PSPICE仿真.docx

目录介绍：2新建PSpice仿真3新建项目3放置元器件并连接3生成网表5指定分析和仿真类型5Simulation Profile设置：6开始仿真7参量扫描9Pspice模型相关11PSpice模型选择11查看PSpice模型11PSpice模型的建立12介绍：PSpice是一种强大的通用模拟混合模式电路仿真器，可以用于验证电路设计并且预知电路行为，这对于集成电路特别重要。PSpice可以进行各种类型的电路分析。最重要的有：l 非线性直流分析：计算直流传递曲线。l 非线性瞬态和傅里叶分析：在打信号时计算作为时间函数的电压和电流；傅里叶分析给出频谱。l 线性交流分析：计算作为频率函数的输出，并产生波特图。l 噪声分析l 参量分析l 蒙特卡洛分析PSpice有标准元件的模拟和数字电路库（例如：NAND，NOR，触发器，多选器，FPGA，PLDs和许多数字元件）分析都可以在不同温度下进行。默认温度为300K电路可以包含下面的元件：l Independent and dependent voltage and current sources 独立和非独立的电压、电流源l Resistors 电阻l Capacitors 电容l Inductors 电感l Mutual inductors 互感器l Transmission lines 传输线l Operational amplifiers 运算放大器l Switches 开关l Diodes 二极管l Bipolar transistors 双极型晶体管l MOS transistors 金属氧化物场效应晶体管l JFET 结型场效应晶体管l MESFET 金属半导体场效应晶体管l Digital gates 数字门l 其他元件 (见用户手册)。新建PSpice仿真新建项目如图 1所示，打开OrCAD Capture CIS Lite Edition，创建新项目：File New project。选择Analog or Mixed-AD模拟或混合-AD选项。图 1放置元器件并连接使用Place Part命令放置元件。Spice库的路径在CaptureLibraryPspice下。常用的Library有下面几个：Analog：包含无源元件（R、L、C）互感器，传输线，以及电压和电流非独立的源（电压控制的调用源E、电流控制的电流源F、电压控制的电流源G和电流控制的电压源H）。Source：给出不同类型的独立电压和电流源。如：Vdc（直流电压），Idc（直流电流），Vac（交流电压），Iac（交流电流），Vsin（正弦电压），Vexp（指数电压），脉冲，分段线性等等。Eval：提供二极管（D），双极型晶体管（Q），MOS晶体管，结型场效应晶体管（J），真实运算放大器，如：u714，开关（SW_tClose，SW_tOpen），各种数字门和元件。Abm：包含应用于信号的数字运算符选择，例如：乘法（MULT），求和（SUM），平方根（SWRT），拉普拉斯（LAPLACE），反正切（ARCTAN）等。Special：包含多种其他元件，像参数，节点组，等。PSpice A/D支持的元器件类别及其字母代号：字母代号元器件类别字母代号元器件类别BGaAs场效应管N数字输入C电容O数字输出D二极管Q双极晶体管E受电压控制的电压源R电阻F受电流控制的电流源S电压控制开关G受电压控制的电流源T传输线H受电流控制的电压源U数字电路单元I独立电流源U STIM数字电路激励信号源J结型场效应管（JFET）V独立电压源K互感（磁芯），传输线耦合W电流控制开关L互感X单元子电路调用MMOS场效应管（MOSFET）Z绝缘栅双极晶体管（IGBT）放置好所有的元器件后，需要添加GND图标，放置Ground地端子，并给它命名为0。不要忘记改变名字为0，否则PSpice将给出错误或“Floating Node”，原因是PSpice需要一个地端子作为参考点，其名字和节点号必须是0。如图 2所示：图 2完成的原理图如图 3所示：图 3 LTC555定时器电路生成网表用PSpice Create Netlist菜单命令生成网表。在项目Project Manager管理窗口，双击Output/文件可以查看网表，如图 4所示：图 4指定分析和仿真类型PSpice允许做直流偏置，直流扫描，傅里叶瞬态分析，交流分析，蒙特卡洛/最差情况扫描，参量扫描和温度扫描等功能，详情见表 1所示：表 1 PSpice的模拟分析功能基本特性分析直流特性（1） 直流工作点（Bias Point Detail）（2） 直流特性扫描（DC Sweep）（3） 直流传输特性（TF：Transfer Function）（4） 直流灵敏度（DC Sensitivity）交流特性（1） 交流小信号频率特性（AC Sweep）（2） 噪声特性（Noise）瞬态特性（1） 瞬态响应（Transient Analysis）（2） 傅里叶分析(Fourier Analysis)参数扫描（3） 温度特性（Temperature Analysis）（4） 参数扫描（Parametric Analysis）统计分析（5） 蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）（6） 最坏情况分析（WC：Worst Case）逻辑模拟（7） 逻辑模拟（Digital Simulation）（8） 数/模混合模拟（Mixed A/D Simulation）（9） 最坏情况时序分析（Worst-case timing Analysis）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。