電子電路CAD二PPT課件

1、電子電路電子電路CAD（二）（二）電路圖繪制的流程n1、繪制元器件符號(hào)n2、元器件間的電氣連接n3、繪制電路圖中的輔助元素節(jié)點(diǎn)名的設(shè)置（Place Net Alias）n例3.12 PlaceNetAlias輸入節(jié)點(diǎn)名稱放置在節(jié)點(diǎn)放置在節(jié)點(diǎn)名的互連線名的互連線或總線上或總線上本節(jié)要求n掌握模擬電路分析的基本過程n掌握直流、交流、瞬態(tài)特性分析的參數(shù)設(shè)置n掌握模擬結(jié)果的顯示和分析。 PSpice 分析匯總n標(biāo)準(zhǔn)分析n復(fù)運(yùn)行分析n高級(jí)分析nDC SweepnBias PointnAC SweepnTime Domain1、PSpice標(biāo)準(zhǔn)分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變量掃描變量直流掃描直

2、流掃描DC Sweep激勵(lì)源激勵(lì)源參數(shù)參數(shù)溫度溫度偏置點(diǎn)偏置點(diǎn)Bias Point小信號(hào)直流增益小信號(hào)直流增益直流靈敏度直流靈敏度頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)AC Sweep/Noise頻率頻率噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析Time Domain(Transient)時(shí)間時(shí)間傅立葉變換（需要瞬態(tài)響傅立葉變換（需要瞬態(tài)響應(yīng)分析）應(yīng)分析）2、復(fù)運(yùn)行分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型參數(shù)參數(shù)Parametric(Sweep)溫度溫度Temperature(Sweep)統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析Monte Carlo/Worst Case保存和加載直流工作點(diǎn)保存和加載直流工作點(diǎn)Save

3、PointLoad Point3、高級(jí)分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型靈敏度靈敏度Sensitivity統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)Monte Carlo優(yōu)化優(yōu)化Optimize極限極限Smoke3.1 模擬電路分析的基本過程n建立設(shè)計(jì)項(xiàng)目n繪制電路圖n特性分析類型確定和參數(shù)設(shè)置特性分析類型確定和參數(shù)設(shè)置n運(yùn)行運(yùn)行PSpice A/D程序程序n模擬結(jié)果的顯示和分析模擬結(jié)果的顯示和分析n電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)n設(shè)計(jì)結(jié)果輸出3.2 直流特性分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量偏置點(diǎn)偏置點(diǎn)Bias Point小信號(hào)增益小信號(hào)增益直流靈敏度直流靈敏度直流掃描直流掃描DC Sweep激勵(lì)源激勵(lì)源參數(shù)參數(shù)溫度溫度

4、1）偏置點(diǎn)n計(jì)算電路的偏置點(diǎn)的時(shí)候，PSpice將電路中的電容開路電容開路、電感短路電感短路、信號(hào)源取信號(hào)源取其直流電平其直流電平，然后用迭代的方法計(jì)算出電路中各節(jié)點(diǎn)的電壓、各回路的電流值及各元器件的功耗。3.2.1 直流工作點(diǎn)分析 （Bias point）n直流偏置點(diǎn)n直流靈敏度n小信號(hào)增益差分對(duì)電路的直流偏置點(diǎn)步驟n打開電路圖，選擇PSpiceNew Simulation Profilen輸入PSpice仿真文件名稱后選擇“create” 仿真仿真文件文件仿真窗口選擇分析類型-Bias PointOutput File Options直流偏置點(diǎn)細(xì)直流偏置點(diǎn)細(xì)節(jié)節(jié)直流靈敏度直流靈敏度小信號(hào)增

5、益小信號(hào)增益RunPSpice出錯(cuò)提示出錯(cuò)時(shí)的session logPSpice 運(yùn)行界面輸出文件n輸出文件為“.out”文件，通過PSpice的view方式進(jìn)行查看n輸出文件包括：各節(jié)點(diǎn)電壓，流過各電壓源的電流，總功耗等。在PSpice中view-output file輸出文件2）小信號(hào)增益n先計(jì)算直流偏置點(diǎn)，然后在這個(gè)偏置點(diǎn)處對(duì)電路元件進(jìn)行線性化處理，再計(jì)算出線性化電路的小信號(hào)增益、輸入電阻和輸出電阻。n因此，需要指出輸入和輸出直流偏置點(diǎn)細(xì)直流偏置點(diǎn)細(xì)節(jié)節(jié)直流靈敏度直流靈敏度小信號(hào)增益小信號(hào)增益差分對(duì)電路的局部放大輸入輸入輸出輸出指定輸入輸出輸出文件3）直流靈敏度n直流靈敏度是計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓

