saber电路教程

前段时间收到一位网友的来信，对我博客中的一篇文章《半桥推挽电路的开环仿真》提出了疑问。

疑点主要在于当驱动电压为高时，三极管CE两端电压应该趋于饱和，但在仿真中确看到为高电平；而当驱动电压为低时，三极管两端电压应该为高，但在仿真中确看到为低电平。

具体情况如下图所示：仿真原理图三极管C极以及驱动电压上图中Vtop其实就是三极管CE两端的电压。

仔细查看当时用作分析的电路以及分析结果后发现，这个电路的仿真确实存在问题。

观察变压器原副边的端压如下图所示：从上图看，当驱动为高电平时，变压器原副边电压都为低，这与工作原理是不一致的。

实际上当驱动为高时，变压器原边电压应该为高，相应的副边电压也应该为高。

反之亦然，当驱动电压为低时，变压器原副边电压也响应为低。

而这个电路仿真的波形确恰好相反。

所以，该仿真电路的结果并没有真实反映推挽的工作原理。

那么，为什么能得出貌似正确的结果呢？有待进一步分析...... 仔细分析电路，发现该电电路存在以下问题：1. 电路中采用的是X2变压器模板，改模板虽然设置简单(只用设置原副边匝数就可以)，但确非常理想，相当于一个VCVS，而不是通过电流传递能量；2. 三极管B极没有驱动电阻，因此B极的电流Ib = 15/三极基极电阻，B极电流非常大。

并且当驱动电压为高电平时，B极电压(+15V)比C极电压(+12V)还高。

通过观察三极管B/C/E极电流可以看出三极管处于非正常工作状态，如下图所示：在这种情况下，三极管C极的电压由B极电压决定，比B 极电压低一个PN结的压降。

因此才会出现当驱动为高时，C极电压也为高。

此时，变压器原边电压为12V电压和三极管C极电压之差，因此为低。

如果将驱动电压高电平改为10V，则三极管的C极电压高电平会随之减小，如下图所示：而当驱动电压为低时，由于三极管关断。

但由于变压器的原边输入阻抗要比三极管的关断阻抗大很多(VCVS 的输入阻抗无穷大)，因此，按照阻抗分压，三极管C极的电压很小，就出现了低电平的情况。

可以通过四种方式获取参与运算的独立源输出值： Step By：以固定步长递增。
数据输入格式： from 初始值 to 终止值 by 步长 Linear ：按次数m计算步长。 数据输入格式： from 初始值 to 终止值 in 次数 Log Steps：按次数m计算步长。 数据输入格式： from 初始值 to 终止值 in 次数 Log Steps Set Values：自定义参数值。 数据输入格式：将指定数据添入文本框。
主要参数：
End Time：结束时间； Time Step：时间步长； Start Time：开始时间。
X Sampling：输出采样。
可以通过四种方式获取参与运算的独立源输出 值：
Step By：等步长递增。 数据输入格式： from 初始值 to 终止值 by 步长
Linear ：等步长递增，步长按次数m计算。 数据输入格式： from 初始值 to 终止值 in 次数
Results=>“Plot File”
or “Ending Initial Point
File”(dcop only).
Graphs in Sketch
Graphs in Scope
瞬态分析
瞬态分析用于检验系统的时域特性，此分析通常从静态工作点开始。但对于 自激振荡电路应从零时刻开始。
Analysis > Time Domain > Transient :
傅立叶分析
此分析可完成对时域信号的直流分量与各次谐波分量的幅值、相位分析。傅 立叶分析必须以瞬态分析为基础。
Analyses > Fourier >Fourier :
主要参数：
Number of Harmonics ：谐波数； Fundamental Frequency ：基频； Period Beginning, Period End ：参 与分析的首尾时间点。

参数扫描分析
此分析用于检测电路中某个元件的参数，在一定取值范围内变化时对电路 直流工作点、时域特性、频域特性的影响。
获取参与分析的参数值 三个未知数：
1、被扫描的参数；
特征分析(A1、A2…)
2、如何计算每次参与分 析的参数值；
3、参数值起点与终点。
是否到达参数终点值
Y
N
End
Analysis > Parametric > Vary :
择需要进行分析的信号。
信号列表框
按住Ctrl键，连续单击 需要的信号，即可将 它们选中。
Your Design
仿真流程：
Start From “Initial Point” Invoked other analysis
Report
All Signals
Selected Signals
Simulator Calculate all
Saber
®
各种仿真分析及其执行方法
Saber的11种分析：
直流分析：直流工作点分析、直流扫描分析； 时域分析：瞬态分析； 频域分析：包括交流小信号分析、两端口分析； 线性分析：极零点分析； 参数分析：参数扫描分析、参数灵敏度分析； 统计分析：蒙特卡罗分析；
应力分析；
傅立叶分析。
进入仿真环境
单击Show/Hide SaberGuide按钮（如下图所示） ，进入仿真环境。
Increment Type：步进类型； Run DC Analysis First：是否进 行直流分析； Plot After Analysis：自动显示 分析结果。
横坐标按对数方式（等数量级）分布：
横坐标按线性方式（等步长）分布：
仿真器主要参数：

Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2)二带输出钳位功能的运算放大器 (3)三5V/2A的线性稳压源仿真 (4)四方波发生器的仿真 (7)五整流电路的仿真 (10)六数字脉冲发生器电路的仿真 (11)七分频移相电路的仿真 (16)八梯形波发生器电路的仿真 (17)九三角波发生器电路的仿真 (18)十正弦波发生器电路的仿真 (20)十一锁相环电路的仿真 (21)一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。

下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。

从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。

因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。

需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。

二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压.对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时,输出电压被钳位.输出上限时6.5V,下限是-6.5V.电路的放大倍数A=-5.注意:1.lm258n_3是Saber中模型的名字,_3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的.2.Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d,所以d1n5233a代表1n5233的模型.三5V/2A的线性稳压源仿真下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。