PSPICE电子线路辅助设计ppt课件

1、PSPICEPSPICE电子线路辅助设计电子线路辅助设计第一部分第一部分计算机辅助电路设计的特点计算机辅助电路设计的特点电电路路设设计计流流程程设设 计计 指指 标标 要要 求求确确 定定 电电 路路 方方 案案确确 定定 电电 路路 参参 数数选选 定定 分分 析析 方方 法法修修 改改 电电 路路 参参 数数修修 改改 电电 路路 方方 案案数数 学学 方方 法法C CA AC CA A实实 验验 方方 法法结结 果果性性 能能 满满 足足 要要 求求确确 定定 电电 路路常见电路网络常见电路网络常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内

2、容常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内容常见电路分析内容电电路路模模拟拟程程序序构构成成输输出出结结果果输输入入电电路路的的拓拓扑扑信信息息和和元元件件特特性性解解方方程程求求数数值值解解确确定定器器件件模模型型并并处处理理建建立立电电路路方方程程第二部分第二部分SPCIESPCIE和和PSPICEPSPICE小信号单级放大器程序清单输入描画语句输入描画语句输入描画语句输入描画语句第三部分第三部分元件描画电阻元件描画电阻元件模型和描画电容元件模型和描画电容元件模型和描画电感元件模型和描画电感元件模型和描画互感元件模型和描画互感元件模型和描画无损传输线元件模型和描画无损传输线元件模型和

3、描画压控开关元件模型和描画压控开关元件模型和描画流控开关元件模型和描画流控开关元件描画二极管元件描画二极管元件描画三极管元件描画三极管元件描画元件描画JFETJFET元件描画元件描画MOSFETMOSFET元件描画元件描画GaAs FETGaAs FET元件描画数字器件元件描画数字器件元件描画数字鼓励源元件描画数字鼓励源元件描画独立电压源元件描画独立电压源元件描画独立电流源元件描画独立电流源元件描画指数源元件描画指数源V1V1V2V2TRCTRCTRDTRDTFDTFDTFCTFCt tV(V)V(V)元件描画脉冲源元件描画脉冲源V1V1V2V2TRTRTDTDTFTFt tV(V)V(V)P

4、ERPERPWPW元件描画分段线性源元件描画分段线性源V(V)V(V)T1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6V1V1V2V2V3V3V4V4V5V5V6V6t t元件描画单频调频源元件描画单频调频源元件描画正弦源元件描画正弦源元件描画多项式源元件描画多项式源元件描画线性受控电压源元件描画线性受控电压源元件描画线性受控电流源元件描画线性受控电流源元件描画非线性受控电压源元件描画非线性受控电压源元件描画非线性受控电流源元件描画非线性受控电流源模型描画语句模型描画语句模模型型类类别别总总结结模模型型类类别别总总结结子电路描画语句子电路描画语句子电路调用子电路调用库文件调用语句库文件调用语句

5、第四部分第四部分直流任务点分析直流任务点分析直流扫描分析直流小信号灵敏度分析直流小信号灵敏度分析小信号传输函数小信号传输函数交流特性分析噪声分析瞬态分析付里叶分析付里叶分析温度特性分析温度特性分析节点设置语句节点设置语句初始条件设定语句初始条件设定语句蒙特卡罗分析灵敏度/最坏情况分析 语句格式： .WCASE analysis output variable 例：.WCASE TRAN V10 YMX .WCASE DC ICQ6 YMAX VARY DEV .WASE AC VP5，0 YMAX DEVICE RQ OUTPUT ALL .WCASE 语句中的前三项analysis outp

6、ut variable 均与.MC语甸中的含意一样,是任选项， 可没有，也可选以下几种： ?.WASE 语句是对电路进展灵敏度和最坏情况分析。该语句是在参数变化时，对所选的分析屡次运转,与.MC不同的是.WCASE每次运转只改动一个器件参数，而monte carlo统计分析是参数按指定的统计规律同时随机的变化。由于.WCASE每次运转时可求出每个参数对输出变量波形的灵敏度，在一切的灵敏度都得到后，在最后一次运转中使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改动，这样就进展了最坏情况分析了。假设器件参数有5个， .WCASE 开场按参数的标称值进展第一次分析，然后由各自容差分别改动一个参数共运转5

7、次，最后进展最坏情况分析，所以.WCASE 共进展参数变量加二次等于7次分析。分布参数定义语句分布参数定义语句函数定义语句函数定义语句包括文件语句包括文件语句参数及表达式定义语句参数及表达式定义语句参数分析语句参数分析语句结果输出语句结果输出语句输出变量Ixnamenamex交流分析中的输出变量交流分析中的输出变量噪声分析中的输出变量噪声分析中的输出变量第五部分第五部分浮动节点浮动节点0R21kV11Vac0VdcR11kL110uH12L210uH12R51kV31Vac0Vdc-+-E1E0R41kR31kC11n0C21nL610uH12R61kL510uH12L410uH12L310u

