实验01-PSPICE仿真130701

1、实验一实验一 PSpice软件仿真练习（一）软件仿真练习（一） 电子线路电子线路CAD概述概述 OrCAD/PSpice仿真软件操作介绍仿真软件操作介绍 本次实验内容及要求本次实验内容及要求 就是用计算机来帮助人们分析或者设计电子就是用计算机来帮助人们分析或者设计电子电路。它是电路。它是CADCAD和和EDAEDA技术的重要组成部分。技术的重要组成部分。 电子电路设计就是根据给定的功能和特电子电路设计就是根据给定的功能和特性指标要求，通过各种方式，确定电路采用性指标要求，通过各种方式，确定电路采用的拓扑结构及各个元件的参数值。的拓扑结构及各个元件的参数值。1 1、什么是、什么是“电子电路计算机

2、仿真电子电路计算机仿真”计算机辅助设计计算机辅助设计CADCAD（Computer Aided Computer Aided DesignDesign） 就是在电子电路设计过程中，借助于计就是在电子电路设计过程中，借助于计算机来迅速准确地完成设计任务。算机来迅速准确地完成设计任务。2 2、电子电路设计方式电子电路设计方式 人工设计人工设计 方案的提出、验证和修改都是人工完成方案的提出、验证和修改都是人工完成的。其中设计方案的验证采用搭接实验电路的。其中设计方案的验证采用搭接实验电路的方式进行。的方式进行。 电子设计自动化电子设计自动化EDAEDA（Electronic Design Elect

3、ronic Design AutomationAutomation） 就是以计算机硬件和系统软件为基本工就是以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借鉴前人在电路、图论与拓作平台，继承和借鉴前人在电路、图论与拓扑逻辑和优化理论等多学科的最新科技成果，扑逻辑和优化理论等多学科的最新科技成果，在开发电子电路与系统时，利用计算机进行在开发电子电路与系统时，利用计算机进行设计、分析、仿真、制造等工作。设计、分析、仿真、制造等工作。3 3、EDAEDA技术的优点技术的优点v缩短设计周期。（计算机模拟代替搭实验电路；印刷电路板设计软件）v节省设计费用。v提高设计质量。（灵敏度分析、容差分析、成品率模拟

4、、最坏情况分析、优化设计等）v共享设计资源。（成熟的单元设计及各种模型和模型参数均放在数据库中）v很强的数据处理能力。（计算机存储量大、数据处理能力强，设计完后，可以很方便地生成各种数据文件和报表文件）电子线路计算机辅助分析与设计的基本流程提 出 设 计 指 标拟 定 电 路 方 案设 定 器 件 参 数CAA数 据 输 出指 标 满 足 要 求电 路 设 计 结 束Y修 改 电 路 方 案修 改 电 路 参 数是 否 要 修 改 电 路 方 案YNN电路安装、调试和测量4.4.微机级电子电路微机级电子电路EDAEDA软件软件 直到直到8080年代初，年代初，CADCAD软件还只能在小软件还只

5、能在小型机或专用的工作站上运行。型机或专用的工作站上运行。 近年来，新型微机系统功能越来越近年来，新型微机系统功能越来越强，微机上的强，微机上的EDAEDA软件也发展到了相当软件也发展到了相当的水平。的水平。 其中，其中，OrCADOrCAD软件和软件和PSPicePSPice软件是软件是其典型代表。其典型代表。 SPICE仿真程序仿真程序 SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最为普遍的电路级模拟程序，）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice等

6、等不同版本不同版本spice软件软件，其，其仿真核心仿真核心大同小异，都是大同小异，都是采用了由美国加州采用了由美国加州Berkeley大学开发的大学开发的spice模拟模拟算法算法。 SPICE可对电路进行非线性直流分析、非线性可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。其内建半导体器件模瞬态分析和线性交流分析。其内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。 PSpice软件的软件的发展过程发展过程 19721972年，由美国加州大学伯克莱分校研制出年，由美国加州大学伯克莱分校研制出SPICE 19751975年，推出正式

7、实用化版本年，推出正式实用化版本SPICE 2 2G。 19881988年，被定为美国国家标准。年，被定为美国国家标准。 19841984年，年，MicroSim公司推出了基于公司推出了基于SPICE的微机版的微机版本本PSpice（Personal- - SPICE）。）。 此后各种版本的此后各种版本的P PSpice不断问世，功能也越来越强。不断问世，功能也越来越强。经过了近经过了近3030年的不断改进、完善，已成为国际上公年的不断改进、完善，已成为国际上公认的一种工业标准工具。认的一种工业标准工具。 2020世纪世纪9090年代，年代，Pspice陆续开发了在陆续开发了在Windows环

