SABER入门简介

来源：爱go旅游网

第一章使用Saber Designer创建设计

本教材的第一部分介绍怎样用Saber Design创建一个包含负载电阻和电容的单级晶体管放大器。有以下任务： *怎样使用Part Gallery来查找和放置符号 *怎样使用Property Editor来修改属性值 *怎样为设计连线 *怎样查找一些常用模板

在运行此教材前，要确认已正确装载Saber Designer并且准备好在你的系统上运行（找系统管理员）。

注：

对于NT鼠标用户：两键鼠标上的左、右键应分别对应于本教材所述的左、右键鼠标功能。如果教材定义了中键鼠标功能，还介绍了完成该任务的替代方法。

一、创建教材目录

你需要创建两个目录来为你所建立的单级放大器电路编组数据。

1. 创建（如有必要的话）一个名为analogy_tutorial的目录，以创建教材实例。

2. 进入analogy_tutorial目录。 3. 创建一个名为amp的目录。 4. 进入amp目录。

二、使用Saber Sketch创建设计

在这一部分中，你将使用Saber Sketch设计一个单级晶体管放大器。 1. 调用Saber Sketch（Sketch），将出现一个空白的原理图窗口。 2. 按以下方法为设计提供名称

3) 通过选择File＞Save As „菜单项，存储目前空白的设计。此时将出现一个Save Schematic As对话框，如图1所示。

图 1

2) 在File Name字段输入名称Single_amp。 3) 单击OK。

3. 检查Saber Sketch工作面

1) 将光标置于某一图符上并保持在那里。会显示一个文字窗口来识别该图符。在工作面底部的Help字段也可查看有关图符的信息 2) 注意有一个名为Single_amp的Schematic窗口出现在工作面上。

三、放置部件

在教材的这一部分你将按图2所示在原理框图上放置符号。图中增加了如r1、r2等部件标号以便参照。

图 2

1. 按以下方式查找和放置npn晶体管符号：

单级晶体管放大器部件布局

1) 单击Parts Gallery图符所示。

出现Parts Gallery对话框，如图3

图3 Parts Gallery对话框

2) 设置以下Parts Gallery字段： Category Name（目录名） Search String（查找串） Available Categories

／ npn

在本教材此项均不用选。

3) 选择Options＞Preferences菜单条目。出现Parts Gallery references格式的窗口。

4) 单击Search 标签并选择设定值如下： Search part by Search match

Part Name Containing 在本教材此项均选择（搜寻时忽略大小写）

gnore Case When Doing Search 5) 单击OK。

6) 在Parts Gallery中，单击Search键。

所有含有“npn‖的部件说明清单将出现在Available Parts表中。 7) 在Available Parts表内，选择BJT，NPN 3 pin。 8) 通过单击place按键放置npn符号。 2. 按以下方式查找并放置5只电阻符号： 1) 在Parts Gallery中，字段设置如下：

Category Name Search String

／ res

2) 选择Options＞Preferences菜单条目。出现Parts Gallery Preferences格式的窗口。

3) 单击Search 标签并选择设定值如下： Search part by Search match 4) 单击OK。

5) 在Parts Gallery中，单击Search按钮。 6) 在Available Parts表中，选择Resistor（1）。 7) 单击place按钮5次来放置5个电阻。

8) 通过单击Saber Sketch Icon Bar 中的Toggle Grid图符图窗口中打开网格。

9) 将5个电阻按图2所示放置在晶体管周围，步骤如下： *一一将鼠标光标放置在每个电阻上。 *按下并保持鼠标左键。

*将部件拖至合适的位置并释放鼠标。

，在原理

Part Name Beginning with

10) 在Saber Sketch Icon Bar中，单击Zoom to Fit图符Zoom图符来处理显示内容的大小。

，使用

3. 使用下列Parts Gallery设定值及图2所示的部件布局图来查找并放置

V_Pulse符号。 Category Name Search String

V_Pulse

1) 选择选择Options＞Preferences菜单条目。出现Parts Gallery Preferences格式程序。

2) 单击Search标签并选择设定值如下： Search part by Search match 3) 单击OK。

4) 在Parts Gallery中，单击Search按钮。

5) 在Available Parts表中，选择Voltage Source, Pulse。 6) 单击place按键放置V-Pulse符号。

4. 使用下列Parts Gallery设定值查找和放置V_dc符号：

Category Name Search String

／ V_dc

Symbol Name Beginning with

1) Parts Gallery Preferences表格中参数设定值同上。单击Search按钮

2) 在Available Parts 表中，选择Voltage Source, Constant. 单击Place按钮放置V_dc符号。

5. 按以下方式查找和放置水平电容符号： Category Name Search String

／ cap

1) 选择Options＞Preferences菜单条目。 2) 单击Search 标签并选择设定值如下： Search part by Search match

Part Name Beginning with

3) 单击OK。 4) 单击Search按键。

5) 在Available Parts表中，选择Capacitor（一）。 6) 单击place按键放置C符号。

7) 如图2所示放置符号。如下可旋转符号180°。 * 将光标移至符号上以便选择该符号。

* 按下并保持住鼠标右键以便引出上托符号菜单。选择Rotate＞180菜单条目并释放鼠标键。

* 根据需要对符号重新定位。

6. 按以下方法查找并放置直立电容符号：

1) 在Parts Gallery中，使用3.5节中所作的相同设定值，只是在Available Parts表中，选择Capacitor（1）。 2) 如图2所示放置和定位符号。

7. 使用以下Parts Gallery设定值查找并放置6个接地符号： Category Name Search String

／ ground

1) 选择选择Options＞Preferences菜单条目。 2) 单击Search 页签并选择设定值如下： Search part by Search match 3) 单击OK。 4) 单击Search按键。

5) 在Available Parts清单中，选择Ground(Saber Node 0)。 6) 通过单击place按键6次放置 gnd符号。如图2所示布置符号。 8. 使用以下Parts Gallery设定值查找并放置3个VCC符号： Category Name Search String

／ vcc

Part Name Beginning with

1) 上次搜寻中使用的Parts Gallery Preferences表格设定值将作用于此次搜寻。单击Search按键。 2) 在Available Parts表中，选择VCC。

3) 单击Place按键3次来布局VCC符号。如图2所示布置符号。 4) 关闭Parts Gallery。

四、编辑符号属性

一旦所有部件均在原理图上布局，你可在每个符号上设定本设计专用的属性值。图4表示了要用的一些参数。

图4 单级晶体管放大器符号属性值

1. 对于那些属性值为（*opt*）并已被显示的符号(如电阻和电容符号)，你

可按以下方法更改每个值： 1) 将光标放在所需字段的端部。 2) 单击鼠标左键。

3) 在现有文字上后移一格（用后移键）将其删除。 4) 键入新文字。

5) 例如，将光标放在图4中所示rload字段的端部，并用10k替换*opt*。

6) 对于下列元件，重复a～d步骤。

61K

r2 re rc cin

17.6K 300 1.1K 33n 0.1n

cload

当你需要更换看不见的属性值时，你必须使用下一步所述的Property Editor。

2. 改变V_dc符号属性，实施以下步骤：

1) 将光标放在V_dc符号上以选中它，改变色彩表示它已被选中。还要注意在底部的Help字段中，会显示符号名称（V_dc），以及实例号（如—7）。

2) 按鼠标右键并保持。出现上托Symbol Menu 菜单。

3) 在Symbol Menu 菜单中，将光标在Properties…条目上并松开鼠标。

会显示Property Editor对话框。注意, 由于设定了Visibility Indicators(Vis)，因而可为一些属性显示值。通过多次点击这些指示器，并根据原理图窗口显示的情况，设置指示器, 如图5所示。

图5 属性框

4) 在Property Editor对话框中，将 ref属性改为VCC。 5) 将dc_Value属性改为12，默认为V。 6) 在Property Editor对话框中，单击Apply键。

3. 改变其余符号的属性，对于列在对应表格中的每个符号重复下列步骤： 1) 每次选择一个符号（用鼠标左键单击符号）

2) 如表一所示填充Property Editor对话框中的字段。表格中的符号参数值对应于图4所示的参考值。在改变参考值以前，它们已具有ref值如v1,res1,c1等。如果在Property Editor 中出现的参数在表中未列出，请不要改变它的内定值。

3) 完成对每个符号的特性值的输入后，单击Apply 按钮。单击Property Editor对话框（顶部）的Help按钮，可获得关于所选符合的一些特性的详细说明。如有必要可使用滚动杆查看未显现的附加特性表。

表一

符号参考 v.sig_source 属性名 ref initial pulse tr tf width period ac-mag 值 Sig_source 1.2 2.3 10n 10n 0.5u 1u 1 q1 (type=n,bf=200) r1 r2 rc re rload cin cload q_3p.q1 ref Saber_model r.r1(61k) r.r2(17.6k) r.rc(1.1k) r.re(300) r.rload(10k) c.cin(33n) c.cload(0.1n)

