《電子線路CAD》課件-第3章

3.1利用PSpice實(shí)現(xiàn)電路的仿真分析3.2直流工作點(diǎn)分析(BiasPoint)3.3直流掃描分析(DCSweep)3.4交流掃描分析(ACSweep)3.5瞬態(tài)分析(TimeDomain(Transient))3.6參數(shù)掃描分析(ParametricAnalysis)3.7邏輯仿真3.8數(shù)?；旌戏抡?.9電路設(shè)計3.10本章小結(jié)3.11習(xí)題利用OrCAD/Capture將電路原理圖繪制完成后，就可以使用OrCAD/PSpice實(shí)現(xiàn)電路的仿真分析了。PSpice與Capture一樣，也是OrCAD的一個軟件包，它的功能就是對模擬電路、數(shù)字電路和模/數(shù)混合電路進(jìn)行性能分析。在設(shè)計制作實(shí)際電路前，可以在計算機(jī)上先利用它模擬電路的性能、調(diào)整元器件參數(shù)、分析電路的結(jié)構(gòu)，快速方便地評價電路設(shè)計的正確性，獲得電路的技術(shù)指標(biāo)。除此之外，它還能反映元器件參數(shù)的改變對電路所造成的影響和分析一些較難測量的電路特性，例如噪聲、頻譜、失真和環(huán)境溫度對電路的影響等，從而大大加快電路設(shè)計進(jìn)程，提高電路設(shè)計質(zhì)量。

PSpiceA/D是PSpice的核心部分，對于電路的仿真分析都是在PSpiceA/D模塊中完成的。它能完成6類共計15種電路特性分析任務(wù)，如表3-1所示。表3-1PSpiceA/D的電路特性分析種類類別電路特性直流特性分析①直流工作點(diǎn)(BiasPoint)；②直流掃描(DCSweep)；③直流靈敏度分析(SensitivityAnalysis)；④直流傳輸特性(TF，TransferFunction)交流特性分析①交流掃描(ACSweep)；②噪聲特性(Noise)瞬態(tài)特性分析①瞬態(tài)響應(yīng)(Transient)；②傅里葉分析(FourierAnalysis)參數(shù)掃描分析①溫度掃描(TemperatureSweep)；②參數(shù)掃描(ParametricSweep)統(tǒng)計分析①蒙特卡羅分析(MC，MonteCarlo)；②最壞情況分析(WC，WorstCase)邏輯模擬分析①邏輯模擬(DigitalSimulation)；②模/數(shù)混合模擬(MixedA/DSimulation)；③最壞情況時序分析(Worst-casetimingAnalysis)其中，直流工作點(diǎn)(BiasPoint)、直流掃描(DCSweep)、交流掃描(ACSweep)和瞬態(tài)響應(yīng)(Transient)是4個基本電路特性分析類型。在電路模擬仿真之前，需要建立模擬類型分組，以確定分析類型并設(shè)置分析參數(shù)。PSpice規(guī)定，一個模擬類型分組中只能包括上述4種基本分析類型之一，其余11種則作為備選項目根據(jù)需要與前面的4個基本分析類型搭配使用。3.1.1繪制電路原理圖

在電路圖繪制軟件OrCAD/Capture環(huán)境下，建立新項目，并將設(shè)計方案以電路原理圖形式送入計算機(jī)，作為模擬分析的輸入。需要注意的是，在建立新項目的過程中，在NewProject對話框的CreateaNewProjectUsing欄下必須選中“AnalogorMixedA/DProject”選項，如圖3-1所示。選擇此項表明該新建項目在使用Capture繪制完電路原理圖后，還要調(diào)用PSpice執(zhí)行仿真分析的任務(wù)。一個按照此過程建立的新項目，并在OrCAD/CaptureCIS電路圖編輯窗口中繪制好的集成放大電路原理圖如圖3-2所示。3.1利用PSpice分析電路的基本步驟圖3-1在NewProject對話框內(nèi)選中“AnalogorMixedA/DProject”選項圖3-2在OrCAD/CaptureCIS電路圖編輯窗口中繪制好的電路原理圖3.1.2創(chuàng)建新仿真文件

