利用IntuScope波形分析处理模块对仿真模型分析方案

IsSpice是美国Intusoft公司推出的一种商业仿真软件，是ICAP/4软件集成系统的重要组成部分。ICAP/4软件集成系统主要由SpiceNet、PreSPice、InSpice和IntuScope四大功能模块组成。ICAP/4的工作流程是：首先进入SpiceNet绘制电路图，并生成相应的Netlist文件，然后执行IsSpice仿真软件模块，在仿真之前系统将自动连接PreSpice仿真资料库中的元件模型，仿真完成之后利用IntuScope波形分析处理模块对仿真模型进行分析处理。

SpiceNet是电路原理图绘制模块，主要实现电路原理图的绘制、Netlist文件的自动生成、瞬态波形显示以及交互式仿真控制。SpiceNet与当前流行的各种仿真系统兼容，其输出文档格式适用于Mentor、OrCAD和Protel系统。 ICAP/4工业版的PreSpice元件资料库中包含10,000种以上的元件模型，以ASCⅡ格式保存，用户可以随时通过仿真模型浏览器Parts Browser对不同元器件供应商提供的元件模型进行浏览。同时，ICAP/4系统还提供了100多个通用模型，输入相应的元件参数后即可直接调用。另外，用户可以即时通过Internet下载最新的元件库。

InSpice是具有完善的仿真控制功能的交互式仿真软件，其主要特点包括：(1)瞬态波形显示;(2)电路元件电压、电流、功耗及模型参数显示;(3)采用ICL交互式编程语言控制仿真过程;(4)可进行成组参数扫描;(5)可进行交流、直流、瞬态、噪声、傅立叶、失真度、温度、直流灵敏度、蒙特卡罗分析和最佳化分析;(6)可测量电路参数临界值。

IntuScope波形分析处理软件能够实现数字式存储示波器和频谱分析仪的功能，能够对仿真结果进行实时分析和计算处理。主要能够实现：(1)显示各种分析类型的仿真波形;(2)波形分析参数包括：有效值、峰-峰值、平均值、最大值、最小值;(3)允许同时显示和分析大量波形;(4)可进行回归、滤波、增益、相位、上升/下降时间分析和计算。

用于模拟电路仿真的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式实用版SPICE 2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件

PSPICE则是由美国Microsim公司在SPICE 2G版本的基础上升级并用于PC机上的SPICE版本，其中采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。目前，ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release 9.0，与传统的SPICE软件相比，PSPICE 9.0在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析;第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真;第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。

参数提取模块)、PSPICE/Probe(模拟显示和分析模块)和Optimizer(优化模块)。 虽然PSPICE应用越来越广泛，但是也存在着明显的缺点。由于SPICE软件原先主要是针对信息电子电路设计而开发的，因此器件的模型都是针对小功率电子器件的，对于电力电子电路中所用的大功率器件存在的高电压、大注入现象不尽适用，有时甚至可能导致错误的结果。PSPICE采用变步长算法，对于以周期性的开关状态变化的电力电子电路而言，将造成大量的时间耗费在寻求合适的步长上面，从而导致计算时间的延长，有时甚至不收敛。另外，在磁性元件的模型方面PSPICE也有待加强Saber是美国Analogy公司开发并于1987年推出的模拟及混合信号仿真软件，被誉为全球最先进的系统仿真软件，也是唯一的多技术、多领域的系统仿真产品。Analogy公司在机电一体化和电力电子设计、分析方面居世界领先地位，其产品广泛应用于电力、电子、航空、运输、家用电器及军事等领域。与传统仿真软件不同，Saber在结构上采用硬件描述语言(MAST)和单内核混合仿真方案，并对仿真算法进行了改进，使Saber仿真速度更快、更加有效、应用也越来越广泛。应用工程师在进行系统设计时，建立最精确、最完善的系统仿真模型是至关重要的。

Saber可同时对模拟信号、事件驱动模拟信号、数字信号以及模数混合信号设备进行仿真。利用Analogy公司开发的Calaversas算法，Saber可以确保同时进行的两个仿真进程都能获得最大效率，而且可以实现两个进程之间的信息交换，并在模拟和数字仿真分析之间实现了无缝联接。Saber适用领域广泛，包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、水利、控制系统以及数据采样系统等等。只要仿真对象能够用数学表达式进行描述，Saber就能对其进行系统级仿真。

在Saber中，仿真模型可以直接用数学公式和控制关系表达式来描述，而无需采用电子宏模型表达式。因此，Saber可以对复杂的混合系统进行精确的仿真，仿真对象不同系统的仿真结果可以同时获得。为了解决仿真过程中的收敛问题，Saber内部采用5种不同的算法依次对系统进行仿真，一旦其中某一种算法失败，Saber将自动采用下一种算法。通常，仿真精度越高，仿真过程使用的时间也越长。普通的仿真软件都不得不在仿真精度和仿真时间上进行平衡。Saber采用其独特的设计，能够保证在最少的时间内获得最高的仿真精度。Saber工作在SaberDesigner图形界面环境下，能够方便的实现与Cadence Design System、Mentor Graphics和Viewlogic的集成。通过上述软件可以直接调用Saber进行仿真。

目前，美国Analogy公司与浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心合作成立了Analogy亚洲系统仿真中心(ZASC)，一方面为亚太地区Saber用户提供技术支持和技术服务，另一方面也承接电力电子、机电一体化和混合技术的系统仿真、计算机辅助设计项目，并为企业培养系统仿真工程技术人才。

ORCAD PSPICE Release 9.0共有六大功能模块，其中核心模块是PSPICE A/D，其余功能模块分别是：Capture(电路原理图设计模块)、Stimulus Editor(激励信号编辑模块)、Model Editor(模型)。