saber仿真軟件是美國(guó)Synopsys公司的一款EDA軟件，被譽(yù)為全球最先進(jìn)的系統(tǒng)仿真軟件，是唯一的多技術(shù)、多領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真產(chǎn)品，現(xiàn)已成為混合信號(hào)、混合技術(shù)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，可用于電子、電力電子、機(jī)電一體化、機(jī)械、光電、光學(xué)、控制等不同類型系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng)仿真，為復(fù)雜的混合信號(hào)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的混合信號(hào)仿真器，兼容模擬、數(shù)字、控制量的混合仿真，可以解決從系統(tǒng)開(kāi)發(fā)到詳細(xì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證等一系列問(wèn)題。

　　一、Saber仿真軟件特點(diǎn)

　　1.集成度高：

　　從調(diào)用畫(huà)圖程序到仿真模擬，可以在一個(gè)環(huán)境中完成，不用四處切換工作環(huán)境。

　　2.完整的圖形查看功能：

　　Saber提供了SaberScope和DesignProbe來(lái)查看仿真結(jié)果，而SaberScope功能更加強(qiáng)大。

　　3.各種完整的高級(jí)仿真：

　　可進(jìn)行偏置點(diǎn)分析、DC分析、AC分析、瞬態(tài)分析、溫度分析、參數(shù)分析、傅立葉分析、蒙特卡諾分析、噪聲分析、應(yīng)力分析、失真分析等。

　　4.模塊化和層次化：

　　可將一部分電路塊創(chuàng)建成一個(gè)符號(hào)表示，用于層次設(shè)計(jì)，并可對(duì)子電路和整體電路仿真模擬

　　5.模擬行為模型：

　　對(duì)電路在實(shí)際應(yīng)用中的可能遇到的情況，如溫度變化及各部件參數(shù)漂移等，進(jìn)行仿真模擬

　　6.強(qiáng)大的收斂性分析：

　　Saber非常仔細(xì)地選擇了算法，使遇見(jiàn)收斂性問(wèn)題的可能性降到最小，這是其它仿真器經(jīng)常遇到而無(wú)法解決的問(wèn)題。Saber順序的使用了5種強(qiáng)大的算法來(lái)解決收斂性問(wèn)題，在系統(tǒng)評(píng)估時(shí)，Saber對(duì)精確系統(tǒng)方程提出一種分段式線性評(píng)估。這樣，即使非常困難的仿真問(wèn)題，如尖銳信號(hào)的瞬態(tài)分析，都可以被很好地控制。

　　7.仿真精度：

　　在做仿真時(shí)，你需要確信仿真結(jié)果能精確反映你的物理系統(tǒng)的操作。根據(jù)Avant！豐富的設(shè)計(jì)和仿真經(jīng)驗(yàn)，Saber默認(rèn)的精度控制可以在能夠接受的仿真時(shí)間內(nèi)提供高精度的仿真結(jié)果。

　　8.模型與仿真器分離：

　　Saber仿真器同仿真模型完全分離，它允許你完整地存取和控制模型。你可以查看一個(gè)模板的內(nèi)容，修改它，并可以做成另外一個(gè)模板。創(chuàng)建你自己的模型并添加到庫(kù)中去，或者創(chuàng)建你自己的庫(kù)。你既可以使用Avant！的專用語(yǔ)言（MAST）創(chuàng)建模型，也可以用C、C++和FORTRAN來(lái)寫(xiě)模型或子電路。另外Avant！本身提供各種類型的庫(kù)，其中包含著數(shù)以萬(wàn)計(jì)的庫(kù)模型，有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Star-Hspice模擬仿真器的高精度Si模型，還有強(qiáng)電設(shè)備使用的IGBT模型及通信系統(tǒng)用的S及Z域模型，等等。

　　9.支持通用CAE系統(tǒng)：

　　Saber在SaberDesigner圖形環(huán)境中的各種操作，都可以同Cadence系統(tǒng)、MentorGraphics系統(tǒng)及Innoveda系統(tǒng)很好的集成在一起。這樣你便可以很容易地在其它熟悉的環(huán)境中調(diào)用Saber仿真器的全部功能。

