电子电路CAD第六章PSpice进阶ppt课件

1、 国家信息化计算机教育认证国家信息化计算机教育认证高等职业教育电子信息类专业高等职业教育电子信息类专业“双证课程双证课程”培养方案配套演示文稿培养方案配套演示文稿高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 电子电路电子电路CAD第六章第六章 PSpice进阶进阶其它辅助分析介绍其它辅助分析介绍 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 教学目的：教学目的：列举电路中一些典型的例题，以便更好更列举电路中一些典型的例题，以便更好更准确地掌握用准确地掌握用

2、PSpice分析电路的方法。本分析电路的方法。本章内容对电路原理知识要求较高，可作为选章内容对电路原理知识要求较高，可作为选修内容。修内容。第第11课课 其他辅助分析介绍其他辅助分析介绍 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 知识点及技能点：知识点及技能点： 了解这些电路分析的含义了解这些电路分析的含义理解电路仿真设置原理理解电路仿真设置原理会进行波形图分析会进行波形图分析熟练掌握熟练掌握PSpice分析的步骤和方法、操作技巧分析的步骤和方法、操作技巧掌握掌握Probe的用法和功能的用法和功能第第11课课 其他辅助分

3、析介绍其他辅助分析介绍 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 第四、五章介绍的各种分析，都是在给定电路的参数第四、五章介绍的各种分析，都是在给定电路的参数标称值条件下，分析其响应的方法。可是，电路中各个标称值条件下，分析其响应的方法。可是，电路中各个元器件的实际参数值与标称值不可避免地有一定的偏差，称元器件的实际参数值与标称值不可避免地有一定的偏差，称为公差。因而，研究公差对电路特性的影响是很必要的。所为公差。因而，研究公差对电路特性的影响是很必要的。所谓容差分析就是研究元件参数值的变化对某些电路特性比谓容差分析就是

4、研究元件参数值的变化对某些电路特性比如电压增益的影响。如电压增益的影响。容差分析包括蒙特卡洛分析和最坏情况分析。容差分析包括蒙特卡洛分析和最坏情况分析。最坏情况最坏情况Worst Case是指电路中的元件参数在其容是指电路中的元件参数在其容差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。最坏情况分析最坏情况分析Worst Case Analysis就是在给定电路元就是在给定电路元器件参数容差的情况下，估算出电路性能相对标称值时的最器件参数容差的情况下，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。大偏差。6.1 最坏情况分析最坏情况分析 高等职业

5、技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 本节及后几节内容均以差动放大器为例来说明如何进行分析。本节及后几节内容均以差动放大器为例来说明如何进行分析。 Q 1Q 2N2222Q 2Q 2N2222Q 3Q 2N2222Q 4Q 2N2222RS11kRS21kRC110kRC210kRBIAS20kC15PV212VV3-12V00V1O UT1O UT2VDDVEEVDDV图6-1 差动放大电路6.1 最坏情况分析最坏情况分析 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训

6、认证管理办公室 选择选择PSpiceNew simulation ProfilePSpiceNew simulation Profile功能菜单选项，调出如图功能菜单选项，调出如图6-26-2所示的所示的New simulationNew simulation对话框，然后进行设置。对话框，然后进行设置。图6-2 New simulation对话框6.1.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 设置后，单击设置后，单击CreatCreat对话框，调出如图对话框，调出如图6-36-3

7、所示的所示的Simulation Simulation Settings-TRANSettings-TRAN对话框，然后进行设置。对话框，然后进行设置。1.Analysis Type1.Analysis Type设置为瞬态分析。设置为瞬态分析。在在Worst-case /SensitivWorst-case /Sensitiv前的小方框中打钩，选中最坏情况分析。前的小方框中打钩，选中最坏情况分析。OutputOutput的空格中填入的空格中填入V VOUT1OUT1）, ,设置输出变量，一次只能设置一个。形设置输出变量，一次只能设置一个。形式为节点电压、分支电流等均可。式为节点电压、分支电流等