8、境环境下运行的多个版本。下运行的多个版本。19981998年年1111月著名的月著名的EDA公司公司OrCAD公司与公司与PSpice原开发公司原开发公司MicroSim联合，联合，推出了比较经典的版本推出了比较经典的版本OrCAD/ /Pspice v9 9目前目前基础教学多采用此版本。基础教学多采用此版本。 PsPicePsPice集成到了集成到了OrCADOrCAD中之后，中之后，OrCADOrCAD软件又成了软件又成了CandenceCandence公司公司的的EDAEDA软件产品之一，不断更新，目软件产品之一，不断更新，目前最新版本是前最新版本是v15.7v15.7当然当然内核还是内

9、核还是SpiceSpice算法算法。二、二、OrCAD软件软件1. 软件构成软件构成主要由三个主要由三个模块组成：模块组成：（1） Capture CIS 模块模块 Capture CIS Capture CIS 模块是功能强大的电路原理图模块是功能强大的电路原理图设计软件。除可生成各类模拟电路、数字电设计软件。除可生成各类模拟电路、数字电路和数模混合电路的电路原理图外，还配路和数模混合电路的电路原理图外，还配备有元器件信息系统备有元器件信息系统CISCIS（Component Component Information SystemInformation System）, , 可以对元器件的

10、采可以对元器件的采用实施高效管理。用实施高效管理。（2）PSpice 模块模块PSpice PSpice 模块是通用电路模拟软件。除可对模模块是通用电路模拟软件。除可对模拟电路、数字电路和数模混合电路进行模拟电路、数字电路和数模混合电路进行模拟外，还具有优化设计的功能。该软件中的拟外，还具有优化设计的功能。该软件中的ProbeProbe模块，不但可以在模拟结束后显示结果模块，不但可以在模拟结束后显示结果信号波形，而且可以对波形进行各种运算处信号波形，而且可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性参数，分析电路特性理，包括提取电路特性参数，分析电路特性参数与元器件参数的关系。参数与元器件参数的

11、关系。（3）Layout Plus 模块模块Layout Plus 模块是印刷电路版（模块是印刷电路版（PCB）设计）设计软件。可直接将软件。可直接将 Capture生成的电路图通过生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为手工或自动布局布线方式转为PCB设计。设计。*本课程不涉及此模块本课程不涉及此模块2. OrCAD 软件包软件包（1）电路图生成软件（）电路图生成软件（Capture CIS ） 其主要功能是以人机交互方式在屏其主要功能是以人机交互方式在屏幕上绘制电路图，设置电路中元器件的幕上绘制电路图，设置电路中元器件的参数，生成多种格式要求的电连接网表。参数，生成多种格式要求的电连接网

12、表。在该程序中可直接在该程序中可直接调用调用运行运行PSpice及其及其它它配套软件配套软件。（2） 激励信号编辑软件激励信号编辑软件（StmEd：Stimulus Editor） 其主要功能是生成电路模拟中需要的其主要功能是生成电路模拟中需要的各信号源。包括瞬态分析中需要的脉冲、各信号源。包括瞬态分析中需要的脉冲、分段线性、调幅正弦、调频、指数等分段线性、调幅正弦、调频、指数等5 5种种信号波形和逻辑模拟中需要的时钟、脉信号波形和逻辑模拟中需要的时钟、脉冲、总线等各种信号。冲、总线等各种信号。（3） 模型参数提取软件模型参数提取软件（ModelEd：Model Editor） 其主要功能是提

13、取来自厂家的器件的数其主要功能是提取来自厂家的器件的数据信息，生成所需要的模型参数。尽管据信息，生成所需要的模型参数。尽管PSpiceA/ /D的模型库中提供了一万多种元器的模型库中提供了一万多种元器件的模型参数，但在实际应用中仍有用户觉件的模型参数，但在实际应用中仍有用户觉得不够用，这时得不够用，这时ModelEd软件就显得至关重软件就显得至关重要。要。（4 4）波形显示和分析模块（）波形显示和分析模块（Probe） 其主要功能是将其主要功能是将PspicePspice的分析结果用的分析结果用图形显示出来。不仅能显示电压、电流这图形显示出来。不仅能显示电压、电流这些基本电路参量的波形，还可显

14、示由基本些基本电路参量的波形，还可显示由基本参量组成的任意表达式的波形，所以有参量组成的任意表达式的波形，所以有“示波器示波器”之称。之称。（5 5）优化程序（）优化程序（OptimizerOptimizer） 其主要功能是自动调整元器件的参数其主要功能是自动调整元器件的参数设计值，使电路的特性得到改善，实现电设计值，使电路的特性得到改善，实现电路的优化设计。路的优化设计。PSpice A/D电路原理图生成电路模拟OrCAD/Capture CISOrCAD/Model Ed（模型参数提取）模型参数库激励信号波形编辑OrCAD/StmEd逻辑模拟数/模混合模拟模拟电路优化设计OrCAD/Opt

