电子技术实验的目的、任务和要求.ppt

1、十一、计算机辅助分析十一、计算机辅助分析PSPICE软件软件介绍介绍1CAACAA、CADCAD与与EDAEDAu CAA CAA（Computer Aided AnalysisComputer Aided Analysis） -计算机辅助分析计算机辅助分析u CAD CAD（Computer Aided DesignComputer Aided Design） -计算机辅助设计计算机辅助设计u EDA EDA（Electronic Design AutomationElectronic Design Automation） -电子设计自动化电子设计自动化电子电路设计的流程电子电路设计的流程电

2、子设计自动化（电子设计自动化（EDA）的特点）的特点 提高效率，缩短设计周期。提高效率，缩短设计周期。 降低设计成本，提高产品质量。降低设计成本，提高产品质量。 共享设计资源。共享设计资源。 SPICE简介简介 目前国际上享有盛誉的模拟电路设计工具都是以目前国际上享有盛誉的模拟电路设计工具都是以SPICE为基为基础实现的，如础实现的，如MicroSim公司的公司的PSpice，Meta Software公司的公司的HSPICE，以及，以及Analogy公司的公司的Saber等。等。 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasi

3、s) 1988年年SPICE被定为美国国家工业标准。被定为美国国家工业标准。 主要用于模拟电路的电路分析和辅助设计主要用于模拟电路的电路分析和辅助设计 由美国加州大学伯克莉（由美国加州大学伯克莉（Berkeley）分校电工和计算机科学）分校电工和计算机科学系分校开发。系分校开发。 1972年首次推出。年首次推出。PSPICE程序简介程序简介n PSpice软件分为工业版软件分为工业版(Production Version)和教学版和教学版(Evaluation Version)。n PSPICE是由是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。析程序

4、。n 能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析。析。n 目前微机上广泛使用的目前微机上广泛使用的PSPICE是由美国是由美国MicroSim公司开发公司开发并于并于1984年年1月首次推出的。月首次推出的。n PSpice5.0及以前的版本都为及以前的版本都为DOS版，而版，而PSpice 5.1及以后的及以后的各种版本均为窗口版。各种版本均为窗口版。n 现已成为微机级电路模拟标准软件。现已成为微机级电路模拟标准软件。PSpice程序项组成程序项组成 PSpice8.0版是一个电路仿真分析设计的集成环境。版是一个电路仿真分析设计

5、的集成环境。主要包括主要包括Schematics（图形编辑程序）、（图形编辑程序）、Pspice A/D（仿真分析程序）、（仿真分析程序）、Probe（图形后处理程序）、（图形后处理程序）、Stimulus Editor（信号源编辑程序）、（信号源编辑程序）、Parts（元器件（元器件模型参数提取程序）、模型参数提取程序）、 Optimizer （电路优化程序）（电路优化程序）等个软件包。等个软件包。l Schematics是是PSpice软件包的主程序项软件包的主程序项l 创建或编辑电路原理图。创建或编辑电路原理图。l 可以对元件进行修改和编辑。可以对元件进行修改和编辑。l 设置仿真分析方式

6、和参数。设置仿真分析方式和参数。l 运行仿真分析。运行仿真分析。l 仿真结束后，调用仿真结束后，调用Probe程序显示图形程序显示图形 （1）Schematics 图形编辑程序图形编辑程序PSpice 程序项组成程序项组成 l PSPICE A/D是是PSPICE软件包中的分析程序软件包中的分析程序l 完成对模拟或数字电路的仿真分析完成对模拟或数字电路的仿真分析l PSPICE AD程序的输入文件是由电路编辑程序程序的输入文件是由电路编辑程序根据输入电路图自动生成以根据输入电路图自动生成以.CIR为后缀的文件，或为后缀的文件，或由用户直接输入的电路描述文件由用户直接输入的电路描述文件l PSP

7、ICE AD程序的输出文件是程序的输出文件是.DAT为后缀的数为后缀的数据文件（供据文件（供Probe使用）和使用）和.OUT为后缀的文本文件为后缀的文本文件（可从（可从Schematics中显示）中显示）（2）PSpice A/D 仿真分析程序仿真分析程序PSpice 程序项组成程序项组成 l Probe程序是程序是PSpice软件包中的图形后处理程序软件包中的图形后处理程序l 它可将它可将PSpice A/D程序仿真分析后的结果在屏幕或程序仿真分析后的结果在屏幕或打印设备上以数据形式或以数据相关的图形形式显打印设备上以数据形式或以数据相关的图形形式显示出来示出来l Probe程序的输入文件

8、是电路经程序的输入文件是电路经PSpice A/D程序分程序分析计算后所生成的以析计算后所生成的以.DAT为后缀的数据文件为后缀的数据文件（3） Probe 图形后处理程序图形后处理程序PSpice 程序项组成程序项组成 （4） Stimulus Editor 信号源编辑程序信号源编辑程序PSpice 程序项组成程序项组成 l 编辑编辑PSpice运行过程中瞬态分析需要的脉冲、分段运行过程中瞬态分析需要的脉冲、分段线性、调幅正弦、调频和指数信号等信号波形。线性、调幅正弦、调频和指数信号等信号波形。l 编辑逻辑模拟需要的时钟信号。编辑逻辑模拟需要的时钟信号。l 编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波

