pcb设计原理图的之跟踪整个威廉希尔官方网站 的电压和电流解析

原理图是您设计开始的地方，真正的工程就在这里。原理图还应该是您在致力于特定设计和布局之前可以随意尝试不同设计选择的地方。如果您使用带有集成模拟器的正确的原理图设计工具集，则不必局限于特定设计，并且可以在开始PCB布局之前检查系统的电气性能。

设计原理图的重要部分是跟踪整个威廉希尔官方网站 的电压和电流。当原理图编辑器包含一组集成的仿真和测量工具时，可以很容易地直观地跟踪威廉希尔官方网站 中功率的分布位置。并非所有的SPICE仿真软件包都提供跟踪电压和电流在整个威廉希尔官方网站 中的分布位置所需的工具，因此您不得不阅读文本行以确定威廉希尔官方网站 中每个节点的电压和电流。

威廉希尔官方网站 中的电压和电流是根据一些基本物理定律分配的。具体来说，需要使用基尔霍夫定律和欧姆定律分别跟踪节点之间和节点之间的电压和电流。对于简单的威廉希尔官方网站 ，即使存在非线性组件，也很容易跟踪威廉希尔官方网站 周围的电压和电流。通常，您可以使用笔和纸以及一些简单的在线计算器进行此操作。

为复杂的PCB或IC设计的实际威廉希尔官方网站 可能非常复杂，通常不会简化为需要求解的一组简单的联立方程式。对于具有数十个节点的线性威廉希尔官方网站 ，您为基尔霍夫定律公式化的矩阵方程式在原则上是可解的，但问题是棘手的，并且容易出现严重错误。将非线性组件添加到威廉希尔官方网站 后，标准矩阵方程式通常会简化为一组必须通过数字求解的先验方程式。

集成到威廉希尔官方网站 设计工具中的SPICE仿真器非常适合跟踪实际威廉希尔官方网站 中不同节点上的电压和电流。只需使用威廉希尔官方网站 模拟器中内置的测量工具即可。然后，您可以观察到电压和电流分布如何随着威廉希尔官方网站 中不同参数的调整而变化。在此示例中，我们将查看具有多个组件和所需测量点的原理图，以了解如何在整个威廉希尔官方网站 中跟踪电流和电压。

在复杂威廉希尔官方网站 中选择测量点

下图显示了一个简单的子威廉希尔官方网站 ，该子威廉希尔官方网站 将输入信号转换为正脉冲输出。还有许多其他组件用于显示此威廉希尔官方网站 中的各种可能的测量点。在该威廉希尔官方网站 中，有一个正弦波源，一个输入pi滤波器（低通），最后是一个CMOS反相器。我们想看看在包含直流和交流部分的这种类型的威廉希尔官方网站 中电流和电压的分布情况。

用于SPICE仿真的原理图

该示意图可以是分层结构的一部分，也可以从较大的系统中复制。当您要模拟更大结构中的威廉希尔官方网站 时，最好将其复制到新的原理图中，并单独进行仿真。隔离要模拟的威廉希尔官方网站 块后，可以将测量探针放置在不同的组件上。您将能够在PSpice Simulator中测量电流，电压或功率。

示意图中以灰色显示了用于跟踪电压和电流的测量探针。在这里，我们将电流探头和差分电压探头放置在威廉希尔官方网站 的输入和输出端口。尽管我们将研究输入和输出，但是这些探针可以放置在威廉希尔官方网站 中的任何位置。创建仿真配置文件并运行PSpice Simulator后，您将需要使用许多选项来查看整个威廉希尔官方网站 中计算出的电压，电流和/或功率。

