Tina Pro实验讲义 32页

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Tina Pro实验讲义
今,已被并入 ORCAD,成为 ORCAD- PSPICE,但 PSPICE仍然单独销售和使用,新 推出的版木是功能殂大的模拟电路和数字电路混合仿真EDA软件,它可以进行各 种各样的电路仿螅、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输 出、并在同一个窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电 路进行仿真,包括IGBT、脉宽调制电路、模/数转换、数冫模转换等,都可以 得到精确的仿真结果。对于庠中没冇的元器件模块,还可以自已编辑。 EWB( ELECTR0 NICS WORKBENCH EDA)软件是交互图像技术有限公司 ( INTERACTIVE IMAGE TECHNOL0 GIES Ltd)在20世纪90年代初推出的EDA软件, 但在国内开始使用却是近几年的事。相对其它EDA软件而言,它是个较小巧的软 件,功能也比较单一,就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真,但你绝对不可 小瞧它,它的仿真功能十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果,而且它 在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号 发生器、逻辑转换器等工具,它的器件库中则包含了许多人公司的晶体管元器件、 集成电路和数字门电路芯片,器件库中没有的元器件,还可以由外部模块导入。 在众多的电路仿真软件中,EWB是最容易上手的,它的工作界面非常直观,原理 图和各种工貝都在同一个窗口内,未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用 该软件。对于电路设计工作者来说,它是个极好的EDA工具,许多电路你尢须动 用烙铁就可得知它的结果,而∏若想更换元器件或改变元器件参数,只须点点鼠 标即可,它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用,利用它可以直接从屏幕上 看到各种电路的输岀波形。EWB的兼容性也较好,其文件格式可以导出成能被 ORCAD或 PROTEL读取的格式,该软件只有英文版,在中文版的 Windows下它的 些图标会偏移两个位置,但不影响它的使用。 VISI0是ⅥST0公司在1991年推出的用于制作图表的软件。在早期它主要 用作商业图表制作,后来随着版本的不断提高,新增了许多功能。VISI04.0已 是个多功能的流程图制作软件,进入国内后很受软件工作者的欢迎。它的界面很 友好,操作也很简单,但却具有强大的功能,可以绘出各种各样的流程图,它不 仅仅局限在商业、软件业和电路设计领域,也是所有软件设计者必不可少的工具, 可以用它制作的流程图包括电路流程图、工艺流程图、程序流程图、组织结构图、 商业行销图、办公室布局图、方位图…在徽软公司的OICE中就集成了VISI0 4.0的组成部分。VISI02000被宣称为是世界上最快捷、最容易使用的流程图软 件,并比以前的版本增加了更多的功能。ⅥIS10只有美文版,但由于它的直观界 面,即使英文不好的人也可以较快学会使用它。 Tina pro是重要的现代化EDA( Electronic Design Automation,即电子电 路设计自动化)软件之,用于模拟及数字屯路的仿真分析。其研发者是欧洲(匈 牙利) Designsoft Inc.公司,目前大约流行四十多个国家,并有二十余种不同语 言的版本,其中包括中文版,大约含有两刀多个分立或集成电路元器件。 学习 Tina pro,要求会较熟练地应用软件,能理解及掌握其具有的电路仿 真分析功能,对给定的电路所实现的功能进行仿真分析:同时能在今后的工作实 践中,当从科技书刊或资料中查阅相关的原始电路图后,会用软件对电路所能实 现的功能进行全面仿真分析、对原始电路结构进行修改或设计、对电路参数进行 优化设计,以达到对实际电路进行仿真分析与设计的目标 该软件的具体功能包括:在模拟电路分析方面, Tina pro除了具有一般电 路仿真软件通常所具备的直流分析、瞬态分析、正弦稳态分析、傅立叶分析、温 度扫描、参数扫描、最坏情况及蒙特卡罗统计等仿真分析功能之外,还能先对输 出电量进行指标设计,然后对电路元件的参数进行优化计算。