9、形。编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波形。（5） Parts 元器件模型参数提取程序元器件模型参数提取程序PSpice 程序项组成程序项组成 l 将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数据转换为据转换为Pspice中所用的模型参数，并提供它们之中所用的模型参数，并提供它们之间的关系曲线及相互作用，确定元件的精确度。间的关系曲线及相互作用，确定元件的精确度。 （6） Optimizer 电路优化程序电路优化程序PSpice 程序项组成程序项组成 l 在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础上，为了使得

10、电路的某些性能更为理想，在一定的上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。路的性能达到要求为止。 PSpice 主要分析功能和特点主要分析功能和特点 包括电路的静态工作点分析、直流小信号传递函包括电路的静态工作点分析、直流小信号传递函数值分析、直流扫描分析与直流小信号灵敏度分析。数值分析、直流扫描分析与直流小信号灵敏度分析。分析结果以文本文件方式输出。分析结果以文本文件方式输出。直流小信号传递函数值是电路在直流小信号下的直流小信号传递函数值是电路在直流小信号下的输出变量与输入变量的比

11、值，输入电阻和输出电阻也输出变量与输入变量的比值，输入电阻和输出电阻也作为直流解析的一部分被计算出来。进行此项分析时作为直流解析的一部分被计算出来。进行此项分析时电路中不能有隔直电容。分析结果以文本方式输出。电路中不能有隔直电容。分析结果以文本方式输出。直流分析直流分析 PSpice 主要分析功能和特点主要分析功能和特点 直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。输直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。输出变量可以是某节点电压或某节点电流，输入变量可出变量可以是某节点电压或某节点电流，输入变量可以是独立电压源、独立电流源、温度、元器件模型参以是独立电压源、独立电流源、温度、元器件模型参数和通用

12、（数和通用（Global）参数（在电路中用户可以自定义）参数（在电路中用户可以自定义的参数）。的参数）。直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件参数直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件参数变化时，对电路特性的影响程度。灵敏度分析结果以变化时，对电路特性的影响程度。灵敏度分析结果以归一化的灵敏度值和相对灵敏度形式给出，并以文本归一化的灵敏度值和相对灵敏度形式给出，并以文本方式输出方式输出。直流分析直流分析 （续）（续）PSpice 主要分析功能和特点主要分析功能和特点 交流小信号分析交流小信号分析 包括频率响应分析和噪声分析。根据用户所指定包括频率响应分析和噪声分析。根据用户所指定的频率范围内对

13、电路进行仿真分析。的频率范围内对电路进行仿真分析。频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频响应，亦即，可以得到电压增益、电流增益、互阻频响应，亦即，可以得到电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。 分析结果均以曲线方式输出。分析结果均以曲线方式输出。 PSpice用于噪声分析时，可计算出每个频率点上用于噪声分析时，可计算出每个频率点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。 PSpice 主要分析功能和特点主要分析功能和特点 即时域分析，

14、包括电路对不同信号的瞬态响应，即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应，时域波形经过快速傅里叶变换（时域波形经过快速傅里叶变换（FFT）后，可得到频）后，可得到频谱图。通过瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。谱图。通过瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。另外，另外，PSPICE可以对电路的输出进行傅里叶分析，可以对电路的输出进行傅里叶分析，得到时域响应的傅里叶分量（直流分量、各次谐波分得到时域响应的傅里叶分量（直流分量、各次谐波分量、非线性谐波失真系数等）。这些结果以文本方式量、非线性谐波失真系数等）。这些结果以文本方式输出。输出。瞬态分析瞬态分析 PSpice 主要分析功能和特点主要分析

15、功能和特点 灵敏度分析是计算电路指定的输出变量对电路元灵敏度分析是计算电路指定的输出变量对电路元件参数的小信号灵敏度值。件参数的小信号灵敏度值。 灵敏度分析灵敏度分析 温度特性分析温度特性分析 PSpice通常是在通常是在27情况下进行各种分析和仿真情况下进行各种分析和仿真的，如果用户指定电路的工作温度，则可以进行不同的，如果用户指定电路的工作温度，则可以进行不同温度下的电路特性分析。温度下的电路特性分析。 PSpice 主要分析功能和特点主要分析功能和特点 蒙特卡罗分析是分析电路元器件参数在它们各自蒙特卡罗分析是分析电路元器件参数在它们各自的容差（容许误差）范围内，以某种分布规律随机变的容差（容许误差）范围内，以某种分布规律随机变化时电路特性的变化情况，这些特性包括直流、交流化时电路特性的变化情况，这些特性包括直流、交流或瞬态特性。或瞬态特性。最坏情况分析与蒙特卡罗分析都属于统计分析，最坏情况分析与蒙特卡罗分析都属于统计分析，所不同的是，蒙