黑龙江大学OrCADPspice第06-07讲

1、 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 将对将对PSpice AD的仿真的仿真功能作初步的介绍，包括功能作初步的介绍，包括PSpice的仿真功能，各种仿的仿真功能，各种仿真参数的设置方法，综合观真参数的设置方法，综合观侧并分析仿真结果，分析结侧并分析仿真结果，分析结果输出，综合运用各种仿真果输出，综合运用各种仿真对电路进行分析，修改模型对电路进行分析，修改模型参数等操作。参数等操作。本讲内容摘要本讲内容摘要第第13章章 使用使用PSpice软软件进行电路模拟仿真件进行电路模拟仿真 本讲总结本讲总结 本讲作业本讲作业 本讲实践指导本讲实践指导 复习前讲复习前讲 黑大电子工程学院 徐仲晖制作复习前讲复习前

2、讲通过绘制差分放大电路，复习前讲内容。通过绘制差分放大电路，复习前讲内容。本电路是今后本电路是今后3讲模拟仿真的举例。讲模拟仿真的举例。目录目录 黑大电子工程学院 徐仲晖制作1、建立工作区、建立工作区选择选择 黑大电子工程学院 徐仲晖制作1、输、输入路径入路径2、输入工、输入工作区名作区名3、确定、确定4、进入、进入schematics 黑大电子工程学院 徐仲晖制作2、建立电路图文件、建立电路图文件选择选择 黑大电子工程学院 徐仲晖制作1、按路、按路径选择径选择2、输入、输入文件名文件名3、确认、确认 黑大电子工程学院 徐仲晖制作3、放置元器件、放置元器件选择选择 黑大电子工程学院 徐仲晖制作

3、 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作rVDCrcQrGND_EARTHVSINBUBBLE差分放大器差分放大器 黑大电子工程学院 徐仲晖制作4、编辑激励源、编辑激励源频率设置频率设置 黑大电子工程学院 徐仲晖制作最小识别电压最小识别电压 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作主题主题 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 如果用户调用的是如果用户调用的是PSpice软件本身提供的模型库中的软件本身提供的模型库中的元器件元器件(这些库文件存储的路径为这些库文件存储的路径为

4、PSpiceLibrary)符符号库中的所有元器件都己经提供号库中的所有元器件都己经提供PSpice模型，可以直模型，可以直接调用。接调用。 若用户使用自己的器件，必须保证定义元器件符号的若用户使用自己的器件，必须保证定义元器件符号的filename.slb文件和定义元器件模型的文件和定义元器件模型的filename*.lib两两个文件同时存在，而且器件属性中必须包各个文件同时存在，而且器件属性中必须包各PSpice Template属性。属性。13. 1 电路原理图仿真分析概述电路原理图仿真分析概述 13. 1. 1 绘制电路原理图时的注意事项绘制电路原理图时的注意事项返回返回 在进入到电路

5、原理图的模拟仿真步骤之前，用户需在进入到电路原理图的模拟仿真步骤之前，用户需要检查所绘制的电路原理图是否已经符合以下要求：要检查所绘制的电路原理图是否已经符合以下要求：要求一：调用的元器件必须有电路仿真模型：要求一：调用的元器件必须有电路仿真模型： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作要求二：电路必须有激励源：要求二：电路必须有激励源： 激励源就是进行电路模拟仿真的信号源。激励源就是进行电路模拟仿真的信号源。PSpice原理图中的端口符号并不具有原理图中的端口符号并不具有激励源激励源特性，所有的激特性，所有的激励源都存储在励源都存储在Source和和Source TM库中。库中。要求三：电源两端不允许

6、短路要求三：电源两端不允许短路 不允许不允许仅由电源和电感组成回路，也仅由电源和电感组成回路，也不允许不允许仅由仅由电源和电容组成的割集。如果存在如上的错误，解决电源和电容组成的割集。如果存在如上的错误，解决方法是电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。方法是电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作要求五：注意电路的收敛问题要求五：注意电路的收敛问题要求四：电路必须接地要求四：电路必须接地 电路原理图中至少必须有一处节点名称为电路原理图中至少必须有一处节点名称为0，即至，即至少有一个接地节点。少有一个接地节点。 最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为它们最好不要使

