PSpice仿真分析类型简介.doc

第1章 OrCAD9.2应用与实践PSpice分析类型PSpice A/D将直流工作点分析、直流扫描分析、交流扫描分析和瞬态TRAN分析作为4种基本分析类型，每一种电路的模拟分析只能包括上述4种基本分析类型中的一种，但可以同时包括参数分析、蒙特卡罗分析、及温度特性分析等其他类型的分析，现对4种基本分析类型简介如下。1. 直流扫描分析（DC Sweep）直流扫描分析的适用范围：当电路中某一参数（可定义为自变量）在一定范围内变化时，对应自变量的每一个取值，计算出电路中的各直流偏压值（可定义为输出变量），并可以应用Probe功能观察输出变量的特性曲线。例对图1-1所示电路作直流扫描分析图1-1 直流扫描分析实例（1）绘图应用OrCAD/Capture软件绘制好的电路图如图1-2所示。图1-2 直流扫描分析实例（2）确定分析类型及设置分析参数a) Simulation Setting（分析类型及参数设置对话框）的进入执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile，或点击工具按钮，屏幕上弹出New Simulation（新的仿真项目设置对话框）。如图1-3所示。图1-3 New Simulation对话框在Name文本框中键入该仿真项目的名字，点击Create按钮，即可进入Simulation Settings（分析类型及参数设置对话框），如图1-4所示。图1-4 Simulation Settingsb）仿真分析类型分析参数的设置图1-2所示直流分压电路的仿真类型及参数设置如下（见图1-4）：Analysis type下拉菜单选中“DC Sweep”；Options下拉菜单选中“Primary Sweep”；Sweep variable项选中“Voltage source”，并在Name栏键入“V1”；Sweep type项选中“Linear”，并在Start栏键入“0”、End栏键入“10”及Increment栏键入“1”。以上各项填完之后，按确定按钮，即可完成仿真分析类型及分析参数的设置。另外，如果要修改电路的分析类型或分析参数，可执行菜单命令PSpice/Edit Simulation Profile，或点击工具按钮，在弹出的对话框中作相应修改。（3）电路的模拟仿真a）PSpice A/D视窗的启动执行菜单命令PSpice/Run，或点击工具按钮，即可启动PSpice A/D视窗执行电路的仿真模拟，并且系统可自动调用Probe模块，对模拟结果进行后处理，屏幕显示如图1-5所示。图1-5 Probe窗口界面b）波形的显示执行Probe窗口中的菜单命令Trace/Add Trace，或点击工具按钮，屏幕上弹出Add Trace对话框，如图1-6所示。图1-6 Add Trace对话框在Add Trace对话框的左半部列表中移动光标，点选需要显示波形的变量名，则被选中的变量名依次出现在该对话框底部的Trace Expression栏。本例选中V（A）和V（B）两个变量（见图1-26）。选择完毕，按OK按钮，Probe窗口显示图1-22所示的直流分压电路中A、B两点的电压变化波形，如图1-7所示。图1-7 Probe窗口的波形显示2. 交流扫描分析（AC Sweep）交流扫描分析即频域分析，用于计算电路的交流小信号频率响应特性。作AC分析时，信号源应使用交流电源VAC或IAC（交流源可通过设置其DC参数作直流分析。具体参见瞬态分析部分），扫描变量是频率。例对图1-8所示的RLC电路进行交流扫描分析。图1-8 交流扫描分析实例解题步骤略。3. 瞬态分析（Transient Analysis）瞬态分析即时域分析，可在给定激励信号的情况下，分析电路输出的时间响应，也可在没有激励信号，而有储能元件的情况下，求振荡波形。作瞬态分析可使用5种信号源（皆可通过在属性设置框中设置DC、AC值而作直流、交流分析。具体方法稍后介绍），分别是脉冲信号、分段线性信号、正弦信号、调频信号和指数信号，扫描变量是时间。另外，需要指出的是，数字电路只可作瞬态分析，而不可作直流分析或交流分析。l 瞬态信号源（均从SOUCE库中调用）的参数设置a)脉冲信号（VPULSE、IPULSE）双击VPULSE符号，屏幕弹出VPULSE属性设置框，如图1-9所示。图1-9 VPULSE属性设置框VPULSE属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-1。表1-1 VPULSE的属性参数参 数含 义单 位V1起始电压伏特V2脉冲电压伏特PER脉冲周期秒PW脉冲宽度秒TD延迟时间秒TR上升时间秒TF下降时间秒按图1-9设置参数的VPULSE波形如图1-10所示。图1-10 VPULSE波形b)分段线性信号（VPWL、IPWL）双击VPWL符号，屏幕弹出VPWL属性设置框，如图1-11所示。图1-11 VPWL属性设置框通过给出转折点的坐标值实现对VPWL的波形描述，相邻两对坐标值之间用线段连接。按图1-11设置参数的VPWL波形如图1-12所示图1-12 VPWL波形c)正弦信号（VSIN、ISIN）双击VSIN符号，屏幕弹出VSIN属性设置框，如图1-13所示。图1-13 VSIN属性设置框VSIN属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-2。表1-2 VSIN的属性参数参 数含 义单 位VOFF直流偏移电压伏特VAMPL振幅伏特FREP频率赫兹PHASE初始相位度TD延迟时间秒DF阻尼系数1/秒按图1-12设置参数的VSIN波形如图1-14所示。