第四章直流仿真
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第4章 系统仿真模型-系统动力学
§4-5 DYNAMO仿真计算
一、 一阶正反馈回路 二、 一阶负反馈回路 三、 两阶负反馈回路
§4-6 系统动力学建模步骤
一、系统动力学模型的建模步骤 二、 DYNAMO仿真流程框图 三、系统动力学模型的评价 课后作业
第六章 系统仿真模型——系统动力学
§6-1 系统仿真的基本概念及其实质 一、基本概念 系统仿真——（Systems simulation）是对真 实过程或系统在整个时间内运行的模仿。 ◆依系统的分析目的进行构思 ◆建立系统模型 ◆建立描述系统结构和行为、具有逻辑和数学性 质的仿真模型 ◆依仿真模型对系统进行试验和分析 ◆获得决策所需信息
第六章 系统仿真模型——系统动力学
§6-2 系统动力学概述 一、系统动力学及其发展
（二）国内外系统动力学（Systems dynamics, SD）发展
1 国外学者SD研究现状
系统动力学在国外的应用非常广泛，其应用几乎遍及 各类系统，深入到各类领域。在商业上模拟复杂竞争 环境中的商业模型；在经济学上解释了SamuelsonHicks模型；在医学研究上模拟不同药物效用对病人的 生理学反映，如测试经过胰岛素治疗后糖尿病病人血 液葡萄糖水平的医学模型；在生物学上模拟并推导了 捕食者——被捕食者问题；还有模拟地区经济模型， 模拟生态系统模型等研究。
一、基本概念 二、系统仿真的实质 三、系统仿真的作用
§4-2 系统动力学概述
一、系统动力学及其发展 二、反馈系统
§4-3 系统动力学结构模型
一、信息反馈系统的动力学特征 二、反馈系统 三、流程图（结构模型）
第六章 系统仿真模型——系统动力学
目 录
§4-4 系统动力学数学模型（结构方程式）
一、基本概念 二、 DYNAMO方程
计算机仿真技术课件 第四章 面向结构图的数学仿真方法
（1）对每个环节要增设一个参数Z(I)，它表示第I个环节的入口有 哪种类型非线性环节。
（2）对每个环节要增设一个参数C(I)，它表示第I个环节入口的那 个非线性环节的参数，当第I个环节入口没有非线性环节，C(I)=0。
（3）一个完整的面向结构图的离散相似法仿真程序框图如图4-17 所示：
输入环节数 n,步长，输入函数 y0,等 输入各环节系数，以及 初值xi (0), yi (0)
G(s)
a0 s 2
b a1s a2
，
u
1 s
－
d
sc
y
图 4-5 二阶环节等效结构图
4.2 面向结构图离散相似法仿真
y0
u1
＋
-
y1 u2
1 ＋-
y4
y2 u3
2
u4 4
y3
3
图 4-6 系统结构图
如果由一个系统如图4-6所示，如果已知各环节的传递函数， 侧很容易将其离散化，而各环节的输入－输出关系为
其中
a0 c / b a1 a / b
（4-7）
u
a0
x
1 s
x
y
-
a1
图 4-3 惯性环节结构图
惯性环节的状态方程和输出方程为
x a1x a0u yx
离散状态方程为
x(n 1) (T )x(n) m (T )u(n) ˆmT 2u(n)
y(n 1) x(n 1)
x(0) y(0)
步 骤
运行程序根据提示输入数据
结果分析
确定系统各个环节号
根据图4-19所示，写出连接矩阵
u1 1
u2
0
uu43
0 0
0 1 0 0
（2）对每个环节要增设一个参数C(I)，它表示第I个环节入口的那 个非线性环节的参数，当第I个环节入口没有非线性环节，C(I)=0。
（3）一个完整的面向结构图的离散相似法仿真程序框图如图4-17 所示：
输入环节数 n,步长，输入函数 y0,等 输入各环节系数，以及 初值xi (0), yi (0)
G(s)
a0 s 2
b a1s a2
，
u
1 s
－
d
sc
y
图 4-5 二阶环节等效结构图
4.2 面向结构图离散相似法仿真
y0
u1
＋
-
y1 u2
1 ＋-
y4
y2 u3
2
u4 4
y3
3
图 4-6 系统结构图
如果由一个系统如图4-6所示，如果已知各环节的传递函数， 侧很容易将其离散化，而各环节的输入－输出关系为
其中
a0 c / b a1 a / b
（4-7）
u
a0
x
1 s
x
y
-
a1
图 4-3 惯性环节结构图
惯性环节的状态方程和输出方程为
x a1x a0u yx
离散状态方程为
x(n 1) (T )x(n) m (T )u(n) ˆmT 2u(n)
y(n 1) x(n 1)
x(0) y(0)
