第四部分的教程不包括 ISIS 軟件的使用說明——也就是一系列的元件放置、導線連接、對象標記等操作。如果 您還沒有熟悉 ISIS 的使用，請先閱讀第一部分“ISIS原理圖繪制教程”的內容。。

在嘗試對自己的電路設計進行圖表仿真之前，我們強烈建議遵循本教程的步驟來學習和練習。正確理解本教程 涉及的概念將讓你能夠更加快速地吸收和消化幫助文檔里面的內容，并在長期的工作中讓你節省大量的時間和 跳過一些不必要的挫折。

開始

單個 5V 電源下。反饋電阻 R3 和 R4 設定了該級增益約為 10。輸入偏置元件 R1、R2 和 C1，在同向輸入端設 置虛地參考點，并對輸入信號進行去耦。

通常情況下，我們都會對電路進行瞬態分析。因為瞬態分析對這類電路是最有效的，能夠提供電路的大量信息。 在完成瞬態分析后，我們再進行其它類型的分析并進行比較。

教程（第 1 部分）”加載一個已有的設計文件。無論你選擇哪種方式，在進行下一階段的學習之前，都要確保 你已經可以有一個完整的電路可以進行仿真。

激勵源

點擊激勵源模式圖標，在對象選擇器中顯示可用的激勵源類型列表。對于我們這個電路的仿真，需要一個脈沖 激勵源。所以我們選擇脈沖激勵源類型，將鼠標移到編輯窗口中的 IN 終端右邊，然后在連線上點擊左鍵，即可 放置這個激勵源到電路中，并且連接到電路的輸入端。

激勵源對象就像 ISIS 中其它的大部分對象，在放置之前同樣可以進行預覽和旋轉，放置以后可以對其編輯、移 動、重新定向或刪除（參閱參考手冊中的激勵源和探針，有更詳細的說明）。

我們剛才是將激勵源直接放在連線上，這樣可以自動連線，省略連線的步驟。當然，還可以把激勵源放在導線 的旁邊，然后使用正常方式進行連線。如果激勵源是直接放在連線上的，如果你拖動激勵源離開連線，ISIS 會 假定你想要將其從連線上分離，因此不會連其它元件一樣一起拖動連線。

我們注意到，激勵源被自動分配了一個參考標號——自動以終端名字 IN 給激勵源命名。事實上，只要激勵源連 接到任意一個對象（或者直接放在連線上），都會使用所連接的網絡名字為激勵源命名。如果這個網絡沒有命 名，默認情況下會使用最接近的元件引腳名字來給激勵源命名。

最后，我們必須編輯激勵源來定義我們想要的脈沖波形。右鍵點擊激勵源，從彈出的菜單中選擇“編輯屬性”，

對于這個電路，只需要一個激勵源，但 Proteus 軟件對于放置激勵源的數量是沒有限制的。

探針

輸出信號和偏置后的輸入信號是我們感興趣的關鍵點，因此，在這兩個位置放置兩個電壓探針。如果需要，還 可以在其它關鍵點放置多個探針。

我們來放置探針，先選擇探針模式，然后在對象列表窗口選中電壓探針。探針可以直接放到連線上，也可以像 其它元件一樣，放置后再進行連線。移動鼠標到編輯窗口中 U1 引腳 3 的左邊，點擊左鍵放置探針，一定要把 探針的引腳放在導線上，而不能放在 U1 的引腳上。注意，探針自動獲取的名字是離它最近的元件的名字+元件 的引腳名，引腳名放在括號中。現在在終端 OUT 的左邊，也就是結點和終端引腳之間的連線上，點擊左鍵放置 第二個探針。

探針同激勵源和 ISIS 中其它的大部分對象一樣，在放置之前同樣可以進行探針的預覽和旋轉，放置以后可以進 行探針的編輯、移動、重新定向或刪除（可以從參考手冊中的探針部分獲取更多信息）。如果要改變探針的參 考標號，可以對其進行編輯。在我們的例子中，默認分配的名字都很好。

圖表

將自動判斷你要完成的圖表仿真類型，以及仿真中所需要包含的某一部分電路。 對于瞬態分析，我們需要一個模擬圖表。這里使用模擬圖表而不是用瞬態圖表來命名，是為了和顯示數字分析

