《PSPICE電路仿真》PPT課件.ppt

1、PSPICE電路仿真程序設計,湖北大學 物理學與電子技術學院 信息工程學科部 楊維明,教材及參考書,參考書 模擬電路的計算機分析與設計PSPICE程序應用清華大學出版社 高文煥 汪慧 編 ORCAD/PSPICE 9實用教程 西安電子科技大學出版社 賈新章等 編 教材 PSPICE電路仿真程序設計國防工業(yè)出版社 李永平 編,CAA、CAD與EDA,CAA（Computer Aided Analysis） -計算機輔助分析,CAD（Computer Aided Design） -計算機輔助設計,EDA（Electronic Design Automation） -電子設計自動化,第一講 PSPI

2、CE 概論,電子電路設計的流程,電子設計自動化（EDA）的特點,提高效率，縮短設計周期,降低設計成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量,共享設計資源,1.1.1 EDA與電子工程設計 電子產(chǎn)品的設計生產(chǎn)，從選題、方案論證、性能指標確定、裝調(diào)電路、修改、定型參數(shù)直到批量生產(chǎn)，是一個復雜而又費時的過程。該過程的任一環(huán)節(jié)，都對產(chǎn)品性能和經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接影響。 傳統(tǒng)的電路裝配、調(diào)試過程，一般均采用面包板或專門的焊接板，通過手工連線裝配，檢查無誤后，進行電路測量，最后評估電路性能。若性能與設計值不符時，需調(diào)換參數(shù)并重新調(diào)試測量，直至符合設計要求為止。但是，當電路非常復雜時，采用插接板或焊接板組裝電路時所產(chǎn)生的連線錯誤、器件

3、損壞等人為錯誤，常會造成人力、財力、時間的浪費及錯誤的性能評估,尤其是集成電路的設計，器件在插接板上就無法組合成像集成電路內(nèi)部那樣緊密復雜的電子電路，裝配板上的寄生參數(shù)與集成環(huán)境中的完全不同。因此，在裝配板測試的特性將無法準確地描述集成電路的真實特性。所以，電子電路的傳統(tǒng)設計方法已經(jīng)不適應當前電子技術發(fā)展的要求，這就要借助計算機完成電子電路的輔助設計，即電子電路EDA技術。EDA包括電子工程設計的全過程，如系統(tǒng)結構模擬、電路特性分析、繪電路圖和制作PCB等,1.1.2 EDA的主要作用 EDA在電子工程設計中發(fā)揮了不可替代的重要作用，主要體現(xiàn)在3個方面。 1.驗證電路方案設計的正確性 當要求的

4、系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結構模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，這只要確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（數(shù)學模型）便可實現(xiàn)。 這種系統(tǒng)仿真技術可推廣應用于非電專業(yè)的系統(tǒng)方案設計，或某種新理論、新構思的方案設計，進而對構成系統(tǒng)的各電路結構進行模擬分析，以判斷電路結構設計的正確性及性能指標的可實現(xiàn)性。這種精確的量化分析方法，對于提高設計水平和產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的指導意義,2.電路特性的優(yōu)化設計 器件參數(shù)的容差和工作環(huán)境溫度將對電路工作的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的電路設計方法，很難對這種影響進行全面的分析和了解，因而也就很難實現(xiàn)電路的優(yōu)化設計。EDA技術中的溫度分析和統(tǒng)計分析功能，既可以分析各種惡劣溫度

5、條件下的電路特性，也可以對器件容差的影響進行全面的計算分析。其內(nèi)容包括：對不同的容差特性進行規(guī)定次數(shù)的跟蹤分析（蒙特卡羅分析）； 單獨分析每一器件容差對電路的影響量（靈敏度分析）；分析全體器件容差對電路性能的最大影響量（最壞情況分析）。采用統(tǒng)計分析方法，便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結構以及適當?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，真正做到電路的優(yōu)化設計,3.實現(xiàn)電路特性的模擬測試 電子電路的設計過程中，大量的工作是各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。但是，受測試手段及儀器精度所限，有些測試項目實現(xiàn)困難。例如，超高頻電路中的弱信號測量及噪聲測量、某些功率輸出電路中具有破壞性質(zhì)的器件極限參數(shù)測量，如高溫、高電壓、大電流等。采用E

6、DA方式，可以方便地實現(xiàn)全功能測試，也可以直接模擬各種惡劣工作環(huán)境及各種極限條件下的電路特性而無器件或電路損壞之虞，較之傳統(tǒng)的設計方式要經(jīng)濟得多,EDA在電子電路實驗教學中，也發(fā)揮了巨大的作用。一般院校的實驗教學，從簡單直流電路實驗到交流電路測試、時域分析、低頻、中頻乃至高頻放大器、脈沖數(shù)字電路的設計調(diào)試等，可達幾十個實驗項目。如果上述項目全開設，除需要通用儀器如電源、信號源、示波器外，還需要配置價格昂貴的專用儀器如掃頻儀、相位計、頻譜儀、邏輯分析儀等。這些條件，一般院校難以具備，所以有許多課程設計或實驗項目因限于設備條件而不能開設。利用EDA技術仿真、測試電路特性，可節(jié)省多種測試儀器，節(jié)約經(jīng)