步 骤
运行程序根据提示输入数据
结果分析
确定系统各个环节号
根据图4-19所示，写出连接矩阵
u1 1
u2
0
uu43
0 0
0 1 0 0
《电力电子技术》第四章习题解答
从图中可知：
（THD）给出了电流Ud的畸变率：THD=112.28%。
说明：因为输出电流电压直流成分极大，所以谐波含量极高。
（3）交流侧电流Is傅里叶分析如下：
从图中可知：
（THD）给出了电流Ud的畸变率：THD=42.95%。
说明：因为输入电流电压漏感影响不大，所以谐波含量较低。
各次谐波列表如下：
（1） 做出uC1，uC2和ud的波形；
（2） 做出△Ud (p-p)与Ud的比值；
（3） 如果单相全控桥式整流电路参数如下：Us= 240V，Ls= 1mH，Cd= 500F，负载用10A的直流电源表示，计算第（2）问，并与之前的计算结果相比较。
解：
图4.27双重电压整流电路
由FFT分析谐波列表可知，电流的基波分量相位θi=-27.1°、θv=0°。故其相位差为
Φ=-27.1˚（滞后），所以DPF=cosΦ=0.89。
傅里叶分析可知电流的基波分量Is1=120.6A
由谐波畸变率公式
可求得：Is=131.25A，故
4-15.图4.20所示的单相整流电路中，Us= 120V，频率50Hz，Ls= 2mH，Rs= 0.4，负载的瞬时功率pd(t) = 1kW。利用Pspice软件，做出Cd分别为：200、500、1000和1500F时，THD、DPF、PF以及换相压降△Ud(p-p)的函数曲线，并分析直流侧滤波电容的作用。
∴
(4)
∴ 的值与上问相同。
4-6.图4.6(b)是简化的单相整流电路，其中Ls= 0，直流侧电流恒为Id，计算出每个二极管所通过电流的平均值和有效值，以及与Id的比值。
解：如下图所示，
∵Ls= 0时，每个二极管换流是瞬时完成的
∴每个二极管导通时间为一半的周期，而且是上下桥臂有且只有一个导通。
（THD）给出了电流Ud的畸变率：THD=112.28%。
说明：因为输出电流电压直流成分极大，所以谐波含量极高。
（3）交流侧电流Is傅里叶分析如下：
从图中可知：
（THD）给出了电流Ud的畸变率：THD=42.95%。
说明：因为输入电流电压漏感影响不大，所以谐波含量较低。
各次谐波列表如下：
（1） 做出uC1，uC2和ud的波形；
（2） 做出△Ud (p-p)与Ud的比值；
（3） 如果单相全控桥式整流电路参数如下：Us= 240V，Ls= 1mH，Cd= 500F，负载用10A的直流电源表示，计算第（2）问，并与之前的计算结果相比较。
解：
图4.27双重电压整流电路
由FFT分析谐波列表可知，电流的基波分量相位θi=-27.1°、θv=0°。故其相位差为
Φ=-27.1˚（滞后），所以DPF=cosΦ=0.89。
傅里叶分析可知电流的基波分量Is1=120.6A
由谐波畸变率公式
可求得：Is=131.25A，故
4-15.图4.20所示的单相整流电路中，Us= 120V，频率50Hz，Ls= 2mH，Rs= 0.4，负载的瞬时功率pd(t) = 1kW。利用Pspice软件，做出Cd分别为：200、500、1000和1500F时，THD、DPF、PF以及换相压降△Ud(p-p)的函数曲线，并分析直流侧滤波电容的作用。
∴
(4)
∴ 的值与上问相同。
4-6.图4.6(b)是简化的单相整流电路，其中Ls= 0，直流侧电流恒为Id，计算出每个二极管所通过电流的平均值和有效值，以及与Id的比值。
解：如下图所示，
∵Ls= 0时，每个二极管换流是瞬时完成的
∴每个二极管导通时间为一半的周期，而且是上下桥臂有且只有一个导通。
电机与拖动基础及MATLAB仿真习题答案(第四章)
4-14 一台直流电动机技术数据如下：额定功率PN=40kW ，额定电压UN=220V ，额定转速nN=1500r/min ，额定效率η=%，求电动机的额定电流和额定负载时的输入功率 解：（1）额定电流（2）输入功率4-15 一台直流发电机技术数据如下：额定功率PN=82kW ，额定电压UN=230V ，额定转速nN=970r/min ，额定效率η=90%，求发电机的额定电流和额定负载时的输入功率 解：（1）额定电流（2）输入功率4-16 已知一台直流电机极对数p=2，槽数Z 和换向片数K 均等于22，采用单叠绕组。
试求：（1）绕组各节距；（2）并联支路数。
解：（1）第一节距5424222y 1=-=±=εp z ，为短距绕组。
