电子电路机辅分析与设计

电子电路机辅分析与设计1第1页，课件共39页，创作于2023年2月内容11.1引言11.2PSPICE功能及特点

11.3PSPICE的基本构成11.4PSPICE文本描述11.5PSPICE窗口版的功能应用

2第2页，课件共39页，创作于2023年2月11.1引言1)计算机辅助设计（computeraideddesign）CADCAMCAECAT2)电子CAD向EDA的过渡传统设计：方案，验证，修改，人工完成早期CAD：缺少CAD软件，人机完成EDA系统的设计过程和大部分计算有机器完成3)电子CAD源于机辅作图与分析CAA是电子CAD的独有技术从直流、交流分析，瞬态分析发展到容差分析,最坏情况分析，数字模拟，数模混合模拟（仿真）代表软件如：SPICE（simulationprogramwithintegratedcircuitemphasis）PSPICE（personalspice）3第3页，课件共39页，创作于2023年2月11.2PSPICE功能及特点

PSPICE是机辅分析和设计的电子电路模拟软件。硬件设计实现之前，先对电路进行模拟分析，器件的模型、系统的调整、测试全由计算机完成。用户根据要求设置参数，计算机象扫频仪和示波器一样测试电路的频率响应和瞬态响应，进行各种分析使电路达到最优1）特点：节省时间，节省设备，产品一般性好，可靠性高，新产品更新快。2）功能：直流分析：计算工作点，计算直流小信号传输函数，计算直流转移特性曲线4第4页，课件共39页，创作于2023年2月交流分析：频域分析（幅频，相频）；噪声分析（计算指定频率点上的噪声等效电平）瞬态分析：瞬态响应（绘不同信号的时域波形）；傅立叶分析（计算基波，谐波系数）灵敏度分析：计算元件参数变化引起电路输出变量的变化（交、直流）。容差分析：蒙特卡罗（monte-carlo）分析（统计分析法）给定元件参数容差时，计算输出变量的均值和标准偏差；最坏情况分析（Worst-Case）：参数处于容差边界的一种最坏组合情况下计算输出的上界值和下限。温度特性分析:通常在27度进行分析，也可指定温度优化设计:给定电路拓扑结构和电路性能约束的情况下，确定元器件最佳参数组合。5第5页，课件共39页，创作于2023年2月11.3PSPICE的基本构成人机交互界面原理图输入电路模拟分析绘图后处理模型参数库模型参数提取电路符号库符号编辑器6第6页，课件共39页，创作于2023年2月人机交互界面：windows下工作，鼠标点击下拉菜单选命令，多窗口的多任务作业，可在不同窗口绘原理图，模拟分析，给出仿真结果波形。输入方式：原理图和文本两种输入方式。调电路符号组成电路图，由原理图编辑器自动将图转换成电路网表文件标上节点号供模拟器分析仿真。元器件模型建立与处理：模型提取软件PARTS建模，提取参数。同一器件不同分析要采用不同模型。电路方程建立与求解：交流小信号分析：线性代数方程，高斯消元法求解；直流非线性分析：非线性代数方程，迭代法求解；瞬态分析：常微分方程，变步长隐式积分法求解绘图处理：绘图软件probe，波形曲线输出存档7第7页，课件共39页，创作于2023年2月11.4PSPICE文本描述1）电路描述：

标题描述，电路描述（确定电路元件，节点，元件值，元件模型，信号源），分析功能描述，输出结果描述，结束描述8第8页，课件共39页，创作于2023年2月2）例：RC电路瞬态分析ASIMPLERCCIRCUITVIN10DC12VR1121C1205UIC=5TRAN5US20USPLOTTRANV(2)PROBEENDVIN+-12R110C15Ut010V5V010US20USV(2)9第9页，课件共39页，创作于2023年2月11.5PSPICE窗口版的功能应用窗口版PSPICE目前已有版本5.1，6.2，7.1，8.0，9.01）原理图编辑器（schematics.editor）放置元器件和画连线：选Draw/GetNewPart屏幕出现对话框，在标题为AddPart中:选Browse/analog.slb/R取电阻选Browse/analog.slb/D取二极管选Browse/eval.slb/Q取三极管选Browse/port.slb/AGND取地线选Draw/wire将元件连接好。编辑元件属性：在元件上连击两下，出现EditingAttribate的对话框，并键入相关参数，按“SaveAttr”和OK按钮。存图：选File/Save（取名Damp）10第10页，课件共39页，创作于2023年2月2)模拟分析与显示模拟分析设置：选analysis/setup探头Probe设置：分析完自动进入图形后处理程序选analysis/probesetup，AutomaticallyRunProbeAfterStimulation击OK。模拟并显示直流扫描：选analysis/simulation（模拟）先检测，建网络表，再模拟，显示模拟信息加入Marker标记：选Marker/Markvoltage/level，按标记显示波形显示波形：选analysis/simulate11第11页，课件共39页，创作于2023年2月开始模拟电路之前，必须先用Schematic将电路图画出来，Schematic启动界面如下：12第12页，课件共39页，创作于2023年2月进入绘制电路图窗口如图：图标工具栏，每个图标代表菜单中一项最常用的操作，点中图标即可完成相应的操作，提高了操作效率。窗口标题栏，显示当前程序项名称和所编辑的文件名称，新建电路图必须以某个名称保存以后才有文件名主菜单栏，[Schematics]的所有操作都可通过选择菜单中相应的栏目来完成。原理图编辑区，也就是原理图页面。它是一块均匀划分的网格区域，用户可以选择Options=>DisplayOptions…显示方式设置，打开或关闭网格开关（GridOn）也可重新设置网点之间间隔（GridSize）。13第13页，课件共39页，创作于2023年2月1）.从符号库中提取元器件符号或端口符号先开启[Schematic],点选[Draw/GetNewPart],或单击工具栏上的取元件图标，取元件图标14第14页，课件共39页，创作于2023年2月1）.从符号库中提取元器件符号或端口符号即可打开如图所示对话框。该对话框列出了全局符号库中的所有符号。可以在PartName文本框中键入需要的元件符号，对于不熟悉的元件也可以通过符号名列表的滚动条浏览。15第15页，课件共39页，创作于2023年2月单击Place

