1、實驗一實驗一 PSpice軟件仿真練習（一）軟件仿真練習（一） 電子線路電子線路CAD概述概述 OrCAD/PSpice仿真軟件操作介紹仿真軟件操作介紹 本次實驗內容及要求本次實驗內容及要求 就是用計算機來幫助人們分析或者設計電子就是用計算機來幫助人們分析或者設計電子電路。它是電路。它是CADCAD和和EDAEDA技術的重要組成部分。技術的重要組成部分。 電子電路設計就是根據給定的功能和特電子電路設計就是根據給定的功能和特性指標要求，通過各種方式，確定電路采用性指標要求，通過各種方式，確定電路采用的拓撲結構及各個元件的參數值。的拓撲結構及各個元件的參數值。1 1、什么是、什么是“電子電路計算機

2、仿真電子電路計算機仿真”計算機輔助設計計算機輔助設計CADCAD（Computer Aided Computer Aided DesignDesign） 就是在電子電路設計過程中，借助于計就是在電子電路設計過程中，借助于計算機來迅速準確地完成設計任務。算機來迅速準確地完成設計任務。2 2、電子電路設計方式電子電路設計方式 人工設計人工設計 方案的提出、驗證和修改都是人工完成方案的提出、驗證和修改都是人工完成的。其中設計方案的驗證采用搭接實驗電路的。其中設計方案的驗證采用搭接實驗電路的方式進行。的方式進行。 電子設計自動化電子設計自動化EDAEDA（Electronic Design Elect

3、ronic Design AutomationAutomation） 就是以計算機硬件和系統軟件為基本工就是以計算機硬件和系統軟件為基本工作平臺，繼承和借鑒前人在電路、圖論與拓作平臺，繼承和借鑒前人在電路、圖論與拓撲邏輯和優化理論等多學科的最新科技成果，撲邏輯和優化理論等多學科的最新科技成果，在開發電子電路與系統時，利用計算機進行在開發電子電路與系統時，利用計算機進行設計、分析、仿真、制造等工作。設計、分析、仿真、制造等工作。3 3、EDAEDA技術的優點技術的優點v縮短設計周期。（計算機模擬代替搭實驗電路；印刷電路板設計軟件）v節省設計費用。v提高設計質量。（靈敏度分析、容差分析、成品率模擬

4、、最壞情況分析、優化設計等）v共享設計資源。（成熟的單元設計及各種模型和模型參數均放在數據庫中）v很強的數據處理能力。（計算機存儲量大、數據處理能力強，設計完后，可以很方便地生成各種數據文件和報表文件）電子線路計算機輔助分析與設計的基本流程提 出 設 計 指 標擬 定 電 路 方 案設 定 器 件 參 數CAA數 據 輸 出指 標 滿 足 要 求電 路 設 計 結 束Y修 改 電 路 方 案修 改 電 路 參 數是 否 要 修 改 電 路 方 案YNN電路安裝、調試和測量4.4.微機級電子電路微機級電子電路EDAEDA軟件軟件 直到直到8080年代初，年代初，CADCAD軟件還只能在小軟件還只

5、能在小型機或專用的工作站上運行。型機或專用的工作站上運行。 近年來，新型微機系統功能越來越近年來，新型微機系統功能越來越強，微機上的強，微機上的EDAEDA軟件也發展到了相當軟件也發展到了相當的水平。的水平。 其中，其中，OrCADOrCAD軟件和軟件和PSPicePSPice軟件是軟件是其典型代表。其典型代表。 SPICE仿真程序仿真程序 SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最為普遍的電路級模擬程序，）是最為普遍的電路級模擬程序，各軟件廠家提供提供了各軟件廠家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice等

6、等不同版本不同版本spice軟件軟件，其，其仿真核心仿真核心大同小異，都是大同小異，都是采用了由美國加州采用了由美國加州Berkeley大學開發的大學開發的spice模擬模擬算法算法。 SPICE可對電路進行非線性直流分析、非線性可對電路進行非線性直流分析、非線性瞬態分析和線性交流分析。其內建半導體器件模瞬態分析和線性交流分析。其內建半導體器件模型，用戶只需選定模型級別并給出合適的參數。型，用戶只需選定模型級別并給出合適的參數。 PSpice軟件的軟件的發展過程發展過程 19721972年，由美國加州大學伯克萊分校研制出年，由美國加州大學伯克萊分校研制出SPICE 19751975年，推出正式

7、實用化版本年，推出正式實用化版本SPICE 2 2G。 19881988年，被定為美國國家標準。年，被定為美國國家標準。 19841984年，年，MicroSim公司推出了基于公司推出了基于SPICE的微機版的微機版本本PSpice（Personal- - SPICE）。）。 此后各種版本的此后各種版本的P PSpice不斷問世，功能也越來越強。不斷問世，功能也越來越強。經過了近經過了近3030年的不斷改進、完善，已成為國際上公年的不斷改進、完善，已成為國際上公認的一種工業標準工具。認的一種工業標準工具。 2020世紀世紀9090年代，年代，Pspice陸續開發了在陸續開發了在Windows環

8、境環境下運行的多個版本。下運行的多個版本。19981998年年1111月著名的月著名的EDA公司公司OrCAD公司與公司與PSpice原開發公司原開發公司MicroSim聯合，聯合，推出了比較經典的版本推出了比較經典的版本OrCAD/ /Pspice v9 9目前目前基礎教學多采用此版本。基礎教學多采用此版本。 PsPicePsPice集成到了集成到了OrCADOrCAD中之后，中之后，OrCADOrCAD軟件又成了軟件又成了CandenceCandence公司公司的的EDAEDA軟件產品之一，不斷更新，目軟件產品之一，不斷更新，目前最新版本是前最新版本是v15.7v15.7當然當然內核還是內

