PSpiceAD基本仿真剖析

1、PSpice A/D數(shù)模混合仿真孫海峰Cadence 的 PSpice A/D 可以對電路進行各種數(shù)?；旌戏抡?，以驗證電路的各個性能指標(biāo)是否符合設(shè)計要求。PSpice A/D 主要功能是將Capture CIS產(chǎn)生的電路或文本文件（ *.cir）進行處理和仿真，同時附屬波形觀察程序Probe 對仿真結(jié)果進行觀察和分析。PSpice A/D 數(shù)模仿真技術(shù)主要包括以下幾類仿真：1、直流掃描分析（ DCSweep）：電路的某一個參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時，電路直流輸出特性的分析和計算。2、交流掃描分析（ AC Sweep）：計算電路的交流小信號線性頻率響應(yīng)特性，包括幅頻特性和相頻特性，以及輸入輸出阻抗。

2、3、噪聲分析（ Noise ）：在設(shè)定頻率上，計算電路指定輸出端的等效輸出噪聲和指定輸入端的等效輸入噪聲電平。4、直流偏置點分析（ Bias Point ）：當(dāng)電路中電感短路，電容斷路時，電路靜態(tài)工作點的計算。 進行交流小信號和瞬態(tài)分析之前，系統(tǒng)會自動計算直流偏置點，以確定瞬態(tài)分析的初始條件和交流小信號條件下的非線性器件的線性化模型參數(shù)。5、時域/ 瞬態(tài)分析（ Transient ）：在給定激勵下，電路輸出的瞬態(tài)時域響應(yīng)的計算，其初始狀態(tài)可由用戶自定義，也可是直流偏置點。6、蒙特卡洛分析（ Monte-Carlo ）：根據(jù)實際情況確定元件參數(shù)分布規(guī)律，然后多次重復(fù)進行指定電路特性的分析，每次分

3、析時的元件參數(shù)都采用隨機抽樣方式，完成多次分析后進行統(tǒng)計分析，就可以得到電路特性的分散變化規(guī)律。7、最壞情況分析（ Worst）：電路中元件處于極限情況時，電路輸入輸出特性分析，是蒙特卡洛的極限情況。8、參數(shù)掃描分析（ ParametricSweep）電路中指定元件參數(shù)暗規(guī)律變化時，電路特性的分析計算。9、溫度分析（ Temperature ）：在指定溫度條件下，分析電路特性。10 靈敏度分析（ Sensitivity）：計算電路中元件參數(shù)變化對電路性能的影響。以上就是 PSpice A/D 所能進行的電路數(shù)模混合仿真的內(nèi)容，下面就介紹具體如何使用 PSpice A/D 來對電路進行數(shù)模仿真。

4、運用 PSpice 仿真的基本流程如下圖：繪制仿真原理圖設(shè)置仿真參數(shù)仿真觀察分析仿真結(jié)果調(diào)整電路調(diào)整仿真參數(shù)一、繪制仿真原理圖調(diào)用軟件自帶的仿真模型庫（Tools/Capture/Library/PSpice）中的元件，這里的元件模型都是具有電氣特征的，可以直接進行PSpice A/D 仿真。原理圖繪制方法和 Capture 中一樣，不再贅述，繪制以下 RC單通道放大器原理圖如下：當(dāng)然，與 Capture 原理圖繪制還是有不同之處需要注意，例如：1、所有器件可以直接來自PSpice 模型庫，也可由用戶在Model Editor模型編輯器中新建元件模型，即電路上所有元件都要有電氣實際特性2、原理

