Pspice使用方法学习.pptx

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1、 OrCAD是美国OrCAD System公司推出的著名的EDA软件，它是一个软件包，覆盖了电子设计的4项核心任务电路仿真电路仿真第1页/共43页Pspice软件软件 PSpice是国际上著名的通用电路分析程序，是一个多功能的电路模拟实验台，从7070年代问世以来，经过了近3030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。第2页/共43页2.1.OrCAD/Pspice A/D 9.29.2软件的功能特软件的功能特点点可模拟以下6 6类常用的电路元器件 (1)(1)基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。(2)(2)常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS

2、MOS管等。(3)(3)独立电压源和独立电流源。(4)(4)各种受控电压源、受控电流源和受控开关。(5)(5)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。(6)(6)常用单元电路，如运算放大器、555555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。第3页/共43页OrCAD/PSpice A/DA/D 9.29.2可支持的元器件类别及其字母代号 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

3、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管管第4页/共43页OrCAD/PSpice9.2 9.2 可分析的电路特性可分析的电路特性OrCAD/PSpice 9 9可分析的电路特性有6 6类1515种：（1 1）直流分析）直流分

4、析 包括静态工作点（包括静态工作点（Bias Point Detail）、直流灵敏）、直流灵敏度（度（DC Sensitivity）、直流传输特性（）、直流传输特性（TF：Transfer Function）、直流特性扫描（）、直流特性扫描（DC Sweep）分析。）分析。（2 2）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）分析。析。第5页/共43页OrCAD/PSpice 9 9可分析的电路特性有6 6类1515种（3 3）瞬态分析 包括瞬态响应分析（Transient Analysis）、傅里叶分析（Fourier Analysis

5、）。（4 4）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）。）。第6页/共43页OrCAD/PSpice 9 9可分析的电路特性有6 6类1515种（5 5）统计分析 包括蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）、最坏情况分析（WC：Worst Case）。（6 6）逻辑模拟）逻辑模拟 包包括括逻逻辑辑模模拟拟（Digital Simulation）、数数/模模混混合合模模拟拟（Mixed A/D Simulation）、最最坏坏情情况况时时序序分分析析（Worst-C

6、ase timing Analysis）。）。第7页/共43页2.7.2.7.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，如电压用伏（V V）、电流用安培（A A）、电阻用欧姆（）、功率用瓦特（W W）等。在运行中，PspicePspice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入1212和12V12V意思一样。Pspice Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以1010为底的指数。用指数表示时，底数1010用字母E E来表示。对于比较

7、大或比较小的数字，还可采用1010种比例因子，如下表所示。第8页/共43页例如10001000、1 1E3 3和1 1K都表示同一个数。2.9 OrCAD/PSpice 9.2 9.2中采用的比中采用的比例因子例因子 符号符号 比例因子比例因子 符号符号 比例因子比例因子F10-15M10-3P10-12K10+3N10-9MEG10+6U10-6G10+9MIL25.4 10-6T10+12第9页/共43页特别注意：（1 1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示1010-3-3。而国标规定，m表示1010-3-3，M表示1010+6+6，我们通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中

8、用MEG表示1010+6+6。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用用m m表示表示。这一点在使用时也应注意，这一点在使用时也应注意，如电容容量如电容容量C=1=110-6F，应写成，应写成C=1u（或（或1 1U）第10页/共43页1.1.用Pspice Pspice 分析晶体管放大器(P82(P82图的静态工作点、交流特性、瞬态特性。2.2.写出有交流负反馈晶体管放大器的设计报告(P64(P64实验报告要求)。3.3.差分放大电路仿真及实验报告。(选做)设计任务（设计任务（4 4

9、学时）学时）第11页/共43页2.10.2.10.电路仿真过程电路仿真过程第12页/共43页 1.调用调用Capture软件软件 在计算机上选择命令集：程序/OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition/Capture CIS Lite Edition，点击后就会在屏幕上出现Capture启动窗口。三、三、用用CaptureCapture绘制电路图绘制电路图 第13页/共43页2.2.新建设计项目新建设计项目(File/New/Project)(File/New/Project)在OrCADOrCAD软件包中，每一个设计或分析任务都被当作一个项目，由项目管理器（P

10、roject Project ManagerManager）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新建项目起个名，并确定有关的设置。第14页/共43页（1 1）给设计项目起名。在NameName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AmpAmp。（2 2）选定设计项目类型如果电路图要用于印制电路版设计，则应选“PC PC Board Board Wizard Wizard”或“Programmable Programmable Logic Logic Wizard Wizard”。如果只绘制电路,则应选“SchematicSchematic”。

11、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 CircuitCircuit”（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。第15页/共43页建立新的建立新的Pspice项目项目第16页/共43页Capture Capture 工作窗口电路图编辑窗口项目管理器窗口信息查看窗口 第17页/共43页3 3、加元器件库

12、(Place/PartPlace/Part命令)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Place/PartPlace/Part命令，在Place/PartPlace/Part对话框中点击“AddAdd”按钮，出现Browse FileBrowse File对话框，将所需库点中，点击“打开”按钮，则选中的库文件增至“LabrariseLabrarise”框 中。反之，从“LabrariseLabrarise”框，选中一个库文件，点击RemoveRemove按钮，即将该库文件框剔除。加库剔除库第18页/共43页OrCAD 9.2教学版中的Pspice库文件Eval.libEval.

