各种电路仿真软件的分析与比较

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1、一．当今流行的电路仿真软件及其特性电路仿真属于电子设计自动化（EDA）的组成部分。一般把电路仿真分为三个层次：物理级、电路级和系统级。教学中重点运用的为电路级仿真。电路级仿真分析由元器件构成的电路性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。电路级仿真必须有元器件模型库的支持，仿真信号和波形输出代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使设计人员在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。目前比较流行的电路仿真软件大体上说有：ORCAD、Protel

2、、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP和Edison等一系列仿真软件。电路仿真软件的基本特点：●仿真项目的数量和性能：仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件都有的基本功能是：静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项；可能有的分析是：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真软件如SIMextrix只有6项仿真功能，而Tina6.0有20项，Protel、ORCAD、P-CA

3、D等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能。对电子设计和教学的各种需求考虑的比较周到。例如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。Pspice语言擅长于分析模拟电路，对数字电路的处理不是很有效。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，例如，Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plusII等。●仿真元器件的数量和精度：     元件库中仿真元件的数

4、量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千个到1--2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于实际元器件的生产与应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。大量的网络信息也能提供有用的仿真模型。设计者如果对仿真元件模型有比较深入的研究，可根据最新器件的外部特性参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件内的元件模型库，基本上可以满足常规教学需要，主要问题在于国产元器件与国外元器件的替代，并建立教学中常用的国产元器件库。     电路仿真软件的元件分类方式

5、有两种：按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类；或按元器件制造商分类，大多数仿真软件有电路图形符号的预览，便于选取使用。     各电路仿真软件对元件的PSPICE模型都作了简化。如PSPICE的电阻模型有一阶、二阶和指数等3个温度系数。多数软件只定义了前两个温度系数，只有TINA定义了电阻的3个温度系数，而Protel的电阻没有定义温度系数；又比如双极型晶体管有40个PSPICE模型参数，Multisim规定了全部的参数、TINA也有32个，Protel只有22个。对仿真精度要求比较高的设计要采用高精度的元件模型，或根

6、据实际元件修正参数模型。●数据显示和处理能力：     运行仿真后会得到大量的数据。仿真数据的显示方式有列表和图线两种。如计算静态工作点后，Protel将节点电压、支路电流、元件消耗能量和电源端等效电阻等数据以列表显示；Pspice和Micro-CAP可将电压、电流和功率标识在电路图中。瞬态分析、直流扫描、交流小信号分析一般以图示显示结果。图线可以被打印或保存为特定格式的文件；部分软件可将波形保存为通用的PEL（以时间-电学量数对组表示的）格式文件，或导出到Excel中。也可以复制图线，把它粘贴到Windows的“画图”中，处理后保存

7、为图片文件；或直接把图线粘贴到Word、PowerPoint、Autherware等软件的文档中。     各电路仿真软件对波形图线的处理能力不同。但一般都有如下数据处理功能：1.波形测量：显示为不同类型的坐标刻度（线性、对数、幅度、分贝等）,测出图线的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。2.图线计算：对图线进行加、减、乘、除、微分、积分等运算，或将图线变量作为数学函数的自变量，得到新的数学变量。3.修饰图线：使图线更美观、更容易被理解。可更改图线的粗细、颜色、式样和标记；添加测量数据点标志和数据标签；改变图线的

8、背景色、坐标的式样和颜色等。有些软件允许在图线画面中输入说明性的文字，甚至可以是中文文本。●虚拟仪器和教育功能：形象化的虚拟仪器是电路仿真软件的一个特色。最典型的例子是Multisim，该软件的虚拟仪器无论界面的外观还是