7、費開支，同時充分發(fā)揮EDA精確分析、直觀顯示、全頻帶工作的優(yōu)良特性,1.1.3常用EDA仿真軟件,長期以來，大型的EDA系統(tǒng)都是運行在以UNIX為操作系統(tǒng)的工作站平臺上。隨著PC機性能的不斷提高及Windows操作系統(tǒng)的逐步發(fā)展，世界著名廠商如Cadence Design Systems，Mentor Graphics，Synopsys，OrCAD和Viewlogic Systems等，已先后推出了支持PCWindows平臺的EDA開發(fā)軟件,1、PSPICE、ORCAD：通用的電子電路仿真軟件，適合于元件級仿真。 2、SYSTEM VIEW：系統(tǒng)級的電路動態(tài)仿真軟件 3、MATLAB：具有強大

8、的數(shù)值計算能力，包含各種工具箱，其程序不能脫離MATLAB環(huán)境而運行，所以嚴格講，MATLAB不是一種計算機語言，而是一種高級的科學分析與計算軟件。 4、SIMULINK：是MATLAB附帶的基于模型化圖形組態(tài)的動態(tài)仿真環(huán)境。 在電路仿真和印刷電路板（PCB）設計時，常用的EDA軟件有：PSpice，OrCAD，F(xiàn)ilterLab（模擬濾波器軟件），CircuitMaker2000，PROTEL，Electronic Workbench，PowerPCB EDA2000等。 其中Pspice軟件是典型的電路仿真設計軟件。是MicroSim公司80年代中期推出的基于PC機的通用電路模擬分析軟件。

9、現(xiàn)在的很多分析軟件都是以Pspice為內(nèi)核、經(jīng)過歷年來多次改版，以其強大的功能和高度的集成性而成為個人電腦上最受歡迎的電路仿真軟件,1.2 SPICE發(fā)展歷程,目前國際上享有盛譽的模擬電路設計工具都是以SPICE為基礎實現(xiàn)的，如MicroSim公司的PSpice，Meta Software公司的HSPICE，以及Analogy公司的Saber等,SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis,1988年SPICE被定為美國國家工業(yè)標準,由美國加州大學伯克莉（Berkeley）分校電工和計算機科學系分校開發(fā),1972年首次推出,

10、1983年OrCAD公司推出可在PC機上運行的PSpice 1（P即代表運行于PC機的版本）。 目前微機上廣泛使用的PSPICE是由美國MicroSim公司開發(fā)并于1984年1月首次推出的,1.2.1 PSPICE軟件簡介,PSpice軟件分為工業(yè)版(Production Version)和教學版(Evaluation Version,PSPICE是由SPICE發(fā)展而來的用于微機系列的通用電路分析程序,能進行模擬電路分析、數(shù)字電路分析和模擬數(shù)字混合電路分析,PSpice5.0及以前的版本都為DOS版，而PSpice 5.1及以后的各種版本均為窗口版,現(xiàn)已成為微機級電路模擬標準軟件,1.2.2

11、OrCAD/PSpice軟件,1998年1月MicroSim公司與OrCAD公司合并，稱為OrCAD公司。兩公司強強聯(lián)合后，相繼推出一系列基于PC機的EDA軟件系統(tǒng)。 1998年11月推出的OrCAD/PSpice 9，是有相關中文參考書的版本。目前較新版本是OrCAD/PSpice 10.5。 OrCAD軟件覆蓋了電子設計中的4項核心任務：電路原理圖輸入及器件信息管理系統(tǒng)OrCAD/Capture CIS，模擬、數(shù)字及模擬/數(shù)字混合電路分析與優(yōu)化設計OrCAD/Pspice A/D，可編程邏輯設計OrCAD/Express Plus，印刷電路板（PCB）設計OrCAD/Layout Plus

12、,1.2.3 OrCAD/PSpice軟件的改進,與SPICE相比，OrCAD/PSpice并不只是單純將SPICE移植到PC機，而是在以下方面有重大變革。 （1）不僅可以對模擬電路進行直流、交流、瞬態(tài)等基本電路特性分析，而且可進行蒙特卡洛（MC（MONTE CARLO）統(tǒng)計分析、最壞情況分析（Wcase（Worst-Case Analysis）、優(yōu)化設計等復雜的電路特性分析,2）不僅可對模擬電路進行計算機輔助分析，而且可對數(shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐愤M行計算機模擬。為突出這一功能特點，新版本的軟件稱為PSpice A/D。 （3）一改批處理運行模式，可在WINDOWS環(huán)境下，以人機交互方式運行。

