Pspice Simulation

1、 PSPICE 仿真入门 Pspice定义 nPspice是以Spice为核心发展起来的， Spice是Simulation Program with IC Emphasis 的缩写。Microsim公司的 Pspice是 其中著名的一个。Microsim被 OrCAD并购后，Pspice程序更名为 OrCAD Pspice A/D,版本升为V9。 Cadence PSD 15.1 安装注意事项 n参考CADENCE PSD 151.2 详细安装.pdf n顺序安装到6页出现图一界面时注意默认安装路 径为： C:PSD_data n手动修改路径为C:CandecePSD_data n以下按安装

2、说明顺序安装 n此处如果不修改路径，在Pspice仿真时，从 Orcad调用 Pspice model 等子程序时,可能出 现“ Invoke Pspice model”的错误提示。 仿真步骤 n明确仿真目的 n绘制电路图 n定义分析类型 n参看仿真结果 仿真常用库 n仿真常用库有包含各类电源的source.olb n包含常用分离器件的analog.olb n元器件厂商提供的PSPICE库，可以下载后 导入 图1-1 低通滤波器 123 0 n分析模拟图1.1中的电路，计算并描绘出以 10us为步长，03ms内的瞬态响应。要 求打印出V (1) 和(V3)的波形 n可以用记事本编辑电路文件，保

3、存为 *.CIR. n可以在CIS中直接绘制电路图 电子电路文本输入文件的规定 n节点 n元件值 n电路元件 n元件模型 n信号源 n分析类型 n输出变量 节点 分析电路之前，首先要对电路的节点进行编 号。在图1.1电路中，节点的编号已注明。节点 标号必须为09999之间的整数。节点0倍规定 为地节点，其他节点的编号是任意的。PSpice要 求，每个键点至少应连接两个元件，即不能有悬 空节点。 元件值 n 在电路文件中，元件值写在与元件相连的 节点后面。元件值用表标注浮点形式书写， 后跟客源的数之比率和（或）单位后缀。 nPspice中约定了两种后缀，比率后缀和单 位后缀。 比率后缀 nF 1

4、E-15 nP 1E-12 nN 1E-9 nU 1E-6 nM 1E-3 nMIL 25.4E-6 nK 1E3 nMEG 1E6 nG 1E9 nT 1E12 单位后缀 nV=伏 nA=安 nHz=赫 nOHM=欧姆 nH=亨 nF=法 nDEG=度 元件值注意事项 n在没有比率后缀和单位后缀的情况下，隐 含量纲为默认量纲，为伏，安，赫兹等。 由于Pspice忽略所有单位后缀，下列表示 是等价的 25E-3 25.0E-3 25M 25MA 25MV n比率后缀都是大写字母 nM代表milli（毫），而不是兆，2M应写 作2MEG 或2MEGOHM 电路元件 n电路元件有元件名表示。元件名

5、必须按规 定的字母开头，随后就可以是数字或字母。 参考表1.1 电路元件和信号源代号 n无源元件的描述格式 表1.1电路元件和信号源代号 首字母电路元件或信号源首字母电路元件或信号源 B砷化镓MES场效应管K互感（变压器） C电容L电感 D二极管MMOS型场效应管 E电压控制的电压源Q双极性晶体管 F电流控制的电流源R电阻 G电压控制的电流源S压控开关 H电流控制的电压源T传输线 I独立电流源V独立电压源 J结型场效应管W流控开关 无源元件的描述格式 n无源元件的描述格式如下 假定电流从正节点N+流向负节点N-。对图1.1 中的无源元件描述如下： R11250 C1203.18UF L1231

6、5.9MH C2303.18UF R23050 元件模型 n一些电路元件值依赖于其他参量，例如电感的初 始状态，随温度变化的电阻值等。电路元件的各 种参数可以通过元件模型给出。例简单正弦信号 源的模型表示为： SIN(VO VAFREQ) 其中VO,VA代表偏置电压和幅值电压， FREQ为频率。对于Vin=10sin(2X1000t)的 正弦电压，描述语句为： SIN(0101KHZ) 信号源 n电压(或电流)源可以是受控源,也可以是独立源, 参考表1.1 n信号源描述语句格式为: 假定电流从正节点N+流向负节点N-，节点N+和 N-的顺序很重要。图1.1 中节点1和节点0之间的输入信号源Vi

7、n的描述语句为： VIN10SIN(0101KHZ) 分析类型 n直流分析 n交流分析 n时域分析 n统计分析 直流分析 n输入电压/电流源，模型参数或温度的直 流扫描（.DC） n线性化期间模型参数的确定（.OP） n小信号传输函数（戴维南等效电路） （.TF） n直流工作点（.OP） n灵敏度分析（.SENS） 交流分析 n小信号频率响应（.AC） n噪声分析（.NOISE） 交流分析用于分析电路的频响特性，包括u-f特性 和-f特性。由于自变量是频率，所以交流分 析又称为频域分析。 同时，在交流分析定义的频段中，分析噪声来源， 测量噪声指标。 时域分析 时域分析是指在某一时间函数激励下电

