《spice应用》PPT课件.ppt

Pspice理论知识入门 -Orcad 9.2,Fn+F7切换后：在笔记本上出现选择提示：选第二项即可,Pspice应用,文本输入的练习题：,1.电路如图所示，信号源v=5sin(5002t)，AC交流幅值为5V，请用文本输入的方式进行如下分析： (1)交流分析：以每十倍频程扫描3点的方式，绘制1Hz-10MHz电压频率特性，输出电压取自R2两端。 (2)瞬态分析：绘制各节点电压08ms的瞬态响应 其中：R1=10 ,R2=2K ,L=2.5mH，C=40uF,2.电路如下图所示，其中电阻R1、R2、电容C1、C2、电感L均采用模型参数，其标称值分别为R10=100, R20=100,C10=3,18uF，C203.18uF，L015.9mH，电阻的各参数如下：R=1，Tc1=0.02，Tc2=0.005，电容的各参数如下：C1，Vc10.01，Vc20.002，Tc20.02,电感的各参数如下：L=1，IL1=0.01，IL2=0.002，Tc1=0.005， 电源V1=12sin(2 1000t)。 请对该电路进行瞬态分析，并绘制03ms各节点电位瞬态分析的曲线，步长为10us要求考虑温度40及50的情况。,3.直流扫描的例子： R1300K，R23K，RL5.1K，C120uF，C220uF，Vb12V，三极管为Q2N3901，请描绘三极管输出特性曲线。这里Vb的扫描范围0.7V0.76V,步长为0.02V。Vc的扫描是0100V，步长为1V。Vi是正交信号源，振幅3V，频率500Hz，初相为0。,提示：三极管为库元件，所以文本中应该有语句.lib， 三极管的描述为Q1 4 2 0 Q2N3901,参数描述的例子： Vi是正交信号源，振幅5V，频率10KHz，L10mH，R2K，当参数C为扫描时，其扫描值有3个，分别为0.1uF，1uF，20uF，其参数设置值可为20uF；当参数R扫描时，其扫描值有3个，分别为1K，10K，20K，其参数设置值可为10K，请观察各节点电位的瞬态响应曲线（步长为0.05ms，终止值为2ms）,Pspice 使用,第一章 简介,第一节 概述 （1）Pspice的简单历史： Pspice是主要用于集成电路的分析程序，Pspice起初用在大规模电子计算机上进行仿真分析，后来推出了能在 PC上运行的Pspice软件。Pspice5.0以上版本是基于windows操作环境。,(Pspice 8.0被Orcad收购成为Orcad 9.2),（2）Pspice的用途： 用于仿真设计：在实际制作电路之前，先进行计算机模拟，可根据模拟运行结果修改和优化电路设计，测试各种性能，不必涉及实际元器件及测试设备。 用于电路的分析，计算。,(3) 引例：设计一个RC电路，求电容两端电压零状态 响应的变化规律。,设计电路如图所示：,t = RC3=(4/300)s,uC3() =8V,解：根据学过的知识：,已知Vc(0)=0,零状态响应：,说明： 1、图中电阻的符号 2、电压源的表示：V1 3、电容的单位：uF-微法,下面仿真验证。,采用原理图输入方法 c:zymEDA teaching92transient6.sch,双击程序Orcad Family Release 9.2 Schematics draw里的get new part取R（2个）、C、vdc，双击各元件，将其value值分别按图中给出。,(2) 用draw中的wire将各元件连线,(3) draw中的get new part取Egnd。,(7) Simulate：分析结束后自动进入probe程序中,（6）设置分析类型： 在AnalysisSet up 选择Transient选中： 其步长step value=10ms stop value=100ms,(4) 双击各连线分别标注节点号1，2，,(5) 存盘,(8) 在probe画面中选中traceadd trace如V(2),第三节 Pspice组成：,（1）schematics程序：,（2）Pspice程序：,（3）probe程序：,（4） stimuls editor程序,（5）parts程序,（1）schematics程序：,（2）Pspice程序：,完成Pspice的仿真后，生成两类文件：,.out文件电路输出文本文件，查看分析结果； .dat文件数据文件，通过probe程序查看结果,完成用户图形文件的生成，后缀为.sch,图形文件编辑器自动将原理图转换为网表文件以提供给模拟计算程序进行仿真。（自动转换成*.cir文件）,电路模拟计算程序，只打开.cir文件。,（3）probe程序： 输出图形后处理程序，它把Pspice仿真生成的.dat文件，用图形方式表示出来，它相当于万用表，示波器，扫频仪 。,（4）stimuls editor程序： 信号源编辑程序，可根据自己需要建立和修改信号源。,（5）parts程序： 用户自己确定元器件模型，建立有源器件的 Pspice模型及集成电路的Pspice宏模型；还允许用户修改库文件中已有的器件模型参数或器件方程，重新建立器件模型。