13、繪制好電路圖后，即可直接進行電路模擬，無需編制繁雜的輸入文件。在模擬過程中，可以隨時分析觀察模擬結果，并在電路圖上修改設計。 經(jīng)過25年的發(fā)展和應用，OrCAD/PSpice 實際上已成為微機級電路模擬的標準軟件,1.3 OrCAD/PSpice軟件的功能特點,PSpice A/D可模擬下述6類最常用的電路元器件： 1）基本無源元件，如電阻、電容、電感、互感、傳輸線等 2）常用的半導體器件，如二極管、雙極型晶體管、結型場效應晶體管、MOS場效應晶體管、GaAs場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等 （3）獨立電壓源和獨立電流源?？僧a(chǎn)生用于直流（DC）、交流（AC）、瞬態(tài)（TRAN）分析和

14、邏輯模擬所需的各種激勵信號波形 （4）各種受控電壓源、受控電流源和受控開關 （5）基本數(shù)字電路單元，包括常用的門電路、傳輸門、延遲線、觸發(fā)器、可編程邏輯陣列、RAM、ROM等 （6）常用單元電路，特別是像運算放大器一類集成電路，可將其作為一個單元電路整體出現(xiàn)在電路中，而不必考慮該單元電路的內(nèi)部電路結構,1. PSpice A/D支持的元器件類型,電路模擬的精度很大程度上取決于電路中代表各種元器件特性的模型參數(shù)值是否精確。為方便用戶使用，PSpice A/D提供的模型參數(shù)庫中包括：超過11300種半導體器件和模擬集成電路產(chǎn)品的模型參數(shù)，1600多種數(shù)字電路單元產(chǎn)品的參數(shù)，其中包括最新的GaAs器

15、件和IGBT器件模型參數(shù)，對MOSFET器件還提供了6種不同級別的模型，適用于先進的亞微米工藝器件。 PSpice A/D為不同類別的元器件賦予不同的字母代號，如表1-1所示。電路圖中不同元器件編號的首字母必須按照字母代號選取,表1-1 PSpice A/D 支持的元器件類別及其字母代號（按字母順序,備注：N器件和O器件，是為混合電路中對數(shù)/模接口型結點進行接口電路轉換而引進的等效器件,2. PSpice A/D分析的電路特性,PSpice A/D可分析的電路特性有6類15種，如表1-2所示,3. PSpice A/D 的配套功能軟件（模塊） OrCAD軟件包中進行電路模擬分析的核心軟件是PS

16、pice A/D。為更快更好地進行模擬工作，OrCAD軟件包中還提供了5個配套軟件（模塊）。它們之間的相互關系如圖1-1所示 主要包括Schematics（圖形編輯程序）、Pspice A/D（仿真分析程序）、Probe（圖形后處理程序）、Stimulus Editor（信號源編輯程序）、Parts（元器件模型參數(shù)提取程序）、 Optimizer （電路優(yōu)化程序）等6個軟件包,Pspice的輸入基本上是以電路原理圖和網(wǎng)單文件兩種形式。電路元器件符號庫中備有繪電原理圖所需的元器件符號，用戶從符號圖形庫中調(diào)出所需的電路元器件符號，組成電路圖，由原理圖編輯器自動將原理圖轉化為電路網(wǎng)單文件，并標上節(jié)點

17、號，提供給仿真工具進行仿真。如果用戶熟悉仿真程序的輸入語言，又沒有將原理圖存檔的需求也可以直接輸入電路網(wǎng)單文件,1）Schematics 圖形編輯程序,1.4 PSpice 程序項組成,PSPICE A/D是PSPICE軟件包中的分析程序 完成對模擬或數(shù)字電路的仿真分析 PSPICE AD程序的輸入文件是由電路編輯程序根據(jù)輸入電路圖自動生成以.CIR為后綴的文件，或由用戶直接輸入的電路描述文件 PSPICE AD程序的輸出文件是.DAT為后綴的數(shù)據(jù)文件（供Probe使用）和.OUT為后綴的文本文件（可從Schematics中顯示,2）PSpice A/D 仿真分析程序,Probe程序是PSpi

18、ce軟件包中的圖形后處理程序 它可將PSpice A/D程序仿真分析后的結果在屏幕或打印設備上以數(shù)據(jù)形式或以數(shù)據(jù)相關的圖形形式顯示出來 Probe程序的輸入文件是電路經(jīng)PSpice A/D程序分析計算后所生成的以.DAT為后綴的數(shù)據(jù)文件,3） Probe 圖形后處理程序,4） Stimulus Editor 信號源編輯程序,編輯PSpice運行過程中瞬態(tài)分析需要的脈沖、分段線性、調(diào)幅正弦、調(diào)頻和指數(shù)信號等信號波形。 編輯邏輯模擬需要的時鐘信號。 編輯各種形狀脈沖信號以及總線信號波形,5） Parts 元器件模型參數(shù)提取程序,將來自廠家的器件數(shù)據(jù)信息或用戶自定義的器件數(shù)據(jù)轉換為Pspice中所用

