【正文】 【 例 】 數(shù)字 /模擬電路仿真實(shí)例。 (1) 生成原理圖文件。在本例中，采用數(shù)字 /模擬混合電路。該電路用來顯示一個(gè) BCD碼，電路的前部分是數(shù)字電路部分，后部分是模擬電路部分，電路如圖 4. 2. 9所示。 第 4章 電路仿真 電路仿真的基礎(chǔ)知識(shí) R 0 ( 1)2R 0 ( 2)3R 9 ( 1)6R 9 ( 2)7C K A14QA12C K B1QB9QC8QD11U17 4L S 90V C PV P U L S E3 4U 2 B7 4L S 041 2U 2 A7 4L S 045 6U 2 C7 4L S 049 8U 2 D7 4L S 04111213U 3 D7 4L S 008910U 3 C7 4L S 00456U 3 B7 4L S 00123U 3 A7 4L S 00123U 4 A7 4L S 00456U 4 B7 4L S 008910U 4 C7 4L S 00111213U 4 D7 4L S 00121312U 5 A7 4L S 103456U 5 B7 4L S 10910118U 5 C7 4L S 1012456U 6 A7 4L S 2091012138U 6 B7 4L S 2012456U 7 A7 4L S 20123U 8 A7 4L S 0012345611128U97 4L S 30QAQBQCQDCPV C CV C C5VOC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U 1 07 4L S 37 3aebgdcfQ12 N 44 10Q22 N 44 10Q32 N 44 10Q42 N 44 10Q52 N 44 10Q62 N 44 10Q72 N 44 10abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 1R E D C AV C CR13 30R23 30R33 30R43 30R53 30R63 30R73 30CPaxexbxgxdxcxfx圖 數(shù)字 /模擬混合電路 數(shù)字電路的仿真分析 在實(shí)際應(yīng)用中，除了模擬電路外，還有數(shù)字電路和數(shù)字 /模擬混合電路。與模擬電路不同，在數(shù)字電路中，設(shè)計(jì)者主要關(guān)心的是各數(shù)字節(jié)點(diǎn)的邏輯狀態(tài)(也稱邏輯電平 )。 數(shù)字節(jié)點(diǎn)就是僅與數(shù)字電路元器件相連的節(jié)點(diǎn)，仿真該電路的結(jié)果就是計(jì)算電路中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，對(duì)于數(shù)字節(jié)點(diǎn)，這些值就是邏輯電平 (如“ 1”、“ 0”、“ X”)。 大多數(shù)的數(shù)字電路元器件有兩種模型，第一種模型是計(jì)時(shí)模型，它描述元器件的計(jì)時(shí)特性。第二種模型是 I/O模型，它描述元器件的負(fù)載和驅(qū)動(dòng)特性，有幾個(gè)特殊的數(shù)字電路元器件僅有 I/O模型。數(shù)字電路元器件所起的作用和電阻等在模擬電路中所起的作用相似，每一個(gè)元器件有一個(gè)或多個(gè)輸入及一個(gè)或多個(gè)輸出，而且有些元器件 (如觸發(fā)器 )具有記憶功能。 數(shù)字電路元器件的計(jì)時(shí)特性是由計(jì)時(shí)模型和 I/O模型共同決定的，計(jì)時(shí)模型用來設(shè)置像建立和持續(xù)時(shí)間那樣的時(shí)間約束條件，傳播延遲設(shè)置為計(jì)時(shí)模型中的延遲和由電路負(fù)載所決定的附加延遲之和，對(duì)于每個(gè)元器件，其負(fù)載延遲由其負(fù)載及引線電容共同決定。 第 4章 電路仿真 電路仿真實(shí)例 數(shù)字電路的仿真分析 (2) 仿真器的設(shè)置。與上例不同的是，數(shù)字 /模擬混合電路將不進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)的分析。在此僅選擇瞬態(tài)分析，其他的分析以此類推，仿真器的設(shè)置如圖 4. 2. 10所示。 (3) 仿真器輸出的仿真結(jié)果。采用該設(shè)置完成仿真后，仿真器將輸出“ . sdf”文件， “ . sdf”為輸出波形的顯示。如果執(zhí)行 Simulate｜ Create SPICE Netlist菜單命令，則會(huì)生成“ . nsx”文件 (原理圖的 SPICE模式表示 )。 第 4章 電路仿真 電路仿真實(shí)例 數(shù)字電路的仿真分析 圖 仿真設(shè)置 (4) 通過該文件的波形顯示，可以更清楚地了解原理圖電路的時(shí)序關(guān)系。 原理圖電路中， 74LS90 的輸出波形如圖 4. 2. 11所示。當(dāng)如圖 4. 2. 11所示的輸出信號(hào)經(jīng)過一系列的數(shù)字邏輯運(yùn)算以后，鎖存器 74LS373 的輸入信號(hào)如圖 4. 2. 12所示，而 7段 LED輸入端的信號(hào)如圖 4. 2. 13所示。 (5) 設(shè)計(jì)者通過仿真完善原理圖的設(shè)計(jì)。