9、核還是SpiceSpice算法算法。二、二、OrCAD軟件軟件1. 軟件構成軟件構成主要由三個主要由三個模塊組成：模塊組成：（1） Capture CIS 模塊模塊 Capture CIS Capture CIS 模塊是功能強大的電路原理圖模塊是功能強大的電路原理圖設計軟件。除可生成各類模擬電路、數字電設計軟件。除可生成各類模擬電路、數字電路和數模混合電路的電路原理圖外，還配路和數模混合電路的電路原理圖外，還配備有元器件信息系統備有元器件信息系統CISCIS（Component Component Information SystemInformation System）, , 可以對元器件的

10、采可以對元器件的采用實施高效管理。用實施高效管理。（2）PSpice 模塊模塊PSpice PSpice 模塊是通用電路模擬軟件。除可對模模塊是通用電路模擬軟件。除可對模擬電路、數字電路和數模混合電路進行模擬電路、數字電路和數模混合電路進行模擬外，還具有優化設計的功能。該軟件中的擬外，還具有優化設計的功能。該軟件中的ProbeProbe模塊，不但可以在模擬結束后顯示結果模塊，不但可以在模擬結束后顯示結果信號波形，而且可以對波形進行各種運算處信號波形，而且可以對波形進行各種運算處理，包括提取電路特性參數，分析電路特性理，包括提取電路特性參數，分析電路特性參數與元器件參數的關系。參數與元器件參數的

11、關系。（3）Layout Plus 模塊模塊Layout Plus 模塊是印刷電路版（模塊是印刷電路版（PCB）設計）設計軟件。可直接將軟件。可直接將 Capture生成的電路圖通過生成的電路圖通過手工或自動布局布線方式轉為手工或自動布局布線方式轉為PCB設計。設計。*本課程不涉及此模塊本課程不涉及此模塊2. OrCAD 軟件包軟件包（1）電路圖生成軟件（）電路圖生成軟件（Capture CIS ） 其主要功能是以人機交互方式在屏其主要功能是以人機交互方式在屏幕上繪制電路圖，設置電路中元器件的幕上繪制電路圖，設置電路中元器件的參數，生成多種格式要求的電連接網表。參數，生成多種格式要求的電連接網

12、表。在該程序中可直接在該程序中可直接調用調用運行運行PSpice及其及其它它配套軟件配套軟件。（2） 激勵信號編輯軟件激勵信號編輯軟件（StmEd：Stimulus Editor） 其主要功能是生成電路模擬中需要的其主要功能是生成電路模擬中需要的各信號源。包括瞬態分析中需要的脈沖、各信號源。包括瞬態分析中需要的脈沖、分段線性、調幅正弦、調頻、指數等分段線性、調幅正弦、調頻、指數等5 5種種信號波形和邏輯模擬中需要的時鐘、脈信號波形和邏輯模擬中需要的時鐘、脈沖、總線等各種信號。沖、總線等各種信號。（3） 模型參數提取軟件模型參數提取軟件（ModelEd：Model Editor） 其主要功能是提

13、取來自廠家的器件的數其主要功能是提取來自廠家的器件的數據信息，生成所需要的模型參數。盡管據信息，生成所需要的模型參數。盡管PSpiceA/ /D的模型庫中提供了一萬多種元器的模型庫中提供了一萬多種元器件的模型參數，但在實際應用中仍有用戶覺件的模型參數，但在實際應用中仍有用戶覺得不夠用，這時得不夠用，這時ModelEd軟件就顯得至關重軟件就顯得至關重要。要。（4 4）波形顯示和分析模塊（）波形顯示和分析模塊（Probe） 其主要功能是將其主要功能是將PspicePspice的分析結果用的分析結果用圖形顯示出來。不僅能顯示電壓、電流這圖形顯示出來。不僅能顯示電壓、電流這些基本電路參量的波形，還可顯

14、示由基本些基本電路參量的波形，還可顯示由基本參量組成的任意表達式的波形，所以有參量組成的任意表達式的波形，所以有“示波器示波器”之稱。之稱。（5 5）優化程序（）優化程序（OptimizerOptimizer） 其主要功能是自動調整元器件的參數其主要功能是自動調整元器件的參數設計值，使電路的特性得到改善，實現電設計值，使電路的特性得到改善，實現電路的優化設計。路的優化設計。PSpice A/D電路原理圖生成電路模擬OrCAD/Capture CISOrCAD/Model Ed（模型參數提取）模型參數庫激勵信號波形編輯OrCAD/StmEd邏輯模擬數/模混合模擬模擬電路優化設計OrCAD/Opt

15、imizerOrCAD/Probe信號波形顯示分析 OrCAD軟件包中各軟件之間的相互關系軟件包中各軟件之間的相互關系特性分析設置（profile）電路圖生成（Capture）設計結果輸出優化設計（Optimizer）新建設計項目（project）模擬結果分析（prober）電路模擬（PSpice A/D）設計滿足要求？是否3. 3. OrCAD仿真分析電路過程仿真分析電路過程4. OrCAD/ /Pspice A/D v9.29.2的功能特點的功能特點(1)OrCAD/Pspice A/D 9.2(1)OrCAD/Pspice A/D 9.2可模擬以下可模擬以下6 6類常用的電路類常用的電路