15、imizerOrCAD/Probe信号波形显示分析 OrCAD软件包中各软件之间的相互关系软件包中各软件之间的相互关系特性分析设置（profile）电路图生成（Capture）设计结果输出优化设计（Optimizer）新建设计项目（project）模拟结果分析（prober）电路模拟（PSpice A/D）设计满足要求？是否3. 3. OrCAD仿真分析电路过程仿真分析电路过程4. OrCAD/ /Pspice A/D v9.29.2的功能特点的功能特点(1)OrCAD/Pspice A/D 9.2(1)OrCAD/Pspice A/D 9.2可模拟以下可模拟以下6 6类常用的电路类常用的电路

16、元器件元器件 基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。 常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOSMOS管等。管等。 独立电压源和独立电流源。独立电压源和独立电流源。 各种受控电压源、受控电流源和受控开关。各种受控电压源、受控电流源和受控开关。 基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程 逻辑阵列等。逻辑阵列等。 常用单元电路，如运算放大器、常用单元电路，如运算放大器、555555定时器等。在这里集成定时器等。在这里集

17、成电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。元电路的内部结构。 OrCAD/ /PSpice A/DA/D v9 v9 支持的元器件类别及缺省字母代号支持的元器件类别及缺省字母代号 字母代号字母代号 元器件类型元器件类型 字母代号字母代号 元器件类型元器件类型BCaAs场效应管场效应管N数字输入数字输入C电容电容O数字输出数字输出D二极管二极管Q双极晶体管双极晶体管E压控电压源压控电压源R电阻电阻F流控电流源流控电流源S电压控制开关电压控制开关G压控电流源压控电流源T传输线传输线H流控电压源流控电压源U数字电路

18、单元数字电路单元I独立电流源独立电流源USTIM数字电路信号源数字电路信号源G结型场效应管结型场效应管V独立电压源独立电压源K互感、传输线耦合互感、传输线耦合W电流控制开关电流控制开关L电感电感X单元子电路调用单元子电路调用MMOS场效应管场效应管 ZIGBT管管(2) OrCAD/ /Pspice9 9可分析的电路特性有可分析的电路特性有6 6类类1515种：种： 直流分析直流分析 包括静态工作点（包括静态工作点（Bias Point Detail）、直流灵）、直流灵敏度（敏度（DC Sensitivity）、直流传输特性（）、直流传输特性（TF：Transfer Function）、直流特

19、性扫描（）、直流特性扫描（DC Sweep）分析。分析。 交流分析交流分析 包括频率特性（包括频率特性（AC Sweep）、噪声（）、噪声（Noise）分析。分析。 瞬态分析瞬态分析 包括瞬态响应分析（包括瞬态响应分析（Transient Analysis）、）、傅里叶分析（傅里叶分析（Fourier Analysis）。）。 参数扫描参数扫描 包括温度特性分析（包括温度特性分析（Temperature Analysis）参数扫描分析（参数扫描分析（Parametric Analysis）。）。（5 5）统计分析）统计分析 包括蒙托卡诺分析（包括蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）、）

20、、最坏情况分析（最坏情况分析（WC：Worst Case）。）。（6 6）逻辑模拟）逻辑模拟 包括逻辑模拟（包括逻辑模拟（Digital Simulation）、数）、数/ /模混合模混合模拟（模拟（Mixed A/ /D Simulation）、最坏情况时序分析）、最坏情况时序分析（Worst- -Case timing Analysis）。）。5.5.OrCAD/ /PSpice 9.2 9.2中的单位和数字中的单位和数字 Pspice Pspice 中采用的是实用工程单位制，如电压用中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（伏（V V）、电流用安培（）、电流用安培（A A）、电阻用欧姆（）、

21、电阻用欧姆（）、功）、功率用瓦特（率用瓦特（W W）等。在运行中，）等。在运行中，PspicePspice会根据具体对会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入1212和和12V12V意思一样。意思一样。 Pspice Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以用整数、小数和以1010为底的指数。用指数表示时，底为底的指数。用指数表示时，底数数1010用字母用字母E E来表示。对于比较大或比较小的数字，

22、来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用还可采用1010种比例因子种比例因子，如下表所示。，如下表所示。例如例如10001000、1 1E3 3和和1 1K都表示同一个数。都表示同一个数。OrCAD/ /PSpice 9.2 9.2中采用的比例因子中采用的比例因子 符号符号 比例因子比例因子 符符号号 比例因比例因子子F10-15M10-3P10-12K10+3N10-9MEG10+6U10-6G10+9MIL25.4 10-6T10+12特别注意：特别注意：（1 1）比例因子可用大写也可用小写，如）比例因子可用大写也可用小写，如m和和M都表都表示示1010-3-3。而国标规定，。而国标规定

23、，m表示表示1010-3-3，M表示表示1010+6+6，我们，我们通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中用用MEG表示表示1010+6+6。这一点在使用时应特别小心。这一点在使用时应特别小心。（2 2）比例因子只能用英文字母，如）比例因子只能用英文字母，如10-6用用U或或u表示表示，而国标规定而国标规定10-6用希腊字母用希腊字母m m表示表示。故如故如 电容容量电容容量C=1=110-6F，应写成，应写成C=1u（或（或1 1U）实验电路分析具体操作流程绘制电路图设置分析类型存盘电气规则检查生成网表分析（调用Pspice)Probe观察波