,其中重点是Pspice的功能，后面重点讲述 。,第四节 电路仿真步骤：,1 确定电路方案（利用电路知识）,2 输入电路方案,（1）可以文本输入 存成 .cir文件,（2）可以是电路原理图输入.sch文件：,3 设置分析类型 -后面重点讲,4 Simulate - 进行仿真,（1）对原理图输入的：,（2）对文本输入的：,程序Orcad Family Release 9.2 Pspice ADFile 输入并存盘 Simulation run,进入analysisset up (选定分析类型后),simulate,5 Run Probe,说明 (1) 文本结果在examine.out 中查看,（3）若输入或分析设置有错，可在examine.out 文件中看错误。,(2) 图形结果在.Probe画面中查看,第二章 文本文件描述,第一节 基本规则和术语,一. 节点： 电路应编写节点号，其值为09999之间整数，0节点约定为地；每个节点应有一个通向地节点的直流通路。,直流通路是流经电阻、电感、二极管、三极管到地节点的路径；,可以并接大电阻到地或串接0值电压源到地，提供直流通路-要求是不改变电路性能。,二. 元件名和元件值： P9,（1）元件名：各元件首字母见P10表2-1,例 B-砷化镓MES场效应晶体管 K-互感 R-电阻 C-电容 D-二极管 L-电感 受控源： EVcvs F-Cccs G-Vccs H-Ccvs 独立源: I-独立电流源 V-独立电压源 开 关: W-流控开关 S-压控开关,单位后缀: V=伏特DEG=度，元件的数值后面单位可省略,数值比率：F=1E-15，m=1E-3 ， k=1E3 ,meg=1E6, g=1E9,（2）元件值 采用浮点形式，后跟数值比率和单位后缀。,三. 分析类型：P10 - 见后面2-5详细讲述,四、统计分析 自学、了解,五、温度分析- .TEMP,一、直流分析,二、交流分析,三、瞬态分析,幅频响应,相频响应,. AC小信号频响,瞬态分析 .TRAN,付立叶分析 . Four,. NOISE：噪声分析,蒙特卡罗分析 .MC,最坏情况分析 .WCASE,五. 输出变量 P12 （可分为电压输出和电流输出）,例 V(N)-节点N相对地的电压：二端元件 Vxy(name)-名为name的元件上x端和y端 之间的电压，(三端或四端元件） I（name）-名为name的元件上的电流 （二端元件） Ix(name)-流入名为name的元件x端的电 流，（三端或四端元件）,（1）.DC和.TRAN电压和电流输出变量： 见P13表2-3,(2) .Ac 的输出变量-P13表2-4,例： Vm（2，1）：节点2和1之间的电压幅度 V（2，1）：同上 Vdb（R1）：R1上的电压幅度分贝 Vp（D1）：二极管D1上的电压相位 Ir（Vin）：流经电压源Vin的电流实部 Ii（R1）：流经电阻R1的电流虚部,注： .AC 只有P14表2-5所列6种元件能得到电流.,若想求其它元件上的电流，应将一个0值电压源串进去，然后求该0值压源的电流即可。,电容C 独立电流源I 电感L 电阻R 独立电压源V 传输线T,四. 输出语句格式 P11,（1）打印输出语句 .print：,例：.print DC V(2) V(3,5) I(Vin) I(R1) Ic(Q1) .print AC Vm(3) Vp(3) IR(R5) II(R5) .print Tran V(2) Ic(Q1),输出变量的值以列表形式给出，每列对应一个输出变量。 输出结果存在 .out 文件中。,（2) 绘图输出语句 .plot 以文本形式打印输出图形。 例：.plot DC V(2) V(3,5),输出结果由绘图给出，图由字符组成，输出结果存在.out文件中。,例：前面瞬态分析的例题。,(3) 屏幕图形显示语句：.probe,例： .probe：将所有节点电压和元件电流都写到.dat 文件中 .probe（一个或多个变量）：仅将指定变量的分 析结果写到.dat文件,其中： 不需要.print和.plot命令直接输出结果的有： .OP，.TF，.SENS，.FOUR。 利用.print、 .plot 或 .probe输出结果的分析有： .DC，.AC，.TRAN，.NOISE。,六 电路文本描述格式 P14,1）标题行：第一行必须是标题行 2）电路描述 3）分析的类型语句 4）输出描述 5）结束句（.END）：最后一行必须是结束句,其余行顺序不管，续行号为“+”，注释行为*；,不区分大小写；不采用下标符号。,1 每个电路必须有一个0电位点；,2 pspice 不区分大小写；,3 pspice不采用下标；,文本输入说明：,输入作业中常存在的一些问题： P113,1 节点悬浮-对地无直流通路；,3 节点悬空-如输入输出引脚不能悬空；,5 没有“地”,4 电压源和电感回路问题- 存在零电阻回路,均不允许,电容引发的问题-对地无直流通路,直流通路：流经电阻、电感、二极管或三极管到地的路径,Error: Node 4 is floating。 