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PSpice 快速入门

PSpice 快速入门. PSpice 是 SPICE 应用在 PC 机上的程序， SPICE 程序（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）是美国加州大学（ U.C Berkeley ）柏克莱分校 1972 年开发的，是一种通用电路分析程序。能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。在众多的 CAD 工具软件中， SPICE 程序是精度最高 10 -6 ，最受欢迎的软件工具，许多 EDA 系统软件的电路模拟部分是应用 SPICE 程序来完成的。 1988 年 SPICE 被定为 美国国家工业标准 。.

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PSpice 快速入门

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Presentation Transcript

  1. PSpice 快速入门

  2. PSpice是SPICE应用在PC机上的程序，SPICE程序（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是美国加州大学（U.C Berkeley）柏克莱分校1972年开发的，是一种通用电路分析程序。能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。在众多的CAD工具软件中，SPICE程序是精度最高10-6，最受欢迎的软件工具，许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用SPICE程序来完成的。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。 PSPICE分为商业版和学生版（PSpice Student），学生版本可以免费下载。限制64个节点。 PSpice A/D能够进行模拟电路分析、数字电路分析和数模混合电路分析。PSpiceA/D由六大功能模块组成：电路图绘制程序Schematic Editor；电路仿真程序PSpice Simulator；元器件建模程序Model Editor；信号源编辑器Stimulus Editor；输出波形后处理程序Probe；电路设计优化程序PSpice Optimizer。 前 言

  3. PSpice程序待仿真电路有两种输入方式，文本输入和图形输入。文本输入方式是用PSpice编程语言编程，保存为扩展名cir (*.cir)的文本文件。图形输入方式是在绘图编辑器（Schematic Editor）中直接绘制电路图，计算机直接保存为扩展名sch图形文件。 绘图：打开Schematics窗口，从菜单Draw中选取Get New Part命令，即打开元器件的符号库(*.slb)，选取元器件符号图，放(place)在绘图版面，连线，完成电路原理图绘制。 ①元件管脚不能重叠。 ②输出端不能悬空。任意节点对地要有直流通路。 ③元件旋转CTRL+R 镜像CTRL+F，在Edit菜单中，可以选取对元件旋转和编辑的命令。 ④零伏电压源相当于电流表，串接电路中，求静态工作点。 ⑤文件名、路径必须英文，输入文件（*.cir）和（*.sch）必须保存于英文路径和英文名称。 1．电路输入文件

  4. 元件描述由三部分构成：符号名称、线性参数值和模型参数。元件参数和电路标号在元件属性中（Attributes）描述，非线性元件参数由元件模型语句（Model）来描述，元件属性中只给出它的模型名称。元件描述由三部分构成：符号名称、线性参数值和模型参数。元件参数和电路标号在元件属性中（Attributes）描述，非线性元件参数由元件模型语句（Model）来描述，元件属性中只给出它的模型名称。 ①元件关键字不能改写。线性元件R L C，非线性元件Q D J 等。元件名称可以由8个英文字母或数字构成，第一个字母是关键字，由PSpice程序定义，字母大小写没有区别。例如Rb1、Ce、Q1、D2、Vin。 UA741 VSIN VPULSE GND-EARTH OFFPAGE ②元件参数采用实际工程单位制，电压用V、电流用A、时间用S、电阻用Ω、频率用Hz等，元件参数的单位通常可以忽略。 V A S F H不用写， 数值要写成 10-6=u 10-3=m 103=k 106=meg，或者用字母E代表10，103 =1E+3、10-3=1E-3，PSpice不区分大小写。 元件属性的VALUE项可以定义元件参数值，元件属性的IC项设置电容的初始电压、电感的初始电流。 2．元件描述和参数设置

  5. ③修改参数 R L C 双击数值直接改写， 模型参数；非线性元器件（包括电阻、电容、电感）都有电路模型，由.model语句给出或者是用子电路(.subckt）来描述。Q D J 选中，当前色红色。 选EDIT--MODEL--EDIT INSTANCE MODEL（TEXT）修改BF=β 电路仿真的精度主要由元器件的模型参数来决定。PSpice选用了较精确的模型。模型参数很多，并且给出了参数的缺省值，仿真时可直接从模型库（扩展名lib）调用元器件模型，并可以通过Edit菜单的Model命令调出模型参数，加以修改。

  6. PSpice的信号源分为两类：独立源和受控源。 独立源有五种主要电源模型：指数源、脉冲源、调幅正弦信号源、分段线性源、单频调频源。 受控源有四种类型，可以由多项式和多种数学表达式及表格组成。 电源关键字V表示电压源，I表示电流源。 电源的参数可以在其属性窗中赋值（双击电源图形符号，即可打开其属性窗）。 3．电源描述

  7. 附表1 几种主要的独立源描述

  8. Voff直流偏置 Vampl幅度（单峰值） • Freq频率 TD延迟时间 • DF阻尼因子 Phase相移

  9. V1初始值 V2峰值 TD延迟时间 TR上升时间 TF下降时间 PW脉宽 PER周期

  10. 方波

  11. t1>t2 t2>t3

  12. 4．电路分析设置 • PSpice有多种分析功能，电路分析需要在菜单Analysis的Setup选项中进行参数设置，选中的分析选项打对号(Enabled）。 • 分析项的参数设置不正确，分析不能正常进行，PSpice程序将给出错误(error)信息。 • 错误信息可从输出文件(*.out)读取。 • 分析设置完成，运行Simulate命令，程序对电路进行分析。