16、元器件元器件 基本無源元件，如電阻、電容、電感、傳輸線等。基本無源元件，如電阻、電容、電感、傳輸線等。 常用的半導體器件，如二極管、雙極晶體管、結型場效應管、常用的半導體器件，如二極管、雙極晶體管、結型場效應管、MOSMOS管等。管等。 獨立電壓源和獨立電流源。獨立電壓源和獨立電流源。 各種受控電壓源、受控電流源和受控開關。各種受控電壓源、受控電流源和受控開關。 基本數字電路單元，如門電路、傳輸門、觸發器、可編程基本數字電路單元，如門電路、傳輸門、觸發器、可編程 邏輯陣列等。邏輯陣列等。 常用單元電路，如運算放大器、常用單元電路，如運算放大器、555555定時器等。在這里集成定時器等。在這里集

17、成電路可作為一個單元電路整體出現在電路中，而不必考慮該單電路可作為一個單元電路整體出現在電路中，而不必考慮該單元電路的內部結構。元電路的內部結構。 OrCAD/ /PSpice A/DA/D v9 v9 支持的元器件類別及缺省字母代號支持的元器件類別及缺省字母代號 字母代號字母代號 元器件類型元器件類型 字母代號字母代號 元器件類型元器件類型BCaAs場效應管場效應管N數字輸入數字輸入C電容電容O數字輸出數字輸出D二極管二極管Q雙極晶體管雙極晶體管E壓控電壓源壓控電壓源R電阻電阻F流控電流源流控電流源S電壓控制開關電壓控制開關G壓控電流源壓控電流源T傳輸線傳輸線H流控電壓源流控電壓源U數字電路

18、單元數字電路單元I獨立電流源獨立電流源USTIM數字電路信號源數字電路信號源G結型場效應管結型場效應管V獨立電壓源獨立電壓源K互感、傳輸線耦合互感、傳輸線耦合W電流控制開關電流控制開關L電感電感X單元子電路調用單元子電路調用MMOS場效應管場效應管 ZIGBT管管(2) OrCAD/ /Pspice9 9可分析的電路特性有可分析的電路特性有6 6類類1515種：種： 直流分析直流分析 包括靜態工作點（包括靜態工作點（Bias Point Detail）、直流靈）、直流靈敏度（敏度（DC Sensitivity）、直流傳輸特性（）、直流傳輸特性（TF：Transfer Function）、直流特

19、性掃描（）、直流特性掃描（DC Sweep）分析。分析。 交流分析交流分析 包括頻率特性（包括頻率特性（AC Sweep）、噪聲（）、噪聲（Noise）分析。分析。 瞬態分析瞬態分析 包括瞬態響應分析（包括瞬態響應分析（Transient Analysis）、）、傅里葉分析（傅里葉分析（Fourier Analysis）。）。 參數掃描參數掃描 包括溫度特性分析（包括溫度特性分析（Temperature Analysis）參數掃描分析（參數掃描分析（Parametric Analysis）。）。（5 5）統計分析）統計分析 包括蒙托卡諾分析（包括蒙托卡諾分析（MC：Monte Carlo）、）

20、、最壞情況分析（最壞情況分析（WC：Worst Case）。）。（6 6）邏輯模擬）邏輯模擬 包括邏輯模擬（包括邏輯模擬（Digital Simulation）、數）、數/ /模混合模混合模擬（模擬（Mixed A/ /D Simulation）、最壞情況時序分析）、最壞情況時序分析（Worst- -Case timing Analysis）。）。5.5.OrCAD/ /PSpice 9.2 9.2中的單位和數字中的單位和數字 Pspice Pspice 中采用的是實用工程單位制，如電壓用中采用的是實用工程單位制，如電壓用伏（伏（V V）、電流用安培（）、電流用安培（A A）、電阻用歐姆（）、

21、電阻用歐姆（）、功）、功率用瓦特（率用瓦特（W W）等。在運行中，）等。在運行中，PspicePspice會根據具體對會根據具體對象自動確定其單位。用戶在輸入數據時，代表單位的象自動確定其單位。用戶在輸入數據時，代表單位的字母可以省去。例如給電壓源賦值時，鍵入字母可以省去。例如給電壓源賦值時，鍵入1212和和12V12V意思一樣。意思一樣。 Pspice Pspice 中的數字采用科學表示方式，即可以使中的數字采用科學表示方式，即可以使用整數、小數和以用整數、小數和以1010為底的指數。用指數表示時，底為底的指數。用指數表示時，底數數1010用字母用字母E E來表示。對于比較大或比較小的數字，

22、來表示。對于比較大或比較小的數字，還可采用還可采用1010種比例因子種比例因子，如下表所示。，如下表所示。例如例如10001000、1 1E3 3和和1 1K都表示同一個數。都表示同一個數。OrCAD/ /PSpice 9.2 9.2中采用的比例因子中采用的比例因子 符號符號 比例因子比例因子 符號符號 比例因子比例因子F10-15M10-3P10-12K10+3N10-9MEG10+6U10-6G10+9MIL25.4 10-6T10+12特別注意：特別注意：（1 1）比例因子可用大寫也可用小寫，如）比例因子可用大寫也可用小寫，如m和和M都表都表示示1010-3-3。而國標規定，。而國標規定