同一個混合圖表在一個時間軸上顯示。 在放置圖表到電路中前，首先選擇圖表模式圖標，對象選擇器中會顯示可供使用的圖表類型的列表，選擇“模

但是關于圖表的幫助文檔還是非常值得去仔細閱讀的。 使用鼠標的左鍵點擊圖表，然后（按下鼠標左鍵）拖動其中一個縮放控制柄，可以重新調整圖表的大小。 我們現在把激勵源和探針添加到圖表中。注意，實際上，每一個激勵源都是一個探針，所以要查看激勵源的輸

在圖表中添加探針和激勵源的方式有三種： 第一種方式就是將探針/激勵源拖到圖表中，然后釋放鼠標左鍵——這個操作就好像我們在移動探針/激勵源到另

后探針/激勵源還會恢復到原來的位置，同時在圖表中添加一個同名的圖線。在模擬圖表中，圖線可與左邊或右 邊的坐標軸相關聯，放置時，探針/激勵源將自動關聯到離放置位置最近的坐標軸。不管你放置探針/激勵源到哪 個坐標軸，新的圖線總是添加在已存在的圖線下面。

第二種和第三種向圖表添加探針/激勵源的方式都是使用“圖表”菜單中的增加導線命令，這個命令用來向當前 圖表增加探針（當有多個圖表時，當前圖表是“圖表”菜單中被選中的那個圖表）。

在探針或激勵源沒有被選中時，如果調用“添加圖線”命令，將會出現“添加瞬態圖線”對話框，然后可以從 設計中所有探針（包括其他原理圖頁面中的探針）的列表中選擇探針。

“取消”，將會同之前描述的一樣調用添加瞬態圖線對話框，選擇“確定”，將會在當前圖表中添加所有選中 的探針/激勵源，并按名字的字母順序進行排序。

我們來將探針和激勵源快速地添加到圖表中。可以按住 CTRL 鍵，然后一個一個點擊選中探針和激勵源，也可 圍繞整個電路拖一個矩形框選中所有的電路，系統會自動忽略除了探針和激勵源之外的所有其它選中對象。最 后從“圖表”菜單中選擇“添加圖線”命令，然后在彈出的提示框中選擇“確定”，圖線將會出現在圖表中（因 為只有一個圖表，并且是最近使用的圖表，在“圖表”菜單下處于被選中的狀態，因此也就被認為是當前圖表）。 現在在圖表中應該可以看到圖線有一個名字（放在軸的左邊）和一個空白的數據區（圖表主體部分）。如果圖 表中沒有顯示圖線，可能是 ISIS 中畫的圖表太小了，通過選中圖表并拖動其中的一個角就可以調整圖表的大小， 使其足夠大能夠清楚看到圖線的名字。

正如上圖顯示的，我們的圖線按字母的順序依次排列。當然，我們也能重新排列這些圖線的順序，先確保圖表 沒有被選中，然后在你想要移動或編輯的圖線名字上點擊左鍵。當導圖被選中并處于突出顯示的狀態時，你就 可以使用鼠標的左鍵向上或向下拖動圖線或編輯圖線（不移動鼠標而點擊左鍵），點擊右鍵將刪除圖線（從圖 表中移除圖線）。在圖表的其他地方點擊鼠標左鍵，可以取消圖線的選中狀態。

在開始仿真圖表之前，我們還有最后一項設置要做，就是設置仿真運行的時間。ISIS 將根據圖表 X 軸的結束時 間來仿真電路，對于一個新建的圖表，默認值是 1s。對于我們這個電路而言，我們希望輸入的方波是 10kHz 的音頻，這需要 100ms 的仿真時間。先選中圖表然后左鍵點擊圖表，將彈出一個“編輯瞬態圖表”的對話框。 在這里你可以對圖表設置標題，指定仿真開始和停止的時間（對應著 X 軸左邊最小值和右邊的最大值），給左

坐標軸和右坐標軸命名（在數字圖表中不會顯示），還可以指定仿真運行的一般屬性。我們需要做的就是將停 止時間從 1 改成 100u（可以直接輸入 100u，ISIS 會自動轉換成 100E-6），然后選擇“確定”。

