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Saber软件应用详细介绍
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:
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。
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。
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。
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。
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PartsGallery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SaberSketch
SaberSketch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
▲WindowsNT: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。
打开电路图编辑窗口
在启动SaberSketch后,要打开电路图编辑窗口,操作如下:
▲要创建一个新的设计,选择File>New>Design,或者点击快捷图标,会打开一个空白窗口。
▲要打开一个已有的设计,选择File>Open>Design,或者点击快捷图标,在OpenDesign对话框中选择要打开的设计。
图1-1SaberSketch的用户界面
选择和放置电路元件
打开电路图编辑窗口后,就可以放置元件符号了。在Saber中,每个元件符号的功能是用基本的层次电路图或者MAST模板来描述的,所以在最底层电路中的元件必须与MAST模板链接才能够被Saber模拟。
在电路图中放置的符号成为元件符号,元件符号是原始符号的复制品,它可以被修改,原始符号给元件符号提供了默认值,例如:当在电路图中放置一个电阻符号时,修改rnom属性,指定新的电阻值,而原始符号的rnom的默认值没有改变。要改变元件符号,除了直接修改元件符号外,还可以通过修改原始符号,原始符号改变,元件符号将随之改变。例如:如果改变了原始符号的图形或者默认属性,SaberSketch在保存了所编辑的符号后,将对已打开的电路图中的相关元件符号全部更新,不管何时打开电路图,SaberSketch都会检查和更新相关元件符号。
查找元件
▲如果要查找具体的产品元件,用PartsGallery中的参数查询向导可以达到此目的,选择Schematic>GetPart>ParametricSearch,或者选择右键快捷菜单中的GetPart>ParametricSearch,将出现ParametricSearchWizard框,如图1-2所示,选择产品元件所属类型,然后点击Next,在GeneralInformation、MaximumRating、PerformanceSpecifications三个标签中,进行相关设置,然后点击Finish,就可以列出符合要求的产品。
图1-2参数查询向导
▲在PartsGallery中查找元件的一种方法是,打开PartsGallery框(Tools>PartsLibrary,或者Schematic>GetPart>PartsLibrary,或者右键快捷菜单GetPart>PartsGallery,或者用工具栏中的图标),如图1-3所示,用AvailableCategories列表中的导航树,一层层往下查找。双击每层的名称,就可以显示该层的子层,在AvailableParts处会显示出该子层中所包含的元件,并显示出该元件的图形,点击Place按钮或双击该元件名称就可以将元件放入电路图中(元件会放在电路图中央)。该框下端显示出元件的相关信息。
图1-3PartsGallery框
▲用PartsGallery查找元件的另一种方法是,用它的搜索功能,在SearchString中键入字符串,对字符串的搜索设置可以选择PartsGallery框中的Options>Preferences,出现PartsGalleryPreferences框,如图1-4所示,点击Search标签,进行相关设置。例如:普通的晶体管在库中,模板名是q_3p,符号名称是npn,元件名称是BJT。搜索到元件后,点击Place按钮或双击该元件名称即可放置元件。选择PartsGallery中的Tools>ViewTemplate可以查看所选元件的MAST模板。