電路原理圖繪制完成后勿忘及時保存。若想調(diào)用PSpice程序執(zhí)行模擬分析，還需要按照以下步驟先創(chuàng)建新的仿真文件。

1．調(diào)出PSpice命令菜單

在電路圖編輯窗口狀態(tài)下，點(diǎn)擊PSpice主命令，打開如圖3-3所示的子命令菜單，電路特性的模擬分析過程需要通過執(zhí)行這些子命令來實(shí)現(xiàn)。圖3-3PSpice命令菜單

2．設(shè)置仿真參數(shù)文件名

在圖3-3中選擇執(zhí)行“NewSimulationProfile”菜單命令，打開如圖3-4所示的NewSimulation對話框。

在Name欄內(nèi)鍵入仿真參數(shù)文件名。如果想建立全新的仿真參數(shù)文件，應(yīng)從InheritFrom欄下拉列表中選取“none”；如果想在已經(jīng)存在的仿真參數(shù)文件設(shè)置內(nèi)容的基礎(chǔ)上加以修改從而獲得新設(shè)置，則需要從InheritFrom欄下拉列表中選擇已經(jīng)存在的仿真參數(shù)文件名。圖3-4NewSimulation對話框

3．設(shè)置分析類型和分析參數(shù)

圖3-4設(shè)置完畢，點(diǎn)擊“Create”按鈕，關(guān)閉NewSimulation對話框，彈出如圖3-5所示的SimulationSettings對話框。該對話框在每個仿真任務(wù)開始前都要出現(xiàn)，用于分析類型和分析參數(shù)的設(shè)置。圖3-5SimulationSettings對話框圖3-5顯示了Analysis標(biāo)簽頁的設(shè)置情況，包括下面3方面的內(nèi)容：

1)設(shè)置基本分析類型

在Analysistype欄內(nèi)點(diǎn)擊下拉按鈕，可以看到4個基本分析類型，分別是：

TimeDomain(Transient)：瞬態(tài)分析；

DCSweep：直流掃描分析；

ACSweep/Noise：交流掃描/噪聲分析；

BiasPoint：直流工作點(diǎn)分析。

PSpice規(guī)定，每一個模擬類型組只能包含一種基本電路分析類型，就是說，在設(shè)置分析類型時，上面的項目只能是四選一。

2)設(shè)置模擬類型組中的其它分析類型

在Options欄內(nèi)選定該模擬類型組中還需要同時進(jìn)行的其它電路特性分析。點(diǎn)擊欲選用分析類型前的復(fù)選框，使其出現(xiàn)“√”標(biāo)志即為選擇有效。其中“GeneralSettings”是最基本的必選項，系統(tǒng)默認(rèn)已選且不可取消。

3)設(shè)置分析參數(shù)

不同的電路特性分析類型，需要設(shè)置的分析參數(shù)也不相同。在選擇了Options欄內(nèi)的某種分析類型后，其右側(cè)即會對應(yīng)顯示該種分析需要設(shè)置的參數(shù)。

完成上述3個方面內(nèi)容設(shè)置后，點(diǎn)擊“確定”按鈕，即可關(guān)閉對話框。如果想要修改一個已經(jīng)建立好的模擬分析類型組，在圖3-3的PSpice菜單中選擇執(zhí)行“EditSimulationSettings”子命令，此時屏幕上也將彈出如圖3-5所示對話框，只是對話框中顯示的是已經(jīng)存在的上一次設(shè)置，我們可以根據(jù)需要進(jìn)行修改即可獲得新的設(shè)置。

圖3-5對話框中的Options、DataCollection和ProbeWindow三個標(biāo)簽頁用于波形顯示和分析模塊的參數(shù)設(shè)置，其余4個標(biāo)簽頁用于電路模擬中有關(guān)文件的設(shè)置。3.1.3調(diào)用PSpice執(zhí)行仿真

