【ch01】PSpice设计软件简介

PSpice设计软件简介“电子设计系列规划教材电子线路CAD仿真与综合设计(第2版)第一章01电路图的绘制打开OrCADFamilyRelease9.2→CaptureCIS程序，选择File→New→Project命令后，会出现图1-1所示的新建项目对话框，此时应选择AnalogorMixedA/D,才能对PSpice电路进行模拟仿真。在Name及Location栏内输入新建项目的名称及文件保存路径。单击OK按钮就进入了软件的绘图主界面，如图1-2所示。启动OrCADCaptureCIS电路图的绘制选择菜单栏中的Place→Part命令，弹出图1-3所示的对话框，在对应的元器件库中寻找所需的器件符号。元器件的选取有两种方法。绘制元器件电路图的绘制01知道元器件所在的库，可以单击图1-3所示对话框右侧的AddLibrary按钮，弹出图1-4所示的对话框，列出了Capture中提供的所有库。选中元器件所在的库，就可以将所需的库添加到图1-3所示对话框左下侧的Libraries中。完成添加后，单击该库，库中所有的元器件将按字母顺序列在Part框中，如图1-5所示。选中要选择的元器件，在对话框中的右下侧还能预览该元器件的符号图形。电路图的绘制02如果不知道器件所在的库，可以单击图1-3所示对话框右侧的PartSearch按钮，弹出图1-6所示的对话框，输入器件型号，就能进行搜索。对于绘图中一些刚刚放置过的元器件，在图1-7所示的工具栏中均有记录列表，可以直接选用该元器件。当元器件放置结束后，右击，屏幕上将弹出元器件绘制的快捷菜单，如图1-8所示，选择EndMode命令就可以结束绘制。电路图的绘制元器件数值大小有两种表示方式：一种是用指数方式表示，另一种是用单位后缀方式表示，如表1-3所示。PSpice不区分字母大小写，电学单位可以省略，但比例因子必须写。电路图的绘制在PSpice中，信号源被分为两类，除表1-1所示的几种受控源外，还有几种主要的独立信号源，如表1-4所示。信号源的参数均可在其属性中编辑和定义。信号源与接地电路图的绘制选择Place→Ground命令，选择“0”符号，如图1-11所示，该“0”信号表示电位为“0”。信号源与接地电路图的绘制电路图的绘制互连线绘制放置好元器件及信号源后，再用互连线实现不同元器件之间的电连接。选择Place→Wire命令，将指针移至需连线的元器件处，单击，移动鼠标开始绘制。结束某段互连线的绘制时，右击，弹出图1-12所示的快捷菜单，选择EndWire。互连线绘制当互连线出现交叉或丁字形连接时，要注意两条线之间的连通问题。如图1-13(a)所示，两条互连线在相交的地方出现了一个连接节点，所以它们之间是连通的；而在图1-13(b)中，两条互连线之间在电学上是不连通的。绘制互连线时，在十字交叉点或丁字形交点处，连接节点一般会自动出现。如果没有出现，那么可以选择Place→Junction命令，把指针移至交点处，单击就能在互连线交点处绘制节点。而对于在有节点的情况下要想取消节点，同样可以选择Place→Junction命令，就可以删除节点了。电路图的绘制010203通过设置电路端口的符号进行编号，如Vcc、GND等。通过元器件的引出端进行编号，例如，电压的“+”和“-”端，晶体管的b、c、e端等。通过设置网络节点别名进行编号。选择Place→NetAlias命令，在互连线、元器件或总线的引出端进行设置，如图1-14所示。电路图的绘制节点编号电路图的绘制01020304低通滤波器带通滤波器带阻滤波器高通滤波器滤波器02PSpice电路分析直流工作点分析即是对电路的直流偏置状态进行分析和计算。在进行直流工作点分析时，将电路中的电感等效为短路，将电容等效为开路，分析结果包括电路每一节点和支路的电压、电流值及在此工作点下的有源器件模型参数值。选择BiasPoint分析类型，如图1-21所示，在OutputFileOptions中选中Includedetailedbiaspointinformationfornonlinearcontrolledsourcesandsemiconductors(/OP),则会将非线性控制信号源与半导体元件的直流工作点数据也存入文本输出文件内。单击确定按钮即可完成分析。运行结果会保存在.out输出文件中，可以选择PSpice→ViewOutputFile命令查看分析结果，或者在绘图页面单击工具栏上的一和I按钮，各节点和支路的直流电压及电流值就会在电路图中自动显示出来。直流分析-直流工作点分析PSpice电路分析直流分析-直流工作点分析PSpice电路分析直流分析-直流小信号传输特性分析PSpice电路分析直流小信号传输特性是指电路在直流小信号下输出变量与输入变量的比值(增益),还包括输入电阻和输出电阻的计算。需要注意的是，在进行直流小信号传输特性分析时，电路中不能有隔直电容。直流小信号传输特性分析的参数设置：选中图1-21中的选项Calculatesmall-signalDCgai,并输入信号源名称及输出变量名称即可，运行结果会保存在.out输出文件中。直流分析-直流扫描分析PSpice电路分析选择DCSweep可进行直流扫描分析。直流扫描分析可以观测各种直流转移特性曲线。输出变量可以是某个节点电压或某个支路电流，输入变量可以是独立电压源、独立电流源、温度参数、元器件模型参数及电路中自定义的通用Global参数。在进行直流扫描分析时，要根据具体要求对自变量和参变量进行以下设置。(1)自变量的设置直流分析-直流扫描分析PSpice电路分析(2)扫描方式的设置扫描方式Sweep