23、，m表示表示1010-3-3，M表示表示1010+6+6，我們，我們通常的習慣也是這樣。為了防止混淆，在該軟件中通常的習慣也是這樣。為了防止混淆，在該軟件中用用MEG表示表示1010+6+6。這一點在使用時應特別小心。這一點在使用時應特別小心。（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，而國標規定而國標規定10-6用希臘字母用希臘字母m m表示表示。故如故如 電容容量電容容量C=1=110-6F，應寫成，應寫成C=1u（或（或1 1U）實驗電路分析具體操作流程繪制電路圖設置分析類型存盤電氣規則檢查生成網表分析（調用Pspice)Probe觀察波

24、形讀取數據計算指標放元件放電源連線編輯元件和電源參數 1. .調用調用Capture軟件軟件 在計算機上選擇命令集：程序在計算機上選擇命令集：程序/ /OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition/ /Capture CIS Lite Edition ，點擊后就會，點擊后就會在屏幕上出現在屏幕上出現Capture啟動窗口。啟動窗口。三、三、 用用CaptureCapture繪制電路圖繪制電路圖 2. 2. 新建設計項目新建設計項目(File/New/Project)(File/New/Project) 在在OrCADOrCAD軟件包中，每一個設計或分析任軟件包中，

25、每一個設計或分析任務都被當作一個項目，由項目管理器（務都被當作一個項目，由項目管理器（Project Project ManagerManager）統一管理。因此每開始一個新的任務）統一管理。因此每開始一個新的任務就等于新建一個設計項目，要調用項目管理器為就等于新建一個設計項目，要調用項目管理器為新建項目起個名，并確定有關的設置。新建項目起個名，并確定有關的設置。（1 1）給設計項目起名。）給設計項目起名。 在在NameName欄中鍵入項目名，例如我們為將要分析的基欄中鍵入項目名，例如我們為將要分析的基本放大器起名為本放大器起名為AmpAmp。（2 2）選定設計項目類型）選定設計項目類型如果電

26、路圖要用于印制電路如果電路圖要用于印制電路版設計，則應選版設計，則應選“PC Board PC Board Wizard ”Wizard ”或或“Programmable Logic Programmable Logic Wizard ”Wizard ”。如果只繪制電路如果只繪制電路, ,則應選則應選“Schematic”Schematic”。 有有4 4個選項可供選擇。個選項可供選擇。如要對繪制的電路進行如要對繪制的電路進行PspicePspice分析，應選分析，應選“Analog Analog or Mixed Signal or Mixed Signal Circuit”Circuit”

27、（3 3）設計項目路徑名設置。）設計項目路徑名設置。LocationLocation一項用于設置保存新一項用于設置保存新建設計項目的子目錄。建設計項目的子目錄。 建立新的Pspice項目Capture Capture 工作窗口工作窗口電路圖編輯窗口電路圖編輯窗口項目管理器窗口項目管理器窗口信息查看窗口信息查看窗口 3 3、加元器件庫、加元器件庫( (Place/PartPlace/Part命令命令) ) 在畫電路圖之前，首先要為將要畫的電路選擇元器在畫電路圖之前，首先要為將要畫的電路選擇元器件庫。執行件庫。執行Place/PartPlace/Part命令，命令，在，在Place/PartPla

28、ce/Part對話框中對話框中點擊點擊“Add”Add”按鈕，出現按鈕，出現Browse FileBrowse File對話框，將所需庫對話框，將所需庫點中，點擊點中，點擊“打開打開”按鈕，則選中的庫文件增至按鈕，則選中的庫文件增至“Labrarise”Labrarise”框框 中。反之，從中。反之，從“Labrarise”Labrarise”框，選中框，選中一個庫文件，點擊一個庫文件，點擊RemoveRemove按鈕，即將該庫文件框剔除。按鈕，即將該庫文件框剔除。加庫加庫剔除庫剔除庫OrCAD 9.2正式版中的正式版中的Pspice庫文件庫文件OrCAD 9.2教學版中的教學版中的Pspic

29、e庫文件庫文件Eval.lib 半導體器件、運放和邏輯單元(區別!)Breakout.lib 要考慮參數發生變化的元器件符號應采用此庫中的Analog.lib 和Analog_p.lib 常用的無源元器件符號Source.lib 各種電源符號Sourcestm.lib 需要調用激勵信號波形生成模塊stimed 設置的各種電源符號。Special.lib 與電路模擬有關的一些專用符號Abm.lib 代表某些模擬功能的符號常用元器件類型和關鍵字電阻電阻 R電容電容 C電感電感 L三極管三極管 Q二極管二極管 D電位器電位器 POT正弦信號源正弦信號源 Vsin直流源直流源 VDC交流源交流源 VA

30、C數字激勵源 Digclock Digstim4 4、取放元器件、取放元器件 完成元器件庫配置后，點擊完成元器件庫配置后，點擊“完成完成”按鈕，按鈕，屏幕上將出現電路圖編輯窗口（屏幕上將出現電路圖編輯窗口（Page EditorPage Editor）。）。0OutC110UVcc12VRb360kRL2kQ1Q2N2222VsRc2kC210U例如畫一張基本放大電路，取放元器件的方法如下：例如畫一張基本放大電路，取放元器件的方法如下： （1 1）在電路圖編輯窗口下，啟動）在電路圖編輯窗口下，啟動Place/PartPlace/Part命令，或按窗口右命令，或按窗口右側對應的繪圖工具快捷鍵側對