7、用负值电阻、电容和电感，因为它们容易引起电路的不收敛。容易引起电路的不收敛。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 1. 2 PSpice软件能够支持的电路仿真类型软件能够支持的电路仿真类型 在在PSpice软件中，可以分析的类型有：直流分析、软件中，可以分析的类型有：直流分析、交流分析、噪声分析、瞬态分析、基本偏置点分析、交流分析、噪声分析、瞬态分析、基本偏置点分析、蒙特卡罗统计分析、最坏情况分析、参数扫描分析和蒙特卡罗统计分析、最坏情况分析、参数扫描分析和温度分析等温度分析等8种。种。 用户对电路设计的不同要求，可以通过各种不用户对电路设计的不同要求，可以通过各种不同类型仿真的相互结合来实

8、现。每一种分析类型的定同类型仿真的相互结合来实现。每一种分析类型的定义如下：义如下： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作直流分析直流分析 当电路中某一参数（称为自变量）在一定范围当电路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。流偏置特性（称为输出变量）。交流分析交流分析 作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。噪声分析噪声分析 计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源（独立的电压源或电流源）声等

9、效到选定的输入源（独立的电压源或电流源）上，即计算输入源上的等效输入噪声。上，即计算输入源上的等效输入噪声。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作瞬态分析瞬态分析 在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。瞬态响应。基本偏置点分析基本偏置点分析 计算电路的直流偏置状态。计算电路的直流偏置状态。参数扫描分析参数扫描分析 是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电路特性。路特性。温度分析温度分析 分析在特定温度下电路的特性。分析在特定温度下电路的特性。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作蒙特卡罗统什分析蒙特卡罗统什分析

10、 为子模拟元器件值特性分散性，为子模拟元器件值特性分散性，PSpice提供了蒙提供了蒙特卡罗分析功能。进行蒙特卡罗分析时，首先根据实特卡罗分析功能。进行蒙特卡罗分析时，首先根据实际情况确定元器件值分布规律，然后多次际情况确定元器件值分布规律，然后多次“重复重复”进进行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样，这样每次分析时采用是从元器件值分布中随机抽样，这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。完成了多次电路特性分析后，对各次分析结果进行综完成了多

11、次电路特性分析后，对各次分析结果进行综合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。与其他领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法统与其他领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法统称为蒙特卡罗分析，简称为称为蒙特卡罗分析，简称为MC分析。分析。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作最坏情况分析最坏情况分析 蒙特卡罗统计分析中产生的极限情况即为最坏情蒙特卡罗统计分析中产生的极限情况即为最坏情况。况。由于由于MC分析和最坏情况分析都具有统计特性，分析和最坏情况分析都具有统计特性，因此又称为统计分析。因此又称为统计分析。元器件某属性分布图元器件某属性分布图AB合格合

12、格C 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 1. 3 建立电路仿真的描述文件建立电路仿真的描述文件 用户需要根据所要进行的电路分析类型来设置仿用户需要根据所要进行的电路分析类型来设置仿真参数。设置仿真参数有两种方法：真参数。设置仿真参数有两种方法： 可以直接在可以直接在Schematics绘图编辑器的分析菜单中选绘图编辑器的分析菜单中选择择Setup命令；命令； 在在PSpice AD程序中建立一个仿真参数描述文件程序中建立一个仿真参数描述文件(Simulation Profile)。创建一个以。创建一个以.sim为后缀名的仿为后缀名的仿真参数描述文件，它的好处在于可以在不同的电路真参数描述文

13、件，它的好处在于可以在不同的电路原理图中对同一种分析类型使用同样的参数，而不原理图中对同一种分析类型使用同样的参数，而不需要重复进行设置。需要重复进行设置。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作一：建立电路仿真的描述文件一：建立电路仿真的描述文件或或运行运行点击点击 黑大电子工程学院 徐仲晖制作PSpice AD程序程序 黑大电子工程学院 徐仲晖制作或或运行运行 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作二：设置仿真参数：二：设置仿真参数：运行运行 在在Schematics绘图编辑器中可以进行电路原理图绘图编辑器中可以进行电路原理图的分析类型的选择与仿真参数的设置，在分析菜单的分析类型

