saber电路分析教程——各种仿真分析及其执行方法
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精通Saber开关电源仿真V1.0By:Deimo袁2013/7/19-2013/8/19一、工程建立saber sketch —>file—> new—>schematic 二.绘制原理图1、添加元器件:在空白处点击鼠标右键菜单get part—>part gallery三、快捷键与小技巧Wire W键绘制连线单击R 键翻转元器件。
单击D 键上下翻转元器件。
ctrl+C复制+ctrl+V粘贴快速绘制原理图。
示波器仿真时可以右击导线Probe 调出小窗口示波器观看波形。
点住示波器横轴某一段可以放大观看。
欲把两个clock设置成180°相位差,可设置clock内的Td(Delay of start of clock signal) 延时启动半个周期。
差分探头:右键,show ref 。
在示波器界面中可以拖动波形在一起观看。
在Tool中选择measurement tool,弹出菜单,点击measurement右边的可选框,弹出下拉菜单,选择levels中的peak to peak,即可测量峰峰值,同时可以看到菜单中的选项非常丰富,跟示波器的使用方法类似,可测量最大值,最小值,峰峰值,平均值等,在time domain选项中还可以测量各种跟时间相关的量四、电路分析手段1、直流静态工作点分析:DC operating point,将basic中的display after analysis项选择Yes2、示波器分析:operating point / transientBasic一栏里:设置电路运行时间跨度End time:1u (默认单位为S) 仿真软件计算步进Time Step 100n (因为没有大电容,所有跨度较小。
没有瞬变量,步进较大)Monitor Progress采用默认设置,Plot Analysis选择下拉框中的Yes-replace Plot,表示每一次仿真之后,所有的仿真结果都更新为最新值。
Saber容差分析模型使⽤说明Saber 容差分析模型使⽤说明⼀、副边电流采样过流保护容差分析 1、仿真电路图:2、电路图原理:如上图所⽰s I 为变换器输出电流(即容差分析对象);s R 为输出电流检测电阻;1T 是电压控制电流源;1U ,2U 为运放;ref V 为基准电压(如TL431等)。
电路模型建⽴的思路是----对电路进⾏瞬态分析,分析结果能够得出⼀个稳态的s I ,使得a 点的电压与ref V 基准电压相等。
这样即可保证s I 是变换器的过流保护点。
然后再进⾏montecarlo 分析,得到容差分布图和CPK 值。
3、容差分析变量:容差分析变量即使⽤模型时需要设定偏差范围的器件参数。
即实际电路中影响精度(如过流保护点精度)的器件(如采样电阻,基准)。
使⽤时可根据实际需要进⾏更改。
1)电流检测电阻s R2)差分放⼤倍数2R 、3R 、4R 3)电压基准ref V4、仿真结果:如图所⽰,Lower:26为规格书过流点指标下限; Upper:37为规格书过流点指标上限;Cpk:1.3059为软件⾃动计算出的Cpk 值。
⼆、过压保护容差分析 1、仿真电路图:2、电路图原理:如上图所⽰out V 为变换器输出电压(即容差分析对象);1R 、2R 为输出电压检测电阻;1T 是电压控制电压源;1U 为运放;ref V 为基准电压(如TL431等)。
电路模型建⽴的思路是----对电路进⾏瞬态分析,分析结果能够得出⼀个稳态的out V ,使得a 点的电压与ref V 基准电压相等。
这样即可保证out V 是变换器的过流保护点。
然后再进⾏montecarlo 分析,得到容差分布图和CPK 值。
3、容差分析变量:容差分析变量即使⽤模型时需要设定偏差范围的器件参数。
即实际电路中影响精度(如过压保护点精度)的器件(如采样电阻,基准)。
使⽤时可根据实际需要进⾏更改。
1)电压检测分压电阻1R、2RV2)电压基准ref4、仿真结果:如图所⽰,Lower:2.37为规格书过流点指标下限;Upper:2.48为规格书过流点指标上限;Cpk:1. 2064为软件⾃动计算出的Cpk值。
Saber 软件简介Saber软件主要用于外围电路的仿真模拟,包括SaberSketch和SaberDesigner两部分。
SaberSketch用于绘制电路图,而SaberDesigner 用于对电路仿真模拟,模拟结果可在SaberScope和DesignProbe中查看。
Saber的特点归纳有以下几条:1.集成度高:从调用画图程序到仿真模拟,可以在一个环境中完成,不用四处切换工作环境。
2.完整的图形查看功能:Saber提供了SaberScope和DesignProbe 来查看仿真结果,而SaberScope功能更加强大。
3.各种完整的高级仿真:可进行偏置点分析、DC分析、AC分析、瞬态分析、温度分析、参数分析、傅立叶分析、蒙特卡诺分析、噪声分析、应力分析、失真分析等。
4.模块化和层次化:可将一部分电路块创建成一个符号表示,用于层次设计,并可对子电路和整体电路仿真模拟。
5.模拟行为模型:对电路在实际应用中的可能遇到的情况,如温度变化及各部件参数漂移等,进行仿真模拟。
第一章用SaberSketch画电路图在SaberSketch的画图工具中包括了模拟电路、数字电路、机械等模拟技术库,也可以大致分成原有库和自定义库。
要调用库,在Parts Gallery中,通过对库的描述、符号名称、MAST模板名称等,进行搜索。
