Simlink数字电路仿真教程（1）——常用电路仿真元器件介绍

Matlab软件中的Simlink仿真功能非常强大，下面将介绍如何使用Simlink软件来实现各种数字电路的控制和仿真。首先介绍一下Simlink软件数字电路仿真常用的元器件。

1.1 “蓝色”库和“黑色”库的区别

Simlink电路仿真库分为“蓝色”库和“黑色”库。根据笔者Simlink软件的使用经验来看，“蓝色”库里面的电路元器件更偏向于模拟电路仿真，“黑色”库里面的电路元器件更偏向于数字电路仿真。需要注意的是，“蓝色”库和“黑色”库里面的电路元器件不能混用，“蓝色”的电路元器件与“黑色”的电路元器件无法使用导线连接。

图1.1 “蓝色”库和“黑色”库

1.2 Simlink库中各电路元器件位置

Matlab版本不同，Simlink电路仿真元器件库位置不太一样。以笔者使用的Matlab R2018a版本为例，电路仿真能用到的电路元器件基本在Simscape的子文件夹下面。

分享一个寻找电路元器件的小技巧，Simlink在模型库中有搜索功能，只需要输入对应元器件的英文名称再挑选一番便能找到自己需要的元器件模型。后面如果对仿真元器件比较熟悉，可以直接在仿真页面双击搜索需要的元器件。

1.3 数字电路仿真常用元器件模型介绍

因为笔者更喜欢用“黑色”库来进行数字电路仿真，因此只介绍“黑色”库中的比较常用元器件模型。

（1）电源

交流电压源（AC Voltage Source）：可调节频率、初始相位、幅值的交流电压源。

直流电压源（DC Voltage Source）：可调节幅值的直流电压源。

（2）电阻/电容/电感

电阻/电容/电感（Series RLC Branch）：需要特别说明的是，“黑色”库里面没有单独的电容、电感、电阻元器件，因此我们需要选择Series RLC Branch，在设置中调整为实际需要的元器件。

（3）开关元器件

MOS管（Mosfet）

IGBT管（IGBT或者IGBT/Diode）

二级管（Diode）

以上开关元器件广泛用于各大电路拓扑网络中，需要注意的是，“蓝色”库中有名称一样的元器件，在实际仿真过程中不能混用。

（4）信号测量

电压传感器（Voltage Measurement）：测量电压信号。

电流传感器（Current Measurement）：测量电流信号。

示波器（Scope）：显示、分析各种波形。

（5）其它

POWERGUI：必不可缺，可设置仿真模式，仿真参数。

时钟信号（Clock）：仿真时间。

开关（Breaker）：不建议使用。此开关在仿真电路有电流经过的情况下无法断开。

理想开关（Ideal Switch）：开关（Breaker）的升级版，不存在无法断开的BUG。

线性变压器（Linear Transformer）：比较复杂，后续会结合实例单独讲。

（6）信号类

常数（Constant）：通常作为给定输入信号使用。

信号比较器（Sum）：将两个信号相加或者相减。

PID控制器（PID Controller）：实现PID控制算法。

饱和器（Saturation）：用于限制信号的幅度。

PWM发生器(PWM Generator)：将数字信号转化为模拟信号，数字信号0-1输入对应0-100%占空比输出的PWM波形。

信号运算相关：放大器（Gain）、乘法器（Product）、取绝对值（abs）等

逻辑门：与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等

Goto/From：仿真电路布局神器。为防止仿真走线凌乱，信号可以通过Goto、From以标签的形式连接。相同标签的Goto和From他们是连在一起的。需要注意的是，一个Goto信号对应一个或者多个From信号，但一个From信号不可对应多个Goto信号，要不然Simlink仿真软件会报错。

其它未提到的元器件模型可自行在百度中搜索，只需知道元器件的英文名即可在库中搜索栏中找到。