8、均可。Worst-case /Sensitivity optionsWorst-case /Sensitivity options选项中：选项中：1 1Vary devices that toleranceVary devices that tolerance空格中选择空格中选择both DEV and LOT ,both DEV and LOT ,表示同时进行表示同时进行DEVDEV与与LOTLOT分析。其中，分析。其中，DEV DEV 是器件容差，是指各元器件统是器件容差，是指各元器件统一使用的容差，该容差可以相互独立变化；一使用的容差，该容差可以相互独立变化；LOT LOT 是批容差，是

9、指各元器是批容差，是指各元器件的容差可以同时变化，即它们的值同时变大或变小；另外，还有组合件的容差可以同时变化，即它们的值同时变大或变小；另外，还有组合容差，是指组合使用时，元器件首先按容差，是指组合使用时，元器件首先按LOTLOT容差变化，然后再按容差变化，然后再按DEVDEV容差容差变化。变化。2 2Limit devices to Limit devices to ，仅局限于所选的器件，在此不填。，仅局限于所选的器件，在此不填。6.1.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室

10、 3Save data from each sensitivity前的方框中打钩，同时对此电路进前的方框中打钩，同时对此电路进行灵敏度分析行灵敏度分析,如图如图6-3所示。所示。图6-3 Simulation Settings-TRAN对话框 6.1.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 1Worst-Case direction选项选项中选中选HI，表示分析，表示分析的输出结的输出结果朝正向果朝正向HI或朝或朝负向负向LOW偏移。偏移。2List model paramete

11、r value in the output file前打前打钩，结果输出到文钩，结果输出到文字档中。字档中。3单击单击按钮，确定结束设按钮，确定结束设置。置。2.2.单击单击 按钮，调出如图按钮，调出如图6-46-4所示的对话框，进行设置。所示的对话框，进行设置。图6-4 分析参数设置 6.1.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 在电路图中设置电压探针在电路图中设置电压探针VOUT1），如图），如图6-1所示。所示。单击单击 按钮，打开按钮，打开Pspice仿真程序，出现仿真

12、程序，出现PSpice A/D视窗执行模拟功视窗执行模拟功能，进行分析。模拟结束后，出现如图能，进行分析。模拟结束后，出现如图6-5所示的画面。所示的画面。图6-5 三项模拟结果的波形资料 6.1.3 执行执行PSpice程序程序 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 此对话框告诉使用者有三项模拟结果的波形资料，确认结束对话框。此对话框告诉使用者有三项模拟结果的波形资料，确认结束对话框。即可得到如图即可得到如图6-66-6所示的分析结果。所示的分析结果。 图6-6 模拟结果 图中最后一个符号所对应的曲线即代表分析出来

13、的在最坏情况下的波形。 6.1.3 执行执行PSpice程序程序 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 选择选择ViewOutput FileViewOutput File功能菜单选项打开文本文件，可以看到最坏功能菜单选项打开文本文件，可以看到最坏情况分析的文字结果，如表情况分析的文字结果，如表6-16-1所列内容。所列内容。从文字输出档中可以得到许多重要的结果。图中列出了灵敏度分析从文字输出档中可以得到许多重要的结果。图中列出了灵敏度分析与最坏情况分析的部分结果，可以得出模型参数的偏移方向与输出变量与最坏情况分析的

14、部分结果，可以得出模型参数的偏移方向与输出变量偏移方向的关系。偏移方向的关系。图图6-1 6-1 最坏情况分析的文字结果最坏情况分析的文字结果* * * * * 05/28/99 12:05:24 05/28/99 12:05:24 * * * * * * * * * * * * Evaluation PSpice (Nov Evaluation PSpice (Nov 2019) 2019) * * * * * * * * * * * * * * * * * circuit file for profile: TRAN circuit file for profile: TRAN * * *

15、 * * INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG CSENSITIVITY R_RBIAS R_RBIAS R SENSITIVITY R_RBIAS R_RBIAS R * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 略略6.1.4 查看输出文本查看输出文本 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究