8、路的 时域响应特性。 n设置瞬态分析的初始条件（.IC） n时域响应（.TRAN） n傅立叶分析（.FOUR） 统计分析 n蒙特-卡罗分析（.MC） n最坏情况分析（.WCASE） Pspice提供了统计分析功能。包括蒙特-卡罗分析（.MC） 和 最坏情况分析（.WCASE） Montel carlo，蒙特卡罗分析是在考虑到器件参数存在容 差的情况下，分析电路特性随器件容差的变化情况。这 种分析最接近电路的实际工作情况。最坏情况分析是分 析各器件容差对电路性能的最大影响量（即最坏情况）， 从而达到优化电路设计的目的。 输出变量 nPspice在打印或描绘输出电压或电流时具 有的特征。 例如：节

9、点3对于节点0的电压可以写作 V(3,0)或V(3)。 电路文件的格式-1 nPspice能读懂的电路文件分为5部分： n描述电路类型的标题或注释 n定义电路元件和模型参数的电路描述 n定义分析类型的分析类型描述 n规定输出形式的输出描述 n程序的结束命令.END 电路文件的格式-2 电路文件的一般格式如下： 标题 电路描述 分析类型描述 输出描述 .END 结合图1.1说明 电路文件的格式-3 A lowpass filter circuit with sinusoidal input voltage VIN10SIN(0101KHZ) R11250 C1203.18UF L12315.9M

10、H C2303.18UF R23050 .TRAN10US3MS .PLOTTRANV(3)V(1) .PROBE .END 双击已保存为*cir的文件，调用Pspice A/D进行仿真，出现如下界面 n此时可以进行修改或仿真 n如果进行仿真，可直接点击按钮Run,仿真结果见图1.2 图1.2 仿真结果 绘制电路图进行仿真 n对于高版本的Pspice，可以直接利用其绘图 功能直接绘制电路图，然后调用Pspice进行 电路分析。步骤如下： n创建仿真文件 n绘制电路图 n设置仿真类型 I.查看仿真结果 创建仿真文件 1.启动OrCAD/Capture ：选择“开始”“程序”“Cadence PS

11、D 15.1”“Capture CIS”，以进入Capture 的工作环境 2.创建新项目在菜单栏中选择filenewProject 3.出现图1.3的界面，输入文件名字例如:T1，选择文件类型. 在Create a New Project Using复选框中选择: Analog or Mixed-Signal CircuitAnalog or Mixed-Signal Circuit单击“OK” 4.出现”Create PSpice Project”对话窗口 选择”Create a blank proj”，然后点“OK”. 建立一个空项目。 图1.3 Name:键入项目名称,如 T1 Loc

12、ation：点 Browse选择项目名保 存的路径，如 F:PSPICEsim Create a New Project Using： 工程项目后续处理功能选择： nAnalog or Mixed-signal Circuit 本工程以后将进行数/模混合仿真 nPC Board Wizard 本工程以后将用来进行印刷版图设计 nProgrammable Logic Wizard 本工程以后将用于可编程器件的设计 (在9.2版本已经不支持) nSchematic 本工程只进行原理图设计 绘制电路图 n放置器件：和绘制普通原理图过程一样。区别在于所调用的库必 须是Pspice库，器件必须是有Psp

13、ice仿真模型的。看器件的属性中 有Pppicetemplate这一项，如图1.4。特别注意地信号，必须是 pspicesource中“0”.见图1.5。 n元器件间的电连接：执行P1ace/Wire命令将光标移至互连线的起始 位置处，点击鼠标左键移动鼠标，在互连线终点，单击鼠标左键 进行连接，单击鼠标右键，选择End Wire子命令，结束互连线绘制 。 n修改元件参数：修改后如图1.1 n在需要绘出图形的测试点放置voltage marker如图1.7 图1.4 图1.5 n注意原理图上的地符号，在 “source”库里，不是 “CAPSYM”库的DGND， AGND。否则在仿真的时候， 原

14、理图的网络会把地网络的 DGND等认为名为DGND的网 络，但系统中会因为缺少对地 回路出现如图1.6的错误提示， 导致仿真失败。 图1.6 n如图示所有与GND连 接的网络都是悬空的 图1.7 设置仿真类型 n设置仿真类型可以通过以下两种方法来设置 n利用快捷图标新建仿真文件设置或修改仿真文件设置， 如图1.8 n通过下拉菜单新建仿真文件设置或修改仿真文件设置， 如图1.9 n在仿真文件设置界面中选择Analysis type: Time Domain;OptionsGeneral Settings;Run to3MS;Maximum step10US 1.点击Run PSpice 图1.8

15、 n点击图标“New simulation profile”出现图1.10的对话框，给仿 真文件起名。然后出现图1.11的仿真文件设置界面 n如果已有仿真文件，则点击“edit simulation settings”,同样出现 图1.11的仿真文件设置界面 edit simulation settings Run PSpice 图1.9 n用下拉菜单新建仿真 文件的步骤和用快捷 图标一样 图1.10 图1.11 查看仿真结果 n仿真结果如图1.12，结果与图1.2相同，还可以点击快 捷图标查看仿真的输出文件。 图1.12 simulation output file n从仿真的输出文件，我们