　　10.支持全線的分析功能：

　　因?yàn)镾aber是一個(gè)基于HDL的混合信號(hào)仿真器，它可以做統(tǒng)計(jì)分析，這對(duì)于其它工具而言是非常困難或不可能的。當(dāng)同基于HDL的模型相結(jié)合時(shí)，Saber及Inspecs允許對(duì)任何模型參數(shù)做統(tǒng)計(jì)分析。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是OpAmp輸入偏置電壓電路，一個(gè)參數(shù)可以很容易在一個(gè)SaberMASTHDL模型上改變，但幾乎不可能在一個(gè)SPICE宏模型上變化。另外一個(gè)例子是改變數(shù)字電路參數(shù)的能力，如Monte-Carlo分析中的延遲。當(dāng)然，Saber支持所有標(biāo)準(zhǔn)模擬仿真分析，包括直流工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析、交流噪聲分析、失真分析、傅立葉分析。更為詳細(xì)的是，Saber及Inspecs可以支持MonteCarlo分析、應(yīng)力分析、靈敏度分析及參數(shù)掃描分析。所有的分析都可以在任意混合系統(tǒng)中使用。

　　11.輸出結(jié)果的查看：

　　產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)僅僅是一個(gè)成功的系統(tǒng)分析的一個(gè)方面。在Saber設(shè)計(jì)環(huán)境中，你可以用功能強(qiáng)大且簡(jiǎn)單易用的SaberScope圖形化波形分析器來(lái)查看并分析結(jié)果。Saber可以創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的結(jié)果文件，如果你愿意，你可以自行定義要抽取的仿真數(shù)據(jù)。然后你能使用SaberScope，在一個(gè)系統(tǒng)或模型的層次內(nèi)部查看信號(hào)和參數(shù)，或者只是簡(jiǎn)單看一下主要的波形。如果你需要看新的信號(hào)，你可以直接提取它們的數(shù)據(jù)而不需要重新仿真。Saber的這一獨(dú)一無(wú)二的特性可以節(jié)省你寶貴的時(shí)間，并非常容易地提取重要數(shù)據(jù)。

　　12.Saber協(xié)同仿真：

　　Saber的協(xié)同仿真器將Saber的混合信號(hào)、混合技術(shù)同ModelTechnology公司的ModelSim、ModelSim/PLUS或Cadence的Verilog-XL的強(qiáng)勢(shì)結(jié)合起來(lái)。這個(gè)接口使得Avant！的Saber仿真器擁有同其它主要設(shè)計(jì)環(huán)境中用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VHDL及Verilog仿真器協(xié)同仿真的優(yōu)勢(shì)。這些設(shè)計(jì)環(huán)境包括Avant！的SaberSketch、MentorGraphics、Cadence和Innoveda等。仿真輸出的結(jié)果在SaberScope波形分析器中按時(shí)間排列起來(lái)，這使你更容易觀察相互關(guān)聯(lián)的模擬及數(shù)字信號(hào)的仿真結(jié)果。

　　Saber協(xié)同仿真的優(yōu)點(diǎn)

　　·協(xié)同仿真將混合信號(hào)設(shè)計(jì)同當(dāng)前主要的設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)合起來(lái)

　　·利用獲有專利的Calaveras算法來(lái)獲得最佳性能

　　·可以在同一屏幕下觀看按時(shí)間對(duì)齊排列的模擬及數(shù)字結(jié)果

　　·利用了真正的Top-down設(shè)計(jì)理論

　　·便于設(shè)計(jì)的再利用

　　13.協(xié)同仿真的優(yōu)勢(shì)：

　　今天，許多設(shè)計(jì)將模擬/混合信號(hào)部分及數(shù)字部分放在同一塊芯片上。Avan！的Saber是一個(gè)真正意義上的單核、混合信號(hào)仿真器。它可以用來(lái)開(kāi)發(fā)高規(guī)格的系統(tǒng)或IC。然而大多數(shù)的數(shù)字電路IP是用Verilog或VHDL來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)聯(lián)合Saber的混合信號(hào)仿真器與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路仿真器，Saber協(xié)同仿真可以在系統(tǒng)物理實(shí)現(xiàn)之前就能方便地分析系統(tǒng)的行為。如果加上使用Saber最新的Star-Hspice仿真庫(kù)，您就可以在同一個(gè)仿真中混合使用Verilog、VHDL、MAST和Star-Hspice仿真模型。結(jié)果是什幺？減少重復(fù)，將產(chǎn)品更快地推向市場(chǎng)。