可取出元件但不关闭对话框；单击Place&Close

取出并关闭对话框；也可双击符号名列表中某一符号将其取出。16第16页，课件共39页，创作于2023年2月摆放符号:取出符号后，单击绘图工作区中的某一点，按一下鼠标左键，符号将沿该点摆放一次。可多次摆放，单击右键结束。17第17页，课件共39页，创作于2023年2月摆放元件

水平摆放时，通常使正端子在左侧；垂直时，在上端。因此，在摆放符号前通常需将符号旋转一个角度。在执行[Edit/Rotate]菜单命令或[Ctrl+R]可以将符号逆时针旋转90度，执行[Edit/Flip]菜单命令或[Ctrl+F]可将其沿垂直方向对折。18第18页，课件共39页，创作于2023年2月连线PSpice有两种连线方式：水平和垂直折线连接，斜线连接。采用哪种方式取决于直角连线开关的设置情况。（1）利用连线工具[DrawWire]画导线。连线工具19第19页，课件共39页，创作于2023年2月（2）点选画线工具后，即可看到一个铅笔状的指示。将画笔移到起始端，按鼠标左键，开始引线，要转弯时可按一下鼠标左键，画笔移到终点后再按一下鼠标左键，完成接线。继续画线，直到全部完成后，按鼠标右键结束画线。20第20页，课件共39页，创作于2023年2月（3）你可和双击如何一段导线，即会出现LABEL的对话框，可以给这条线段一个名称（在模拟后很有用）。21第21页，课件共39页，创作于2023年2月（4）地符号的放置方法同元件，学过或看过前面的电路CAD技术基础，当然会明白必须设置零节点的必要性，因为SPICE是用改进的节点法列写方程的。零节点是指定的参考点，惟有指定零节点才能保证方程是独立的,否则认为出错,。及时保存电路图22第22页，课件共39页，创作于2023年2月4）.定义或修改元器件符号及导线属性下面以R1为例，介绍两种修改符号属性值的方法。方法一：利用电阻R1的属性表修改其值。（1）双击R1符号，打开R1属性表，如图所示。23第23页，课件共39页，创作于2023年2月2）单击属性项VALUE=1K，属性名VALUE和值1K分别出现在Name和Value文本框中。24第24页，课件共39页，创作于2023年2月（3）将Value文本框中1K改为100，并单击[SaveAttr]，保存新属性。单击[OK]确认退出。25第25页，课件共39页，创作于2023年2月（二）、设定要模拟的内容1.执行[Analysis/Setup]菜单命令，进入分析类型对话框26第26页，课件共39页，创作于2023年2月2.点选你想要模拟的项目，然后进入个别设定视窗。常用的模拟内容有：27第27页，课件共39页，创作于2023年2月3.进入DCSweep设置窗口后，选GlobalParameter（全局参数）和Linear（线性扫描），在Name文本框后第一格内写入全局参数名var，将StartValue（扫描初长）设为1，EndValue（扫描终值）设为1k，Increment（扫描步长）设为10。单击[OK]结束操作。28第28页，课件共39页，创作于2023年2月（三）、执行模拟（仿真计算）

当一切设置完之后，便可以启动分析程序[PSpice]对电路进行分析。选择Analysis=>Simulate，或单击常用工具栏中相应的按钮，或按快捷键F11，可以启动Analysis=>CreateNetlist自动建立电路网络表Analysis=>ElectricalRuleCheck自动进行电路检查Simulate29第29页，课件共39页，创作于2023年2月在分析过程中，会显示其运行窗口。如在电路中发现错误，会在运行中用红色文字显示。选择Analysis=>ExamineOutput可查看错误原因。30第30页，课件共39页，创作于2023年2月在[Schematics]中，选择Analysis=>RunProbe。（四）、显示波形31第31页，课件共39页，创作于2023年2月利用Probe中的波形跟踪命令AddTrace输入待观测的变量名或变量的函数名来查看。在Probe窗口，选择Trace=>Add,可以打开波形跟踪对话框。32第32页，课件共39页，创作于2023年2月33第33页，课件共39页，创作于2023年2月单击变量名列表中的某变量名，使该变量名出现在TraceCommand中，单击[OK]，该变量的波形将出现在窗口中；34第34页，课件共39页，创作于2023年2月瞬态分析

PSpice可对大信号非线性电子电路进行瞬态分析，也就是求电路的时域响应。它可在给定激励信号情况下，求电路输出的时间响应、延迟特性；也可在没有任何激励信号的情况下，求振荡波形、振荡周期等。例题

一阶RC电路如图所示。试利用PSpice进行电路的时域响应（瞬态）分析。35第35页，课件共39页，创作于2023年2月（1）电路图的绘制。输入电路图名称（如RC），绘制电路图。激励为电压脉冲源，选用Source.slb库中的VPULSE分别键入下面参数的名称和