单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1，即1y ==k y第二节距415y 12=-=-=y y（2）并联支路数等于磁极数，为4。
4-17 已知直流电机极数2p=6，电枢绕组总导体数N=400，电枢电流Ia=10A ，气隙每极磁通Φ=×10-2Wb ，试求：（1）采用单叠绕组时电枢所受电磁转矩；（2）绕组改为单波保持支路电流ia 不变时的电磁转矩。
解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3,电磁转矩 m N I a pN T a ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=38.1310021.0314.3240032π 如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,则电磁转矩也不变,仍A U P I N N N N 79.207875.022010403=⨯⨯==ηkWI U P N N 71.4579.2072201=⨯=⨯=A U P I N N N 5.35623010823=⨯==KW P P N 11.911==η为m N ⋅,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的,保持支路电流a i 不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。
第四章 连续仿真
单步法：欧拉法、梯形法、龙格－库塔法 多步法：阿达姆斯法 预测校正法
离散相似法
频域相似法、时域相似法
数值积分法
数学模 型——差分方程，并求出其数值解（也成数 值解法）。 单步法与多步法 显式与隐式
仿真模型误差
截断误差
基于泰勒展开公式的数值计算法，积分方法的阶次越高， 截断误差越小，减小步长可缩小每一步的截断误差。
二是状态事件(state-event) 一条件时发生。
系统达到某
思考题
交通系统仿真中那些属于连续仿真？
离散相似法
数值积分法将微分方程转换成计算机可编程的 迭代式，通过计算各采样点的模型数值求解微 分方程。 离散相似法就是用离散化的模型直接代替连续 系统的数学模型。 常用的方法有吐斯丁法、状态变换法。
仿真算法比较和选择
欧拉法和龙格－库塔法可用于非线性系统；吐斯 丁法、状态转移法限于线性系统。
(2)达到某一阀值后的连续状态变量可引起另一事件 发生。
如化学反应中某一成分达到预设标准后反应关闭。
(3)某些连续变量的功能性描述可以在某些离散时 间点上改变。
如污染物排放可立即改变生态系统的平衡关系。
组合仿真模型
组合仿真中有两类事件： 一是时间事件(time-event) 指在某些特定 时间点上发生的事件。这在离散仿真中很 常见。
连续仿真的一些概念
模型：一般用状态变量的微分来描述： ds(t ) s 2 (t ) t 2 dt s (0) k • S不能用解析方法得到时，可用积分方法来仿真：
ds s (t 2 ) s (t1 ) ( )dt dt t1
t2
离散相似法
频域相似法、时域相似法
数值积分法
数学模 型——差分方程，并求出其数值解（也成数 值解法）。 单步法与多步法 显式与隐式
仿真模型误差
截断误差
基于泰勒展开公式的数值计算法，积分方法的阶次越高， 截断误差越小，减小步长可缩小每一步的截断误差。
二是状态事件(state-event) 一条件时发生。
系统达到某
思考题
交通系统仿真中那些属于连续仿真？
离散相似法
数值积分法将微分方程转换成计算机可编程的 迭代式，通过计算各采样点的模型数值求解微 分方程。 离散相似法就是用离散化的模型直接代替连续 系统的数学模型。 常用的方法有吐斯丁法、状态变换法。
仿真算法比较和选择
欧拉法和龙格－库塔法可用于非线性系统；吐斯 丁法、状态转移法限于线性系统。
(2)达到某一阀值后的连续状态变量可引起另一事件 发生。
如化学反应中某一成分达到预设标准后反应关闭。
(3)某些连续变量的功能性描述可以在某些离散时 间点上改变。
如污染物排放可立即改变生态系统的平衡关系。
组合仿真模型
组合仿真中有两类事件： 一是时间事件(time-event) 指在某些特定 时间点上发生的事件。这在离散仿真中很 常见。
连续仿真的一些概念
模型：一般用状态变量的微分来描述： ds(t ) s 2 (t ) t 2 dt s (0) k • S不能用解析方法得到时，可用积分方法来仿真：
ds s (t 2 ) s (t1 ) ( )dt dt t1