4. 关闭Property Editor对话框

ref ref ref ref ref ref ref 9

五、连接原理图

在布局完符号并设定了属性后，你可以如图6所示将部件连接在一起。

图6 单级晶体管放大器连线

在以下步骤中，除非有指示，否则不要在cin、q1、r1和r2的相交处连线。

1. 在两个端口间连线的最简单的方法如下：

1) 将光标放在第一端口上面（以V_dc符号的顶部开始）。 2) 单击鼠标左键。

3) 将光标放在第二个端口上（VCC符号在V_dc符号的上面。 4) 再次单击鼠标左键。

5) 重复步骤a～d，从而将每个接地和VCC符号连至相关部件，如图6所示。

2. 采用5.1中的步骤，连接cload至rc。注意在cload符号附近会形成一

个直角。按如下方法你可以重新布置任意一段导线： 1) 将鼠标移至你想要移动的导线段。 2) 按下并保持鼠标左键。 3) 将导线段拖至理想的位置。 4) 松开鼠标。 3. 将rc连至q1集电极。

4. 将re连至q1发射极。

5. 将rload直接连至由cload－rc连接形成的导线。 6. 将sig_source连至cin。如果需要，移动导线段。 7. 将q1的基极连至cin。参考图6。

8. 要将r1和r2连至q1-cin的相交点，你必须画两条线，一条从r1至相交

处。一条从r2到相交处，如果你从r2至r1画一条线，那么在cin-q1相交处则没有连接点。

六、修改导线标记属性

如果你不标记导线，Saber Sketch自动为每根线提供名称，例如_n30。如果你用一个便于阅读和理解的命名来标记导线，这对于将来的设计分析是有用的，如图7所示。

图7 单级晶体管放大器导线标记

与vcc或地相连的导线由Saber Sketch分别用vcc和gnd标记。没有必要改变这些标号。

要增加图7中所示出的4个导线标记的话，可按以下步骤进行： 1. 对于第一个导线标记，将光标移至所要的导线并使其改变颜色。 2. 按下并保持鼠标右键以显示弹出菜单Wire Menu。

3. 在弹出菜单Wire Menu 中，选择Attributes„条目并释放鼠标。显示

Wire Attributes对话框。

4. 将Name字段中的值改成理想的文字串，参看图7。

5. 在Wire Attributes对话框中，在Display Name字段单击Yes。 6. 单击Apply按键。

7. 将光标移至下一根要改名的导线上并单击鼠标左键。现有导线名出现在

Wire Attributes对话框Name字段中。

8. 重复6.4—6.7的步骤；直至完成导线标记的修改。 9. 关闭Wire Attributes对话框。 10. 单击Save图符以保存设计

。

此时，你已拥有一个可用于分析的完整设计。在教材的下一章节，你将使用Saber Guide来仿真放大器。

七、常用模板（templet）应用 1. 磁性器件(Magnetic)

磁性器件有很多，我们这里主要讲述Magnetic core、Winding及变压器。

查找路径：MAST Parts Library/Magnetics(可直接输入名称查找)打开此路径，左边Available Categories 栏下还有不同的子路径，右边的Available Parts栏下有Magnetic 模板(如Magnetic core、winding等)。

不同的模板，它的属性也不同，所要修改的参数也不同，我们在这里介绍最基本的参数。比如线性磁芯(Magnetic core，linear)，它的属性框中的参数有很多，但最基本的参数却很少。它的填写方法有两种：第一种是只需填写磁芯的电感量(al)；第二种是填写磁芯的长度、面积和磁导率(len、area、ur)，如果磁导率使用默认值1，那幺它只是代表磁芯的空隙。又如线圈(winding)我们只需填上匝输n就可，当然其它参数(面积、电阻)，越详细越好。

我们知道变压器也是一种磁性器件，是电源中不可缺少的器件。在Saber的Library中提供了三种类型五种型号的变压器模板。三种类型分别为：1)、DC 2)、linear 3)nonlinear。五种型号分别为：Two-winding；Three-winding；four-winding；five-winding；six-winding。

查找路径：MAST Parts Library/Magnetics/transformers(也可直接输入transformer查找)

三种不同类型的变压器所需的基本参数也不同，在DC变压器中只要定义输入输出匝数；在linear变压器中有两种提供参数的方法：第一种是提供电特性，即输入输出端的电感量(lp、ls)，第二种是提供磁特性，即输入输出端的匝数、磁芯长度、面积和磁导率(np、ns、len、area、ur)；在nonlinear变压器中要定义输入输出端的匝数(np、ns)、电阻(rp、rs)及磁芯的长度和面积(len、area),最好提供磁芯的磁矩回线所需的各种参数。(这里都是以Two-winding为例) 2. 电压源的查找(source)

在Saber的Library中，source的种类也有很多，但最常用的是电压Saber中的电压源有直流源(v_dc)、脉冲源(v_pulse)、正弦波电压源 (v_sin)、分段线性电压源(v_pwl)和v_trpf。

查找路径：MAST Parts Library/Electrical/Electrical sources/Voltage sources(可直接输入source查找)

在电压源的属性框中都有标有*rep*的属性栏，这表明此属性值必须由设计者自己提供，其它参数根据需要提供。 3. Averaged Model的查找

Averaged Model 是Saber 仿真软件所提供的一种独特的Model，主要是用来帮助设计反馈补偿电路的。

查找路径：MAST Parts Library/Electronic/Analog Ic/PWM Avg, Continuous.

Saber 的library中有多种Averaged Model，我们现在主要介绍一下在电源Demo中用到的一个Model(PWM,Forward 2 Switch CVM)，它是一个集PWM、变压器及开关功能于一体的Model。

它需要设计者输入的属性有最小占空比(dutymin)和最大占空比(dutymax)(它们取值范围是0~1之间)；对应于最小占空比和最大占空的控制电压(cntlmin和cntlmax)，它们的值是2.5*占空比；变压器的输入输出匝数比(n)；二极管导通电压(von)、导通电阻(rd)和关断电阻(roff)。 4. 补偿器(compensator)的查找

在设计中尤其是电源设计中我们经常遇到反馈回路的设计，由于引入了回路控制，就会增加电路的不稳定性，这样我们必须对电路进行补偿。在Saber中有各种传递函数的补偿器供设计者使用。

查找路径：MAST Parts Library / Electronic / Ideal / Poles & Zeros / Compensators(也可以直接输入compensator查找)。

补偿器的属性参数值的设定有两种方法：第一是确定传递函数的增益(k)、传递系数(w1,w2….)和直流电压的偏移(dcoff)；第二是确定等效电路的电阻和电容值。

5. 连接器(connector)的查找

在设计中我们会经常用到Top-Down设计，在一张图纸画不下所有电路图时，也会用到Multi-Sheet(使用多张原理图)，遇到这些情况时，我们就要在原理图上加上连接器(connector)。在Saber里有许多的连接器。

查找路径：MAST Parts Library/Schematic Only/Conncetors，无需参数设置。

第二章 Saber scope的介绍

Saber Scope是一个混合信号图形化波形分析器，它是Saber Designer的一个模块，包含50多种分析，70多种测量。能对仿真结果进行波形显示，并对波形进行分析和测量。教材本部分主要完成以下内容： *Scope Overview

*如何使用信号管理器 (Signal Manager) *如何使用波形计算器 (Waveform Calculator) *如何使用测量工具 (Measurement Tool)

注：

一、Scope Overiew

启动Saber Scope(Unix环境中直接输入Scope启动)，会出现一个空白图形窗口，如图8所示：

图8

Scope 窗口的菜单下面是它的图标栏，如图9所示：

图9 图标栏

在Scope 窗口底下有一条工具栏，如图10所示：

图10 工具栏

二、信息管理器

从下拉菜单中选择Tools>Signal Manager或者用鼠标左键单击工具栏中的

图符就会弹出信号管理器对话框，如图11所示：

图11

1) 从信号管理器对话框中选择File>Open Plotfiles…或者用鼠标左键单击对话框右边的Open Plotfiles…图标就会弹出复选框，你就可以选择你所要的目录下的文件。

2) 执行以上操作后，在信号管理器的Plotfiles栏会出现你所选上的文件，并弹出该文件中的所有信号，如图12所示：

图12

选上你所要观察的信号并双击鼠标左键或者用鼠标左键单击Plot，该信号就会以图形方式显示在Scope图形界面中。三、计算器（Calculator）

从Saber Scope 窗口的下拉菜单中选择Tools>Calculator或者用鼠标左键单击工具栏中的

图符就会弹出计算器窗口，如图13所示：

图13

Misc: 完成一些数学、向量、矩阵运算 (abs mod round等) Wave: 执行一些波形操作 (FFT IFFT f(x) Histogram等)

Cmplx: 完成一些复数运算 (complex real imag等) Logic: 执行逻辑运算 (与或非等) Trig: 完成一些三角运算 (sin cos tag等) Stack: 管理堆栈寄存器详细功能解释请看附录二。

四、测量工具（Measurement Tool）

Measurement Tool 也是Saber Scope 中的一项重要功能，通过选择Saber Scope窗口的下拉菜单Tools>Measurement或者用鼠标左键单击工具栏中的

图符就会弹出测量工具窗口，如图14所示：

图14

在图14中，用鼠标左键单击Measurement栏右边的箭头，就会弹出General、Time Domain、levels、Frequency Domain、S Domain、Statistics六大类50多种测量选项。用鼠标左键单击Signal栏右边的箭头可以选择你所要测量的信号。

