直流bias传输特性.ppt

第四章 PSpice软件与电路特性模拟 1.1.熟悉熟悉PSpicePSpice的仿真功能的仿真功能; ; 2.2.熟练掌握各种仿真参数的设置方法，熟练掌握各种仿真参数的设置方法， 综合观测并分析仿真结果综合观测并分析仿真结果; ; 3.3.熟练输出分析结果，能够综合运用各种熟练输出分析结果，能够综合运用各种 仿真对电路进行分析仿真对电路进行分析; ; 4.4.会修改模型参数。会修改模型参数。 （1）对模拟电路进行直流、交流、瞬态等基本电路 特性分析，而且可进行参数扫描分析和统计分析。 （2）以OrCAD/Capture 作为前端，除了以利用 Capture 的电路图输入这一基本功能外，还可以实现 OrCAD中设计项目统一管理。 （3）将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成 在一起。Probe只是其中的一个窗口。 （4）使用PSpice 优化器能调整电路,在一定的约束条 件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到 要求为止。 OrCAD/PSpice 软件的功能特点有： (1) (1) PSpicePSpice中的各种分析功能分为基中的各种分析功能分为基 本分析功能和选项分析功能两类。本分析功能和选项分析功能两类。 基本分析功能分为基本分析功能分为4 4组，对应组，对应4 4种分析种分析 类型：类型： Bias PointsBias Points DC Sweep DC Sweep AC Sweep/Noise AC Sweep/Noise Time Domain Time Domain PSpice分析过程: 绘制原理图设置仿真参数运行仿真 观测并分析仿真结果 1.新建Project时应选择Analog or Mixed-signal Circuit 2.调用的器件必须有PSpice模型 首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储 的路径为CaptureLibrarypspice，此路径中的所有器件都有 提供PSpice模型，可以直接调用。 其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同 时存在，而且器件属性中必须包含PSpice Template属性。 3.原理图中至少必须有一条网络名称为0，即接地。 在使用在使用PSpicePSpice时绘制原理图应该注意的地方：时绘制原理图应该注意的地方： 4.4.必须有激励源。必须有激励源。 原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激 励源都存储在励源都存储在SourceSource和和SourceTMSourceTM库中。库中。 5.5.电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感 组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的回路组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的回路 。 解决方法：电容并联一个大电阻；解决方法：电容并联一个大电阻； 电感串联一个小电阻。电感串联一个小电阻。 6.6.最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他 们容易引起不收敛。们容易引起不收敛。 电路模拟分析的步骤 1. 绘制电路图，包括设置元器件参数。 2. Simulation Profile 设置。 (1) 执行PSpice/New Simulation Profile命令 。 (2) 给Simulation Profile确定一个名称。 (3) 设置Simulation Profile参数。 3. 执行PSpice/Run命令，启动模拟进程。 4. 调用Probe模块，显示、分析模拟结果。 PSpice应用中最重要的一个概念 Simulation Profile (1) 进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括 基本功能分析和相应的选项分析。 由此引入Simulation Profile的概念。一个Simulation Profile 的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的 具体要求。 (2) 对同一个电路，可以建立多个Simulation Profile。而且 不同Simulation Profile中的分析类型可以相同，当然，分析要求 不会相同。 (3) 模拟分析时只能针对一个Simulation Profile的要求进行 。每个Simulation Profile 的设置以及分析结果单独存放。 (4) 同一电路的多个Simulation Profile由项目管理器管理。 建立仿真描述文件建立仿真描述文件 在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，点击点击PSpicePSpiceNew simulation New simulation profileprofile，系统弹出如下对话框系统弹出如下对话框： Profile的名称 调用以前Profile的 参数设置 给模拟类型分组确定一个名称给模拟类型分组确定一个名称( (无任何限制无任何限制) )。 可以从可以从Inherit From Inherit From 下拉列表中选用一个已有下拉列表中选用一个已有 的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数, ,应应 在该列表中选择在该列表中选择nonenone。 输入name，选择Create，系统将接着弹出 如下对话框： 在Analysis type中有以下四种选择： Time Domain(Transient)：时域(瞬态)分 析 DC Sweep：直流分析 AC Sweep/Noise ：交流/噪声分析 Bias point：基本偏置点分析 在Options选项中你可以选择在每种基本分 析类型上要附加进行的分析，其中General Setting是最基本的必选项（系统默认已选） 。 基本电路特性分析参数的设置 对每种电路特性分析应明确下面4个问题： (1)这种特性分析的功能是什么。 (2)进行这种特性分析需设置哪些参数。 (3)特性分析结果以什么方式输出。 