各種電路仿真軟件的分析與比較

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1、一．當今流行的電路仿真軟件及其特性電路仿真屬于電子設計自動化（EDA）的組成部分。一般把電路仿真分為三個層次：物理級、電路級和系統(tǒng)級。教學中重點運用的為電路級仿真。電路級仿真分析由元器件構成的電路性能，包括數(shù)字電路的邏輯仿真和模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析等。電路級仿真必須有元器件模型庫的支持，仿真信號和波形輸出代替了實際電路調試中的信號源和示波器。電路仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。電路仿真技術使設計人員在實際電子系統(tǒng)產生之前，就有可能全面地了解電路的各種特性。目前比較流行的電路仿真軟件大體上說有

2、：ORCAD、Protel、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP和Edison等一系列仿真軟件。電路仿真軟件的基本特點：●仿真項目的數(shù)量和性能：仿真項目的多少是電路仿真軟件的主要指標。各種電路仿真軟件都有的基本功能是：靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析、直流掃描和交流小信號分析等4項；可能有的分析是：傅里葉分析、參數(shù)分析、溫度分析、蒙特卡羅分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)、直流和交流靈敏度分析、失真度分析、極點和零點分析等。仿真軟件如SIMextrix只有6項仿真功能，而Tin

3、a6.0有20項，Protel、ORCAD、P-CAD等軟件的仿真功能在10項左右。專業(yè)化的電路仿真軟件有更多的仿真功能。對電子設計和教學的各種需求考慮的比較周到。例如TINA的符號分析、Pspice和ICAP/4的元件參數(shù)變量和最優(yōu)化分析、Multisim的網絡分析、CircuitMaker的錯誤設置等都是比較有特色的功能。Pspice語言擅長于分析模擬電路，對數(shù)字電路的處理不是很有效。對于純數(shù)字電路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述語言的仿真軟件，例如，Altera公司的可編程邏輯器件開發(fā)軟件M

4、AX+plusII等。●仿真元器件的數(shù)量和精度：?????元件庫中仿真元件的數(shù)量和精度決定了仿真的適用性和精確度。電路仿真軟件的元件庫有數(shù)千個到1--2萬個不等的仿真元件，但軟件內含的元件模型總是落后于實際元器件的生產與應用。因此，除了軟件本身的器件庫之外，器件制造商的網站是元器件模型的重要來源。大量的網絡信息也能提供有用的仿真模型。設計者如果對仿真元件模型有比較深入的研究，可根據(jù)最新器件的外部特性參數(shù)自定義元件模型，構建自己的元件庫。對于教學工作者來說，軟件內的元件模型庫，基本上可以滿足常規(guī)教學需要，主要問

5、題在于國產元器件與國外元器件的替代，并建立教學中常用的國產元器件庫。?????電路仿真軟件的元件分類方式有兩種：按元器件類型如電源、二極管、74系列等分成若干個大類；或按元器件制造商分類，大多數(shù)仿真軟件有電路圖形符號的預覽，便于選取使用。?????各電路仿真軟件對元件的PSPICE模型都作了簡化。如PSPICE的電阻模型有一階、二階和指數(shù)等3個溫度系數(shù)。多數(shù)軟件只定義了前兩個溫度系數(shù)，只有TINA定義了電阻的3個溫度系數(shù)，而Protel的電阻沒有定義溫度系數(shù)；又比如雙極型晶體管有40個PSPICE模型參數(shù)，M

6、ultisim規(guī)定了全部的參數(shù)、TINA也有32個，Protel只有22個。對仿真精度要求比較高的設計要采用高精度的元件模型，或根據(jù)實際元件修正參數(shù)模型?！駭?shù)據(jù)顯示和處理能力：?????運行仿真后會得到大量的數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)的顯示方式有列表和圖線兩種。如計算靜態(tài)工作點后，Protel將節(jié)點電壓、支路電流、元件消耗能量和電源端等效電阻等數(shù)據(jù)以列表顯示；Pspice和Micro-CAP可將電壓、電流和功率標識在電路圖中。瞬態(tài)分析、直流掃描、交流小信號分析一般以圖示顯示結果。圖線可以被打印或保存為特定格式的文件；部分

7、軟件可將波形保存為通用的PEL（以時間-電學量數(shù)對組表示的）格式文件，或導出到Excel中。也可以復制圖線，把它粘貼到Windows的“畫圖”中，處理后保存為圖片文件；或直接把圖線粘貼到Word、PowerPoint、Autherware等軟件的文檔中。?????各電路仿真軟件對波形圖線的處理能力不同。但一般都有如下數(shù)據(jù)處理功能：1.波形測量：顯示為不同類型的坐標刻度（線性、對數(shù)、幅度、分貝等）,測出圖線的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。2.圖線計算：對圖線進行加、減、乘、除、微分、

8、積分等運算，或將圖線變量作為數(shù)學函數(shù)的自變量，得到新的數(shù)學變量。3.修飾圖線：使圖線更美觀、更容易被理解?？筛膱D線的粗細、顏色、式樣和標記；添加測量數(shù)據(jù)點標志和數(shù)據(jù)標簽；改變圖線的背景色、坐標的式樣和顏色等。有些軟件允許在圖線畫面中輸入說明性的文字，甚至可以是中文文本。●虛擬儀器和教育功能：形象化的虛擬儀器是電路仿真軟件的一個特色。最典型的例子是Multisim，該軟件的虛擬儀器無論界面的外觀還是