31、應的繪圖工具快捷鍵 ，幕上出現元器件符號選擇框。，幕上出現元器件符號選擇框。（2 2） 在列表框里點擊所需元器件所在的符號庫名。在列表框里點擊所需元器件所在的符號庫名。（3 3）在圖）在圖2.2.72.2.7的元器件列表框中通過右側滾動條找到所需元的元器件列表框中通過右側滾動條找到所需元器件符號名，點擊之，該符號的圖形即顯示在預覽框中器件符號名，點擊之，該符號的圖形即顯示在預覽框中。（4 4）點擊）點擊OKOK鍵，該元器件即被調至電路圖中。鍵，該元器件即被調至電路圖中。也可以也可以Part框中框中健入健入器件器件名名還可以搜索還可以搜索所需器件所需器件5 5、取放電源與接地符號取放電源與接地符

32、號 （1 1）取放電源符號）取放電源符號 可同取放元器件一樣，在可同取放元器件一樣，在SOURCESOURCE庫中取電壓源或電流庫中取電壓源或電流源。源。 （2 2）取放接地符號）取放接地符號 啟動啟動Place/GroudPlace/Groud，或按對應的繪圖快捷鍵，或按對應的繪圖快捷鍵 ，出，出現如圖所示的選擇框。在現如圖所示的選擇框。在SOURCESOURCE庫中取庫中取“0”0”符號。符號。6 6 . . 連線與設置節點名連線與設置節點名（1）連線。）連線。啟動啟動Place/Wire命令。命令。 按對應的繪圖快捷鍵按對應的繪圖快捷鍵（2）設置節點名。）設置節點名。 例如想把輸出端的節

33、點起名為例如想把輸出端的節點起名為Out，步驟：，步驟：啟動啟動Place/Net Alias命令，或按對應的繪圖快捷鍵命令，或按對應的繪圖快捷鍵 ，屏幕上出現設置框。在設置框中鍵入節點名（例屏幕上出現設置框。在設置框中鍵入節點名（例Out）。）。 按按OK鍵，則光標處鍵，則光標處 附著一個小方框，將光標附著一個小方框，將光標 移至設置節點名的位置，移至設置節點名的位置， 按鼠標左鍵，新節點名按鼠標左鍵，新節點名 即出現在該位置。即出現在該位置。7. . 元器件屬性參數編輯元器件屬性參數編輯 CaptureCapture自動為每個元器件設置一個元件名和參數值，自動為每個元器件設置一個元件名和參

34、數值，元器件設置不符合要求時，可對元器件參數進行編輯。元器件設置不符合要求時，可對元器件參數進行編輯。(1)(1). .元器件群的元器件群的參數參數編輯編輯。選中所有要編輯的元器件。然后點選中所有要編輯的元器件。然后點擊鼠標右鍵，調出快捷菜單，選擇執行擊鼠標右鍵，調出快捷菜單，選擇執行EditEdit PropertiesProperties 命令，命令，即可開啟該元器件群的屬性編輯對話框，點擊對話框左下方的即可開啟該元器件群的屬性編輯對話框，點擊對話框左下方的PartPart按鈕，便可更改各元器件的名稱和參數按鈕，便可更改各元器件的名稱和參數。(2)(2). .單個元件的參數單個元件的參數編

35、輯編輯。雙擊該元件，即出現對話框。在。雙擊該元件，即出現對話框。在ValueValue文本框中鍵入新值即可。同時可以修改該元件電路圖中文本框中鍵入新值即可。同時可以修改該元件電路圖中的顯示格式（的顯示格式（Display FormatDisplay Format）、字體（）、字體（FontFont）、顏色）、顏色（ColorColor）和放置位置（）和放置位置（RotationRotation）等。）等。（3）還可以只修改某項參數）還可以只修改某項參數鍵入參數鍵入參數為正弦信號源設置參數為正弦信號源設置參數正弦源（正弦源（VSINVSIN）有有3 3個外顯參數需要設置個外顯參數需要設置。 參數

36、參數 名稱名稱單位單位設定值設定值VOFF直流偏置電壓直流偏置電壓V0VAMPL振幅振幅V30mVFREQ頻率頻率Hz1K另外VSIN還有一個關鍵參數AC，并不直接顯示，但為了后面的交流分析必須確定其值；可用右鍵菜單點用 Edit / Properties命令,調出 Property Editor加入AC=5mV。視頻中有，教材只在實驗二才做了說明！為三極管設定參數為三極管設定參數 鼠標選中三極管并單單擊（符號變為紅色）然后，選擇菜單中菜單中Edit/ PSpice Model 。打開模型編輯框，在一堆文本標示的內參數中（第一行）找到Bf，修改Bf為設定的值（如80），保存，退出回到主界面。視

37、頻上有，教材上漏掉了這一段！視頻上有，教材上漏掉了這一段！繪圖快捷鍵：繪圖快捷鍵：四、四、 OrCAD/PspiceOrCAD/Pspice的基本電路特性分析的基本電路特性分析1 . . 靜態工作點分析靜態工作點分析 靜態工作點分析就是將電路中的電容開路，電感短路，靜態工作點分析就是將電路中的電容開路，電感短路，對各個信號源取其直流電平值，計算電路的直流偏置量。對各個信號源取其直流電平值，計算電路的直流偏置量。例：求基本放大電路例：求基本放大電路的靜態工作點。步驟的靜態工作點。步驟如下：如下：（1 1）用）用CaptureCapture軟軟件畫好電路圖件畫好電路圖（2 2） 建立模擬類型分組。

