CH01-课程介绍-PSPICE概述.ppt

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1、 湖南商学院 2021年 1月 18日 1 第 1章 PSPICE概述 湖南商学院 2021年 1月 18日 2 纲要 1.1 什么是 PSPICE 1.2 PSPICE仿真工具概述 湖南商学院 2021年 1月 18日 3 使用教材 OrCADPSpice 9实用教程 贾新章 主编 西安电子科大出版社 湖南商学院 2021年 1月 18日 4 1.1 什么是 PSPICE SPICE是由美国加利福尼亚大学伯克利分校 在 1972年完成的集成电路分析程序。 SPICE 是这个程序（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的缩写。

2、 PSPICE是 SPICE家族中的一员，是 Microsim 公司 1984年推出的基于 SPICE程序的个人计 算机版本。 湖南商学院 2021年 1月 18日 5 1.2.1 PSPICE发展演变历史 1972年，美国加州伯克利分校 首次推出 SPICE， FORTRAN语言编写 1975年，正式实用化版本 1981年， SPICE2G.5版本流行 1985年， C语言重新改写， SPICE3 1988年，定为美国国家工业标准 美国原 META SOFTWARE公司的 HSPICE和 MICROSIM公司的 PSPICE 最为流行。 湖南商学院 2021年 1月 18日 6 1.2.2

3、PSPICE版本简介 PSPICE5.1 PSPICE6.3 PSPIC8.0 PSPICE9.1 PSPICE9.2 我们选用： PSPICE Student Version 9.2 湖南商学院 2021年 1月 18日 7 1.2.3 PSPICE软件基本组成 由 6个基本程序模块组成： 电原理图输入程序 Schematics 信号源编辑程序 Stimulus Editor 电路仿真程序 PSpice A/D，仿真优势在模拟电 路方面 图形后处理程序 Probe 模型参数提取程序 Model Editor 电路优化设计程序 Optimizer 湖南商学院 2021年 1月 18日 8 类别

4、 电路物性 直流特性 （ 1）直流工作点（ Bias Point Detail） （ 2）直流灵敏度（ DC Sensitivity） （ 3）直流传输特性（ TF:Transfer Function） （ 4）直流特性扫描（ DC Sweep） 交流特性 （ 1）交流小信号频率特性（ AC Sweep） （ 2）噪声特性（ Noise） 瞬态特性 （ 1）瞬态响应（ Transient Analysis） （ 2）傅里叶分析（ Fourier Analysis） 参数扫描 （ 1）温度特性（ Temperature Analysis） （ 2）参数扫描（ Parametric Analysi

5、s） 统计分析 （ 1）蒙特卡诺分析（ MC： Monte Carlo） （ 2）最坏情况分析（ WC： Worst Case 逻辑模拟 （ 1）逻辑模拟（ Digital Simulaion） （ 2）数 /模混合模拟（ Mixed A/D Simulation） （ 3）最坏情况时序分析（ Worst-case timing Analysis） 1.2.4 PSPICE能为我们做什么？ 湖南商学院 2021年 1月 18日 9 Pspice的输入基本上是以电路原理图和网单文件两种 形式 。 电路元器件符号库中备有绘电原理图所需的元 器件符号 ， 用户从符号图形库中调出所需的电路元器 件符号

6、 ， 组成电路图 ， 由原理图编辑器自动将原理图 转化为电路网单文件 ， 并标上节点号 ， 提供给仿真工 具进行仿真 。 如果用户熟悉仿真程序的输入语言 ， 又 没有将原理图存档的需求也可以直接输入电路网单文 件 。 （ 1） Schematics 图形编辑程序 PSpice 程序项组成 湖南商学院 2021年 1月 18日 10 PSPICE A/D是 PSPICE软件包中的分析程序 完成对模拟或数字电路的仿真分析 PSPICE A D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 .CIR为后缀的文件，或 由用户直接输入的电路描述文件 PSPICE A D程序的输出文件是 .DA