此外,它貝有符号 分析功能,即能给出时域过渡过程表达式或频域传递函数表达式;具有RF仿真 分析功能;具有绘制零、极点图、相量图、 Nyquist图等重要的仿真分析功能。 在数字电路分析方面, Tina pro支持VDL话言;并具有BUS总线及虚拟连 线等功能,这避免了电路图中元件之间连线过密,使得电路绘图界面看起来更清 晰、简洁。 Tina pro具有八种虚拟测量仪器,各仪器与元件之间采用虚拟连线。其虚 拟测试仪器(如多踪示波器)的动态演示功能,是极好的电类教学辅助工具。Tina Pro的仿真分析结果,如波形图可方便地与电路图粘贴在界面中,对输出打印及 分析资料的完整保存十分便利 Tina pro可以与其使件设备Tina-ab,即实时信号发生器、数据采集器相 迕接,故能将实时测量与虚拟仿真结果相比对。这是目前所知能实现该项功能的 少数实用技术产品之一。 Tina pro具有较高的性能价格比。它是目前所知为数不多的具有简体中文 界面的成熟软件(在Help索引文件中,也用中文对于电路器件模型参数进行详 细解释)。 总结起来 Tina pro具有如下特点: (1)数字电路分析:数字电路分析是TINA最出色的地方,以互动的方式使 使用者亲自参与分析,不再是由方程式自己说话。 (2)元器件封装:元器件封装理想化,更适合使用者,特别是初学者, 理想化的元器件封装与书本的一样,既免除了按实际元器件封装图连线易错的烦 恼,又切合书本的教学。 (3)实例演示:在TINA屮提供了一个演示帮助,在里面提供了33种使 用演示,使使用者更快地掌握TINA及各元器件的使用。 (4)图图联系:当你把电路完成后,不用每次打开仪表分析波形与失真 等,在TIMA中能直接把仪表中的图粘贴过来,放在电路旁边,对应电路图进行 分析。 (5)虚拟-现实:这是TINA独到之处,提供个与外界连接的功能,只 要连接的试验箱上,就能将在箱上的电路直接显示在电脑的屏幕上,使虚拟的电 路不冉虚拟。 (6)提供了各种分析手段,有静态分析、动态分析、时域分析、频域分 析、噪声分析、大真分析、离散付理叶分析、温度分析等各种分析方法。 (7)与 SPICE软件兼容,可相互转换。TIMA产生的电路文件还可以直接 输出至常见的 Protel、 Tango、 Orcad等印制电路板排版软件。 (8)全中文:全中文界面,本土化,使初学者们更容易掌握,缩短教与 学的距离,提高了效率。 (9)缩短了电子设计工作的周期。 Tina pro是一种功能强大的电路仿真软件,不仅在工程实践中,对于 电子产品的开发与研制能够发挥高效率、高精度的作月,而且将其引入各类学校 电类课程的教学,会带来意想不到的教学效果。 2003年4月6日,由劳动和社会保障部培训就业司组织EDA技术域和职 业培训的部分专家,对电路仿真软件 Tina pro在“电路仿真软件应用设计师远 程职业培训”项目中的应用进行了评审,审定组对 Tina pro电路仿真软件的技 术功能、特点、工程实际应用及在相关行业中开展电路仿真软件应用培训的意义 进行审定,进行了全面、深入、细致的讨论,现将审定意见部分归纳如下: 1.电路仿真技术作为EDA的重要组成部分,在完成电气原理图的分析和 设计中,不仅可以有效地降低设计成本,缩短产品的研制周期,而且,它自身所 貝有的模拟各种分析功能,为提高电路分析和设计的精度创造了重要条件因此, 在相关行业中开展电路仿真软件应用的培训是符合工程实际需要的,将其纳入劳 动仸障部“国家高技能人才培训工程”具有重要的意义。 2. Tina pro电路仿真软件的特点是:具有中文界面、库存元器件模型 较充实、仿真功能较全面、性能价格比较髙,易于学习和掌握,因此在工程实践 中推广使用 Tina pro是适宜的。 3.通过电路仿真软件,有效地将理论与实际结合,相关行业的技术人员 可以借助计算机自行学习电子应用领域内的新器件、新电路、新技术。并在工程 实践中收到实际的效果。 作为高等工科学校的在校生,特别是尚不熟悉模拟电了技术和数字电了技术 的同学,要想系统的学丬 Tina pro的确有一定的难度。因此我们不能寄希望于 段短暂时间的学习,就能进行各种电子线路的各项功能的仿真。我们对“电路 仿真分析”及“ Tina pro软件”的理解,是伴随着自身电子线路及其相关知识 的逐渐积累而不断加深的。但我们现在必须达到以下几个目的: 熟悉 Tina pro的工作界面,会用它对我们已经学习过的部分电路进行仿真 分析。 将 Tina pro作为电类专业学生学习的辅助工具。