 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 執(zhí)行 “ Simulate\Run”菜單開始仿真 。 運行仿真后 ，生成的 “ .sdf”文件 ， 如圖 447所示 。 圖中所示為瞬態(tài)分析結(jié)果 ， 振蕩器輸出為矩形波 ， 而積分器輸出為鋸齒波 。 第 4章 原理圖仿真 《電子線路輔助設(shè)計 Protel 99SE》 單擊圖 447下部的 “ Operating Point”標簽 ， 會彈出 圖 448所示的直流工作點分析結(jié)果數(shù)據(jù) 。 當(dāng)仿真完成后在主窗口左邊將 出現(xiàn)如圖 449 所示的瀏覽仿真數(shù)據(jù) 窗口 。 通過瀏覽仿真數(shù)據(jù)窗口可以方 便地查看電路中任一節(jié)點的電壓以 及任一元件的電流和功率 。