节点4悬浮，对地无直流通路。应将4与地相连。,常见错误 P113,节点3对地无直流通路，可在节点5处接一大电阻至地。,(a)、(b)、(c)都是0电阻回路 Error: Voltage loop involving V1,0电阻元件有电压源、受控电压源、电感。,PSPICE要求不能有0电阻回路，应串一个小电阻。,节点4悬空，不可以。 Error: Less than two connections at node 4,应短路R3 或 节点4到地接一大电阻,第二节 信号源 P14,2-2-1 信号源模型 P14,详细内容将在后面结合独立源讲。,分类： 1-脉冲源、2-正弦源、3-指数源、 4-分段线性源、5-单频调频源、 6-多项式源,独立源包括电压源和电流源。可以是时变的或恒压源。,正电流从N+节点流入信号源，从N-节点流出。,2-2-2 独立源（教材 P19）,格式为： V(name) N+ N- DCvalue AC value phase+ value(transient value) PULSE SINEXP + PWL SFFM(model parameter),直流分析中信号源设置为直流值，交流分析中设置为交流值。,（1）独立直流源： V(name) N+ N- DC I(name) N+ N- DC ,例：V1 4 5 DC 5V Ix 6 7 DC 3A,时变信号源（PULSE、SIN、EXP、PWL）用于瞬态分析。,例：V1 4 5 AC 5v 30DEG I5 3 4 AC 1A,（2）独立交流源： V(name) N+ N- AC I(name) N+ N- AC ,（3）独立脉冲源（P14-15） V(name) N+ N- pulse(V1 V2 TD TR TF Pw PER) I(name) N+ N- pulse(I1 I2 TD TR TF Pw PER),例：V2 3 2 pulse(0 1 5ns 2ns 2ns 50ns 100ns),例：V1 4 5 pulse(-1 +1 2ns 2ns 2ns 20ns 40ns),（4）独立正弦源： （调幅正弦信号）,V(name) N+ N- SIN(V0 Va f Td a ）,例： Vsin 2 3 sin(0 5 10KHz) I2 4 5 sin(0 2 500KHz 0 0 45),u(t)=V0+Vae-a(t-td)sin2f(t-td)-,例如,上图中：vsin 2 3 sin(2v 10v 0.5kHz 5ms 26 30deg),（5）独立指数源： V(name) N+ N- exp(v1 v2 TRD TRC TFD TFC),TRC-上升时间常数 TFC-下降时间常数. TRD-上升延迟时间 TFD-下降延迟时间,例 ： v1 1 0 exp(0 1 2ns 20ns 60ns 30ns) I6 3 5 exp(-1 2 2ns 20ns 60ns 30ns),电压在TRd段保持V1，然后以指数形式从V1上升至V2，其时间常数为TRC，在时刻TFD后又按指数形式以时间常数TFC 从V2降到V1。,（6）独立分段线性源：,V(name) N+ N- PWL(T1 V1 T2 V2 .TN VN) I(name) N+ N- PWL(T1 V1 T2 V2 .TN VN),例： VPWL 4 0 PWL(0 1V 5ms 5V 10ms 5V 15ms 1V) IPWL 3 0 PWL(0 1A 5ms 5A 10ms 5A 15ms 1A),（7）独立单频调频源(P17了解)： V(name) N+ N- SFFM(V0 VA FC M Fs) V(t)=V0+Vasin(2fct）+msin(2 Fst) V0-偏置电压(电流)，Va-幅度电压（电流） Fc：载频， Fs：信号频率 例：V1 3 5 SFFM(0 2V 5KHZ 5 1KHZ) I1 3 5 SFFM(1A 2A 3000KHz 5 5KHz),223 线性受控源 P20,（1）线性VCVS,例上图中： E2 1 2 3 4 5.0 即V(1)-V(2)=5V(3)-V(4),E(name) N+ N- Nc+ Nc-（电压增益）,其中 N+ N- 是受控电压源的正负输出节点， NC+ NC-是控制源的正负控制节点。,（2） 线性VCCS：,例：G 1 2 3 4 5.0 即I(G)=5(V3-V4),G(name) N+ N- Nc+ Nc- (跨导值),N+ N- 分别为受控电流源的正负输出节点， 电流从N+入受控源，经过受控源后从N-流出。,例：G 3 0 2 1 2.0 即I(G)=2.0(V2-V1),注意： PSPICE认为：线性电压控制源是理想受控源，其输出具有无穷大阻抗，无电流输出。