构建和运行电路设计的仿真
如果你曾经花时间看过一个复杂设备的电气原理图，那么当提供不同的信号时，电路的行为可能并不明显。同样，您可能正在设计一个新电路，并且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那么明显。
在过去的日子里，当我设计第一个带有有源滤波器的电路时，我希望在设计阶段使用仿真包，因为它可以帮助我确定设备中需要包含的电位器的正确范围。电路设计的仿真可以帮助您做出明智的设计决策并充分优化电路。
什么是电路设计的仿真?
简而言之，电路设计的模拟将告诉您系统对各种输入信号的电气行为。目标是确定电路中不同位置的电压和电流。你当然可以手工运行你的模拟，也就是说你可以用基尔霍夫定律手工计算电路中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也很难用手写出计算结果。在这一点上，您可以通过使用模拟包节省大量的时间。
当您的设计开始包含有源或非线性器件(如二极管)时，系统变得更加复杂，并且仿真变得必要而不是可选。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速度，但是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，其中每个块接受输入并为整个电路的其他部分产生输出。一个新设备的电路可以作为一个完整的系统进行模拟，也可以在单个块中进行模拟。如果您将电路划分为功能块来设计，则可以对每个块单独运行仿真。这让我们深入了解电路的不同部分是如何工作的，以及每个部分是如何转换输入信号的。
选择正确的模拟类型(模拟还是数字，时域还是频扫)实际上取决于电路的功能。电路会接收到什么类型的输入信号?你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?电路的任何部分都有反馈吗?这些问题以及更多问题的答案将帮助您确定应该在时域还是频域工作。
测量
模拟电路设计的目的是检查整个电路中的电流和电压，您需要在电路中的不同位置放置“探头”。这些探头是测量仪器的占位器，如示波器或万用表。这收集了电路中不同点的电压和电流的快速测量值。一个例子如下图所示:
用于测量L2中的电流和穿过L2的输出电压的探头
一旦模拟完成，您使用的仿真包应该在图形上显示电压或电流(或两者都显示)。一些仿真软件包要求您自己将探头放入电路模型中，而其他软件包则允许您从列表中选择电路元件或节点。
当你把香料模型作为仿真的一部分，您将无法检查模型内的电压和电流，但是您可以轻松检查模型的信号输入及其输出行为。这些信号的比较可以帮助选择合适的模型或组件，包括在您的整体电路。
何时使用时域仿真
对于基于spice的模拟器，在时域中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，在时域中工作允许在每个时间点对整个电路的电流和电压进行数值计算，这可以很容易地实现迭代高斯-乔丹或高斯-塞德尔方法。
如果你需要检查瞬态行为在一个脉冲(即，一个δ函数输入信号)或阶跃响应(即，输入电压从关断切换到开)的电路中，那么您将需要使用时域仿真。大多数基于spice的封装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，那么时域仿真也是理想的。你可以定义任何你喜欢的输入信号，这些信号可以是一个重复的波形(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，以检查电路如何处理输入信号。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。
将反相RC充电型波形转换为数字开关波形
何时使用频域仿真
使用基于spice的模拟器，在时域中工作是检查具有任意输入波形的电路或当电路在单路驱动时的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定频率范围内工作，并且您需要确定电路在每个频率下的响应方式。这需要进行频域仿真。
因为基于spice的模拟器是数值模型，它们不以分析结果为基础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，特别是当模型中包含有源元件或非线性元件时。
为了分析电路在不同驱动频率下的行为，您需要使用交流扫描。在这个模拟中，您实际上是在一定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度和相位，并将其显示在图形上。这为你提供了构建电路传递函数所需的所有信息。
应该注意的是，在不同类型的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进行分析(参见上图的示例时域仿真)。这是有充分理由的。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幅度和频率。这是检查信号对电脉冲、失真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，你必须知道期望输入的傅里叶谱。这需要在运行电路设计的模拟之前对您的部分进行一些额外的计算。
电路设计的仿真可以帮助您检查其在时域和频域中的行为，并且当您使用OrCAD PSpice模拟器从节奏。这种独特的封装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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