PSpice学习与使用心得

PSpicePSpice 学习学习 一 基本概念 1 AD 与 AA AD analog digital 是模拟与数字仿真 AA advanced analog 是先进模拟仿真 AD 可以 独立进行仿真 AA 需要依托于 AD 仿真 二 AD 1 基本操作和操作窗口 1 OrCAD 窗口 1 探针 电压探针 电流探针 差分对探针 功率探针 全局偏置点电压显示 全局偏置点电流显示 全局偏置点功率显示 AC Sweep 专用的其他探针 PSpice Markers Advanced 可以看到 波特图用 dB 幅频 探针 dB magnitude of voltage dB Magnitude of Voltage 相位 相频 探针 Phase of Voltage Phase of Current 高速仿真 延迟探针 Group Delay of Voltage 实部电压电流 Real Part of Voltage Current 虚部电压电流 Imaginary Part of Voltage Current 个人感觉是 j 方向 也就是超 前 90 度方向分量 自定义探针 可以设置具有特定测试功能 函数可以人为设定 的探针 见第 11 节 或者搜 自定义探针 2 仿真设置 新建仿真配置 编辑仿真配置 可选择瞬态时域 静态工作点 DC 或者 AC 扫描及详细设置 仿真 start 查看仿真结果 2 PSpice AD 界面 1 out 输出文件 仿真结束后可点击查看 out 文件 3 PSpice profile 菜单 1 General 选项卡 General 选项卡中显示输入输出文件路径 2 Analysis 选项卡 Analysis 选项卡包括仿真参数分析的详细设置 3 Configuration Files 选项卡 Configuration Files 中有 Category 栏 分为 Stimulus Library 和 Include Stimulus 是指 波形编辑器编辑好的波形文件可以复用 Library 用于配置用户自定义的仿真库文件路径 Include 用于存放头文件 Stimulus 使用方法 点击 Place Place Part 在 Libraries 中找到 SOURCSTM 库 从中选择激励源放入原理 图中 右键该激励源 Edit PSpice Model 弹出对话框中输入函数类型 设置好并保存之后 在 Configuration Files 中就可以看到该文件已经存在了工程中 若 想在今后的工程中复用 可以点击 Set as global Library 和 Include 的复用方法也相同 设置好之后 点击 Add as global 即可 4 Option 选项卡 Relative accuracy of V s and I s 电压和电流的相对精度 Best accuracy of voltage 最高电压精度 Best accuracy of currents 最高电流精度 Best accuracy of charge 最高电荷量精度 Minimum conductance for any branch 最小电导 迭代次数限制 这里只要设置使能下面的 Auto Converge verge 即可 DC and blind iteration limit Transient time point iteration limit Trancient time point iteration limit 5 Data Collection 选项卡 数据采集分四大类 电压 电流 功率 数字 噪声 每类都可以选择 所有 all 除子电路外所有 all but internal subcircuits At markers only 探针处 无 None 6 Probe window 共 3 个可勾选选项 Display probe window when profile is opened 打开 Profile 窗口时就打开示波器 没什么 用 基本不会勾选这个 Display Probe window 一般选择在仿真完成后打开示波器 after simulation has completed Show 选择第一个 所有探针 All markers on open schematics 或者上一次设置 Last plot None 自行设置 基本不用这个 2 Bias point analysis 静态工作点分析 1 新建工程 打开 OrCAD Capture CIS File New project 设置好路径及工程名称 点击 OK 随后 选择 OrCAD 自带示例工程 BJT Amplifiers opj 随后弹出的窗口中选择 PSpice AD 点击 OK 2 偏置点仿真 点击 弹出如下对话框 Analysis 栏选择 Bias Point Output File Option 选择第一个 随后点击进行仿真 所得静态工作点仿真结果在下图中显示 3 敏感度分析和小信号直流增益分析 1 设置方法 点击 选择 Bias Point 勾选 Perform Sensitivity analysis SENS 输出变量 Output variable 输入 V Vout Calculate small signal DC gain TF 栏 From Input source name V1 To Output