19、的模型參數(shù)，并提供它們之間的關系曲線及相互作用，確定元件的精確度,6） Optimizer 電路優(yōu)化程序,在電路的性能已經(jīng)基本滿足設計功能和指標的基礎上，為了使得電路的某些性能更為理想，在一定的約束條件下，對電路的某些參數(shù)進行調(diào)整，直到電路的性能達到要求為止,1.5 PSpice 支持的主要分析功能及特點,包括電路的靜態(tài)工作點分析、直流小信號傳遞函數(shù)值分析、直流掃描分析與直流小信號靈敏度分析。分析結果以文本文件方式輸出。 直流小信號傳遞函數(shù)值是電路在直流小信號下的輸出變量與輸入變量的比值，輸入電阻和輸出電阻也作為直流解析的一部分被計算出來。進行此項分析時電路中不能有隔直電容。分析結果以文本方式

20、輸出,1. 直流分析,直流掃描分析可作出各種直流轉移特性曲線。輸出變量可以是某節(jié)點電壓或某節(jié)點電流，輸入變量可以是獨立電壓源、獨立電流源、溫度、元器件模型參數(shù)和通用（Global）參數(shù)（在電路中用戶可以自定義的參數(shù)）。 直流小信號靈敏度分析是分析電路各元器件參數(shù)變化時，對電路特性的影響程度。靈敏度分析結果以歸一化的靈敏度值和相對靈敏度形式給出，并以文本方式輸出,直流分析 （續(xù),PSpice 主要分析功能和特點,2. 交流小信號分析,包括頻率響應分析和噪聲分析。根據(jù)用戶所指定的頻率范圍內(nèi)對電路進行仿真分析。頻率響應分析能夠分析傳遞函數(shù)的幅頻響應和相頻響應，亦即，可以得到電壓增益、電流增益、互阻增

21、益、互導增益、輸入阻抗、輸出阻抗的頻率響應。 分析結果均以曲線方式輸出。 PSpice用于噪聲分析時，可計算出每個頻率點上的輸出噪聲電平以及等效的輸入噪聲電平,PSpice 主要分析功能和特點,即時域分析，包括電路對不同信號的瞬態(tài)響應，時域波形經(jīng)過快速傅里葉變換（FFT）后，可得到頻譜圖。通過瞬態(tài)分析，也可以得到數(shù)字電路時序波形。另外，PSPICE可以對電路的輸出進行傅里葉分析，得到時域響應的傅里葉分量（直流分量、各次諧波分量、非線性諧波失真系數(shù)等）。這些結果以文本方式輸出,3. 瞬態(tài)分析,PSpice 主要分析功能和特點,靈敏度分析是計算電路指定的輸出變量對電路元件參數(shù)的小信號靈敏度值,4.

22、 靈敏度分析,5. 溫度特性分析,PSpice通常是在27情況下進行各種分析和仿真的，如果用戶指定電路的工作溫度，則可以進行不同溫度下的電路特性分析,PSpice 主要分析功能和特點,蒙特卡羅分析是分析電路元器件參數(shù)在它們各自的容差（容許誤差）范圍內(nèi)，以某種分布規(guī)律隨機變化時電路特性的變化情況，這些特性包括直流、交流或瞬態(tài)特性。 最壞情況分析與蒙特卡羅分析都屬于統(tǒng)計分析，所不同的是，蒙特卡羅分析是在同一次仿真分析中，參數(shù)按指定的統(tǒng)計規(guī)律同時發(fā)生隨機變化；而最壞情況分析則是在最后一次分析時，使各個參數(shù)同時按容差范圍內(nèi)各自的最大變化量改變，以得到最壞情況下的電路特性,6. 蒙特卡羅（Monte C

23、arlo）分析和最壞情況（Worst Case）分析,例1.1 簡單差分電路仿真分析,已知簡單差分電路如圖1-2所示.電源電壓及元件值標明在圖中.Q1,Q2,Q3,Q4是同型號NPN晶體三極管,其參數(shù)Bf=80, Rb=100, Ccs=2pF, Tf=0.3ns, Tr=6ns, Cjf=3pF, Cjc=2pF, Vaf=50V.將元器件的各端點作為節(jié)點，多個端點以線段連線時也只作為一個節(jié)點，對節(jié)點以正整數(shù)標注，接地點編號一律為0。圖中共標注了9個節(jié)點。要求（1）打印并繪制直流曲線V（4）和V（5）；（2）計算低頻小信號傳輸特性V（5）/VIN；（3）打印并繪制交流特性；（4）打印并繪制瞬

24、態(tài)特性（5）打印所有節(jié)點的直流工作點,DIFFERENTIAL AMPLIFIER VCC 8 0 12 *電路描述 VEE 0 9 12 VIN 1 0 AC 1 SIN(0 0.1 5MEG) R1 5 8 10K R2 4 8 10K R3 3 0 1K R4 1 2 1K R5 7 8 20K Q1 7 7 9 MOD1 Q2 4 2 6 MOD1 Q3 5 3 6 MOD1 Q4 6 7 9 MOD1 .MODEL MOD1 NPN BF=80 RB=100 CJS=2P TF=0.3NS TR=6N CJE=3P VAF=50 *QUESTION 1 分析及輸出描述 .DC VIN