38、建立模擬類型分組。 建立模擬類型分組的目的是為了便于管理。建立模擬類型分組的目的是為了便于管理。OrCAD/PSpice OrCAD/PSpice 9.29.2將基本直流分析、直流掃描分析、交流分析和瞬態分析規定將基本直流分析、直流掃描分析、交流分析和瞬態分析規定為為4 4種基本分析類型。每一個模擬類型分組中只能包含其中的一種基本分析類型。每一個模擬類型分組中只能包含其中的一種，但可以同時包括溫度分析、參數掃描和蒙托卡諾分析等。種，但可以同時包括溫度分析、參數掃描和蒙托卡諾分析等。 在電路圖編輯窗口（在電路圖編輯窗口（Page EditorPage Editor）下，點擊）下，點擊PSpice

39、/New PSpice/New Simulation ProfileSimulation Profile命令，命令，出現出現New SimulationNew Simulation對話框對話框, ,在在NameName欄鍵入模擬類型組的名稱，本例取名為欄鍵入模擬類型組的名稱，本例取名為DCDC屏幕上出現模擬類型分組對話框。屏幕上出現模擬類型分組對話框。 （3 3）設置分析類型和參數。）設置分析類型和參數。 在在Analysis typeAnalysis type欄中選欄中選“Bias Point”Bias Point”。在在OptionOption欄中選欄中選“General Settings

40、”General Settings”。 在在Output File OptionsOutput File Options欄中選欄中選“Include detailed bias Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”and semiconductors”（4 4）運行）運行PspicePspice。 啟動啟動Pspice/RunPspice/Run命

41、令，軟件開始分析計算。命令，軟件開始分析計算。（5 5）查看分析結果。）查看分析結果。 分析計算結束后，系統自動調用分析計算結束后，系統自動調用ProbeProbe模塊，屏幕上出模塊，屏幕上出現現ProbeProbe窗口。選擇窗口。選擇View/Output FileView/Output File命令，即可看到本例命令，即可看到本例的文本輸出文件的文本輸出文件DC.outDC.out。2. . 瞬態分析瞬態分析 瞬態分析又稱瞬態分析又稱TRANTRAN分析，就是求電路分析，就是求電路的時域響應。它可在給定輸入激勵信號情的時域響應。它可在給定輸入激勵信號情況下，計算電路輸出端的瞬態響應，也可況

42、下，計算電路輸出端的瞬態響應，也可在沒有激勵信號但有貯能元件（如在沒有激勵信號但有貯能元件（如C C和和L L）的情況下，求振蕩波形。的情況下，求振蕩波形。（3 3）設置模擬類型。）設置模擬類型。（4 4）設置分析參數：）設置分析參數：例：求基本放大電路的例：求基本放大電路的瞬態分析瞬態分析。步驟如下：。步驟如下：（1 1）用）用CaptureCapture軟件畫電路圖。軟件畫電路圖。（2 2）為正弦信號源設置參數。）為正弦信號源設置參數。在在Analysis typeAnalysis type欄中選欄中選“Time Time DomainDomain（TransientTransient）”

43、。在在OptionOption欄中選欄中選“General Settings”General Settings”。在在Run toRun to欄中填入欄中填入“2ms”2ms”。意思是瞬態分析的終止時間為。意思是瞬態分析的終止時間為2ms2ms。在在Start saving dataStart saving data欄中填入欄中填入“0”0”。意思是起始時間為。意思是起始時間為0 0。在在Maximum StepMaximum Step欄中填入欄中填入“40us”40us”。意思是時間步長為。意思是時間步長為4040m ms s。（5 5）運行）運行PspicePspice。執行。執行Pspi

44、ce/RunPspice/Run命令。命令。（6 6）查看分析結果。）查看分析結果。 分析計算結束后，系統自動調用分析計算結束后，系統自動調用ProbeProbe模塊，屏模塊，屏幕上出現如圖所示的幕上出現如圖所示的ProbeProbe窗口。窗口。 在在ProbeProbe窗口中，執行窗口中，執行Trace/Add TraceTrace/Add Trace命令，命令，出現出現Add Trace Add Trace 對話框。對話框。可用以下兩種方法選擇要顯示的變量名：可用以下兩種方法選擇要顯示的變量名： 在對話框左邊的輸出變量列表中用光標點中要在對話框左邊的輸出變量列表中用光標點中要顯示的變量名，

45、該變量名即出現在下端的顯示的變量名，該變量名即出現在下端的“Trace Trace Expression”Expression”文本框中，允許同時點選多個輸出變文本框中，允許同時點選多個輸出變量。量。 在在“Trace Expression”Trace Expression” 文本框中鍵入要顯示的文本框中鍵入要顯示的 變量名。然后點變量名。然后點OKOK按鈕，按鈕， 選中的變量波形就顯示選中的變量波形就顯示 在屏幕上。在屏幕上。建立兩個以上的波形顯示區建立兩個以上的波形顯示區本例想同時觀看輸出輸入波形，但兩者電壓幅度相差懸殊，在同本例想同時觀看輸出輸入波形，但兩者電壓幅度相差懸殊，在同一坐標中