variable V Vout 2 输出结果 点击仿真 仿真结果在 Pspice A D 窗口中 点击查看 out 文件 下面对 out 文 件进行简单说明 第一部分 网络连接方式 INCLUDING BJT A source AD BIAS Q Q1 VOUT N00190 0 Q40237 V Vbias N 0 2 5Vdc R R1 N00089 N00190 1k TC 0 0 R R2 N00424 VOUT 50 TC 0 0 V Vcc N00424 0 15Vdc V V1 N00089 N SIN 0 1 5 2k 0 0 0 Q Q2 N03543 N03347 VOUT1 Q40237 R R3 N03379 N03347 1k TC 0 0 V V2 N03379 N03407 SIN 0 1 5 2k 0 0 0 V Vbias1 N03407 0 2 5Vdc R R4 VOUT1 0 5k TC 0 0 V Vcc1 N03543 0 15Vdc V V3 N 0 SIN 0 0 15 2k 0 0 0 V Vcc2 N10836 0 15Vdc Q Q3 VOUT2 N10942 N10902 Q40237 R R6 N10836 VOUT2 5k TC 0 0 R R7 N10902 N 1k TC 0 0 R R5 N10970 N10942 100 TC 0 0 V Vbias2 N10970 0 1Vdc RESUMING Transient cir END 第二部分 三极管模型参数 BJT MODEL PARAMETERS Q40237 NPN LEVEL 1 IS 100 E 18 BF 100 NF 1 VAF 100 IKF 0224 ISE 69 E 18 NE 1 186 BR 1 NR 1 ISS 0 RB 10 RE 0 RC 4 CJE 939 E 15 VJE 75 MJE 3453 CJC 893 E 15 VJC 75 MJC 3017 XCJC 1 CJS 0 VJS 75 TF 141 E 12 XTF 30 VTF 10 ITF 27 TR 1 E 09 XTB 1 5 KF 0 AF 1 CN 2 42 D 87 第三部分 各节点电压 电源电流及总功耗 SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE 27 000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE VOUT 12 6410 VOUT1 1 7505 VOUT2 13 7050 N00089 2 5000 N00190 9143 N00424 15 0000 N03347 2 4945 N03379 2 5000 N03407 2 5000 N03543 15 0000 N10836 15 0000 N10902 2631 N10942 9996 N10970 1 0000 N 2 5000 N 0 0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V Vbias 1 586E 03 V Vcc 4 718E 02 V V1 1 586E 03 V V2 5 469E 06 V Vbias1 5 469E 06 V Vcc1 3 446E 04 V V3 2 631E 04 V Vcc2 2 589E 04 V Vbias2 4 170E 06 TOTAL POWER DISSIPATION 7 21E 01 WATTS 第四部分 三极管工作点参数 OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE 27 000 DEG C BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS NAME Q Q1 Q Q2 Q Q3 MODEL Q40237 Q40237 Q40237 IB 1 59E 03 5 47E 06 4 17E 06 IC 4 72E 02 3 45E 04 2 59E 04 VBE 9 14E 01 7 44E 01 7 36E 01 VBC 1 17E 01 1 25E 01 1 27E 01 VCE 1 26E 01 1 33E 01 1 34E 01 BETADC 2 98E 01 6 30E 01 6 21E 01 GM 1 10E 00 1 31E 02 9 91E 03 RPI 1 69E 01 5 07E 03 6 67E 03 RX 1 00E 01 1 00E 01 1 00E 01 RO 2 36E 03 3 26E 05 4 35E 05 CBE 8 23E 10 3 46E 12 2 99E 12 CBC 3 84E 13 3 75E 13 3 74E 13 CJS 0 00E 00 0 00E 00 0 00E 00 BETAAC 1 87E 01 6 67E 01 6 60E 01 CBX CBX2 0 00E 00 0 00E 00 0 00E 00 FT FT2 2 13E 08 5 46E 08 4 69E 08 第五部分 小信号传输特性 包括输入 输出阻抗及输出与输入电压的传输特性 有 疑问的是 直接代入输出电压值和输入电压值不等于下述结果 输入阻抗比输入电阻 1k 略大 输出阻抗比集电极电阻 