25、 -0.15 0.15 0.01 .PRINT DC V(4) V(5) .PLOT DC V(4) V(5) *QUESTION 2 分析及輸出描述 .TF V(5) VIN *QUESTION 3 分析及輸出描述 .AC DEC 10 25K 250MEG .PRINT AC VM(5) VP(5) .PLOT AC VM(5) VP(5) *QUESTION 4 分析及輸出描述 .TRAN 4N 100N 1N .PRINT TRAN V(5) V(4) .PLOT TRAN V(5) V(4) *QUESTION 5 分析及輸出描述 .OP .PROBE .END,用文本輸入方式描述電

26、路,DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE= 27.00 DEG C,VIN V(4) V(5) -1.500E-01 1.157E+01 -7.420E-01 -1.400E-01 1.151E+01 -7.316E-01 -1.300E-01 1.144E+01 -7.197E-01 -1.200E-01 1.136E+01 -7.058E-01 -1.100E-01 1.129E+01 -6.883E-01 -1.000E-01 1.120E+01 -6.627E-01 -9.000E-02 1.108E+01 -5.907E-01 -8.000E-02 1.076

27、E+01 -2.783E-01 -7.000E-02 1.034E+01 1.383E-01 -6.000E-02 9.827E+00 6.463E-01 -5.000E-02 9.225E+00 1.245E+00 -4.000E-02 8.538E+00 1.929E+00 -3.000E-02 7.779E+00 2.685E+00 -2.000E-02 6.962E+00 3.500E+00 -1.000E-02 6.105E+00 4.354E+00 0.000E+00 5.229E+00 5.229E+00 1.000E-02 4.353E+00 6.104E+00 2.000E-

28、02 3.497E+00 6.960E+00 3.000E-02 2.682E+00 7.776E+00 4.000E-02 1.924E+00 8.535E+00 5.000E-02 1.238E+00 9.221E+00 6.000E-02 6.375E-01 9.822E+00 7.000E-02 1.272E-01 1.033E+01 8.000E-02 -2.918E-01 1.075E+01 9.000E-02 -5.416E-01 1.102E+01 1.000E-01 -5.756E-01 1.112E+01 1.100E-01 -5.881E-01 1.119E+01 1.2

29、00E-01 -5.949E-01 1.126E+01 1.300E-01 -5.989E-01 1.133E+01 1.400E-01 -6.013E-01 1.140E+01 1.500E-01 -6.025E-01 1.146E+01,仿真結果,DC TRANSFER CURVES TEMPERATURE= 27.00 DEG C,LEGEND: *: V(4) +: V(5) VIN V(4) (*+)- -5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00 1.0000E+01 1.5000E+01 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

30、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ -1.500E-01 1.157E+01 . + . . . * . -1.400E-01 1.151E+01 . + . . . * . -1.300E-01 1.144E+01 . + . . . * . -1.200E-01 1.136E+01 . + . . . * . -1.100E-01 1.129E+01 . + . . . * . -1.000E-01 1.120E+01 . + . . . * . -9.000E-02 1.108E+01 . + . . . * . -8.000E-02 1.076E+01 . +. . . * . -7

31、.000E-02 1.034E+01 . + . .* . -6.000E-02 9.827E+00 . . + . * . -5.000E-02 9.225E+00 . . + . * . . -4.000E-02 8.538E+00 . . + . * . . -3.000E-02 7.779E+00 . . + . * . . -2.000E-02 6.962E+00 . . + . * . . -1.000E-02 6.105E+00 . . + . * . . 0.000E+00 5.229E+00 . . .X . . 1.000E-02 4.353E+00 . . * . + .

32、 . 2.000E-02 3.497E+00 . . * . + . . 3.000E-02 2.682E+00 . . * . + . . 4.000E-02 1.924E+00 . . * . + . . 5.000E-02 1.238E+00 . . * . + . . 6.000E-02 6.375E-01 . . * . + . 7.000E-02 1.272E-01 . * . .+ . 8.000E-02 -2.918E-01 . *. . . + . 9.000E-02 -5.416E-01 . *. . . + . 1.000E-01 -5.756E-01 . *. . .

33、+ . 1.100E-01 -5.881E-01 . * . . . + . 1.200E-01 -5.949E-01 . * . . . + . 1.300E-01 -5.989E-01 . * . . . + . 1.400E-01 -6.013E-01 . * . . . + . 1.500E-01 -6.025E-01 . * . . . + . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -,直流電壓傳輸特性屏幕圖形輸出,SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS 增益:V(5)/VIN = 8.785E+01 I

34、NPUT RESISTANCE AT VIN = 8.941E+03 OUTPUT RESISTANCE AT V(5) = 9.447E+03,低頻小信號傳輸特性,思考題:除了設置小信號傳遞函數(shù)值分析外, 還能采取哪些方法可求解出增益,DIFFERENTIAL AMPLIFIER * AC ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C * FREQ VM(5) VP(5) 2.500E+04 8.785E+01 -2.508E-01 3.147E+04 8.785E+01 -3.158E-01 3.962E+04 8.785E+01 -3.975E-01 4.988

