pspice計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)

1、pspice計(jì)算機(jī)輔助分析實(shí)驗(yàn)3.4 直流電路的計(jì)算機(jī)仿真分析1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1初步了解PSPICE通用電路仿真軟件的使用方法。2學(xué)會(huì)應(yīng)用PSPICE編輯各種直流電路文件，進(jìn)行電路的仿真分析。2、PSPICE直流分析簡介PSPICE是一種通用電路仿真分析軟件，主要用于大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)和分析。PSPICE是SPICE的改進(jìn)版本，其操作更方便，界面更友好，且可在PC機(jī)上使用。隨著計(jì)算機(jī)的普及，電路CAD技術(shù)已不僅僅是高層次專業(yè)人員設(shè)計(jì)大規(guī)模集成電路的專用工具，一般的電路工程技術(shù)人員也可用它處理日常工作中的電路問題。特別是對(duì)人工處理起來比較復(fù)雜、效率低、準(zhǔn)確度又不高的問題，用PSPICE軟件輔助分

2、析，效果顯著。PSPICE程序分析的電路，可包含電阻、電感、電容、獨(dú)立源、四種受控源、傳輸線、四種通用半導(dǎo)體器件（晶體二極管、雙極型晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、MOS場(chǎng)效應(yīng)管）和自建的半導(dǎo)體器件模型庫。對(duì)電路可進(jìn)行線性和非線性直流分析、瞬態(tài)分析、線性交流分析，以及靈敏度、溫度、容差、噪聲等分析。原則上說，對(duì)滿足條件的電路，不管是簡單電路，還是復(fù)雜電路，均可進(jìn)行模擬分析。使用PSPICE程序的一般步驟為：（1）畫出被分析電路的草圖，在電路上標(biāo)出節(jié)點(diǎn)號(hào)、元件名和數(shù)值；（2）用電路描述語句將電路結(jié)構(gòu)、元器件參數(shù)和需要分析的內(nèi)容寫成源程序輸入計(jì)算機(jī)，組成一個(gè)文件；（3）用PSPICE讀入輸入文件，自動(dòng)生成數(shù)

3、值分析或圖形分析結(jié)果。完整的程序結(jié)構(gòu)1 標(biāo)題2 電路描寫語句3 分析語句4 輸出語句5 結(jié)束語句PSPICE安裝及運(yùn)行步驟簡述如下：（1）在Windows下用SETUP安裝PSPICE軟件；（2）在可形成輸入文件的編輯器中（TEXTEDIT）輸入電路源程序，形成一個(gè)以.CIR為擴(kuò)展名的輸入文件；（3）在PSPICE程序中的PSPICE.EXE項(xiàng)下調(diào)用該輸入文件，可生成以.OUT為后綴的數(shù)據(jù)輸出文件和以.DAT為后綴的圖形文件，用TEXTEDIT打開.OUT文件可輸出數(shù)值分析結(jié)果，用PROBE打開.DAT文件可輸出圖形分析結(jié)果。如果電路有錯(cuò)，PSPICE將在.OUT文件中報(bào)告，可用TEXTEDI

4、T看到出錯(cuò)信息。例1 首先看一個(gè)具體的PSPICE電路文件，下面是圖3-6所示電路的CIR文件：CIRCUIT FILE FOR THE CIRCUIT OF FIG.3-6V11 0 8R11 2 4I10 2 5R22 0 6R32 3 7R43 4 9V20 4 8R53 0 10I23 0 6.END圖3-6 仿真實(shí)驗(yàn)例1電路圖在這個(gè)電路文件中，第一行叫做標(biāo)題行，標(biāo)明所分析的電路。最后一行是.END行，前面必須加一點(diǎn)。中間各行定義電路，一個(gè)元件一行。每一行都用一個(gè)唯一元件名開始，名字的第一個(gè)字母定義了元件類型。跟著名字后面的是元件接入其間的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，跟在節(jié)點(diǎn)編號(hào)后面的是元件的電氣

