高等电路分析7 电路仿真软件

PSpice和Multisim电路仿真软件2009-11-9SPCIE和PSPICESPICE--SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis1972年由加州大学伯克利分校开发完成程序代码完全开放，用户可以根据需要修改1988年SPICE成为美国国家标准1984年Microsim公司开发完成PSPICE成为第一个用于PC平台的SPICE模拟器1998年Microsim公司并入OrCAD公司Multisim由加拿大ElectronicsWorkbench公司研制该软件以前的版本称为ElectronicsWorkbenchMultisim的仿真内核结合了SPICE3F5和XSPICE，并增强了数模混合仿真功能。突出优点是直观的图形显示，虚拟仪器测量(示波器；函数发生器；万用表；频谱绘图仪；逻辑分析仪)、模仿真实实验台。作为设计工具，可以与其他流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。1.电路仿真的意义和作用电路仿真：就是把电子器件和电路模块以数学模型表示，并配合数值分析和图形模拟显示的方法，实现电路的功能模拟和特性分析。作用：验证设计方案的正确性（电路分析和最坏情况分析）；优化电路设计；电路性能的模拟测试（逻辑模拟）；电路图生成和印刷板设计等。意义：理论上反映电路特性，能极其方便、快捷、经济地实现电路结构的优化设计，这对缩短电子产品开发周期、降低开发费用、提高综合性能、提高市场竞争力，都有着十分重要的意义。Fig.71probe共发射极放大器电路的波形分析结果共发射极放大器电路的输入和输出波形可以选泰克示波器界面

画电路图标注元件参数

设置接地点及观测点设置信号源属性建立分析类型启动仿真仿真结果分析2.电路仿真流程图PSPICE绘电路图界面总线Multisim主界面信号源属性设置仿真的结果是否成功，是否能达到预期的效果与信号源的选用和设置有很大的关系，我们要用上的几个信号源有：VDC------简单直流电源：只设电压DC=?即可，主要作电路电源和DC扫描分析。VAC------简单交流电源：只需设交流电压值ACMAG=?

，常用于电路AC扫描分析的信号源。VSIN-----复合电压源：它内含正弦信号、直流电压，交流变频信号等，需设置五个参数：DC=_(一般取0)，AC=_，VOFF(直流偏移量，一般取0)=_，VAMPL(正弦波幅度)=_，FREQ(频率)=_，它常用于对放大电路进行综合分析的信号源。指数源一般形式：

EXP(V1V2TRDTRCTFDTFC)V1 初始电压V2 峰值电压TRD 上升延时时间TRC 上升时间常数TFD 下降延时时间TFC 下降时间常数脉冲源一般形式：

PULSE(V1V2TDTRTFPWPER)V1 初始电压V2 脉冲电压TD 延迟时间TR 上升时间TF 下降时间PW 脉冲宽度PER 脉冲周期分段线性源一般形式：

PWL(T1V1T2V2….TNVN)Ti 时间点Vi 该时间点电压值单频调频源一般形式：

SFFM(V0VAFCMODFS)V=V0+VAsin[(2πFCt)+Msin(2πFSt)] V0 偏置电压

VA 电压振幅

FC 载波频率

MOD 调制系数

FS 信号频率正弦源一般形式：

SIN(V0VAFREQTDALPHATHETA) V=V0+VAe-α(t-td)sin[2πf(t-td)-θ] V0 偏置电压

VA 电压振幅

FREQ 频率

TD 延迟时间

ALPHA 阻尼因子

THETA 相位延迟3.分析类型正确地选择仿真类型，是确保仿真成功的关健。3.1DC分析3.2AC分析3.3瞬态分析3.4温度影响分析3.5灵敏度分析321453.1DC扫描分析分析电源变化对电路工作特性的影响单击“DCSweep”进入DC扫描分析对话框，设置如右图。直流扫描分析语句格式：

.DC(SType)SNAMESSTARTSSTOPSINCR

+<SNAME2SSTARTSSTOP SINCR>例子：

.DCVIN－0.2550.25IB0mA1mA100uA .DCLINI25mA-2mA0.2mA .DCRESRMOD(R) .DCDECNPNQMOD1(IS)1E-181E-155 .DCTEMPLIST–45–150l550100125 .DCPARAMVSUPPLY7.5150.5扫描类型：包括LIN、DEC、OCT、LIST扫描参数名：电源、温度、模型参数、全局变量等扫描起始值扫描中止值扫描增量或点数，必须大于0嵌套扫描spice语句格式：.OP此语句计算并打印出电路的直流工作点，这时电路中所有电感短路，电容开路。在瞬态和交流分析前程序将自动进行直流工作点分析，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号分析时非线性器件的线性化小信号模型参数。输出结果包括：