24、形读取数据计算指标放元件放电源连线编辑元件和电源参数 1. .调用调用Capture软件软件 在计算机上选择命令集：程序在计算机上选择命令集：程序/ /OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition/ /Capture CIS Lite Edition ，点击后就会，点击后就会在屏幕上出现在屏幕上出现Capture启动窗口。启动窗口。三、三、 用用CaptureCapture绘制电路图绘制电路图 2. 2. 新建设计项目新建设计项目(File/New/Project)(File/New/Project) 在在OrCADOrCAD软件包中，每一个设计或分析任软件包中，

25、每一个设计或分析任务都被当作一个项目，由项目管理器（务都被当作一个项目，由项目管理器（Project Project ManagerManager）统一管理。因此每开始一个新的任务）统一管理。因此每开始一个新的任务就等于新建一个设计项目，要调用项目管理器为就等于新建一个设计项目，要调用项目管理器为新建项目起个名，并确定有关的设置。新建项目起个名，并确定有关的设置。（1 1）给设计项目起名。）给设计项目起名。 在在NameName栏中键入项目名，例如我们为将要分析的基栏中键入项目名，例如我们为将要分析的基本放大器起名为本放大器起名为AmpAmp。（2 2）选定设计项目类型）选定设计项目类型如果电

26、路图要用于印制电路如果电路图要用于印制电路版设计，则应选版设计，则应选“PC Board PC Board Wizard ”Wizard ”或或“Programmable Logic Programmable Logic Wizard ”Wizard ”。如果只绘制电路如果只绘制电路, ,则应选则应选“Schematic”Schematic”。 有有4 4个选项可供选择。个选项可供选择。如要对绘制的电路进行如要对绘制的电路进行PspicePspice分析，应选分析，应选“Analog Analog or Mixed Signal or Mixed Signal Circuit”Circuit”

27、（3 3）设计项目路径名设置。）设计项目路径名设置。LocationLocation一项用于设置保存新一项用于设置保存新建设计项目的子目录。建设计项目的子目录。 建立新的Pspice项目Capture Capture 工作窗口工作窗口电路图编辑窗口电路图编辑窗口项目管理器窗口项目管理器窗口信息查看窗口信息查看窗口 3 3、加元器件库、加元器件库( (Place/PartPlace/Part命令命令) ) 在画电路图之前，首先要为将要画的电路选择元器在画电路图之前，首先要为将要画的电路选择元器件库。执行件库。执行Place/PartPlace/Part命令，命令，在，在Place/PartPla

28、ce/Part对话框中对话框中点击点击“Add”Add”按钮，出现按钮，出现Browse FileBrowse File对话框，将所需库对话框，将所需库点中，点击点中，点击“打开打开”按钮，则选中的库文件增至按钮，则选中的库文件增至“Labrarise”Labrarise”框框 中。反之，从中。反之，从“Labrarise”Labrarise”框，选中框，选中一个库文件，点击一个库文件，点击RemoveRemove按钮，即将该库文件框剔除。按钮，即将该库文件框剔除。加库加库剔除库剔除库OrCAD 9.2正式版中的正式版中的Pspice库文件库文件OrCAD 9.2教学版中的教学版中的Pspic

29、e库文件库文件Eval.lib 半导体器件、运放和逻辑单元(区别!)Breakout.lib 要考虑参数发生变化的元器件符号应采用此库中的Analog.lib 和Analog_p.lib 常用的无源元器件符号Source.lib 各种电源符号Sourcestm.lib 需要调用激励信号波形生成模块stimed 设置的各种电源符号。Special.lib 与电路模拟有关的一些专用符号Abm.lib 代表某些模拟功能的符号常用元器件类型和关键字电阻电阻 R电容电容 C电感电感 L三极管三极管 Q二极管二极管 D电位器电位器 POT正弦信号源正弦信号源 Vsin直流源直流源 VDC交流源交流源 VA

30、C数字激励源 Digclock Digstim4 4、取放元器件、取放元器件 完成元器件库配置后，点击完成元器件库配置后，点击“完成完成”按钮，按钮，屏幕上将出现电路图编辑窗口（屏幕上将出现电路图编辑窗口（Page EditorPage Editor）。）。0OutC110UVcc12VRb360kRL2kQ1Q2N2222VsRc2kC210U例如画一张基本放大电路，取放元器件的方法如下：例如画一张基本放大电路，取放元器件的方法如下： （1 1）在电路图编辑窗口下，启动）在电路图编辑窗口下，启动Place/PartPlace/Part命令，或按窗口右命令，或按窗口右侧对应的绘图工具快捷键侧对