5、值。標(biāo)題行可以是空白的，但電路描述（元件行）不能從第一行開始。在標(biāo)題行和.END行之間是器件或元件行，其順序隨意，每行包含三個(gè)字段：名稱字段、節(jié)點(diǎn)字段、值字段。在字段之間必須有空格，而且節(jié)點(diǎn)字段的節(jié)點(diǎn)數(shù)值之間也要有空格，空格數(shù)量沒有嚴(yán)格要求。名稱字段的第一個(gè)字母表示元件的類型：R表示電阻、V表示獨(dú)立電壓源、I表示獨(dú)立電流源。字母不一定要大寫，每個(gè)R、V或I表示符后面跟著一些標(biāo)記來識(shí)別特定的元件，名稱可以由字母或數(shù)字組成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)字段含有兩個(gè)非負(fù)整數(shù)，用來識(shí)別連接特定元件的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于電阻，節(jié)點(diǎn)符號(hào)先后沒有關(guān)系；對(duì)于電壓源，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)符號(hào)必須是標(biāo)著電壓源正極的節(jié)點(diǎn)；對(duì)于電流源，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)必須是電流

6、流入電流源的節(jié)點(diǎn)。至于節(jié)點(diǎn)號(hào)，必須有個(gè)0節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)是PSPICE當(dāng)做接地的節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)最好是用正整數(shù)作為識(shí)別，但這些整數(shù)不要求是連續(xù)的。值字段就是所用元件的歐姆、伏特、安培的正、負(fù)值。電阻值一定不能為零，元件行可以插入注釋，方法是在值字段后面加一分號(hào)，在分號(hào)后面加注釋。例2 作為另一個(gè)示例，考慮圖3-7所示電路。適用的電路文件是：CIRCUIT FILE FOR THE CIRCUIT OF FIG.3-7V14 0 2E3R14 9 30KR20 9 40MEGI10 9 70M.END圖3-7 仿真實(shí)驗(yàn)例2電路圖在這個(gè)電路文件中，可以看到值字段中用后綴字母來表示10的冪。V1語句中的

7、2E3也就是2K。下面是PSPICE后綴字母和對(duì)應(yīng)比例系數(shù)的全部列表：F10-15U 10-6 MEG 106P10-12M 10-3 G109N10-9K 103 T1012這些后綴字母不一定要大寫，PSPICE不區(qū)分字母的大小寫。在PSPICE中，四個(gè)非獨(dú)立源都是可用的。它們的標(biāo)識(shí)符是：E表示電壓控制的電壓源，F(xiàn)表示電流控制的電流源，G表示電壓控制的電流源，H表示電流控制的電壓源。例3 作為非獨(dú)立源語句的例子，考慮圖3-8所示電路和下面相應(yīng)的電路文件。圖3-8 仿真實(shí)驗(yàn)例3電路圖圖3-8中，值字段為0的兩個(gè)“虛設(shè)”電壓源VD1和VD2是必需的，因?yàn)镻SPICE要求作為控制量的電流必須流過一

8、個(gè)獨(dú)立電壓源。如果這樣的電源不存在，那么就必須插入一個(gè)0V的“虛設(shè)”電壓源。CIRCUIT FILE FOR THE CIRCUIT OF FIG. 3-8G1 0 1 4 0 8MR1 1 0 6KVD12 1 0R23 2 12KH13 4 VD2 2KR34 5 17KR45 0 12KF14 0 VD1 3R54 6 13KE16 7 5 0 3R68 7 15KVD20 8 0R77 9 14KVS9 0 30.END在每個(gè)非獨(dú)立源語句中，說明的頭兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是連接非獨(dú)立源的節(jié)點(diǎn)，而且，這些節(jié)點(diǎn)關(guān)于電壓極性或電流方向的安排與獨(dú)立源的相同。對(duì)于電壓控制的非獨(dú)立源，有第二對(duì)指定節(jié)點(diǎn)，這兩點(diǎn)是