14、的选择与仿真参数的设置，在分析菜单中选择中选择Setup命令弹出命令弹出Setup对话框对话框: 黑大电子工程学院 徐仲晖制作注释：注释：Analysis /setup 对话框对话框AC Sweep)交流扫描分析交流扫描分析options任选项任选项Load bias point偏置点设置偏置点设置Parametric Sweep参数扫描分析参数扫描分析Save bias point保存偏置点保存偏置点Sensitivity灵敏度灵敏度DC Sweep直流扫描分析直流扫描分析temperature温度温度Monte CarloWorst-Case蒙特卡罗分析与蒙特卡罗分析与最坏情况最坏情况Tr

15、ansfer Function转移函数转移函数Digital setup数字信号数字信号Transient瞬态分析瞬态分析 黑大电子工程学院 徐仲晖制作主题主题 在在Setup中对话框，用户可以选择的分析类型包中对话框，用户可以选择的分析类型包括交流分析、噪声分析括交流分析、噪声分析AC Sweep/Noise、基本偏置、基本偏置点分析点分析Bias Point、直流分析、直流分析DC Sweep和时域和时域(瞬态瞬态)分析分析Transient 8种选择。每种基本分析类型还可以混种选择。每种基本分析类型还可以混合进行。合进行。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作13. 2 电路原理图仿真参数的设置

16、电路原理图仿真参数的设置返回返回1、直流分析：、直流分析：直流扫描分析、灵敏度分析、直流小直流扫描分析、灵敏度分析、直流小信号分析和直流工作点分析信号分析和直流工作点分析2、交流、噪声分析：、交流、噪声分析：交流扫描分析和噪声分析交流扫描分析和噪声分析3、瞬态分析：、瞬态分析：4、统计分析：、统计分析：蒙特卡罗分析与最坏情况分析蒙特卡罗分析与最坏情况分析5、温度分析：、温度分析： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 2. 1 直流分析直流分析 13. 2. 4 基本偏置点分析基本偏置点分析(Bias Point) 直流分析是直流分析是PSpice软件的最基本功能，应用软软件的最基本功能，应用

17、软件可以进行直流扫描分析，并自动形成件可以进行直流扫描分析，并自动形成灵敏度分析、灵敏度分析、直流小信号分析和直流工作点分析直流小信号分析和直流工作点分析结果。这些结果结果。这些结果计算结果放在计算结果放在“ Analysis ”的的“ Examine Output ”里：里： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作点击点击1、直流扫描分析的参数设置：、直流扫描分析的参数设置：直流分析采取使设定电直流分析采取使设定电路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化，路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化，然后对自变量的每一个取值。计算电路的直流偏置然后对自变量的每一个取值。计算电路的直流偏置特性（称为输出

18、变量）的分析过程。操作如下：特性（称为输出变量）的分析过程。操作如下：（一）直流扫描分析（一）直流扫描分析(DC Sweep) 黑大电子工程学院 徐仲晖制作自变量自变量类型类型扫描扫描类型类型嵌套嵌套扫描扫描扫描扫描定值定值 黑大电子工程学院 徐仲晖制作表表13-1 直流分析的参数直流分析的参数参数名参数名类别类别说明说明Voltage Source自变量类型自变量类型指定电压源的参考名，如指定电压源的参考名，如V1Current Source自变量类型自变量类型指定电流源的参考名指定电流源的参考名, 如如I1Global Parameter自变量类型自变量类型以全局参数作为直流分析的自变量以

19、全局参数作为直流分析的自变量Model Parameter自变量类型自变量类型以模型参数作为直流分析的自变量以模型参数作为直流分析的自变量Temperature自变量类型自变量类型以温度作为直流分析的自变以温度作为直流分析的自变Parameter自变量类型自变量类型以模型参数或者温度作为直流分析的自变量以模型参数或者温度作为直流分析的自变量时的参数名称时的参数名称Liner扫描方式扫描方式参数以线性变化参数以线性变化Logarithmic扫描方式扫描方式参数以对数变化参数以对数变化Value list扫描方式扫描方式按照列表中的给定值进行分析按照列表中的给定值进行分析Start Value扫描