31、应的绘图工具快捷键 ，幕上出现元器件符号选择框。，幕上出现元器件符号选择框。（2 2） 在列表框里点击所需元器件所在的符号库名。在列表框里点击所需元器件所在的符号库名。（3 3）在图）在图2.2.72.2.7的元器件列表框中通过右侧滚动条找到所需元的元器件列表框中通过右侧滚动条找到所需元器件符号名，点击之，该符号的图形即显示在预览框中器件符号名，点击之，该符号的图形即显示在预览框中。（4 4）点击）点击OKOK键，该元器件即被调至电路图中。键，该元器件即被调至电路图中。也可以也可以Part框中框中健入健入器件器件名名还可以搜索还可以搜索所需器件所需器件5 5、取放电源与接地符号取放电源与接地符

32、号 （1 1）取放电源符号）取放电源符号 可同取放元器件一样，在可同取放元器件一样，在SOURCESOURCE库中取电压源或电流库中取电压源或电流源。源。 （2 2）取放接地符号）取放接地符号 启动启动Place/GroudPlace/Groud，或按对应的绘图快捷键，或按对应的绘图快捷键 ，出，出现如图所示的选择框。在现如图所示的选择框。在SOURCESOURCE库中取库中取“0”0”符号。符号。6 . 6 . 连线与设置节点名连线与设置节点名（1）连线。）连线。启动启动Place/Wire命令。命令。 按对应的绘图快捷键按对应的绘图快捷键（2）设置节点名。）设置节点名。 例如想把输出端的节

33、点起名为例如想把输出端的节点起名为Out，步骤：，步骤：启动启动Place/Net Alias命令，或按对应的绘图快捷键命令，或按对应的绘图快捷键 ，屏幕上出现设置框。在设置框中键入节点名（例屏幕上出现设置框。在设置框中键入节点名（例Out）。）。 按按OK键，则光标处键，则光标处 附着一个小方框，将光标附着一个小方框，将光标 移至设置节点名的位置，移至设置节点名的位置， 按鼠标左键，新节点名按鼠标左键，新节点名 即出现在该位置。即出现在该位置。7. . 元器件属性参数编辑元器件属性参数编辑 CaptureCapture自动为每个元器件设置一个元件名和参数值，自动为每个元器件设置一个元件名和参

34、数值，元器件设置不符合要求时，可对元器件参数进行编辑。元器件设置不符合要求时，可对元器件参数进行编辑。(1)(1). .元器件群的元器件群的参数参数编辑编辑。选中所有要编辑的元器件。然后点选中所有要编辑的元器件。然后点击鼠标右键，调出快捷菜单，选择执行击鼠标右键，调出快捷菜单，选择执行EditEdit PropertiesProperties 命令，命令，即可开启该元器件群的属性编辑对话框，点击对话框左下方的即可开启该元器件群的属性编辑对话框，点击对话框左下方的PartPart按钮，便可更改各元器件的名称和参数按钮，便可更改各元器件的名称和参数。(2)(2). .单个元件的参数单个元件的参数编

35、辑编辑。双击该元件，即出现对话框。在。双击该元件，即出现对话框。在ValueValue文本框中键入新值即可。同时可以修改该元件电路图中文本框中键入新值即可。同时可以修改该元件电路图中的显示格式（的显示格式（Display FormatDisplay Format）、字体（）、字体（FontFont）、颜色）、颜色（ColorColor）和放置位置（）和放置位置（RotationRotation）等。）等。（3）还可以只修改某项参数）还可以只修改某项参数键入参数键入参数为正弦信号源设置参数为正弦信号源设置参数正弦源（正弦源（VSINVSIN）有有3 3个外显参数需要设置个外显参数需要设置。 参数

36、参数 名称名称单位单位设定值设定值VOFF直流偏置电压直流偏置电压V0VAMPL振幅振幅V30mVFREQ频率频率Hz1K另外VSIN还有一个关键参数AC，并不直接显示，但为了后面的交流分析必须确定其值；可用右键菜单点用 Edit / Properties命令,调出 Property Editor加入AC=5mV。视频中有，教材只在实验二才做了说明！为三极管设定参数为三极管设定参数 鼠标选中三极管并单单击（符号变为红色）然后，选择菜单中菜单中Edit/ PSpice Model 。打开模型编辑框，在一堆文本标示的内参数中（第一行）找到Bf，修改Bf为设定的值（如80），保存，退出回到主界面。视

37、频上有，教材上漏掉了这一段！视频上有，教材上漏掉了这一段！绘图快捷键：绘图快捷键：四、四、 OrCAD/PspiceOrCAD/Pspice的基本电路特性分析的基本电路特性分析1 . . 静态工作点分析静态工作点分析 静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，对各个信号源取其直流电平值，计算电路的直流偏置量。对各个信号源取其直流电平值，计算电路的直流偏置量。例：求基本放大电路例：求基本放大电路的静态工作点。步骤的静态工作点。步骤如下：如下：（1 1）用）用CaptureCapture软软件画好电路图件画好电路图（2 2） 建立模拟类型分组。