默认状态下,若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在 .OUT文本输出文件中,否则存入.DAT二进制文件,需调用后处 理模块PROBE显示结果波形。 (4)与这种特性分析有关的注意事项和易出错的问 题。 直流工作点分析 1. 直流工作点分析 (Bias Point Detail): 计算电路的直流工作状态，并给出非线性器 件的工作点和线性化参数。 主要包括： 各个节点电压； 流过电压源的电流； 总功耗； 半导体器件的线性化参数； 2. 直流灵敏度分析 (DC Sensitivity) 分析电路特性对电路元器件参数的敏感程度 ； 包括节点直流电压对电阻、 独立源、控制开 关、二极管、双极晶体管参数的灵敏度。 元件灵敏度： S(T,X)=dT/dX 相对灵敏度： 电路特性T对元器件值变化1 的灵敏度 SNX*S(T,X)/100 举例： 电阻分压电路 输出电压对电阻的元件灵敏度： 输出电压对电阻的相对灵敏度： 3. 直流传输特性分析 (Transfer Function) ：将电路在直流工作点 处作线性化处理，计算 下述3个参数： 输出端和输入端直流电压之比 输入电阻 输出电阻 这三种直流分析结果均存入这三种直流分析结果均存入.OUT.OUT输出文件。输出文件。 思考题思考题： (1)(1)直流工作点分析对直流工作点分析对ACAC交流小信号分析和交流小信号分析和 TRANTRAN瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的ACAC 、TRANTRAN特特 性，是否必须设置直流工作点分析？性，是否必须设置直流工作点分析？ (2)(2)直流传输特性分析的结果与直流传输特性分析的结果与ACAC交流小信号交流小信号 分析结果有什么关系？分析结果有什么关系？ 1、画好下面的电路图，并存盘 元件元件库元件种类元件设定 RL analog.olb电阻RL= 100 Vi source.olb直流电源DC = 5V 0 Source.olb接地元件 2、DC Bias Detail偏压点分析 步骤一：设置DC Bias Detail偏压点分析参数 所谓偏压点分析就是只计算Vi为5V时（用 Capture绘制电路图时，已经设置VDC元件Vi 的DC属性为5V)，电路内各节点的电压值与各 分支的电流值。 功能主要在验证某一个电路在当时的直流电压 或直流电流源时，是否可以正常工作；尤其在 设计类似晶体管放大器之电路时，这是一个必 要的步骤。 （1）选择PspiceNew Simulation Profile或单击工 具栏上的按钮,打开New Simulation对话框 在Name中输入本仿真参数文件的名称BIAS。在 Inherit Fome中设为none。 （2 2）单击）单击CreateCreate按钮，打开按钮，打开Simulation Setting-Simulation Setting- BIASBIAS对话框对话框 步骤二：存档步骤二：存档 步骤三：启动PSpice进行仿真并观察输出文档内容 （1）执行PSpiceRun菜单命令或单击按钮： 画面中央呈现灰色的部分是输出波形图区，波形观察程序Probe的主要工作区就在这里。 画面左下方是输出窗口(Out Window)，显示本仿真操作目前的进度与执行内容的信息。 画面右下方是仿真状态窗口（Simulation Status Window)，显示本仿真执行内容的信息。 完成仿真，Output Window内应该会出现上图所示的 “Simulation Complete”信息。 Window内回出现错误及警告信息 “GND”，不是数字“0” ViewOutput File功能选项来观察偏压点分析后结 果。 执行命令，出现下图文本窗口，窗口内就是ch1- SCHEMATIC1-BIAS.out仿真输出文件的内容。 下表是ch1-SCHEMATIC1-BIAS.out的内容 * 05/25/02 22:14:53 * Evaluation PSpice (Nov 1999) * * Profile: “SCHEMATIC1-BIAS“ e:Pspiceschch1-schematic1- bias.sim * CIRCUIT DESCRIPTION * * Creating circuit file “ch1-schematic1-bias.sim.cir“ * WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries: * Local Libraries : * From PSPICE NETLIST section of pspiceev.ini file: .lib “nom.lib“ 区域性模拟元件目前只有 nom.lib *Analysis directives: .PROBE .INC “ch1-SCHEMATIC1.net“ 将ch1-SCHEMATIC1.net包含进来，一个 由Capture产生的网络文件 * INCLUDING ch1-SCHEMATIC1.als * .ALIASES)以下两行描述元件管脚上的网 络别名 R_RL RL(1=0 2=N00058 V_Vi Vi(+=N00058 -=0 ) .END ALIASES * RESUMING ch1-schematic1- bias.sim.cir * .END 下面才是真正的模拟输出结果 * 05/25/02 22:14:53 * Evaluation PSpice (Nov 1999) * * Profile: “SCHEMATIC1-BIAS“ e:Pspiceschch1-schematic1-bias.sim * SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (N00058) 5.0000 节点N00058偏压点电压5V VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vi -5.000E-02流出电压源Vi电流0.05A TOTAL POWER DISSIPATION 2.50E-01WATTS 消耗电功率为0.25W J OB CONCLUDED TOTAL JOB TIME .06本模拟耗时0.06秒 。 注意： PSpice对于电压源电流的定义是流出为负，流入为正，所 以记录的V_Vi电流是-5.000E-02A。 * 计算线性化电路的小信号增益、输入电阻和输出电阻, 功能： 参数设置： TF分析只涉及输入信号源和输出变量两个参数。 在电路特性分析类型和参数设置框的Analysis typ栏 中选择“Bias Point”,设置显示内容 : 果存入.out文件。 直流传输特性分析 （简称TF分