要在控制端并接一大电阻，提供到地的直流通路. (p20),例如 (1) E2 1 2 3 4 5.0,注意：是在控制端接一大电阻。,RG 2 1 1.0E+7,RE 3 4 1.0E+9,(2) G 3 0 2 1 2.0,（3）线性CCCS： F(name) N+ N- VN 电流增益,VN为主控电流流过的独立电压源名称。,例：FX 2 4 V1 60,这里V1为主控电流流过的电压源名 即：I(FX)=60I(V1),（4）线性CCVS： H(name) N+ N- VN 互阻值,H1 5 6 Vx 500 Vx 4 2 DC 0 这里Vx为主控电流流过的电压源名,即：V(5)-V(6)=500I(Vx),注意： 电流控制源经常是某支路的电流作为控制电流，该支路若没有电压源，要在该支路串上一个0值电压源。如上例中的VX。,CCVS,H1 2 0 V3 6 V3 3 0 DC 0,2-2-4 非线性受控源 P21：用于研究非线性电阻,用多项式源表示,一、多项式源：用于表示非线性受控源。,例 （1）POLY 5 0 0.0 1.0 3.0 4.0 表示：Y=0+V(5)+3V(5)2+4V(5)3,（2）POLY(2) 3 2 5 0 8 1 2 0 3 表示： Y=8+V(3,2)+2V(5)+3V(3,2)V(5),（1）主控量为电压： POLY(n) n为维数，维数为1时，可省略不写。 控制节点的数目必须为n的2倍。,（2）主控量为电流： POLY(n) 维数n必须与主控源的数目同。,一维( n=1): F(X)=P0+P1X+P2X2+P3X3+,二维(n=2): F(X,Y)=P0+P1X+P2Y+ P3X2+P4XY+P5Y 2 +P6X3+ 这里P0、P1、P2等是常数项、一次项等系数。,例: （1）POLY VX 5 1 1 2 表示： Y=5+I(VX)+ I(VX)2+2I(VX)3,（2） POLY (2) VX VY 0 1 0 2 3 表示： Y=0+ I(VX)+ 0I(VY) + 2I(VX)2+3I(VX)I(VY),二、非线性受控源-用多项式源表示,1 非线性VCVS： E(name) N+ N- ploy(n) ,例（1）Enonlin 5 2 poly 6 0 0.0 3.0 2.0 5.0 表示位于5,2节点间的受控电压源， 其值=0+3(V6)+2(V6)2+5(V6)3,例（2） Epoly2 25 45 poly(2) 2 3 5 0 0.0 0.0 0.0 1.0 2.0 5.0 表示位于节点25和45之间的多项式电压源,其值= 0+0(v2-v3)+0(v5)+1(v2-v3)2+2(v2-v3)v5+5(v5)2 =(v2-V3)2+2(v3-v3)V5+5(v5)2,2 非线性VCCS： G(name) N+N- poly(n) ,例： Gpoly2 25 45 poly(2) 2 3 5 0 0.0 0.0 0.0 1.0 2.0 1.0 表示位于节点25和45之间的受控电流源,其值= 0+0(v2-v3)+0(V5)+1(v2-v3)2+2(v2-v3)V5+1(V5)2,3 非线性CCCS： F(name) N+ N- poly(n) ,例： Fpoly1 25 45 poly(2) Vx Vy 0.0 0.0 0.0 1.0 2.0 1.0,表示位于节点25和45之间的多项式电流源 其值 = 0+0I(vx)+0I(vy)+1I(vx)2+2I(vx)I(vy) +I(vy)2 = I(vx)2+2I(vx)I(Vy)+I(Vy)2,4 非线性CCVS：,表示位于节点25、45之间的多项式电压源 其值 = I(vx)2+ 2I(vx)I(vy)+I(vy)2,例： Hpoly 25 45 poly(2) Vx Vy 0.0 0.0 0.0 1.0 2.0 1.0,三、非线性受控源的应用-非线性电阻,R5为非线性电阻，已知其VAR为iV2V23V3， 是个非线性VCCS，可转换为下图所示电路。,例如：,用 G1 1 2 POLY 1 2 0 1 2 3 表示。,2-3 元件 （只讲电阻、电容、电感、互感、二极管）,注意： 元件可以只给出value，也可以使用模型语句.model,一电阻：,R2 5 0 Rmodel 10K .model Rmodel RES(R=1 TC1=0.02 TC2=0.005),这里R2使用了模型语句。模型语句说明如下：,R(name) N+ N- ,电流从N+流入电阻，从N-出,例1： R1 2 3 15K,例2,其中： TCE -指数温度系数 R0 - 标称值 R-电阻因子 Tc1和Tc2-分别为一次和二次温度系数 T-工作温度 T0-室温,电阻值 R=R0R1+Tc1(T-T0)+Tc2(T-T0)2 未赋TCE值 R=R0R1.01TCE(T-T0) 已赋TCE值,二电容,C(name) N+ N- value Ic(value) 给出具体值时 C(name) N+ N- value Ic 使用模型参数,电流从电容的N+入，从它的N-出。