　　14.真正的TOP-DOWN設(shè)計(jì)：

　　Saber通過(guò)給予設(shè)計(jì)者對(duì)模擬及數(shù)字硬件描述語(yǔ)言的存取能力，實(shí)現(xiàn)其真正的TOP-DOWN理念。模擬和混合信號(hào)器件的模型采用MAST語(yǔ)言即Avant！的混合信號(hào)HDL語(yǔ)言來(lái)描述，而大的數(shù)字器件則用VHDL或Verilog來(lái)描述。這種兼容性允許你在模擬及數(shù)字領(lǐng)域?yàn)樾袨槠骷⒐δ芷骷臀锢砥骷＃⒎抡嫠鼈儭?/p>

　　這種設(shè)計(jì)方法允許你在自頂向下的每個(gè)設(shè)計(jì)層次上進(jìn)行仿真，這有助于問(wèn)題的解決，而且一旦某些功能模塊經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，它們就可以被保存起來(lái)并用于其它設(shè)計(jì)中，這一點(diǎn)對(duì)于time-to-market有著重要的意義。

　　15.利用Calaveras算法實(shí)現(xiàn)快速仿真：

　　Saber協(xié)同仿真技術(shù)使用Calaveras模擬/數(shù)字專利算法，它允許數(shù)字仿真器（Verilog-XL，ModelSim）及Saber利用最佳的時(shí)間步長(zhǎng)來(lái)仿真。它使得在數(shù)字仿真器和模擬仿真器之間的數(shù)據(jù)交換只有在需要的時(shí)候才進(jìn)行，這樣可以極大的提高仿真速度。而相應(yīng)的其它仿真理論則要求在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)都交換信息，并通過(guò)回溯來(lái)重新評(píng)估先前的計(jì)算。這些都極大的影響了仿真速度，特別是調(diào)用多極反饋循環(huán)時(shí)。

　　16.模擬/數(shù)字邊界的接口：

　　Saber混合仿真產(chǎn)品在模擬/數(shù)字邊界應(yīng)用了Avant！特殊的Hypermodel接口模型使設(shè)計(jì)的數(shù)字部分在數(shù)模接口處具有正確的電路特性。Hypermodel是在生成模型時(shí)自動(dòng)加到設(shè)計(jì)中去的，使得同模擬器件相連的數(shù)字管腳具有精確的模擬電路仿真特性。對(duì)于TTL，CMOS，ECL等各種不同工藝的標(biāo)準(zhǔn)邏輯管腳，Saber提供給您至少3500多種Hypermodel。這些Hypermodel可以被修改，同用戶自定義的數(shù)字特性相匹配。

　　Hypermodel都是用MAST語(yǔ)言來(lái)完成的（而不象其競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品一樣將數(shù)模接口寫(xiě)在設(shè)計(jì)中）。這就意味著庫(kù)中如果不存在合適的模型，你可以創(chuàng)建自己的Hypermodel庫(kù)。

　　17.查看相互關(guān)聯(lián)的結(jié)果：

　　圖形化顯示及分析工具SaberScope，可以將仿真數(shù)據(jù)提取成有用的仿真結(jié)果。SaberScope提供了一種靈活的按時(shí)間對(duì)齊的顯示方法，可以將Saber的模擬/數(shù)字信號(hào)同VHDL，Verilog信號(hào)聯(lián)合顯示。同時(shí)SaberScope還提供一種全面的波形測(cè)量及圖形標(biāo)注能力。另外，它提供一個(gè)獲有專利的波形計(jì)算器，給予設(shè)計(jì)者一種有力的手段來(lái)操作數(shù)據(jù)和波形。利用這個(gè)計(jì)算器可以計(jì)算出諸如平均功率損耗等數(shù)據(jù)，并將結(jié)果標(biāo)注出來(lái)。當(dāng)器件參數(shù)改變時(shí)，它還可以產(chǎn)生電路的靈敏度曲線。

　　利用了Saber不尋常的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者可以操作電路的所有信號(hào)，包括HDL模內(nèi)部的變量。Saber/ModelSim的多種語(yǔ)言及多平臺(tái)支持：？Saber/ModelSim的協(xié)同仿真支持ModelTechnology公司的ModelSimPlus仿真器。這表示你可以在一個(gè)設(shè)計(jì)中仿真Verilog、VHDL數(shù)字器件，并且與MAST混合信號(hào)器件及SPICE器件一樣方便。