20、方式扫描方式参数线性交化或以对数变化时分析的起始值参数线性交化或以对数变化时分析的起始值End Value扫描方式扫描方式参数线性变化或以对数变化时分析的终止值参数线性变化或以对数变化时分析的终止值Increment扫描方式扫描方式参数线性变化时的增量，以对数变化时倍频参数线性变化时的增量，以对数变化时倍频的采样点的采样点 黑大电子工程学院 徐仲晖制作3、直流扫描分析举例：、直流扫描分析举例：u选择模型参数选择模型参数model Parameter 作为直流分析自变量作为直流分析自变量 点击DC Sweep对话框底部Nested Sweep就可以设置第二个扫描变量。 此时，第二个扫描区间是外循

21、环，第一个扫描变量所复盖的区间是内循环。即第二个扫描变量是主扫描，对于它的每一个值，第一个扫描都要进行一次。2、嵌套扫描、嵌套扫描 黑大电子工程学院 徐仲晖制作（二）直流小信号传输函数计算（二）直流小信号传输函数计算（Transfer Function） Pspice的传输函数计算是在直流工作点分析的的传输函数计算是在直流工作点分析的基础上，在电路的直流偏置附近将基础上，在电路的直流偏置附近将 电路线性化，电路线性化，计算出电路的小信号传输函数值。即用户指定的计算出电路的小信号传输函数值。即用户指定的输输出与输入的比值出与输入的比值，以及，以及 电路的电路的输入电阻和输出电输入电阻和输出电阻阻

22、值。值。 分析中，电感看成短路，电容看成开路。分析中，电感看成短路，电容看成开路。 计算结果放在计算结果放在“ Analysis ”的的“ Examine Output ”里。里。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作（三）直流小信号灵敏度分析（三）直流小信号灵敏度分析（ Sensitivity ） Pspice只有直流灵敏度分析，它是一种小信号只有直流灵敏度分析，它是一种小信号微分灵敏度。灵敏度分析是计算微分灵敏度。灵敏度分析是计算 电路输出变量对电电路输出变量对电路中元器件参数的敏感程度。对于用户指定的输出路中元器件参数的敏感程度。对于用户指定的输出变量，计算其对变量

23、，计算其对 所有元器件参数单独变化的灵敏度所有元器件参数单独变化的灵敏度值。值。灵敏度灵敏度计算结果放在计算结果放在 “ Analysis ”的的“ Examine Output”里。里。 绝对灵敏度（绝对灵敏度（element sensitivity）-元器件参元器件参数变化单位值时，输出变量数变化单位值时，输出变量 的相应变化量。的相应变化量。 相对灵敏度（相对灵敏度（normalized sensitivity）-元器件元器件参数变化参数变化1%时，输出变量时，输出变量 的相应变化量。的相应变化量。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作注：灵敏度分析是很有用的一项功

24、能。注：灵敏度分析是很有用的一项功能。例如，可以用它来分析设计放大电路的静例如，可以用它来分析设计放大电路的静 态工作点。态工作点。即根据灵敏度分析的结果来调整适当的元件参数，即根据灵敏度分析的结果来调整适当的元件参数，以达到合适的偏置。以达到合适的偏置。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作（四）直流工作点分析（四）直流工作点分析（Bias Point detail） PSpice 的直流工作点分析是电路中电感短路、电的直流工作点分析是电路中电感短路、电容开路的情况下，计算电路的静态工作点。容开路的情况下，计算电路的静态工作点。 当电路图输入之后，运行当电路图输入之后，运行Pspice，程序会计算出

25、，程序会计算出电路的偏置状况；而且，在进行瞬态分析和交流小信电路的偏置状况；而且，在进行瞬态分析和交流小信号分析之前，程序将会自动地进行直流工作点分析，号分析之前，程序将会自动地进行直流工作点分析，以确定瞬态的初始条件和交流小信号情况下非线性器以确定瞬态的初始条件和交流小信号情况下非线性器件的线性化模型参数。件的线性化模型参数。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 程序执行这项功能后，在程序执行这项功能后，在Schematics界面的菜单界面的菜单 “Analysis ”一项中的一项中的“Examine Output ”里可以得到里可以得到: 电路所有的节点电位；电路所有的节点电位； 所有电压源的电

26、流和电路总的直流功耗；所有电压源的电流和电路总的直流功耗； 所有晶体管的偏置电压，各极电流等信息；所有晶体管的偏置电压，各极电流等信息； 所有晶体管在此工作点下的交流小信号线性化所有晶体管在此工作点下的交流小信号线性化模型参数。模型参数。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 在在 Schematics 中，对于电路所有节点电位和支中，对于电路所有节点电位和支路电流，也可使用按钮路电流，也可使用按钮 和和 直接在电路上查看偏置直接在电路上查看偏置电流和电压。电流和电压。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作13. 2.