General: At X value, At Y value, Delta X, Delta Y, Length, Slope, Local Max/Min, Crossing, Horizontal level, Vertical level, Point Marker

Time Domain: Falltime, Risetime, Slew rate, Period, Frequency, Duty Cycle, Pulse Width, Delay, Overshoot, Undershoot, Settle time

Levels: X at Maximum, X at minimum, Peak to Peak, Topline, Baseline, Amplitude, Average, RMS, AC Coupled RMS

Frequency Domain: Lowpass, Highpass, Bandpass, Stopband, Gain margin, Phass margin, Slope, Magnitude, dB, Phass, Real, Imaginary, Nyquist Plot Frequency

S Domain: Damping Ratio, Natural Frequency, Quality Factor

Statistics: Maximum, Minimum, Range, Mean, Median, Standard Deviation, mean +3 Standard Deviation, Mean –3 Standard Deviation, Yield, Dpu, Cpk

详细解释请看附录一。

第三章使用Saber Designer分析设计

一旦用Saber Sketch创建了一个可用于仿真的设计，你便可以进入Saber Guide Simulation Environment分析设计。

教材的本部分，将使用Saber Guide来分析你用Saber Sketch创建的单级放大器设计。步骤如下：

*怎样执行瞬态分析，这种分析可自动实施必要的DC分析。 *怎样完成小信号频率分析。 *怎样改变输出负载并分析结果。

*怎样布置测试器并在原理图上观察仿真结果。 *怎样用Scope测量和分析波形

一、从Saber Sketch环境中启动Saber Guide

在下面的步骤中，你将从Saber Sketch启动Saber Guide，Saber Sketch中已经打开了单级放大器设计：

1) 通过单击Saber Sketch中的Show/Hide Saber Guide图符示Saber Guide 图标条。

2) 1.2 通过单击Simulation Transcript图符Transcript窗口。

打开Saber Guide

来显

图15

Saber Guide Transcript窗口含有所有命令执行的结果。

二、执行瞬态和DC分析

在本教材的这一部分中，将完成瞬态分析，并用Saber Scope显示结果来检查输出信号波形。

在执行瞬态分析之前，找出电路的DC工作点非常重要。DC工作点在瞬变（时域）分析中用作第一数据点。DC分析从Time-Domain Transient (tr) Analysis（时域瞬变分析）对话框开始。

分析前，须为设计创建一个网表。当你开始瞬态分析前，它会自动完成。 1) 单击Transient Analysis图符

以调出Time-Domain Transient

Analysis对话框。会显示Basic图表。 2) 如下填好图表： End Time Time Step 电路 Run DC Analysis First

Yes

在瞬变分析可计算之前须确定DC工作点

100u 该值提示Saber仿真电路100us

0.1u 该值给Saber一个时间增量，以便开始解答

3) 在本教材的后面你还将用到这些瞬变分析设置值，因此要按下列方法将它们存储：

4) 在Time-Domain Transient Analysis对话框中，单击Defaults会出现如下的Set up for tranalysis对话框：

图16

5) 在set up for tranalysis对话框的Tag Name字段中输入单一名字amp_tr。

6) 选择Current标签，单击Set Tag。

Amp_tr标签名被加进Tags表中，并且你在set up tranalysis对话框中输入的值会出现在Form Value表中。

7) 仍在set up for tranalysis对话框中，单击Apply。

8) 在Time-Domain Transient(tr) Analysis 对话框中，单击OK。 9) 会显示一个Yes or No对话框来提示你在建立网表之前须保存单级放大器设计并询问你是否要继续。单击Yes。网表启动。

如果你离开操作，在Time-Domain Transient(tr)Analysis对话框中输入的值不会保存。要完成save-on-exit的话，选择下面Saber Sketch窗口菜单条目：

File＞Configuration＞Save on Exit 4. 观察Saber Guide Transcript窗口

文本窗口显示许可证信息，以及网表完成后执行的特殊命令。你可以卷动窗口来察看文本。该窗口首先显示正在使用的Saber版本、许可证资料以及本设计所用的模型等信息。

还显示DC分析执行时间。在这一步中，你没有填充Operating Point Analysis格式程序，因此使用默认设定值来确定设计中每个结点的DC值。在多数情况下，Saber仿真器使用在Operating Point Analysis格式程序中的默认设定值来寻找工作点。创建一个带.dc扩展名的文件来保留分析的结果。如果你想要显示DC分析结果，则执行下列步骤：

1) 在Saber Sketch窗口中，选择Results＞Operating Point Report„菜单条目来显示Operating Point Report对话框。

2) 在Operating Point Report对话框中，单击OK。它通知Saber使用默认设定值在Report Tool窗口中显示最近的DC工作点值，如图17所示。

3) 参考Report Tool窗口中的DC结果及原理图来协助分析结果。如有必要，你可重新设置窗口尺寸或使用卷动杆来察看所有结果。结果还显示在Saber Guide Transcript窗口中。 4) 关闭Report Tool窗口。

图17 直流工作点分析结果

在执行第a-c步前，瞬变分析执行时间显示在Saber Guide Transcript窗口中，表明瞬变仿真已完成。创建一个带.tr扩展名的文件来保存瞬变分析结果。三、在设计中设置探针

观察仿真结果的方法之一是在导线上设置一个探针或在设计中设置节点，方法如下：

1) 在Schematic窗口中，将光标移至aout导线并选择。该导线改变颜色。

2) 按下并保持鼠标右键来显示弹出菜单Wire Menu。

3) 在弹出菜单Wire Menu中，选择 Probe条目并释放鼠标。显示Probe窗口并附着在aout 线上。此时单击Zoom to Fit 图标

可

能是合益的。Probe 窗口的尺寸可以改变，把鼠标光标放到窗口的某一角上单击并按住左键则可重新定位角的位置。同样若把光标放在窗口的边上则可将Probe 窗口在设计窗口中移动。

4) 如果瞬态结果还没有显示在Probe窗口中，你可按如下步骤装载一个绘图文件：

a 将光标移到aout Probe窗口内。

b 按下并保持鼠标右键以显示上托Probe Menu。

c 在弹出菜单Probe Menu中，选择Open Plotfile„条目。会显示一个Open Plotfile对话框。

d 在File Name表中，选择single_amp.tr。

e 单击OK键，在结果对话框中单击Yes。输出波形显示在Probe窗口内。 f

图18

5) 按前面的步骤在输入信号(in)上设置探针。 6) 从结果可以看出输出波形已被电路电容变圆滑。三、执行AC分析和调用Saber Scope

在教材的这一部分，你将完成小信号频率分析以检查放大器的频率响应和增益。另外，你还要调用Saber Scope。

1) 通过单击Frequency Response图符

调出Small-Signal

Frequency Analysis对话框。会显示出Basic表格。 2) 如下填写表格： Start Frequency End Frequency

100(默认单位赫兹) 10 meg

3) 单击Input/ Output标签。

4) 在Plot After Analysis字段，单击Yes键。

5) 不要改动其他字段，单击OK。AC分析的执行时间在Saber Guide Transcript窗口中记录。并创建一个带扩展名.ac的文件来保存分析结果。

在Saber Guide Transcript窗口中记录的最后一个动作是由步骤3～5引起的调用Saber Scope。Saber Scope窗口与Signal Manager窗口和Single_amp.ac Plot

File窗口一起显示。从Plot File窗口，你可选择并调出感兴趣的信号，如下节所述。

五、用Saber Scope分析波形

在瞬态和AC分析完成后，可用Saber Scope Waveform Analyzer察看结果。

1) 为除去屏幕的混杂信号，要将Saber Sketch窗口最小化。 2) 在Single_amp.ac Plot File窗口中，左击选择信号aout。该信号被加亮。

3) 在Plot File窗口中单击Plot按键或将光标移至Graph窗口并单击鼠标中键可在Graph上绘出所选择的信号。aout波形显示在Graph窗口中。

图19

4) 在本教材中你不需要phase(deg):f(Hz)波形。按以下方法将其从Graph窗口删去：

a 将光标移至与phase(deg).f(Hz)绘图关联的aout信号名。aout信号名和波形会改变颜色。

b 按下并保持鼠标右键以调出Signal Menu。 c 选择Delete Signal条目。

5. 尽管你已经看到了瞬态分析的结果，但执行下列步骤可看出怎样在

Graph窗口调出另外的波形：

1) 在Signal Manager对话框中，单击Open Plotfiles„按钮。Open Plotfiles对话框出现。

2) 在File Name表中，单击Single_amp.tr。

3) 单击OK按键，会显示Single_amp.tr Plot File窗口。

4) 从Single_amp.tr Plot File窗口，调出aout和in信号，如前面第2和第3步一样。图形窗口便会增加两个新波形。

5) 注意in和aout波形的（V）：t(s)绘图与Saber Sketch中设计所显示的是一致的。当你察看完以后要删除这些波形。

6. 在Graph窗口中观察aout dB(v):f(Hz),（dB 是伏特而频率是赫兹）从波形可看出从2000Hz 到75kHz增益约为10dB。本教材的下一个部分将使用这个波形上使用Measurement Tool来获得增益和频响的准确读数。六、对波形进行测量和计算