,注：这里Ic指0时刻电容的Vc(0)， 在文本输入中要利用Vc(0)，则应加.UIC语句； 在电路图输入中要利用Vc(0) ，只在IC项中添入数值即可。,例如:,C2 5 0 cmodel 10pf Ic=5V .model cmodel cap(c=1 Vc1=0.01 Vc2=0.002 Tc1=0.02),C1 2 3 50uF,使用模型语句时电容值等于： C(V,T)=C0C1+Vc1V+Vc2V21+Tc1(T- T0)+Tc2(T-T0) 2 ,V-电容两端电压 C0 -标称值 C-电容因子 Vc1和Vc2 -分别为线性电压和二次电压系数 Tc1和Tc2 -分别为一次和二次温度系数。,各参数含义可在P26表2-14查找,使用模型语句时，电感值等于： L(I,T)=L0L(1+IL1I+IL2I2)1+Tc1(T-T0)+Tc2(T-T0)2,三电感,L(name) N+ N- Ic=,电流从电感的N+入，从其N-流出,I-通过电感的电流 L0-标称值 L-电感因子 IL1和IL2-分别为线性电流和二次电流系数， Tc1和Tc2-分别为一次和二次温度系数。,例,L1 2 3 30mH L2 5 0 Lmodel 10mH L3 2 0 Lmodel 5mH Ic=5mA .model Lmodel IND(L=1 IL1=0.01 IL2=0.002 Tc1=0.02),各参数可在P26表2-15,注意,（3）电路图输入中，带模型参数的R、C、L分 别调用元件： Rbreak、Cbreak、Lbreak,（1） 若C和L有初始值时，文本输入中应加 .UIC , 否则初始值不起作用；,（2） R,C,L若使用模型语句，均应输入工作温度： .TEMP value,3）动态元件有初始条件时，IC=已知值，其节点号有顺序要求，否则出现IC=-已知值,4）元件有初始条件时，文本输入应加.uic，表示利用初始条件,1）电阻节点号顺序不限，但其上电流从其N+流入，从N-流出。,2）电源节点号顺序应按定义要求，N+在前，N-在后。,注意以下问题：,5）当调用库中元件时，应加 .Lib，否则无法调用 库中元件。,例如： .Lib 表示打开所有的库,.Lib C:MSIMLibDiode.Lib 表示打开C:MSIMLib下的diode库。,例：V1为正弦电压源vsin，其Voff=1v Vampl=8v freq=10KHz 图中各电阻、电容、电感采用模型参数，各元件标称值如下：R1=100 R2=90k C1=15uF C2=10uF L1=3mH,本例中， 电阻的R=1 TC1=0.02 TC2=0.005 电容的C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 Tc1=0.02 电感的L=1 IL1=0.01 IL2=0.002 TC1=0.02 其余各参数均采用缺省值。 工作温度25度、45度。,求各节点电压随时间变化的波形。,文本输入内容如下：,*exercise 2 transient ANALYSIS r1 3 0 rmodel 100 r2 2 3 rmodel 90k c1 3 0 cmodel 15uF c2 4 2 cmodel 10uF L1 2 0 lmodel 3mH .model Rmodel RES(r=1 TC1=0.02 TC2=0.005) .model Cmodel CAP(C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02) .model Lmodel IND(L=1 IL1=0.01 IL2=0.002 TC1=0.02) .TEMP 25 45 v1 4 0 sin(1v 8v 10kHz 0 0 0) .tran 0.1ms 1ms .PROBE .END,见c:zymEDAteaching92textinput8.cir,互感K,L1 1 2 0.5mH L2 3 4 0.5mH K L1 L2 0.99,L1 1 2 0.5mH L2 4 3 0.5mH K L1 L2 0.99,K(name) L(第一电感名) L(第二电感名) ,L1 1 2 0.5mH L2 3 4 0.5mH L3 4 5 0.5mH K12 L1 L2 0.99 K13 L1 L3 0.99 K23 L2 L3 0.99,对于非线性互感，用模型参数表示： 例如上页图（1）：,L1 1 2 100 L2 3 4 10 K L1 L2 0.99 Cmodel .Model cmodel Core(area=2 PATH=628 Cap=0.1+ PACK=0.98),见P28表216,五. 