46、顯示顯然是不合適的，可采用添加波形顯示區的方法：一坐標中顯示顯然是不合適的，可采用添加波形顯示區的方法： 在在Add Trace Add Trace 對話框中，選擇對話框中，選擇V V（OutOut），點），點OKOK按鈕，按鈕，顯示出輸出端的波形。顯示出輸出端的波形。 執行執行Plot/Add Plot to WindowPlot/Add Plot to Window命令，屏幕上添加一個命令，屏幕上添加一個空白的波形顯示區。空白的波形顯示區。 再執行再執行Trace/Add TraceTrace/Add Trace命令，在命令，在Add Trace Add Trace 對話框選對話框選擇擇V

47、 V（Vs:+Vs:+），點），點OKOK按鈕，在新加的波形顯示區顯示出輸入信號按鈕，在新加的波形顯示區顯示出輸入信號VsVs的波形。的波形。3.3.交流分析交流分析 交流分析又稱交流分析又稱ACAC分析，就是求電路的頻域分析，就是求電路的頻域響應。當輸入信號的頻率變化時，它能夠計算響應。當輸入信號的頻率變化時，它能夠計算出電路的幅頻響應和相頻響應。出電路的幅頻響應和相頻響應。 作交流分析時，作交流分析時，應應注意：對于注意：對于AC SweepAC Sweep，必須具，必須具有有AC AC 激勵源。產生激勵源。產生AC AC 激勵源的方法有以下兩種：激勵源的方法有以下兩種： 調用調用VAC

48、或或IAC 激勵源；激勵源； 在已有的激勵源（如在已有的激勵源（如VSIN）的屬性中加入）的屬性中加入 “AC”屬性，并輸入它的幅值。屬性，并輸入它的幅值。 交流分析交流分析VSINVSIN信號源加信號源加ACAC屬性屬性 交流分析交流分析必須具有必須具有AC AC 激勵源。可以在已激勵源。可以在已有的激勵源（如有的激勵源（如VSINVSIN）的屬性中加入）的屬性中加入 “ “AC”AC”屬性，并輸入它的幅值。屬性，并輸入它的幅值。 例：分析單管放大電路例：分析單管放大電路的幅頻特性。的幅頻特性。（1）用用CaptureCapture軟件畫好電路軟件畫好電路圖。圖。信號源選正弦源信號源選正弦源

49、VSIN，用用Edit / Properties命令命令，調出，調出Property Editor加入加入AC=1V（或其他數值）（或其他數值）（2）建立建立ACAC分析類型，分析類型，設置參數設置參數:在在Analysis type欄中選欄中選“AC Sweep/Noise”。 在在Option欄中選欄中選“General Settings”。在在AC Sweep TypeAC Sweep Type欄中選欄中選“LogarithmiLogarithmi：Decade”Decade”。在在StartStart欄中填入欄中填入“10”10”。在在EndEnd欄中填入欄中填入“10MEG”10ME

50、G”。在在Points/DecadePoints/Decade欄中填入欄中填入“4”4”。意思是每。意思是每1010倍頻間倍頻間隔計算隔計算4 4個點個點。交流分析交流分析建立建立ACAC分析類型分析類型（3）交流分析交流分析查看分析結果。查看分析結果。 輸出電壓的幅頻率特性輸出電壓的幅頻率特性 在在Add Trace 對話框下端的對話框下端的“Trace Expression”文本框中文本框中鍵入鍵入V（OUT），即顯示輸出電壓的幅頻率特性曲線。），即顯示輸出電壓的幅頻率特性曲線。 電壓增益的幅頻特性電壓增益的幅頻特性 在在Probe窗口中，執行窗口中，執行Trace/Add Trace命令

51、，在命令，在“Trace Expression”文本框中鍵入文本框中鍵入DB（V（OUT）/V（IN），即顯），即顯示出電壓增益的幅頻特性曲線。示出電壓增益的幅頻特性曲線。 電壓增益的相頻特性電壓增益的相頻特性 在在“Trace Expression”文本框中鍵文本框中鍵P（V（OUT）/V（IN），即顯示出電壓增益的相頻特性曲線。，即顯示出電壓增益的相頻特性曲線。 輸入阻抗輸入阻抗 在在“Trace Expression”文本框中鍵（文本框中鍵（V（IN）/I(CB)）) ，即，即顯示出顯示出輸入阻抗輸入阻抗特性曲線。特性曲線。 輸出阻抗輸出阻抗 打開電路圖形文件！修改電路：打開電路圖形文件

52、！修改電路：去掉原輸入信號源，去掉原輸入信號源，短路；短路； 去掉輸出端負載去掉輸出端負載RL，換成一個外加的，換成一個外加的VSIN信信號源號源 V2。 設設V2內參數內參數AC=1V。 檢查連線檢查連線& &存盤；存盤； PSpice/New Simulation 仿真設置同前。仿真設置同前。 PSpice /RUN，若無錯，若無錯， 可觀察可觀察 Trace/Add Trace Trace Expression 鍵入：鍵入： V(V2:+)/I(V2) 得得Ro(4)(4)交流分析中的輸出變量名交流分析中的輸出變量名 作交流分析時，輸出變量名除了可用基本格式外，還可作交流分析時，輸出變量

53、名除了可用基本格式外，還可在基本格式中的關鍵字在基本格式中的關鍵字V或或I后面加一標示符，以表示輸出量后面加一標示符，以表示輸出量類型。下表示出了類型。下表示出了5種標示符及含義。種標示符及含義。 標示符標示符 含含 義義示例示例M輸出變量的振幅輸出變量的振幅VM（Out）：）：接點接點Out與地之間交流電壓與地之間交流電壓振幅振幅DB輸出變量的振幅分貝輸出變量的振幅分貝數數VDB（Out）：）：接點接點Out與地之間交流電壓與地之間交流電壓振幅分貝數振幅分貝數P輸出變量的相位輸出變量的相位VDP（Out1， Out2）：）：接點接點Out1與與Out2之之間交流電壓相位間交流電壓相位R輸出變