8、H12V41Vac0VdcR7500megC11n0C21nL610uH12R61kL510uH12L410uH12L310uH12V41Vac0VdcR8500meg少于两个衔接的节点R91k1Vac0VdcC31n0R101kR111G电压源和有感回路V71Vac0Vdc0V61Vac0Vdc0V81Vac0VdcL710uH12直流分析不收敛运用OFF项在直流计算时，可关断一切对直流计算是截止的半导体器件。偏置点首先是假定被设定的器件都是在截止时得到的，收敛后再允许这些器件中有电流经过，以使它们的端电压与实践相符，处于正常任务，然后继续迭代至收敛。因此ONOFF项不影响偏置点的最终解，只

9、影响对初始迭代的估计。所以，这种方法对非线性任务区是最有效。运用.NODESET语句 .NODESET 语句是节点电压设置语句，用它可以对电路中某些节点设置初始电压。在直流分析时将对予置节点接上设定的电压源，进展迭代直至收敛，再将这些电压源去掉继续迭代直至收敛到最终解。因此该语句仅起协助收敛的作用并不影响直流偏置点的最终解。 放宽分析准确度收敛的最终判据是用相对误差和绝对误差来表示的，这些误差直接反映了分析的精度。假设放宽了分析的精度也就放宽了收敛的条件。假设设置RELTOL0.02，ABSTOL10-10，VNTOL=10-4,且把ITL1设为300，这就比用它们的缺省值都大，即放宽了收敛条

10、件，假设这时收敛了，就记下非线性元件控制节点的直流电压值，并把这些节点的电压用.NODESET语句设定记下的节点直流电压值，然后恢复上述任选项的值，即提高分析精度，再运转一次，看能否收敛。运用UIC开关 在以上方法都不能使直流偏置点收敛时，运用开关UIC可作为最后的偿试。该法获得正确结果的能够性约98。这种方法是在不用直流DC和交流AC分析时只进展瞬态分析，并用获得的稳态输出值作为给节点进展电压值设定，再按要求，重新进展所需的分析。 详细步骤如下：1、假设在输入文件中有.OP和.AC语句，那么去掉这些语句，只进展瞬态分析。去掉一切脉冲，指数或正弦输入源。 2、设置合理的模拟时间。 3、运用.T

11、RAN语句中的UIC开关，这将允许在没有求解静态任务点的情况下就进展瞬态计算。 4、对电路的输入文件中的每一个非线性控制节点添加察看项5、运转该分析。6、从输出曲线图中每一节点的输出波形取值。将这些电压值作为节点设置来决议每个非线性控制节点的初始电压。7、重新加上所需求的独立电源、.OP和.AC语句。8、.TRAN语句中去掉UIC开关,再开场分析。直流扫描和转移分析不收敛直流扫描和转移分析不收敛瞬态分析不收敛瞬态分析不收敛第六部分第六部分元器件模型电阻元器件模型电阻元器件模型电容元器件模型电容 电容值与电压和温度的关系为：电容值与电压和温度的关系为：Cnew=Value*C* 1+Vc1*V+

12、Vc2*V2*1+Tc1*T-T0+Tc2*T-T02元器件模型电感元器件模型电感元器件模型互感元器件模型互感磁畴壁约束常数磁畴壁约束常数 K缺省值为缺省值为500元器件模型压控开关元器件模型压控开关元器件模型流控开关元器件模型流控开关元器件模型二极管元器件模型二极管RsACdKID频率特性主要是由分散电容描画的电荷频率特性主要是由分散电容描画的电荷 为了模拟晶体管中的电荷存贮效应采用电容模型来模拟。为了模拟晶体管中的电荷存贮效应采用电容模型来模拟。晶体管中的存贮电荷一部分是由晶体管中的存贮电荷一部分是由PN结的空间电荷区存贮的，结的空间电荷区存贮的，并用结势垒电容来表示，另一部分是由于注入的

13、少数载流子引并用结势垒电容来表示，另一部分是由于注入的少数载流子引起的，这部分电荷用注入的载流子电荷或分散电容来表示。其起的，这部分电荷用注入的载流子电荷或分散电容来表示。其中中B-E结电容为：结电容为： Cbe = B-E结电容结电容= Ctbe + areaCjbeCtbe = 分散电容分散电容 = tfGbetf = 有效度越时间有效度越时间 = TF1+XTFIbe1/Ibe1+areaITF2eVbc/1.44VTFGbe = B-E直流电导直流电导 = dIbe/dVbIbe = Ibe1 + Ibe2Cjbe = CJE1-Vbe/VJE-MJE Vbe FCVJE B-C结电容