Saber Scope内的Measurement Tool提供了在波形上实施各种测量和计算的方法。按以下方法检查单级放大器输出信号（aout）的带宽和增益： 1. 关闭Plot File窗口和Signal Manager窗口。

2. 在位于Saber Scope底部的Tool Bar中，单击Measurement图符

。出现Measurement对话框。

3. 选择Band pass测量步骤如下：

1) 将光标移至Measurement字段的右侧，在向下箭头键上保持鼠标左键。

2) 将鼠标下移至Frequency Domain菜单。

3) 选择Bandpass。简而言之，选择：Measurement＞Frequency Domain＞Bandpass菜单条目。

按下并

4) 由于在Graph窗口只有一个信号，aout应出现在Measurement对话框的Signal字段，如图20所示。

图20

5) 如果想看显示在图上的Topline和offset的值（这些值用于带通计算），则可点击透视Reference Levels字段的右侧的可见指示器。 6) 单击Apply键。带宽显示在图上。 4. 按以下方法选择Gain Margin测量：

1) 选择Measurement＞Frequency Domain＞Gain Margin菜单条目。 2) 单击Apply键。增益裕度显示在图中。

5. 如下使用Measure Results对话框，可获得更多有关执行的每次测量的

信息；或是控制显示在Graph窗口内的信息量： 1) 在Graph窗口中，将光标移至aout信号名。

2) 使用弹出菜单并选择Signal Menu＞Measure Results„条目。会出现Measure Results对话框。

3) 在Measure Results对话框中，确保左列的Bandpass被选中，如图21所示。

图21

4) 注意在Measure Results对话框右列中，执行带通测量可获得不同的值。 5) 点击各可见标识器以选择Graph窗口要显示哪些值。 a 当你已完成Measure Results对话框的探索后，将其关闭。

七、变化某参数

在教材这一部分，你可将发射电阻（re）从200Ω变化到400Ω，每次增加20Ω：并分别在每个电阻值时进行三类分析：直流工作点分析，瞬态分析和小信号分析。

1. 将Saber Scope窗口最小化并调出SaberSketch窗口。 2. 单击Vary图符

，会出现Looping Commands对话框。

图22

3. 在Looping Commands对话框中，单击Vary键。出现Parameter

Sweep对话框。

4. 如下填充Parameter Sweep对话框： Parameter Name

r.re

使用原始名称（r）后接标识符

（re）来指定参数。

Variation Type From To By

Step by 200 400 20

你可以保持该字段为下划线（-）

使Saber将电阻值从200Ω 改变至400Ω，增量20Ω

Units 单击Accept。

5. 按下列方法确定在每个扫描参数值上进行哪种分析：

1) 在Looping Commands对话框中，选择Add Analysis＞Within Loop(s)＞Transient菜单条目。在Looping Commands对话框中会出现一个新按钮(tranalysis)。

2) 单击tranalysis。出现Time-Domain Transient Analysis对话框。如果你自从开始使用本教材以来尚未关闭过Saber Sketch的话，可以看到你以前输入的值。步骤c-e示出怎样恢复以前保存的设定值。 3) 要调用你以前保存的瞬态分析设定值的话，在Time-Domain Transient Analysis对话框中单击Defaults，会出现set up for tranalysis对话框。

4) 在Tags表中选择amp_tr。这是你以前保存的文件名。

注意保存的瞬态分析设定值规定在每次进行瞬态分析前要执行DC工作点。每个re电阻值应计算出新的工作点。 5) 在set up for tranalysis对话框中，单击Apply。

6) 在Time-Domain Transient Analysis对话框中，单击Input/ Output标签。

7) 在Plot File和Data File字段，在现有的“tr”字符串前增加字符串“vary_”从而变为“vary_tr”。因为你规定不同的文件名，这种瞬态循环的结果不会改写以前的绘图文件。

8) 在Time-Domain Transient Analysis对话框中，单击Accept。 9) 在Looping Commands对话框中选择AddAnalysis >Within loop(s) > Small Single AC菜单会在该对话框中出现一个新按钮acannlysis。 10) 单击acanalysis。出现Small-Signal Frequency Analysis对话框。自从开始本教材以来如果未关闭Saber Sketch，你可看到以前输入的值。

6. 在Basic格式程序中，检查以下设定值。 Start Frequency End Frequency

100(Hz是默认单位) 10 meg

1) 单击Input/ Output页签。

2) 在Plot File和Data File字段中，在现有“ac”字符串前面增加“vary_”字符串，从而读作“vary_ac”。这样为绘图和数据文件创建了一个新的名字从而避免新结果改写现有文件。 3) 在Plot After Analysis字段，单击No键。

4) 在Small-Signal Frequency Analysis对话框，单击Accept。 7. 在Loopping Commands对话框中单击OK，开始执行参数扫描。在Saber Guide Transcript窗口中观察循环动作。在仿真完成后，你可显示参数扫描的结果。

8. 退出Saber Sketch应用（File＞Exit）。可以选择退出时保存设计。

八、显示参数扫描结果

在这一部分，你将装载由各种仿真产生的绘图文件并用Saber Scope显示出来。

1. 调出Saber Scope窗口。

2. 在Saber Scope图符条中，单击Clear Graph图符

波形。

3. 如果single_amp.ac plot File窗口是开启的话，要将其关闭。

4. 在Signal Manager中，单击Open Plot Files键，显示Open Plot File

对话框。

5. 在Open Plot File对话框中，单击single_amp.vary_ac和

single_amp.vary_tr文件名。 6. 单击OK。

7. 在single_amp.vray_ac Plot File窗口中，绘制aout。该图是一个多成

员波形，表明改变r.re电阻的效果。 8. 从图中删除phase(deg):f(Hz)波形。

9. 在single_amp.vary_tr Plot File窗口中，在与aout信号相同的X/Y轴上

绘制aout和in信号，步骤如下：

1) 在single_amp.vary_tr Plot File窗口中，选择aout和in信号。 2) 将光标移至Graph窗口并单击鼠标中键（Windows NT系统使用2键鼠标，同时击左、右键可获得相同的功能）。 10. 以下方法可帮助处理显示的数据： 1) 选择dB(V):f(Hz)aout信号。

2) 选择Signal Menu＞Members„菜单条目会显示Members Attributes对话框。

3) 单击Hide All键。小信号分析的结果现在被隐藏。 11. 现在你可按下列步骤观察多成员（V）：t(s)aout 信号： 1) 选择（V）：t(s)aout信号。

2) 选择Signal Menu＞Members„菜单条目。Members Attributes对话框显示aout数据。

从而删除以前的

3) 单击Hide All按钮。波形消失。

4) 点击Loop Highlight按钮。图形贯穿每个波形循环，再次点击Loop Highlight按钮循环停止。

5) 用Member Attributes对话框实验，从各种性能中选择满意结果。 12. 从Graph窗口删除（V）:t(s)aout和in信号。

Member Attributes对话框现在控制剩下的DB(V):f(Hz)aout信号。 13. 在Member Attributes对话框中，单击Show All Members按钮。 14. 关闭Member Attributes对话框。

第四章电路仿真

一、从Saber Sketch中进入防真环境

用SaberSketch创建了一个可用于仿真的设计，您便可以进入Saber Guide Simulation 环境对设计进行仿真。单击工具条上的Show/Hide Saber Guide按钮或选择View > Show Guide Iconbar，将会出现仿真工具条（如图23）。

图 23

在此环境中，您可以对设计进行多种仿真分析。

二、DC Operating Point Analysis (直流工作点分析) 1. 概述

此分析功能在于求解系统的静态工作点，为其他分析提供计算初始点。 2. 仿真器设置

单击DC Operating Point按钮（如图23）或选择Analysis >

Operating Point > DC Operating Point选项即可打开DC分析的仿真器（如图24）。

图 24

执行DC分析时无须设置仿真器参数，使用默认值即可。下面对仿真器常用参数的含义及其设置方法作简要介绍：

Monitor Progress

进度监控。确定仿真器运行时显示的信息数量，缺省值为0。显示的信息可在单击Simulation Transcript按钮调出的SaberGuide Transcript窗口中观察。可进行如下设置：

-1： 0：

显示仿真执行过程的简要信息与执行时间。只显示执行时间。

正整数（n）：将在每n个时间步长（时间步长：仿真器运行时，两次分析计算之间的间隔。）显示那一时刻的仿真时间、反复数量、时间步长、占用CPU时间等信息。

Sample Point Density

仿真器对电路中的非线性模块做线性化处理时将其分为n个线性段(n值为此参数值的2倍)，n越大，精度越高，但会降低仿真速度，最大可取1k。

如图25所示：

图 25

3. 示例

打开前面设计的d:\\analogy_tutorial\\amp\\single_amp.ai_sch文件，如图6，调出DC分析的仿真器如图 24，单击“OK”按钮即可执行DC分析。单击Simulation Transcript按钮可调出SaberGuide transcript窗口观察仿真执行情况。