9、控制電壓產(chǎn)生的兩個(gè)端點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)是控制電壓參考正極點(diǎn)。對(duì)于電流控制的非獨(dú)立源，用一個(gè)獨(dú)立電壓源說明符代替第二對(duì)節(jié)點(diǎn)。這就是通過控制電流的獨(dú)立電壓源的名稱，控制電流由電壓源的第一說明的節(jié)點(diǎn)流向第二節(jié)點(diǎn)。每個(gè)非獨(dú)立源語句的最后一個(gè)字段是比例系數(shù)或倍數(shù)。PSPICE對(duì)含理想運(yùn)算放大器元件電路的分析，從運(yùn)算放大器模型顯然可知，可將其等效成一個(gè)高增益（例如50 000或更高）的電壓控制電壓源來分析。以上電路文件，得到的電壓和電流僅僅是節(jié)點(diǎn)電壓和獨(dú)立電壓源電流，要得到其他的，要求在源文件中加入.DC控制語句和.PRINT語句。如果電路中有一個(gè)名叫V1的30V直流電壓源，適用的.DC控制語句是.DCV130

10、301（V1是用來舉例說明的，任何獨(dú)立電壓源或電流源都可以用.DC控制語句）注意指定兩個(gè)值是必需的，在此兩值都是30，用兩個(gè)值的原因是允許電壓變化。例如，如果要得到三個(gè)分析：第一個(gè)V1=30V，第二個(gè)V1=35V，第三個(gè)V1=40V，則語句將是.DCV130405在此30是第一個(gè)電壓變量，40是最后一個(gè)電壓變量，5是變量間的電壓增量。 現(xiàn)在，假設(shè)希望得到節(jié)點(diǎn)4的對(duì)地電壓、節(jié)點(diǎn)2為參考正極的節(jié)點(diǎn)2、3之間的電壓、電阻器R6兩端的電壓，其參考正極是已說明的R6電阻器的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)、通過電阻器R2的電流，電流參考方向?yàn)榱飨虼穗娮杵饕颜f明的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)。所要求的.PRINT語句是.PRINTDCV(4)v

11、(2,3)V(R6)I(R2)當(dāng)用.PRINT語句時(shí)，只有語句中說明了的電壓和電流才會(huì)在輸出中出現(xiàn)。.PRINT語句必須含有DC以說明分析的類型。另外，雖非必要，通常在每個(gè)直流獨(dú)立源語句的節(jié)點(diǎn)字段和值字段之間加入DC說明，例如，V134DC 10.PSPICE要求從每個(gè)節(jié)點(diǎn)到地有直流通路，對(duì)直流電路這幾乎不成為問題，但對(duì)某些其他的、今后要遇到的電路，則必須考慮。電阻器和電壓源（還有電感器）能提供直流通路，但電流源（和電容器）則不能。但總是可以在節(jié)點(diǎn)和地之間加入一個(gè)阻值巨大的電阻器來提供直流通路，電阻應(yīng)足夠大，使此電阻器的存在不至于顯著地影響電路工作。每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少連接兩個(gè)電路元件。在開路電路中這

12、個(gè)限制會(huì)引起一個(gè)小問題，簡單的解決方案是在開路電路中加入一個(gè)電阻巨大的電阻器。最后，PSPICE不允許有電壓源回路（或電感回路），加入一個(gè)與其中某個(gè)電壓源串聯(lián)的電阻可以解決此問題，但電阻應(yīng)足夠小，使電阻器的存在不至于顯著地影響電路工作。3、仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）仿真計(jì)算例題（圖3-8），理解CIR文件中各語句的含義，并求節(jié)點(diǎn)電壓V（4）和流過R1的電流I（R1）。（2）直流電路如圖3-9所示，試求節(jié)點(diǎn)電壓V（2）。（3）求圖3-10中電路的等效電阻Rab，其中各電阻的阻值均為2。（4）求圖3-11所示電路的非獨(dú)立源吸收的功率。（5）求圖3-12所示電路的電壓V10和V20。（6）圖3-13所示直流