50 略小 SMALL SIGNAL CHARACTERISTICS V VOUT V V1 8 881E 01 INPUT RESISTANCE AT V V1 1 027E 03 OUTPUT RESISTANCE AT V VOUT 4 897E 01 第六部分 敏感度分析 观察的是共发射极放大电路 所以与另外两个电路 共基 共极 中元件没有关系 在下表中相应的体现是敏感度为 0 DC SENSITIVITY ANALYSIS TEMPERATURE 27 000 DEG C DC SENSITIVITIES OF OUTPUT V VOUT ELEMENT ELEMENT ELEMENT NORMALIZED NAME VALUE SENSITIVITY SENSITIVITY VOLTS UNIT VOLTS PERCENT R R1 1 000E 03 1 408E 03 1 408E 02 R R2 5 000E 01 4 620E 02 2 310E 02 R R3 1 000E 03 0 000E 00 0 000E 00 R R4 5 000E 03 0 000E 00 0 000E 00 R R6 5 000E 03 0 000E 00 0 000E 00 R R7 1 000E 03 0 000E 00 0 000E 00 R R5 1 000E 02 0 000E 00 0 000E 00 V Vbias 2 500E 00 8 881E 01 2 220E 02 V Vcc 1 500E 01 9 793E 01 1 469E 01 V V1 0 000E 00 8 881E 01 0 000E 00 V V2 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 V Vbias1 2 500E 00 0 000E 00 0 000E 00 V Vcc1 1 500E 01 0 000E 00 0 000E 00 V V3 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 V Vcc2 1 500E 01 0 000E 00 0 000E 00 V Vbias2 1 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 Q Q1 RB 1 000E 01 1 408E 03 1 408E 04 RC 4 000E 00 9 754E 04 3 901E 05 RE 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 BF 1 000E 02 1 096E 02 1 096E 02 ISE 6 928E 17 4 716E 15 3 267E 03 BR 1 000E 00 9 459E 14 9 459E 16 ISC 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IS 1 000E 16 2 990E 15 2 990E 03 NE 1 186E 00 8 069E 00 9 570E 02 NC 2 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IKF 2 240E 02 4 070E 01 9 117E 03 IKR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 VAF 1 000E 02 2 389E 03 2 389E 03 VAR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 Q Q2 RB 1 000E 01 0 000E 00 0 000E 00 RC 4 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 RE 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 BF 1 000E 02 0 000E 00 0 000E 00 ISE 6 928E 17 0 000E 00 0 000E 00 BR 1 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 ISC 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IS 1 000E 16 0 000E 00 0 000E 00 NE 1 186E 00 0 000E 00 0 000E 00 NC 2 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IKF 2 240E 02 0 000E 00 0 000E 00 IKR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 VAF 1 000E 02 0 000E 00 0 000E 00 VAR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 Q Q3 RB 1 000E 01 0 000E 00 0 000E 00 RC 4 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 