14、为：结电容为：Cbc = B-C结电容结电容= Ctbc + areaXCJCCjbcCtbc =分散电容分散电容 = TRGbcGbc = B-C直流电导直流电导 = dIbc/dVbcCjbc = CJC1-Vbc/VJC-MJC Vbc 元器件模型三极管元器件模型三极管基极串联电阻对直流特性特别在大电流时，对频率基极串联电阻对直流特性特别在大电流时，对频率特性等有较大影响。定义特性等有较大影响。定义Rb 为实践的基极寄生电阻，可为实践的基极寄生电阻，可 思索晶体管的准饱和效应，在本征集电极和集电极串联思索晶体管的准饱和效应，在本征集电极和集电极串联电阻之间参与了一个新的节点，并加上了受控

15、电流源，二个受电阻之间参与了一个新的节点，并加上了受控电流源，二个受控电容分别用控电容分别用Qw和和Qo，表示。假设模型参数，表示。假设模型参数RCO0，那么，那么准饱和效应就思索准饱和效应就思索.Iepi = areaVOVtKVbc-KVbn-ln1+KVbc/1+KVbn+Vbc-Vbn/RCO|Vbc-Vbn|+VOQo = areaQCO KVbc-1-GAMMA/2 Qw = areaQCO KVbn-1-GAMMA/2 Kv = 1+GAMMAev/Vt1/2元器件模型元器件模型JFET在模型参数中，直流特性由以下参数确定。在模型参数中，直流特性由以下参数确定。VTO和和BETA

16、决议漏电流随栅压的变化，决议漏电流随栅压的变化，LAMBDA决议输决议输出电导，出电导，IS是两个栅结的饱和电流。模型中还包括两个欧姆是两个栅结的饱和电流。模型中还包括两个欧姆电阻电阻RD和和RS。电荷储存效应由两个栅结的非线性耗尽层电。电荷储存效应由两个栅结的非线性耗尽层电容模拟，该电容随结电压的容模拟，该电容随结电压的-1/2幂变化并由零偏压时幂变化并由零偏压时CGS、CGD和结电势和结电势PB所决议。所决议。 当当VTO0，阐明是耗尽型，阐明是耗尽型JFET，不论是，不论是N沟还是沟还是P沟，沟，VTO0，阐明器件是加强型，阐明器件是加强型JFET。直流模型直流模型Ig = 栅极电流栅极

17、电流 = areaIgs + IgdIgs =栅源结的走漏电流栅源结的走漏电流= In + IrKgIn = PN结传输电流结传输电流 = ISe Vgs/NVt-1Ir = 复合电流复合电流 = ISRe Vgs/NRVt-1Kg = 产生因子产生因子 = 1-Vgs/PB2+0.005M/2Igd =栅漏结的走漏电流栅漏结的走漏电流= In + IrKg + IiIn = PN结传输电流结传输电流 = ISe Vgd/NVt-1Ir =复合电流复合电流 = ISRe Vgd/NRVt-1Kg =产生因子产生因子 = 1-Vgd/PB2+0.005M/2Ii = 碰撞电流碰撞电流Ii = I

18、drainALPHAvdife-VK/vdif 0 Vgs-VTO 0：Idrain = 0Vgs-VTO 0Idrain = BETA1+LAMBDAVdsVds2Vgs-VTO-Vds Vds Vgs-VTOIdrain = BETA1+LAMBDAVdsVgs-VTO2 0 Vgs-VTO VdsVds 0：仅需将上面公式中一切的源和漏对调一下即可。仅需将上面公式中一切的源和漏对调一下即可。栅源栅源PN结耗尽层电容结耗尽层电容Cgs = areaCGS1-Vgs/PB-M Vgs FCPB栅漏栅漏PN结耗尽层电容结耗尽层电容Cgd = areaCGD1-Vgd/PB-M Vgd FCPB

19、宏模型构造方法 电路元件灵敏度比较法针对电路特性求出组成该电路一切元件的灵敏度，而后去掉灵敏度较低的元件，由剩下的元件组成的电路，就构成原电路的简化宏模型。 电路元件短路、开路法这种方法是保证电路性能在不偏离给定范围的前提下将原电路中元件短路或开路，到达简化目的。该方法的详细做法如下：1、选定原电路中的某一元件，将其开路，计算出呼应；再将其短路，也计算出呼应。假设其呼应超越允许的偏离，那么阐明这个元件不能首先开路或短路。假设其呼应不超越允许范围，那么将其偏离记录下来。2、对电路中每个元件都按上述方法进展计算。3、对一切元件开路和短路所呵斥的电路呼应的偏离进展比较，取其最小者，作为第一个被开路或短路的元件。4、将选出的第一个元件开路或短路后，再反复上述步骤，决议第二个，第三个可以开路或短路的元件。直到再短路或开路元件时，呼应的容差就要超越规定值为止。用构造法建立宏模型 用构造法建立的宏模型，实践