38、建立模拟类型分组。 建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。OrCAD/PSpice OrCAD/PSpice 9.29.2将基本直流分析、直流扫描分析、交流分析和瞬态分析规定将基本直流分析、直流扫描分析、交流分析和瞬态分析规定为为4 4种基本分析类型。每一个模拟类型分组中只能包含其中的一种基本分析类型。每一个模拟类型分组中只能包含其中的一种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。 在电路图编辑窗口（在电路图编辑窗口（Page EditorPage Editor）下，点击）下，点击PSpice

39、/New PSpice/New Simulation ProfileSimulation Profile命令，命令，出现出现New SimulationNew Simulation对话框对话框, ,在在NameName栏键入模拟类型组的名称，本例取名为栏键入模拟类型组的名称，本例取名为DCDC屏幕上出现模拟类型分组对话框。屏幕上出现模拟类型分组对话框。 （3 3）设置分析类型和参数。）设置分析类型和参数。 在在Analysis typeAnalysis type栏中选栏中选“Bias Point”Bias Point”。在在OptionOption栏中选栏中选“General Settings

40、”General Settings”。 在在Output File OptionsOutput File Options栏中选栏中选“Include detailed bias Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”and semiconductors”（4 4）运行）运行PspicePspice。 启动启动Pspice/RunPspice/Run命

41、令，软件开始分析计算。命令，软件开始分析计算。（5 5）查看分析结果。）查看分析结果。 分析计算结束后，系统自动调用分析计算结束后，系统自动调用ProbeProbe模块，屏幕上出模块，屏幕上出现现ProbeProbe窗口。选择窗口。选择View/Output FileView/Output File命令，即可看到本例命令，即可看到本例的文本输出文件的文本输出文件DC.outDC.out。2. . 瞬态分析瞬态分析 瞬态分析又称瞬态分析又称TRANTRAN分析，就是求电路分析，就是求电路的时域响应。它可在给定输入激励信号情的时域响应。它可在给定输入激励信号情况下，计算电路输出端的瞬态响应，也可况

42、下，计算电路输出端的瞬态响应，也可在没有激励信号但有贮能元件（如在没有激励信号但有贮能元件（如C C和和L L）的情况下，求振荡波形。的情况下，求振荡波形。（3 3）设置模拟类型。）设置模拟类型。（4 4）设置分析参数：）设置分析参数：例：求基本放大电路的例：求基本放大电路的瞬态分析瞬态分析。步骤如下：。步骤如下：（1 1）用）用CaptureCapture软件画电路图。软件画电路图。（2 2）为正弦信号源设置参数。）为正弦信号源设置参数。在在Analysis typeAnalysis type栏中选栏中选“Time Time DomainDomain（TransientTransient）”

43、。在在OptionOption栏中选栏中选“General Settings”General Settings”。在在Run toRun to栏中填入栏中填入“2ms”2ms”。意思是瞬态分析的终止时间为。意思是瞬态分析的终止时间为2ms2ms。在在Start saving dataStart saving data栏中填入栏中填入“0”0”。意思是起始时间为。意思是起始时间为0 0。在在Maximum StepMaximum Step栏中填入栏中填入“40us”40us”。意思是时间步长为。意思是时间步长为4040m ms s。（5 5）运行）运行PspicePspice。执行。执行Pspi

44、ce/RunPspice/Run命令。命令。（6 6）查看分析结果。）查看分析结果。 分析计算结束后，系统自动调用分析计算结束后，系统自动调用ProbeProbe模块，屏模块，屏幕上出现如图所示的幕上出现如图所示的ProbeProbe窗口。窗口。 在在ProbeProbe窗口中，执行窗口中，执行Trace/Add TraceTrace/Add Trace命令，命令，出现出现Add Trace Add Trace 对话框。对话框。可用以下两种方法选择要显示的变量名：可用以下两种方法选择要显示的变量名： 在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要显示的变量名，

45、该变量名即出现在下端的显示的变量名，该变量名即出现在下端的“Trace Trace Expression”Expression”文本框中，允许同时点选多个输出变文本框中，允许同时点选多个输出变量。量。 在在“Trace Expression”Trace Expression” 文本框中键入要显示的文本框中键入要显示的 变量名。然后点变量名。然后点OKOK按钮，按钮， 选中的变量波形就显示选中的变量波形就显示 在屏幕上。在屏幕上。建立两个以上的波形显示区建立两个以上的波形显示区本例想同时观看输出输入波形，但两者电压幅度相差悬殊，在同本例想同时观看输出输入波形，但两者电压幅度相差悬殊，在同一坐标中

46、显示显然是不合适的，可采用添加波形显示区的方法：一坐标中显示显然是不合适的，可采用添加波形显示区的方法： 在在Add Trace Add Trace 对话框中，选择对话框中，选择V V（OutOut），点），点OKOK按钮，按钮，显示出输出端的波形。显示出输出端的波形。 执行执行Plot/Add Plot to WindowPlot/Add Plot to Window命令，屏幕上添加一个命令，屏幕上添加一个空白的波形显示区。空白的波形显示区。 再执行再执行Trace/Add TraceTrace/Add Trace命令，在命令，在Add Trace Add Trace 对话框选对话框选择择V