  13. 附表2 分析项参数设置

  14. DC Sweep直流分析

  15. 输出波形横轴为选中的扫描变量，扫描变量名必须与电路已有的相符。输出波形横轴为选中的扫描变量，扫描变量名必须与电路已有的相符。 如：Voltage Source Name V1，V1必须存在 如：Model Name Q2N2222 Param.Name BF（Q2N2222三极管必须存在 ） V1 0 BF

  16. 5．输出波形处理 • PSpice的分析结果存放在两个文件中。 • 与波形有关的计算结果存放在*.dat文件中，由Probe程序调用显示输出波形。 • 与数字有关的计算结果存放在*.out文件中。 • Probe程序运行，打开波形显示窗口。对几个主要命令说明如下： • 在Trace 菜单中： • 命令项Add Traces选择输出电压（电流）波形曲线； • 命令项Fourier是输出波形的快速付里叶变换； • Cursor项调用指针，显示输出坐标值； • Goal Functions项输出数据的分析特征函数； • Eval Goal Function项计算全局函数值。

  17. 执行Add Traces命令，调出输出变量选择窗口（Simulation Output Variables）和输出变量数学运算和函数窗口（Functions or Macros）； 在确定了运算函数和输出变量后，得出输出波形表达式（Trace Expression）。 例如DB(V(RL:1))，表示对输出节点电压V(RL:1)求DB运算； ABS((V(Q1:c)-V(Q1:e))*IC(Q1))，表示对BJT的Q1发射结电压和集电极电流乘积取绝对值。

  18. 附表3 PROBE输出变量运算和函数

  19. 在Plot菜单中命令Axis Settings设置坐标轴； • Add Y Axis添加纵向坐标轴； • Add Plot to Window增加一个图形窗口； • Label给输出波形加标签。 • 执行Axis Settings命令，弹出设置坐标轴的对话框。可以设置输出数据范围，选择横坐标是线性或对数坐标轴。 • 可以重新设置横坐标变量，点击Axis Variable按键，打开X Axis Variable窗口，可更换X轴变量。

  20. 输出文件(*.out)是文本文件，它仅给出分析结果的部分数据和错误信息(error warning)，输出文件的几个主要组成部分： （1）电路输入文件(*.cir)，包含*.net 文件、*.als 文件和分析指令，.END语句结束。*.net 网表文件给出元器件的节点标号，*.als 别名文件给出元器件的正节点（1号节点）、负节点（2号节点）的节点标号。 （2）模型参数，所有元件模型参数全部列出。 （3）交流小信号分析的输出变量(SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION)，交流小信号分析输出变量是.AC分析的解，给出电路全部节点(NODE)的电压值(VOLTAGE)、电压源电流值(VOLTAGE SOURCE CURRENTS)和交流小信号总功耗(TOTAL POWER DISSIPATION)。 6．输出文件

  21. （4）静态工作点分析(Bias Point Detail)给出工作点信息(OPERATING POINT INFORMATION)。 （5）小信号传输特性(SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS)，是直流小信号传输特性分析(Transfer Function)的解。给出电压增益V(out)/Vin，输入电阻INPUT RESISTANCE，输出电阻OUTPUT RESISTANCE。 （6）直流小信号灵敏度分析DC SENSITIVITY ANALYSIS给出各元器件和模型参数在输出节点的直流灵敏度。元件名称、元件值、元件灵敏度ELEMENT SENSITIVITY (VOLTS/UNIT)和元件百分比灵敏度NORMALIZED SENSITIVITY (VOLTS/PERCENT)。元件灵敏度是某元件对输出节点的灵敏度，元件值增长一个单位值，输出节点电压的相应增长量。

  22. （7）瞬态分析初始解(INITIAL TRANSIENT SOLUTION)，瞬态分析初始解只给出瞬态分析开始时的电路节点(NODE)电压(VOLTAGE)、电压源电流(VOLTAGE SOURCE CURRENTS)和瞬态分析总功耗(TOTAL POWER DISSIPATION)。与交流小信号偏置解(SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION)的区别在于，瞬态分析计算电容、电感的初始值(如IC=5V)。

  23. 7．错误信息 • 有3种常见错误： • 1、绘制电路原理图不符合电路规则，程序直接弹出对话框，指出错误的坐标点。 • 2、电源参数设置、分析参数设置不正确时或电路分析不收敛时，PSpice程序给出出错信息（error）。错误信息在输出文件的头部（输入文件部分），错误信息语句上面一条语句有错。 • 3、其他错误信息在输出文件的最后面。 • 常见的错误信息说明如下： • *ERROR*: NO DC PATH TO GROUND FROM NODE number，每个节点对地要有直流通路，特别要检查电容回路。 • *ERROR*: VOLTAGE SOURCE AND/OR INDUCTOR LOOP INVOLVING L_L3，电压源被短路，特别要检查电感回路。 • *ERROR*：VALUE IS ZERO，这个信息产生是由于电路里有零值电阻，PSpice程序解电路节点方程，不允许出现零值电阻，零值电阻导致电导无穷大，运算不收敛。建议电阻值大于1mΩ。 • *ERROR*：NO CONVERGENCE IN DC ANALYSIS.LAST NODE VOLTAGES: list，直流（DC）分析不收敛，查看电路连接和器件设置的是否正确。

  24. http://dce.jlu.edu.cn/eeec实验教学、软件下载 • 练习题：3、4、6、7、9、10、11、13、 8 • 设计题： • 要求：不许带U盘, 独立完成设计题， • 报告： • 练习题画出输出波形，将应用的分析指令进行说明； • 设计题要有设计思路、电路原理图、输出波形、结果分析。 • 输出数据精确到小数点后三位。

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