　　Saber/ModelSim除了支持標(biāo)準(zhǔn)UNIX平臺(tái)以外，還支持PCNT平臺(tái)，這是非常有價(jià)值的。

　　18.同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Verilog-XL仿真器的協(xié)同仿真：

　　Saber/Verilog同工業(yè)界的Verilog黃金仿真器----Verilog-XL有著很好的兼容性，你可以使用你已經(jīng)擁有的Verilog-XL仿真器來(lái)增強(qiáng)你混合信號(hào)仿真的能力。

　　19.INSPECS的超級(jí)分析能力：

　　在設(shè)計(jì)進(jìn)程中增加Avant！的INSPECS分析工具，可以極大的提高產(chǎn)品的可靠性并降低設(shè)計(jì)成本。Saber具有在協(xié)同仿真環(huán)境中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的獨(dú)特能力。具有應(yīng)力分析，參數(shù)掃描，統(tǒng)計(jì)分析的INSPECS可以幫助設(shè)計(jì)者得到一個(gè)好的設(shè)計(jì)。

　　二、Saber仿真軟件的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、電源變換器設(shè)計(jì)

　　用來(lái)設(shè)計(jì)各種電源設(shè)備，如DC/DC、AC/DC、DC/AC、AC/AC，能夠全面分析系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)如環(huán)路頻率響應(yīng)、功率管開(kāi)關(guān)、磁性器件的工作情況、元件的電學(xué)應(yīng)力（電壓、電流、功耗及溫升）等。

　　2、伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　主要是通過(guò)Saber自帶的電機(jī)模型、機(jī)械及液壓模型形成伺服回路，建立電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)等多環(huán)伺服控制系統(tǒng)，重點(diǎn)進(jìn)行電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，能夠分析功率器件開(kāi)通與關(guān)斷細(xì)節(jié)以及發(fā)熱狀況、驅(qū)動(dòng)芯片與功率開(kāi)關(guān)管的匹配、直流母線尖峰吸收及制動(dòng)能量回饋等。

　　3、電路仿真

　　主要是對(duì)模擬電路、數(shù)字電路及數(shù)模混合電路進(jìn)行前期的原理驗(yàn)證，指導(dǎo)器件選型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步模擬產(chǎn)品在各種實(shí)際工況下的特性，比如考慮元器件的容差、參數(shù)漂移、溫度變化，線路或者器件故障等。根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。在國(guó)內(nèi)可以用于完成國(guó)軍標(biāo)所要求的電路最壞情況分析、故障模式分析等分析項(xiàng)目。

　　4、供配電設(shè)計(jì)

　　主要針對(duì)的是大系統(tǒng)整機(jī)電氣系統(tǒng)如飛機(jī)供配電系統(tǒng)、衛(wèi)星供配電系統(tǒng)等，通過(guò)對(duì)其發(fā)電、配電、用電負(fù)載、控制策略等部分建模，全面分析供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、能量策略管理、配電總線數(shù)據(jù)傳輸、故障模式下拓?fù)渲貥?gòu)等。

　　5、總線仿真

　　通過(guò)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的底層收發(fā)器、ECU等器件建模，重點(diǎn)考量總線數(shù)據(jù)信號(hào)在物理層傳輸過(guò)程中的各種物理特性（如失真、畸變）等。除了支持CAN、LIN等總線類型，還支持1553B、429等總線類型。

　　三、Saber仿真軟件的基本應(yīng)用

　　電路仿真作為電路計(jì)算的必要補(bǔ)充和論證手段，在工程應(yīng)用中起著越來(lái)越重要的作用。熟練地使用仿真工具，在設(shè)計(jì)的起始階段就能夠發(fā)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算的重大錯(cuò)誤，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，輔之以精確的建模和仿真，可以替代大量的實(shí)際調(diào)試工作，節(jié)約可觀的人力和物力投入，極大的提高開(kāi)發(fā)效率。

　　Saber仿真軟件是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的電路仿真軟件，尤其適合應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的時(shí)域和頻域仿真。但由于國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和公司不太重視仿真應(yīng)用，所以相關(guān)的研究較少，沒(méi)有形成系統(tǒng)化的文檔體系，這給想學(xué)習(xí)仿真軟件應(yīng)用的工程師造成了許多的困擾，始終在門(mén)外徘徊而不得入。

