05-Pspice的电子测量的方法.ppt

1、第五章介绍了用OrCAD/Pspice测量电子电路的常用方法。第三章根据电路特性的分类，介绍了用Pspice分析电路的基本方法。一般来说，这些方法是用来测量电子电路的。有些电路指标可以用基本方法直接测试，如测量静态工作点的静态工作点分析法和测量频率特性的交流分析法。然而，有些电路指标可以用各种方法测试，有些指标需要一点技巧。以下是一些常见的测试方法和技术。用OrCAD/Pspice测量电子电路的常用方法：1 .测量电压放大倍数；1.DC传输特性分析是直接耦合放大器最方便的方法，可以同时获得电路的输入电阻和输出电阻。例如，请注意：差分放大器。这种方法只能用于分析直接耦合电路，而不能用于分析阻容耦

2、合电路。2阻容耦合放大器阻容耦合放大器的电压放大系数可通过以下方法测量。(1)建立瞬态分析。分析后，获取输出和输入波形，启动标尺测量其峰值，并对其进行分压以获得电压放大倍数。(2)建立沟通分析。经过分析，得到幅频特性，可以直接测量电压放大系数。(2)进行沟通分析。运行后，在探头窗口中执行跟踪/添加跟踪命令，并选择v (out)/v (vs3360)作为输出。启动秤，测量中频电压放大倍数。例如，基本放大器解决方案：使用上述两种方法进行测试。(1)进行瞬态分析。操作后，获得输入和输出波形。启动刻度尺，测量VO和VS的峰值，并对其进行分频，以获得电压放大倍数。2。测量输入和输出电阻1。通过DC传输特

3、性分析计算直接耦合放大器和测量的电压放大系数。示例：差分放大器2电阻电容耦合放大器(1)通过交流分析设置，获得输入电阻和输出电阻的频率特性，中频区域的输入电阻和输出电阻用标尺测量。(2)设置瞬态分析，并根据输入电阻和输出电阻的实际测试方法进行测量。例如，计算基本放大器的输入电阻和输出电阻。解决方法：用设置交流分析的方法测量。(1)交流分析后，在“探头”窗口中执行“跟踪/添加跟踪”命令，选择V(Vs: )/I(C1)作为输出，显示输入电阻的频率特性，并在888.8瓦的情况下，在=10kHz赫兹时启动标尺测量输入电阻。(2)短路电路的输入端，打开负载，并在输出端添加信号源VO。交流分析后，在探头窗

4、口中执行跟踪/添加跟踪命令，选择电压(伏：)/电流(C2)作为输出，并显示输出电阻的频率特性。启动秤，测量输出电阻=10kHz为1.78KW，3。测量最大输出幅度和输出功率，1。设置DC扫描分析。通过DC扫描分析，可以得到电路的输入输出特性曲线，并从曲线中读出最大输出幅度。通过DC扫描分析，还可以得到输出功率、管耗和电源供电功率随输出电压变化的曲线，并从中读出最大输出功率或一定输出幅度下的功率。然而，这种方法不能用于具有DC阻断电容器的电路。2设置瞬态分析通过瞬态分析可以得到电路的输出波形，然后将横轴变为输入变量，得到电路的输入输出特性曲线，从中可以读出最大输出幅度。经过暂态分析后，根据输出功

5、率的定义，利用探头中的信号运算函数可以得到上述积分曲线，曲线上T等于周期T时的值即为相应的功率值。该方法也适用于具有DC阻断电容器的电路。示例：如图所示的互补对称功率放大器。电源提供的最大无失真输出幅度Vom、最大输出功率Pom和功率Pv为进行DC扫描分析，将x轴变量更改为V(Out)，将x轴刻度范围更改为(07V)。根据Po和Pv的定义，在执行“跟踪/添加跟踪”命令后，在“跟踪表达式”文本框中键入“V(输出)* I(R1)/2”以获得Po曲线。用同样的方法输入“ABS(V(VCC1: )*I(VCC1)/1.414)”，就可以得到电源供电的Pv曲线。最大输出功率Pom1.36W可通过启动秤读

6、取，此时电源提供的功率Pv3.49W。注：由于功率的定义是均方根电压乘以均方根电流，峰值电压和峰值电流通过DC分析得到，所以在计算Po曲线时，电压乘以电流再除以2就足够了。电源电压VCC1和VCC2为直流，因此Pv曲线只能除以1.414。因为VCC1和VCC2在半个周期内只有电流，所以当电路对称时，表达式ABS (v (vcc13360) * I (vcc1)/1.414)计算两个电源的总功率。(2)使用瞬态分析。寻求最大无失真输出幅度Vom。将输入信号幅度设置为12V(电源电压)，进行瞬态分析，得到电路的输出波形。然后，将水平轴改为V(VIN:)，以获得电路的输入和输出特性曲线，通过启动标尺