仿真结果

可以在PSpice中可访问的任何仿真工具中使用测量探针。一些示例分析包括：

直流扫描：直流扫描使威廉希尔官方网站 中的直流电压在两个值之间循环，并将测量数据显示为直流电压值的函数。可以使用一个或多个来源进行分析。

频率扫描：在探头处捕获的数据将以图表形式显示为频率的函数。

瞬态分析：这是模拟威廉希尔官方网站 使用的标准时域分析。尽管瞬态分析通常是指在系统切换状态时检查稳定性和松弛行为，但它通常是指任何时域仿真和分析。

参数扫描：可以扫描威廉希尔官方网站 参数，并可以针对扫描参数的每个值捕获并显示测量点的数据。

瞬态仿真

一旦将任何探针放置在原理图中并运行了仿真，来自这些探针的数据将显示在PSpice Advanced Analysis程序的图形中。Capture CIS使此操作变得容易，因为它可以直接从您的原理图数据自动构建SPICE仿真。下面的示例结果显示了在上述威廉希尔官方网站 的输出端测得的电流（黄色）和电压（绿色）。

PSpice中的瞬态分析结果。

在上图中，为清晰起见，隐藏了电源电压和电流。在这里，我们可以看到输出电压和电流都非常低，尽管该威廉希尔官方网站 确实提供了占空比为50％的脉冲。确定如何增加威廉希尔官方网站 输出功率的一种选择是使用带有不同组件的参数扫描。这将给出一系列针对不同元件值的曲线，并使设计人员能够找出哪些元件值可提供最大功率输出。

如果单击鼠标回到Capture CIS，您将看到探针已着色，这与PSpice中生成的曲线颜色相对应。此外，还有许多标签显示整个威廉希尔官方网站 的电压测量结果。这将向您显示威廉希尔官方网站 中的参考点，以及相对于这些参考值的偏置点。

根据PSpice仿真确定的偏置和参考点。

将网添加到图形

尽管PSpice中自动生成的图将显示来自原理图中放置的测量探针的数据，但是您仍可以从原理图中的特定点提取结果，而无需重新运行仿真。为此，只需创建一个新图并添加新轨迹，或者可以将轨迹添加到现有图。右键单击图形区域，然后选择“添加跟踪”以查看哪些网络具有数据并可以在图形上显示。

在这里，您可以从网络及其包含的数据的列表中进行选择（网络名称后附有［I］表示的电流，［v］表示的电压和［p］表示的功率）。您还可以在自定义公式中使用数据，以对数刻度（dB）显示值，并为图形选择许多查看选项。这些选项可用于频域和时域数据。带有时域结果的示例如下所示。

通过PSpice绘制的流经L1（紫色）和C1（深青色）的电流。

任何时域结果都可以通过傅立叶变换转移到频域中。在这种情况下，由于CMOS反相器级的整流作用，傅立叶变换将显示谐波产生。除了使用傅立叶变换外，另一个选择是直接在频域中工作。

扫频

另一种可能性是通过扫频仿真观察频率响应。这样做不需要交换原理图中的任何探针。只需在仿真配置文件中启用频率扫描即可。这为设计人员提供了一种跟踪复杂威廉希尔官方网站 中电压和电流的方法，同时可以比较不同位置和不同频率的威廉希尔官方网站 响应。设计人员还可以执行其他重要的频域分析，例如计算Bode图。

如果我们查看上述系统的扫频结果，就会发现输出在高频下被严重衰减。一个因素是CMOS反相器级的带宽，而另一个因素是输入端的pi滤波器。该工作流程说明了一种诊断潜在设计变更，同时还可以跟踪威廉希尔官方网站 中的电压和电流的方法。

使用大型系统

我们刚刚检查了一个威廉希尔官方网站 块，用于跟踪威廉希尔官方网站 中的电压和电流。如果该模块是较大系统的一部分，则可以在另一威廉希尔官方网站 模块的输入上使用仿真结果。只需使用所需的威廉希尔官方网站 模块创建一个新的仿真，然后定义从输入中的第一个模块到第二个模块的输出电流/电压。这将为您提供一种简单的方法来检查串联中的不同威廉希尔官方网站 块如何相互影响。
编辑：hfy