現在可以運行圖表來仿真這個電路。為了避免出現一些不可預知的問題，讀者可以使用 Proteus 提供的模板工 程（打開模板工程->教程->模擬仿真教程（第 2 部分））來進行仿真。

仿真

運行圖表仿真的過程中，狀態欄會顯示仿真的進度。仿真完成后，將使用新的數據重繪圖表。對于目前的 ISIS 版本以及仿真內核，它將忽略圖表的開始時間這個參數，也就是說仿真總是在 0 時刻開始，直到到達停止時間 或是到達靜止狀態。你可以在仿真的過程中按下“ESC”鍵來中止仿真。

仿真日志記錄了上一次的仿真細節。你可以點擊原理圖左下角的仿真監視器查看仿真日志。仿真模擬電路的仿 真日志很少有讓人感興趣的東西，除非有警告或錯誤，在這種情況下，你可以發現這些錯誤的一些細節。在某 些情況下，仿真日志可以提供一些從圖表曲線不能得到的有用的信息。

測量

右鍵點擊圖表，從彈出的菜單中選擇“最大化窗口”命令。

這將在新的選項卡中打開圖表，并會更改菜單和工具欄為圖表相關的命令。 在圖表左邊區域顯示的是曲線的名字，右邊顯示的是曲線本身。由于這是一個新的圖表，我們還沒有進行任何

測量，在圖表中是看不到光標的，狀態欄也只顯示圖表標題信息。當放置測量光標后，圖表的底部會顯示光標 的所在位置的數據和增量值。

曲線的顏色與自己名字的顏色是相同的，不同曲線的顏色不相同，因此通過顏色可以區分曲線。如果 IN、U1(POS IP) 和 OUT 曲線都放在左坐標軸，那么可以看到 OUT和 U1(POS IP) 的曲線聚集在圖表的頂部（紅色的為 OUT 曲線，黃色的為 U1(POS IP)曲線），而 IN 的曲線（藍色）在圖表的底部。這是因為 OUT 和 U1(POS IP) 的幅 值比 IN 大很多，不是在一個數量級，這不利于我們觀察曲線的細節。

為了觀察曲線的更多細節，我們需要將 IN 的曲線與其它兩個隔離開，可以使用鼠標左鍵拖動 IN 曲線的名字到 圖表的右邊來實現，這將會在圖表右邊出現一個合適刻度值的另一個坐標軸。右邊坐標軸與左邊坐標軸的刻度 是各自獨立的。現在 IN 的曲線似乎放大了，這是因為 ISIS 為右邊的坐標軸選擇了更精細的刻度。

點擊 IN 曲線名，選擇“刪除曲線”菜單，圖表將恢復到只有左邊坐標軸的情況。 下面，我們使用光標來測量兩個量：

               大概的輸出下降時間。 每個圖表都有兩個光標，稱為參考光標（紅色）和主光標（綠色）。光標總是會“鎖定”到曲線上，“鎖定”

下面先來放置參考光標。在操作參考光標和主光標時可以使用相同的按鍵或動作，因為參考光標比主光標較少 使用到，所以在使用參考光標時要按住 CTRL 鍵才能控制。放置光標時，你需要在想要鎖定光標的地方左鍵點 擊曲線。如果按下 CRTL 鍵，將放置參考光標，如果沒有按下，將放置主光標。鼠標按鍵保持按下狀態可以拖 動光標。

按住 CTRL 鍵并按下鼠標左鍵，移動指針到圖表的右邊，將出現的紅色參考光標移到 X 軸的 70us 或 80us 位置。 現在狀態欄顯示的就不再是圖表的標題了，顯示的是光標位置的時間（紅色，在左邊）、電壓值和曲線名（在 右邊）。

你可以使用鍵盤上的向左和向右光標鍵在 X 方向上移動光標，可以使用向上和向下光標鍵把光標鎖定到前一個 或后一個曲線。左右鍵可以分別移動光標到達 X 軸的左右極限。當 CTRL 鍵被按下時，鍵盤上的左右鍵和上下 鍵可以控制參考光標的移動和曲線鎖定。

現在把主光標移動到 20us 和 30us 之間，并鎖定到曲線 OUT 上。這個過程除了不需要按住 CTRL 鍵之外，和 上面的參考光標放置完全一樣，主光標的時間和電壓現在也顯示在狀態欄中。