13、電路中RL可變，試問RL為何值時(shí)它吸收的功率為最大，此最大功率為多少？(選做)圖3-9 仿真實(shí)驗(yàn)直流電路圖圖3-10 仿真實(shí)驗(yàn)求等效電阻Rab電路圖圖3-11 仿真實(shí)驗(yàn)求非獨(dú)立源吸收功率電路圖圖3-12 仿真實(shí)驗(yàn)含運(yùn)算放大器的電路圖圖3-13 仿真實(shí)驗(yàn)直流電路圖4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 （1）總結(jié)實(shí)驗(yàn)體會(huì)及仿真步驟，寫出含受控源、運(yùn)放電路列寫CIR文件的注意事項(xiàng)，并打印存盤。（2）建立實(shí)驗(yàn)四文件夾，將各仿真實(shí)驗(yàn)CIR文件及仿真結(jié)果存盤。5、預(yù)習(xí)與思考 （1）閱讀PSPICE直流分析簡介、電路教材（邱關(guān)源主編第四版）附錄B-2以及其它PSPICE資料。（2）編寫仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中各電路的CIR文件。3.5

14、動(dòng)態(tài)電路的計(jì)算機(jī)仿真分析1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握應(yīng)用PSPICE編輯動(dòng)態(tài)電路文件，進(jìn)行電路的仿真分析。（2）理解一階RC電路在方波激勵(lì)下逐步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)充放電的過程。（3）觀察二階電路取不同的參數(shù)，有三種不同的暫態(tài)過程。（4）掌握開關(guān)動(dòng)態(tài)電路的分析方法。2、PSPICE動(dòng)態(tài)分析簡介電感器和電容器的PSPICE語句與電阻器的相似，但不是以R開始，而是電感器和電容器分別以L和C開始。此外，必須在這些語句中給出非零的初始電感器電流和電容器電壓，例如語句L1 3 4 5M IC = 6M說明了電感器L1接在節(jié)點(diǎn)3和4之間，它的電感是5mH，它的初始電流6mA流進(jìn)節(jié)點(diǎn)3（第一個(gè)說明的節(jié)點(diǎn)）。語句C2 7 2

15、8U IC = 9說明電容器C2接在節(jié)點(diǎn)7和2之間，它的電容為8F，它的初始電壓為9V，正極在節(jié)點(diǎn)7（第一個(gè)說明的節(jié)點(diǎn)）。用PSPICE執(zhí)行暫態(tài)分析，電路文件必須含有下列形式的語句：.TRAN TSTEP TSTOP UIC其中TSTEP和TSTOP說明時(shí)間，單位為秒。例如，這個(gè)語句可能為.TRAN 0.02 4 UIC其中0.02對(duì)應(yīng)于TSTEP，4為TSTOP，UIC為UIC，它的意思是“用初始條件”。TSTEP為0.02是打印機(jī)輸出的打印或繪圖的增量，TSTOP為4是此分析的停止時(shí)間。TSTOP的優(yōu)選值為4或5個(gè)時(shí)間常量，對(duì)于說明的TSTEP和TSTOP時(shí)間，第一個(gè)打印輸出是在t = 0

16、s，第二個(gè)在t = 0.02s，第三個(gè)在t = 0.04s，依此遞增，直到最后時(shí)間t = 4s。除了用TRAN代替DC外，暫態(tài)分析的.PRINT語句與直流電路分析的相同，打印輸出結(jié)果由列表組成。第一列是指定的輸出時(shí)間，按照.TRAN語句的說明進(jìn)行，第二列是由.PRINT語句中的第一個(gè)說明的輸出量組成，其值與第一列的時(shí)間相對(duì)應(yīng)，第三列是由第二個(gè)說明的輸出量組成，依此類推。用繪圖語句，可以得到輸出量與時(shí)間的關(guān)系曲線圖，繪圖語句與打印語句相似，只是它以.PLOT開始，而不是.PRINT。運(yùn)行圖形后處理程序PROBE可以提高繪圖質(zhì)量，PROBE是一個(gè)可由PSPICE獲得的獨(dú)立可執(zhí)行程序，它是控制外殼的