7、可以读取最大未失真输出幅度Vom6.5V。找出最大输出功率Pom和电源提供的功率PV。将输入信号设置为振幅=6.5V，频率=1千赫。瞬态分析持续01毫秒(一个周期)。运算后，根据Po的定义，在“轨迹表达式”文本框中输入输出功率的积分表达式“S(V(Out)(* I(RL)* 1000”，得到Po的积分曲线。当t=T(周期)=1毫秒时，即最大输出功率Pom1.16W(表达式乘以1000，因为Po等于积分表达式除以周期T，t=T毫秒，所以需要乘以1000)时，启动标尺读取数值。)同样，根据PV的定义，在“跟踪表达式”文本框中输入积分表达式“s (v (vcc13360) * I (vcc1) *

8、1000”，就可以得到图2.5.9所示的积分曲线。在t=1毫秒(周期)时，启动标尺读取数值，即电源提供的功率为1.74瓦。积分表达式用于计算一个电源提供的功率和两个电源提供的总功率PV3.48W瓦。4。根据指标要求确定某个元件的参数值，属于电路设计方法，通常由两种方法完成。(1)设置DC扫描分析：该方法主要用于分析与DC相关的性能分析，如静态工作点。(2)电路性能分析与参数扫描分析、瞬态分析、交流分析、DC分析等相协调。它可以分析参数变化对电路各项性能指标的影响，进而确定元件的参数值。例如，放大电路如图所示，当Vi=0时需要VO=0，以便找到re的值。解决方法：用上述两种方法进行分析(1)用D

9、C扫描进行分析。将Re设置为全局变量Rval。在DC扫描分析设置框中，选择全局参数作为变量类型，选择Rval作为“扫描变量”，变量范围为：1030k，步长为：2k，运算后得到VO与Re的关系曲线。当Re=15k时，通过启动秤进行测量，VO=0V。(2)匹配电路性能分析与参数扫描分析和瞬态分析。将Re设置为全局变量Rval。正弦电压源被选为输入信号Vin，其振幅Vamp被设置为0。进行瞬态特性分析和参数扫描分析，在参数对话框中选择“扫描变量”作为Rval，变化范围为1030k，步长为2 K.运行Pspice。在多批次运行结果选择框中，选择所有结果。在“探测”窗口中执行“跟踪/性能分析”命令，并在

10、对话框出现后按“确定”按钮。屏幕上将出现一个电路性能分析窗口。执行跟踪/添加跟踪命令，选择特征函数最大值()，然后选择输出变量，最大值和最大值之间的关系曲线将出现在屏幕上。当Re=15k时，通过启动秤进行测量，V0=0V。测量具有滞后特性的设备的传输特性，通常用直流(DC)进行分析。但是DC分析不容易做出滞后环。因此，瞬态分析被用于测量设备的传输特性例1:迟滞比较器电路如图所示，并制作其电压传输特性。解决方法：(1)输入信号为分段线性源，设置参数为：T1=0s，v1=-10v；T2=1，V2=10V；T3=2s，V3=-10V .获得三角形波形信号。(2)建立瞬态分析。运行后，通过将X轴变量更

11、改为V(VIN:)，可以获得具有磁滞回线的变速器特性。可以看出，两个阈值电压分别为VT=5V和VT-=-5V。例如，施密特触发器由2: 555个定时器组成，(3)电压传输特性。瞬态分析后，选择电压，并将X轴变量改为电压，以获得电压传输特性。(4)输入正弦信号(振幅=5V，频率=1kHz)并观察输出波形。(1)画电路图。输入信号为分段线性源，设置参数为T1=0s和v1=0v。T2=1s，V2=5V；T3=2s，V3=0V .获取三角波信号。(2)进行瞬态分析以获得输入和输出波形。启动秤，测量阈值电压VT和VT-。6.数字/模拟混合电路的分析和测量。对于数字/模拟混合电路，内部节点可分为三种类型：