7、T为后缀的数 据文件（供 Probe使用）和 .OUT为后缀的文本文件 （可从 Schematics中显示） （ 2） PSpice A/D 仿真分析程序 PSpice 程序项组成 湖南商学院 2021年 1月 18日 11 Probe程序是 PSpice软件包中的图形后处理程序 它可将 PSpice A/D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 示出来 Probe程序的输入文件是电路经 PSpice A/D程序分 析计算后所生成的以 .DAT为后缀的数据文件 （ 3） Probe 图形后处理程序 PSpice 程序项组成 湖南商学院 2021年 1月 18

8、日 12 （ 4） Stimulus Editor 信号源编辑程序 PSpice 程序项组成 编辑 PSpice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。 编辑逻辑模拟需要的时钟信号。 编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波形。 湖南商学院 2021年 1月 18日 13 （ 5） Parts 元器件模型参数提取程序 PSpice 程序项组成 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 Pspice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。 湖南商学院 2021年 1月 18日 14 （ 6） Optimizer 电路

9、优化程序 PSpice 程序项组成 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 路的性能达到要求为止。 湖南商学院 2021年 1月 18日 15 PSpice 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 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 。 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 电路中不能有隔直电容 。 分析结果以文本方

10、式输出 。 直流分析 湖南商学院 2021年 1月 18日 16 PSpice 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 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 数和通用 （ Global） 参数 （ 在电路中用户可以自定义 的参数 ） 。 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 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 。 直流分析 （续） 湖南商学院 2021年 1月 18日 17 PSpice 主要分析功能和特点

11、 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 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。 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 的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。 湖南商学院 2021年 1月 18日 18 PSpice 主要分析功能和特点 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（ FFT）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。 另外， PSPICE可

12、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 量、非线性谐波失真系数等）。这些结果以文本方式 输出。 瞬态分析 湖南商学院 2021年 1月 18日 19 PSpice 主要分析功能和特点 灵敏度分析是计算电路指定的输出变量对电路元 件参数的小信号灵敏度值 。 灵敏度分析 温度特性分析 PSpice通常是在 27 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 温度下的电路特性分析 。 湖南商学院 2021年 1月 18日 20 PSpice 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 的容差 （ 容许误差

13、 ） 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 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 ， 所不同的是 ， 蒙特卡罗分析是在同一次仿真分析中 ， 参数按指定的统计规律同时发生随机变化；而最坏情 况分析则是在最后一次分析时 ， 使各个参数同时按容 差范围内各自的最大变化量改变 ， 以得到最坏情况下 的电路特性 。 蒙特卡罗（ Monte Carlo）分析和最坏情况 （ Worst Case）分析 湖南商学院 2021年 1月 18日 21 第一步：输入编辑电路图 Schematics程序 第二步：确定电路的仿真方式和仿真参数 Sc

14、hematics程序 第三步：运行电路仿真分析 Pspice A/D程序 第四步：查看输出图形或输出数据 Probe程序 1.2.5 PSPICE 仿真基本步骤 湖南商学院 2021年 1月 18日 22 课程重点与难点 重点 1 电原理图绘制； 2 仿真类型：直流扫描、交流扫描、时域扫描 (瞬态扫描 )、直流工作点分析、参数扫描。 难点： 1 扫描类型的选取 (选择适合的仿真类型 )； 2 元器件仿真模型创建； 湖南商学院 2021年 1月 18日 23 原理图绘制注意事项 1、 新建 Project时应选择 Analog or Mixed-signal Circuit ; 2、 调用的器件

15、必须有 PSpice模型 首先，调用 OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径 为 CaptureLibrarypspice，此路径中的所有器件都有提供 PSpice模型， 可以直接调用。 其次，若使用自己的器件，必须保证 *.olb、 *.lib两个文件同时存在， 而且器件属性中必须包含 PSpice Template属性。 3、 原理图中至少必须有一条网络名称为 0，即接地。 4、 必须有激励源。 原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在 Source和 SourceTM库中。 5、 电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允 许仅由电源和电容组成的割集。 解决方法：电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。 6、 最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。