图1-14 VSIN波形d)调频信号（VSFFM、ISFFM）双击VSFFM符号，屏幕弹出VSFFM属性设置框，如图1-15所示。图1-15 VSFFM属性设置框VSFFM属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-3。表1-3 VSFFM的属性参数参 数含 义单 位VOFF直流偏移电压伏特VAMPL振幅伏特FC载波频率赫兹FM调制频率赫兹MOD调制因子无按图1-15设置参数的VSFFM波形如图1-16所示。图1-16 VSFFM波形e)指数信号（VEXP、IEXP）双击VEXP符号，屏幕弹出VEXP属性设置框，如图1-17所示。图1-17 VEXP属性设置框VEXP属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-4。表1-4 VEXP的属性参数参数含义单位V1起始电压伏特V2峰值电压伏特TD1上升延迟时间秒TD2下降延迟时间秒TC1上升时间常数秒TC2下降时间常数秒按图1-17设置参数的VEXP波形如图1-18所示。图1-18 VEXP波形l 瞬态分析的应用现在通过举例，来说明瞬态分析的应用方法。例：图1-19所示电路的电压源为分段线性源，其波形如图1-20所示。试对该电路进行瞬态分析。图1-19 瞬态分析实例图1-20 分段线性源波形（1）绘图应用OrCAD/Capture软件绘制的电路图如图1-21所示。图1-21 瞬态分析实例两点说明：a)分段线性源V1的属性设置如图1-22所示。图1-22 分段线性源的属性设置b)在V1的正极端加一探针符号，可在开启PSpice A/D视窗后自动呼叫该点电压仿真波形。（2）确定分析类型及设置分析参数a) Simulation Setting（分析类型及参数设置对话框）的进入执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile，或点击工具按钮，屏幕上弹出New Simulation（新的仿真项目设置对话框）。在Name文本框中键入该仿真项目的名字，点击Create按钮，即可进入Simulation Settings（分析类型及参数设置对话框），如图1-23所示。图1-23 Simulation Settingsb）Simulation Settings中的各项设置（参见图1-23）：Analysis type中选择“Time Domain（Transient）”；Option中选择“General Settings”；在Run to栏中键入“6ms”，Start saving data中键入“0”。设置完毕，点击确定按钮。（3）电路的模拟仿真a）执行Capture窗口中的菜单命令PSpice/Run，或点击工具按钮，即可在启动的PSpice A/D视窗中自动显示探针符号放置处的电压波形（图1-24中显示的V（R1：1）波形即电源V1波形）。b）执行Probe窗口中的菜单命令Plot/Add Plot to Window，可自动添加一个新的窗口。c）执行Probe窗口中的菜单命令Trace/Add Trace，或点击工具按钮，在 Add Trace对话框中点击V（L1：1），按OK按钮，在新增窗口显示随时间变化的R1、L1接点处电压波形（参见图1-24）。图1-24 Probe窗口的波形显示一般情况下，直流扫描分析使用直流电源，交流扫描分析使用交流电源，而瞬态分析使用的是瞬态信号源。但需要指出的是，交流源的属性设置框中包含DC参数项，经过设置，交流源也可应用于直流扫描分析电路中。方法是：双击交流源（例VAC）。将参数“DC”设置某一数值（例设为10）。按此步骤设置之后，对该电路进行直流扫描分析时，交流源的直流分量即相当于电压值为10V的直流源。同样的，瞬态信号源包含DC、AC参数项，亦可用于直流或交流分析。设置方法与上类似。4. 直流工作点分析（Bias Point Detail）直流工作点分析即将电路中的电容视为开路、电感视为短路，并对电路中各个信号源取其直流电平值，然后计算电路的各直流偏置量（例如节点电压、支路电流及元器件功耗等）。仿真结束后，PSice将结果自动存入扩展名为.out的输出文件中。需要指出的是，即使用户未选择进行直流工作点分析，运行PSice程序时，首先也要进行直流工作点分析。例：已知电路如图1-25所示，图1-25试求各节点电位、各支路电流和电阻消耗的功率。解题步骤如下：1绘图图1-26（1）按 按钮，点击程序OrCAD Family Release 9.2 Lite EditionCapture Lite Edition，进入Capture电路图编辑界面。（2）在SOURCE库中调用直流电压源VDC，在ANALOG库中调用电阻R及受控源G1。（3）放置接地符号。（4）连接线路。（5）设置图中元器件参数值。其中受控源G1的设置方法如下：双击G1，屏幕弹出受控源的属性编辑框，如图1-27所示。在“GAIN”栏键入0.1666。图1-27 受控源的属性编辑框绘好的电路图如图1-26所示。2确定分析类型及设置分析参数（1）执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile，或点击工具按钮，在New Simulation对话框中键入项目名称，按Create按钮，进入Simulation Settings对话框，如图1-28所示。（2）Simulation Settings中的各项设置：Analysis type选择“Bias Point”；Option选择“General Settings”；Output File Options选择“Include detailed bias poi