設(shè)置好電路特性分析類型和分析參數(shù)后，選擇執(zhí)行“PSpice\Run”子命令，即調(diào)用PSpice程序進(jìn)行仿真分析。此時，屏幕上彈出如圖3-6所示的PSpice窗口。圖3-6PSpice窗口在PSpice窗口中，上面一個深色子窗口是輸出波形區(qū)，當(dāng)電路模擬分析結(jié)束后，波形顯示模塊Probe會把波形結(jié)果在這個窗口中顯示出來。下部左邊—個子窗口是輸出窗口(OutputWindow)，顯示的是電路模擬分析進(jìn)程。下部右邊—個子窗口是仿真狀態(tài)窗口(SimulationStatusWindow)，顯示電路中元器件統(tǒng)計、分析參數(shù)設(shè)置等信息。還可以用“View\OutputWindow”與“View\SimulationStatusWindow”菜單命令將這兩個窗口關(guān)閉，從而使上面的輸出波形圖區(qū)放至最大狀態(tài)。選擇“View\Toolbars”菜單命令，彈出圖3-7中間位置顯示的Toolbars復(fù)選框。選中各項，窗口上方會出現(xiàn)各個命令所對應(yīng)的工具按鈕，學(xué)會使用這些快捷按鈕會使仿真操作更加方便、快捷。

窗口中工具欄內(nèi)的File、Edit工具按鈕與其它Windows程序基本相同，Simulate、Probe與Cursor的說明見圖3-8和圖3-9所示。圖3-7在PSpice窗口中顯示工具欄圖3-8Simulate工具欄圖3-9Probe和Cursor工具欄3.1.4波形顯示及結(jié)果分析

電路模擬分析結(jié)束后，與波形曲線有關(guān)的計算結(jié)果以二進(jìn)制形式存放在以“.dat”為擴(kuò)展名的繪圖文件中。如果模擬分析過程正常結(jié)束，則輸出窗口顯示“SimulationComplete”字樣，如圖3-10左下角所示，這時可調(diào)用波形顯示和分析模塊Probe顯示波形結(jié)果。圖3-10輸出波形子窗口中顯示的就是圖3-2集成放大電路輸出端“Out”瞬態(tài)分析結(jié)果。圖3-10集成放大電路輸出波形圖電路模擬分析結(jié)束后，與數(shù)字有關(guān)的計算結(jié)果以ASCII形式存放在以“.out”為擴(kuò)展名的輸出文件中。在繪圖編輯窗口中選擇執(zhí)行“PSpice\ViewOutputFile”子命令，或者在Probe窗口中選擇執(zhí)行“View\OutputFile”子命令都可以查閱“.out”文件，分析模擬的結(jié)果?！?out”輸出文件包括下述6類內(nèi)容：

(1)電路描述。其包括：電路拓?fù)溥B接關(guān)系描述，給出每個元器件在電路中的節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系以及元器件參數(shù)值和模型名；電路模擬分析要求和分析參數(shù)描述；每個元器件的引出端與電路中各個節(jié)點(diǎn)名或節(jié)點(diǎn)編號的對應(yīng)連接關(guān)系列表，即為元器件引出端“別名”(Alias)列表。

(2)元器件模型參數(shù)列表。

(3)與不同電路特性有關(guān)的結(jié)果。其包括：直流工作點(diǎn)分析產(chǎn)生的偏置解，包括各節(jié)點(diǎn)電壓，獨(dú)立信號源的電流和功耗，非線性元器件的工作點(diǎn)線性化參數(shù)等；直流靈敏度分析、直流傳輸特性分析、噪聲分析和傅里葉分析的結(jié)果；交流小信號AC分析的工作點(diǎn)計算結(jié)果和瞬態(tài)TRAN分析的初始解。

(4)自行設(shè)置也可將DC掃描、AC掃描和瞬態(tài)TRAN分析的信號波形分析結(jié)果以ASCII碼形式存入“.out”文件。

(5)模擬分析過程中產(chǎn)生的出錯和警告信息。

(6)關(guān)于電路中元器件統(tǒng)計清單、模擬分析中采用的任選項設(shè)置值、模擬分析耗用的計算機(jī)CPU時間等統(tǒng)計信息。如果電路圖中存在錯誤、分析參數(shù)設(shè)置有問題或者在計算中出現(xiàn)不收斂的問題，都將影響模擬過程的順利進(jìn)行，這時輸出窗口會出現(xiàn)錯誤及警告提示，同時查閱“.out”文件，也有相同的信息。如圖3-11所示，輸出窗口內(nèi)出錯標(biāo)記符號處和“.out”文件中有黑影的“ERROR”處同時給出了電路圖中某節(jié)點(diǎn)未連接地符號的出錯信息。我們根據(jù)給出的信息提示，決定是否要返回Capture修改電路圖、重新調(diào)出SimulationSettings對話框改變分析參數(shù)設(shè)置或者采取措施解決不收斂的問題，然后再重新進(jìn)行電路模擬分析。圖3-11在輸出窗口和“.out”文件中顯示的出錯信息3.1.5結(jié)束項目并保存