13、lib 半导体器件、运放和逻辑单元半导体器件、运放和逻辑单元Breakout.libBreakout.lib 要考虑参数发生变化的元器件要考虑参数发生变化的元器件符号应采用此库中的符号应采用此库中的Analog.libAnalog.lib 和和Analog_p.libAnalog_p.lib 常用的无源元器常用的无源元器件符号件符号Source.libSource.lib 各种电源符号各种电源符号Sourcestm.libSourcestm.lib 需要调用激励信号波形生成需要调用激励信号波形生成模块模块stimed stimed 设置的各种电源符号。设置的各种电源符号。Special.lib

14、Special.lib 与电路模拟有关的一些专用符号与电路模拟有关的一些专用符号Abm.libAbm.lib 代表某些模拟功能的符号代表某些模拟功能的符号第19页/共43页4 4、取放元器件、取放元器件 完成元器件库配置后，点击“完成”按钮，屏幕上将出现电路图编辑窗口（Page EditorPage Editor）。例如画一张基本放大电路，取放元器件的方法如下：第20页/共43页 （1 1）在电路图编辑窗口下，启动Place/PartPlace/Part命令，或按窗口右侧对应的绘图工具快捷键 ，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

15、所在的符号库名。（3 3）在在图图的的元元器器件件列列表表框框中中通通过过右右侧侧滚滚动动条条找找到到所所需需元元器器件件符号名，点击之，该符号的图形即显示在预览框中符号名，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Part框中健入器件名还可以搜索所需器件第21页/共43页5 5、取放电源与接地符号 （1 1）取放电源符号）取放电源符号 可同取放元器件一样，在SOURCESOURCE库中取电压源或电流源。（2 2）取放接地符号）取放接地符号 启动Place/GroudPlace/Groud，或按对应的绘图

16、快捷键 ，出现如图所示的选择框。在SOURCESOURCE库中取“0 0”符号。第22页/共43页6.6.连线与设置节点名（1）连线。启动Place/Wire命令。按对应的绘图快捷键（2）设置节点名。例如，想把输出端的节点起名为Out。步骤如下：启动Place/Net Alias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Out）。按OK键，则光标处 附着一个小方框，将光标 移至设置节点名的位置，按鼠标左键，新节点名 即出现在该位置。第23页/共43页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，元器件

17、设置不符合要求时，可对元器件参数进行编辑。(1)(1).元器件群的参数编辑。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EditEdit PropertiesProperties 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PartPart按钮，便可更改各元器件的名称和参数。(2)(2).单个元件的参数编辑。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的显示格式（Display FormatDisplay Format）、字体（FontFont）、颜色（ColorColor）和放置位置（RotationRo

18、tation）等。第24页/共43页（3）还可以只修改某项参数键入参数键入参数第25页/共43页绘图快捷键：绘图快捷键：第26页/共43页四、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，对各个信号源取其直流电平值，计算电路的直流偏置量。例：求基本放大电路的静态工作点。步骤如下：（1 1）用）用CaptureCapture软软件画好电路图件画好电路图第27页/共43页（2 2）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。OrCAD/PSpice OrCAD/P

19、Spice 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，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（Page Page EditorEditor）下，点击PSpice/New PSpice/New Simulation Simulation ProfileProfile命 令，出 现 New New SimulationSimulation对 话 框,在NameName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。第28页/共43页

20、（3 3）设置分析类型和参数。在Analysis typeAnalysis type栏中选“Bias PointBias Point”。在在OptionOption栏中选栏中选“General SettingsGeneral 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 and point information for nonlinear

21、 controlled sources and semiconductorssemiconductors”第29页/共43页（4 4）运行PspicePspice。启动Pspice/RunPspice/Run命令，软件开始分析计算。（5 5）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用ProbeProbe模块，屏幕上出现ProbeProbe窗口。选择View/Output View/Output FileFile命令，即可看到本例的文本输出文件DC.outDC.out。第30页/共43页2.瞬态分析瞬态分析 瞬态分析又称TRANTRAN分析，就是求电路的时域响应。它可在给定输入激励信号情况下，计

22、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C C和L L）的情况下，求振荡波形。第31页/共43页（3 3）设置模拟类型。（4 4）设置分析参数：例：求基本放大电路的瞬态分析。步骤如下：（1 1）用CaptureCapture软件画好电路图。（2 2）为正弦信号源设置参数。在Analysis typeAnalysis type栏中选“Time Time DomainDomain（TransientTransient）”。在OptionOption栏中选“General SettingsGeneral Settings”。在Run toRun to栏中填入“2ms2ms”。意思是