t2
第四章仿真结果分析与模型校验
▪ ▪ 式中
T是仿真的运行长度，ˆ
1 T
T
0
Y
t
dt
称为Y(t)在〔0，T〕上的时间平均值。
E ▪ 是 的无偏估计。 ▪ 称为连续仿真系统性能的平均测度。
Page ▪ 5
第四章 仿真结果分析与模型校验
▪ 4.2 区间估计和置信区间
▪ 区间估计
▪ 首先，确定在无偏估计下，估计点估计 （或 ）的方差。
率意义上“重新开始”即再生，并利用这些再生点火的独立的随机变量， 从而有可能应用经典的统计分析方法。 ▪ 这种方法只能应用于类似简单排队系统这样具有再生特性的系统。 ▪ 一个从再生状态开始运行的再生系统，具有数据序列的周期特征。 ▪ 对于再生过程，系统的稳态平均响应是一个周期观察值的均值与这个 周期上观察值的平均数目之比。
– （1）在系统分析与系统建模阶段，进行概念模型确认。判定系统模型是否有效 地代表了实际系统，建模所依据的理论与假设是否合理。
– （2）在编程和计算机模型开发阶段，进行计算机模型验证。判定系统模型是否 被正确地转换成了仿真模型（计算机程序）。
– （3）在数字实验阶段，确认操作的有效性。判定仿真模型输出是否足够准确。 – （4）判定数据的有效性。确定建立模型、测试模型和用模型进行实验所必需的
Page ▪ 12
第四章 仿真结果分析与模型校验
▪ 4.4 非终止型仿真结果分析 ▪ 批平均值法 ▪ 批平均值法是寻找获得独立同分布随机变量观察值的方法，以便应用
经典方法获得置信区间估计，然而，批平均法不是从一些段的独立重复运 行中收集数据，而是以单次长时间的仿真运行为基础，这就是批平均值法 的本质。
第四章 仿真结果分析与模型校验
▪ 4.3 终止型仿真结果分析 ▪ 稳态仿真重复运行方法 ▪ 我们已经看到通过设定T0、TE可以将点估计中初始条件引起的偏差已被
第四章 Multisim 电路的设计与仿真
如下图3.6所示。其中包含的字段有 Database name（元器件数据库）， Component Family（元器件类型列表）， Component Name List（元器件名细表）， Manufacture Names（生产厂家），Model Level-ID（模型层次）等内容。
图3.6 Component Browser窗口
■ VHDL/Verilog按钮用以使用VHDL模型进 行设计（不是所有版本都具备）。
■ 报告按钮（Reports）用以打印有关电路 的报告。
■ 传输按钮（Transfer）用以与其它程序通 讯，比如与Ultiboard通讯。也可以将仿 真结果输出到像MathCAD和Excel这样的 用用程序。
4.2Multisim对元器件的管理
4.1.2Multisim 的特点
■ 更加形象直观的人机交互界面； ■ 模/数电路的混合仿真功能很强 ； ■ 元件库含有丰富的标准器件及先进的数
字集成电路 ； ■ 提供多种虚拟仪器； ■ 提供了专门用于射频电路仿真的元件模
型库和仪表。
4.1.3Multisim界面导论
■ Multisim主窗口界面
■ Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪 器，可以从Design工具栏 Instruments工 具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用11种仪表。
■ 在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方 式显示在电路中。
■ 在电路中选用了相应的虚拟仪器后，将 需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的 观测口相连，可以用虚拟示波器同时观 测电路中两点的波形。
元器件栏 暂停/恢复开关 启动/停止开关 菜单栏 工具栏 电路工作区 图1.1 multisim的主窗口
图3.6 Component Browser窗口
■ VHDL/Verilog按钮用以使用VHDL模型进 行设计（不是所有版本都具备）。
■ 报告按钮（Reports）用以打印有关电路 的报告。
■ 传输按钮（Transfer）用以与其它程序通 讯，比如与Ultiboard通讯。也可以将仿 真结果输出到像MathCAD和Excel这样的 用用程序。
4.2Multisim对元器件的管理
4.1.2Multisim 的特点
■ 更加形象直观的人机交互界面； ■ 模/数电路的混合仿真功能很强 ； ■ 元件库含有丰富的标准器件及先进的数