17、一個(gè)菜單條目，如果沒有用控制外殼，要用PROBE必須在電路文件中引入.PROBE語句，于是運(yùn)行PSPICE程序后可以自動(dòng)進(jìn)入PROBE模式。對(duì)于暫態(tài)分析，PSPICE有五個(gè)與時(shí)間相關(guān)的專用電源，在此考慮其中的三個(gè)：周期脈沖電源、逐段線性電源和正弦源。圖3-14脈沖電源波形圖圖3-14所示是周期脈沖電源的通用脈沖形式。這個(gè)脈沖可以是周期的，但也可以不是，在當(dāng)前的討論中不是。參數(shù)U1表示初始值，U2為脈沖值，TD為延遲時(shí)間，TR為上升時(shí)間，TF為下降時(shí)間，PW為脈沖寬度，PER為周期。對(duì)于連接在節(jié)點(diǎn)2和3之間的脈沖電壓源US，其參考正極在節(jié)點(diǎn)2，相應(yīng)的PSPICE語句形式為VS 2 3 PULSE

18、 (U1, U2, TD, TR, TF, PW, PER)逗號(hào)不一定非要有，而且，如果脈沖不是周期的，不必說明PER參數(shù)，PSPICE將賦予一個(gè)默認(rèn)值，也就是.TRAN語句中的TSTOP值。如果指定一個(gè)零上升或下降時(shí)間，則PSPICE將用一個(gè)默認(rèn)值等于.TRAN語句中的TSTEP值。因?yàn)檫@個(gè)值通常太大了，所以應(yīng)當(dāng)說明一個(gè)非零但很小的上升和下降時(shí)間，例如時(shí)間常量的百萬分之一。用逐段線性電源能夠得到一個(gè)只含有直線波形的電壓或電流。例如，應(yīng)用到圖26-14所示脈沖，它的相應(yīng)PSPICE語句是VS 2 3 PWL (0, U1, T1, U1, T2, U2, T3, U2, T4, U1)再說一次

19、，逗號(hào)是可選的，括號(hào)中的各項(xiàng)是成對(duì)的，指定波形的拐角，其中第一個(gè)說明的是時(shí)間（0, T1, T2等），第二個(gè)是該時(shí)刻的電壓（U1, U2, U3等）。時(shí)間必須連續(xù)增加，即使增加量非常小不能有兩個(gè)時(shí)間完全一致，如果PWL指定的最后時(shí)間小于.TRAN語句中的TSTOP，則脈沖將保持最后指定值直到TSTOP時(shí)間。PWL語句可以用來獲得各種電壓源和電流源波形，比用PULSE語句得到的多得多。然而，PULSE語句可以用于周期波形，PWL語句則不行。正弦源的描述語句為：SIN（VO VP FREQ TD DF PHASE）SIN為正弦源關(guān)鍵詞，VO為偏置值，VP為峰值，F(xiàn)REQ為頻率，TD為延遲時(shí)間，DF

20、為阻尼系數(shù)，PHASE為相位。正弦源的波形圖如圖3-15所示。圖3-15 正弦電源波形圖 圖3-16 壓控開關(guān)和流控開關(guān)圖圖3-16(a)為電壓控制開關(guān)（簡稱S1），S1由開路電壓U控制，對(duì)應(yīng)的PSPICE語句為：S1 3 4 1 2 SH.MODEL SH VSWITCH (VON = 5 VOFF = 4.99 RON = 1U ROFF = 1MEG)上述S1是壓控開關(guān)名，第一個(gè)字符必須是S。.3、4是開關(guān)的節(jié)點(diǎn)號(hào)，1、2是控制節(jié)點(diǎn)號(hào)。SH是任意起的S的模型名。VSWITCH表示壓控開關(guān)模型。VON = 5與VOFF = 4.99表示U為5V時(shí)，S1接通，U為4.99V時(shí)，S1斷開；接通