让电子线路在我们面前更 直观、更形象 了解 Tina pro的各项功能,能将我们在今后的学习过程中所遇到的电路, 用 Tina pro来进行仿真分析。 在今后,掌握了一定的电路基础知识,并能熟练运用 Tina pro对其进行仿 真分析之后,能申请获得“电路仿真软件应用设计师”证书。 希望, Tina pro这一电路仿真软件能更好的为我们的学习和工作服务。 电路仿真分析结果是否与实际电路输岀结果接近,关键是这两者的元器件模 型参数是否接近。有两种情况值得考虑:当使用元器件的极限参数时,即使元器 件工作在最大或最小允许值工作状态,此时仿真与实测结果一般不能相互等效。 例如普通运放的电源电压不能高于±18V,而仿真器件无此限制。在原理级应用 层面,仿真分析结果与实际电路特性在理论定性分析或数值计算方面,往往相 致或近似。这时仿真元器件的主导参数与实际器件在该工作状念下的简化模型参 数基本上相符合,同时也需采用正确的仿真分析方法,如保证软件的计算结果至 少是收敛与合理的。 实验—熟悉 Tina pro软件 一,整体软件界面浏览 在计算机上正确安装了 Tina pro软件之后,我们可以在“桌面”或者“开 始”菜单的“程序”(以后将以“开始\程序”形式表示)项中找到如图1-1所 示的图标,点击该图标我们可以启动并开始使用 Tina pro了。 Protel HA SE 程序 回附件 kw300 图二文性 回 Microsoft Power Puint 回 MrrpsFt wo4 图 龙卷风网络收音机 号 PE Tina 助 F电视专冢 Tina f Macromedia Fsh 5 运行R) 开区0刘P书m」四面 图1-1 Tina pro启动的快捷方式 启动 Tina pro之后,可以进入工作界面,如图1-2所示。界面大致可以分 为6个重要的功能区,它们分别是:控制框、功能菜单、工具栏、元件条、工作 区、切换电路栏 控制框 控MULT-电路图响辑器 回x 〔件Q编)插入①p视图分M工只②帮助①≌ T 功能单 出|x豐翌s 灬同字 工貝栏 下表芯用K表隆牛半狂更发幕飕吧程隔法7 COssa 兀件条 R1470 R1470 yc:72 T1 BC107A 工作区 2242u T2 8C107A 切換电路 MULL LA- LED (123/ Disp30 Lamp/ 图1-2 Tina pro的工作区界面 在功能菜单中单击(快速点击鼠标左键次)“文件”菜单,然后再单击“打 开”子项,可在软件安装目录下的“ Examples Multimed”子目录中,调入一个 名为“Mult1.TSC”的电路图到工作区中(“Mult1”是电路图文件名,“TSC” 是电路图文件的扩展名)。这时,就可以对该电路进行仿真分析了(即用软件对 电路进行模拟、分析,以了解和掌握电路的特性,如计算出电路的节点电压、绘 制电路输出电压的瞬时波形图等) 二, Tina Pro软件界面的各个功能区 在正式对电路进行仿真分析之前,我们先对6个重要的功能区来作一个粗略 的介绍,使读者对 Tina pro有一个大致的了解。 如图1-2所示,对软件工作界面的各个功能区简介如下 控制框、工作区及切换电路栏 Tina pro可以同时调入多个电路图文件,这些电路文件名同时出现在“切换 电路栏”中,例如有 MULT I、 Alt LED、123、DISP0、LAMP等(扩展名均 为TSC或tsc,故未显示出来)。单击“切换电路栏中某个电路文件名,该文件 名(如“MULT_1”)就被切换到控制框中。同时,该电路图也被切换到“工作 区”中,成为进行仿真计算的“当前电路图 2、功能菜单 在这本|中所介绍的 Tina pro软件的各项功能和应用实例,恐是基于“Tina Pro60 for windows-Demo中文版”的。由于是Demo演示)版,所以它的部分功 能是被限制使用的,而在 Tina pro的其它版本中,是不存在这现象的。 在功能菜单中,“分析”和“T&M”(虚拟仪器栏)是两个最重要的栏目, 其内容将在第5章和第4章中详细介绍。 按“功能菜单\帮助”功能可以打开帮助文件。 Tina pro是极少见的连帮助文 件都是中文界面的电路仿真软件。如图1-3,它简练地介绍了软件几乎所有的 重要功能。 e TINA for Windaws Help 文件E编辑/书签M选项(帮助(H 国录c搜索后打印《》 目录 可以获得如下的帮助主题 傅立叶坂遭 连线表辑翌 玄件单 傅立叶级 辑菜单 统计 函数发生墨 插入菜单 万用表 图表窗旦 分析菜单 方程塌辑鞲旦 示流 T之M菜单 翻译器 信号分析 工具菜单 连线表编缉器 Network Analyzer 逻辑分析强 快捷菜单 函散发生 万 用 元件工具孚绿器 XY记录器 需要帮助时,按F1 图1-3 Tina Pro的帮助燕单 在“功能菜单\具”中,有三个选项是最常用的,它们分别是“图表窗口”、 “查找元件”和“新建宏向导”,如图1-4。 “查找元件”工具十分有用。例如:需查找类型为“LM324”的运算放大器, 按“T具查找元件”功能,在打开的“查找元件”对话框中(如图1-5所示), 输入LM324,然后单击“查找中”按钮,则会自动从元件库中找到各种不同型 号的该元件,选中其中一个,再单击“插入”按钮,则此器件即被调入绘图界面 的工作区中了。 3、工具栏 Tina pro的工具栏与其他许多“视窗”界面软件的工具栏十分相似,在此不 做过多介绍。 4、元件条 元件条实际上是指电路的元件库。我们可以逐一点击元件条下方的“单元 框”,以显示相应的“库列表内容”。 Tina pro的元件库也采用图形化的方式显示, 形象易懂,我们可以在使用中逐渐熟悉它们 元件 工具Q帮助出 x 图表窗口(D 要查找的元亻 方程编辑器( 卩M4[查找中 翻译器 卫配 连线表编辑器(N) C开始任意位置C结束 元件条编辑器( LM324 I Tina Model 重读符号库 LM324/51 spice Macro 查找元件(y 林324 Spice Macr LM324/N5 spice Maclo LM324/Ns I Spice Macro 新建宏向导(M 编转宏属性(P 导出宏④, 锁定电路图编辑器( v网表编辑器(M 元件列 保护电路(y 取消保护电路(2, 插入 X取消 图1-4工具菜单 图1-5查找元件工具及查找结果 学习绘制 Tina pro电路图 用 Tina Pro绘制电路简单易学,该过程是进行电路仿真分析的前提和基础。 我们现在按步骤绘制出完整的电路图A-1.TSC(图1-6),以熟悉用 Tina pro 绘制电路图的具体过程。 注意:我们在后面的学习中将会多次用到这幅图 UR1 V2 R1 lkL1 la n A-1.TsC 图1-6电路图 步骤1从“元件条\基本”单元框中,调入“地”、“电压源”(Us)、两个 “电阻器”(Rl、R2)、“电容器”(CI冫和“电感器”(L1)等组成电路的元件, 创工作区的适当位置。 在步骤1中应该注意: 1、调入某元件的操作:单击某单元,例如“地”,该元件图标就跟着你 的鼠标移动。在你认为恰当的位置处,再点击鼠标左键,则“地”即被放置 在鼠标所指示的位置。 2、删除某元件的操作:单击该元件,它即被选中变为红色。然后点击 鼠标右键,在自动弹岀的控制菜单中,选择“删除”项,确认后该元件即被 删除。 步骤2使用工具栏中的“向左旋转”、“向右旋转”工具,将上述电路元件 放置为如图1-6所示的恰当的水平或垂直位置。 步骤3双击“电压源”,在“标签”项中输入“Us”,在“电压(V)”项中 输入“5”’其他项不变。这样,该直流电压源被命名为Us,大小为5V 类似地,将“RI”、“R2”的参数分别设为1KQ、2KQ(分别以“1K”、“2K” 输入);“C1”参数设为1F(以1输入);:“L1”参数设为1mH(以1m输入) 等 步骤4从元件条的“仪表”单元框中,调入“电压指针”、“开路”及“电 流箭头”桑测量标识符,并放置在电路图恰当位置;将这桑标识符分別命名为 V2”、“UR1”和“la”,用于标识电路节点电位、支路元件电压及支路电流的 仿真计算值。 步骤5按工具栏的“文字(T)”功能,在自动打开的文字输入栏中分别写 入节点电压标号“1”、“2”(即电路图中的方框1、2)和电路名“A-1TSC”,并 将这些文字标注用鼠标拖动至电路图的适当位置。 注意:这些文字标注是一种标识记号,仅起方便读图的作用,而与分析功能 无关 步骤6连线:当做亢上述准备工作后,你可以在电路各元件之间进行连线 了,该过程可使你享受到将电路连接为一个整体的成就感 在连线时应该注意: 连线的方法:将鼠标指向某元件的端点,鼠标箭头即变为“笔形”,单击并 移动“笔形”鼠标,一条连线可随你移动,当鼠标移动全另一个元件的端点时再 单击,则该连线自动完成 删除连线的方法:将鼠标指向该连线,鼠标箭头变为“手形”。单击后连线 被选中,变为红色。点击鼠标右键,在弹出的控制菜单中选择“删除”项并确认, 该连线即被删除。 步骤7别忘记,最后一步应保存工作中的电路文件。按“文件\保存”功 能,并将电路图文件存为“A-1.TSC”(TSC是自动产生的扩展名,无需键入)

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