12、模拟节点、数字节点和接口节点。Pspice9处理接口节点的基本方法是为数字逻辑单元库中的每个逻辑单元配备两种类型的接口等效子电路：AtoD和DtoA。AtoD子电路的功能是将模拟信号转换成数字信号，而DtoA子电路则相反。在分析数模混合电路时，Pspice9会根据电路的具体情况自动插入一个或多个接口子电路，实现数模信号的转换。因此，数模混合电路的分析与数字电路的分析基本相同。为了满足不同的分析需求，每个AtoD和DtoA子电路模型分为四个层次。设置方法是双击逻辑单元符号，并在参数设置框中名为“输入输出级别”的参数列中键入1、2、3或4。此参数的默认值为1。例如，图中显示了由计数器和模数转换器组

13、成的梯形波发生器，它分析了每个点的波形。(1)设置脉冲信号时钟CP:选择时钟信号源DigClock，设置参数为关断时间=0.05毫秒，接通时间=0.05毫秒.清除脉冲铬：选择基本信号源符号STIM1。参数设置为：命令1:0s 1命令2:0.1 ms0命令3: 0.2ms1 (2)各逻辑单元的接口模型级别采用默认值。(3)进行瞬态分析。分析时间：04毫秒。运行后，在探头窗口中执行跟踪/添加跟踪命令，然后用光标依次点击Cr、CP、QA、QB、QC、QD和V(Uo)，得到各输入输出端子的波形。7.电路特性曲线随元件参数变化的方法，电路性能指标随某一元件参数变化的关系，可由以下方法得到：(1) DC扫

14、描分析。该功能主要用于分析与DC相关的性能指标，如静态工作点。(2)结合交流分析、DC分析、瞬态分析等中的一种或多种使用参数扫描分析。可以分析参数变化对电路各项性能指标的影响。(3)将电路性能分析与(2)中的分析方法相结合，可以将任何电路参数设置为X坐标的变量，得到电路特性随某一元件参数变化的曲线。例如：带自举的OTL功率放大器如图所示。分析(1)Rp有多大，Vk=静态下的Vcc/2。分析步骤如下：调用捕获绘制电路图。将Rp设置为全局变量Rp。方法是双击Rp的电阻值，并在出现的“显示属性”设置框中将其值设置为Rp。然后调用PARAM符号，双击该符号，在组件属性编辑器中按“新建”按钮，在新属性框

15、中键入Rp，然后按“确定”按钮。以这种方式设置的参数Rp称为全局参数。通过DC扫描对电路进行了分析。选择全局参数变量类型，变量名称为Rp，扫描范围为5k到30k，步长为1k。运算后，选择V(K)作为输出变量，得到V(K)与Rp的关系曲线。从图中可以很容易地看出，当Rp=14.746kW时，VK=VCC/2=6V，分析(2):选择Rp=14.746K，温度从-50C0变化到100C0时静态VK值的变化曲线。分析步骤：根据上述方法对电路进行DC扫描分析。在DC扫描设置对话框中选择温度变量类型，扫描范围为-50到100，步长为25，线性扫描类型。运行后，选择V(K)作为输出变量，得到V(K)与温度的

16、关系曲线，如图3所示。可以看出，当温度从-50C0变化到100 C0时，Vk的静态值从6.8V变化到5.38V。分析(3):选择Rp=14.746K，分析Rp从10k变化到20 K时电路的频率特性。分析步骤：选择幅值为10毫伏的交流电压源。将Rp设置为Rp。电路同时进行交流分析和参数扫描分析。在参数分析对话框中，选择“扫描变量”为Rp，变量范围为10k20k，步长为2k。运行Pspice。操作完成后，屏幕上出现多批次操作结果选择框，按“确定”。在常规探头窗口中选择V(Vo)作为输出变量，得到如图4所示的分析结果。2.参数扫描与其他分析方法结合使用。上图中的分析结果是当Rp取上述规定的六个值时的：频率特性，X轴变量是频率。如果想得到带宽与Rp的关系曲线或中频放大倍数与Rp的关系曲线，即将X轴变量改为Rp，可以进行电路性能分析：完成步骤后，在探头窗口执行跟踪/性能分析命令，对话框出现后，按“确定”按钮。屏幕上出现一个电路性能分析窗口(类似于探针窗口，x轴变为Rp)。在电路性能分析窗口中执行跟踪/添加跟踪命令，调用特征函数带宽(V(VO)，3)，得到电路3dB带宽与Rp的关系曲线。调用特征函数Max(V(Vo)/V(Vin:)，得到电压放大系数与Rp的关系曲线。3、利用性能分析，分析：将Q1的模型参