开关 （1）压控开关：,N+ N-: 正电流从N+流入开关，从N-流出 Nc+ Nc-: 主控电压的正负节点,S(name) N+ N- Nc+ Nc- ,例：,其中： Von: 闭合态控制电压 Voff：断开态控制电压 Ron：闭合电阻 Roff:断开电阻 vswitch：模型类型名 (见P29页表217）,s1 5 6 4 0 smod .model smod vswitch(Von=0.7V Voff=0.0 + Ron=0.5 Roff=1E6),表示4 0之间的电压控制位于5、6节点间的压控开关。,（2）流控开关：,正电流从N+流入开关，从N-流出。,W(name) N+ N- VN ,电路图输入中： 调 Sbreak，在breakout.lib库中。,VN-主控电流流过的电压源名,例：,表示通过电压源Vn的电流控制位于4 ，7节点间的流控开关。,其中： Ion: 闭合态控制电流 Ioff：断开态控制电流 Ron：闭合电阻 Roff:断开电阻 Iswitch：模型类型名 (见P29页表218）,电路图输入中，叫wbreak，在breakout.lib库中。,W1 4 7 Vn wmod .model wmod Iswitch(Ion=0.07A Ioff=0.0+ Ron=0.5 Roff=1E6),半导体二极管-（自己看）,D（name) Na Nk area value,例：,其中Na、Nk是阳极和阴极节点，面积因子是制定模型的等效并联器件数目。,D1 2 3 D2N .model D2N D (Is=5E-7 Rs=6,Bv=5.2, Ibv=5E-8) 见P30,（教材2-5 电路特性分析语句 ）,重 点！,第三章 电路特性分析设置,四：统计分析-自学、了解,五：温度分析- .TEMP,一、直流分析,二、交流分析,三、瞬态分析,（教材2-5 电路特性分析语句 ）,：. OP . DC . TF . SENS,幅频响应,相频响应,. AC小信号频响,. NOISE：噪声分析,瞬态分析.TRAN,付立叶分析 .Four,一、直流分析,包括：. OP . DC . TF . SENS,重点,a)电路的直流总功耗； b)节点电压； c) 线性受控源的小信号参数； d) 流过电压源的电流。,1 .OP-自己看 计算并打印直流工作点，此时L短路 C 开路，打印内容如下:,2 直流小信号灵敏度分析 .SENS（sensitivity）-自学,相对灵敏度 （normalized sensitivity）,绝对灵敏度 （element sensitivity）,通过在偏置点附近将电路线性化，在L短路，C开路时，计算每个输出电压或电流对电路中所有元件值和模型参数变化时的敏感程度，并打印输出结果。Pspice只有直流灵敏度分析，对于指定的输出变量，计算其对所有元件单独变化的灵敏度。,例：,注：在 .SENS中分析的都是直流情况下的 。,.SENS V(9) I(Vx),这里V(9)和I(vx)是输出变量，若输出变量为电流，则必须为流过独立电压源的电流,例：下图中要求调整适当参数，使 Ic=(10.1)mA。,c:zymEDAteaching92sensitivityold.sch,解：输出结果如下：,可见: Ic=I(VX) 不满足要求。,VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_VX 4.731E-04 V_Vcc -5.443E-04,DC SENSITIVITIES OF OUTPUT I(V_VX) ELEMENT ELEMENT ELEMENT NORMALIZED NAME VALUE SENSITIVITY SENSITIVITY (AMPS/UNIT) （AMPS/PERCENT) R_RE 1.200E+03 -3.311E-07 -3.973E-06 R_RB2 2.000E+04 4.061E-08 8.121E-06 R_RB1 1.500E+05 -5.800E-09 -8.700E-06 R_RC 5.600E+03 -6.338E-15 -3.549E-13 V_VX 0.000E+00 -1.340E-11 0.000E+00 V_Vcc 1.200E+01 8.152E-05 9.783E-06,VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_VX 9.385E-04 V_Vcc -1.006E-03,可见：RB1 、RB2和RE的灵敏度相对较高，可调 整这三个电阻。,c:zymEDAteaching92 sensitivitynew.sch,RB2的灵敏度是正的，要提高IC值，应增大RB2。,将RB2调至33K，重新计算得：,满足要求。,3 信号转移函数分析.TF（Transfer function）,注：其计算结果不在probe画面中看，而在输出文件 examine .output 文件中看。,通过在偏置点附近将电路线性化，计算并打印出电器的直流小信号增益（输出/输入）、 Ri、Ro。,如： .TF V(8,5) vin （其中vin指输入） .TF I(vx) vin （其中vin指输入）,输出变量包括电压、电流，若为电流，则应为流过独立电压源的电流。