Saber 軟件介紹 

一、SABER 軟件概述 

? Saber是美國Analogy(Synopsys)公司開發的系統仿真軟件,被譽為全球最先進的系統仿真軟件,也是唯一的多技術、多領域的系統仿真產品,現已成為混合信號、混合技術設計和驗證工具的業界標準,可用于電子、電力電子、機電一體化、機械、光電、光學、控制等不同類型系統構成的混合系統仿真,這也是Saber的最大特點。SABER作為混合仿真系統,可以兼容模擬、數字、控制量的混合仿真,便于在不同層面上分析和解決問題,其他仿真軟件不具備這樣的功能。 

1.1 原理圖輸入和仿真 

SaberSketch是Saber的原理圖輸入工具,通過它可以直接進入Saber仿真引擎。在SaberSketch中,用戶能夠創建自己的原理圖,啟動Saber完成各種仿真(偏置點分析、DC分析、AC分析、瞬態分析、溫度分析、參數分析、傅立葉分析、蒙特卡諾分析、噪聲分析、應力分析、失真分析等),可以直接在原理圖上查看仿真結果,SaberSketch及其仿真功能可以幫助用戶完成混合信號、混合技術(電氣、液壓等)系統的仿真分析。SaberSketch中的原理圖可以輸出成多種標準圖形格式,用于報告、設計審閱或創建文檔。 1.2 數據可視化和分析 

SaberScope是Saber的波形查看和仿真結果分析工具,它的測量工具有50多種標準的測量功能,可以對波形進行準確的定量分析。它的專利工具——波形計算器,可以對波形進行多種數學操作。SaberScope中的圖形也可以輸出成多種標準圖形格式用于文檔。 1.3 模型庫 

Saber擁有市場上最大的電氣、混合信號、混合技術模型庫,它具有很大的通用模型庫和較為精確的具體型號的器件模型,其元件模型庫中有4700多種帶具體型號的器件模型,500多種通用模型,能夠滿足航空、汽車、船舶和電源設計的需求。Saber模型庫向用戶提供了不同層次的模型,支持自上而下或自下而上的系統仿真方法,這些模型采用最新的硬件描述語言(HDL),最大限度地保證了模型的準確性,支持模型共享。 1.4 建模 

不同類型的設計需要不同類型的模型,Saber提供了完整的建模功能,可以滿足各種仿真與分析的需求。其建模語言主要有MAST、VHDL-AMS、Fortran,建模工具包括State-AMS、5維的圖表建模工具TLU,Saber可以對SPICE、Simulink模型進行模型轉換,同時Saber還擁有強大的參數提取工具,可以通過協同仿真實現模型復用。 1.5 可制造性和穩健的設計 

Saber的InSpecs工具包能夠幫助用戶進行復雜的分析,包括統計、參數和應力分析。統計分析確定參數公差對系統性能的影響,參數分析顯示設計中的關鍵參數,應力分析評估系統中各組件的應力程度。 

1.6 FMEA(故障狀態分析) 

Saber的Testify工具包用于仿真系統在故障狀態下的情況。用戶可以建立故障列表,仿真系統在每個故障狀態下的工作狀態。Testify可以幫助驗證系統運行的可靠性。 1.7 布線設計 

SaberHarness是業界領先的布局布線、設計和分析工具。SaberHarness和Saber緊密結合,計算電纜尺寸、熔斷分析、故障分析,對電壓降、功率質量以及連通性進行仿真與評估。SaberHarness將功能設計、電氣設計和物理設計集中 在 單 一 的 工 具 流 程 中 , 全 面 結 合 了 Saber 的 仿 真 和 分 析 功 能 , 使 得SaberHarness成為高級電氣系統設計的首選工具。 

Saber的波形計算器

Misc: 完成一些數學、向量、矩陣運算 (abs mod 等)Wave: 執行一些波形操作 (FFT IFFT f(x) Histogram等)Cmplx: 完 成 一 些 復 數 運 算(complex real imag等) Logic: 執行邏輯運算 (與 或 非等) 

Trig: 完 成 一 些 三 角 運 算 (sincos tag等) Stack: 管理堆棧寄存器 三、 SABER 的應用 指定頂級電路圖 

要用Saber對設計進行模擬,必須讓SaberSketch知道設計中哪個電路圖是最上層的,因為Saber在打開時只能有一個網表,所以在SaberSketch中只能指定一個頂級電路圖。如果電路圖不包含層次設計,SaberSketch會默認打開的電路圖為頂級電路圖。 