35、E+04 8.785E+01 -5.005E-01 6.280E+04 8.785E+01 -6.301E-01 7.906E+04 8.785E+01 -7.932E-01 9.953E+04 8.784E+01 -9.986E-01 1.253E+05 8.784E+01 -1.257E+00 1.577E+05 8.783E+01 -1.583E+00 1.986E+05 8.782E+01 -1.992E+00 2.500E+05 8.781E+01 -2.508E+00 3.147E+05 8.778E+01 -3.157E+00 3.962E+05 8.774E+01 -3.974

36、E+00 4.988E+05 8.768E+01 -5.001E+00 6.280E+05 8.758E+01 -6.294E+00 7.906E+05 8.743E+01 -7.919E+00 9.953E+05 8.718E+01 -9.960E+00 1.253E+06 8.680E+01 -1.252E+01 1.577E+06 8.619E+01 -1.572E+01 1.986E+06 8.526E+01 -1.972E+01 2.500E+06 8.381E+01 -2.468E+01 3.147E+06 8.162E+01 -3.079E+01 3.962E+06 7.838E

37、+01 -3.822E+01 4.988E+06 7.375E+01 -4.711E+01 6.280E+06 6.746E+01 -5.748E+01 7.906E+06 5.945E+01 -6.920E+01 9.953E+06 5.007E+01 -8.190E+01 1.253E+07 4.010E+01 -9.502E+01 1.577E+07 3.053E+01 -1.079E+02 1.986E+07 2.218E+01 -1.200E+02 2.500E+07 1.552E+01 -1.309E+02 3.147E+07 1.056E+01 -1.403E+02 3.962E

38、+07 7.051E+00 -1.484E+02 4.988E+07 4.668E+00 -1.553E+02 6.280E+07 3.090E+00 -1.613E+02 7.906E+07 2.065E+00 -1.669E+02 9.953E+07 1.409E+00 -1.729E+02 1.253E+08 9.934E-01 1.792E+02 1.577E+08 7.215E-01 1.659E+02 1.986E+08 4.951E-01 1.421E+02 2.500E+08 2.580E-01 1.124E+02,交 流 特 性 列 表 輸 出,: VM(5) +: VP(5

39、) FREQ VM(5) VP(5) (*)- 1.0000E-01 1.0000E+00 1.0000E+01 1.0000E+02 1.0000E+03 (+)- -2.0000E+02 -1.0000E+02 0.0000E+00 1.0000E+02 2.0000E+02 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2.500E+04 8.785E+01 . . + * . 3.147E+04 8.785E+01 . . + * . 3.962E+04 8.785E+01 . . + * . 4.988E+04 8.785

40、E+01 . . + * . 6.280E+04 8.785E+01 . . + * . 7.906E+04 8.785E+01 . . + * . 9.953E+04 8.784E+01 . . + * . 1.253E+05 8.784E+01 . . + * . 1.577E+05 8.783E+01 . . + * . 1.986E+05 8.782E+01 . . + * . 2.500E+05 8.781E+01 . . + * . 3.147E+05 8.778E+01 . . + * . 3.962E+05 8.774E+01 . . +. * . 4.988E+05 8.76

41、8E+01 . . +. * . 6.280E+05 8.758E+01 . . +. * . 7.906E+05 8.743E+01 . . +. * . 9.953E+05 8.718E+01 . . +. * . 1.253E+06 8.680E+01 . . + . * . 1.577E+06 8.619E+01 . . + . * . 1.986E+06 8.526E+01 . . + . * . 2.500E+06 8.381E+01 . . + . * . 3.147E+06 8.162E+01 . . + . *. . 3.962E+06 7.838E+01 . . + . *

42、. . 4.988E+06 7.375E+01 . . + . *. . 6.280E+06 6.746E+01 . . + . * . . 7.906E+06 5.945E+01 . . + . * . . 9.953E+06 5.007E+01 . . + . * . . 1.253E+07 4.010E+01 . .+ . * . . 1.577E+07 3.053E+01 . +. . * . . 1.986E+07 2.218E+01 . + . . * . . 2.500E+07 1.552E+01 . + . . * . . 3.147E+07 1.056E+01 . + . .

43、* . . 3.962E+07 7.051E+00 . + . *. . . 4.988E+07 4.668E+00 . + . * . . . 6.280E+07 3.090E+00 . + . * . . . 7.906E+07 2.065E+00 . + . * . . . 9.953E+07 1.409E+00 . + . * . . . 1.253E+08 9.934E-01 . * . . + . 1.577E+08 7.215E-01 . *. . . + . 1.986E+08 4.951E-01 . * . . . + . 2.500E+08 2.580E-01 . * .