,4 直流扫描 .DC-重点,单变量扫描-分析一个量随另一量变化的规律,嵌套扫描-分析一个量随另两个量变化的规律 （Nested sweep）,包括两种：,引例：,下图中V1按线性规律变化，V1从0变到30V，增量1V，求V2随之变化的规律。,分析：变量为V1，是单变量扫描。,直流扫描变量有4种： 电源：独立电压源的电压或独立电流源的电流 模型参数： 温度 全程变量（global parameter）：使用关键字 PARAM。,线性 十倍频程 倍频程 列表,扫描方式共有下列几种：,线性扫描LIN,.DC Lin SCANV1 Vstart Vstop vincr + ,例 .DC Lin v1 -5v +l2v 0.5V 表示线性扫描v1,.DC Lin vc -5v +l2v 0.5V IB 0.1mA 1mA 100uA 表示线性扫描vc和IB,十倍频程扫描 DEC,例 .DC DEC NPN Q1 IS IE-18 IE-15 5,其中：ND-每十倍频程内扫描点数。,增量因子： Yincr=101/ND 第n个点的值为：Yn=Yincr Yn-1,扫描变量按十倍频程变化，进行对数扫描,.DC DEC SCANV VSTART VTSTOP ND ,表示NPN管子Q1的IS参数从IE-18到IE-15按十倍频程扫描，5个点/每十倍频程。,设增量因子： Yincr=101/ND 则第n个点的值为：Yn=Yincr Yn-1,例如：在一个十倍频程内，ND=5,lgYn-1,lgYn,倍频程扫描 OCT,例 .DC OCT NPN Q1 IS IE-18 IE-15 5,.DC OCT SCANV VSTART VTSTOP NO+ ,扫描变量按倍频程变化，进行对数扫描。,log2Yn-1,log2Yn,增量因子： Yincr= 21/N0 第n个点的值为： Yn=YincrYn-1,例2 .DC PARAM RR LIST 1K 10K 100K 表示变量RR按全程变量扫描，共扫描3个值 1K、10K、100K,（4）列表方式,注意：若扫描变量已赋值，在做. DC分析时，不 受该值的影响。,例1 .DC TEMP LIST 50 -25 0 10 25 表示温度按列表值 50、-25、0、10、25给出。,例1 单变量扫描的例子。,下图中V1按线性规律变化，V1从0变到30V，增量1V，求V2随之变化的规律。,*DC sweep1.cir V1 1 0 DC 20V .DC LIN V1 0 30v 1v R1 2 1 2k R2 0 2 8k .PROBE .END,文本在c:zymEDAteaching92dc sweep1text.cir,例2 单变量扫描：观察三极管输出特性曲线中的一条,c:zymEDAteaching925single sweep.sch,解： 令Vb=0.75V,Vc从0扫描到200V,每次变化1V,*erercise Vb 3 0 0.75V Vc 6 0 12V .DC Lin Vc 0 200v 1v .Lib bipolar.Lib C1 1 2 20uF Vi 1 0 sin(0 0.02v 10kHz 0 0 0) Q1 4 2 0 Q2N3901 RL 0 5 5.1K R1 3 2 300K L2 4 6 3k C2 4 5 20uF .probe .END,说明：,1）三极管的描述语句为： Q1 4 2 0 Q2N3901 三个外接端点的顺序是：C B E。,2）元件模型描述有两种方法:,一种是利用.Model语句或.Subckt语句;,另一种是利用.LIB 语句，将模型库打开，直接调用库中元件。,所以这里的文本描述中有 .Lib bipolar.Lib语句,3）.DC扫描时，需要.probe语句输出结果， 否则无法查看图形。,例如： .Lib 表示打开所有的库 .Lib C:MSIMLibDiode.Lib 表示打开 C:MSIMLib下的diode库。,直流扫描另一重要功能：嵌套扫描,例3：观察三极管输出特性曲线（一族）,扫描语句含义： Vb从0.7v到0.76v按线性变化,每次变0.02v,对于Vb的每次变化， Vc要从0v扫至200v，每次变1v。,文本在 c:zymEDAteaching92transistor nestedsweep(text),文本格式在上例的基础上只需将直流扫描语句改为： .DC Lin Vc 0 200v 1v Lin Vb 0.7v 0.76v 0.02v 其余不变。,二、交流分析 .AC,1 .AC（小信号频响）定义： 研究输出变量随输入信号频率变化而变化的关系。（频响）,交流分析的变量-输入信号的频率,幅频响应：表示输出信号幅度/输入信号幅度 随输入信号频率而变化的规律。,相频响应：表示输出信号与输入信号的相移 随输入信号频率而变化的规律。