type共有3种。若选择线性Linear扫描，则表示自变量按线性方式均匀变化，以图1-22(a)为例，在Start、End和Increment栏中分别输入自变量变化的起始值、终点值和变化步长。若选择Logarithmic,则表示自变量按对数关系变化，可以有数量级扫描Decade和倍频程扫描Octave两种方式，如图1-23所示。Start和End栏的设置不变。若选择Decade,则第三项为Points/Decade,表示每个数量级变化中的取点数；若选择Octave,则第三项为Points/Octave,表示每一倍变化中的取值点数。当选择Logarithmic扫描方式时，Start的取值必须要大于0。若选择列表扫描Valueli时，则只需输入自变量变化的所有取值即可。直流分析-直流扫描分析PSpice电路分析(3)参变量的设置设置参变量时，只需在Options栏内勾选SecondarySweep选项，弹出图1-24所示的对话框。参变量参数及扫描方式的设置与自变量的设置完全一样。直流分析-直流灵敏度分析PSpice电路分析直流灵敏度分析是指电路各元器件或信号源参数变化时对电路特性的影响程度。分析包括节点电压对电阻、独立电流源/独立电压源、电压控制开关/电流控制开关、二极管、晶体管这5种元器件参数的灵敏度。运行结果保存在.out输出文件中，以归一化的灵敏度和相对灵敏度两种方式给出。进行直流灵敏度分析时，选择BiasPoint分析类型，在图1-25所示对话框的右侧选中PerformSensitivityanalysis选项，并在Output栏中输入需分析的节点名称，就能完成设置。0102频率响应分析频率响应分析(AC分析)是对电路传递函数的幅频响应和相频响应进行仿真，可以得到电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗等参数在幅值或相位上与频率之间的关系，分析结果均以曲线方式输出。噪声分析PSpice用于噪声分析时，可以计算出每个频率点上的输出噪声电平及等效的输入噪声电平。设置噪声分析时，选中对话框右下方的噪声分析选项NoiseAnalysis,在Output框内输入需进行噪声分析的节点名称，在I/V框内输入等效输入噪声源的输入端位置，在Interval框内输入噪声输出结果间隔点数。PSpice电路分析交流小信号分析PSpice电路分析瞬态分析在瞬态分析中，常用的激励源有以下几种，均在SOURCE库中。(1)脉冲信号VPULSE、IPULSE(2)正弦信号VSIN、ISIN(3)指数信号VEXP、IEXP(4)分段线性信号VPWL、IPWL(piece-wiseliner)(5)调频信号VSFFM、ISFFMPSpice电路分析傅里叶分析傅里叶分析(FOUR)是指在进行正弦瞬态分析时，对输出的最后一个周期波形进行谐波分析，计算直流分量、基波分量及2～9次谐波分量和非线性谐波失真系数THD。傅里叶分析是以瞬态分析为基础的，.FOUR分析必须和.Tran分析一起使用，傅里叶分析结果可以在输出文件.out中读到。PSpice电路分析温度分析温度分析是指电路在不同温度条件下的工作状态，在直流、交流、瞬态等分析中都可以加入温度分析，设置如图1-33所示。PSpice电路分析参数扫描分析参数扫描分析指的是当电路中某个参数在一定范围内发生改变时对整个电路的影响。同样，直流、交流、瞬态等分析都可以加入参数扫描分析。以电阻作为参数进行扫描为例，有以下几个步骤。(1)绘制电路图，双击作为参数的电阻，把阻值Value设置为参数，在参数值外加花括号{}。(2)添加参数元件PARAM。在SPECIAL库中找到参数元件PARAM,添加到绘图页面中，然后双击PARAM编辑属性。(3)选择分析类型。03PSpice器件模型和元件的创建0102导入器件模型文件转换为元件符号文件PSpice器件模型和元件的创建PSpiceModelEditor模型编辑器的使用在PSpiceModelEditor中完成设置后，打开1.1节中介绍的OrCADCaptureCIS,选择File→Open→Library命令，调用之前在PSpiceModelEditor中创建的.olb文件，出现图1-47所示的NPN型晶体三极管9013的元件符号。双击元件引脚，弹出图1-48所示的引脚特性设置对话框。在此，可以根据数据手册修改引脚号，但通常来说，不建议改变引脚的名称，因为该名称是与SPICE模型参数相关的。PSpice器件模型和元件的创建编辑元件符号按照1.3.1节和1.3.2节的步骤绘制好电路图后，在进行仿真之前，还需要添加之前新创建的库。选择绘图页面的PSpice→EditSimulationProfile命令，弹出图1-51所示的对话框。选择Libraries选项卡，在Filename栏内输入新创建的BJT9013库所在的路径，单击右侧的AddasGlobal按钮，将其设置为全局库，则之后所有的电路仿真都可以调用该库中的元器件。若选择AddtoDesign,则该库只能用于本次电路仿真中。PSpice器件模型和元件的创建添加库04实例某单级小信号晶体管放大电路如图1-52所示，已知晶体管为Q