Post on 10-Jan-2016
description
基于 Tina Pro 的模拟电路仿真分析
USTC-NIP-吴军ahcolin@gmail.com
• Tina简介及其几个版本• Tina Pro界面介绍• Tina的基本模拟电路分析工具• 模拟电路中的仿真实例、设计实例
主要内容
Tina介绍
• Tina Pro是一个优秀的电子设计自动化软件。它用于模拟与数字电路的仿真分析和设计研究，分析结果可以很好地展现在图表或虚拟设备中。不论在工作区还是在图表窗口，都可以插入文字、公式或一些图元。
• Tina Pro的分析功能也比较强大，这里主要来介绍它在模拟电路方面的功能。它不仅具备基本的直流分析、交流分析、瞬时分析、傅里叶分析、噪声分析、温度扫描、参数扫描、最坏情况及蒙特卡罗统计等功能，还能进行最优化设计、符号仿真、 RF仿真等。它不仅分析功能强大，它的图表输出效果也很好，能够绘制零、极点图，频率特性图，相量图，奈奎斯特图等重要的仿真分析功能。
Tina版本
• TINA Design Suite v9 – http://www.tina.com/English/tina
• Tina Demo• Tina-Ti
– http://focus.ti.com.cn/cn/tihome/docs/homepage.tsp
Tina界面
中文帮助
示例
• 工作点及瞬时分析工具• 二极管、三极管的特性• 共射极放大电路分析• 积分电路和微分电路• 模拟滤波器的频率特性观测及其设计• 三点式振荡器• 利用 TI芯片 log1044设计一个对数放大电路• 模拟乘法器• AM解调电路
基本仿真工具
直流分析交流幅度相位分析瞬时分析
还有更多。。。
T1 BC107
R1
4.7k
R2
270
R3
1k
R4
10k
C1 1u
C2 1u
V1 12
+ VG1
vout
+ Usin
A +
i1R1 500
R2
820
C1
1u
L1 780m
V+
VM1
Usin
10V/50Hz
二极管、三极管的特性
D1
1N39
09
+ VG1
AM1
T
Input voltage (V)
0.00 200.00m 400.00m 600.00m 800.00m
Cur
rent
(A
)
0.00
200.00m
400.00m
600.00ma
T1 2N3904
Ib
+ vee
AM
1
T
AM1[4]: 8.57u[A]
AM1[5]: 11.43u[A]
AM1[6]: 14.29u[A]
AM1[7]: 17.14u[A]
AM1[8]: 20u[A]
Input voltage (V)
0.00 500.00m 1.00 1.50 2.00
Cu
rre
nt (
A)
-1.00m
0.00
1.00m
2.00m
3.00m
4.00m
AM1[4]: 8.57u[A]
AM1[5]: 11.43u[A]
AM1[6]: 14.29u[A]
AM1[7]: 17.14u[A]
AM1[8]: 20u[A]
AM1[1] 0[A] AM1[2] 2.86u[A] AM1[3] 5.71u[A] AM1[4] 8.57u[A] AM1[5] 11.43u[A] AM1[6] 14.29u[A] AM1[7] 17.14u[A] AM1[8] 20u[A]
共射极放大电路分析
T1 Q2N2222A
R1
20k
R2
20k
R3
100
R4
1kR
5 2.
4k
R6
1k
R7 1k
C1 1u
C2 10u
C3
100u
+ Ui
V1 12
P1 100k
Ui
Uo
工作点 2.54V时T
Ui
Uo
Time (s)
0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
Out
put
-60.00m
-40.00m
-20.00m
0.00
20.00m
40.00m
60.00m
Ui
Uo
T
Ga
in (
dB
)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k 100k 1M 10M
Ph
ase
[d
eg
]
-300.00
-200.00
-100.00
0.00
工作点在 493.08mv时（ 3K电阻）T
Ui
Uo
Time (s)
0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
Out
put
-10.00m
-5.00m
0.00
5.00m
10.00m
Uo
Ui
TG
ain
(d
B)
-40.00
-30.00
-20.00
-10.00
0.00
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k 100k 1M 10M
Ph
ase
[d
eg
]
-300.00
-200.00
-100.00
0.00
积分电路和微分电路
• 略！
模拟滤波器的频率特性观测及其设计
• RC低通滤波器的分析与设计• RC高通滤波器的分析与设计• LC带通滤波器的分析与设计
RC低通滤波器+ e(t)
R 1k
C 1
u
-
+r(t)
T
Ga
in (
dB
)
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
Frequency (Hz)
10 100 1k
Ph
ase
[d
eg
]
-80.00
-60.00
-40.00
-20.00
0.00
b
200Hz
RC高通滤波器+
e(t)
C 1u
R 1
k
-
+r(t)
T
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k
Gai
n (d
B)
-40.00
-30.00
-20.00
-10.00
0.00a T
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k
Gai
n (d
B)
-30.00
-20.00
-10.00
0.00a
400hz3db带宽401hz158hz(R=1K)
LC带通滤波器+ e(t)
R 1k
C 1
u
L 1m
-
+r(t)
T
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k 100k
Gai
n (d
B)
-60.00
-40.00
-20.00
0.00
中心频率为 500Hz带宽 100Hz
三点式振荡器
Rc 1k
Re 1k
Rb1
6.8
kR
b2 1
0k
C1
2.2n
C2 1n
L 10
m -
+Out
+
Step 0 BC107A
Oscillator Circuit
电源工作点波形频率特性
T
Frequency [Hz]
0.0 100.0k 200.0k 300.0k
Am
pl.