47、 V（Vs:+Vs:+），点），点OKOK按钮，在新加的波形显示区显示出输入信号按钮，在新加的波形显示区显示出输入信号VsVs的波形。的波形。3.3.交流分析交流分析 交流分析又称交流分析又称ACAC分析，就是求电路的频域分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算出电路的幅频响应和相频响应。出电路的幅频响应和相频响应。 作交流分析时，作交流分析时，应应注意：对于注意：对于AC SweepAC Sweep，必须具，必须具有有AC AC 激励源。产生激励源。产生AC AC 激励源的方法有以下两种：激励源的方法有以下两种： 调用调用VAC

48、或或IAC 激励源；激励源； 在已有的激励源（如在已有的激励源（如VSIN）的属性中加入）的属性中加入 “AC”属性，并输入它的幅值。属性，并输入它的幅值。 交流分析交流分析VSINVSIN信号源加信号源加ACAC属性属性 交流分析交流分析必须具有必须具有AC AC 激励源。可以在已激励源。可以在已有的激励源（如有的激励源（如VSINVSIN）的属性中加入）的属性中加入 “ “AC”AC”属性，并输入它的幅值。属性，并输入它的幅值。 例：分析单管放大电路例：分析单管放大电路的幅频特性。的幅频特性。（1）用用CaptureCapture软件画好电路软件画好电路图。图。信号源选正弦源信号源选正弦源

49、VSIN，用用Edit / Properties命令命令，调出，调出Property Editor加入加入AC=1V（或其他数值）（或其他数值）（2）建立建立ACAC分析类型，分析类型，设置参数设置参数:在在Analysis type栏中选栏中选“AC Sweep/Noise”。 在在Option栏中选栏中选“General Settings”。在在AC Sweep TypeAC Sweep Type栏中选栏中选“LogarithmiLogarithmi：Decade”Decade”。在在StartStart栏中填入栏中填入“10”10”。在在EndEnd栏中填入栏中填入“10MEG”10ME

50、G”。在在Points/DecadePoints/Decade栏中填入栏中填入“4”4”。意思是每。意思是每1010倍频间倍频间隔计算隔计算4 4个点个点。交流分析建立交流分析建立ACAC分析类型分析类型（3）交流分析交流分析查看分析结果。查看分析结果。 输出电压的幅频率特性输出电压的幅频率特性 在在Add Trace 对话框下端的对话框下端的“Trace Expression”文本框中文本框中键入键入V（OUT），即显示输出电压的幅频率特性曲线。），即显示输出电压的幅频率特性曲线。 电压增益的幅频特性电压增益的幅频特性 在在Probe窗口中，执行窗口中，执行Trace/Add Trace命令

51、，在命令，在“Trace Expression”文本框中键入文本框中键入DB（V（OUT）/V（IN），即显），即显示出电压增益的幅频特性曲线。示出电压增益的幅频特性曲线。 电压增益的相频特性电压增益的相频特性 在在“Trace Expression”文本框中键文本框中键P（V（OUT）/V（IN），即显示出电压增益的相频特性曲线。，即显示出电压增益的相频特性曲线。 输入阻抗输入阻抗 在在“Trace Expression”文本框中键（文本框中键（V（IN）/I(CB)）) ，即，即显示出显示出输入阻抗输入阻抗特性曲线。特性曲线。 输出阻抗输出阻抗 打开电路图形文件！修改电路：打开电路图形文件

52、！修改电路：去掉原输入信号源，去掉原输入信号源，短路；短路； 去掉输出端负载去掉输出端负载RL，换成一个外加的，换成一个外加的VSIN信信号源号源 V2。 设设V2内参数内参数AC=1V。 检查连线检查连线& &存盘；存盘； PSpice/New Simulation 仿真设置同前。仿真设置同前。 PSpice /RUN，若无错，若无错， 可观察可观察 Trace/Add Trace Trace Expression 键入：键入： V(V2:+)/I(V2) 得得Ro(4)(4)交流分析中的输出变量名交流分析中的输出变量名 作交流分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可作交流

53、分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可在基本格式中的关键字在基本格式中的关键字V或或I后面加一标示符，以表示输出量后面加一标示符，以表示输出量类型。下表示出了类型。下表示出了5种标示符及含义。种标示符及含义。 标示符标示符 含含 义义示例示例M输出变量的振幅输出变量的振幅VM（Out）：接点）：接点Out与地之间交流电压振与地之间交流电压振幅幅DB输出变量的振幅分贝输出变量的振幅分贝数数VDB（Out）：接点）：接点Out与地之间交流电压与地之间交流电压振幅分贝数振幅分贝数P输出变量的相位输出变量的相位VDP（Out1， Out2）：接点）：接点Out1与与Out2之之间交流电压相位间交流

