Protel 99 SE軟體中添加Spice模擬器件模型的方法

admin @ 2014-03-26 , reply:0

    在電子設計輔助軟體中,Protel是最常用的軟體,新版本的Protel軟體增加了電路模擬功能,能夠對設計的電路進行模擬分析。但是由於其模擬模型庫中的元件比較少,使得許多特殊功能的電路無法進行模擬,因此必須添加所需的器件模型。
    由於Spice格式已經成為模擬器件模型的標準,電子元器件廠家通常都會給出器件的Spice模型,因此可以從生產廠家的產品資料光碟中得到,也可從Internet網查詢這些模型,直接把這些模型轉換為Protel器件模型,然後添加到Protel的模擬器件庫中,增強Protel的模擬功能。本文介紹將Burr-Brown公司產品資料光碟中的運放Opa501添加到Protel模擬器件庫中的方法。

1.繪製元件圖形
    首先在Protel中建立一個原理圖庫文件如Schlib.lib,然後用主菜單中Tools下的New Componet命令創建一個新元件,在彈出的對話框Name中輸入元件名Opa501。在Protel的設計窗口內繪出如圖1所示的元件圖形並保存文件。
 
2.輸入元件的描述信息
    對繪製好的元件,需要輸入元件的描述信息才能使用。打開Tools下的Description對話窗口,這裡有Designator、Library Fields及Part Field Names三個選取項。其中Pan Field Names項採用預設值,在Designator項的Default和Description欄中分別填人“U?”和“General-Purpose Operational Amplifier”。
    在Library Fields項中有八個欄目, 從TextField1到TextField8,這是元件最主要的描述信息。TextField1中需要填入器件的類型和Spice中的前綴,填人“type=SUBCKT(X)”。在TextField2中填入器件模型名“model= <parttype>”。在TextField3中填入器件模型的路徑:“file={Model_Path}\OpAmp(parttype>.ckt”,指明Opa501的器件模型在TextField4中填入的是器件模型的引腳列表,填入“pins=1:[5,3,6,1,2,8]”,其中1是指OPA501為單運放,只有一個部分組成。括弧中的數字是器件的引腳號,並按同相端、反相端、正電源、負電源、輸出端及其它功能端的順序排列,這個排列順序必須與廠家所給模型中的順序一致。TextField5中輸入“netlist=%D %1 % 2% 3 % 4 % 5 % M”,是器件的網路表數據,可以參考Protel
的SCH元件庫SIM文件中器件的格式填寫。TextField6到TextField8欄不用填寫。

3.添加器件模型
    在Burr-Brown公司產品資料光碟中的Spice目錄下找到Opa501.mod,用記事本打開,可以看到文件的內容如下:
*CONNECTIONS: NON — INVERTING INPUT
*              | INVERTING INPUT
*              | | P0SITIVE P0W ER SUPPLY
*              | | | NEGATIVE POW ER SUPPLY
*              | | | | OUTPUT
*              | | | | |
.SUBCKT 0PA501  1 2 3 4 5
C1 1 1 12 20.00E-12 ; 模擬相位響應特性參數
C2 6 7 4 0.00E-12 ;內部反饋電容,決定時間常數
DC 5 53 DX
DE 54 5 DX
DLP 90 91 DX
DLN 92 90 DX
DP 4 3 DX
EGND 99 0 POLY (2) (3,0) (4,0) 0.5 .5
FB 7 99 POLY(5) VB VC VE VLP VLN 0 12.64E9 -
10E9 10E9 10E9 -10E9
GA 6 0 11 12 251.3E-6
GcM 0 6 10 99 794.8E-12
ISS 3 10 DC 160.0E-6
HUM 90 0 VLIM 1K
J1 11 2 10 JX
J2 12 1 10 JX
R2 6 9 100.0E3
RD1 4 11 3.979E3
RD2 4 12 3.979E3
RO1 8 5.25
RO2 7 99.25
RP 3 4 26.12E3
RSS 10 99 1.250E6
VB 9 0 DC 0
VC 3 53 DC 5 ;電壓箝位,確定最大電壓工作範圍
VE 54 4 DC 5 ;電壓箝位。確定最大電壓工作範圍
VLIM 7 8 DC 0
VLP 91 0 DC 12.00E3
VLN 0 92 DC 12.00E3
.MODEL DX D(IS=800.0E-18)
.MODEL JX PJF(IS=7.500E-9 BE-TA=197.4E-6 VTO = -1)
.ENDS
    其中“SUBCKT OPA501 1 2 3 4 5”行定義了引腳的排列順序為同相端、反相端、正電源、負電源、輸出端,因此在上面第二步TextField4中填入的器件模型的引腳列表順序必須和這裡一致。然後,在Protel中,打開SIM目錄下的SimulationModels.DDB 文件, 打開其中的OpAmp 文件。用File中的New命令創建一個文件名為Opa501.ckt的文本文件,打開這個文件, 將記事本中Opa501.mod的內容複製過來,然後保存文件。這樣,就完成了Opa501的模擬模型的建立。

4.電路模擬實例

    圖4是一個一階低通濾波器的原理圖,圖中的運放是Opa501,V3是頻率為400Hz、電壓為1V的交流信號源,V1、V2是運放的工作電源。電路的模擬設置為瞬態(Transient)和AC掃描(AC Small Signal)模擬。瞬態模擬參數:起始時間為0s,停止時間為10ms,步長為10ns。AC掃描參數:啟始頻率為1Hz,停止頻率為10kHz,測試點數為1000;運行模擬命令,得到的結果如圖5、圖6所示,圖5是瞬態模擬的輸出波形,其中vi是輸入電壓波形,vo是輸出電壓波形。圖6是AC掃描模擬的輸出波形,當輸入信號頻率增加時,輸出電壓VO的幅值降低。從圖中可以得到圖4電路的反相放大倍數為5,截止頻率約為1.6kHz,這與實驗結果相符。
 
  
    由於Protel模擬庫中的器件採用的是Spice格式,所以可以通過以上方法將SPICE的器件模型添加到Protel中。在添加器件時,還必須參考Protel元件庫中模型描述的句法和格式,對spice模型進行改動。例如在上述的例子中, 要將Opa501.mod改為Opa501.ckt。通過添加元件,可以增加Protel的模擬功能。




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