电气模型_Saber软件介绍

Saber 软件介绍 

一、SABER 软件概述 

• Saber是美国Analogy(Synopsys)公司开发的系统仿真软件,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,现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准,可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真,这也是Saber的最大特点。SABER作为混合仿真系统,可以兼容模拟、数字、控制量的混合仿真,便于在不同层面上分析和解决问题,其他仿真软件不具备这样的功能。 

1.1 原理图输入和仿真 

SaberSketch是Saber的原理图输入工具,通过它可以直接进入Saber仿真引擎。在SaberSketch中,用户能够创建自己的原理图,启动Saber完成各种仿真(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),可以直接在原理图上查看仿真结果,SaberSketch及其仿真功能可以帮助用户完成混合信号、混合技术(电气、液压等)系统的仿真分析。SaberSketch中的原理图可以输出成多种标准图形格式,用于报告、设计审阅或创建文档。 1.2 数据可视化和分析 

SaberScope是Saber的波形查看和仿真结果分析工具,它的测量工具有50多种标准的测量功能,可以对波形进行准确的定量分析。它的专利工具——波形计算器,可以对波形进行多种数学操作。SaberScope中的图形也可以输出成多种标准图形格式用于文档。 1.3 模型库 

Saber拥有市场上最大的电气、混合信号、混合技术模型库,它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型,其元件模型库中有4700多种带具体型号的器件模型,500多种通用模型,能够满足航空、汽车、船舶和电源设计的需求。Saber模型库向用户提供了不同层次的模型,支持自上而下或自下而上的系统仿真方法,这些模型采用最新的硬件描述语言(HDL),最大限度地保证了模型的准确性,支持模型共享。 1.4 建模 

不同类型的设计需要不同类型的模型,Saber提供了完整的建模功能,可以满足各种仿真与分析的需求。其建模语言主要有MAST、VHDL-AMS、Fortran,建模工具包括State-AMS、5维的图表建模工具TLU,Saber可以对SPICE、Simulink模型进行模型转换,同时Saber还拥有强大的参数提取工具,可以通过协同仿真实现模型复用。 1.5 可制造性和稳健的设计 

Saber的InSpecs工具包能够帮助用户进行复杂的分析,包括统计、参数和应力分析。统计分析确定参数公差对系统性能的影响,参数分析显示设计中的关键参数,应力分析评估系统中各组件的应力程度。 

1.6 FMEA(故障状态分析) 

Saber的Testify工具包用于仿真系统在故障状态下的情况。用户可以建立故障列表,仿真系统在每个故障状态下的工作状态。Testify可以帮助验证系统运行的可靠性。 1.7 布线设计 

SaberHarness是业界领先的布局布线、设计和分析工具。SaberHarness和Saber紧密结合,计算电缆尺寸、熔断分析、故障分析,对电压降、功率质量以及连通性进行仿真与评估。SaberHarness将功能设计、电气设计和物理设计集中 在 单 一 的 工 具 流 程 中 , 全 面 结 合 了 Saber 的 仿 真 和 分 析 功 能 , 使 得SaberHarness成为高级电气系统设计的首选工具。 

Saber的波形计算器

Misc: 完成一些数学、向量、矩阵运算 (abs mod 等)Wave: 执行一些波形操作 (FFT IFFT f(x) Histogram等)Cmplx: 完 成 一 些 复 数 运 算(complex real imag等) Logic: 执行逻辑运算 (与 或 非等) 

Trig: 完 成 一 些 三 角 运 算 (sincos tag等) Stack: 管理堆栈寄存器 三、 SABER 的应用 指定顶级电路图 

要用Saber对设计进行模拟,必须让SaberSketch知道设计中哪个电路图是最上层的,因为Saber在打开时只能有一个网表,所以在SaberSketch中只能指定一个顶级电路图。如果电路图不包含层次设计,SaberSketch会默认打开的电路图为顶级电路图。 

关于网表由于Saber不能直接读取电路图,必须通过网表器产生的网表来进行模拟。产生的网表器是一个ASCII文件,包含元件名、连接点和所有非默认的元件参数。要进行仿真时,只要网表中的连接不同于设计中的,SaberSketch会自动对设计进行网表化。例如:如果增加或修改一条连线,下次分析时,SaberSketch会自动对设计进行网表化并重新调入到Saber中。如果改变连线的颜色,再去进行分析,Saber将使用原有的网表,因为设计的连接没有改变。 

如果改变属性,SaberSketch会自动发送一条Alter命令到Saber中,改变内存网表,因而减少了重新网表化的需要。 

3.1 DC Operating Point Analysis (直流工作点分析) 

意义:此分析功能在于求解系统的静态工作点,为其他分析提供计算初始点。仿真器常用参数的含义及其设置方法 

Monitor Progress :进度监控。确定仿真器运行时显示的信息数量,缺省值为0 。 

显 示 的 信 息 可 在 单 击 Simulation Trancript 按 钮 调 出 的 Saber Guide Trancript窗口中观察。可进行如下设置: 