完成電路模擬分析后，如果需要保存文件，就切換回項目管理程序，選擇執(zhí)行“File\CloseProject”菜單命令，彈出如圖3-12所示的SaveFileInProject對話框，點(diǎn)擊“YesAll”按鈕就可以結(jié)束并保存這個項目了。圖3-12SaveFileInProject對話框3.1.6打印預(yù)覽輸出波形

1．打印

如果想打印輸出波形，一種最簡便的方法是先在PSpice窗口內(nèi)調(diào)整好輸出波形，然后點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕就會以目前的設(shè)定打印波形圖。另外一種方法是選擇“File\Print”菜單命令，或者按下鍵盤上的【Ctrl+P】快捷鍵，打開如圖3-13所示的Print對話框。圖3-13Print對話框在Printer下的Name欄內(nèi)選擇打印機(jī)，再點(diǎn)擊“Properties”按鈕就可以打開打印機(jī)屬性對話框設(shè)置打印機(jī)狀態(tài)。

在PlotstoPrint欄內(nèi)選擇好要打印的波形窗口。

在AutomaticGridSpacing欄內(nèi)有兩個選項：

Basedonprintarea：按打印區(qū)域而定；

Sameasdisplay：與顯示波形相同。

單擊“PageSetup...”按鈕或在PSpice窗口中直接選擇“File\PageSetup”菜單命令，打開如圖3-14所示的PageSetup對話框。圖3-14PageSetup對話框Margins欄用于設(shè)置打印波形圖頁邊距。

PlotsPerPage欄用于設(shè)置每頁打印波形圖的個數(shù)。

Orientation欄用于打印方向的設(shè)置：

Landscape：選中為橫向打印；

Portrait：選中為縱向打印。

CursorInformation欄用于設(shè)置光標(biāo)信息的打印位置。對話框底部還有兩個關(guān)于圖紙邊框和標(biāo)題欄是否打印的選項：

DrawBorder：選中時打印出邊框；

DrawPlotTitle：選中時打印出標(biāo)題文字。在對話框右側(cè)，還有一些按鈕，點(diǎn)擊它們打開相應(yīng)的對話框，可以進(jìn)行相關(guān)項目的設(shè)置：

“Header...”：設(shè)置打印波形圖的標(biāo)題；

“Footer...”：設(shè)置打印波形圖的腳注；

“SelectFont...”：設(shè)置打印字體；

“SetDefault...”：將現(xiàn)在設(shè)置值存為默認(rèn)值；

“ResetDefault...”：將各設(shè)置值還原為默認(rèn)值。

全部設(shè)置完畢，單擊“OK”按鈕，關(guān)閉PageSetup對話框，這時PSpice就會將需要打印的內(nèi)容輸出給打印機(jī)進(jìn)行打印了。

2．預(yù)覽

通常，在打印之前我們都有預(yù)覽的習(xí)慣，PSpice也提供了打印預(yù)覽的功能。在PSpice窗口中選擇“File\PrintPreview”菜單命令，就可以打開預(yù)覽畫面。圖3-15所示即為前述的集成放大電路瞬態(tài)分析輸出結(jié)果的波形預(yù)覽。圖3-15集成放大電路瞬態(tài)分析輸出結(jié)果的波形預(yù)覽3.2.1繪制電路原理圖

調(diào)出CaptureCIS程序窗口，建立新項目，命名為“DC1”，并設(shè)置好相應(yīng)的保存路徑，點(diǎn)擊“OK”按鈕后，就可以繪制并保存圖3-16所示的電路圖了。3.2直流工作點(diǎn)分析(BiasPoint)圖3-16直流工作點(diǎn)分析示范電路圖3.2.2設(shè)置分析類型和分析參數(shù)

