【Strmix Simplis深度解析】：掌握高级仿真功能，设计不再难


参考资源链接：[Simetrix/Simplis仿真教程：从基础到进阶](https://wenku.csdn.net/doc/t5vdt9168s?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. Strmix Simplis简介

## 简介Strmix Simplis

Strmix Simplis是一款高效能的电源系统仿真软件，特别适用于模拟和分析电子电路中的高频开关模式电源和模拟电路。它提供了一个全面的仿真解决方案，使得设计师能够在开发阶段就能精确预测和优化电路行为。通过采用独特的仿真算法，Simplis能够处理复杂的电源转换设计，并在数分钟内完成对复杂电路的精确仿真，相比传统仿真软件大大提高了效率和准确性。

Simplis的核心优势在于其独特的仿真技术，如状态空间平均法和高频开关模式的模拟，这使得它在分析开关电源、线性电源以及其他复杂的电源管理系统方面具有明显优势。此外，Simplis提供了直观的图形用户界面和强大的脚本接口，用户可以通过简单的操作完成复杂的电路设计与仿真实验。

在本章中，我们将探讨Simplis的主要特点和优势，并简要介绍其在现代电子设计中的应用。接下来的章节将详细探讨Simplis的理论基础、仿真操作实践以及在电源设计中的具体应用。

# 2. Strmix Simplis的仿真理论基础

## 2.1 电子电路仿真基础

### 2.1.1 电路仿真的原理

电路仿真作为一种先进的分析手段，广泛应用于电子电路设计的各个阶段。其基本原理是使用数学模型来模拟电子元件和电路的行为，在不制造实际电路的情况下预测电路的性能。电路仿真软件运用数值方法对电路方程进行求解，通过这种方式，设计师能够在计算机上“运行”电路，观察电路在各种输入信号下的响应和行为。

电路仿真分为时域仿真和频域仿真两大类。时域仿真关注信号随时间变化的特性，适用于模拟电路和数字电路的瞬态响应。频域仿真则分析电路对不同频率信号的反应，常用于分析滤波器、放大器等对频率敏感的电路。

在使用仿真工具时，设计师需要根据电路的特性和设计要求选择合适的仿真实验和参数设置。例如，为了模拟电源电路在负载突变时的动态响应，设计师可能会采用瞬态仿真（transient simulation）来观察电压和电流在时间轴上的变化。

### 2.1.2 仿真的类型与选择

在进行电路设计时，选择正确的仿真类型至关重要。不同的仿真类型对应不同的设计需求和验证目标。常见的电路仿真类型包括：

- 直流分析（DC Analysis）：用于测量电路在恒定输入条件下的直流工作点，帮助确定电路的静态工作条件。
- 交流小信号分析（AC Small-Signal Analysis）：分析电路对交流信号的频率响应，常用于设计滤波器、放大器的频率特性。
- 瞬态分析（Transient Analysis）：模拟电路在随时间变化的输入信号下的行为，包括启动过程、故障响应等。
- 噪声分析（Noise Analysis）：评估电路在特定频带内的噪声性能，对模拟电路和通信系统尤为重要。
- 参数扫描（Parameter Sweep）：通过改变某个参数值来观察电路性能的变化趋势，如改变温度、负载电阻等。

设计师在选择仿真类型时，需要结合具体的设计目标和电路特点。例如，在设计开关电源时，可能会运用直流分析确定输出电压和电流的静态值，运用瞬态分析来观察在负载变化时电路的动态响应。

## 2.2 Simplis仿真的核心概念

### 2.2.1 状态空间平均法

状态空间平均法（State-Space Averaging）是一种在进行电力电子电路仿真时常用的方法，它能够处理开关电路的非线性特性。Simplis软件采用这种方法，可以在一个开关周期内对电路的不同状态进行平均化处理，从而简化计算过程，同时保留电路的重要动态特性。

该方法的核心在于将开关功率电路的周期性工作状态用状态空间模型表示，然后通过对每个开关状态建立数学模型，并在开关周期内进行时间平均化处理。这样就可以得到一个连续时间的状态空间平均模型，进而利用常规的线性系统分析方法进行仿真。

### 2.2.2 高频开关模式的模拟

高频开关模式的电路工作在数千甚至数百万赫兹的频率下，这类电路在电源转换、信号处理等应用领域中扮演着核心角色。由于其工作频率高，传统的模拟仿真方法往往难以准确模拟高频下的动态行为。Simplis软件针对这一问题，特别优化了高频开关模式的模拟能力。

通过使用状态空间平均法，Simplis软件能够在保持仿真精度的同时，显著降低仿真时间。特别地，Simplis在处理高频开关模式时，能够有效模拟开关器件的动态开关特性，准确预测由于开关动作引起的电感、电容等元件的快速电流和电压变化，这对于高速数字电源系统设计尤为重要。