44、. . + . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -,交流特性屏幕圖形輸出,瞬態(tài)特性列表輸出,TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C * TIME V(5) V(4) 1.000E-09 5.229E+00 5.229E+00 5.000E-09 5.252E+00 5.200E+00 9.000E-09 5.352E+00 5.095E+00 1.300E-08 5.554E+00 4.886E+00 1.700E-08 5.860E+00 4.571E+00 2.100E-

45、08 6.260E+00 4.163E+00 2.500E-08 6.730E+00 3.682E+00 2.900E-08 7.241E+00 3.160E+00 3.300E-08 7.762E+00 2.630E+00 3.700E-08 8.267E+00 2.117E+00 4.100E-08 8.739E+00 1.643E+00 4.500E-08 9.164E+00 1.219E+00 4.900E-08 9.536E+00 8.513E-01 5.300E-08 9.856E+00 5.411E-01 5.700E-08 1.012E+01 2.855E-01 6.100E-

46、08 1.034E+01 8.196E-02 6.500E-08 1.051E+01 -7.255E-02 6.900E-08 1.063E+01 -1.801E-01 7.300E-08 1.071E+01 -2.400E-01 7.700E-08 1.074E+01 -2.503E-01 8.100E-08 1.071E+01 -2.072E-01 8.500E-08 1.061E+01 -1.040E-01 8.900E-08 1.045E+01 6.824E-02 9.300E-08 1.021E+01 3.187E-01 9.700E-08 9.877E+00 6.548E-01 1

47、.000E-07 9.566E+00 9.659E-01,瞬態(tài)特性繪圖輸出,: V(5) +: V(4) TIME V(5) V(4) (*)- 4.0000E+00 6.0000E+00 8.0000E+00 1.0000E+01 1.2000E+01 (+)- -2.0000E+00 0.0000E+00 2.0000E+00 4.0000E+00 6.0000E+00 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1.000E-09 5.229E+00 . * . . . + . 5.000E-09 5.252E+00 . *

48、 . . . + . 9.000E-09 5.352E+00 . * . . . + . 1.300E-08 5.554E+00 . * . . . + . 1.700E-08 5.860E+00 . *. . . + . 2.100E-08 6.260E+00 . . * . .+ . 2.500E-08 6.730E+00 . . * . + . . 2.900E-08 7.241E+00 . . * . + . . 3.300E-08 7.762E+00 . . * . + . . 3.700E-08 8.267E+00 . . .+* . . 4.100E-08 8.739E+00 .

49、 . + . * . . 4.500E-08 9.164E+00 . . + . * . . 4.900E-08 9.536E+00 . . + . * . . 5.300E-08 9.856E+00 . . + . *. . 5.700E-08 1.012E+01 . . + . .* . 6.100E-08 1.034E+01 . .+ . . * . 6.500E-08 1.051E+01 . + . . * . 6.900E-08 1.063E+01 . +. . . * . 7.300E-08 1.071E+01 . + . . . * . 7.700E-08 1.074E+01 .

50、 + . . . * . 8.100E-08 1.071E+01 . +. . . * . 8.500E-08 1.061E+01 . +. . . * . 8.900E-08 1.045E+01 . + . . * . 9.300E-08 1.021E+01 . . + . .* . 9.700E-08 9.877E+00 . . + . *. . 1.000E-07 9.566E+00 . . + . * . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -,瞬態(tài)特性屏幕圖形輸出,直流工作點輸出結果,SMALL SIGNAL BIA

51、S SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 0.0000 ( 2) -.0077 ( 3) -.0077 ( 4) 5.2291 ( 5) 5.2291 ( 6) -.7700 ( 7) -11.2210 ( 8) 12.0000 ( 9) -12.0000 VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT VCC -2.515E-03 VEE -2.531E-03 VIN -7.661E-06 TOTAL POWER DIS

52、SIPATION 6.06E-02 WATTS,例1-2 帶通濾波器電路,TWO ORDER FILTER R1 1 2 RMOD 1 R2 2 0 820 R3 3 5 330K R4 4 0 330K C1 2 5 CMOD 1 C2 2 3 CMOD 1 X1 4 3 11 12 5 OP-07 .LIB .MODEL CMOD CAP(C=0.01U DEV=10%) .MODEL RMOD RES(R=16K) VDD 11 0 15 VEE 12 0 -15 VIN 1 0 AC 1 .AC DEC 20 10 10K .STEP CAP CMOD (C) LIST 0.01U 0

53、.1U *.STEP RES RMOD (R) LIST 16K 20K *.MC 10 AC V(5) YMAX OUTPUTRUNS 2 6 9 .PROBE .END,帶通濾波器的幅頻特性,教學目的 我不是來要求大家學習的，我是來幫助大家學習的。 一個過來人帶著學、講解可以使學習效率大大提高，省去很多彎路； 成績評定 （考查課,滿分100分） 實驗：30 分, 出勤：10 分, 作業(yè)與思考題：30 分, 上機綜合設計: 30分 自我介紹 楊維明，無線電技術學士，通信與信息系統(tǒng)碩士，微電子學博士 這是第 2 次講授模擬電路PSPICE仿真。 電話手機：13036