图 3的Simulation Profile设置如图 5所示：图 5 Simulation Settings设置Analysis type选择Time Domain（Transient）时域瞬态响应。Options选项里，General Settings的Run to time为仿真时间，填写100ms，Maxmum step size为1us的步进。同时选择了Parametric Sweep选项，及参数扫描分析，详细介绍见参量扫描。开始仿真执行PSpice Run命令，启动仿真进程，或者直接点击快捷方式图如图 6所示。图 6仿真会自动调用Probe模块，并显示仿真结果。我们需要选择波形中需要显示的信号。有两种方式：在原理图中添加观测点或者在Probe的Trace Add Trace来添加需要显示的信号。本例使用的第一种方式，如图 7所示图 7仿真波形如图 8所示。图 8 仿真波形使用参数扫描功能后，可以比较不同参数对输出结果的影响。如图 9所示为RX1取值对输出信号周期和占空比的影响。可以很清楚的看到输出信号周期的变化。图 9 参数扫描结果参量扫描需要查看电路中电阻或者电容等参数对输出结果的影响，参量扫描可以非常直观的做出显示。步骤为：1、 添加参量元件。1） 修改需要变化的器件Value值为RX2（RX2为自定义的标号）2） 添加PARAM元件到电路中。在SPECIAL库中可以找到该元件。3） 双击PARAM元件，打开Property Editor属性编辑窗口。点击New Column按钮并输入Property Name属性名称RX2，不带花括号。4） 将新创建的RX2列，设置该元件的初始值5K，如图 10所示。图 10 PARAM元件的Property Editor窗口5） 选择RX2列，右键选择DISPLAY按钮，选择Name and Value。点击OK。6） 在关闭Property Editor窗口前，点击APPLY按钮。7） 保存设计。2、 为产量分析创建仿真配置文件。1） 在Simulation Settings中选择Analysis标签。2） 对Analysis type分析类型选择Transient瞬态（或者想要做的分析类型）。并输入开始和结束时间。如图 5所示。3） 在Options选项里，选择Parametric Sweep参量扫描。图 11 Parametric Sweep 参数设置4） 对于扫描变量，选择全局参数Global parameter，并输入RX1。在Sweep type中给出Start Value起始值、End Value结束值和Increment增量。对于这些值本例中分别使用4K、20K和4K。5） 点击OK设置完成。3、 运行PSpice并显示波形。1） 运行PSpice。2） 当仿真结束时，Probe探针窗口会被打开并且弹出Availbale Sections窗口，来选择需要显示输出的仿真结果，本例选择第一和最后一个，如图 12所示。图 12 Available Sections窗口3） 仿真波形如图 13所示，显示不同阻值对定时器震荡电路周期和占空比的影响。图 13 仿真波形Pspice模型相关PSpice模型选择在选择PSpice模型时，在模型图框的右下角显示，表示为PSpice模型库，否则不能使用，如图 14所示。图 14 选择PSpice模型查看PSpice模型当需要查看PSpice模型时，右键需要查看的模型，选择Edit PSpice Model，如图 15所示。图 15 查看PSpice模型会打开PSpice Model Editor，如图 16所示图 16 PSpice Model Editor可以从PSpice Model Editor中看到，.model以下的内容就是元件的模型参数，如果.model后没有内容说明没有参数，是不能使用的。PSpice模型的建立PSpice库中已有极多模型可用，没有必要自建模型，如果遇到库中没有的器件模型，可以到生产该器件上公司网站上下载，一般大型公司都会提供。如果一定要自建模型，可以用PSpice中的模型编辑软件实现（“Model Editor”），一般可以用已有的模型作一些修改实现。PSpice提供两种方式来建立模型。1、 PSpice 提供Model Editor 建立元件的Model，从元件供应商那边拿到该元件的Datasheet，透过描点的方式就可以简单的建立元件的仿真模型，来做电路的模仿真。2、 从网上下载的元件PSPICE模型，我们利用PSpice Model Editor 将该模型导入并建立用于仿真的元件模型。其中，第一个方式适用于Pspice提供的十多种元件（二极管、三极管、磁心、IGBT、JFET、运算放大器、达灵顿管、MOSFET、VR、比较器、参考源等器件），具体方法如下面介绍所示：1、 打开Model Editor，选择Model New，打开图 17所示的对话框。图 172、 填写Model Name，选择Model类型。如图 18所示。图 183、 出现图 19对话框，出现Model List(图中左)、特性曲线表及曲线图(图中右)及Model Parameter(图中右)。图 19Model List特性曲线表及特性曲线图Model Parameter按特性曲线图，描点並输入到下面表中下面会出现用数值分析法，邦您计算出符合描点设定的参数值另存为*.lib用文本编辑器打开刚才保存的文件，即可看到该元件的模型参数从网上下载的元件PSPICE模型，我们利用PSpice Model Editor 将该模型导入并建立用于仿真的元件模型。下面用BJT Model作个说明。Bipolar transistor formatGeneral formQ + substrate node area valueExamplesQ1 14 2 13 PNPNOMQ13 15 3 0 1 NPNSTRONG 1.5Q7 V