54、量的實部輸出變量的實部VR（Q1：C）：）：晶體管晶體管Q1集電極的交流電集電極的交流電壓實部壓實部I輸出變量的虛部輸出變量的虛部VI（Q1：C）：）：晶體管晶體管Q1集電極的交流電集電極的交流電壓虛部壓虛部4. . 參數掃描分析參數掃描分析 參數掃描分析就是當電路中某個參數在一定的范圍變化時，參數掃描分析就是當電路中某個參數在一定的范圍變化時，對指定的每個參數值進行一次基本分析。每一種基本分析如對指定的每個參數值進行一次基本分析。每一種基本分析如DCDC分析、分析、ACAC分析、分析、TRANTRAN分析都可與參數掃描分析配合使用。它在分析都可與參數掃描分析配合使用。它在電路優化方面有著重要

55、作用。電路優化方面有著重要作用。例：在基本放大電路輸入例：在基本放大電路輸入端加一正弦信號，分析當端加一正弦信號，分析當基極電阻基極電阻Rb1變化變化時，對輸時，對輸出波形的影響。出波形的影響。（1）用）用Capture軟件畫好電路圖。并作如下修改：軟件畫好電路圖。并作如下修改： 將基極電阻將基極電阻Rb1設置為參數。用鼠標左鍵雙擊設置為參數。用鼠標左鍵雙擊Rb1的阻值，在屏上出現的的阻值，在屏上出現的“Display Properties”設置框中，將其值改為設置框中，將其值改為Rval。 在在欄中鍵入欄中鍵入60k，表示表示進行其他分析時，該阻值為進行其他分析時，該阻值為60k。這樣設置的

56、參數稱為。這樣設置的參數稱為全局參數全局參數（Global）。）。 按按Apply按鈕。按鈕。 用參數符號設置阻值參數。從元件庫用參數符號設置阻值參數。從元件庫(Special)中調出名為中調出名為的的符號，放在符號，放在Rb1旁。雙擊該符號，幕上出現元器件屬性編輯器。按旁。雙擊該符號，幕上出現元器件屬性編輯器。按New Column按鈕，出現新增屬性參數對話框，在按鈕，出現新增屬性參數對話框，在欄中鍵入欄中鍵入Rval.（2 2）設置分析類型和參數：在分析類型和參數設置框中設置好）設置分析類型和參數：在分析類型和參數設置框中設置好瞬態分析的參數后，在瞬態分析的參數后，在Options欄中再點

57、選欄中再點選“Parametric Sweep”，左邊出現掃描參數設置對話框。，左邊出現掃描參數設置對話框。 在在Sweep variable 欄中選中欄中選中“Global paramete”。在在Sweep type 欄中選中欄中選中“Linear”。在在Start欄中填入欄中填入30k在在paramete欄中填欄中填入入“Rval”。在在End欄中填入欄中填入“1MEG”。在在Increment欄中欄中填入填入“30k”。意思是意思是Rval的電阻從的電阻從30kW W變變化到化到1MEG ，步長為，步長為30kW W。注意：注意：Options欄中的兩項欄中的兩項“General Se

58、ttings” 和和“Parametric Sweep”必須全都選中。必須全都選中。（3）運行）運行Pspice。（4）查看分析結果。在出現）查看分析結果。在出現多批運行結果選擇框中選多批運行結果選擇框中選All并按并按OK鍵。在鍵。在Add Trace 對話框中用光標點對話框中用光標點V（Out），），就顯示出在電阻就顯示出在電阻Rb1取多個取多個阻值時的多條阻值時的多條V（Out）曲線。）曲線。如果只要簡單的失真現象觀察，那么只需手動修如果只要簡單的失真現象觀察，那么只需手動修改有關參數來進行瞬態分析得出輸出波形即可。改有關參數來進行瞬態分析得出輸出波形即可。實驗內容實驗內容 單級共射電路

59、仿真分析單級共射電路仿真分析 + 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中畫出中畫出電電路圖路圖，設定各種參數；，設定各種參數；2. 直流工作點分析直流工作點分析：從：從out文件摘取必要結果文件摘取必要結果IB、IC、VBE、VCE；3. 瞬態分析瞬態分析得到輸入、輸得到輸入、輸出電壓波形，計算增益；出電壓波形，計算增益；4. 交流掃

60、描分析交流掃描分析得到頻率得到頻率特性，計算通頻帶；進而特性，計算通頻帶；進而分析輸入、輸出電阻分析輸入、輸出電阻；5. 手動改變手動改變Rb11值通過值通過瞬瞬態分析態分析得到多種非線性得到多種非線性失失真輸出真輸出電壓波形；電壓波形；擴展共射共集放大電路仿真分析擴展共射共集放大電路仿真分析要求要求：正常放大狀態下，輸入輸出電壓波形；頻率特性；：正常放大狀態下，輸入輸出電壓波形；頻率特性；計算電壓增益，通頻帶；輸出電阻的求解。計算電壓增益，通頻帶；輸出電阻的求解。 + *Rb11 51k Rc1 5.1kW Rb12 10k C1 10mF 1kW Re12 c b e Re11 51W C