三、Small-signal AC Analysis（交流小信号分析） 1. 概述

交流小信号用于检验系统的频域响应特性，可用DC分析结果作为本分

析的工作点。 2. 仿真器设置

单击Small Signal AC按钮（如图23）或选择Analyses > Frequency >

Small Signal AC选项，打开交流分析的仿真器（如图26）。 Start Frequency

扫描起始频率（fbegin）：作交流分析的频率下限。必须满足fbegin > 0。 End Frequency

扫描终止频率(fend)：作交流分析时的频率下限。必须满足fend > 0。 Run DC Analysis First

确定交流小信号分析之前是否进行直流工作点分析。如希望从静态工作点开始分析则选Yes，如从零时刻开始，选择No。

图 26

Signal List

信号列表：在此列表中加入您需要观察的信号。单击Select按即可出现待选项菜单（如图27）

图27

常用选项意义如下：

All Top Level Signals

包含多层次模型的设计中所有顶层信号。

All Signals 设计中所有的信号。 Get Selected Signals

按住Ctrl键，用鼠标点击所有您需要观察的信号所在导线（点击后导线变为绿色表示选中），然后在Signal List中选中Get Selected Signals选项，即可对您需要的信号加入列表，并替代原有信号。

Append Selected Signals

按住Ctrl键，用鼠标点击所有您需要观察的信号所在导线（点击后导线变为绿色表示选中），然后在Signal List中选中Get Selected Signals选项，即可对您需要的信号追加到列表，而并非替代原有信号。

Browse Design

允许您自己选择需要观察的信号，选中此项会出现所有信号列表，在其中可选择多个您需要的信号。

Include Signal Types

信号类型：选择需要观察的是电压信号（Across Variables Only）、电流信号（Through Variables Only）或兼而有之（All Variables）。

Plot File

仿真结果文件：保存在Signal List选项中被选中信号的仿真结果数据信息。

Data File数据文件

此数据文件中包含了原始仿真结果及每个步长的计算结果，会占用大量的磁盘空间。如无特殊需要，可在Data File 文本框中输入“_”，就不会生成数据文件。

Initial Point File

分析起点文件：以此文件的内容为分析起点进行分析。通常可设为两个值：

dc: 以DC分析结果做为交流小信号分析的起点。 zero: 从零点开始。 3. 示例

打开d:\\analogy_tutorial\\amp\\single_amp.ai_sch文件，如图6。调出交流小信号分析仿真器进行如下设置：

Start Frequency End

100（默认单位Hz） 100meg 1000 1k

Monitor Progress Data File _

Sample Point Density 其余参数按默认值即可。

单击OK即可执行交流小信号分析。在信号线上单击右键，选择下拉菜单中的Probe选项，可观察此点的仿真波形，双击图形区域可以进入Scope环境对仿真结果进行观察和测量。仿真结果如下图28所示：

图28

四、Time-Domain Analysis（瞬态分析） 1. 概述

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。 2. 仿真器设置

单击Transient按钮（如图23）或选择Analysis > Time Domain > Transient选项即可打开交流分析的仿真器（如图29）。

End Time

瞬态分析的终止时间。 Time Step

初始步长。前两次分析计算的时间间隔。您所设定的只是起始步长，起始步长越小，仿真精度高。第一步计算完成后，仿真器会根据上一步运算结果，自动选择下次步长。

Start Time

仿真分析的起始时间。可使用缺省值。

图29

Max Truncation Error

最大截断误差：在分析过程中每次计算结果的舍入精度。这个参数对仿真结果精度影响很大，甚至导致仿真不收敛。参数值越小，仿真精度越高，但参数值过小会降低仿真速度。通常取100u即可。 3. 示例

打开d:\\analoty_tutorial\\amp\\single_amp.ai_sch文件，如图6。打开瞬态分析仿真器进行如下设置：

End Time Time Step

10u； 0.1u 100

No ( 如前面未做DC分析，此项选Yes) _

Monitor Progress

Run DC Analysis First Data File

Max Truncation Error Sample Point Density 其余参数按默认值即可。

100u 1k

单击OK执行瞬态分析。可通过Simulation Trancript窗口观察瞬态分析执行过程（如图30）。

图30

仿真结果如图31所示：

图31

五、DC Transfer Analysis (直流扫描分析) 1. 概述

此分析允许电源按照指定规律变化，从而实现电路特性的规律性的

研究。直流扫描分析一般在DC分析的基础上进行。 2. 仿真器设置

单击DC Transfer按钮（如图23）或选择Analysis > Operating

Point > DC Transfer选项即可打开交流分析的仿真器（如图32）。

图32

Independent Source

在分析中被扫描的源。单击文本框右边的下箭头按钮，选择Browse Design，将出现Signal List窗口，选中进行扫描的源，单击OK将之加入到Independent Source文本框中。

Sweep Range

扫描方式。因为源采用不同的值进行多次分析计算，所以要选择一种方法来取得每次参与分析计算的源值。单击Sweep Range选项右边的按钮可以看到，能通过四种方式获取每次参与分析计算的源值。每种方式对应不同的扫描数据输入格式。

Step By：从起点开始以用户指定数据为固定步长递增。

数据输入格式： from

初始值

终止值

步长

Linear Steps：由用户指定分析次数m，仿真器根据下面的公式自动计算第i次进行分析的

Vi =Vo +（i-1）（Vi – Vo）/ (m-1) 参数值。数据输入格式： from

初始值

终止值

次数

Log Steps：由用户指定分析次数m，仿真器根据下面的公式自动计算第i次进行分析的

lgVi = lgVo + i*(lgVm – lgVo) / (m-1) (从Vo开始，i=1..m-1) 参数值。数据输入格式： from

初始值

终止值

次数 Log Steps

Set Values：由用户设定参与分析的参数值。

数据输入格式：将指定数据添入文本框，数据之间以空格分开。 3. 示例

打开d:\\analogy_tutorial\\amp\\single_amp.ai_sch文件，作如下改动，如图33所示，将cinh换成r3(10k)。

图33

调出直流扫描分析仿真器进行如下设置：

Independent Source: sig_source Sweep Range: Step By From 0 To 10 by 0.5 Data File: _(下划线) Monitor Progress

100

Sample Point Density 1k 其余参数按默认值即可。

单击OK执行分析。单击Simulation Transcript按钮可调出SaberGuide transcript窗口观察仿真执行情况。仿真结果如图34所示：

图34

六、Monte Carlo Analysis（蒙特卡罗分析） 1. 概述

在模型参数值浮动范围内随机取样（取样点数目由用户设定），对所取的参数值进行分析，检验器件参数在一定范围内浮动对输出的影响。蒙特卡罗分析要与其他分析（如瞬态分析）结合进行。 2. 仿真器设置

单击Monte Carlo按钮（如图Fig 23）或选择Analysis > Statistical > Monte Carlo选项打开构建分析结构的窗口Looping Commands（如图Fig 35）。

Edit menu

编辑菜单。当需要进行多重蒙特卡罗分析或蒙特卡罗分析与参数扫描分析互相嵌套时，通过对改变Edit menu的选项，可以控制AddLoop、AddAnalysis菜单中添加的分析加入到当前分析运行结构的位置。

Add Loop menu

添加循环菜单。通过菜单选项可以在现有分析结构上加入蒙特卡罗分析或参数扫描分析循环。

Add Analysis menu

添加分析菜单。通过菜单选项可以在现有分析结构上加入各种分析。

图35

除上述三个菜单选项外，利用分析按钮右侧的

按钮也可以调整分析结

构。如图28，通过mc下拉菜单中的选项可以改变mc分析在整个分析结构中的位置，如上移（Move Up）、下移（Move Down）、删除（Delete）等。

单击mc按钮打开蒙特卡罗分析仿真器（如图36）。 Runs

运行分析操作的次数。 Seed

模型随机取样点获取方式。即选择如何确定扫描分析的起点。

图36

Parameter List

参数列表。选择需要进行扫描的模型参数。单击Select按钮将出现一个下拉菜单（如图37），为您提供了多种方式选择要进行扫描的参数。各种方式的意义介绍如下：

图37

All Toplevel Parameters

选择带有多层次模型的设计中所有顶层模型参数进行扫描。 All Parameters

选择各层次模型的所有参数进行扫描 Browse Design

选中此项，将出现一个包含所有参数的列表框（如图38），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到

图38

Parameter List文本框中。

Get Parameters From Selected Parts

选中此项，将出现一个包含选中模型参数的列表框（如图39），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到Parameter List文本框中，原有内容将被覆盖。

Append Parameters From Selected Parts

选中此项，将出现一个包含选中模型参数的列表框（如图39），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到Parameter List文本框中，追加到原有内容。 3. 示例

图39

按图39绘制原理图，各模型参数设置如表二：

表二

模型名称 v_pulse 符号参考 v.v1 属性名 ref initial pulse tr tf delay width period ac-mag Resistor r.r1 r.r2 Capacitor Inductor 将此文件保存为：d:\\example\\rlc。

打开文件d:\\example\\rlc.ai_dsn，在mc分析内层添加直流工作点分析和瞬态分析循环，对 Vary与tr仿真器进行如下设置：

瞬态分析仿真器： End Time：5m； Time Step: 10n

Max Tranction Error：100u； Monitor Progress：100； Sample Point Density:1k Data File : ―_‖ mc分析仿真器：

c.c1 l.l1 ref mom ref mom ref c ref l 属性值 v1 0 1 1u 1u 10u 50u 100u 1 r1 normal(100,0.1) R2 uniform(1k,0.1) c1 normal(1u,0.1) l1 normal(25m,0.1) runs: 20； seed: constant；