RE 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 BF 1 000E 02 0 000E 00 0 000E 00 ISE 6 928E 17 0 000E 00 0 000E 00 BR 1 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 ISC 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IS 1 000E 16 0 000E 00 0 000E 00 NE 1 186E 00 0 000E 00 0 000E 00 NC 2 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 IKF 2 240E 02 0 000E 00 0 000E 00 IKR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 VAF 1 000E 02 0 000E 00 0 000E 00 VAR 0 000E 00 0 000E 00 0 000E 00 JOB CONCLUDED 3 DC Sweep 作用 使电路某个元器件参数作为自变量在一定范围内变化 对自变量的每个取值 计算电路的输出变量的直流偏置特性 此过程中还可以制定一个变量 并确定取值范围 每设定一个参变量的值 均计算输出变量随自变量的变化特性 1 单变量扫描 点击 弹出如下对话框 Analysis 栏选择 DC Sweep Sweep variable 选择 Voltage source 在 name 栏中输入要进行扫描的直流电压源名称 这里输入电路图中的 Vbias 在 Sweep type 栏内选择 Linear 横坐标线性增长 Start Value 为 0 2 End Value 为 5 增量 Increment 为 0 1 随后点击进行仿真 仿真结果在 PSpice A D 窗口显示 仿真结果为 Vout 随 Vbias 递增而逐渐减小 说明晶 体管随偏置电源电压的增加 饱和程度逐渐加深 2 嵌套扫描 嵌套扫描是在基本扫描基础上增加一组变量 扫描结果为一族曲线 1 基本方式 这种扫描方式的缺点是 选中曲线时 一族曲线都被选中 无法选中某一条曲线 在 Simulation Option 中勾选 Secondary Sweep 以电压源 Vcc 作为扫描变量 扫描方式 为 Linear 12 18V 增量为 1V 3 变量扫描 无源器件 这种扫描方式可以自定义任意变量 且选中曲线时可以选中任意一条 双击要进行扫描的变量对应元件 这里以 R2 为例 将元件属性中的 Value 设置为变 量 变量名称任意 但是要加 这里设置变量为 R2 Value 点击 ok 点击 Place Part 在右侧 Part 栏中输入 PARAM 该变量在 PSPICE SPECIAL 库中 若未添加 自行添加 拖出来放在面板中 双击 在属性中点击 New Property 输入刚才设置的变量名称 R2 Value 并将标准数值 50 该值是 R2 进行 DC 扫描前的值 输入 点击 OK 选中该变量 R2 Value 右键 Display 在 Display Format 中选择 Name and Value 可以看到 Parameter 下显示了该变量名和数值 在 Simulation Settings 的 Option 中选择 Parametric Sweep 右侧 Sweep variable 中选中 Global parameter 在 Parameter name 中输入变量名称 R2 Value 在 Sweep type 中选择 Linear 起始值为 30 终止值为 80 Increment 为 10 点击 Ok 进行仿真 弹出对话框 点击 ok 显示一族曲线 使用 Parametric sweep 比 Secondary Sweep 更广泛 它所产生的一族曲线中的任意一条 曲线都可以被选中 有源器件 以三极管为例 右键三极管 Edit PSpice Model 可以看到模型的参数 打开 Simulation Settings 在 Parametric Sweep 中选择 Model parameter Model type 选 择 NPN Model Name 输入 Q40237 该名称从模型中 Copy 参数名称 Parameter name 输 入要进行扫描的模型参数 这里选择 Rc 4 AC Sweep 作用 计算电路的交流小信号频率响应特性 通过扫描频率 我们可以看到频域中 信号的幅频和相频特性 从而得到电路的稳定余量 判断一个电路设计的稳定性 1 例 1 1 设定交流电源 双击图中的交流电源 弹出的交流源特性中 给 AC 栏赋值为 1 只有对交流源 进行赋值才可以进行交流扫描 点击 弹出如下对话框 Analysis 栏选择 AC Sweep 在 AC Sweep type 栏内选择 Logarithmic 横坐标对数增长 Start Frequency 为 2k End Value 为 200meg 增量 Point Decade 为 10 10 倍频递增 随后点击进行仿真 2 幅频特性曲线 在 PSpice A D 窗口中 点击 Trace Add Trace 