54、137649 Email：,第2 講 電路描述,Pspice的文本輸入任務是構造一個文本輸入文件，文件名后綴為.CIR。 輸入文件的第一行可以是任意說明文本，但不能省略。最后一行必須是.END命令。其他各行的順序是任意的，對分析結果沒有影響。描述語句中，空格數(shù)量沒有要求，逗號、TAB與空格等同。*號后面加說明文字，不參與執(zhí)行。一行描述語句未完，用+號接續(xù)，要緊跟隨著前一行。Pspice輸入文件中任何語句大、小寫等同,2.1 SPICE輸入描述語句的構成,標題語句 描述文件的第一行 SPICE將第一行作為標題行打印而不作為電路的一部分進行分析 這一行必須設置 注釋語句 一般形式是“*”后加字符串

55、 注釋語句不參與電路的模擬仿真 可以存在于輸入文件除第一行和最后一行之間的任何位置,SPICE輸入描述語句的構成,電路的描述語句 定義電路拓撲結構和元件類型及其數(shù)值，半導體器件，電路描述語句等 可以出現(xiàn)在文件的第二行到末行結束語句之間的任何地方 電路特性分析和控制語句 選擇要分析的電路特性，如頻率特性等，以及輸出的控制語句。 結束語句 標志著電路描述語句的結束 格式： .END。位于描述語句文件的最后一行,2.2 節(jié)點、元件單位及元件描述的首字母,1節(jié)點 Pspice規(guī)定節(jié)點0為地節(jié)點，其它節(jié)點的編號可以是任意數(shù)字或字符串。不允許有懸浮節(jié)點，即每個節(jié)點對地均要有直流通路。當這個條件不滿足時，通

56、常是接一個大電阻（例如1G）使該懸浮節(jié)點具有直流通路。另外，每個節(jié)點至少應連接兩個元件，不能有懸空節(jié)點存在。 2元件單位名稱 元件節(jié)點后跟隨元件值，元件值有兩個后綴，前一個為數(shù)量級，后一個為單位名稱,1) 數(shù)量級后綴全為大寫，Pspice規(guī)定9種比例因子： F=1E-15=110-15 P=1E-12=110-12 N=1E-9=110-9 U=1E-6=110-6 M=1E-3=110-3 K=1E3=1103 MEG=1E6=1106 G=1E9=1109 T=1E12=11012 2）單位后綴，Pspice規(guī)定如下： V=Volt A=amp Hz=hertz OHM=ohm H=hen

57、ry F=farad DEG=degree 單位后綴可以忽略。例如：電感值是15H，可以寫作15U。 3. 電路元件描述首字母 電路元件和電源用名稱的第一個字母作為標志（關鍵字），其后可以是任何數(shù)字或字母，整個名稱長度不超過8個字符。表2-1列出了Pspice中元器件名稱的首字母,表2-1電路元器件名稱的首字母,2.3 常用無源器件的描述,1. R電阻 電阻的電壓、電流關系如圖2-2所示。 描述電阻的語句格式為： Rname N+ N- RNAME VALUE 其中RNAME是電阻模型名，VALUE是電阻值。 如果RNAME省略，電阻值可正、可負，但不能為零。 電阻可以設模型語句，其格式為：

58、.MODEL MNAME RES R=PVAL1TC1=PVAL2 TC2=PVAL3 TCE=PVAL4 其中MNAME是模型名稱，應與對應的電阻描述語句中的模型名稱一致；RES是電阻模型關鍵字；R定義電阻倍乘系數(shù)；TC1，TC2分別為一階、二階溫度系數(shù)；TCE定義指數(shù)溫度系數(shù)。 當TCE沒有給出時,電阻溫度公式為 R（T）=RVALUE1+TC1（T-T0）+TC2（T-T0 ）2 T0是常溫300K，T為當前的K氏溫度值。 當TCE給出時,電阻溫度公式為R(T)=RVALUE1.01TCE(T-T0) 例： R2 3 5 RMOD 50 .MODEL RMOD RES （R=1 TC1=

59、0.02 TC2=0.005） .MODEL RMOD RES （R=1 TCE=2.5,2. 電容 語句格式C(name) N+ N- ModName Value IC=V0 例:C1 1 2 10U Cload 4 5 CMOD 10P N+和N-是電容所連接的正、負兩個節(jié)點號。當電容上為正電壓時，電流從N+節(jié)點流出通過電容流入N-節(jié)點。 ModName為模型名，內(nèi)容由.MODEL語句給出。 Value是電容值，單位法拉，如果模型名省略，電容值可正可負，但不能為零。如果包含了模型名 ModName,電容值取決于溫度和電壓. C=VALUEC (1+VC1V+VC2V2) 1+TC1(T-T

60、0)+TC2(T-T0)2 IC定義了電容的初始（時間為0）電壓V0。注意只有在瞬態(tài)分析語句.TRAN中的任選項關鍵字UIC(使用初始狀態(tài))被確定的情況，IC規(guī)定的初始條件才起作用。 例：C1 2 4 10UF CLOAD 1 11 5PF IC=2.5V CINPUT 13 14 ACAP 10PF C2 9 19 ACAP 20NF IC=1.5V .MODEL ACAP CAP (C=1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005,3.電感 語句格式L(name) N+ N- ModName Value IC=I0 例:L1 1 2 10U LA 4 5