-1:显示仿真执行过程的简要信息与执行时间。 0: 只显示执行时间。 

正整数(n):将在每n个时间步长(时间步长:仿真器运行时,两次分析计算之间的间隔。)显示那一时刻的仿真时间、反复数量、时间步长、占用CPU时间等信息。 Sample Point Density 

仿真器对电路中的非线性模块做线性化处理时将其分为n个线性段(n值为此参数值的2倍),n越大,精度越高,但会降低仿真速度,最大可取1k。 3.2 Small-signal AC Analysis(交流小信号分析) 

意义:交流小信号用于检验系统的频域响应特性,可用DC分析结果作为本分析的工作点。 Small-signal AC analyses characterize non-linear systems in thefrequency domain by frequency-sweeping a small sinusoidal signal at the input. 

This small sinusoid keeps the system running in the linear region of operation around a previously calculated operating point.The slide shows a system’s gain (magnitude) and phase as a function of frequency. 

作交流小信号分析之前,需要给原理图中信号源加上ac_mag 幅值。 3.3 Time-Domain Analysis(瞬态分析) 

意义: 瞬态分析用于检验系统的时域特性,此分析通常从 静态工作点开始。但对于自激振荡电路应从零时刻开始。 3.4 Sensitivity Analysis(灵敏度分析) 

In the previous example, you performed a time domain analysis and measured the voltage overshoot as a result of the filter. 

Now, you can use sensitivity analysis to determine which component(s) are contributing the most to this unwanted Overshoot. 3.5 Fourier Analysis 

• Transforms periodic time-domain waveforms into a frequency spectrum 

• Produces a line spectrum showing the spectral content at the DC value, fundamental frequency, and specified number of harmonics According to Fourier’s theorem, any periodic waveform can be 

represented by the sum of its average and a series of sine waves. The sine waves have frequencies of integer multiples of the frequency of the periodic function, and varying magnitudes and phases. f(t) = a0 + a1 cos ω 0 t + a2 cos 2ω 0 t + ... + b1 sin ω 0 t + b2 sin 2ω 0 t ... The discrete Fourier transform allows the magnitudes and phases of the sine waves to be determined from data points along a period of the function. 3.6 

几种器件模型的说明分段线性电阻:方便的实现负载转换,便于实现瞬态响应 3.7 通过experiment改变仿真模型参数 

打开bridge模型。通过experiment改变输入电压幅值(首先必须运行一次暂态分析)。第二次暂态分析时,注意 

a、 start time 须用第一次暂态分析结束时间 b、run DC analysis first 需选NO 

c、plot file需用不同于第一次暂态分析的文件名 

d、initial point file 需用第一次暂态分析的end point file e、 end point file需用不同于第一次暂态分析的文件名 3.8 saber中的封装 

四、使用MAST语言编写模型 利用MAST语言编写的模型如下: template resistor1 p m = res electrical p electrical m number res { 

equations { 

i(p->m)+= (v(p)-v(m))/res } } 

将文件存储在目录 E:\sabermoxing中,存储文件名为resistor1.sin。在Sketch中使用该模型时,在菜单中选择Schematic ->Get Part -> By Symbol Name,在输入窗口中输入文件名(或用Browse查找),点Place便可将该器件放置到原理图上了。也可以在part gallery中创建用户自己的目录,放置自己的模型,只要设置了环境变量,添加的模型就可以和part gallery中系统提供的模型一样调用了。 

五、saber 与matlab联合仿真 步骤1 

点击saber原理图下面工具栏SaberSimulinkCosim图标。选File>>Install Cosim Files,选择在本机上安装的MATLAB版本,然后选择目录,安装sabercosim.mdl文件。在同一目录下利用matlab建立所需的mdl文件,在该mdl文件中利用sabercosim.mdl文件中的sabercosim模块

建立matlab和saber间的联系,仅需将sabercosim模块拷贝至新建的mdl文件中即可。根据实际需要修改sabercosim模块输入、输出管脚的个数。 步骤2 

点击saber原理图下面工具栏SaberSimulinkCosim图标。选File>>Import Simulink Model,选择正确的路径打开利用matlab建立所需的mdl文件,再选place part按钮,将新建的mdl文件置入saber原理图中。 注意事项 

1、运行时,将MATLAB桌面快捷方式的最后添加 /automation 2、将MATLAB中建立的mdl模型置于当前目录。 

3、该文件夹应放置在根目录下,不要在目录中出现中文