PSPICE軟件使用簡介全解

PSPICE軟件運用簡介1.PSPICEDOS版軟件包簡介1.1發(fā)展回顧與軟件功能著名的電路模擬軟件SPICE（SimulationProgramWithIntegratedCircuit），是由美國加州高校伯克利分校（UCBerkeley）于1972年首先推出的。經(jīng)多年來的完善提高，已經(jīng)發(fā)展成為國際公認(rèn)的、最成熟的電路仿真軟件。Micro公司的DOS版PSPICE5.1軟件包，具有通用、高效和多功能特點。它的適用面廣，可仿真模擬、數(shù)字、接口等全部通用電路，同時具有電子工程設(shè)計的全部分析功能。另外，PSPICE極具特色的探測器（PROBE）功能，供應(yīng)了全功能、全頻段的測試儀器平臺，因而具有更大的影響。其主要功能有：(1)直流分析：可實現(xiàn)工作點分析（OP）、掃描分析（DC）、小信號靈敏度分析（SENS）、轉(zhuǎn)移函數(shù)（TF）計算等。(2)頻域分析：可實現(xiàn)頻響分析（u～f特性和φ～f特性）及噪聲分析。(3)時域分析：可實現(xiàn)瞬態(tài)分析、頻譜分析、失真度分析和快速傅立葉變換（FFT）。

(4)器件容差統(tǒng)計分析：包括蒙特卡羅分析（MC）、靈敏度分析和最壞狀況分析（WCASE）。(5)溫度掃描分析。(6)激勵波形編輯修改功能。(7)器件模型參數(shù)建庫和修改功能。1.2電路模擬流程圖利用PSPICE軟件進(jìn)行電路仿真的流程圖如圖1.1所示。1.3輸入與輸出格式1.輸入格式運用PSPICE主程序進(jìn)行電路模擬分析時，必需依據(jù)給定的格式建立輸入文件。一般由5部分組成：(1)標(biāo)題行：輸入文件的標(biāo)題，在第一行位置，可由隨意字符組成。(2)注釋行：文件注釋或說明行，以“*”號開頭，在其次行位置（也可省略注釋行）。圖1.1電路仿真流程圖(3)元件行：描述元件的編號、節(jié)點、元件參數(shù)及模型名等。(4)叮囑行：確定分析類型、定義模型、器件參數(shù)等限制叮囑，以“.”開頭。(5)結(jié)束行：表示輸入文件的結(jié)束。用“END”描述，必需置于文末并以“.”開頭。2.輸出格式PSPICE的輸出格式包括表格方式和曲線方式。表格方式以文本方式顯示或打印輸出結(jié)果。曲線方式有兩種：①用字元符號代點的低解析度圖形方式；②高解析度圖形方式。叮囑格式如下：.PRINT［DC］［AC］［TRAN］<opvar>.PLOT［DC］［AC］［TRAN］<opvar>.PROBE［<opvar>］說明：.PRINT、.PLOT、.PROBE分別是打印、低解析度圖形輸出和高解析度圖形輸出叮囑；［DC］、［AC］、［TRAN］是分析類型選項；<opvar>是輸出變量，可以是某節(jié)點的電壓、電流變量，也可以是計算變量或函數(shù)變量。PROBE叮囑后面若不指定節(jié)點變量［<opvar>］，則進(jìn)行全部節(jié)點變量分析。2應(yīng)用范例分析圖1.2單級溝通放大電路，了解利用PSPICE軟件進(jìn)行電路模擬分析的全過程以及輸入、輸出格式。1.畫電路圖及節(jié)點編號電路圖及節(jié)點編號如圖1.2所示。2.建立模擬輸入文件模擬輸入文件如下：(1)ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS(2)*OP,AC,NOISE,TRAN,TEMPANALYSIS圖1.2單級溝通放大電路(3)VIN10SIN(00.11K000)AC0.1(4)C12110U(5)R15218K(6)R2204K3(7)R3531K5(8)R440150(9)C2304N7(10)Q1324QMOD(11)VCC509(12).MODELQMODNPN(BF=120VJE=0.7VVJC=0.7VRB=100RC=15)(13).OP(14).ACDEC51300K(15).TRAN0.1M3M00.01M(16).PROBE(17).END各語句意義說明如下：第一句為標(biāo)題行，必不行少。其次句以“*”號開頭，為注釋行，可有可無。第3～11句為元件行，描述各元件標(biāo)號、連接點及器件參數(shù)值。第12～21句為（部分）叮囑行，意義如下：第12句是模型定義叮囑，定義雙極晶體管的部分模型參數(shù)。第13句是工作點分析叮囑，分析直流工作點并列表輸出工作點及其它小信號參數(shù)信息。

第14句是溝通（頻域）分析叮囑。分析的頻域范圍為100Hz～100kHz，每10倍頻程分析5個數(shù)據(jù)點。.DEC表示頻率按10倍頻程規(guī)律變更。第15句是瞬態(tài)（時域）分析叮囑。分析的時域范圍為0～3ms，分析步長0.05ms，打印數(shù)據(jù)間隔為0.1ms。第16句是探針（PROBE）叮囑，用高解析度圖形方式顯示分析的波形或特性曲線。第17句是結(jié)束叮囑，表示輸入文件結(jié)束。3.部分輸出格式部分輸出格式如下：****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******

ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS；文件標(biāo)題（下同）

****CIRCUITDESCRIPTION；電路描述

**************************************OP,AC,NOISE,TRAN,TEMPANALYSIS；注釋行VIN10SIN(00.11K000)AC0.1；元件描述（下同）C12110UR15218KR2204K3R3531K5R440150C2304N7Q1324QMODVCC509.MODELQMODNPN(BF=120VJE=0.7VVJC=0.7VRB=100RC=15)；限制叮囑.OP.ACDEC51300K.TRAN0.1M3M00.01M.PLOTACV(3).OPTIONNODENOECHO.END；結(jié)束行****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******

ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS

****ELEMENTNODETABLE；文件節(jié)點列表

***************************************

0C2R2R4VCCVIN；節(jié)點0連接5個元件1C1VIN；節(jié)點1連接2個元件（以下類推）2C1Q1R1R23C2Q1R34Q1R45R1R3VCC

****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******

ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS

****BJTMODELPARAMETERS；雙極晶體管模型參數(shù)**************************************

QMODNPNIS100.000000E-18BF120NF1BR1NR1RB100RBM100RC15VJE.7VJC.7****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******

ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS；直流工作點分析****SMALLSIGNALBIASSOLUTIONTEMPERATURE=27.000DEGC

*****************************************

NODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGENODEVOLTAGE(1)0.0000(2)1.5113(3)4.4127(4).6938

(5)9.0000；各點直流工作電壓

VOLTAGESOURCECURRENTS；各電壓源耗電NAMECURRENT

VIN0.000E+00VCC-5.003E-03

TOTALPOWERDISSIPATION4.50E-02WATTS；總功耗：45MW****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******

ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS

****OPERATINGPOINTINFORMATIONTEMPERATURE=27.000DEGC

****BIPOLARJUNCTIONTRANSISTORS；雙極晶體管工作點信息NAMEQ1MODELQMODIB3.82E-05IC4.59E-03VBE8.17E-01VBC-2.90E+00VCE3.72E+00BETADC1.20E+02GM1.77E-01RPI6.77E+02RX1.00E+02RO1.00E+12CBE0.00E+00CBC0.00E+00CBX0.00E+00CJS0.00E+00BETAAC1.20E+02FT2.82E+18

****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******ACAMPLIFIERCHARACTERICSANALYSIS

****ACANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC

******************************************

FREQV(3)；節(jié)點3的頻響特性曲線及數(shù)據(jù)

(*)----------1.0000E-021.0000E-011.0000E+001.0000E+011.0000E+02_________________________1.000E+001.095E-01..*...1.585E+001.697E-01..*...2.512E+002.555E-01..*...3.981E+003.629E-01..*...6.310E+004.703E-01..*...1.000E+015.507E-01..*...1.585E+015.966E-01..*...2.512E+016.183E-01..*...3.981E+016.276E-01..*...6.310E+016.315E-01..*...1.000E+026.330E-01..*...1.585E+026.336E-01..*...2.512E+026.339E-01..*...3.981E+026.339E-01..*...6.310E+026.339E-01..*...1.000E+036.338E-01..*...1.585E+036.335E-01..*...2.512E+036.328E-01..*...3.981E+036.309E-01..*...6.310E+036.262E-01..*...1.000E+046.149E-01..*...1.585E+045.890E-01..*...2.512E+045.361E-01..*...3.981E+044.482E-01..*...6.310E+043.382E-01..*...1.000E+052.344E-01..*...1.585E+051.544E-01..*...2.512E+059.919E-02.*...3.981E+056.305E-02.*....****01/07/10013:05:04********PSpice5.0(Jul1991)*******JOBCONCLUDED；完成分析

TOTALJOBTIME.93；分析共耗時：0.93s

由以上輸出文件可以看出，PSPICE產(chǎn)生的輸出文件（.OUT）包含的信息較多，顯得冗長繁瑣，可以用選擇項.OPTION限制某些不須要的輸出信息。4.圖形輸出方式用高解析度圖形顯示方式顯示其幅—頻、相—頻特性，如圖1.3所示。圖1.3時域、頻域響應(yīng)特性3定義及規(guī)定3.1節(jié)點規(guī)定及處理(1)零節(jié)點：規(guī)定接地點（公共端）為零節(jié)點，但電路圖中不標(biāo)出。(2)節(jié)點編號：可以用非依次排列的數(shù)字，也可以用英文字母或用兩者混合編號。

(3)懸浮節(jié)點處理：電路分析過程中，PSPICE要求每一節(jié)點必需有到地的直流通路（電壓源被當(dāng)作短路，電流源被當(dāng)成開路，半導(dǎo)體元件都可以被當(dāng)成直流路徑的一部分），否則，PSPICE在偵錯過程中便會報錯并中斷分析。有兩種狀況均會引起懸浮節(jié)點：①少于兩個元件的節(jié)點；②電容對地的隔直作用。處理方法：對于第一種狀況，檢查并正確連接器件；對其次種狀況，在該懸浮點對地并聯(lián)一個數(shù)百兆歐的大電阻。(4)節(jié)點短路處理：由于電壓源是不含內(nèi)阻的志向電源，電感線圈是不含直流電阻的志向電感，所以當(dāng)電感線圈與電壓源并聯(lián)時將出現(xiàn)節(jié)點短路，引起錯檢提示并中斷分析。處理方法：在電感支路串入一隨意阻值的電阻（這也符合電路的實際工作狀況）。3.2輸入描述語言規(guī)定輸入描述語言有下列規(guī)定：(1)字母大小寫規(guī)定：PSPICE對輸入語句中的字母大小寫無特殊要求?？扇窟\用大寫字母，也可以全部運用小寫字母，或混合運用，包括節(jié)點編號、器件編號及物理量單位等。(2)下標(biāo)符號：接受小寫、大寫或平行符號均可，如：Vin,VIN或VIN等。(3)續(xù)行符號：若語句太長需換行描述時，在新行首加續(xù)行符號“+”，