27、2 交流分析和噪声分析交流分析和噪声分析(AC SweepNoise) 交流分析包括：交流分析包括：交流分析和噪声分析交流分析和噪声分析(AC SweepNoise)。即分析电路频率响应，计算幅频响应。即分析电路频率响应，计算幅频响应和相频响应或频域的传输函数，同时可以计算和相频响应或频域的传输函数，同时可以计算电路的输入阻抗和输出阻抗。电路的输入阻抗和输出阻抗。 交流分析和噪声分析的作用交流分析和噪声分析的作用是计算电路中交流是计算电路中交流小信号的频率响应特性，并将电路中各个器件小信号的频率响应特性，并将电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入对选定的输出点产生的噪声等效到选

28、定的输入源上，即计算输入源上的等效输入噪声。源上，即计算输入源上的等效输入噪声。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作（一）交流扫描分析（一）交流扫描分析(AC Sweep)1、1、交流分析的参数设置：、交流分析的参数设置：交流分析采取电路中激励源交流分析采取电路中激励源在一定范围内变化，然后对激励源的每一个取值。在一定范围内变化，然后对激励源的每一个取值。计算电路的交流特性（称为输出变量）的分析过程。计算电路的交流特性（称为输出变量）的分析过程。操作如下：操作如下： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 交流分析的扫描频率从交流分析的扫描频率从1Hz到到1GHz,采用采用10倍频增量进倍频增量进行递增，每倍

29、频采样点行递增，每倍频采样点101； 噪声分析的输出节点为噪声分析的输出节点为OUT1，等效噪声源的输入源为，等效噪声源的输入源为V1，每隔，每隔5个频率采样点输出一次噪声分析结果。个频率采样点输出一次噪声分析结果。2、交流扫描分析和噪声分析举例：、交流扫描分析和噪声分析举例： 黑大电子工程学院 徐仲晖制作表表13-2 交流分析的参数交流分析的参数参数名参数名类别类别说明说明Liner扫描方式扫描方式 参数以线性变化参数以线性变化Octave扫描方式扫描方式 参数以参数以8倍率增量变化倍率增量变化Decade扫描方式扫描方式 参数以参数以10倍率增量变化倍率增量变化Pts/decade扫描方式

30、扫描方式 以对数变化时倍频的采样点以对数变化时倍频的采样点State Frqu扫描方式扫描方式 频率参数线性变化或以对数变化时分频率参数线性变化或以对数变化时分析的起始值析的起始值End Frqu扫描方式扫描方式 频率参数线性变化或以对数变化时分频率参数线性变化或以对数变化时分析的终止值析的终止值Enabled噪声分析噪声分析 在交流分析的同时进行在交流分析的同时进行Output噪声分析噪声分析 选定的输出节点选定的输出节点I/V噪声分析噪声分析 选定的等效输入噪声源的位置选定的等效输入噪声源的位置Interval噪声分析噪声分析 输出结果的点频间隔输出结果的点频间隔 黑大电子工程学院 徐仲晖

31、制作注意：电气检测，找出错误注意：电气检测，找出错误 黑大电子工程学院 徐仲晖制作运行运行PSpice AD 黑大电子工程学院 徐仲晖制作仿真结果仿真结果 黑大电子工程学院 徐仲晖制作详细阅读详细阅读.out文件，注意噪声分析结果。文件，注意噪声分析结果。特别是噪声特别是噪声分析结果。分析结果。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 2. 3 瞬态分析瞬态分析(Time Domain Transient)1瞬态分析的参数设置：瞬态分析是指在给定瞬态分析的参数设置：瞬态分析是指在给定输入激励信号的作用下通过电路的模拟仿真来输入激励信号的作用下通过电路的模拟仿真来计算电路输出端的瞬态响应。计算电路

