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立创EDA仿真基础库中提供了一系列电压源和电流源,输出关系由一系列的参数和数值定义。

本节将详细介绍电压源各种形式的配置,电流源的配置方式完全一致。

  • 直流源(DC):直流信号源,一般做电源供电;

  • 正弦源(SINE):正弦信号源;

  • 脉冲源(PULSE):一般的脉冲波形;

  • 指数源(EXP):具有指数上升沿和下降沿的单个脉冲;

  • 单频调频源(SFFM):单个正弦波载波,由单个正弦波频率调制;

  • 分段线性源(PWL):任意波形源,其信号创建为时间和电平的列表,信号在每个时间点之间线性值。

  • 行为源(B):自定义函数源。

直流源(DC)配置:

配置直流电压源作为电源供电,点击查看工程

正弦源(SINE)配置:

配置正弦源(SINE)选项正弦信号源,点击查看工程

脉冲源(PULSE)配置:

配置脉冲源(PULSE)选项创建脉冲信号源,点击查看工程

指数源(EXP)配置:

配置指数源(EXP)选项创建具有指数上升沿和下降沿的单个脉冲源,点击查看工程

单频调频源(SFFM)配置:

配置单频调频源(SFEM)选项创建简单的单频调频正弦信号源,点击查看工程

分段线性源(PWL)配置:

配置分段线性源(PWL)选项创建任意的分段线性波形信号源,点击查看工程

行为源:

行为源是立创EDA里面一个非常强大的仿真模型,它包括电压源和电流源,每个行为源都由一个方程式组成。

  • 任意电压源:在立创EDA中定义电压源的方程式十分简单:V =表达式。以下举几个例子:

      1. V = 3 * V(a,b):输出电压等于’a’点与’b’点电压差的3倍。
      1. V = Vwing tanh(V(a,b) Avol):该方程式定义了一个差分增益模块,由一个参数Avol定义的小信号增益和一个输出电压摆幅组成,该输出电压摆幅通过tanh函数限制为另一个参数Vswing值的+/-。
  • 任意电流源:任意电流源方程式的语法与任意电压源语法基本相同,只是电压V被电流I所代替:I=表达式

      1. I = V(a)* I(Vimon):输出电流等于’a’点电压V(a)乘以通过I(Vimon)点的电流。
      1. I = V(a,b)/ Rval:当行为源的正负端子分别命名为‘a’和‘b’时,此表达式定义值为Rval的电阻。

点击查看以下行为源示例:

行为源函数

注意事项:

  1. 请注意,行为源表达式中不使用大括号;

  2. 在仿真图中放置“任意行为源”字段时,表达式必须位于同一行上面,但是在输入到网表表达式中(例如,.subckt模型定义中的表达式)可以使用“ +”延续字符来换行。在立创EDA模型中可以找到相关示例。比如,在opamp5pEE参数化5引脚运算放大器模型的网表中,有以下描述:

Bipbias1 inp isum I =(ibias + ios)* V(supply_ok)+ 
+(uramp(V(inn)-(V(vp)+ inmax))-uramp(-V(inn)+(V(vn)-inmin )))/ Rser

在opamp_ANF01 .subckt中,还有另一个示例:

B1 out 0 
+ V =(TANH((V(inp)-V(inn))* {Avol} * 2 /(V(vcc)-V(vee)))*(V(vcc)-V(vee))
+ +(V(vcc)+ V(vee)))/ 2
  1. 如果行为源代码中的表达式包含IF语句,而IF语句本身包含等号=,则如下所示:

输出0 V = V(in)+ IF(offset = 1,1,0)那么这将引发以下错误:

Unexpected equals sign

为避免此错误,必须将IF语句中的单等号替换为双等号,如下所示:

输出0 V = V(in)+ IF(offset == 1,1,0)

有关行为源的更多信息,请在LTspice软件中搜索行为源的帮助或者查看Wiki文档

交流电源配置

交流电源除了生成用于瞬态分析(时域)仿真的时域信号外,还可以配置为用于AC分析(频域)仿真的AC源。

可以指定交流电源的幅度和相位,并在“交流分析”仿真指令中给出了要分析电路的频率列表,那么仿真结果会是绘制振幅和相位与频率的关系图,例如显示电路频率响应的波特图。

它们的生成方式是纯数学分析的结果。

简单来说,就是检查电路的直流工作点,并用线性化的小信号模型代替电路中的所有组件。

换句话说,假定一切都围绕DC工作点呈线性,因此该电路可以表示为频域中的小信号线性系统。

然后,以AC Analysis spice指令中指定的每个输入频率对线性方程组的输出进行求解。

以下示例显示了如何在一个电路中配置多个AC源来代表相同频率但相位不同的不同信号源。

点击查看工程

该示例还显示了相位设置如何与时域中的相同信号相关。

在此示例中,两个交流电源均设置为1的相同幅度。尝试一下将它们设置为不同的幅度,并将结果与信号源的时域部分中相同的幅度变化进行比较。

AC分析只能用于研究电路的小信号频率响应。

由于大多数电路的线性度随输入信号的瞬时值而变化,因此交流分析的结果不能用于推断电路在频域中的大信号响应。

当对包括AGC以及其他形式的动态范围压缩和扩展的电路进行AC分析时,必须谨慎设置正确的DC工作点,其中DC工作点是长期设置的(与信号周期相比) )的平均值或电路本身输出幅度的类似函数。

关于直流工作点影响的另一点是:交流分析不能用于研究诸如锁相环、开关电源和D类放大器等电路的频率响应,因为这些电路通常包含的元素总是切换到一种或另一种状态,其中线性化的增益降低为零。

有许多方法可以研究此类电路的频率响应,但它们需要更高级的建模技术,才能用线性化的等效电路代替开关和其他元件(例如PLL中的VCO)。

尽管可以在电路中放置任意数量的交流电源,每个交流电源都有各自的幅度和相位,但所有电源都将以与AC分析设置(而不是由AC Analysis设置确定)完全相同的频率运行。在其中有多个独立电源的电路中,只需将交流幅度和相位值添加到所需的电源中进行仿真。


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