### 2.2.3 数字控制的实现

现代电源系统越来越依赖于数字控制技术来实现精确的电压和电流调节。Simplis软件在模拟数字控制方面具有强大的功能，能够模拟包括数字信号处理器（DSP）在内的数字控制电路。

数字控制部分通常包括数字控制器的设计与实现、算法实现以及模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的建模。Simplis软件不仅能够模拟这些数字控制电路的工作原理，还可以对控制系统的稳定性、动态响应等性能指标进行分析。

为了与实际应用相匹配，Simplis提供了一种模块化的设计方法，使得设计师可以在仿真环境中灵活地添加和修改控制算法，而不需要深入理解复杂的数学模型。此外，Simplis还支持与Matlab等其他软件的联合仿真，方便设计师利用Matlab强大的数值计算和控制系统设计能力。

## 2.3 Simplis的仿真环境设置

### 2.3.1 Simplis的工作界面

Simplis仿真软件提供了一个直观、功能丰富的用户界面。主界面通常包括菜单栏、工具栏、设计区域、模型库、参数设置面板和仿真结果展示区域等几个主要部分。在开始仿真前，设计师需要熟悉各个部分的功能。

- 菜单栏：提供文件操作、编辑、仿真控制等常用功能的入口。
- 工具栏：直观的工具按钮，快速实现电路绘制、模型放置、连接线路等操作。
- 设计区域：设计师在这里绘制和编辑电路图。
- 模型库：内置丰富的电子元件和子电路模型，可以直接拖拽到设计区域使用。
- 参数设置面板：用于调整所选元件或模型的参数。
- 仿真结果展示区域：仿真完成后，这里会展示电路的波形、数据表和分析结果。

Simplis的界面设计使得用户可以非常直观地进行电路设计和仿真操作，提高了设计效率。

### 2.3.2 元件库与模型导入

Simplis提供了丰富的预定义元件库，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管、开关元件等基本元件，以及DC-DC转换器、整流器等复杂子电路。为了适应不同设计师的需求，Simplis还允许用户根据自己的需求定制元件库。

在实际使用中，设计师可以通过“元件浏览器”来搜索和选取所需的元件模型。对于特定的电子元件，Simplis允许设计师导入第三方提供的模型文件，如Spice模型，以实现更精确的仿真。

此外，Simplis还支持导入来自其他EDA工具的设计文件，例如从Cadence或Altium Designer中导入PCB设计，这进一步拓宽了Simplis的应用场景，增强了设计的灵活性。

graph LR
A[开始] --> B[打开Simplis软件]
B --> C[访问元件浏览器]
C --> D[选择并放置元件]
D --> E[搜索第三方模型]
E --> F[导入模型文件]
F --> G[结束]

上述流程图展示了在Simplis中使用元件库和导入模型的基本步骤。这为设计师提供了强大的资源，以确保电路模型的准确性和仿真结果的可靠性。

# 3. Strmix Simplis仿真操作实践

## 3.1 基础仿真流程的构建与分析

### 3.1.1 创建新的仿真项目

在开始任何仿真工作之前，创建一个新的仿真项目是至关重要的第一步。这一过程不仅有助于组织你的工作，还能确保仿真环境的配置与具体项目需求相匹配。在Strmix Simplis中，创建新项目可以通过点击“文件”菜单中的“新建项目”选项来完成。接下来，你需要为你的项目指定一个合适的名称，选择项目保存的位置，并为项目设定一个描述，以便未来参考。

创建新项目的步骤如下：

1. 打开Strmix Simplis软件。
2. 点击“文件”菜单，选择“新建项目”。
3. 在弹出的对话框中填写项目名称，并选择保存位置。
4. 选择项目模板，对于初学者来说，通常选择“空白项目”即可。
5. 点击“创建”，完成项目的创建。

此时，Simplis将为你准备一个空的仿真环境，你可以在其中添加电路元件、设置参数和运行仿真。

### 3.1.2 构建简单电路并设置参数

在创建完仿真项目之后，第二步是构建电路图并为元件设置适当的参数。这包括选择合适的电源、负载、开关器件、电容、电感等基础电路元件，并输入它们的参数值，如电阻值、电容值、电感值、开关频率等。在Simplis中，可以通过拖放的方式从元件库中选择所需的元件，并通过属性窗口对其进行编辑。

操作步骤具体如下：

1. 在Simplis的主界面中，找到“设计”菜单下的“电路编辑器”选项，并点击打开。
2. 在元件库中浏览并选择所需的电路元件，将它们拖放到电路图工作区。
3. 双击需要设置参数的元件，在弹出的属性窗口中输入必要的参数值。
4. 对于每个元件，确保所有的参数都是根据你的设计要求正确设置的。
5. 完成元件参数设置后，通过“文件”菜单的“保存电路图”选项保存你的电路设计。

### 3.1.3 运行仿真与结果查看

当电路