32、输出端的瞬态响应。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 瞬态分析中也包括了瞬态分析中也包括了傅里叶分析傅里叶分析(Fourler Analysis),在傅里叶分析中，在傅里叶分析中，PSpice AD程序并非对指程序并非对指定输出变量的全部瞬态分定输出变量的全部瞬态分析结果均进行分析。实际析结果均进行分析。实际采用的只是瞬态分析结束采用的只是瞬态分析结束前由上述基波周期确定的前由上述基波周期确定的时间范围的瞬态分析输出时间范围的瞬态分析输出信号信号由此可见，为了进由此可见，为了进行傅里叶行傅里叶分析，瞬态分析结束时间分析，瞬态分析结束时间不能小于傅里叶分析确定不能小于傅里叶分析确定的基波周期。的基波

33、周期。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作表表13-3 瞬态分析的参数瞬态分析的参数参数名参数名类别类别说明说明Print Step瞬态分析瞬态分析时间计算间隔时间计算间隔Final Time瞬态分析瞬态分析瞬态分析终止的时间瞬态分析终止的时间No-print Delay瞬态分析瞬态分析允许的最大时间计算间隔允许的最大时间计算间隔Step Ceiling瞬态分析瞬态分析开始保存分析数据的时刻开始保存分析数据的时刻Detailed Bias Pt瞬态分析瞬态分析是否详细输出偏置点的信息是否详细输出偏置点的信息Skip ini-transient傅里叶分析傅里叶分析是否进行基本工作点运算是否进行基本工作

34、点运算Enable Fourier傅里叶分析傅里叶分析启用傅里叶分析启用傅里叶分析Center Frequency傅里叶分析傅里叶分析用于指定傅里叶分析中采用的基波颜率，用于指定傅里叶分析中采用的基波颜率，其倒数即为基波周期其倒数即为基波周期Num of harmonics傅里叶分析傅里叶分析用于确定傅里叶分析时要计算到多少次用于确定傅里叶分析时要计算到多少次谐波谐波Output vars傅里叶分析傅里叶分析用于确定需对其进行傅里叶分析的输出用于确定需对其进行傅里叶分析的输出变量名变量名 黑大电子工程学院 徐仲晖制作2、瞬态分析举例：、瞬态分析举例： 电路原理图进行瞬态分析，电路原理图进行瞬态

35、分析，从从0时刻开始记录数据，到时刻开始记录数据，到1000ns结束，分析计算的结束，分析计算的最大步长为最大步长为0.1ns，允许计，允许计算基本工作点。算基本工作点。 输出数据时间间隔为输出数据时间间隔为20ns,允许进行傅里叶分析，傅允许进行傅里叶分析，傅里叶分析的对象为里叶分析的对象为V（out2），基波频率为），基波频率为1MHz,采用欲认计算到采用欲认计算到9次次谐波分析结果的波形显示谐波分析结果的波形显示出节点出节点OUT2的电压输出波的电压输出波形与输入信号的波形。形与输入信号的波形。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 2. 5 蒙特卡罗分析与

36、最坏情况分析蒙特卡罗分析与最坏情况分析 (Monte CarloWorst-Case) 为了适应统计分析中模型参数要在一定范围内为了适应统计分析中模型参数要在一定范围内变化的要求，变化的要求，PSpice 中专门提供了统计分析用的元中专门提供了统计分析用的元器件符号库，其名称为器件符号库，其名称为 BREAKOUT，库中每种无，库中每种无源元器件符号名为关键字母后加源元器件符号名为关键字母后加BREAK，如电阻、，如电阻、电容和电感符号的名称分别为电容和电感符号的名称分别为RBREAK, CBREAK和和LBREAK。对半导体有源器件，为了进一步区分。对半导体有源器件，为了进一步区分其不同类别

37、，在其不同类别，在BREAK后还可再加一些字符例如双后还可再加一些字符例如双极晶体管符号名又分为代表横向极晶体管符号名又分为代表横向PNP (LPNP）的）的QBREAKL,代表代表NPN晶体管的晶体管的QBREAKN等，代表等，代表PNP管的管的QBREAKP等。等。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 进行统计分析时，要考虑其参数变化的那些元进行统计分析时，要考虑其参数变化的那些元器件必须改用器件必须改用BREAKOUT库中的符号。对这些元库中的符号。对这些元器件符号，在其模型参数的设置中，需要考虑参数器件符号，在其模型参数的设置中，需要考虑参数变化的那些模型，参数常规设置项变化的那些模型，参数