23、瞬态分析的终止时间为2ms2ms。在Start saving dataStart saving data栏中填入“0 0”。意思是起始时间为0 0。在Maximum StepMaximum Step栏中填入“40us40us”。意思是时间步长为4040m ms s。第32页/共43页（5 5）运行PspicePspice。执行Pspice/RunPspice/Run命令。（6 6）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用ProbeProbe模块，屏幕上出现如图所示的ProbeProbe窗口。在ProbeProbe窗口中，执行Trace/Add Trace/Add TraceTrace命令，出

24、现Add Trace Add Trace 对话框。第33页/共43页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显示的变量名，该变量名即出现在下端的“Trace ExpressionTrace Expression”文本框中，允许同时点选多个输出变量。在“Trace ExpressionTrace Expression”文本框中键入要显示的 变量名。然后点OKOK按钮，选中的变量波形就显示 在屏幕上。第34页/共43页第35页/共43页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，在同一坐标中显示显然是不合适的，可采用添加波形显示区

25、的方法：在Add Add Trace Trace 对话框中，选择V V（OutOut），点OKOK按钮，显示出输出端的波形。执行Plot/Add Plot/Add Plot Plot to to WindowWindow命令，屏幕上添加一个空白的波形显示区。再执行Trace/Add Trace/Add TraceTrace命令，在Add Add Trace Trace 对话框选择V V（Vs:+Vs:+），点OKOK按钮，在新加的波形显示区显示出输入信号VsVs的波形。第36页/共43页为正弦信号源设置参数正弦源（VSINVSIN）。共有6 6个参数需要设置。参数参数 名称名称单位单位内定值内

26、定值VOFF直流偏置电压直流偏置电压VVAMPL振幅振幅VFREP频率频率Hz1/TSTOPTD延迟时间延迟时间sDF阻尼系数阻尼系数1/sPHASE相位延迟相位延迟度度例如设定参数如下：VOFF=0VOFF=0，VAMPL=5MVVAMPL=5MV，FREQ=1kHzFREQ=1kHz，TD=0TD=0，DF=0DF=0，PHASE=0PHASE=0。可得如图所示的正弦波形。第37页/共43页3.3.交流分析交流分析 交流分析又称ACAC分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算出电路的幅频响应和相频响应。作交流分析时，应注意：对于AC SweepAC Sweep，必须具

27、有AC AC 激励源。产生AC AC 激励源的方法有以下两种：调用VAC VAC 或IAC IAC 激励源；在已有的激励源（如VSINVSIN）的属性中加入 “ACAC”属性，并输入它的幅值。例：分析单管放大电路的幅频特性。（1）用用CaptureCapture软件画好电路图。软件画好电路图。信号源选正弦源信号源选正弦源VSIN，用，用Edit/Properties命令命令,调出调出Property Editor加入加入AC=1V第38页/共43页（2）建立ACAC分析类型，设置分析类型和参数:在 Analysis type栏 中 选“AC Sweep/Noise”。在Option栏中选“Ge

28、neral Settings”。在AC Sweep TypeAC Sweep Type栏中选“LogarithmiLogarithmi：DecadeDecade”。在StartStart栏中填入“1010”。在EndEnd栏中填入“100MEG100MEG”。在Points/DecadePoints/Decade栏中填入“4 4”。意思是每1010倍频间隔计算4 4个点。第39页/共43页（3）查看分析结果。输出电压的幅频率特性 在Add Trace 对话框下端的“Trace Expression”文本框中键入V（OUT），即显示输出电压的幅频率特性曲线。电压增益的幅频特性 在Probe窗口中

29、，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键入DB（V（OUT）/V（IN），即显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 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。第40页/共43页输出阻抗 首先打开电路图形文件！修改电路,令Vs=0v(AC=0V)Vs=

30、0v(AC=0V),信号源短路,取掉负载R RL L,外加一个信号源VSIN(AC=1V)VSIN(AC=1V)，即Vw Vw，保存文件（存盘），进入仿真，仿真步骤同上。选择菜单 PSpice/RUNPSpice/RUN（或用鼠标点击符号RUNRUN）。若无出错，便可观察ACAC交流瞬态或频域分析。单击菜单Trace/Add Trace/Add Trace Trace 弹出 Add Trace.Add Trace.键入：V(Vw:+)/I(Vw)V(Vw:+)/I(Vw)输出阻抗的频率特性 第41页/共43页(4)(4)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，还可在

31、基本格式中的关键字V或I后面加一标示符，以表示输出量类型。下表示出了5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集电极的交流电集电极的交流电压虚部压虚部第42页/共43页感谢您的观看。第43页/共43页