图1-4PartsGalleryPreferences框
▲选择Schematic>GetPart>BySymbolName,或者右键快捷菜单中的GetPart>BySymbolName,打开GetandPlateSymbolByName对话框,如图1-5所示,在Symbol处键入符号名称,如果不知道符号的路径,可以点击Browse按钮,查找符号的位置,点击Place按钮即可将符号放置电路图中。
图1-5GetandPlaceSymbolByName对话框
移动元件符号,指定元件名称
将鼠标光标移到元件符号上,元件颜色会变成高亮度红色,点击并按住左键,移动鼠标至指定位置,松开左键,元件就会放到新的位置。
当放置元件时,SaberSketch将自动给元件设置一个唯一的标注(ref),可以在后面的属性修改中对此进行修改。
增加电源和模拟激励源
大多数设计需要电源和模拟激励源才能实现其功能,下面对各部分简述:
▲电源:在设计中可以用全局网络标号(如Vcc或Vdd)连接电源和各个部件,但必须要将一个电源和全局网络标号连接起来,否则在模拟中,全局网络标号将浮空。
▲地:在电路图中必须加入元件“Sabernode0”,如果不加入模拟地,模拟将出错。可以通过PartsGallery搜索描述中含有ground的部件,进而发现Ground(Sabernode0)。
▲模拟激励源:这些部件(如:正弦电压源或者系统控制源)作为模拟中的激励源。
在设计中加入数字部件
在设计中加入数字部件进行混合模拟,按下面步骤进行:
在电路图中放置普通的数字元件
设置传输延时和惯性延时
在数字元件的tplh和tphl属性中,可以指定传输延时;在tilh和tihl属性中,可以指定惯性延时(通过门电路的最小脉冲)。默认情况下,这四个属性是未定义的。
制定使用Hypermodel的类型。
添加Hypermodel
在模拟器中,数字信号用离散状态(如0、1、Z、X)表示,模拟信号用连续曲线表示,如果设计中包含模拟和数字元件,Saber必须用Hypermodel将模拟信号和数字信号进行匹配。
▲使用默认的Hypermodel
默认的Hypermodel用5VCMOS技术理想Hypermodel,该模型只是为了方便模拟,提高模拟速度,得出模拟的近似结果。网表器会自动添加默认的Hypermodel。
▲使用理想的Hypermodel
理想Hypermodel在数字信号和模拟信号间提供近似的传输,它们不会考虑实际中器件的行为,这种模拟需要较少的时间。在初次设计,要对电路的性能有个大体的了解时,使用这些理想的Hypermodel是比较有用的。添加Hypermodel将在下面具体介绍。
▲使用指定技术的Hypermodel
与理想Hypermodel相比,这些Hypermodel模型化了其它的特性(如:电流级、输出电容、泄漏电流等),并且提高了理想Hypermodel的特性的精确度。因为这些Hypermodel模型化了大量的影响因素,所以所需的模拟时间较长,但结果是非常精确的。当设计已经具备了一定的基本结构后,要对设计进行微调,可以使用这些Hypermodel。使用这些Hypermodel的具体操作后面详述。
▲Hypermodel文件名和逻辑族
下列表格比较理想Hypermodel和指定技术Hypermodel使用的文件名的逻辑族:
逻辑族
理想Hypermodel文件名
指定技术Hypermodel文件名
5VCMOS
IdealCD
RCACD5V
15VCMOS
IdealCD
RCACD15V
ECLMC1600系列
IdealECL
ECL
军用高速CMOS
IdealMHC
MilitaryHC
高速CMOS
IdealHC
IdealHCT
MotorolaHC
快速TTL
IdealFast
NationalFastTTL
ASTTL/ALSTTL
IdealALS
TIALS/AS
Standard/LSTTL
IdealLS
TILS
注:所以提供的Hypermodel文件在Saber_home/template/hypermod目录,
▲创建部分指定数量的Hypermodel
如果在Saber/NetlisterSettings框中仅定义一个指定技术的Hypermodel文件,网表器将为在模拟和数字边界的指定族添加一个类属Hypermodel。如果想让一部分有象实际元件一样的特性,必须在元件的每个管脚处定义一个指定的Hypermodel。例如:用74LS04反相器对数字管脚定义一个Hypermodel,具体过程如下:
在Saber/NetlisterSettings框中指定TILSHypermodel文件。
该Hypermodel文件位于template/hypermod目录,找到文件,在该文件中搜索文本“74LS04”,结果显示如下:
74LS04:adadadgdadadap::ti74ls_15
a表示输入(input),d表示输出(output),g表示地(ground),p表示电源(power),
ti74ls_15是模型地标称。
在数字元件的每个端口添加一个SaberModelName属性。打开所有端口的属性编辑器,本例中表示如下:
NameValue
SaberModelNameti74ls_15
点击Apply按钮。
▲从Saber/NetlisterSettings框中选择Hypermodel
打开Saber/NetlisterSettings框(Edit>Saber/NetlisterSettings)。
注意:在此之前必须用Design>Use指定该设计为最上层才行。
选择Netlister标签,然后是Hypermodels标签。
Available列表框中列出预定义的Hypermodel
指定Hypermodel
在Available框中点击要使用的Hypermodel,然后点击《》按钮,将该Hypermodel放入Selected列表框中,点击Apply按钮,然后是Save按钮,保存设置。
在Basic标签中指定参考电源和参考地。
点击Close按钮,关闭Saber/NetlisterSettings框。
▲插入Hypermodel后,重新命名网络标号
如果在数字元件和模拟元件之间插入Hypermodel,会要求重新命名网络标号,在模拟元件一边的网络标号不变,在数字元件一边的网络标号改为netname_digital_part_inst_pinname,如图1-6所示:
图1-6在数字和模拟元件间加入Hypermodel后的情况
如果网表器报告错误,检查网表器()的脚本,解决错误。
不同类型间的衔接
如果设计中包含多种技术元件(如电气和机械),当连接不同技术模板时,需要考虑类型间的衔接,用接口模板来完成。
属性
属性是电路图中元件特性的信息标签。
修改属性
要修改元件属性,方法如下:
▲如果属性在电路图中可见,用鼠标左键点击属性,在电路图窗口中直接编辑属性。
▲如果属性值在电路图中不可见,或者要编辑更多的属性值,可以打开属性编辑器。将鼠标光标移至元件符号上面,双击符号,或者从右键快捷菜单中选择Properties,属性编辑器就会出现,如图1-7所示,通过修改Name和Value处的值就可以修改属性了。用编辑器中的Edit和Attributes菜单可以增加、删除、复制和改变属性。框中黑点表示该属性名称及值在电路图中不可见,半绿半黑表示该属性的值在电路图中可见,全绿表示该属性名称及值在电路图中都可见,蓝色的锁表示锁定该属性,不允许修改。
图1-7属性编辑器
属性各要素
▲Name:属性名称,除了saber_model、ref、primitive属性外,已提供的模拟元件属性名称都直接与MAST模板对应。
▲Value:定义属性值。
▲Attribute:定义属性位置、颜色、字体、属性在电路图中是否可见等
▲Qualifiers:允许生成属性组,可以用于其它设计工具中。
在Value中的以*req*表示的,电阻器的阻值(rnom),电容器的电容(c),电感的电感值(l),晶体管的类型(NPN(_n)或者PNP(_p)),必须为这些值指定具体的值。
获取属性帮助
在属性编辑器的下拉菜单中,选择Help>HelponPart,或者选中属性,在属性编辑器左下角的Help处会显示该属性的含义。
要查阅元件的MAST模板,可以在属性编辑器中选择Help>ViewTemplate,或者在电路图中,鼠标移至元件符号处,从右键快捷菜单中选择ViewTemplate。
指定全局属性
用Saber符号(元件名称为“SaberIncludeFile”)可以指定全局属性,元件的属性定义优先于Saber符号定义的属性,按下面的步骤可以添加全局属性到Saber符号中:
打开PartsGallery对话框,查找到Saber符号并放置到电路图中
打开Saber符号的属性编辑器
要自定义全局属性,点击NewProperty,在Name和Value处填入
点击OK按钮完成修改
定义和传递参数
如果属性值是数字,先将属性值定义为一个标签,然后再定义标签的数值。如:电容器的属性值定义为c_val,这个标签就成为一个参数,这个参数的数值是由表示该电路块的符号的属性c_val的值来传递的;如果属性值不是数字,可以用标签、引用字串定义属性值,如用{fn}表示其数值,其数值由上级电路的属性fn的值来传递。
例子:
如图1-8,是一个有源滤波电路,在该电路中所有的元件的数值是用{fn}和c_val来
图1-8有源滤波电路
