Protel入门xg(2)

2019-03-22 12:15

输入元件参数

双击运放,出现如图9左侧的窗口。在窗口中Footprint栏下输入DIP8,这表示运放的封装,这是为设计印刷电路板做准备。在“Designate”栏中输入“U1”,这是给运放一个编号,每一个元件都应有编号。左击Read-Only Fields,出现图9右侧所示窗口,该窗口所示内容是Spice 对OP07的描述。若在绘制电路原理图时用的元件不是从Sim.ddb中取出的,那么,该窗口中将没有内容,也就不能对电路做仿真。按同样的步骤,输入R1、R2的元件编号、参数和封装。其中,电阻的封装为axial0.4,这表示电阻两个引脚之间的距离为0.4英寸,约为1厘米。

双击信号源V?,出现如图10-1的窗口,在窗口“Footprint”栏中写入“MT6CON2V”,

图9

图10-1 图10-2

122

图11 图12

表示为两芯插座,两芯间距为3.96毫米。在窗口“Designate”栏中写入“V1”。在窗口中 选择“Part Field”,出现如图10-2的窗口,在窗口“AC”栏中部写入“1”,表示输 入是交流;“Amplitude”栏中写入“100mV”,表示信号幅值;在“Frequency”栏中写入“1KHz”,表示频率。

双电源V?,出现如图11的窗口,在窗口“Designate”栏中写入“VP”,表示正直流电源,“Part”栏中写入“+12V”,表示电源电压。双击+12V电源负端下面的符号,出现一个窗口。修改窗口的内容如图12。再双击+12V电源正端上面的符号,在出现的如图12的窗口中,将“Net”栏的内容改为“VCC”。用同样的方法将负电源的符号改为VN,上面的“Net”符号改为“VEE”。在做仿真时,程序将认为相同符号端是相连的。

2. 仿真

生成仿真使用的SPICE程序

左击“Simulate”,在下拉菜单中选“Create SPICE Netlist”,就出现了下列SPICE文件“Sheet1.nsx”。在仿真中若要修改元件参数,就可通过修改下列Netlist来实现。

*SPICE Netlist generated by Advanced Sim server on 03-8-30 9:37:32 *for: Sheet1.nsx

*Schematic Netlist:

R1 NetR2_1 OUTPUT 90k R2 NetR2_1 0 10k

XU1 INPUT NetR2_1 VCC VEE OUTPUT OP07 V1 INPUT 0 DC 0 SIN(0 100mV 1KHz 0 0) AC 1 VN VEE 0 -12V

VP VCC 0 +12V AC 0 0

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.SAVE 0 INPUT NetR2_1 OUTPUT VCC VEE V1#branch VN#branch VP#branch @V1[z] @VN[z]

.SAVE @VP[z] @R1[i] @R2[i] @R1[p] @R2[p] @V1[p] @VN[p] @VP[p]

*PLOT AC -1 1 A=INPUT *PLOT TRAN -1 1 A=INPUT

*Selected Circuit Analyses: .AC DEC 1000 1 1E7 .TRAN 2E-5 0.005 0 2E-5 .SET NFREQS=10

.FOUR 1000 VP#branch @VP[p] VN#branch @VN[p] VEE VCC V1#branch @V1[p] @R2[p] @R2[i]

+ @R1[p] @R1[i] OUTPUT NetR2_1 INPUT

*Models and Subcircuit: .SUBCKT OP07 3 2 7 4 6 * INPUT

RC1 7 80 8.842E+03 RC2 7 90 8.842E+03 Q1 80 102 10 QM1 Q2 90 103 11 QM2 RB1 2 102 5.000E+02 RB2 3 103 5.000E+02 DDM1 102 104 DM2 DDM3 104 103 DM2 DDM2 103 105 DM2 DDM4 105 102 DM2 C1 80 90 5.460E-12 RE1 10 12 1.948E+03 RE2 11 12 1.948E+03 IEE 12 4 7.502E-06 RE 12 0 2.666E+07 CE 12 0 1.579E-12 * INTERMEDIATE