在弹出窗口中 右侧 Functions or Macros 选择相应计算函数 这里选择对数计算 DB 左侧选择 V Vout 点击 OK 3 相频特性曲线 再点击 Plot Add y Axis 点击增加计算函数 右侧 Functions or Macros 栏选择相位 计算 P 左侧 Simulation Output Variables 选择 V Vout 幅频和相频特性曲线如下图所示 2 例 2 1 建立工程 2 设置 Place Net Alias 设置输出端名称 Vout 3 幅频和相频特性 4 对数及线性坐标显示 右键曲线 选中 Log X 即可以对数方式显示 否则以线性坐标显示 5 3dB 带宽 显示 Measurement result View Measurement result 显示测量图形 Tools Option 在右侧勾选 Display Evaluation 6 噪声分析 电路中每个器件引入的噪声 等效到一个输入端 Add Trace 中找到 Onoise 和 Inoise 分别表示输出和输入噪声 在不同的 y 轴下表示 噪声分析数据可以通过点击查看噪声分析结果 在前面噪声分析设置中 等分 10 个点 则报告中会详细列出这十个点的分析结果 以 1Hz 为例 表示在 R2 和 R Load1 上的噪声 SQ V HZ 好像是一种表示方式 是上述两种噪声的总和 是噪声总和经过单位换算的结果 是系统输出与输入端的传递函数 是通过传递函数计算出折合到输入端的等效输入噪声 5 Monte Carlo 蒙特卡罗分析是一种统计模拟方法 它是基于器件容差的对选择的分析类型 包括直 流分析 交流分析 瞬态分析 多次运行后进行的统计分析 有助于分析电路的合格率和 可信度 蒙托卡罗分析是分析电路元器件参数再它们各自的容差范围内 以某种分布规律随机 变化时电路特性的变化情况 这些特性包括直流 交流或瞬态特性 DEV 器件容差 指各元器件统一使用的容差 该容差可以相互独立变化 LOT 批容差 指各元器件的容差可以同时变化 即他们的值同时变大或变小 组合容差 组合使用时 元器件首先按 LOT 容差变化 然后再按 DEV 容差变化 下面是基于 AC SWEEP 的 Monte Carlo 分析 AC SWEEP 的设置参见本章第四节 AC Sweep 1 例 1 1 设置器件容差 tolerance 双击 R1 R2 类似 在弹出的属性中 找到 TOLERANCE 设置为 5 2 设置 Monte Carlo 选项 在 Simulation Settings 对话框中 option 栏中选中 Monte Carlo Worst Carlo 右侧的 Output variable 选择输出端口 V Vout 运行次数 Number of runs 设置为 200 分布这里选择 高斯分布 正态分布 Gaussian 点击 3 结果分析 弹出的结果是上面设置的 200 次仿真对应的仿真结果 点击 OK 弹出 200 条曲线 可以对 200 条曲线提取需要的不同信息 这里提取最大 值 Trace Trace performance Wizard Next 选择 Max 继续点击 Next 点击按钮 设置 DB Vout 函数 继续点击 next 出现结果 尝试了下 这么做也可以 Trace Add Trace 右侧 Functions or Macros 选择 Measurements 找到 Min 函数 再在右侧 Functions or Macros 选择 Analog Operatiors and Functions 选择 DB 在左侧找到 V Vout 点击 OK 可以得到最小值的分布结果 2 例 2 1 设置容差 无源器件 第一种 直接双击器件 在 Tolerance 栏中输入容差 第二种 使用可编辑 PSpice 模型参数的 Breakout 库中模型 编辑容差 Place Part 在 Libraries 中找到 BREAKOUT 库 从中可选择 Rbreak 电阻 Lbreak 电感 Cbreak 电容 放置好相应的模型后 右键该模型 Edit Pspice Model 以 Cbreak 为例 下图可以看 到 该模型是一个理想模型 直接在后面添加字段 lot 5 dev 10 即可 有源器件 以 40237 为例 右键 40237 元件 Edit Pspice Model 若要设置 Bf 容差 则直接在 Bf 后添加字段 lot 5 dev 10 即可 2 设置 分布可以是高斯 Gaussian 正态分布 也可以是平均分布 Uniform 在 More Settings 中可以勾选将模型参数显示在 out 文件中 3 仿真结果 点击 Trace Performance Analysis 弹出对话框中电机 Wizard Next 选择 Bandwidth 测量函数 Name of trace to search 中输入 V Vout db level down for bandwidth calc 中输入 3 意为测量 Vout 的 3db 带宽 随后首先输出显示标准值下的带宽 点击 Next 显示 200 次仿真得到带宽的直方图 最底下一行显示了采样次数 最大值 最小值 中值 平均值等信息 图上显示了批 量化后各个带宽所占的百分比 如果设置带宽下限和上限 通过对合格的带宽所占百分比 进行求和就可以得到合格率 若合格率不满足要求 则需要对电路进行改进设计 上述 Monte