6、節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)每個(gè)器件參數(shù)的靈敏度。這些器件包括電阻、獨(dú)立電壓源和電流源、電壓和電流控制開關(guān)、二極管、雙基型晶體管等。PSpice中的靈敏度nPSpice采用元件靈敏度和相對(duì)靈敏度兩種方式定量表示直流靈敏度。n元件靈敏度表示電路特性參數(shù)對(duì)元器件值絕對(duì)變化的靈敏度。n相對(duì)靈敏度是指電路特性對(duì)元器件值相對(duì)變化1%情況下的靈敏度。差分對(duì)電路中V(OUT2)的直流靈敏度3.2.2 直流特性掃描分析n直流特性掃描分析是指電路中的自變量（某一參數(shù)）在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)自變量的每一個(gè)取值，計(jì)算電路的直流偏置特性（稱為輸出變量）。分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量直流掃描直流掃描DC Sweep激

7、勵(lì)源激勵(lì)源參數(shù)參數(shù)溫度溫度直流掃描特性DC Sweepn在分析過程中，電容開路、電感短路、各信號(hào)源取直流電平值。若電路中還包括邏輯單元，則將每個(gè)邏輯器件的延時(shí)取為0，邏輯信號(hào)激勵(lì)源取其t=0時(shí)的值。nDC Sweep可用于模擬二極管的伏安特性、晶體管的傳輸特性，分析放大器、比較器的轉(zhuǎn)移特性和邏輯門的電壓傳輸特性等。例3.3n二極管伏安特性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)圖如圖所示。要求模擬二極管的V-I特性曲線，以及溫度為0、27、50、80C時(shí)的正向特性曲線。V-I特性n二極管的伏安特性，指。DC Sweep參數(shù)設(shè)置n電壓源電壓從-110到10V掃描，步長(zhǎng)為0.01VProbeTrace-Add Trace添加曲

8、線雙擊I(D1)即流過二極管的電流二極管的V-I特性曲線？改變X軸為V(D1)二極管的V-I特性不同溫度下的正向特性曲線3.3 交流特性分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)AC Sweep/Noise頻率頻率噪聲（需要頻率響應(yīng)噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）分析）n交流小信號(hào)頻率特性分析和噪聲分析1)交流小信號(hào)頻率特性分析n分析傳遞函數(shù)的幅頻特性和相頻特性，即可得到電路的小信號(hào)電壓增益、電流增益、互阻增益、互導(dǎo)增益、輸入阻抗、輸出阻抗，分析和確定電路的上限和下限頻率、通頻帶寬度等。交流小信號(hào)頻率特性分析n分析時(shí)，首先計(jì)算電路的直流工作點(diǎn)，并在工作點(diǎn)處對(duì)電路中各個(gè)非線性元

9、件做線性化處理，得到線性化的交流小信交流小信號(hào)等效電路號(hào)等效電路；然后使電路中交流信號(hào)源的頻率在一定范圍內(nèi)變化，并用交流小交流小信號(hào)等效電路信號(hào)等效電路計(jì)算電路輸出交流信號(hào)的變化。2）噪聲分析na)計(jì)算所有的電阻和半導(dǎo)體器件的噪聲，選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輸出節(jié)點(diǎn)，將每個(gè)電阻的半導(dǎo)體的噪聲在指定的輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲電壓均方根（RMS）值疊加，得到總的輸出噪聲輸出噪聲。nb)選定一個(gè)獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源，計(jì)算電路中從該獨(dú)立電壓源（電流源）到指定的輸出節(jié)點(diǎn)處的增益nc)再將a步計(jì)算得到的輸出節(jié)點(diǎn)處總噪聲除以該增益就得到該獨(dú)立電壓源（電流源）處的等效等效輸入噪聲輸入噪聲。等效噪聲的物理意義n等效輸入噪聲

10、就相當(dāng)于是將電路中所有的噪聲都集中到選定的獨(dú)立電壓源（電流源）處，其作用相當(dāng)于是在輸入獨(dú)立源處加上大小等于等效輸入噪聲的噪聲源，則在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的輸出噪聲大小正好等于實(shí)際電路中所有噪聲源在輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲。PSpice的噪聲表示單位n電阻和半導(dǎo)體器件時(shí)以平方噪聲（V2/Hz）作為噪聲單位n總的輸入噪聲和等效噪聲以平方根噪聲為單位（ V/ Hz ）例3.8 差分對(duì)放大電路的AC分析和噪聲分析將V1改為VAC，幅值為1VAC Sweep頻率從1KHz開始，按10倍頻變化，直到100MHz，每10倍頻取4個(gè)點(diǎn)噪聲輸出節(jié)噪聲輸出節(jié)點(diǎn)、等效輸點(diǎn)、等效輸入噪聲源、入噪聲源、輸出結(jié)果間輸出結(jié)果間隔隔按每十