　　下面僅以簡(jiǎn)單的實(shí)例，介紹一下saber的基本應(yīng)用，供初學(xué)者參考。

　　在saber安裝完成之后，點(diǎn)擊進(jìn)入saber sketch，然后選擇file—>new—>schematic，進(jìn)入原理圖繪制畫(huà)面，如下圖所示：

　　在進(jìn)入原理圖繪制界面之后，可以按照我們自己的需要來(lái)繪制電路原理圖。首先，我們來(lái)繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的三極管共發(fā)射極電路。

　　第一步，添加元器件，在空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵菜單get part—》part gallery

　　有兩個(gè)選擇器件的方法，上面的左圖是search畫(huà)面，可以在搜索框中鍵入關(guān)鍵字來(lái)檢索，右圖是borwse畫(huà)面，可以在相關(guān)的文件目錄下查找自己需要的器件。

　　通常情況下，選擇search方式更為快捷，根據(jù)關(guān)鍵字可以快速定位到自己想要的器件。

　　如下圖所示，輸入雙極型晶體管的縮寫(xiě)bjt，回車(chē)確定，列表中顯示所有含有關(guān)鍵字bjt的器件，我們選擇第三個(gè)選擇項(xiàng)，這是一個(gè)理想的NPN型三極管，雙擊之后，在原理圖中就添加了該器件。

　　依照此方法，我們先后輸入voltage source查找電壓源，并選擇voltage source general purpose添加到原理圖。輸入resistor，選擇resistor［I］添加到原理圖（添加2個(gè)）。輸入GND，選擇ground（saber node 0）添加到原理圖，ground（saber node 0）是必須的，否則saber仿真將因?yàn)闆](méi)有參考地而無(wú)法進(jìn)行。

　　添加完器件之后，用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)每個(gè)器件，合理布置位置，鼠標(biāo)左鍵雙擊該器件，即可修改必要的參數(shù)，在本示例中，僅需要修改電壓源的電壓，電阻的阻值，其他的都不需修改。

　　然后按下鍵盤(pán)的W鍵，光標(biāo)變成了一個(gè)十字星，即表示可繪制wire（連線），將所有的器件連接起來(lái)。如下圖所示：

　　其中電壓源為12V，基極電阻為10k，集電極電阻為1k，共發(fā)射極連接。

　　選擇分析方法，由于這是一個(gè)大信號(hào)系統(tǒng)，我們尋找的是一個(gè)靜態(tài)直流工作點(diǎn)，因此我們選擇下圖所示的DC operating point，將basic中的display after analysis項(xiàng)選擇Yes，完成后點(diǎn)擊OK。

　　直流工作點(diǎn)仿真結(jié)果如下：

　　三極管的基極電壓為0.8422V，集電極電壓為0.06869V，即深度飽和時(shí)，Vbe約為0.84V，Vce約為0.069V。

　　大部分的調(diào)試工作都是可以通過(guò)仿真來(lái)替代的。大部分的設(shè)計(jì)工作都是可以通過(guò)仿真來(lái)驗(yàn)證合理性和可行性的，一旦您掌握了仿真的方法，并能夠熟練的使用，你將終生受益，你可以擺脫大多數(shù)低效的調(diào)試工作，可以節(jié)約大量的時(shí)間和精力，可以直觀的看到你的設(shè)計(jì)結(jié)果，而不僅僅是計(jì)算書(shū)中的計(jì)算公式和枯燥的數(shù)字。

　　對(duì)于很多無(wú)法通過(guò)精確計(jì)算來(lái)推算的電路，我們通過(guò)仿真就可以獲得精確的結(jié)果，這對(duì)于非線性系統(tǒng)的解決方案而言，真是事半功倍啊，為什么要去求解復(fù)雜的矩陣方程？我需要的僅僅是結(jié)果而已，過(guò)程的推導(dǎo)留給大學(xué)老師吧。仿真可以讓我們從復(fù)雜的計(jì)算中解脫出來(lái)，隨心所欲的更改電路參數(shù)，然后獲得直觀的結(jié)果，當(dāng)你掌握訣竅的時(shí)候，你可以讓自己的開(kāi)發(fā)效率提高十倍！