Parameter List: 利用前面介绍的方法选择r.r1、r.r2、c.c1、l.l1；其余参数按默认值即可。

单击OK键执行仿真命令。仿真结果如图40所示：

图40

七、Pole-Zero Analysis (零极点分析) 1. 概述

此分析用于求解交流小信号电路传递函数中极点和零点的个数及其数值。做零极点分析之前应先做直流工作点分析。 2. 仿真器设置

单击Pole-Zero按钮（如图23）或选择Analysis > Linear System Analysis >Pole-Zero 选项打开pz分析仿真器设置窗口（如图41）

图41

Find Poles、Find Zeros 选择寻找零点还是极点。 Input Source 选择源。 Output List 选择输出信号。 (3)、示例

打开文件d:\\example\\rlc.ai_dsn，调出pz分析仿真器，参数设置如下： Find Zeros： Yes Input Source： v_pulse.v1 Output List： vout

Run DC Analysis First：Yes（如事先以做过直流工作点分析，此项可选No）。

Report After Analysis: Yes 其余参数按默认值即可。

单击OK按钮执行pz分析。分析结果如图42所示：

图42

也可以在SaberScope中观察仿真结果，选择Results > View Plotfiles in Scope可自动调出SaberScope显示仿真结果：

图43

八、Parameter Sweep Analysis (参数扫描分析) 1. 概述

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。 2. 仿真器设置

单击Vary按钮（如图 23）或选择Analysis > Parametric > Vary选项打开构建分析结构的窗口Looping Commands（如图44）。

构建分析结构的方法与前面介绍的蒙特卡罗分析中相同。此处不再重复介绍。单击Vary按钮可进入参数扫描分析仿真器设置环境（如图45）。

图44

图45

Parameter Name

选择要进行扫描的参数。单击Select按钮将出现一下拉菜单（如图45）各选项意义：

Browse Design

选中此项时，会调出一个参数列表框，其中包括了所有模型的参数，可在其中选取需要进行扫描分析的参数。

Get Parameters from Selected Parts：选中此项也会调出一个参数列表框，不同之处在于，这里只包括在设计中被选中模型的参数。

Variation Type

参数值获取方式。由于参数扫描分析是在一定范围内进行多次分析，所以如何确定每次分析采用的参数值需要根据用户的要求来设定（蒙特卡罗分析中每次分析使用的参数值由仿真器随机指定，这正是二者区别所在）。单击

Variation Type选项右边的数值。

Step By

按钮可以看到，能通过四种方式获取每次分析的参

从起点开始以用户指定数据为固定步长递增。数据输入格式：

from 初始值 to 终止值 by 步长 Linear

由用户指定分析次数m，仿真器根据下面的公式自动计算 Ni =No +（m-1）（Nm – No）/ m 每次进行分析的参数值。数据输入格式：

from 初始值 to 终止值 in 次数 Log Steps

由用户指定分析次数m，仿真器根据下面的公式自动计算每次进行 lgNi = lgNo + i*( lg Nm – lgNo）/ (m-1) (从No开始，i=1..m-1) 分析的参数值。数据输入格式：

from 初始值 to 终止值 in 次数 Log Steps Set Values：由用户设定参与分析的参数值。数据输入格式：将指定数据添入文本框即可。 (3)、示例

打开文件d:\\example\\rlc.ai_dsn，在Vary分析内层添加零极点分析，对 Vary与pz仿真器进行如下设置：

pz分析仿真器： Find Zeros： Yes Input Source： v_pulse.v1 Output List： vout

Run DC Analysis First：Yes（如事先以做过直流工作点分析，此项可选No。）

Report After Analysis: Yes

其余参数按默认值即可。 Vary分析仿真器：

Parameter Name: /c.c1/c From 0.1u To 1u by 0.1u 其余参数按默认值即可。

添加AddAnalysis > After Loops > View Plotfiles in Scope菜单项，以便在完成分析后自动显示结果。

单击OK键执行仿真命令。仿真结果如图46所示：

图46

九、Fourier Analysis For Periodic Signals (傅立叶分析). 1. 概述

此分析用于求解时域信号的直流分量、基波分量高次谐波分量的幅度和相位。傅立叶分析必须以瞬态分析为基础。

图47

2. 仿真器设置

选择Analyses > Fourier >Fourier选项即可打开傅立叶分析的仿真器（如图47）。通常进行傅立叶分析时，仿真器参数按其默认值即可。也可以根据自己的需求进行参数设定，如改变需要计算的谐波数量(Number of Harmonics)、傅立叶变换的基频（Fundamental Frequency）、起点和终点（Period Beginning, Period End）等。 3. 示例

按图48绘制仿真原理图。

图48

各模型参数见表三：

表三

模型名称 v_pulse 符号参考 v.v1 属性名 ref dc_value ref V_sin v.vin offset amplitude frequency ref Saber_model =3e-q_3p,npn q.q1 12,rb=2,rc=100m,re=50m,cje=1n,cjc=500p,ikf=3,br=5) ratings ref Winding,linear2

Xfr.x1 rp=100m,rs=50m 55

(pdmax_ja=20,icmax=5,vcemax=50) X1 Lp=400m,ls=100m,Ur==1,k=0.995, 属性值 vcc 30 vin 0 5 100 q1 (type=_n,bf=150,isRatings:pdmax_ja=30,vpmax=40, vsmax=20,ipmax=5,ismax=20 r.r1 Resistor r.r2 r.rsrc r.rload Capacitor c.cin ref:r1,rnom:1k ref:r2,rnom:220 ref:rsrc,rnom:100 ref:rload,rnom:8 ref:cin,c:100u c_pdmax Saber 将此文件保存为：d:\\example\\pwramp。首先对此电路做直流工作点分析和瞬态分析。瞬态分析参数设置： End Time : 100m Time Step: 1u Monitor Progress: 100 Run DC Analysis First: Yes

Plot After Analysis: Yes – Open Only

Max Truncation Error (under Calibration): 100u 单击OK执行DC分析与瞬态分析。打开傅立叶分析仿真器进行如下设置： Number of harmonics: 14 Fundamental Frequency: 100 Plot After Analysis: Yes – Open Only

单击OK执行傅立叶分析。分析结束后将自动调出SaberScope，在pwramp.fou信号窗口中双击rload观察傅立叶分析结果（如图）。在图形窗口右上角处的roald字符串单击右键，会弹出一个下拉菜单，选择View > Vertical value > dB(y) 选项，将仿真结果转化为Bode图（如图49）。

c_max c_vrmax 1 50 5 56

图49

十一、Stress Analysis (应力分析) 1. 概述

应力分析用来检验电路运行时的工作参数是否超过的元器件的承受能力。 2. 仿真器设置

选择Analysis > Stress选项打开应力分析的仿真器（如图50）。

图50

Use Input From

选择电路工作参数的来源。可以是静态工作点、瞬态分析结果或初始状态。

Input Data File

选择电路工作参数文件。与电路工作参数来源相对应。 Use Input From：Transient Analysis—— Input Data File：tr Use Input From：Initial Point File—— Input Data File：_ Use Input From：DT Transfer Analysis—— Input Data File：dt 3. 示例。

打开文件d:\\example\\pwramp.ai_dsn，在做应力分析之前，请先进行DC分析和瞬态分析，

瞬态分析参数设置： End Time : 50m Time Step: 1u Monitor Progress: 100 Run DC Analysis First: Yes

Max Truncation Error (under Calibration): 100u 单击OK执行DC分析与瞬态分析。然后对Stress仿真器进行如下设置： Use Input from: Transient Analysis Report After Analysis: Yes Derating File Name: derating.file X window: 10m 其余参数按默认值即可。

单击OK按键运行应力分析。分析结果如图51：

图51

十一、Sensitivity Analysis(灵敏度分析) 1. 概述

此分析用来检验某个模型参数发生变化时，对系统特性的影响。 2. 仿真器设置

选择Analysis > Parametric>Sensitivity选项打开应力分析的仿真器（如图53）。

Parameter List

要进行灵敏度分析的参数列表。单击Select按钮将出现一个下拉菜单。各菜单选项意义如下：

All Parameters

选择所有模型的所有参数进行扫描

Browse Design

选中此项，将出现一个包含所有参数的列表框（如图52），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到Parameter List文本框中。

图52

Get Parameters From Selected Parts

选中此项，将出现一个包含选中模型参数的列表框（如图52），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到Parameter List文本框中，原有内容将被覆盖。

Append Parameters From Selected Parts

选中此项，将出现一个包含选中模型参数的列表框（如图52），按住Ctrl键，点击所有需要进行扫描的参数，单击OK按钮，即可将这些参数加入到Parameter List文本框中，追加到原有内容。