GCM 0 8 12 0 5.668E-11 GA 8 0 80 90 1.131E-04 R2 8 0 1.000E+05 C2 1 8 3.000E-11 GB 1 0 8 0 1.294E+03 * OUTPUT

RO1 1 6 2.575E+01 RO2 1 0 3.425E+01 RC 17 0 6.634E-06

124

GC 0 17 6 0 1.507E+05 D1 1 17 DM1 D2 17 1 DM1 D3 6 13 DM2 D4 14 6 DM2

VC 7 13 2.803E+00 VE 14 4 2.803E+00 IP 7 4 2.492E-03 DSUB 4 7 DM2 * MODELS

.MODEL QM1 NPN (IS=8.000E-16 BF=3.125E+03) .MODEL QM2 NPN (IS=8.009E-16 BF=4.688E+03) .MODEL DM1 D (IS=1.486E-08) .MODEL DM2 D (IS=8.000E-16) .ENDS OP07

.END

仿真设置

左击“Simulate”,在下拉菜单中选“Setup”,出现图13所示窗口。在“General”窗口下共有九种分析可供选择,本例选“Transient/Fourier Ana”和“AC Small Signal Ana”。 左击“Transient/Fourier”打开窗口如图14。选择“Transient Ana”,表示对电路的分析包含暂态。选择“Fourier Ana”,表示对电路做付立叶分析,这是一种稳态分析。选择“Default Parameters”“Always set def”,表示本例输出波形显示选择为“默认”,输出波形显示为5个周期,每个周期计算50个点。

再左击“AC Small Signal”打开窗口如图15。选择“AC Analy”,表示对电路输入输出做频率特性分析,即绘制电路的Bode 图。

至此,仿真的设置已完成。

仿真

在图15下方左击“Run Analyses”,窗口显示“Sheet1.sim”,这是对电路中有关量的付立叶谐波分析的数值表述。左击“Sheet1.sdf”出现图16所示窗口,但只有输入,这是对信号的付立叶谐波分析的波形表述。在“Waveforms”栏下选“output”,再选“Show”,就出现了输出的波形。若要仔细观测输出时,可双击“output”,这时出现一个粗线方框,选“View Single”,就出现了图17所示的波形。由图17可知,输出的基波是0dB,这表示其时域正弦波的幅值为1V(dB数=20Log(V/Vref),Vref=1Vp),由此可知,电路的放大倍数是10;直流分量为-68dB,这表示电路输出中存在漂移,约为0.4mV;还存在高次谐波,二次谐波约为-110dB,很小。应该说,输出波形的质量是很好的。

左击图17下方的“Transient Analysis”,出现图18所示窗口。若要仔细观察输出的时域波形,可用选择图17窗口的方法得到图19。

在图19窗口的下方左击“AC Analysis”,会出现一个新的窗口。在窗口中右击鼠标,会弹出一个小窗口,选“Scaling…”,会出现另一个窗口,将该窗口修改如图20,可得到如图21所示的Bode图,即电路的幅频特性和相频特性。由图可见,电路约在(0,11000)Hz的增益是20dB,即10倍,频率超过11kHz后,电路的增益随频率增大而减小;电路在频

125

率超过1kHz后有明显的相移,其相移曲线与典型的二阶线性系统相似。这些主要是由运放的频率特性引起的。

若实际运放的参数与Protel中的参数不一致,这时可通过修改“Sheet1.nsx”文件中运放的参数。例如,修改运放的输入电容,在*Models and Subcircuit: SUBCKT OP07 3 2 7 4 6子程序中,将C2 1 8 3.000E-11改为C2 1 8 3.000E-10,则电路的频率特性曲线如图22。将其与图21相比,可见两者相差较大。

Protel仿真的内容很多,这里仅仅是通过举例给出了部分最基本的使用方法。进一步的学习应依靠学习者结合对具体电路的设计、仿真,借助“Help”,不断地自学。

图13

126


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