图文讲解 Saber里接地参数的详细解释

Saber是目前电路仿真中较为专业也是应用面积最为广泛的方针应用。Saber功能强大，但与之相对的就是较为繁琐的操作和庞大的参数调整。这使得一些新手，甚至是一些有经验的朋友在使用Saber时都显得较为困难。在本文中，小编将针对Saber仿真软件中的GND参数进行解释，通过图文结合的方式帮助大家逐步理解。

打开Sketch在PartGallery里Search栏输入gnd可以检索出一系列与”地”有关的符号（Symbol），如图1所示：

图1

上图中列出的所有符号都可以作为GND在Saber中使用，那么这些GND相互之间有什么区别？又该如何使用呢？ 本文将针对这一问题做一些简单的探讨。

首先需要明白的是一般系统中GND的概念分为两种，一种是绝对参考GND，另一种是悬浮（floating）GND。前一种是真实的大地，它是整个电路乃至系统的绝对参考点，后一种是一个相对的参考平面，是电路或者系统中一部分子电路或者子系统的公共参考点。

对于系统中其它子电路或子系统而言，它是隔离的，存在很大的隔离阻抗，同样对于绝对GND来说，它也是隔离的，也存在很大隔离阻抗。下面来看看在仿真中GND的概念是怎么处理的，Saber仿真器在分析能量守恒系统时，主要依据能量守恒定律。以电路系统为例，主要依据的是基尔霍夫定律。在表达电路节点电压的时候，通常需要一个公共的参考点，以便计算各个节点电压和电流。

如果电路系统中有隔离变压器，就会产生悬浮的GND，变压器原副边是不能共GND的，否则也就没有隔离的必要了。图1中所示的GND（Saber Node 0）就是通常意义上的公共参考0点，可以用来作为电路中所有电路的参考基点。

它包含两个属性（“connector"和"name”），其中“connector”的值是global，而name的值是gnd。

这两个基本属性的含义就是在sketch中，如果该符号连接到任意一个节点上，该节点的名字就会自动的变为gnd，这样做的意义在于在sketch执行netlist命令时，会自动将gnd对于的节点解释为0（有兴趣的朋友可以去看看原理图对应的*.sin文件），而Saber仿真器把0视为电路中所有节点的参考零点。

直观的来讲，就是GND（Saber Node 0）这个符号在Saber中对应的是电路系统的参考零点，这个参考零点在电路图中是必须要有的，否则Saber仿真器就不知道以哪一个点作为参考点计算节点电压，也就无法正常的进行分析。Saber中还有一批与GND（Saber Node 0） 概念相同，但针对不同技术领域的参考点如下（这些参考点的一个特点就是以Reference开头）：

Hydraulic–Reference、Thermal–Reference、Atmosphere–Reference、Exhaust Port–Reference、Light–Reference、Magnetic– Reference、Pneumatic、Reference、Rotational–Reference、Translational。

从意义上来看，这些GND有点类似与真实系统中绝对GND的概念。而图1中所示的GND符号中剩下的Analog Ground，Digital Ground等就对应于悬浮GND了，这些GND的概念都是一样的，为了方便， 以Analog Ground为例进行讨论。Analog Ground从意义上看是模拟GND，这个符号和前面的GND（Saber Node 0） 符号一样拥有"connector"和"name"属性，即在sketch中如果该符号连接到任意一个节点上，该节点的名字就会自动的变为name属性对应的值（agnd）。

所不同的是在netlist的时候，不会将agnd对应的节点解释为0，仍然是agnd。而agnd这个名字对应saber仿真器而言和其它普通的节点名字没什么区别，同样需要计算该节点相对于参考零点的电压，如果仿真器没法找到agnd节点和参考零点的相对关系的话，将会报错，导致分析不收敛。

下面以一个简单的例子来看看GND和AGND在Saber中的使用。电路图如图2所示。

图2

图2是一个简单的带有变压器隔离的电路，在真实电路中变压器原副边的GND是隔离的，所以图中只在原边添加了公共参考零点GND，副边悬空，对该图做DC分析会出现如下错误：

*** ERROR "ALG_SINGULAR_JACOBIAN" *** Singular Jacobian matrix. Some possible causes for a singular Jacobian matrix；- Model operating outside of its intended region of operation. - Node/subsystem with no connection to the reference（floating）. - Current loops（voltage sources/inductors in parallel）. - Missing equation and/or missing variable reference. Potential problem variables/equations；/voutp

从出错信息可以看出，是由于：

Node/subsystem with no connection to the reference（floating）

表明变压器副边需要一个参考点，于是为变压器副边添加一个参考GND，出于隔离的需要，添加了一个AGND。如图3所示；

图3

对修改的原理图的执行DC分析，结果同以前一样-不收敛。从这里就可以看出AGND和前面的voutm一样，对Saber仿真器而言都不是绝对参考点，所以仍然需要进行解算。

将前面图中AGND换成GND，如图4所示；

图4

对上图执行DC分析，结果正常，TR分析也能得到收敛的结果。但这样修改有违变压器原副边隔离的初衷，那么如何实现即体现变压器隔离又能保证得到收敛的分析结果呢？换个角度看，没有什么节点在电路中是完全悬浮的，所谓的隔离不过是在原副边之间有着很高的隔离阻抗（几十兆欧），导致原副边相互影响非常小。

通过以上的介绍可以看到，Saber接地参数解释起来就需要如此大的篇幅。可见Saber软件本身的强大，在使用如此强大的软件时，一开始无法完全掌握是很正常的，但是只要长时间的反复使用，并搞清每个参数当中的含义，那么想要熟练使用Saber是并不困难的。