字集成电路 ； ■ 提供多种虚拟仪器； ■ 提供了专门用于射频电路仿真的元件模
型库和仪表。
4.1.3Multisim界面导论
■ Multisim主窗口界面
■ Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪 器，可以从Design工具栏 Instruments工 具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用11种仪表。
■ 在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方 式显示在电路中。
■ 在电路中选用了相应的虚拟仪器后，将 需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的 观测口相连，可以用虚拟示波器同时观 测电路中两点的波形。
元器件栏 暂停/恢复开关 启动/停止开关 菜单栏 工具栏 电路工作区 图1.1 multisim的主窗口
电力电子仿真—正文
电力电子仿真—正文随着电力电子的飞速进展，电力电子技术的应用也变得越来越广泛。
它不仅用于一样工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、运算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用，能够说时无处不见。
正是由于电力电子的重要性，我们必须把握好该理论。
而且要把理论与实践沟通起来，而沟通这两者的桥梁确实是电力电子仿真软件。
本书要紧分四章对仿真软件从由浅到深、化零为整系统地进行了分析。
在第一章中要紧介绍了比较常见的仿真软件，并对其各自的优缺点与要紧的应用领域做了重点介绍。
在第二章中为了熟悉simlink 仿真软件应用环境，介绍了三种典型电力电子器件的特性，即不可控器件—电力二极管、半控器件—晶闸管、全控器件—IGBT。
在第三章设计分析了三种常见的典型电路并对仿真软件有了进一步的熟悉与应用，即整流电路分析、交流调压电路分析、降压斩波电路分析。
在第四章中对直流电机运动操纵系统—可逆PWM变换器应用作了较为详细的设计与分析。
关键词：仿真软件simulink 仿真波形整流调压斩波PWM目录引言 (4)第1章电力电子仿真软件概述 (5)1.1PSpice仿真软件 (5)1.2 Saber 仿真软件 (6)1.3 PLECS仿真软件 (7)1.4 PSIM仿真软件 (9)1.5 CASPOC仿真软件 (9)1.6基于M atlab的Simulink仿真软件 (10)1.7本章小结 (11)第 2 章差不多元器件特性的测试仿真 (12)2.1 不可控器件——电力二极管 (12)2.2 半控器件——晶闸管 (19)2.3 全控器件——IGBT (29)2.4 本章小结 (32)第3章差不多典型电路的设计与分析 (33)3.1 整流电路的设计分析 (33)3.2 交流调压电路的设计分析 (38)3.3 降压斩波电路的设计分析 (43)3.4 本章小结 (46)第4章直流电机操纵系统仿真—桥式可逆PWM变换器应用 (47)本章小结 (63)总结体会 (64)参考文献 (65)引言运算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点，差不多广泛应用于电力电子电路( 或系统) 的分析和设计中。
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。 （1）Sweep：直流仿真是在一定初始值范围内执行的，Sweep参数设置主要就 是设置这个范围，用户可以在直流流仿真控制器设置窗口中的【Sweep】选项卡 中进行设置，如
图4-2所示。各参数的含义如表4-1所示。
表4-1直流仿真控制器频率相关参数设定
参数名称 Parameter to sweep 参数描述 说明
4.4 ADS中直流仿真案例
ADS2009中自带两个案例，通过这两个案例读者可以了解如何创立和 运行直流仿真的过程，这两个案例为： （1）BJT仿真：单点直流仿真； （2）带参数扫描的直流仿真：一个或多个参数直流仿真。
【案例4-1】BJT仿真 •运行ADS2009，待软件启动完毕，进入软件主窗口。 在ADS2009主窗口单击工具栏 按钮，可以看到系统已经创建名称为 “Tutorial/SimModels_prj”的工程，双击打 开该工程 如图4-14所示。