定义的,注意c_val不需要{},因为c_val本身就表示电容的属性值。为电路创建一个符号,添加两个属性fn和c_val,在高一级的电路中放置和修改fn和c_val的属性值,如图1-9所示:
图1-9有源滤波电路的上层电路
布线
画线
开始布线
将鼠标移至元件管脚处,图标变成十字架,表示鼠标已在管脚处,点击左键即可开始画线。(其它方法:按W键,或者点击图标栏中的布线按钮,或者选择Schematic>Create>Wire,或者从右键快捷菜单中选择Create>Wire)
要改变布线方向,在指定位置点击左键,然后可以继续画下一段线。在未结束画线前,点击右键,可弹出快捷菜单,内容如下:
▲FlipPreviousVertex:对直角布线,翻转先前两个线段会使端点与原先成180度的方向
▲DeletePreviousVertex:删除先前的端点,也可用Backspace键
▲Any-AngleSegment将线段改成任意方向,不随网格走向。当下一个端点建立后,布线又恢复到直角布线。在布线时可以按住shift键,这样就可以进行任意方向的布线了(也可以选择Edit>SchematicPreferences中的Wire标签,在其中的Orientation处选择Any-Angle)
▲Done:将当前线段在点击右键处结束
▲Cancel:取消布线操作
要取消布线和删除所有线段,按Escape键或在布线快捷菜单中点击Cancel
结束布线
在要连接的端口或连线处点击左键,或在空余处双击左键,或点击右键快捷菜单中的Done
重新布线
在要编辑的线段上点击左键,要删除线段,按Delete键(或者从布线快捷菜单中,或电路图快捷菜单,或者Edit菜单中,选择Delete)。要移动连线端点,将光标移至该点,点击左键,移动鼠标,如果原先有连接,那么移动后将产生新的线段,但连接保持不变。要移动连线或符号,将光标移至物体上,点击并按住左键,移动鼠标至指定位置,松开左键,原先的连接将保持。
给连线命名
画完连线后,可以给它命名,如果不命名,SaberSketch会生成一个名字(如_n183)。如果多个连线连到同一个点,只需命名一条连线,SaberSketch会将此命名应用到与其相连的其它连线。
在电路图中命名连线方法如下:
将光标移至连线上,高亮显示红色
点击右键,在快捷菜单中选择Attributes
该操作显示连线属性框,如果要全居改变电路图中的连线,可以通过编辑SchematicPreferences框中的Wire标签来实现(Edit>SchematicPreference),或者在连线属性框中的左下脚的Applyto中选择AllWires。
修改连线名称,点击Apply按钮
连线名称应用字母和数字构成,连线名不能是Saber的命令或者MAST模板的保留字。
如果连线名在电路图中可见,可以直接修改它
连线的其它方法
除在电路图中画线外,还可用下列技术来连接元件。设计SchematicPreference框(Edit>SchematicPreference),使节点高亮显示,这样可以验证连线是否按要求连接。
▲使用连线名称:即使电路图中连线未连接,只要命名相同,SaberSketch就认为是相连的。
▲使用页间连接器:SamePageConnector(sconn)符号位于PartsGallery的MASTPartsLibrary>SchematicOnly>Connector,通过页间连接器来定义连线名称,编辑其Name属性即可改变连线名称。
▲使用Bundle:bundle象一个有序线组,而不像总线,bundle仅是连线间的连接。Bundle为电路图中布置一系列的连线提供了便利的方法,不用画出众多的连线。在SaberSketch图标栏中选择bundle图标,如同画连线一样。要从bundle中添加或移走连线,仅连接或去除连到bundle上的连线即可。SaberSketch用附于bundle上的连线名来决定连线间的连接,连线名可以在电路图中直接编辑。要修改bundle的属性,高亮显示bundle,从右键快捷菜单中选择Attributes,或者双击bundle。
添加边界(Borders)
Borders允许改变电路图的外观和添加些重要信息,如题目、版本历史、图纸编号等,可以用PartsGallery(MASTPartsLibrary>Schematiconly>Borders)在电路图中添加Borders,使用TextVariables对话框(Schematic>AnnotateInfo)可将修改日期、文件名称、图纸号等信息自动更新并添加到电路图中。
将电路图块用一个符号表示
符号是模板或电路图的图形表示,符号的属性描述了它们所代表的模板或电路图的特性,将部分电路系统创建成符号,可用于层次电路系统中。符号的创建可以分为两种:
为已有的电路图创建符号