38、常规设置项“参数名一参数参数名一参数值值”的后面值。下面介绍的设置，具体描述该参数的后面值。下面介绍的设置，具体描述该参数的变化。的变化。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 由于一个电路中可能有多个元器件共用一个模型，由于一个电路中可能有多个元器件共用一个模型，如果在如果在MC分析中每次分析时的随机抽样方式是分析中每次分析时的随机抽样方式是这几个元器件值按同一个分布规律变化相同的值，这几个元器件值按同一个分布规律变化相同的值，则用关键词则用关键词LOT表示。表示。 如果一个元器件的值独立变化，则用关键词如果一个元器件的值独立变化，则用关键词 DEV表示。每次分析中的抽样是按照随机数发生器产表示。每

39、次分析中的抽样是按照随机数发生器产生的随机数进行的。生的随机数进行的。 PSpice对对LOT和和DEV两种发生器均提供有两种发生器均提供有10个编个编号的随机数发生器，用号的随机数发生器，用0,，9表示。表示。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 如果希望同一个模型中的几个模型参数甚至不如果希望同一个模型中的几个模型参数甚至不同模型间的模型参数按同一组随机数产生的随同模型间的模型参数按同一组随机数产生的随机数抽样，只需要在这几个模型参数的设置中，机数抽样，只需要在这几个模型参数的设置中，在在LOT或或DEV后面紧跟同一个编号的后面紧跟同一个编号的lot#,其中其中lot#A7 0,，9中的某一数字

40、，在中的某一数字，在lot#前需加斜杠前需加斜杠符号符号“/”。如果在模型参数的设置中未采用。如果在模型参数的设置中未采用lot#,则表示该参数按单独一个发生器产生的随机数则表示该参数按单独一个发生器产生的随机数变化。变化。随机数选取与组合随机数选取与组合 黑大电子工程学院 徐仲晖制作模型参数的变化模式设置应根据实际情况确定。模型参数的变化模式设置应根据实际情况确定。 如果设计的电路要用印刷电路板如果设计的电路要用印刷电路板 (PCB)装配，则装配，则不同不同PCB采用的元器件参数将独立随机变化，因采用的元器件参数将独立随机变化，因此应选用此应选用DEV。 但是如果设计的电路用于集成电路生产，

41、由于工但是如果设计的电路用于集成电路生产，由于工艺条件的变化，将会使一批晶片上的元器件参数艺条件的变化，将会使一批晶片上的元器件参数有一种同时增大或减小的趋势，这就应该用有一种同时增大或减小的趋势，这就应该用LOT表示。表示。 但在集成电路生产中，同一晶片上不同管芯之间但在集成电路生产中，同一晶片上不同管芯之间的参数又存在随机起伏，这就需要用的参数又存在随机起伏，这就需要用DEV表示。表示。 这就是说，对用于集成电路生产的电路设计进行这就是说，对用于集成电路生产的电路设计进行MC分析时，对要考虑其变化的参数，应同时采用分析时，对要考虑其变化的参数，应同时采用LOT和和DEV两种变化模式。两种变

42、化模式。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 为了反映实际生产中元器件参数的分布变化情为了反映实际生产中元器件参数的分布变化情况，况，PSpice 提供了正态分布（又称高斯分布）提供了正态分布（又称高斯分布）和均匀分布两种分布函数，供用户选用。和均匀分布两种分布函数，供用户选用。 在设置时，应在参数变化模式设置的后面紧跟在设置时，应在参数变化模式设置的后面紧跟代表选用分布规律的关键词代表选用分布规律的关键词GAUSS（若选用正（若选用正态分布）或态分布）或UNIFORM（若选用均匀分布）。在（若选用均匀分布）。在关键词前应加有斜杠符号关键词前应加有斜杠符号“/”。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作根据上