Status level
Device operating point level Output solutions 单击仿真选项卡上的
说明 0：表示显示很少的仿真信息 1和2：表示显示正常的仿真信息 3和4：表示显示较多的仿真信息 None：不保存 Brief ：保存部分元件的电流、功率和一些线 性器件的参数 Detailed：保存所有直流仿真工作点的值 若选中该项，则在仿真数据文件中会保存详细 的仿真结果
图4-8 参数扫描计划控制器
图4-9参数扫描控制器
5．节点设置控件 节点设置控件（NdSet）如图4-10所示，可以完成直流仿真相关节点的设置， 并且可以设置插入节点处的参考电压和电阻。 6．节点名控件 节点名控件（NdSetName）如图4-11所示，可以设置直流仿真相关节点的名 称，也可以设置插入节点处的参考电压和电阻。
4.1直流仿真基本原理及功能
直流仿真是整个仿真的开始点，在执行交流仿真、S参数仿真、谐波平 衡法仿真和电路包络仿真前，单点 的直流仿真会自动执行。对于交流仿真和S参数仿真，直流仿真用来确定非线 性元件的线性模型。对于瞬态仿真 、谐波平衡仿真和电路包络仿真，直流仿真用来对其非线性参数做初步估算。 在ADS中用户可以通过手工添加直流仿真控制器的方式来执行直流仿真。 打开用户创建的设计，添加相关的电流节点，该节点处的相关数据就会被收集 。直流仿真还提供了多点和多参数扫描分析。扫描的参数既可以是电压源或电 流源的值，也可以是电路中其他参数的值。通过执行直流偏置扫描或扫描变量 仿真，用户可以把扫描参数和电路工作点参数相比照，如偏置电压或温度等。 各种模拟器（DC、AC、S参数、瞬态、谐波平衡、电路包络）把常规的微 分方程转换成代数方程，并且使用不同的数值方法求解代数方程。例如，直流 仿真和谐波平衡法仿真器处理d/dt的操作是不同的，结果得到不同的代数方程 。数值模拟技术依赖各迭代过程来实现对电路的一个非线性代数方程平衡点的 数学描述。一旦这个平衡点落在一定的误差范围内，就可以找到一个解决办法 。
4.2直流仿真面板与仿真控制器
1.ADS2009中有专门针对直流仿真的元件面板，如图4-1所示，其中列出了 直流仿真中可能用到的仿真控件。下面针对各个直流仿真控件详细介绍。
• • • •
图4-1 直流仿真面板 DC：直流仿真控制器； Options：直流仿真设置控制器 Sweep Plan：参数扫描计划控制器 Prm Swp：参数扫描控制器 NdSet：节点设置控件 NdSetName：节点名控件 Disp Temp：显示模板控件 Meas Eqn：仿真测量等式控件 1．直流仿真控制器 直流仿真控制器(DC)主要完成仿真扫描参数和参数扫描范围等相关参数的设定
每增加 10 倍，扫描 扫 描 类型 设 定为 log 的点数 有效 若使用，则要添加 “SWEEP PLAN”控件， 是否使用扫描计划 并在控件中进行相应设 置
（2）Parameters：仿真参量选项卡如图4-3所示，表4-2给出了相关参数的说明。 表4-2 Parameters相关参数
参数名称 参数描述 设置仿真状态窗口中信息显 示的多少 数据文件中保存原理图里有 源器件和部分线性器件的操作 点情况 数据文件中仿真结果的保存 情况
表4-4输出参数
说明 保存该节点的数据。 保存测量和VAR方程的数据。 保存支路电流的数据。 保存引脚电流的数据。保存的类型可以选择为 All 、 Linear 和Nonlinear。 识别用户要保存的单个节点、方程和引脚名字的数据。 添加删除节点名、方程名和引脚名
（4）Display：参数显示选项卡如图4-6所示，用户可以通过在相应参数前 的小方块打勾来定义显示参数。
图4-12 显示模板控件
图4-13 仿真测量等式控件
4.3 直流仿真的一般过程
（1）选择器件模型建立电路原理图。 （2）在“Simulation-DC”元件面板列表中选择直流仿真控制器DC，并 放置在原电路图设计窗口中。 （3）双击DC直流仿真控制器，在【Sweep】选项卡中对直流仿真中扫描 类型和扫描范围等进行设置。 （4）如果扫描变量较多，则需要在“Simulation-DC”元件面板中选择 “PARAMETER SWEEP”控件，在其中设置多个扫描变量以及每个扫描变量 的扫描类型和扫描参数范围等。 （5）设置完成后，执行仿真。 （6）在数据显示窗口中查看仿真结果。
图4-14 工程文件
在工程“Project View”选项卡目录中选择设计DC1.dsn，双击打开， 如图4-15所示。