選擇“PSpice\NewSimulationProfile”菜單命令或單擊工具欄內(nèi)的按鈕，調(diào)出NewSimulation對話框。如圖3-17所示，在Name欄內(nèi)輸入仿真參數(shù)文件的名稱，在此命名為“DC1BP”，在InheritForm欄內(nèi)選取“none”，點(diǎn)擊“Create”按鈕調(diào)出SimulationSettings-DC1BP對話框，如圖3-18所示。圖3-17NewSimulation對話框圖3-18SimulationSettings-DC1BP對話框選擇Analysis標(biāo)簽頁進(jìn)行分析類型和分析參數(shù)的設(shè)置。因?yàn)橐M(jìn)行直流工作點(diǎn)分析，所以在Analysistype欄下拉列表中選擇“BiasPoint”選項。

OutputFileOptions欄有3個復(fù)選項目，用于輸出文件的設(shè)置，選中“Includedetailedbiaspointinformationfornonlinearcontrolledsourcesandsemiconductors”，表明輸出文件中對非線性受控源和半導(dǎo)體器件的分析要包括詳細(xì)的靜態(tài)工作點(diǎn)信息。而“PerformSensitivityanalysis”和“Calculatesmall-signalDCgain”兩項分別用于直流靈敏度分析和計算小信號直流增益、輸入與輸出電阻。因?yàn)椴簧婕斑@兩項內(nèi)容，所以在此不做選擇。

設(shè)置完成后，單擊“確定”按鈕，即可關(guān)閉這個對話框。

在執(zhí)行PSpice程序之前，注意保存文件，以防數(shù)據(jù)意外丟失。3.2.3啟動PSpice進(jìn)行仿真并輸出結(jié)果

選擇“PSpice\Run”菜單命令或者單擊工具欄內(nèi)的按鈕，啟動PSpice仿真程序，彈出的窗口如圖3-19所示。圖3-19PSpice窗口在窗口中，因?yàn)椴簧婕安ㄐ物@示，所以波形輸出區(qū)是空的。下面的輸出窗口顯示了模擬過程已經(jīng)順利結(jié)束，仿真狀態(tài)窗口的Devices標(biāo)簽頁列出了電路中每種元器件的個數(shù)。

完成直流工作點(diǎn)分析后，PSpice將結(jié)果自動存入“.out”輸出文件中。若想查閱這個文件內(nèi)容，使用“View\OutputFile”命令在輸出波形圖區(qū)打開一個文本窗口，顯示DC1BP.out仿真輸出文件，如圖3-20所示。圖3-20在輸出波形區(qū)打開文本窗口顯示仿真輸出文件通過調(diào)整滾動條和滾動按鈕，可以瀏覽DC1BP.out輸出文件的全部內(nèi)容，如表3-2所示。為了理解方便，我們將一些重要的部分直接用中文來加以注釋說明。表中以*號開頭的都是注釋語句。表3-2DC1BP.out輸出文件內(nèi)容一般情況下，我們會關(guān)心網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)以及各偏壓點(diǎn)數(shù)據(jù)。除此之外，在表3-2中還可以看到流過各個電壓源的電流、總功耗以及所有非線性受控源和半導(dǎo)體器件的小信號(線性化)參數(shù)。

需要說明，PSpice中對于電壓源的電流方向規(guī)定為流入正極為正，流出為負(fù)，所以表3-2分析結(jié)果中顯示V_V1的電流是-4.348E-03A。再返回到繪圖編輯窗口，點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕，各節(jié)點(diǎn)電壓即會出現(xiàn)在電路圖中相應(yīng)位置上，如圖3-21所示。這些節(jié)點(diǎn)電壓值，與上表中所列是一致的。那么同樣，點(diǎn)擊和按鈕，各支路電流和元器件消耗功率也會顯示出來。想要切換回不顯示情況下，只需再次點(diǎn)擊按鈕即可。圖3-21在電路圖中顯示各節(jié)點(diǎn)電壓值直流掃描分析是指將電路中某一參數(shù)作為輸入變量(稱為自變量)，以某一個電壓或電流為輸出變量(稱為參變量)，對自變量在其變化范圍內(nèi)的每一個取值，計算輸出變量的變化情況。直流掃描分析在分析放大器的轉(zhuǎn)移特性、邏輯門的高低邏輯閾值等方面有很大作用。直流掃描分析簡稱DC分析。3.3直流掃描分析(DCSweep)3.3.1繪制電路原理圖