11、倍按每十倍頻或每數(shù)頻或每數(shù)量級(jí)計(jì)算量級(jí)計(jì)算點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)幅頻和相頻特性 標(biāo)示標(biāo)示符符 含含 義義示例示例M輸出變量的振幅輸出變量的振幅VM（Out）：接點(diǎn)）：接點(diǎn)Out與地之與地之間交流電壓振幅間交流電壓振幅DB輸出變量的振幅輸出變量的振幅分貝數(shù)分貝數(shù)VDB（Out）：接點(diǎn)）：接點(diǎn)Out與地與地之間交流電壓振幅分貝數(shù)之間交流電壓振幅分貝數(shù)P輸出變量的相位輸出變量的相位VDP（Out1， Out2）：接點(diǎn)）：接點(diǎn)Out1與與Out2之間交流電壓相之間交流電壓相位位R輸出變量的實(shí)部輸出變量的實(shí)部VR（Q1：C）：晶體管）：晶體管Q1集集電極的交流電壓實(shí)部電極的交流電壓實(shí)部I輸出變量的虛部輸出變量的虛部

12、VI（Q1：C）：晶體管）：晶體管Q1集電集電極的交流電壓虛部極的交流電壓虛部Out2處的幅頻特性和相頻特性n幅頻特性：VDB(out2)n相頻特性：VP(out2)輸入輸出噪聲輸出以*.out文件存在3.4 瞬態(tài)分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析Time Domain(Transient)時(shí)間時(shí)間傅立葉變換（需要瞬態(tài)響傅立葉變換（需要瞬態(tài)響應(yīng)分析）應(yīng)分析）瞬態(tài)分析的目的和方法n瞬態(tài)分析的目的是在給定輸入激勵(lì)信號(hào)作用下，計(jì)算電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)。n進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，首先計(jì)算t=0時(shí)的電流初始狀態(tài)，然后從t=0到某一給定的時(shí)間范圍內(nèi)選取一定的步長(zhǎng)，計(jì)算輸出端在不同

13、時(shí)刻的輸出電平。瞬態(tài)分析中的激勵(lì)源n在PSpice瞬態(tài)分析中，輸入激勵(lì)信號(hào)的波形可用采用脈沖信號(hào)、分段線性信號(hào)、正弦調(diào)制信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)和指數(shù)信號(hào)5種不同形式的波形。1）脈沖信號(hào)PulsenV1：起始電壓nV2：終止電壓nTD：延遲時(shí)間nTR：上升時(shí)間nTF：下降時(shí)間nPW：脈沖寬度nPER：周期2）分段線性信號(hào)PWLn只需給出線段轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)3）調(diào)幅正弦信號(hào)SINnVoff:偏置電壓nVampl:峰值幅值nFreq：頻率nPhase：相位nDf：阻尼因子nTd：延遲時(shí)間4）調(diào)頻信號(hào)SFFMnVOFF：偏置電壓nVAMPL：峰值振幅nFC：載波頻率nFM:調(diào)制頻率nMOD：5）指數(shù)信號(hào)nV1

14、：起始電壓nV2：峰值電壓nTD1：上升（下降）延遲nTC1：上升（下降）時(shí)常nTD2：下降（上升）延遲nTC2：下降（上升）延遲瞬態(tài)分析的例子：n3.11 差分對(duì)放大電路的瞬態(tài)分析和傅立葉分析n將前述差分對(duì)電路中的V1改為正弦信號(hào)，且設(shè)置為等幅正弦信號(hào)：nVampl=0.05V,freq=10KHz,Voff=0VTime Domain（Transient）分析終止分析終止時(shí)間時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的開始時(shí)的開始時(shí)間間設(shè)置分析的設(shè)置分析的最大步長(zhǎng)最大步長(zhǎng)是否跳過初是否跳過初始偏置點(diǎn)始偏置點(diǎn) 輸出文件選項(xiàng)Output File Option基波頻率基波頻率計(jì)算的諧波數(shù)計(jì)算的諧波數(shù)傅立葉分析的輸傅立葉分析的輸