10mV，所以放大器的電壓增益大約是 10。注意，這個電壓差是正的，因為主光標是在參考光標之上，而電壓 差是由主光標的值減去參考光標的值得到的。

我們可以將主光標和參考光標定位到輸出脈沖下降沿的兩邊，使用兩個光標的相對時間差來測量下降時間。這 可以通過鼠標拖動光標或使用光標鍵實現（對參考光標不要忘記 CTRL 鍵）。主光標應該放在曲線的右邊直到 曲線處于伸直狀態為止，參考光標應該放在下降沿開始的拐角處，你應該會發現下降沿的時間是小于 10ms。

電流探針

現在，我們使用電流探針測量反饋電路中的電流，這可以通過測量流入 R4 的電流來實現。 電流探針和電壓探針的使用方式類似，但有一個重大的差別：電流探針有是要指定放置方向的。在電路連線上

道連線的方向，因此如果把電流探針放置到與連線平行的方向上，那么電流探針放置的方向也就是連線的方向。 電流探針默認以水平方向放置，測量的電流也只能是從左到右的水平連線上的電流。如果要測量垂直連線上的

錯誤，可以查看探針圖標上的箭頭與電流方向是否相同來解決這類錯誤。 通過點擊對象列表中的電流探針的圖標選擇電流探針，左鍵點擊順時針旋轉圖標，使箭頭指向下，然后在 R4

在進行這一步前確保右坐標轉沒有被電壓探針使用。將電流探針拖到最小化了的圖表的右邊。對于電流探針， 放到圖表的右坐標軸是一個不錯的選擇，因為電流探針通常和電壓探針的刻度不同，所以需要一個單獨的軸來 顯示。

從最小化的圖表中，我們就可以看到反饋回路中的電流波形與輸出電壓波形非常接近，這正是運算放大器應有 的波形。電流在 10uA 和 0uA 之間變化，分別對應著曲線中的最大值和最小值。如果你愿意，可以將圖表最大 化后進行更仔細的檢查和測量。

頻率分析

是一樣的。我們接下來討論頻率分析圖表，在頻率分析圖表中，X 軸是頻率（或者以對數表示），Y 軸顯示的 是被測信號的幅度和相位。

為了完成頻率分析，必須使用頻率分析圖表。左鍵點擊圖表圖標切換到圖表模式，在對象選擇器中將顯示可用 的圖表類型列表，點擊“頻率分析圖表”類型，然后像之前一樣在原理圖中放置圖表：在空白區域使用鼠標左 鍵拖一個框，然后再次點擊左鍵進行確認。這不需要刪除原有的瞬態分析圖表。

現在開始添加探針，我們應該添加電壓探針 OUT 和 U1(POS IP)。在頻率分析圖表中，兩個 Y 軸（左邊和右邊） 有特定的意義。左 Y 軸用于顯示探針信號的幅度，右Y 軸用于顯示探針信號的相位。為了能看到幅度和相位，

我們必須在圖表的兩邊都添加探針。先拖動探針 OUT 到圖表的左邊，然后再次拖動這個探針到圖表的右邊，可 以看到這兩條曲線有不同的顏色，但它們的名字相同。拖動探針 U1(POS IP)到圖表的左 Y 軸就可以。

幅度和相位值必須指定一個參考量，在 ISIS 中，可以指定一個參考激勵源作為參考量。參考激勵源在 相位 0° 處總是有一個 0dB（1V）的輸出。電路中任何已有的激勵源都可以被指定成參考激勵源，而電路中其他激勵源 在頻率分析中都會被忽略。在我們的電路中可以指定激勵源 IN 作為參考量，只需要簡單的將其拖到圖表中，就像添加探針的方法一樣。由于你添加的是一個激勵源，ISIS 會假設你添加的這個激勵源是當作參考激勵源的， 并會在狀態欄顯示一條消息來進行確認。請你按照上面描述的方法進行操作，否則仿真將不能正常工作。

沒有必要去編輯圖表的屬性，因為對于我們的目的，選擇默認的頻率范圍可以了。如果你打開了圖表的屬性對 話框（右鍵點擊圖表，選擇“編輯屬性”），你會發現編輯頻率圖表對話框與瞬態圖表的對話框略有不同。頻 率圖表不能修改坐標軸的名字，因為兩個軸都有特殊的意義。選項下面有一個勾選框，可以讓幅度的顯示在 dB與正常的電壓單位間進行選擇。這里最好使用默認值，即使用 dB，因為圖表中顯示的電壓絕對值不是電路中真 實的電壓值，而是相對于參考激勵源的一個電壓值。