43、述分析，在根据上述分析，在MC分析中描述元器件参数统计变化是在需分析中描述元器件参数统计变化是在需考虑其参数值变化的考虑其参数值变化的“参数名一参数值参数名一参数值”后面加上变化规后面加上变化规律描述，其一般格式为：律描述，其一般格式为： 参数名参数值参数名参数值DEVlot#/分布规律名分布规律名1% + LOT/lot#分布规律名分布规律名%其中其中 “参数名参数名”即为要考虑其参数变化的模型参数名称。即为要考虑其参数变化的模型参数名称。“参参数值数值”为该模型参数的中心值，或标称值；为该模型参数的中心值，或标称值； 上述格式中用方括号括起来的表示并非一定要给出。上述格式中用方括号括起来的

44、表示并非一定要给出。DEV、LOT为关键词，表示参数变化模式。为关键词，表示参数变化模式。 lot#可取可取0，9； 分布规律名可以是分布规律名可以是GAUSS, UNIFORM或用户定义的分布函或用户定义的分布函数名；数名； 注意这两项赋值前面的斜杠符号不可少，且斜杠号前后均注意这两项赋值前面的斜杠符号不可少，且斜杠号前后均不应留空格。不应留空格。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作表表13-4 蒙特卡罗分析和最坏情况分析的参数蒙特卡罗分析和最坏情况分析的参数参数名参数名类别类别说明说明MC runs分析类型分析类型分析采样的次数分析采样

45、的次数AC分析类型分析类型交流扫描交流扫描DC分析类型分析类型直流扫描直流扫描Transient分析类型分析类型瞬态分析瞬态分析Output分析类型分析类型选择分析的输出节点选择分析的输出节点YMAX目标函数目标函数求出波形与额定运行值的最大差值求出波形与额定运行值的最大差值MAX目标函数目标函数求出每个波形的最大值求出每个波形的最大值MIN目标函数目标函数求出每个波形的最小值求出每个波形的最小值RISE目标函数目标函数找出第一次超出域值的波形找出第一次超出域值的波形FALL目标函数目标函数找出第一次低于域值的波形找出第一次低于域值的波形Range Low目标函数目标函数定义参数允许的变化范围

46、定义参数允许的变化范围Range high目标函数目标函数定义参数允许的变化范围定义参数允许的变化范围 黑大电子工程学院 徐仲晖制作表表13-4 蒙特卡罗分析和最坏情况分析的参数（续）蒙特卡罗分析和最坏情况分析的参数（续）参数名参数名类别类别说明说明Rise/Fall目标函数目标函数设置区域设置区域OutputMC参数选项参数选项保存数据的方式，可选的值包括保存数据的方式，可选的值包括SeedMC参数选项参数选项蒙特卡罗分析的随机种子蒙特卡罗分析的随机种子ListMC参数选项参数选项是否在输出文件里列出模型参数的值是否在输出文件里列出模型参数的值VaryWCase参数选项参数选项分析的偏差对象

47、分析的偏差对象DirectionsWCase参数选项参数选项设定最坏情况分析的趋向设定最坏情况分析的趋向DeviceWCase参数选项参数选项给定起作用的偏差器件对象给定起作用的偏差器件对象 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 2.蒙特卡罗分析和最坏情况分析举例蒙特卡罗分析和最坏情况分析举例 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 把交流分析一节中举例把交流分析一节中举例的电路原理图中的电阻的电路原理图中的电阻RS1替换为替换为BREAKOUT库中的库中的电阻电阻Rbreak,并选中该器件并选中该器件在在Schematics绘图编辑器中绘图编辑器中打开模型编辑程序打开模型编辑程序Model Editor。蒙特

48、卡罗分析的输。蒙特卡罗分析的输出节点设为出节点设为V(out2),采样次采样次数为数为20,保存所有数据，参保存所有数据，参数分布为平均分布，随机种数分布为平均分布，随机种子值采用默认值。瞬态分析子值采用默认值。瞬态分析的终止时间设为的终止时间设为I哪。哪。 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 黑大电子工程学院 徐仲晖制作 13. 2. 6 参数扫描分析参数扫描分析(Parametric Sweep)1参数扫描分析的参数设置参数扫描分析的参数设置 参数扫描分析是在指定参数值的变化情况下，分参数扫描分析是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电路特性。在析相对应的电路特性。在Analysis Setup对话框中选对话框中选中参数扫描分析项前的复选框。参数分析的设置方法中参数扫描分析项前的复选框。参数分析的设置方法与与DC Sweep的设置方