54、电压相位R输出变量的实部输出变量的实部VR（Q1：C）：晶体管）：晶体管Q1集电极的交流电集电极的交流电压实部压实部I输出变量的虚部输出变量的虚部VI（Q1：C）：晶体管）：晶体管Q1集电极的交流电压集电极的交流电压虚部虚部4. . 参数扫描分析参数扫描分析 参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，对指定的每个参数值进行一次基本分析。每一种基本分析如对指定的每个参数值进行一次基本分析。每一种基本分析如DCDC分析、分析、ACAC分析、分析、TRANTRAN分析都可与参数扫描分析配合使用。它在分析都可与参数扫描分析配合使用。它在电路

55、优化方面有着重要作用。电路优化方面有着重要作用。例：在基本放大电路输入例：在基本放大电路输入端加一正弦信号，分析当端加一正弦信号，分析当基极电阻基极电阻Rb1变化变化时，对输时，对输出波形的影响。出波形的影响。（1）用）用Capture软件画好电路图。并作如下修改：软件画好电路图。并作如下修改： 将基极电阻将基极电阻Rb1设置为参数。用鼠标左键双击设置为参数。用鼠标左键双击Rb1的阻值，在屏上出现的的阻值，在屏上出现的“Display Properties”设置框中，将其值改为设置框中，将其值改为Rval。 在在栏中键入栏中键入60k，表示表示进行其他分析时，该阻值为进行其他分析时，该阻值为6

56、0k。这样设置的参数称为。这样设置的参数称为全局参数全局参数（Global）。）。 按按Apply按钮。按钮。 用参数符号设置阻值参数。从元件库用参数符号设置阻值参数。从元件库(Special)中调出名为中调出名为的的符号，放在符号，放在Rb1旁。双击该符号，幕上出现元器件属性编辑器。按旁。双击该符号，幕上出现元器件属性编辑器。按New Column按钮，出现新增属性参数对话框，在按钮，出现新增属性参数对话框，在栏中键入栏中键入Rval.（2 2）设置分析类型和参数：在分析类型和参数设置框中设置好）设置分析类型和参数：在分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，在瞬态分析的参数后，在Opt

57、ions栏中再点选栏中再点选“Parametric Sweep”，左边出现扫描参数设置对话框。，左边出现扫描参数设置对话框。 在在Sweep variable 栏中选中栏中选中“Global paramete”。在在Sweep type 栏中选中栏中选中“Linear”。在在Start栏中填入栏中填入30k在在paramete栏中填栏中填入入“Rval”。在在End栏中填入栏中填入“1MEG”。在在Increment栏中栏中填入填入“30k”。意思是意思是Rval的电阻从的电阻从30kW W变变化到化到1MEG ，步长为，步长为30kW W。注意：注意：Options栏中的两项栏中的两项“Ge

58、neral Settings” 和和“Parametric Sweep”必须全都选中。必须全都选中。（3）运行）运行Pspice。（4）查看分析结果。在出现）查看分析结果。在出现多批运行结果选择框中选多批运行结果选择框中选All并按并按OK键。在键。在Add Trace 对话框中用光标点对话框中用光标点V（Out），），就显示出在电阻就显示出在电阻Rb1取多个取多个阻值时的多条阻值时的多条V（Out）曲线。）曲线。如果只要简单的失真现象观察，那么只需手动修如果只要简单的失真现象观察，那么只需手动修改有关参数来进行瞬态分析得出输出波形即可。改有关参数来进行瞬态分析得出输出波形即可。实验内容实验内

59、容 单级共射电路仿真分析单级共射电路仿真分析 + Rc 5.1k Rb12 10k C1 10m mF 1k Re12 c b e Re11 51W W Ce 47m mF + T1 C2 + 10m mF 5.1k RL 100k Rp 16k +12V +VCC vi + - vo1 + - Rb11 要求：要求：1. 在在Schematics中画出中画出电电路图路图，设定各种参数；，设定各种参数；2. 直流工作点分析直流工作点分析：从：从out文件摘取必要结果文件摘取必要结果IB、IC、VBE、VCE；3. 瞬态分析瞬态分析得到输入、输得到输入、输出电压波形，计算增益；出电压波形，计算增

60、益；4. 交流扫描分析交流扫描分析得到频率得到频率特性，计算通频带；进而特性，计算通频带；进而分析输入、输出电阻分析输入、输出电阻；5. 手动改变手动改变Rb11值通过值通过瞬瞬态分析态分析得到多种非线性得到多种非线性失失真输出真输出电压波形；电压波形；扩展共射共集放大电路仿真分析扩展共射共集放大电路仿真分析要求要求：正常放大状态下，输入输出电压波形；频率特性；：正常放大状态下，输入输出电压波形；频率特性；计算电压增益，通频带；输出电阻的求解。计算电压增益，通频带；输出电阻的求解。 + *Rb11 51k Rc1 5.1kW Rb12 10k C1 10mF 1kW Re12 c b e Re11 51W C3 + 10mF C