波形计算器：功能与使用介绍

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.21 波形计算器窗口有以下3种方法可以启动波形计算器。如图2.22显示了波形计算器中常用的电路图表达式按键，这些按键已经按照仿真类型进行了分类。图2.22 波形计算器中常用的表达式按键表2.11 表达式按键子选项获取的数据类型4）完成数据获得后，在电路图窗口保持激活的状态下，单击“Esc”键，退出数据获取模式。图2.23 文本显示“Display Results”窗口波形计算器还可以以文本的形式输出缓存中表达式的值。

波形计算器“Waveform Calculator”是Cadence Spectre中自带的一个科学计算器，通过波形计算器可以实现对输出波形的显示、计算、变换和管理，主要具有以下功能：

1）可以通过波形计算器以文本或者波形的形式显示仿真输出结果。

2）可以在波形计算器中创建、打印和显示包含带表达式的仿真输出数据。

3）在缓存中输入包含节点电压、端口电流、直流工作点、模型参数、噪声参数、设计变量、数学公式以及算法控制变量的表达式。

4）把缓存中的内容保存在存储器中，并可以把存储器中保存的内容重新读入缓存中。

5）把存储器中的内容保存到文件中，并可以把文件中保存的内容重新读入存储器中。

典型的波形计算器窗口如图2.21所示。

图2.21 波形计算器窗口

有以下3种方法可以启动波形计算器。

1）在波形显示窗口选择Tools→Calculator。

2）在CIW窗口中选择Tools→Analog Environment→Calculator。

3）在“Analog Design Environment”窗口中选择Tools→Calculator。

波形计算器功能介绍如下：

波形计算器最基本的功能之一就是可以在多个仿真结束之后，分类显示仿真的输出结果。如图2.22显示了波形计算器中常用的电路图表达式按键，这些按键已经按照仿真类型进行了分类。例如在运行了瞬态仿真后，需要从电路图中获得节点电压的仿真数据，则在电路图表达式按键中首先选中“tran”选项，之后从“tran”子选项里选择“vt”，然后在电路图中选择相应得节点，即可获得输出结果波形。表2.11所示为各个表达式按键子选项获取的数据类型。

利用表达式按键在电路图中获得需要的数据的操作步骤如下：

1）仿真结束后，打开波形计算器窗口。

2）选择合适的电路表达式按键，并单击，使其保持选中状态。

3）从电路表达式按键中选择要进行观测的子选项，用箭头在电路图窗口中选择要观测的连线、节点或器件，显示仿真结果。

图2.22 波形计算器中常用的表达式按键

表2.11 表达式按键子选项获取的数据类型

4）完成数据获得后，在电路图窗口保持激活的状态下，单击“Esc”键，退出数据获取模式。

图2.23 文本显示“Display Results”窗口

波形计算器还可以以文本的形式输出缓存中表达式的值。单击波形计算器中部的“”按键，可把缓存中表达式的值以列表的形式输出。

单击“”按键后，“Dis-play Results”窗口将弹出，如图2.23所示。单击“OK”按钮后将按照“Display Results”窗口中的设置，选择性地将缓存中表达式的值以列表的形式在“Results Display Window”窗口中输出。

Data选项功能如下：

1）若在“Data”中选择“Value”，则表示将缓存中表达式在横纵坐标轴上所有的值都显示。

2）若在“Data”中选择“Point”，那么“Display Results”窗口中的“X In-tercept”栏将被激活，输入要观测的横轴“X”轴点，将显示缓存中表达式在该栏中所填入的坐标点上的数据值。

3）若在“Data”中选择“Range”，“Display Results”中的“Start/End”“Step/Scale”和“Log”窗口被激活。在“Start/End”中填入坐标轴上的起始点和结束点，从而确定要观测的输出范围。

波形计算器最重要的一个功能，就是可以通过调用波形计算器中的数学表达式对输出数据进行计算和输出。这里介绍一下列表中一些基本函数。

1.简单函数（见表2.12）

表2.12 简单函数列表

2.三角函数

函数列表中有完整的三角函数，包括sin、asin、cos、acos、tan、atan、sinh、asinh、cosh、acosh、tanh和atanh，这里不再赘述。

3.特殊函数

特殊函数对于分析仿真结果有很大的帮助。通过选择特殊函数，我们可以对输出信号进行取平均值、3dB带宽等计算，下面对这些函数分别进行介绍。

（1）“average”函数

“average”函数用来计算整个仿真范围内波形的平均值。“average”的定义是在范围x内对表达式f（x）进行积分，然后除以范围x。例如，如果y=f（x），那么。其中b和a是窗口中设置的“to”和“from”，代表仿真范围起始和结束值。

（2）“bandwidth”函数

“bandwidth”函数计算仿真输出信号的带宽。具体操作步骤如下：

1）将要观测的节点电压表达式获取到缓存中。

2）在函数窗口中单击“bandwidth”函数。然后函数窗口将变为如图2.24所示的窗口。

图2.24 “bandwidth”窗口

在“bandwidth”窗口中：“Signal”栏中填入的是需要处理的节点电压表达式。

“Db”栏填入的是我们要观测增益下降多少dB时的电路带宽，数据采用“dB”模式。

“Type”下拉菜单中，有如下3个选项：“low”为计算低通模式下的带宽；“high”为计算高通模式下的带宽；“band”为计算带通模式下的带宽。

3）单击“OK”按钮，完成对“bandwidth”函数的设置。

4）单击“”按钮，输出带宽值。

（3）“deriv”函数

“deriv”函数用来对缓存中的表达式求微分。在函数窗口中选择“deriv”函数，然后单击波形显示按键“”输出微分后的表达式波形。

（4）“gainBwProd”函数

“gainBwProd”函数计算表达式的增益带宽积。它要求“Calculator”缓存中的表达式是一个频率响应，并且拥有足够大的频率扫描范围。增益带宽积通过如下的公式计算：

gainBw Pr od（gain）=A₀^*f₂

式中，A₀是直流增益；f₂是增益大小为1/（2^1/2）时的最小频率。

（5）“gainMargin”函数

“gainMargin”函数给出缓存中的频率响应表达式相移为180°时的增益大小（dB值）。

（6）“phaseMargin”函数

“phaseMargin”函数可以计算缓存中表达式的相位裕度，但是要求表达式是一个频率响应。

（7）“integ”函数

“integ”函数对“Calculator”缓存中的表达式对X轴上的变量进行定积分。积分结果是波形曲线在规定范围内和X轴所包围的范围。在“integ”函数设置对话框中“Initial Value”和“Final Value”中表示定积分的开始和结束值。上述两个值必须同时定义，或者都不定义。当没有限定积分范围时，“integ”函数将自动将积分范围设置为整个扫描范围。

4.最大值、最小值函数

波形计算器中有求最大值和最小值的函数，分别针对X轴和Y轴上的数据，这些函数为“xmax”“xmin”“ymax”和“ymin”。

波形计算器：功能与使用介绍

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