1、所有节点的电压

2、所有电压源的电流及电路的直流总功耗

3、所有晶体管各极的电流和电压

4、非线性受控源的小信号(线性化)参数3.2AC扫描分析对电路频率特性的分析，如放大电路的频带宽度单击ACSweep进入AC扫描分析对话框。线性扫描对数扫描交流特性分析语句格式：

.AC(SType)NFSTARTFSTOP

要使用AC特性分析，必须在输入中至少指定一个独立源的交流值，以使分析得以进行。此外要使FSTOP＞FSTART＞0。

AC分析中，所有具有非零幅度值的独立电压和电流源都是电路的输入。要得到AC的分析结果必须使用.PRINT，.PLOT或.PROBE中的一个。可得到网络的幅频特性与相频特性，得到在给定频率下的输入与输出阻抗等。对非线性动态网络可求出有输入或无输入时的稳态周期解。频率取值方法，包括LIN、DEC、OCT每一数量级中取频率点的数目起始频率值终止频率值噪声分析语句格式：

.NOISEV(N+,N-)SOURCEM例，NOISEV(5)VIN10该语句是进行电路的噪声分析。噪声分析是同交流分析一起进行的。所以．NOISE语句要与.AC语句一同出现。电路中产生噪声的器件有电阻器和半导体器件。每个器件的噪声源在AC分析的每个频率计算出相应的噪声，并传送到一个输出节点，所有传送到该节点的噪声进行方均根相加，就得到了指定输出端的等效输出噪声。计算从输入源到输出端的电压(电流)增益，由输出噪声和增益就得到等效输入噪声值节点总的噪声输出电压作为噪声输入基准并计算等效输入噪声节点处的独立电压源或独立电流源名称频率问隔点数，在每个间隔频率点，电路中每个噪声源的贡献将打印出来。若为零则不打印该信息3.3瞬态分析常用于对动态网络进行时域分析、正弦波放大分析，振荡电路波形分析等。单击“Transient”进入瞬态分析对话框，进行设置。语句格式：.TRANTSTEPTSTOP<TSTART><TMAX><UIC>例： .TRAN1NSl00NS .TRAN1nsl00NS1NSUIC 其中TSTEP是绘图的时间增量，TSTOP是分析终止时间，TSTART是绘图的开始时间，TSTART缺省值为0。TMAX是最大步长。

UIC，表示用户用自己规定的初始条件进行瞬态分析，而不用在瞬态分析前进行静态工作点的求解。瞬态分析总是从时间零开始，在时间零到TSTART的时间间隔内，瞬态电路分析仍进行，只是不输出也不存贮。3.4温度特性分析分析温度变化对元件参数的影响。单击“Parametric”，进入参数扫描对话框，设置如右图，注意的是，除温度参数外，还应设置另外一个仿真分析项，以观察其在温度变化时参数的变化情况。123.5灵敏度分析计算电路中元件参数变化时对输出量的影响。灵敏度分析可在直流工作情况下进行，也可在交流和瞬态工作条件下进行。单击“Sensitivity”进入灵敏度分析对话框。该仿真分析没有图形，只有分析报告。4.二者仿真功能的异同PSpice的仿真分析基本分析高级分析直流分析交流分析时域信号分析温度分析参数分析蒙特卡罗分析灵敏度/最差情况分析偏压点分析直流扫描分析直流灵敏度分析小信号直流转移分析交流扫描分析噪声分析暂态分析傅立叶分析基本分析扫描分析直流分析交流分析时域信号分析温度分析参数分析交流灵敏度分析直流灵敏度偏压点分析直流扫描分析直流灵敏度分析小信号直流转移分析交流扫描分析噪声分析暂态分析傅立叶分析失真分析高级分析零极点分析传递函数分析Multisim的仿真分析总结：Multisim与PSpice都可以对电路进行功能仿真，比如：直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、直流扫描分析、温度分析、参数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析。Multisim还可以对电路进行失真分析、直流/交流灵敏度分析、零点/极点分析、交流传递函数分析、RF电路仿真、自定义类型仿真虽然PSpice也有灵敏度、传递函数分析功能，但都只适用于直流情况。Multisim

比PSpice出色的地方是提供了多种常用的虚拟仪表，包括数字万用表、函数信号发生器、功率计、双踪示波器、波特图示仪、字符发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等。逻辑转换仪是Multisim所特有的虚拟仪器，实际工作中不存在与之相对应的设备。Multisim的虚拟仪表与现实中所使用的仪表一样，可以直接通过这些仪表观察电路的运行状态。5.二者对仿真分析结果处理的异同Multisim能将仿真分析结果传输给多种软件：(1)把仿真电路原理图资料传输给ElectronicsWorkBench的UhiBoard模块，也可以将原理图转换成其他PCB电路板格式的软件OrCAD、PADS和Protel等所能接受的网络表文件。注意，如果电路中使用了虚拟仪器，这些虚拟仪器将不会传输到网表中。(2)把仿真分析的结果输