16、会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 PSpice中所有的元件参数和模型参数都设定为其常温下的值常温中所有的元件参数和模型参数都设定为其常温下的值常温隐含值为隐含值为7Spice），在进行基本分析的同时，可以用温度分析指定不），在进行基本分析的同时，可以用温度分析指定不同的工作温度。比如，电视机应在同的工作温度。比如，电视机应在-10+40就要做不同温度分析。若就要做不同温度分析。若同时指定了几个不同的工作温度，则对每一个温度都能正常运行，此时，同时指定了几个不同的工作温度，则对每一个温度都能正常运行，此时，要进行一次相应的电路分析。当温度低于绝对零度（要进

17、行一次相应的电路分析。当温度低于绝对零度（-273）时不能模）时不能模拟。拟。现仍以如图现仍以如图6-1所示差动放大器电路为例，进行温度分析。所示差动放大器电路为例，进行温度分析。6.2.1电路图绘制电路图绘制6.2.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数1.Analysis Type设置为瞬态分析。设置为瞬态分析。1Options选项中，在选项中，在Temperature (Sweep)前的小方框中打钩，选前的小方框中打钩，选中温度分析。中温度分析。2选中选中Repeat the simulation for each of the temper ,并在小方框中并在小方框中填入填入0 27

18、125，中间用空格隔开。此选项是设置若干个温度同时分析。，中间用空格隔开。此选项是设置若干个温度同时分析。而选项而选项Run the Simulation at temper 是设置在指定的温度下进行模拟。是设置在指定的温度下进行模拟。6.2温度分析温度分析 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 确认，结束确认，结束设置。如图设置。如图6-76-7所示。所示。 图6-7 分析设置画面 6.2温度分析温度分析 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办

19、公室 在电路图中设置电压探针在电路图中设置电压探针VOUT1），如图），如图6-1所示。所示。单击单击 按钮，打开按钮，打开Pspice仿真程序，出现仿真程序，出现PSpice A/D视窗执行模拟功视窗执行模拟功能，进行分析。模拟结束后，出现如图能，进行分析。模拟结束后，出现如图6-8所示的画面。所示的画面。 图 6-8 模拟结果选择 6.2.3 执行执行PSpice程序程序 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 此对话框告诉使用者有三项模拟结果的波形资料，分别对应三个环此对话框告诉使用者有三项模拟结果的波形资料，分

20、别对应三个环境温度可供选择。您可以在任一列上点选鼠标左键。则该列的反白会消境温度可供选择。您可以在任一列上点选鼠标左键。则该列的反白会消失，表示不显示此部分结果，最后确认结束对话框。即可得到如图失，表示不显示此部分结果，最后确认结束对话框。即可得到如图6-9所所示的分析结果。示的分析结果。三条曲线分别对应温度为三条曲线分别对应温度为0、27、125时的波形。时的波形。图6-9 温度为 0、27和125分析结果 6.2.3 执行执行PSpice程序程序 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 选择选择ViewOutput

21、 File功能菜单选项打开文本文件，可以看到最坏情功能菜单选项打开文本文件，可以看到最坏情况分析的文字结果，如表况分析的文字结果，如表6-2所列内容。可以得知环境温度不同时，所计所列内容。可以得知环境温度不同时，所计算出来的新元件值。上图示出温度为算出来的新元件值。上图示出温度为27时的新元件值。时的新元件值。 图图6-2 最坏情况分析的文字结果最坏情况分析的文字结果* 05/31/99 08:16:53 * Evaluation PSpice (Nov 2019) * circuit file for profile: TRAN * TEMPERATURE-ADJUSTED VALUES T

22、EMPERATURE = 27.000 DEG C* 6.2.4 查看输出文本查看输出文本 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 噪声分析就是针对电路中无法避免的噪声所做的分析。噪声分析就是针对电路中无法避免的噪声所做的分析。它是与交流分析一起使用的。电路中所计算的噪声通常是它是与交流分析一起使用的。电路中所计算的噪声通常是电阻上产生的热噪声、半导体器件产生的散粒噪声和闪烁电阻上产生的热噪声、半导体器件产生的散粒噪声和闪烁噪声。噪声。PSpicePSpice程序程序ACAC分析的每个频率点上对指定输出端计分析的每个频