關于網表由于Saber不能直接讀取電路圖,必須通過網表器產生的網表來進行模擬。產生的網表器是一個ASCII文件,包含元件名、連接點和所有非默認的元件參數。要進行仿真時,只要網表中的連接不同于設計中的,SaberSketch會自動對設計進行網表化。例如:如果增加或修改一條連線,下次分析時,SaberSketch會自動對設計進行網表化并重新調入到Saber中。如果改變連線的顏色,再去進行分析,Saber將使用原有的網表,因為設計的連接沒有改變。 

如果改變屬性,SaberSketch會自動發送一條Alter命令到Saber中,改變內存網表,因而減少了重新網表化的需要。 

3.1 DC Operating Point Analysis (直流工作點分析) 

意義:此分析功能在于求解系統的靜態工作點,為其他分析提供計算初始點。仿真器常用參數的含義及其設置方法 

Monitor Progress :進度監控。確定仿真器運行時顯示的信息數量,缺省值為0 。 

顯 示 的 信 息 可 在 單 擊 Simulation Trancript 按 鈕 調 出 的 Saber Guide Trancript窗口中觀察?？蛇M行如下設置: 

-1:顯示仿真執行過程的簡要信息與執行時間。 0: 只顯示執行時間。 

正整數(n):將在每n個時間步長(時間步長:仿真器運行時,兩次分析計算之間的間隔。)顯示那一時刻的仿真時間、反復數量、時間步長、占用CPU時間等信息。 Sample Point Density 

仿真器對電路中的非線性模塊做線性化處理時將其分為n個線性段(n值為此參數值的2倍),n越大,精度越高,但會降低仿真速度,最大可取1k。 3.2 Small-signal AC Analysis(交流小信號分析) 

意義:交流小信號用于檢驗系統的頻域響應特性,可用DC分析結果作為本分析的工作點。 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. 

作交流小信號分析之前,需要給原理圖中信號源加上ac_mag 幅值。 3.3 Time-Domain Analysis(瞬態分析) 

意義: 瞬態分析用于檢驗系統的時域特性,此分析通常從 靜態工作點開始。但對于自激振蕩電路應從零時刻開始。 3.4 Sensitivity Analysis(靈敏度分析) 

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 

幾種器件模型的說明分段線性電阻:方便的實現負載轉換,便于實現瞬態響應 3.7 通過experiment改變仿真模型參數 

打開bridge模型。通過experiment改變輸入電壓幅值(首先必須運行一次暫態分析)。第二次暫態分析時,注意 

a、 start time 須用第一次暫態分析結束時間 b、run DC analysis first 需選NO 

c、plot file需用不同于第一次暫態分析的文件名 

d、initial point file 需用第一次暫態分析的end point file e、 end point file需用不同于第一次暫態分析的文件名 3.8 saber中的封裝 

四、使用MAST語言編寫模型 利用MAST語言編寫的模型如下: template resistor1 p m = res electrical p electrical m number res { 

equations { 

i(p->m)+= (v(p)-v(m))/res } } 

將文件存儲在目錄 E:\sabermoxing中,存儲文件名為resistor1.sin。在Sketch中使用該模型時,在菜單中選擇Schematic ->Get Part -> By Symbol Name,在輸入窗口中輸入文件名(或用Browse查找),點Place便可將該器件放置到原理圖上了。也可以在part gallery中創建用戶自己的目錄,放置自己的模型,只要設置了環境變量,添加的模型就可以和part gallery中系統提供的模型一樣調用了。 

五、saber 與matlab聯合仿真 步驟1 

點擊saber原理圖下面工具欄SaberSimulinkCosim圖標。選File>>Install Cosim Files,選擇在本機上安裝的MATLAB版本,然后選擇目錄,安裝sabercosim.mdl文件。在同一目錄下利用matlab建立所需的mdl文件,在該mdl文件中利用sabercosim.mdl文件中的sabercosim模塊

建立matlab和saber間的聯系,僅需將sabercosim模塊拷貝至新建的mdl文件中即可。根據實際需要修改sabercosim模塊輸入、輸出管腳的個數。 步驟2 

點擊saber原理圖下面工具欄SaberSimulinkCosim圖標。選File>>Import Simulink Model,選擇正確的路徑打開利用matlab建立所需的mdl文件,再選place part按鈕,將新建的mdl文件置入saber原理圖中。 注意事項 

1、運行時,將MATLAB桌面快捷方式的最后添加 /automation 2、將MATLAB中建立的mdl模型置于當前目錄。 

3、該文件夾應放置在根目錄下,不要在目錄中出現中文