21、電阻RON = 10-6，斷開電阻ROFF = 106。圖3-16（b）為電流控制開關(guān)（簡稱W1），W1由短路電流i控制，圖中V1表示零值電壓源，以便輸出i的值，流控開關(guān)的PSPICE語句為：W1 3 4 V1 WH.MODEL WH ISWITCH (ION = 2 IOFF = 1.99 RON = 1U ROFF = 1MEG)上述W1是流控開關(guān)名，第一個(gè)字符必須是W。3、4是開關(guān)的節(jié)點(diǎn)號(hào)，V1是控制支路中的零值電壓源，WH是任意起的模型名；ISWITCH表示流控開頭模型，ION = 2與IOFF = 1.99表示i為2A，W1接通，i為1.99A時(shí)，W1斷開；接通電阻RON = 10-

22、6，斷開電阻ROFF = 106。 下面介紹PSPICE傅立葉分析瞬態(tài)分析的輸出量是用離散形式表示的，這些數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)。一個(gè)周期波形可以用如下的傅立葉級(jí)數(shù)表示： 其中：，f是頻率，以Hz為單位；C0是直流分量；Cn為n次諧波分量。傅立葉分析是對(duì)暫態(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行諧波分析，即在選定的時(shí)域內(nèi)進(jìn)行傅立葉積分，計(jì)算出直流分量，基波到九次諧波分量。從輸出文本文件可以讀到傅立葉分析結(jié)果，在后圖形處理器界面下也可以觀察到諧波分布圖。傅立葉分析是以暫態(tài)分析為基礎(chǔ)的，因此傅立葉分析語句必須與暫態(tài)分析語句同時(shí)存在。傅立葉分析語句格式：.FOUR frequency value output v

23、ariable.FOUR 為傅立葉分析語句命令，F(xiàn)requency value 為基波頻率，Output variable 為輸出變量。傅立葉分析并不是使用了暫態(tài)分析的全部結(jié)果，而是僅僅使用了暫態(tài)分析終止時(shí)間前一個(gè)周期時(shí)段的暫態(tài)分析結(jié)果，這就意味著若想進(jìn)行傅立葉分析，暫態(tài)分析的時(shí)間要大于一個(gè)周期的時(shí)間。應(yīng)用舉例：.FOUR 100K V（5） I（VSENSE）對(duì)節(jié)點(diǎn)5的電壓和流過電壓源VSENSE的電流進(jìn)行傅立葉分析，基波頻率為100KHZ。 PSPICE利用瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行傅立葉分析計(jì)算直到九次諧波或十個(gè)系數(shù)3、仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）分析圖3-17所示RC串聯(lián)電路在方波激勵(lì)下的全響應(yīng)。其方波激

24、勵(lì)參數(shù)為U1=0，U2=7，TD=2ms，TR=0.001s, TF=0.001s, PW=2ms, PER=4ms。電容初始電壓為2V。用PROBE同時(shí)觀察電容電壓與激勵(lì)的波形。觀察不同參數(shù)的RC串聯(lián)電路，由不同方波激勵(lì)的仿真實(shí)驗(yàn)。（2）二階電路如圖3-18所示。電容器有初始電壓10V，當(dāng)電阻分別為0.5K、2K和2.5K時(shí)，觀察電容器上的電壓，、電感上的電壓和電阻兩端的電壓的暫態(tài)響應(yīng)。（3）圖3-19所示，已知is=10 A, R1=1, R2=2, C=1F，且Uc(0-)=2V, gm=0.25s，求全響應(yīng)ic(t)，uc(t)，并觀察其波形。（4）電路如圖3-20所示，試求該電路的暫