,.AC的自变量：输入信号频率,2、频率扫描规律（自变量变化规律）,.Ac Lin NP Fstart Fstop .Ac DEC ND Fstart Fstop .Ac OCT NO Fstart Fstop,.Ac Lin 50 l0HZ 100HZ .Ac DEC 5 1KHZ 1000KHZ .Ac oct 5 10Hz 10kHZ,例,注意：Fstart应大于0,NP-线性扫描的扫描总点数；,ND-每十倍频程扫描点数,3 . AC中的幅频分析,所有非0幅值的独立交流电压源和电流源都是电路的输入。,3.1 . AC幅频响应中的电源： 电路的输入是一幅度不变而其频率为任意值（大于0Hz）的信号，是一理想电压源。,Vsin（DC AC voff VAMPL FREQ TD DF PHASE） 取AC=上图中的A值。,VAC（DC ACMG ACPHASE） 取ACMG=上图中的A值,VSRC（DC AC TRAN） 取AC=上图中的A值,.AC幅频响应分析中信号源有以下几种：,在交流分析求输出信号的幅度时，起作用的就是各电源的AC 值.只需将上述的AC设为要求值。,为什么？,3.2 .ac中电源的特征,引例,图1中纵坐标各点值均 缩小2倍，得到图2,图2和图1曲线规律相同。,电路的性质由频率响应决定，频率响应- 所求,解释：,如：一阶RC低通电路中，已知输入信号为频率连续 变化的信号，求V0/V1随频率变化的规律。 这是求各频率点处的电压放大倍数- 幅频响应,电路仿真软件.ac分析中只能求输出电压Vo随输入信号频率变化的规律。,新问题-如何利用Vo求频响？,一阶RC低通电路的幅频特性,频率越低，输出电压越大，称为低通网络,幅频响应,当= 1时，Vo1/Vi1=|Au1|,若令Vi1=Vi2=Vi3=. . .=m 常数,则|Au1|=Vo1/m |Au2| =Vo2/m |Au3|= Vo3/m . . . . . . . . . . . . . .,此时各频率点上|Au|的规律可由Vo的规律表示。,当= 2时，Vo2/Vi2=|Au2|,当= 3时，Vo3/Vi3=|Au3|,V0随频率变化的规律即代表频响，只是倍数关系而已。,输出信号在各频率点的电压幅度 V0k =VikK频率点上的电压放大倍数,若把Vi大小设成固定值，则：,注意：在交流分析中，频率大于0. 本题只为举例。,已知vi的频率变化规律为：,求Vo-即各vo(t)的振幅,.ac lin 4 10k 40k,设对应不同的频率，vi (t)分别为：,10cos(210kt+i1)V, 10cos(220kt+i2)V 10cos(230kt+i3)V, 10cos(240kt+i4)V,实际例子：,当vi (t) =10cos（210kt+i1）V 时：,对应的 v0(t) =8.47cos(20t+o1) V,当vi(t) =0.1cos(220kt+i2) V时：,对应的v0(t) =6.23cos(40t+o2) V,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 略,总结： 输出电压曲线上每点的值等于相应点的Vi值与幅频曲线上对应点的乘积。 此题中各点的Vi均设为0.1V，所以V0曲线规律与幅频曲线一致。,V2,f,例如：一阶RC低通电路求幅频响应。 文本在c:zymEDAteaching92fm text.cir,4、 .ac中的相频响应,电路的相频响应 = 输出信号相位-输入信号相位,若给定vi的相位，则可用vo的相位表示电路的相频响应。,相频特性,一阶RC低通电路相频响应： j = -arctgwCR= vo- vi,交流分析求相频响应实现以下功能： 给定输入信号的相位及其频率变化规律，得出输出信号相位随此频率变化的规律。,c:zymEDAteaching92ac RC text.cir,例如：一阶RC低通电路的相频响应：,注意：相频分析中，在输出图形画面中找到输出变量后，如v(2)， 应手工加上p，变为vp(2).,2 噪声分析.NOISE：,此项分析是在.Ac 基础上进行的，由.print语句输出，在电路图输入中I/V source-指信号源。,例 .NOISE V(3,5) V1 5,V(3,5) -指定节点的噪声输出电压 V1-产生新输入噪声的独立电压源名 （或电流源名） 5-频率打印间隔点数nums,设置nums时，在每个频率间隔点上，将打印出电器中每个噪声源对输出节点的贡献。,三、瞬态分析,瞬态分析.TRAN：分析输出变量随时间变化的规律。,格式： .TRAN Tstep tstop start Tmax UIC,瞬态分析变量-时间,Tstep: 打印或绘图的时间增量 tstop ：分析结束时间 tstart：开始时间，缺省值为0，若设置此值，则不显示 也不保存0start结果，但瞬态分析总是从0时刻 开始。 Tmax：最大运行步长， 缺省值=mintstep, (tstop-tstart)/50 .UIC：若器件规定IC值，则规定 .UIC,8.0以上版本：不需加语句.UIC,在瞬态分析中，若电源用