Perturbation 参数值相对误差。

图53

3. 示例

打开文件d:\\example\\rlc.ai_dsn，调出灵敏度分析仿真器，参数设置如下：

Parameter List Perturbation

r.r1/rnom r.r2/rnom c.c1/c l.l1/l 0.1 Yes

Report After Analysis

选择Addanalysis > Basic > Transient选项添加一瞬态分析。其参数设置：

End Time Time Step

5m 10n 100 Yes

Monitor Progress

Run DC Analysis First 单击Accept。

Max Truncation Error (under Calibration) 100u

选择Addanalysis > Batch Measure选项，添加一测量操作，其参数设置：

Measure 单击Accept。

单击OK按钮运行灵敏度分析。可从SaberGuide Trancript窗口中观察分析结果（如图）

Time Domain > Overshoot

Curve Name Vout

图

十二、Two-Port Analysis (两端口分析) 1. 概述

此分析用于计算输入输出阻抗以及直流工作点附近的小信号传递函数等。 2. 仿真器设置

选择菜单Analyses > Frequency > Two-Port选项可以打开两端口分析的仿真器（如图55）。各参数意义：

Strart Frequency 起始频率。

End Frequency 终止频率。 Input Source

输入电源，必须是源。 Output Port

输出变量对应的节点。 3. 示例

打开文件d:\\example\\pwramp.ai_dsn，将rsrc.rnom(如图 48中红圈标注)改为1m,在做两端口分析之前，请先进行DC分析。

两端口分析仿真器参数设置： Start Frequency: 10 End Frequency: 1k Input Source: v_sin.vin Output Ports: vload

Plot After Analysis: Yes-Open Only 单击OK运行两端口分析。

分析完成后，SaberScope、Signal Manager、信号图形窗口将被自动调出，在信号图形窗口中双击+v_sin.vin, vload目录，在子菜单中双击gain选项（放大倍数）与zin选项(输入)，观察分析结果（如图56）。

图56

第五章如何创建Symbol

我们在用Saber仿真软件进行设计时，有时现有model的symbol不能满足我们的需要(如变压器的输入输出端口的结构)；或者我们想把自己的某个模块做成一个model，以便在以后的设计中调用，实现真正的Top-down结构；或者我们想自己建模等，在这些情况下，我们都会用到Symbol的创建。在这一章里，我们将具体介绍如何来创建自己的Symbol。

一、通过修改现有的Symbol

我们在使用变压器或Ic芯片时，有时需要改变变压器输入输出端的结构或者芯片管脚的位置，在这种情况下，我们只需修改现有Symbol。

具体操作是从SaberSketch中打开现有的Symbol(打开的方法有很多，可以直接从File下打开，也可以从Parts Gallery 中找到这个Model,把它放入原理图，然后用鼠标点左键点击它，再点击右键打开Symbol Menu,选中Symbol Editor项)，修改后保存在相应的文件目录下（如图57）。

图57

如果你想以后方便使用的话，你还可以把它做成一个新的Model，方法如下：

第一步：从SaberSketch界面中打开Parts Gallery->Edit->New Parts

第二步：在Create New Part 对话框的description栏中填上Model名(你自己任意取)，Category栏中选取Model的路径，Symbol栏中选取你前面保存过的Symbol,然后按Create键

第三步：如果你要给这个Model编写自己的Mast语言，你还必须在Create New Part 对话框的属性栏中填上必要的属性。最只要的是在第一栏属性框的Name中填上primitive, Value中填上你所写Mast语言的文件名，如图58所示：

图58

二、创建Hierarchical Symbol

Hierarchical Symbol就是我们通常所说的层级符号，创建Hierarchical Symbol 的目的是把我们常用的子模块电路做成自己的元器件Model, 方便以后使用，实现真正的Top-down设计。我们用前面创建的Single_amp文件为例讲述创建Hierarchical Symbol的过程。

第一步：首先打开Single_amp原理图，去掉直流电源v_dc(假设此直流电源是由其它模块提供)，再假设晶体三极管的发射极为输出端，为其它模块提供电信号，然后它的输入输出端加上connector(在saber Model里有多种connector, 由于此处是模拟层级接口，所以选用Hierarchical analog Model) ，并分别为它们取名a、b，如图59所示：

图59

第二步：从SaberSketch的下拉菜单中选上Schematic->Create-> Hierarchical Symbol, 如图60所示。

图60

第三步：完成第二步以后，会出现绘制Symbol的窗口（如图61），而且里面存在了你在原理图上加上的a、b两个connector，你可以在它们之间绘上你所喜欢图形，然后Save就可以了。

图61

如果你要把它建成一个Model，你可以照1中所讲的步骤完成。

下面是一个用磁路结构创建变压器的例子：

一．设计变压器初级绕组

1.由于印制板基材内径为9mm，线宽为0.3mm，线间距为0.3mm, 而且初级绕组共8层，每层3匝，所以可以算出从里到外第一匝的面积为67.9mm2 , 第二匝的面积为83mm2, 第三匝的面积为103.8 mm2 。

2.由于8层绕组之间都是串联，所以整个初级线圈可以看成是8匝面积为67.9mm2、8匝面积为83mm2以及8匝面积为103.8 mm2的线圈串联而成。

3.绕组层与层之间有电容，估计为50P。根据以上三点，设计出初级绕组如图62所示：

图62

二、设计变压器次级绕组

1. 由于印制板基材内径为9mm，线宽为0.2mm，线间距为0.2mm, 而且初级绕组共24层，每层5匝，所以可以算出从里到外第一匝的面积为66.4mm2 , 第二匝的面积为78.5mm2, 第三匝的面积为91.56m m2 ，第四匝的面积为105.6mm2,第五匝的面积为120.7mm2。

2.由于8层绕组之间都是串联，所以整个初级线圈可以看成是24匝面积为66.4mm2、24匝面积为78.5mm2、24匝面积为91.56mm2、24匝面积为105.6mm2以及24匝面积为120.7mm2的线圈串联而成。

3.绕组层与层之间有电容，估计为10P。根据以上三点，设计出初级绕组如图63所示：

图63

三、封装初级与次级绕组

初级绕组封装和次级绕组封装如图所示：

图

四、设计磁芯并组成完整的变压器

1、磁芯型号为RM8,磁导率u =2000,可查得：

uhc =10000,bmax=4200,hmax=15,bsat=3800,hsat=3.5,br=1750,hc=0.25

2、由磁芯的形状，可以把它看成双E型磁芯，根据它的外形尺寸，可以得到它的磁芯长度和面积以及气隙长度。得到初级绕组、次级绕组和磁芯尺寸和外形后，通过Saber的磁路结构法构造出平面脉冲变压器的结构如图65所示：

图65

五、封装变压器

变压器的封装图如图66所示:

图66

然后按前面介绍的方法把它做成model。

附录一

List of Measurement Operations

The following list identifies the measurements that are available through the Measurement Tool: Category Measurement

AC Coupled RMS Levels Amplitude

At X

Average

Bandpass Baseline Cpk Crossing

Damping Ratio dB

Delay

Time Domain

Displays the delay between the edges of two waveforms.

Levels General

Levels

Frequency Domain

Levels Statistics

General

s Domain

Frequency Domain

Displays the dB value on a point on a waveform.

Displays the damping ratio of a point on a waveform.

Displays the crossing (intersection) points of two waveforms.

Displays an indicator of the process capability for a waveform.

Displays the baseline level of a waveform.

Displays the bandwidth, the low, high, or center frequency, or the level at which the measurement is made for a bandpass-shaped waveform. Displays the average value of a waveform.

Displays the Y-axis value at a particular X-axis point on a waveform. Description

Displays the RMS value of the AC component of a waveform.

Displays the amplitude of a waveform.

Delta X Delta Y Dpu

Duty Cycle

General

Statistics

Time Domain

Displays the X-value difference between two Y-axis points on one or two waveforms.

Displays the Y-value difference between two X-axis points on one or two waveforms. Displays the number of defects per unit of a scatter plot waveform.

Displays the duty cycle of a periodic waveform. Falltime

Frequency

Gain Margin Highpass

Histogram

Horizontal Level

Imaginary Length

Local Max/Min Lowpass

Magnitude

Maximum

Mean Mean +3 std_dev Mean -3 std_dev Median Time Domain Time Domain Frequency Domain Frequency Domain Statistics General Frequency Domain General General Frequency Domain

Frequency Domain Levels and

Statistics Statistics Statistics Statistics Statistics Displays the falltime of a waveform.

Displays the frequency of a periodic waveform. Displays the gain margin in dB of a complex waveform.

Displays the corner frequency of a waveform with a highpass shape.

Displays a histogram of a waveform. Displays a moveable horizontal line to identify Y-axis levels.

Displays the imaginary value of a point on a waveform.

Displays the length of a straight line that connects two X-axis points on a waveform.

Displays the local maximum or minimum point on a waveform.

Displays the corner frequency of a waveform with a lowpass shape.

Displays the magnitude of a point on a waveform.

Displays the maximum value of a waveform.

Displays the mean value of a waveform.

Displays the (mean + 3) value of a waveform.

Displays the (mean -3) value of a waveform.

Displays the median value of a waveform. 71

Minimum Levels and

Statistics

Natural Frequency s Domain

“显示文本”不能横跨

Nyquist Plot Frequency Frequency Domain Overshoot Time Domain Pareto Statistics

Peak to Peak Levels Period Time Domain Phase Frequency

“显示文本”不能横跨Domain

Phase Margin Frequency Domain

Point Marker General Pulse Width Time Domain

Quality Factor s Domain

Range Statistics

Real Frequency

Domain

Risetime Time Domain

RMS Levels

Settle Time Time Domain

Slew Rate Time Domain

Displays the minimum value of a waveform.