[V]
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
T
Frequency [Hz]
1.0p 100.0p 10.0n 1.0u 100.0u 10.0m 1.0 100.0 10.0k 1.0M
Am
pl.
[V]
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
T
0.00 10.00u 20.00u 30.00u 40.00u 50.00u
Axi
s la
bel
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00 Out
VP_2
利用 TI芯片 log104设计一个对数放大电路
I1
I2Vout V-
V+Gnd
LOG1041 LOG104
V1 6
V2 6
IS1 1u
IG1 100u
C1 1n
VF
1
T
Input current (A)
100.00p 1.00n 10.00n 100.00n 1.00u 10.00u 100.00u 1.00m
Vol
tage
(V
)
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
T
Frequency (Hz)
10 100 1k 10k 100k
Gai
n (d
B)
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
模拟乘法器
双边带调制移相法实现单边带调制
乘法器原始信号 g(t) 已调信号 f(t)=g(t)cos(wt)
载波 cos(wt)
双边带调制 DSB
U1*U2*
U2
+ g(t)
+ cos(w t)
f(t)
f(t)为理想乘法器
( ) 0.2cos(100 )g t t
cos( ) cos(1000 )t t
( ) ( ) cos( ) 0.1cos(900 ) 0.1cos(1100 )f t g t t t t
则频谱中下边带频率为450Hz，上边带为 550Hz
T
Frequency [Hz]
1.0 10.0 100.0 1.0k
Am
pl.
[V]
0.0
20.0m
40.0m
60.0m
80.0ma b
T
Time (s)
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m
cos(wt)
-1.00
1.00
f(t)
-200.00m
200.00m
g(t)
-200.00m
200.00m
单边带调制 SSB
( ) 0.2cos(100 ) cos(1000 ) 0.2sin(100 ) sin(1000 )
0.2cos[(1000 100) ]
v t t t t t
t
+ cos(w t)
+
g(t)
*
U1 100k
*
U2 100k
U1*U2*
U3 10k
U1*U2*
U4 10k
U5 100k v(t)
VF
2 V
F1 ( ) 0.2cos(100 )g t t
cos( ) cos(1000 )t t
T
Frequency [Hz]
1.0 10.0 100.0 1.0k
VF1
0.0
80.0m
VF2
0.00
80.00m
v(t)
0.00
200.00m
T
Time (s)
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m
VF1
-200.00m
200.00m
VF2
-200.00m
200.00m
cos(wt)
-1.00
1.00
g(t)
-200.00m
200.00m
v(t)
-200.00m
200.00m
AM解调
Signal :=sin(100k*2*pi*t)*(1+0.5*sin(6k*2*pi*t));
+12V
-12V
-12V
+12V
-12V
+12V
-12V
+12V
-12V
+12V
-12V
+12V
-
+ +3
2
6
74
OP1 TL071C
+ VS1 12 + VS2 -12
-
+ +3
2
6
74
OP2 TL071C -
+ +3
2
6
74
OP3 TL071C
-
+ +3
2
6
74
OP4 TL071C -
+ +3
2
6
74
OP5 TL071C
+ AM
R1 15k
R2 15k
D1 1N4148
D2 1N4148
R3 8.2k C1 4.7n C2
3.3n
C3
3.3n
R4 1k
R5
100k
R6 8.2k
R7 8.2k
R8 8.2k
R9 8.2k R10 27k
C4
100p
C5
47p
C6
1.5n
OUT
VF
1
VF
2
VF3
T
Time (s)
0.00 250.00u 500.00u 750.00u 1.00m
AM
-2.00
2.00
OUT
-200.00m
1.00
VF1
-1.00
2.00
VF2
-100.00m
300.00m
VF3
-100.00m
300.00m AM OUT VF1 VF2 VF3
T
Time (s)
0.00 250.00u 500.00u 750.00u 1.00m
Ou
tpu
t
-2.00
-1.00
0.00
1.00
2.00
AM OUT VF1 VF2 VF3
频谱分析
T
Frequency [Hz]
1.0p 100.0p 10.0n 1.0u 100.0u 10.0m 1.0 100.0 10.0k 1.0M
Am
pl.
[V]
0.0
200.0m
400.0m
600.0m
OUT VF1 VF2 VF3
T
Frequency [Hz]
1.0p 100.0p 10.0n 1.0u 100.0u 10.0m 1.0 100.0 10.0k 1.0M
OUT
0.0
200.0m
VF1
0.00
600.00m
VF2
0.00
50.00m
VF3
0.00
50.00m