5、圖必須接地，即需要0 網(wǎng)絡(luò)；3、必須有激勵源，根據(jù)不同的仿真需求，加入合適的激勵源，所有的激勵源都在 source 和 sourcetm 庫中；4、不允許懸空點出現(xiàn)，若需要，必須串聯(lián)小電阻或并聯(lián)大電阻解決。二、設(shè)置仿真參數(shù)在進行 PSpice 仿真之前，必須首先設(shè)置仿真參數(shù)，包括仿真類型和各種參數(shù)范圍。執(zhí)行 PSpice/New Simulation Profile命令，彈出 New Simulation窗口，設(shè)置仿真描述文件的名稱，創(chuàng)建新的仿真描述文件，如下圖：寫入名稱，創(chuàng)建新的仿真描述文件，則彈出 Simulation Settings 對話框，即仿真參數(shù)設(shè)置對話框如下圖， 其中可以進行交

6、流掃描、 直流掃描、直流偏執(zhí)點分析和瞬態(tài)時域掃描著四個仿真類型。為了更好的設(shè)置仿真參數(shù)， 就需要詳細的了解仿真的設(shè)置參數(shù)，下面具體描述 Simulation Settings中的參數(shù)設(shè)置情況。1、直流偏執(zhí)點分析在 Analysis type欄選擇 Bias Point即可進行直流偏執(zhí)點分析的設(shè)置，如下圖：圖中Options欄用以設(shè)置直流偏執(zhí)點分析的基礎(chǔ)：全局設(shè)置（GeneralSettins）、溫度設(shè)置（Temperature ）、直流偏執(zhí)點保存（Save Bias Point）和直流偏執(zhí)點的加載（Load Bias Point）。 Output File Options欄用以設(shè)置分析輸出情況

7、： Include detailed bias point information for nonlinearcontrolled source and semiconductorsOP 選項，表示是否詳細輸出非線性可控激勵源和半導(dǎo)體的直流偏執(zhí)點信息； Perform Sensitivity analysis.SENS選項，表示是否進行基礎(chǔ)的靈敏度分析，若選擇，則需確定輸出變量名稱；Calculate small-signal DC gain(TF)選項，表示是否計算小信號的直流增益，若選擇，則需確定增益計算的輸入源和輸出變量。2、直流掃描分析在 Analysistype 欄選擇 DC Swe

8、ep即可進行直流掃描分析參數(shù)設(shè)置，如圖。其中 Options 欄用以選擇參數(shù)設(shè)置對象，包括：基本掃描、第二變量掃描、蒙特卡洛分析（最壞情況分析） 、參數(shù)掃描、溫度設(shè)置以及直流偏執(zhí)點的保存與加載情況。 Sweep variable 欄用以設(shè)置掃描變量； Sweep type 用以設(shè)置變量掃描方式：線性、對數(shù)還是按列表（自定義）掃描。3、交流掃描（噪聲）分析在 Analysis type 欄選擇 AC Sweep（ Noise ），則進入交流掃描（噪聲）分析界面如下圖。其中 Options 欄的設(shè)置與直流掃描相同， 都是用以選擇參數(shù)設(shè)置對象的；ACSweep Type 欄用以設(shè)置交流掃描方式，即確

9、定激勵源頻率變化方式，有線性和對數(shù)變化兩種掃描方式； Noise Analysis 欄用以設(shè)置噪聲分析參數(shù)， 勾選 Enabled 就可以對其進行設(shè)置了。4、時域（瞬態(tài)）分析在 Analysis type 欄選擇 Time Domain（Transient ）即可進入時域（瞬態(tài)）分析的參數(shù)設(shè)置界面。其中 Run to time欄用以設(shè)置分析截止時間；Start saving data after設(shè)置數(shù)據(jù)保存時間； Transientoptions欄用以設(shè)置時域分析參數(shù)，包括：分析的最大步進時間、是否計算時域分析的初始直流偏執(zhí)點、允許在復(fù)用模塊中運行；點擊 Output File Options

