建立和运行电路设计的模拟
如果你曾经花时间看过一个复杂设备的电气原理图，当提供不同信号时，电路的表现可能并不明显。类似地，您可能正在设计一个新电路，并对其响应有很好的了解，但某些类型的输入信号的输出可能不是那么明显。
在过去的日子里，当我设计了我的第一个有源滤波器电路时，我希望我在设计阶段使用了一个模拟包，因为它可以帮助我确定我需要包含在我的设备中的电位器的正确范围。电路设计的模拟可以帮助您做出明智的设计决策并充分优化电路。
什么是电路设计仿真?
简而言之，电路设计的模拟将告诉您系统对于各种输入信号的电学行为。目标是确定电路中不同位置的电压和电流。你当然可以手动运行你的模拟，这意味着你可以用基尔霍夫定律手动计算整个电路的电压和电流欧姆定律．然而，随着电路设计变得越来越复杂，即使是最熟练的工程师，手写计算也变得难以处理。在这一点上，您可以通过使用模拟包节省大量时间。
当您的设计开始包括有源或非线性器件时，例如二极管，系统变得更加复杂，仿真成为必要而不是可选项。尽管模拟包确实为您节省了大量的计算时间并加快了分析，但如果没有正确的分析策略，则很难从模拟中获得真正的见解。
有些电路设计有多个功能块，其中每个功能块接收输入并为整个电路的其他部分产生输出。新设备的电路可以作为一个完整的系统来模拟，也可以以单独的块来模拟。如果您将电路划分为功能块来设计，则可以为每个功能块单独运行模拟。这使我们深入了解电路的不同部分是如何工作的，以及每个部分如何转换输入信号。
选择正确的模拟类型(模拟还是数字，时域扫描还是频率扫描)实际上取决于电路的功能。电路将接收什么类型的输入信号?您是否在模拟输入和数字数据之间进行转换?输出是否与频率相关?电路的任何部分是否涉及反馈?这些问题和更多问题的答案将帮助你决定你是应该在时域还是频域工作。
测量
模拟电路设计的目标是检查整个电路中的电流和电压，您需要在电路的不同位置放置“探针”。这些探针是测量仪器的占位符，如示波器或万用表。这收集了在电路中不同点的电压和电流的快速测量。一个例子如下图所示:
用于测量L2电流和L2输出电压的探头
一旦模拟完成，您使用的模拟包应该在图形上显示电压或电流(或两者)。有些仿真包要求您自己将探针放置到电路模型中，而其他仿真包只允许您从列表中选择电路元素或节点。
当你把香料模型作为模拟的一部分，您将无法检查模型中的电压和电流，但是您可以轻松地检查模型的信号输入及其输出行为。这些信号的比较有助于选择适当的模型或组件，包括在您的整体电路。
何时使用时域模拟
对于基于spice的模拟器，在时域内工作是检查给定输入信号的输出信号行为的标准方法。这有很多原因。首先，在时域工作可以在每个时间点上数值计算整个电路中的电流和电压，这可以很容易地实现为迭代高斯-乔丹或高斯-赛德尔方法。
如果你需要检查的话瞬态行为在电路中，无论是脉冲(即输入信号的delta函数)还是阶跃响应(即输入电压从关到通)，都需要使用时域模拟。大多数基于spice的包都有预先构建的模拟，其中包含脉冲输入信号，因此非常容易检查对这种类型输入的瞬态响应。
如果您想检查信号对任意输入信号的响应，那么时域模拟也是理想的。基本上你可以定义任何你喜欢的输入信号，这些信号可以是重复的波形(例如，锯齿波、三角波或数字脉冲)。然后，您可以叠加输入和输出电压，以检查电路如何操作输入信号。当你改变输入信号时，你可以更好地了解电路是如何工作的。
将反转RC充电型波形转换为数字开关波形
何时使用频域模拟
对于基于spice的模拟器，在时域内工作是检查具有任意输入波形或当电路以单个波形驱动时电路行为的标准方法交流电的频率．但是，您的电路可能需要在一个频率范围内工作，您需要确定电路在每个频率下的响应情况。这需要频域模拟。
因为基于spice的模拟器是数值模型，所以它们的结果并不基于解析模型传递函数对于一个电路。对于非常复杂的电路模型，传递函数可能不明显，特别是当有源或非线性元件包含在模型中时。
为了分析不同驱动频率下电路的行为，您需要使用交流扫描。在这个模拟中，您实际上是在一个值范围内扫描正弦驱动器的频率。然后，模拟器将比较输出信号的幅值和相位，并将其显示在图形上。这为你提供了为你的电路构造传递函数所需的所有信息。
应该注意的是，在不同波形之间转换的电路(例如，使用施密特触发器)不应该使用频率扫描来分析(参见上图的示例时域模拟)。这是有原因的。仿真的目标应该是分析时域波形的质量，因此应该使用时域仿真。
但是请注意，最好的SPICE包将允许您在任意频谱上执行频率扫描，这意味着您可以选择输入驱动信号的振幅和频率。这是检查信号对电脉冲、扭曲数字脉冲或任何其他任意重复波形的行为的好方法。注意，在这种情况下，在运行模拟之前，您必须知道所需输入的傅里叶频谱。这需要在运行电路设计模拟之前进行一些额外的计算。
电路设计的模拟可以帮助您检查其在时域和频域的行为，并且当您使用OrCAD PSpice模拟器从节奏．这个独特的包是为电路设计和分析复杂PCB设计适用于任何应用。
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