Carlo 还有一种更简便的出图方式 点击按钮 空白处右键点击 Add Trace 或者 Trace 然后再点 Add Trace 输入 3db 带宽的函数 点击 ok 也可以出图 下面的是蒙托卡诺 Monte Carlo 的统计分析含义 通过截图的方式显示了 n sample 蒙托卡罗分析的次数 这里设置为 100 n divisions 显示的长方形个数 现设置为 10 次 条数越多越清楚 可通过设置 Number of Divisions 值来修改 Mean 输出变量的平均值 Sigma 输出变量平均误差值 Minimum Maximum median 输出变量的最小值 最大值 中间值 10 th ile 从大到小顺序排列的 100 个滤波器样本中第 10 号样本和第 11 号样本的带 宽平均值 90 th ile 从大到小顺序排列的 100 个滤波器样本中第 90 号样本和第 91 号样本的带 宽平均值 可以在 Tools Option 中进行相关设置 Display Statist 是否勾选对应的是统计栏是否 显示 Number of Histogram 表示的是统计条个数 蒙托卡罗分析结果还可以通过 out 查看 每一次与标准值间最大偏差 也可以是最大 值 最小值等其他统计结果 可以在 Monte Carlo 的 More Setting 中设置 的计算结果都会 被记录 6 Transient 仿真 Transient 仿真就是时域仿真 相当于使用示波器对各节点波形进行观测 1 基本设置 点击 弹出对话框中 Analysis type 选择 Time Domain Transient 右侧运行时间 Run to time 设置为 1ms Start saving data after 起始保存数据时间从 0 开始 Maximum step size 设置为 1us 推荐选中 Run in resume mode 这样的话 每点一次都是在之前仿真结 果下继续进行的 第一次运行 第二次运行 第三次运行 设置自动收敛特性以提高收敛性 选择 Option 选项卡 选中 Use preordering to reduce matrix fill in 点击 Auto Converge 按钮 弹出的对话框选择 AutoConverge 点击 OK 提高仿真收敛性一方面是设置 AutoConverge 另一方面是在 General 中设置的步长要 足够小 PS 据视频教程中所说 Option 中选择 Save Check Points 可以将重复的部分仅仿真一 次进行保存 下次仿真从这一节点开始 这样节省了一些时间 由于没尝试 这里不介绍 怎么用了 2 仿真 点击 仿真结果 可以移动原理图中的探针位置 对不同节点进行测量 也可以点击 通过数学运算得到需要的变量波形 还可以通过光标读取各点的数值 Trace Cursor Display 右键时对光标 2 的操作 左键是对光标 1 的操作 3 FFT 点击就可以对波形进行 FFT 变换 局部放大快捷键 框选 随后快捷键 ctrl A 就可以实现局部放大 放大后 可以看到直流分量为 12 64V 2k 的基波分量较大 4k 也有一些 2 次谐波 12 64V 的直流为要求的放大输出量 2k 的谐波分量是我们人为在基极加的 2k 交流干扰源 所引起的谐波 7 最坏情况分析 PSpice Worst Case 分析 1 作用 最坏情况分析与蒙托卡罗分析都属于统计分析 所不同的是 蒙托卡罗分析是在同一 次仿真分析中 参数按指定的统计规律同时发生随机变化 而最坏情况分析则是在最后一 次分析时 使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改变 以得到最坏情况下的电 路特性 2 设置 Option 中勾选 Monte Carlo Worst Carlo 选项 右侧勾选 Worst case Sensitivity 选项 Output variable 输入 V Vout Worst case Sensitivity opions 中 Vary devices that have 选 择 Both DEV and LOT 因为容差中有正向容差和反向容差 想找到最坏情况 需要 DEV 和 LOT 容差的结合 Save data from each sensitivity run 这一选项与敏感度分析相关 但是不知道软件的具体 操作细节 加上以后会多出两条曲线 点击 More Settings 中 Collating Function 对比函数 将对比结果存入 out 文件中 Find 栏下有几个选项 The greatest difference from the nominal run YMAX 与标称值最大差 The maximum value MAX 最大值 The first rising threshold crossing RISE EDGE 第一次超过阈值点 The first falling threshold crossing FALL EDGE 第一次低于阈值点 Worst Case direction Hi 或者 Low 是指正向或者反向的最坏情况 3 结果 正向最大偏差 反向最大偏差 双击左下角曲线符号 可以得到相应的曲线信息 还可以从 out 文件中看到分析报告 平均偏差是 0 0124 最大偏差在 f 130 81Hz 处 幅值为标准值的 108 