画完电路图后,在SaberSketch界面可以直接调用SaberGuide对电路进行模拟,SaberGuide的所有功能在SaberSketch中都可以直接调用。
➢启动SaberSketchSaberSketch包含电路图和符号编辑器,在电路图编辑器中,可以创建电路图。
如果要把电路图作为一个更大系统的一部分,可以用SaberSketch将该电路图用一个符号表示,作为一个块电路使用。
启动SaberSketch:▲UNIX:在UNIX窗口中键入Sketch▲Windows NT:在SaberDesigner程序组中双击SaberSketch图标下面是SaberSketch的用户界面及主要部分名称,见图1-1:退出SaberSketch用File>Exit。
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。
1,知道了传递函数,如何得出bode图?2,如何测量波形的THD、PF值以及各次谐波?3,测电压、电流各种方法小结。
4,实现变压器的功能:耦合电感的用法。
(技巧分享就到此了,有什么问题可留言,推荐去看看107楼的内容)刚才Q上有人问我关于混合仿真的,这里增加个:5,控制系统与模拟系统下的混合仿真。
比如说现在要画下面传递函数的bode图:首先,在saber的搜索栏里输入“tf_rat”,出来如下图:可以选择第一个:两个串联即可,如下图:这样就实现了上面的传递函数。
这里的source需要用到控制系统下的,可搜“c_sin”,选择第一个,如下:当然了,不一定非要这个,因为可以通过接口转换来实现,这是后话。
关于tf_rat的设置如下:这样就实现了函数:1/(s+1)最后的连接图:先netlist再DC分析然后小信号分析,看下面设置:最后的bode图:至此,bode图已经画出来了,很简单哈,剩下的就是自己去分析了~这里附上上面仿的附件,方便下载。
双击轴线,AXIS ATTRIBUTE对话框里的GRID increment可以调制轴线等分间距!!路径中不能有中文,要在全英文下看波形可以放大的,选中托一下即可。
要恢复回来,按下面按钮:不错,既然你仿出来了,你再试试这个传递函数哈:怎么跟上图差不多呢关于区别,你看看:这样看就出来区别了,哈哈怎么把两个波形放在同一个图中的?讲讲波形计算器吧,比如如何把某一个电流扩大十倍,电压扩大十倍便找个简单的电流扩大十20倍的小例子这是一个电流波形,点出计算器来点击图形右侧的电流标号i(l.lr),标号呈现白色表示选中,然后在计算器光标处左键按一下,右键再按一下,至此i(l.lr)添加到计算器中了。
其次在光标处输出20*,再次输入内容的话,以前的内容自动清除,从而计算器自动生成了i(l.lr)*20,这样计算器完成了计算。
计算其中delete为删除键。
最后点击Δ左边的绿色波形图,电流扩大十倍后如下图所示在saber,常用的电容就一种,可以不分极性的,如下:,如何测量波形的THD、PF值以及各次谐波在PFC的仿真以及并网逆变中,经常需要测量波形的THD,PF值,看各次谐波的大小。
Saber电源仿真——基础篇电路仿真作为电路计算的必要补充和论证手段,在工程应用中起着越来越重要的作用。
熟练地使用仿真工具,在设计的起始阶段就能够发现方案设计和参数计算的重大错误,在产品开发过程中,辅之以精确的建模和仿真,可以替代大量的实际调试工作,节约可观的人力和物力投入,极大的提高开发效率。
Saber仿真软件是一个功能非常强大的电路仿真软件,尤其适合应用在开关电源领域的时域和频域仿真。
但由于国内的学术机构和公司不太重视仿真应用,所以相关的研究较少,没有形成系统化的文档体系,这给想学习仿真软件应用的工程师造成了许多的困扰,始终在门外徘徊而不得入。
本人从事4年多的开关电源研发工作,对仿真软件从一开始的茫然无知,到一个人的苦苦探索,几年下来也不过是了解皮毛而已,深感个人力量的渺小,希望以这篇文章为引子,能够激发大家的兴趣,积聚众人的智慧,使得我们能够对saber仿真软件有全新的认识和理解,能够在开发工作中更加熟练的使用它,提高我们的开发效率。
下面仅以简单的实例,介绍一下saber的基本应用,供初学者参考。
在saber安装完成之后,点击进入saber sketch,然后选择file—> new—>schematic,进入原理图绘制画面,如下图所示:在进入原理图绘制界面之后,可以按照我们自己的需要来绘制电路原理图。
首先,我们来绘制一个简单的三极管共发射极电路。
第一步,添加元器件,在空白处点击鼠标右键菜单get part—>partgallery有两个选择器件的方法,上面的左图是search画面,可以在搜索框中键入关键字来检索,右图是borwse画面,可以在相关的文件目录下查找自己需要的器件。
通常情况下,选择search方式更为快捷,根据关键字可以快速定位到自己想要的器件。
如下图所示,输入双极型晶体管的缩写bjt,回车确定,列表中显示所有含有关键字bjt的器件,我们选择第三个选择项,这是一个理想的NPN型三极管,双击之后,在原理图中就添加了该器件。
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。
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.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。
为了考察电路的负载能力,可以在Saber软件中使用DT分析,扫描变化负载电流,得出输出电压与输出电流的关系,也就可以得到该电路的负载调整率了。