•单击菜单栏【Simulate】→【simulate】或仿真
按钮，得到如图4-16数据。该数据以列表的形式给出，其中三极管基极电压为678.8mV， 集电极电压为3.000V，即三极管看成是一个反相器，可以看成输入输出电压极性相反。
按钮，弹出如图4-4所示高级参数设置选项卡。表4-3给出了相关参数的说明。
图4-3 仿真参量选项卡
图4-4 高级参数设计选项卡
表4-3高级参数
参数描述 说明 每次重复时节点电压的最大改变 如果没有指定值，则默认值是电阻热噪声的4倍， Max Delta V （Volts） 值 大致为0.1V 仿真会在仿真结果收敛、出现错误或者达到最 Max. Iterations 仿真执行的最大重复数 大执行重复数时停止 Mode 收敛算法模式选择 仅在直流仿真模式下起作用 arc-length 增量 / 减量的最大间 Arc Max Step 默认值0，表示没有最大间隔限制 隔 源级 arc-length 增量 / 减量的最 Arc Level Max Step 默认值0，表示没有最大间隔限制 大间隔 Arc Min Value arc-length最大允许值 无 Arc Max Value arc-length最小允许值 无 Max Step Ratio 最大间隔数 默认100 arc-length 增量 / 减量的最小间 Max Shrinkage 默认值为1e-5 隔 可以选择6中限制模式： Global Element Compression 、 Global 设置每次重复时节点值变化的限 Limiting Mode Device-based Limiting 、 Dynamic Element 制 Compression 、 Dynamic Vector Compression 、 Global Vector Scaling、No Limiting 参数名称
需要扫描的变量名 必须是原理图中包含 称 的变量名称 Linear ：对变量进行 线性扫描 Single Point ：单点 变量仿真 Log ： 对变 量 进行 对 数扫描 扫描范围设定为 Start/Stop 扫描范围设定为 Center/Span 扫描类型设定为 linear有效 系统自动生成
Sweep Type
变量扫描类型
图4-2扫描选项卡
Start /Stop Cente r/Span
Start Stop Center Span
扫描参数的起始值 扫描的终止值 扫描中心值 扫描的范围 扫描间隔 扫描点数
Step-size Num. of pts. Pts./decade
Use sweep plan
第四章 直流仿真
【本章重点】
•直流仿真的基本原理 •仿真控制器重要参数的含义 •单点直流仿真 •多参数直流仿真
• 直流仿真用来测试所设计电路的直流工作点特性。直流仿真是所有模拟仿 真、射频仿真的基础，可以检测电路的拓扑结构、功耗等。本章主要介绍 ADS2009直流仿真的基本功能和基本原理，并通过实例介绍直流仿真建立、执 行和数据生成等相关内容。
直流电压或电流可以看成是频率为零的信号，直流仿真也正是应用了这个概念 ，一旦下面的条件满足，它可以利用一组非线性微分方程求解描述电路的线性/ 非线性代数方程的一个平衡点： （1）独立源是常数值； （2）线性元件用他们在频率为零时的电导值来代替； （3）电容、微波传输带缺口、交流耦合线和类似的元件用开路来代替； （4）电感、不连续导体和类似的元件用短路来代替； （5）时间导数是常数（0）； （6）传输线根据其长、截面积、电导率计算出它的直流电导值来代替； （7）S参数文件必须包含频率为零时的相关参数，否则模拟器会使用DC响应的 实部计算每一个零频时的S参数值； （8）针对一些DC孤立的节点（没有直流路径接地点），模拟器有内建保护措 施，但尽量避免这种情况。 对电路进行直流仿真可以实现以下功能： （1）验证所测试设计的正确DC特性； （2）确定电路的功耗； （3）将模型的DC传输特性曲线（I-V曲线）与实际测量值相比较，验证模型参 数； （4）仿真结束后显示电压和电流； （5）为DC的反向注释提供数据。
图4-10 节点设置控件
图4-11 节点名控件
7．显示模板控件 显示模板控件（Disp Temp）如图4-12所示，可以用来设置显示模板。用户 可以通过载入相应的显示模板来实现仿真数据的显示方式。 8．仿真测量等式控件 仿真测量等式控件（Meas Eqn）如图4-13所示，可以用来添加一个或多个 仿真测量等式，在仿真结束后，这个等式的结果将包含在仿真结果的数据 中。