現在右鍵點擊圖表，從彈出的菜單中選擇“仿真圖表”命令開始仿真圖表。當仿真完成以后，使圖表最大化， 讓它在一個新的選項頁中顯示。

輸出信號 OUT 的相位曲線顯示了相位失真的程度，在電路響應的極限位置，相位下降到-90 度，即圖表的最右 邊位置，這是單位增益所在的頻率。如果檢查 U1(POSIP)的幅度曲線，輸入偏置電路的高通濾波器效果清晰可 見。注意左 Y 軸的刻度是對數形式表示的，如果要讀取 U1(POS IP)的幅值，需要使用光標進行讀取。

掃描變量分析

描圖表。直流掃描圖表顯示的是掃描變量變化時電路工作點的值的變化。而交流掃描圖表顯示的是一系列的單 點頻率分析值，以幅度和相位形式表示，就像使用頻率分析圖表一樣。

由于這兩個圖表的分析形式類似，所以我們只討論其中的一個——直流掃描圖表。在示例電路中，輸入偏置電 阻 R1 和 R2 受流入 U1 的小電流影響。要了解這兩個電阻值的改變將如何影響偏置點，可以使用直流掃描圖表。

首先，在原理圖中的空白區域放置一個直流掃描圖表，然后將探針 U1(POS IP)拖到圖表的左邊。我們需要設置 掃描值，點擊右鍵，選擇“編輯屬性”菜單。如上圖所示，編輯直流掃描圖表對話框包括設置掃描變量的名字，

當然，電阻 R1 和 R2 也需要修改才能進行掃描，左鍵雙擊 R1 進行編輯，將其值從 470K 改變成 X，點擊“確 定”完成修改。注意，上面這個編輯直流掃描圖表對話框中的掃描變量是也是用 X 表示的。關于 R2，重復這個 編輯操作，將它的值也設置成 X。

現在，使用右鍵點擊圖表，在彈出的菜單中選擇“仿真圖表”命令仿真圖表。然后，最大化圖表，你能看到由 于偏置電阻的增加導致偏置電平慢慢降低，在 5M 歐的位置，電平已經比 2.5V 低了很多。

當然，偏置電阻的改變對頻率響應也有影響，特別是在低頻段。我們可以在 50HZ 的范圍內做一個交流掃描分 析來觀察偏置電阻對頻率響應的影響。

噪聲分析

噪聲。在電路中的每一個探測點將把所有的噪聲分量進行平方求和運算。計算的結果與對應的噪聲帶寬繪制到 圖表中。

               PROSPICE 可以計算輸入和輸出的噪聲。要計算輸入噪聲，必須要定義一個輸入參考量，這可以通過 將一個激勵源拖入圖表中來完成，就像頻率參考量一樣。圖表將為繪制每個輸出探測點在輸入點的等 效噪聲。

在我們的電路中，為了完成噪聲分析，我們必須要先將 R1 和 R2 的值恢復到 470kW。然后選擇噪聲分析圖表 類型，在原理圖中的空白區域放置一個新的圖表。我們將電壓探針 OUT 拖到圖表中，因為我們要測量 OUT 這

一個以 dB 顯示結果的勾選框，如果勾上這個勾選框，0dB 就是 1V 的均方根。在這里我們不需要設置這一項， 點擊“確定”完成設置。

點擊空格鍵仿真圖表，當圖表被最大化以后，你會發現噪聲分析圖表產生的值通常都非常小（在我們這個例子 中是 pV 級別），這是符合預期的。但在你的電路中應該怎樣去追蹤噪聲的來源呢？是在仿真日志中！

這里列出了每個電路元件的噪聲貢獻（在整個頻率范圍內）。這里的大部分元件都是運放的內部元器件，帶有 前綴 U1_。如果在“編輯噪聲圖表”對話框中選擇了記錄頻譜貢獻的選項，將會得到更詳細的仿真日志數據， 它將在每一個頻率點記錄每個元件的貢獻值。