16、能看 出，系统把网络文件： SCHEMATIC.net转化为了.cir 文件，除了节点的名字不同外， 该文件和前面我们自己编写的 1.cir是一样的。 n关于.INC;.MODEL等点命令， 后面介绍。 view simulation output file 点命令 nPspice有各种命令，以进行不同的分析，得到不同的输出以及对 元件模型进行描述。这些命令均以一个点开头，因此叫做点命令。 分为以下几类 n模型 n输出类型 n温度语句，电路结束语句和选择项 n直流分析 n交流分析 1.瞬态分析 模型 n.MODEL(模型) n.SUBCKT(子电路) n.ENDS(子电路结束) n.LIB(库

17、文件) n.INC(包含文件) . MODEL(模型) n在Pspice中，用.MODEL定义元件参数的模型。在同一电路中，相同的 模型允许被一个或多个器件所引用。模型定义的一般格式为： .MODEL MNAME TYPE(P1=V1 P2=V2 P3=V3 PN=VN) MNAME：模型名，必须以字母开头。 TYPE：是元件模型类名，必须按照表1-2规定取。一个元件必须有一个正确的模型 类名。一个电路中，可能有一个以上的模型具有相同的模型类名而模型名不同。 模型语句举例： .MODEL RLOAD RES(R=1 TC1=0.02 TC2=0.005) .MODEL CAPSS CAP(C=

18、1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) 表1-2 元件模型类名 类型名器件类型名器件 RES电阻PMOSP沟道MOSFET CAP电容NMOSN沟道MOSFET IND电感GASFETN沟道砷化镓 MOSFET NPNNPN双极结型晶体管VSWITCH压控开关 PNPPNP双极结型晶体管ISWITCH流控开关 NJFN沟道结型场效应管CORE非线性磁芯（变 压器） PJFP沟道结型场效应管 .SUBCKT(子电路) n子电路允许定义一个电路块且在多处使用它。子电路定 义的格式为： .SUBCKTSUBNAME(two or more) nodes 子电

19、路调用的符号为X，一般格式为： X (two or more) nodes SUBNAME 注意：注意： n子电路允许嵌套。就是说，子电路A可以调用其它子电路。但嵌套 不能循环，即如果子电路A调用了子电路B，则子电路B不允许再 反过来调用子电路A。 n子电路的调用语句和定义中必须包含相同的节点数。 n子电路定义中只能包含元件语句（没有点语句）以及.MODEL语 句。 .ENDS(子电路结束) n子电路必须用.ENDS语句来结束，一般格式为： .ENDS SUBNAME 注意： n子电路名可以省略 n主电路节点与子电路节点互不影响，然而，子电路不该 有零节点，因为整个Pspice中，节点零都被认

20、为是接 地的。 .LIB(库文件) n在电路文件中引用库文件： .LIB FNAME FNAME:被调用的库文件名。 例如： .LIB .LIB DIODE.LIB (二极管库文件) .LIB C:LIBMNOM.LIB .INC(包含文件) n当前电路文件可以用如下方式包含其它文 件的内容： .INC NFILE 输出类型 n.PRINT n.PLOT n.PROBE n.WIDTH 输出类型 n直流分析，交流分析的结果可以以列表形式输出。打印语句采用格 式： .PRINT DC output variables n用绘图打印的方式输出。 .PLOT DC output variables(

21、 ,) n屏幕图形显示 .PROBE，输出变量可以列数学表达式或函数。 n打印宽度设置 .WIDTH OUT=,VALUE是列数，必须是80或132，默认为 80 温度语句，电路结束语句和选择项 n温度语句：.TEMP n其中的温度使用摄氏度。分析电路时，默认为27度。 n电路结束语句：.END。一个输入文件可以有一个以上的电路，都必 须有.END命令。 n选择项：.OPTIONS n可以用不同的选择项去控制和限制电路分析的参量。格式为： n.OPTIONS (options)name = 直流分析 n.OP(直流工作点分析) n.NODESET (节点设置) n.SENS (小信号灵敏度分析

22、) n.TF (小信号转移函数) n.DC (直流扫描) 交流分析 n交流分析是在一定的频率范围内计算电路的响应。交流分析语句的 格式： n.AC LIN NP FSTART FSTOP n.AC OCT NP FSTART FSTOP n.AC OCT NP FSTART FSTOP NP: 交流扫描的点数 FSTART:起始频率 FSTOP:终止频率 LIN为线性扫描。在带宽较窄时使用 OCT为倍频扫描。用于带宽较宽的情形 DEC为10倍频扫描，它进行对数扫描。用于带宽特别宽的情形 瞬态分析 n瞬态响应分析是对网络的时域分析，在时域中对输入信号可确定相 应的时域中的输出。命令包括： n.IC(瞬态初始状态) n.TRAN(瞬态分析) 瞬态分析语句： .TRAN 5US 1MS .TRAN 5US 1MS 200US 0.1NS n.FOUR FREQ V1 V2 V3VN(傅立叶分析) n.MC(蒙特卡罗分析