23、率点上对指定输出端计算出等效输出噪声，同时对指定输入端计算出等效输入噪算出等效输出噪声，同时对指定输入端计算出等效输入噪声。输出和输入噪声电平都对噪声带宽的平方根进行归一声。输出和输入噪声电平都对噪声带宽的平方根进行归一化，噪声电压的单位是，噪声电流的单位是。设定步骤如化，噪声电压的单位是，噪声电流的单位是。设定步骤如下：下：1.1.交流分析：分析类型选交流分析：分析类型选AC SweepAC Sweep，频率范围从，频率范围从10K10K1G1G。2.2.噪声分析：现仍以如图噪声分析：现仍以如图6-16-1所示差动放大器电路为例，所示差动放大器电路为例，进行噪声分析。进行噪声分析。6.3.1

24、6.3.1电路图绘制电路图绘制 6.3 噪声分析噪声分析 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 如图如图6-106-10所示。所示。1.1.点选点选EnabledEnabled的小方框的小方框 ，选中噪声分析。，选中噪声分析。 2.Output2.Output的空格中填入的空格中填入V(OUT2)V(OUT2)，表示针对此节点电压做噪声分析。，表示针对此节点电压做噪声分析。3.I/V3.I/V的空格中填入的空格中填入V1V1， 表示每一噪声源以均方表示每一噪声源以均方 根值等效移至此电源处。根值等效移至此电源处。4.

25、Interval4.Interval的空格中填入的空格中填入 3030，表示每隔，表示每隔3030个频率个频率 点便在文字输出档中输点便在文字输出档中输 出一份噪声输出资料。出一份噪声输出资料。单击单击“确定确定”，结束噪声分析，结束噪声分析的设置。的设置。 图图6-10 噪声分析的参数设置噪声分析的参数设置6.3.2设置设置PSpice仿真参数仿真参数 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 单击单击 按钮，打开按钮，打开Pspice仿真程序，进行分析。呼叫以下波形：仿真程序，进行分析。呼叫以下波形：V(INOISE

26、)、V(ONOISE)、DB(V(INOISE)、DB(V(ONOISE)。结果如。结果如图图6-11所示。所示。图6-11噪声分析结果 6.3.3执行执行PSpice程序程序 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 主要介绍主要介绍Probe图形后处理器一些常用的命令。图形后处理器一些常用的命令。6.4.1 Probe的用法的用法1.显示基本工作点显示基本工作点V、I和和W图标，图标， 如图如图6-12所示。所示。 图6-12 V、I和W图标 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业

27、技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 按下按钮后显示如图按下按钮后显示如图6-136-13所示结果所示结果 a 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 b 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 图图6-13 V6-13 V、I I和和W W图标的用法图标的用法 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等

28、职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 2. Plote2. Plote与与tracetrace的交叉使用的交叉使用 选择选择Trace/Add TraceTrace/Add Trace选项，选项，调出如图调出如图6-146-14所示的对话框。所示的对话框。 图图6-14 Add Trace的内容的内容6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 选择选择Plote/Add Y AxisPlote/Add Y

29、Axis，多开启一个纵轴。，多开启一个纵轴。PlotPlot与与tracetrace配合使用，可配合使用，可以在一以在一个图形中个图形中表现出更表现出更丰富的内丰富的内容如图容如图6-6-1515所示。所示。 图6-15 Plot与trace配合使用 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 图中，负载图中，负载C1的功率是使用图标的功率是使用图标W如图如图6-16所示得出的结果，所示得出的结果，也可在也可在Trace/Add Trace下，选取变量下，选取变量WC1）；或者用