10、 ，在彈出的 Transient Output File Options 對話框中可以設(shè)置數(shù)據(jù)輸出文件時間間隔， Perform Fourier Analysis 欄用以設(shè)置傅里葉變換的輸出參數(shù)，下方的 /OP選項與前面的直流偏執(zhí)點分析介紹相同。5 、蒙特卡洛最壞情況分析在基本的四類分析中， 時域分析、直流掃描分析和交流掃描分析這幾類分析都可以與蒙特卡洛分析相互配合，在參數(shù)設(shè)置窗口，點擊Options 欄中的 MonteCarlo/Worst即可進行蒙特卡洛分析和最壞情況分析參數(shù)的設(shè)置。蒙特卡洛分析參數(shù)設(shè)置如下圖， 其中可以設(shè)置輸出變量、 運行次數(shù)（統(tǒng)計分析）、參數(shù)分布方式 （均勻分布、 高斯

11、分布、用戶自定義分布）、數(shù)據(jù)保存方式等，同時還可以加載其它分析參數(shù)。注意：蒙特卡洛最壞情況分析前，必須先確定電路中相關(guān)元件的容差值，否則無法進行該蒙特卡洛統(tǒng)計分析。選擇 Worst-case/Sensitivity Options置，用以選擇容差方式和容差限制，如圖。，即可進行最壞情況分析的參數(shù)設(shè)6 、參數(shù)掃描分析在以上所述三類基本 PSpice A/D 仿真基礎(chǔ)上，還可以進行蒙特卡洛分析、參數(shù)掃描分析和溫度掃描分析，點擊 Options 欄中 Parametric Sweep，即可進行參數(shù)掃描參數(shù)設(shè)置如下圖。其中 Sweep variable欄設(shè)置掃描變量； Sweep type 設(shè)置掃描方

12、式。7、溫度掃描分析在 Options 欄選擇 Temperature 即可進行溫度設(shè)置。其中，Run the simulationat temperature設(shè)置仿真運行溫度； Repeatthe simulation for each of the temperature設(shè)置仿真溫度列表。8、直流靈敏度分析在直流偏執(zhí)點分析中，勾選Perform Sensitivity analysis,再寫入靈敏度分析目標(biāo)變量，運行直流偏執(zhí)點分析，即可得到這里簡單的直流靈敏度分析。三、仿真結(jié)果分析在電路模型放置完成，仿真參數(shù)設(shè)置完畢后，就可以進行 PSpice 仿真了，接下來，以交流掃描為例，闡述仿真輸出

13、結(jié)果的相關(guān)分析。1、設(shè)置單管放大電路的交流掃描參數(shù)如下圖。2、點擊確定回到原理圖繪制頁面， 執(zhí)行 PSpice/Run 命令，或者直接點擊按鈕，開始運行仿真，則會彈出交流掃描的輸出波形如下圖。在該波形輸出的基礎(chǔ)上，可以添加其它波形，也可以進行結(jié)果的相關(guān)分析，包括幅頻分析、相頻分析等。執(zhí)行 Trace/Add Trace命令，在彈出的Add traces對話框中添加設(shè)計者所需要的電路各項性能參數(shù)，也可以添加函數(shù)進行簡單的性能參數(shù)的計算輸出。3、執(zhí)行 Trace/Evaluate Measurement命令，彈出Evaluate Measurement對話框，用以添加測量函數(shù)，可以計算電路其它性能指標(biāo)，例如帶寬、增益計算等，這些目標(biāo)函數(shù)得出的電路性能數(shù)據(jù)， 可以直接看到相關(guān)性能指標(biāo)數(shù)值， 更可以用于 PSpice A/A 高級分析工具。4、許多時候我們需要的不只是直觀的波形，而且需要詳細的數(shù)據(jù)輸出，這很簡單，執(zhí)行 View/Output File 命令，即可輸出電路仿真文件，其中包括了所有詳細的仿真數(shù)據(jù)：輸入數(shù)據(jù)以及各種輸出數(shù)據(jù)，如下圖為仿真輸出數(shù)據(jù)列表。5、在交流掃描基礎(chǔ)上， 還可以進行簡單的蒙特卡洛（最壞情況） 統(tǒng)計分析