93 8 参数扫描 1 频率扫描 频率扫描针对 AC 扫描而言 2 温度扫描 温度扫描共有两处 一处是 Option 中 Temperature Sweep 可以使仿真运行在某个或 某一个温度点运行 另一个是在 Option 中选中 Parametric Sweep 中选中 Temperature 并输入起始 终止和 增量值就可以 3 电路参数 1 Global Parameter 双击要更改的元件 找到其中要更改的参数 改为 变量 这里要改占空比 所 以将 PWM 栏改为 PWM 随后 Place Part 中在 PSpice 库中的 SPECIAL 文件夹中找到 PARAM 拖入原理图中 双击 PARAM 点击 New Property 名称输入刚才的变量名 数值输入标准值 这里分 别为 PWM 和 25u 右键新添加的属性 选择 Display 在 Display 对话框中选中 Name and Value 在 Simulation Settings 中 Option 栏内选中 Parametric Sweep 在 Global parameter 中的 Parameter name 中输入变量名称 PWM 随后在 Sweep type 中输入起始 终止 增量值 点击仿真 2 有源器件参数扫描 对有源器件中参数扫描 以有 NMOS 管为例 右键 IRF840 Edit PSpise Model 可以 看到模型的各个参数 以及模型的名称为 IRF234 我们这里以 Cgso 为模型扫描变量 Cgso 的值为 472 1p 回到 Simulation Settings 中 Otions 选择 Parametric Sweep Sweep Varaible 选择 Model parameter Model type 选择 NMOS Model name 输入 IRFZ34 Parameter name 输入 Cgso 在 Sweep type 中起始和终止值大概围绕 PSpice 模型中的数值 472 1p 为中心进行设 置 如下图所示 仿真结果如下图所示 说明 Cgso 参数的变化对输出影响不大 9 PSpice Save bias point 与 IC 作用 1 PSpice Save bias point 作用 保存直流偏置点是一种仿真控制的手段 你可以用一次仿真的数据作为后续仿真的起 始信息 一旦偏置点信息被存储之后 你也可以通过 Load bias point 的方法来调用 保存直流偏置点信息可以在大型电路多次运行的时候极大地减少仿真时间 如果电路 使用高增益元器件 或者电路的性能是非线性的 那么这个功能就会失效了 2 PSpice set point IC 符号用来设置偏置点计算时的初始条件 它对 DC Sweep 没有影响 如果同一条网 络上既有 IC 又有 nodeset 则后者无效 IC 相当于在其连接的网络上并联一个串了 0 2m 电阻的电压源 Nodeset 通过提供一个初始值的猜测来协助计算偏置点 nodeset 对于偏置点计算 小 信号和瞬时仿真的偏置点 和 DC Sweep 的第一步计算都起作用 它对于 DC Sweep 的后续 计算和瞬态分析本身没有影响 与 IC 符号不同的是 nodeset 不是强制设定某一点的电压 它只是提供一个猜测值 但通过这个猜测值可以打开一些死结 使一些电路具备一个确定态 主要作用时协助收敛 10 PSpice save check point 作用 在某些仿真时候 为了避免从头开始仿真 引入了 checkpiont 概念 这样我们 可以观察改变电路的某一个参数之后 从某一时刻开始对电路的影响 这样可以大大缩短 仿真时间 例如 我们在仿真电源的时候 出现了收敛性问题 这个时候 我们只需要修改电路 中的某个参数 之后收敛性问题出现前的时刻重新开始仿真即可 它对电路后期结果是没 什么影响的 但却避免了从头仿真所浪费的时间 11 自定义探针 作用 可以自定义一个函数赋给一个探针 测试电路中任意一处的该函数特性 1 例 1 以无直流偏置电压的共射放大电路为例 将交流电源峰值设定为 1 414V 交流电源属 性当中 AC 1 表示使能 VAMPL 表示峰值 仿真设置如下 设置为时域仿真模式 仿真时长 10ms 点击仿真按钮后 通过 Add Trace 添加一个 RMS V Vout 函数 再点击 Window Display Control 弹出对话框中选中 Templates 并输入自定义探针的 名字 点击 Save to 弹出对话框中在 Description 中输入探针描述 并在 Store Template In 中选择存储路径 Local File 表示存储在当前工程中 Global File 表示存储为全局探针 选 择好路径后点击 Next 弹出对话框中 Description 填写描述 Type 选择 Voltage 的话则仅探 测电压 any 的话可以探测电压 电流和功率 探针放置的点不同 测量的量不同 Finish Close 在 OrCAD 中点击 PSpice Markers Plot Window Template 选中自定义的函数 Rms Prob 点击 Place 就可以放置 放置的图标为 探针放置不同位置 测量的量不同 放置在节点上 测量电压 放置在元件的端部 测量电流 放置在元件上 测量功率 输出曲线共两条 一条是原始曲线 另一条是函数曲线 如 测量功率时 原始曲线 为 R1 上的功率 W