30、复合变量）；或者用复合变量VC1：1）-VC1：2）*IC1）也可。）也可。图6-16图标W 6.4 Probe的用法和功能的用法和功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 OrCAD软件具有比示波器还要多得多图形显示和数据处理功能。这软件具有比示波器还要多得多图形显示和数据处理功能。这些功能主要是由些功能主要是由Probe图形后处理器完成的。图形后处理器完成的。Probe把把PSpice分析结果：分析结果：V所有节点电压）、所有节点电压）、I各个支路的电流）、各个支路的电流）、W元器件功率）、元器件功率）、D数字

31、信号和数字信号和N噪声信号等数值进行处理和再加工，从而显示出噪声信号等数值进行处理和再加工，从而显示出清晰美观的图形和能够快捷的得到所需数据，这些功能主要是清晰美观的图形和能够快捷的得到所需数据，这些功能主要是MicroSim公司开发的。公司开发的。1.Probe的调用方式的调用方式P r o b e 具 有 多 种 调 用 方 式 ， 常 用 的 自 动 调 用 。 即 是 在具 有 多 种 调 用 方 式 ， 常 用 的 自 动 调 用 。 即 是 在OrCAD/Capture 中绘制好电原理图后，接着调用中绘制好电原理图后，接着调用PSpice进行分析，之后，进行分析，之后，自动调用自动

32、调用Probe，其中用到的参数业已予设，就不必用户费心了。下面，其中用到的参数业已予设，就不必用户费心了。下面简单说明简单说明Probe的调用方式的设置。的调用方式的设置。在在Capture/PSpice下，选择下，选择Edit Simulation Settings选项，调出选项，调出Simulation Settings对话框，如图对话框，如图6-17所示，单击所示，单击“Probe Windows命命令，则出现如图令，则出现如图6-17所示画面。所示画面。 6.4.2 Probe的功能的功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化

33、培训认证管理办公室 图中，业已选择图中，业已选择“Display Probe Windows和和“after simulation has completed即是将即是将PSpice分析结果形成分析结果形成PROBE数据文件，依此输入文件数据文件，依此输入文件将自动调用将自动调用Probe软件作出上述例题所需的输出。另一种选择软件作出上述例题所需的输出。另一种选择“Display Probe window when profile is opened是为采用上次是为采用上次PSpice分析结果，作分析结果，作为为Probe的输入进行后处理的。如选择的输入进行后处理的。如选择“during si

34、mulati那么那么Probe将对将对PSpice分析分析作并行处理，即边分析、作并行处理，即边分析、边显示波形变化，起到边显示波形变化，起到监测作用。监测作用。 图图6-17 Probe Windows 设置框设置框6.4.2 Probe的功能的功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 ProbeProbe模块如图模块如图6-186-18所示。常用的所示。常用的Plobe Plobe 和和TraceTrace主命令菜单及其子主命令菜单及其子命令如图命令如图6-186-18和图和图6-196-19所示。所示。 图图

35、6-18 Probe 6-18 Probe 窗窗口口 6.4.2 Probe的功能的功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 图中各选项的含义是：图中各选项的含义是：Axis Settings：设置：设置X和和Y轴的范围、刻度、轴的范围、刻度、Add (Delete)Y Axis：增删：增删Y轴坐标；轴坐标；Add(Delete) Plot to Window：增删波形显示窗口、增删波形显示窗口、 Unsynchronize X Axis：新增：新增窗口采用单独坐标、窗口采用单独坐标、Digital Size：有关数：有关数字信号显示；字信号显示；Label：为波形标注字：为波形标注字符或符号；符或符号；ACDCTransient：选定：选定何种分析何种分析AC？DC？还是还是TRAN？）。？）。 图6-19 Plot菜单 6.4.2 Probe的功能的功能 高等职业技术教育研究会高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室信息化培训认证管理办公室 图中各选项的含义是：图中各选项的含义是：Add Trace增加扫描变量、增加扫描变量、Delete All Traces：将当前：将当前 显示的波形全部删除、显示的波形全部删除、Un