25、態(tài)響應(yīng)。（5）圖3-21電路中，U1 = 50V，U2 =10V，R1 = 20k，R2 = 30k，C1 = 10F，當(dāng)t=0時(shí)，S1從位置1到位置2，經(jīng)0.12s后S2打開，求u c1。（6）求圖3-22示波形的傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)（7）運(yùn)用PSPICE研究一階RC電路的沖激響應(yīng)。圖3-17 仿真實(shí)驗(yàn)RC串聯(lián)電路圖圖3-18 仿真實(shí)驗(yàn)二階電路圖圖3-19 仿真實(shí)驗(yàn)含受控源電路圖圖3-20 仿真實(shí)驗(yàn)電路圖圖3-21 仿真實(shí)驗(yàn)電路圖圖3-22 仿真實(shí)驗(yàn)波形圖4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（1）總結(jié)實(shí)驗(yàn)體會(huì)，寫出列寫開關(guān)動(dòng)態(tài)電路CIR文件的注意事項(xiàng)，并打印存盤。（2）建立實(shí)驗(yàn)五文件夾。將各仿真實(shí)驗(yàn)電路CIR文件及

26、仿真結(jié)果存盤。5、預(yù)習(xí)與思考（1）閱讀PSPICE動(dòng)態(tài)分析簡介及其它PSPICE資料。（2）編寫仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中各電路的CIR文件。3.6 交流電路的計(jì)算機(jī)仿真分析1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諔?yīng)用PSPICE分析單相交流電路、三相交流電路、含藕合電感電路、含變壓器電路的方法以及電路的頻率特性。2、PSPICE交流分析簡介介紹利用PSPICE分析交流電路的最好的方法或許就是通過一個(gè)實(shí)例?？紤]圖3-23的時(shí)域電路，下面是一個(gè)適用于求和的PSPICE電路文件：圖3-23 仿真實(shí)驗(yàn)例電路圖CIRCUIT FILE FOR THE CIRCUIT OF FIG.3-23VS 1 0 AC 10 20R1 1 2 2K

27、C1 2 3 1UR2 3 0 3KIS 3 0 AC 3M 42 R3 3 4 4KL1 4 0 5M.AC LIN 1 159.155 159.155.PRINT AC VM(C1) VP(C1) IM(L1) IP(L1).END注意電阻器、電感器和電容器的語句，基本上和基他類型的分析一樣，所差的是在電感器和電容器語句中沒說明初始條件。如果電路中含有非獨(dú)立立源，相應(yīng)的語句也將是相同的。在獨(dú)立源語句中，在節(jié)點(diǎn)說明后一定要包含AC項(xiàng)，接著AC項(xiàng)后面是正弦電源的峰值，然后是相角。電源頻率（所有電源的頻率必須相同）用赫茲表示，在.AC控制語句中說明，跟在.AC LIN1后面。這里，頻率為1000

28、/2=159.155Hz。（當(dāng)然，電源頻率1000的單位是每秒弧度）。注意這個(gè)頻率一定要說明二次。.AC控制語句的格式允許改變頻率，只是在這個(gè)例子中沒有利用這個(gè)特點(diǎn)。.PRINT語句要求在.PRINT后插入AC。在AC后說明所要求的電壓和電流的幅值（M）和相位（P）：用VM（C1）說明電容器C1兩端的電壓的幅值，而用VP（C1）說明它的相位；用IM（L1）說明流過電感器L1的電流幅值，而用IP（L1）說明它的相位。如果這個(gè)電路文件用PSPICE運(yùn)行，輸出文件將含有以下內(nèi)容：*ACANALYSISFREQ VM（C1） VP（C1） IM（L1） IP（L1）1.592E+02 3.436E+0