R1 函数曲线为 R1 上的功率有效值 RMS R1 测量功率 测量电压 测量电流 12 后处理 1 plot 波形的 x 与 y 坐标调节 双击 plot 出来的波形坐标轴 弹出如下对话框 可以设置 x y 坐标轴的范围 对数 或线性显示 点状或线状显示栅格 此外 点击 Axis Variable 也可以自行设置坐标轴以某种函数形式显示 2 Add Trace 中函数详解 3 测量函数 Performance Analysis是对一族曲线进行分析 而对一条曲线进行相同的函数运算 在 Evaluate Mesurement中可以找到 二 AA 在完成经典 PSpice A D 分析后必须为相应元件设置高级分析参数 然后才能进入 PSPice AA 分析 通常情况先进行灵敏度 Sensitivity 分析 以便确定电路中对电路特性影响最大的元器 件参数 针对这几个关键元器件参数 调用参数优化 Optimizer 进行优化设计 优化关键 元器件参数 由于优化设计所得的优化元器件参数还是一种标称值设计 而实际采用的各个元器件 不可能都是标称值 具有一定的分散性 调用蒙托卡罗 Monte Carlo 分析 预测电路成品 率 分析其可产性 满足上述要求的条件下 还需要检查电路中是否存在个别元器件受到超出其安全工作 条件的应力作用 如出现这种情况会降低电路的可靠性 因此 设计最后一关时 就要调 用热电应力分析 Smoke 冒烟报警 以提高电路的可靠性 AA 分析流程图 1 Sensitivity analysis 灵敏度分析对批量生产产品合格率及降成本有较大意义 高灵敏度元件要用成本较高 的高精度元件 低灵敏度元件用低成本低精度元件即可 1 例 1 1 画原理图 AA 仿真需要用到 tolerance 等属性 PSpice 提供了一些库元件 路径在 Cadence SPB 16 6 tools capture library pspice advanls 若该库中没有可以使用 AD 中的元件 只是需要添加一些属性即可 1 修改同类元件属性 修改同一类元件属性可以通过如下方式实现 点击 在 Libraries 中找到 PSPICE ELEM 在 Part 中找到 Varaibles 就可以实现 修改 随后只要将对应的元件中 TOLERANCE 设置为相应变量即可 例如 R4 中 TOLERANCE 设置为 RTOL 则修改 VARIABLE 中的 RTOL 值 则所有以 RTOL 为 TOLERANCE 的值都会改变 实现了批量修改功能 2 示例原理图 3 A D 仿真 1 AC SWEEP 设置 2 A D 仿真 点击 点击 3 噪声分析 4 AA 仿真 1 输入测量函数 确定电路特性参数 Evaluate measurement 点击 输入要测量的函数 Evaluate Measurement 的显示形式有两种 一种在波形中显示 一种以列表中显示 改 变显示形式的方法 View Measurement Results 第一次执行该操作是在波形中显示 再 执行一次则在列表中显示 列表中显示 波形中显示 随后显示在窗口下方 在 OrCAD 窗口中点击 PSpice Advanced Analysis Sensitivities 弹出如下窗口 点击窗口中 Click here to import a measurement created within PSpice 弹出如下窗口 并选择需要测量的函数 下图是加入测量函数后的界面 2 仿真及后处理 点击 进行测量 测量结果如下图所示 绝对灵敏度与相对灵敏度 上图中显示方式为绝对敏感度 Abs Sensitivity 可以改成相对敏感度 Rel Sensitivity 右 键 Abs Sensitivity Display Rel Sensitivity 灵敏度定义 灵敏度定义为绝对灵敏度与相对灵敏度两种形式 设 P 为电路的某个 性能 它可以是节点电压或支 路电流等等 x 为电路中某个元器件的参数 如电阻 电容 电感 晶体管模型参数等等 绝对灵敏度可定义为电路特性参数 P 对元器件参数值 x 的变化率 即指 P 对 x 的绝对变化的灵敏度 绝对灵敏度计算方法 p x PP D xx 以 C1 的绝对灵敏度计算方法为例 见原始数据中 run1 与 run0 的Bandwidth V out 3 计算值分别为 615 392k 和 615 762k C1 的值分别为 3 12u 和 3u 分别作差再相除 得到 8 9972meg 相对灵敏度计算方法 p x PP Sx x xx 利用上述 8 9972meg 3u 26 99163 不知道为什么 pspice 中的数值比该值小了 100 倍 为 269 99163m 显示的 Linear 也可以用 Log 方式显示 右键 Linear Bar Graph Style Log 3 查看原始数据 查看 Sensitivity 的原始数据 View Log file Sensitivity 第 0 次为标准值 后面每次 改变一个参数 看相应测量值的变化率 Analysis Started On Tue Dec 29 13 34 34 2015 Advance Analyses Project File Name C USERS JIANGJIE DESKTOP TEMP CIRCUIT BOARD PSpice AA rf Test PSpiceFiles SCHEMATIC1 SCHEMATIC