Displays the natural frequency of a point on a waveform.

Displays the frequency at a point on a Nyquist (or Nichols) plot.

Displays the overshoot of a waveform relative to a default or specified topline.

Displays a Pareto chart of a multi-member analysis.

Displays the waveform's peak-to-peak value.

Displays the period of a periodic waveform.

Displays the phase value on a point on a waveform.

Displays the phase margin of a complex waveform in degrees or radians.

Displays a moveable point marker on the

waveform to display the X-value and Y-value.

Displays the pulse width of a waveform.

Displays the quality factor of a point on a waveform.

Displays the range of Y-axis values covered by the waveform.

Displays the real value of a point on a waveform.

Displays the risetime of a waveform.

Displays the RMS value of a waveform.

Displays the settle time of a waveform.

Displays the slew rate of a waveform. 72

Slope

Standard Deviation

Stopband

Threshold (at Y) Topline

Undershoot

Vertical

Vertical Cursor X at Maximum

X at Minimum Yield Frequency Domain and General

Statistics

Frequency Domain

General Levels

Time Domain General

General Levels Levels Statistics

Displays the slope (optionally as a per-octave or per-decade value) of a waveform.

Displays the standard deviation of a waveform.

Displays the stopband, the low, high, or center frequency, or the level at which the measurement is made for a stopband-shaped waveform.

Displays the X-axis values at a particular Y-value on the waveform.

Displays the topline level of a waveform.

Displays the undershoot of a waveform.

Displays a moveable vertical line to identify X-axis levels.

Displays a vertical cursor that spans different graphs, for X-value, Y-value, and delta Y measurements.

Displays the X-value corresponding to the maximum value of a waveform.

Displays the X-value corresponding to the minimum value of a waveform.

Displays the ratio of data points that fall between the specified upper and lower Y-axis values of a waveform.

附录二

Calculator Extended Operation Buttons

Misc Button

vma Menu

Wave Button

Cmplx Button

Logic Button

Trig Button

Stack Button

Misc Button Operation abs mod

fmod ceil floor

Description

The absolute value of the X-register.

x modulo y.

Floating point x modulo y.

Rounds off floating point values to the next highest integer.

Rounds off floating point values to the next lowest integer.

Performs various mathematical operations as well as vector and matrix array operations.

Performs vector, matrix, and array operations. This menu is selected from Misc button options.

Performs waveform operations.

Performs complex number operations.

Performs logical operations.

Performs trigonometric operations.

Manages the stack registers.

round

hypot vma

Rounds off floating point values.

The square root of the sum of the square of the X-register and the square of the Y-register.

Opens Vector/Matrix/Array menu.

VMA Menu Operation

vmax vmaxi

vmin vmini mean sum var variance

specvariance

Wave Button Operation FFT

IFFT

Description Returns the largest value of all of the elements in a vma argument. Returns the index for the largest value of all of the elements in a vma argument. Returns the smallest value of all of the elements in a vma argument. Returns the index for the smallest value of all of the elements in a vma argument. Returns the mean value of all of the elements in a vma argument. Returns the sum of all of the elements in a vma argument. Returns the computed sample variance of all the elements in a vma argument. Returns the biased variance of all the elements in the vma argument. Returns the spectral variance of all the elements in a

vector vma argument. The argument is assumed to be the result of a Fourier transform. Description

Opens the Fast Fourier Transform dialog box.

Opens the Inverse Fast Fourier Transform dialog box.

Swap X and Y Axes

Limit X Range

Limit X and Y Range

Limit to Finite Values

Change X and Y View

Sample X Axis f(x)

Histogram

Extract Member

Swap Parameters

Reduce Dimension

Group Delay

Phase Delay

Cmplx Button Operation J complex

real

imag

Swaps the x and y axes of the waveform in the X-register.

Limits the range of the x axis of the waveform in the X-register.

Limits the range of the x and/or y axes of the waveform in the X-register.

Limits the range of the x and/or y axes of the waveform to finite values.

Applies a view transform to the x and/or y axes of the waveform in the X-register

Applies X-sampling to the waveform in the X-register.

Creates a parametric function of y1 vs y2, with X as the parameter for waveforms in the X-register and Y-register.

Converts the waveform in the X-register to a histogram.

Extracts a single member from a multi-member waveform in the X-register.

Swaps the waveform parameter order of the waveform in the X-register.

Reduces the dimension of the waveform in the X-register by 1.

Creates a new waveform displaying Group Delay time.

Creates a new waveform displaying Phase Delay time.

Description

Places a \"j\" onto the X-register to indicate a complex number.

Creates a complex number with the X-register as the real part, and the y register as the imaginary part.

Places the real part of a number or waveform onto the X-register.

Places the imaginary part of a number or waveform onto

the X-register. mag db

phase cphase

phasedeg

cphasedeg

conjugate

polar

Logic Button Operation

y or x

y and x

y xor x

not x

y<>x

yy<=x

y>x

Absolute magnitude.

Decibels.

Phase of the X-register, always in radians, limited to values between 0 and 2

Phase of the X-register, always in radians, with unlimited bounds.

Phase of the X-register, always in degrees, limited to values between 0 and 360.

Phase of the X-register, always in degrees, with unlimited bounds.

Complex conjugate of the X-register. Converts polar notation to a complex number.

Description

OR the X and Y-registers (bitwise operation).

AND the X and Y-registers (bitwise operation).

Exclusive OR the X and Y-registers (bitwise operation).

NOT the X-register (bitwise operation).

Left shift the Y-register by the number of bits in the X-register.

Right shift the Y-register by the number of bits in the X-register.

The X-register is set to 0 if the X-register is less than the Y-register. Otherwise, it is set to 1.

The X-register is set to 0 if the X-register is less than or equal to the Y-register. Otherwise, it is set to 1.

The X-register is set to 0 if the X-register is greater than the Y-register. Otherwise, it is set to 1.

y>=x

Trig Operation sin cos tan asin acos atan

atan2 sinh cosh tanh Stack

Operation

Clear All

Clear Selected

Clear X

Rename X

Copy X

Swap X and Y

Roll Up

The X-register is set to 0 if the X-register is greater than or equal to the Y-register. Otherwise, it is set to 1.

Description

Sine of the X-register.

Cosine of the X-register.

Tangent of the X-register.

Inverse sine of the X-register.

Inverse cosine of the X-register.

Inverse tangent of the X-register.

Inverse tangent of the X-register divided by the Y-register.

Hyperbolic sine of the X-register.

Hyperbolic cosine of the X-register.

Hyperbolic tangent of the X-register.

Description

Clear all registers.

Clear selected stack registers.

Clear the first stack register.

Rename the item in the X-register

Copy waveform in the X-register. Specify new axis names and units of scale.

Swap the first two stack registers.

Roll the stack up one register.

Roll Down

Roll the stack down one register.

在许多IC厂商的网站上，会有一些基于Saber软件的模型可供下载使用。今天来简单讨论一下如何在Saber中使用这些模型。其实很简单，当你下载完基于Saber软件的模型（*.sin文件)以后,所需要做的事情就是为这个模型建立一个同名的符号（*.ai_sym文件），并设置两个属性值，就可以在SaberSketch中使用了。但需要注意的是，使用的时候符号（*.ai_sym文件）和模型（*.sin文件）都要放在工作目录下。下面简单举一个例子,假定从网上的下载的模型文件为 irq970.sin。如果利用文本编辑器打开该文件，一般能看到如下一段定义： template irq970 g d s = parameters.... electrical g,d,s .......

其中 irq970 后面的 g d s 定义了模型有三个管脚，分别为g、d、s。第二行定义了这三个管脚都是 electrical 的。看到这里就足够了，我们可以在根据这个在SaberSketch中为模型建立符号。具体过程如下：

1.在SaberSketch中调用 new/symbol 命令创建一个新符号，然后运用Drawing Tool工具绘制符号的轮廓图形；

2.单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Create/Analog Port，这里要与electrical属性对应，为符号添加3个端口(port)，即所谓的管脚；

3.选中所添加的端口并单击鼠标右键，在弹出菜单中选择 Attributes... 命令。在弹出的Port Attributes 对话框中，设置Name为 g、d、s（注意：3个端口的Name各对应一个，相当于对应器件的管脚）；

4.在New Symbol窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择 Properties...命令，会弹出Symbol Properties 对话框，在对话框中添加一项属性Primitive，其值设置为irq970(注意：这里对应的是模型的名字）。

5.选择File/Save命令，符号的名字为 irq970，并和模型（irq970.sin文件）保存在同一目录下。并再次在符号窗口单击右键，在弹出菜单中选择 Properties... 命令，此时软件自动为符号和模型建立映射关系，如果出错，则表明映射过程出了问题，需要根据提示对符号或者模型进行修改，如果没出错，会再次弹出Symbol Properties对话框。自此就完成了为模型创建符号的工作。

需要注意的是，在使用模型的时候，需要将模型和符号文件同时拷入工作目录下，并通过Schematic/Get Part/By Symbold Name...命令进行调用。也可通过在PartGallery里右键单击某个目录，在弹出菜单中选择 New Part命令，将模型和符号加入PartGallery中，方便使用。

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文