通過上述的波形，使設(shè)計(jì)者不必通過元器件的連接，就可知道各部分的時(shí)序關(guān)系。從而得以檢查所設(shè)計(jì)電路與所期望電路的功能是否一致，從而便于完成原理圖的設(shè)計(jì)。 綜上所述， SIM 99提供了一種方便的電路仿真方式。設(shè)計(jì)者通過該仿真程序可以在制板前發(fā)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)中可能存在的問題，以減少重復(fù)設(shè)計(jì)。 本章只簡(jiǎn)單介紹了 SIM 99，在實(shí)踐中只有多使用才可獲得更豐富的經(jīng)驗(yàn)。 第 4章 電路仿真 電路仿真實(shí)例 數(shù)字電路的仿真分析 圖 74LS90的輸出波形 第 4章 電路仿真 電路仿真實(shí)例 數(shù)字電路的仿真分析 圖 鎖存器 74LS373 的輸入信號(hào) 圖 7段 LED輸入端的信號(hào) 本章介紹了 Protel 99 SE電路仿真的基礎(chǔ)知識(shí) 、 仿真界面 ， 仿真元件及其參數(shù)設(shè)置 ， 介紹了波形顯示窗口的分析和操作方法詳細(xì)介紹了真流電路交流電路有源放大電路和數(shù)字電路的仿真分析 。 第 4章 電路仿真 本章小結(jié) (1) 練習(xí)調(diào)入仿真元件庫(kù)。 提示：首先在設(shè)計(jì)文件管理器中選擇 Browse Sch選項(xiàng)卡，在 Browse選項(xiàng)區(qū)域中的下拉列表框中選擇 Libraries，單擊 Add/Remove按鈕，在彈出的 Change Library File List對(duì)話框上部的“查找范圍”下拉列表框中，選擇 Protel 99 SE所在的文件夾，再選擇路徑： Protel 99 SE文件夾 \\Library＼ Sch，在元件庫(kù)列表中找到 Sim，單擊對(duì)話框下部的 Add按鈕，就可以看到 Selected Files區(qū)域中將顯示仿真元件庫(kù)Sim的路徑，最后單擊 OK按鈕，就把仿真元件庫(kù)添加到了元件庫(kù)管理器。庫(kù)文件選擇窗格如圖 4. 1. 3所示的左側(cè) Browse Sch瀏覽器。 (2) 練習(xí)熟悉仿真元件庫(kù)和庫(kù)中的內(nèi)容。 (3) 練習(xí)熟悉基本仿真元件及元件設(shè)置。 (4) 練習(xí)仿真設(shè)置，熟悉仿真設(shè)置的對(duì)話框，設(shè)置各種仿真選項(xiàng)。 第 4章 電路仿真 習(xí)題 有源放大電路的仿真分析 (5) 使用瞬態(tài)分析方法，分析如圖4. 4. 1所示電路的整流過程。 (6) 在如圖 4. 4. 2(b)所示的電路中，電源 V1的電壓波形如圖 4. 4. 2(a)所示，試求電路中 OUT端的電壓波形。 提示：該練習(xí)需要采用瞬態(tài)分析。信號(hào)源 V1采用分段電源 VPWL，需要按照信號(hào)波形設(shè)置時(shí)間 /電壓(Time/Voltage)字段。 第 4章 電路仿真 習(xí)題 有源放大電路的仿真分析 圖 習(xí)題 (5)單相橋式整流電容濾波電路 R f w75V f wC21 0 0 UV I N 2V S I NV i n 2V I N 3V S I NV i n 3D21 N 4 0 0 2D31 N 4 0 0 2D41 N 4 0 0 2D51 N 4 0 0 2圖 電壓波形 圖 RC電路 圖 習(xí)題 (6)RC電路及電壓波形 (7) 如圖 4. 4. 3所示，使用瞬態(tài)分析法分析場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源極放大電路的輸入與輸出波形。 提示：其中電壓源 V1為正弦電源 VSIN，電壓的幅值 (Amplitude)為 20mV、頻率(Frequency)1kHz。 (8) 試用工作點(diǎn)分析和瞬態(tài)分析方法研究如圖 4. 4. 4所示的差動(dòng)放大器求出放大倍數(shù)。 提示：電壓源 V1為正弦電源 VSIN，電壓的幅值 (Amplitude)為 10mV、頻率 (Frequen cy)1kHz。選擇菜單命令 Simulate｜ Setup進(jìn)行仿真設(shè)置和仿真。 第 4章 電路仿真 習(xí)題 有源放大電路的仿真分析 圖 習(xí)題 (7)場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源極放大電路 V11 k H zC11 u FR12 . 5 kV C CR21 m e gR35 0 0C21 u FR41 m e gV22 5 VV C CJ12 N 4 3 9 3INOUTGDSV11 k H zR150R27 . 7 5 kR37 . 7 5 kR450R63 . 2 kR52 . 5 kR71 . 5 kQ12 N 2 2 2 2 AQ22 N 2 2 2 2 AQ32 N 2 2 2 2 AV E EV C CD21 N 9 1 4D11 N 9 1 4V3 1 2 VV21 2 VV C C V E EV1V2QM1S U B VINOUT圖 習(xí)題 (8) 第 4章內(nèi)容結(jié)束 第 4章 電路仿真 再見