29、0 -7.484E+01 6.656E-04 -4.561E+01因此，而，在這里幅值以峰值表示。PSPICE可用于分析平衡或不平衡的三相電路，和任何交流電路一樣。然而，有三點(diǎn)特殊的考慮。首先，如果Y負(fù)載在每相中有串聯(lián)的電容器，又如果沒有中線。PSPICE將不能完成分析，因?yàn)橛稍揧負(fù)載的中節(jié)點(diǎn)到0節(jié)點(diǎn)之間沒有直流通路，這一問題很容易解決，辦法是在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間接入一個(gè)極大的電阻，從而提供直流通路又不顯著地影響分析。其次，電路沒有一個(gè)方便的節(jié)點(diǎn)作為0節(jié)點(diǎn)，這可能很重要，也可能無關(guān)緊要。如果很重要，可以插入一組平衡Y電阻，然后用這組Y的中節(jié)點(diǎn)作為0節(jié)點(diǎn)。每個(gè)電阻器的電阻應(yīng)當(dāng)足夠大，以避免因?yàn)椴迦隮

30、而影響結(jié)果。最后，PSPICE不能含有由電壓源、電感、變壓器或這些元件混合組成的電路。在這類中插入一個(gè)電阻小到可以忽略不計(jì)的電阻器，可以消除這方面涉及到求外部電壓或電流的問題。但是如果感興趣的是電壓源內(nèi)部的電流，需要插入另外兩個(gè)電阻以獲得平衡。否則，求得的電源電流甚至近似正確也做不到。PSPICE不提供現(xiàn)成的變壓器元件，但可以用非獨(dú)立源構(gòu)成一個(gè)模型。一個(gè)電壓控制電壓源來獲得電壓約束，一個(gè)電流控制電流源來獲得電流約束。另外需要一個(gè)虛設(shè)電壓源，用來感知控制電流。PSPICE提供空芯變壓器，兩個(gè)繞組使用自感語句，方式和普通電感器一樣。由節(jié)點(diǎn)的順序來通知PSPICE 點(diǎn)標(biāo)所在，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)即點(diǎn)標(biāo)的位置。

31、唯一的另外要求是耦合系數(shù)語句，其命名以字母K開始，該名之后是兩個(gè)耦合電感的名，不拘順序，最后是耦合系數(shù)。例如，下面的語句可以用于圖3-24的空芯變壓器。L11290ML24340MK1L1L20.5其實(shí)，耦合系數(shù)0.5由求得，式中，電感用毫亨表示。 圖3-24 空芯變壓器圖下面介紹PSPICE分析電路的頻率特性。交流分析實(shí)際上是屬于頻域分析。在進(jìn)行交流分析之前，程序先計(jì)算電路的直流偏置點(diǎn)，并在偏置點(diǎn)附近對(duì)電路上的非線性器件的參數(shù)作線性化處理，然后在編程者所指定的頻率范圍內(nèi)，對(duì)進(jìn)行了線性化處理后的電路進(jìn)行頻率掃描分析。交流分析所對(duì)應(yīng)的信號(hào)源必須為獨(dú)立交流電源（AC源），盡管PSPICE對(duì)在電路中

32、有多少交流信號(hào)源沒有限制，但一般在電路中僅設(shè)一個(gè)非零的交流電源（AC源）。交流分析能夠計(jì)算出電路的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)，或頻域傳輸函數(shù)。通常為了分析方便，一般設(shè)置交流信號(hào)源的幅值為單位1，相位為零，這樣輸出變量值即直接為輸出對(duì)輸入的傳輸函數(shù)值。交流分析語句格式：.AC sweep type sweep point value start frequency value end frequency value掃描類型（sweep type）：必須是LIN（線性掃描）、OCT（倍頻程掃描）、DEC（10倍頻程掃描）中的一種。LIN在帶寬較窄時(shí)使用；OCT用于帶寬較寬的情形；DEC用于帶寬特別寬的情形。掃描點(diǎn)數(shù)（ sweep point value）：對(duì)于LIN掃描，掃描點(diǎn)數(shù)為線性頻率變化范圍內(nèi)所取的分析點(diǎn)數(shù)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離為頻率的增量。對(duì)于OCT和DEC掃描，掃描點(diǎn)數(shù)為每個(gè)頻程段內(nèi)所取的分析點(diǎn)數(shù)。掃描開始頻率（start frequency value）：掃描頻率初值。掃描結(jié)束頻率（end freque