調(diào)出CaptureCIS程序窗口，建立新項目，命名為“DC2”，并設(shè)置好相應(yīng)的保存路徑，點(diǎn)擊“OK”按鈕后，就可以繪制并保存圖3-22所示的電路原理圖了。我們以分析晶體管Q2N2222輸出特性為例，介紹直流掃描分析的一般過程。圖3-22直流掃描分析示范電路圖3.3.2設(shè)置分析類型和分析參數(shù)

選擇執(zhí)行“PSpice\NewSimulationProfile”菜單命令，或者單擊工具欄內(nèi)按鈕，調(diào)出NewSimulation對話框。如圖3-23所示，在Name欄內(nèi)輸入仿真參數(shù)文件名“DC2DCS”，單擊“Create”按鈕，調(diào)出SimulationSettings-DC2DCS對話框。為了分析晶體三極管Q2N2222的輸出特性，我們需要按照圖3-24和圖3-25所示進(jìn)行自變量和參變量設(shè)置。圖3-23NewSimulation對話框圖3-24SimulationSettings-DC2DCS對話框自變量設(shè)置圖3-25SimulationSettings-DC2DCS對話框參變量設(shè)置打開Analysis標(biāo)簽頁進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置。因?yàn)橐M(jìn)行直流掃描分析，所以在Analysistype欄下選擇“DCSweep”選項，另外還要指定自變量和參變量并設(shè)置其變化情況。

1．自變量的設(shè)置

系統(tǒng)已經(jīng)在Options欄內(nèi)默認(rèn)選中“PrimarySweep”，圖3-24中右側(cè)即為DC掃描分析中需要設(shè)置的自變量參數(shù)。

(1)?SweepVariable欄內(nèi)左邊5項用于選擇自變量的參數(shù)類型，右邊4項用于確定自變量參數(shù)名稱。DC分析中可作為自變量的參數(shù)有5種：

VoltageSource：獨(dú)立電壓源。若選此項，需在其右側(cè)Name欄內(nèi)鍵入電路圖中作為自變量的獨(dú)立電壓源名稱。

CurrentSource：獨(dú)立電流源。若選此項，需在其右側(cè)Name欄內(nèi)鍵入電路圖中作為自變量的獨(dú)立電流源名稱。

GlobalParameter：全局參數(shù)。若選此項，需在其右側(cè)Parameter欄內(nèi)鍵入全局參數(shù)名稱。

ModelParameter：模型參數(shù)。若選此項，需從Model欄的下拉列表中選擇模型類型，并在其下方的Model欄內(nèi)鍵入模型名稱，Parameter欄設(shè)置模型參數(shù)名稱。

Temperature：溫度。若選此項，不需指定自變量名稱。本節(jié)例題選定的自變量類型為獨(dú)立電壓源。因此在Name欄內(nèi)輸入“V1”，V1是電路圖中直流電壓源的名稱。Name欄下面其余三項為灰色顯示，無需輸入。

(2)?Sweeptype欄左側(cè)3個選項用于選擇自變量參數(shù)掃描變化方式，右側(cè)3項用于進(jìn)一步確定相應(yīng)取值。

Linear：表示自變量按線性方式均勻變化。若選中此項，還需要在其右側(cè)的“Start”、“End”和“Increment”這3項中分別鍵入自變量變化的起始值、終點(diǎn)值和變化的步長。

Logarithmic：表示自變量按對數(shù)關(guān)系變化。若選中此項，還需要進(jìn)一步從其右側(cè)的下拉列表中確定對數(shù)變化關(guān)系是遵從“Octave”還是遵從“Decade”。Octave表示自變量按倍頻程關(guān)系變化，此時除需要確定自變量變化范圍的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)外，還需要確定每一倍變化中的取值點(diǎn)數(shù)，即“Points/Octave”；Decade表示自變量按冪次關(guān)系變化，此時除需要確定自變量變化范圍的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)外，還需要確定每一個數(shù)量級變化中的取值點(diǎn)數(shù)，即“Points/Decade”。若自變量按Octave或Decade方式變化，Start一項取值必須大于0。不管自變量變化方式是選擇“Linear”還是“Logarithmic”，在設(shè)置取值點(diǎn)數(shù)時，如果可能，最好預(yù)期一下輸出波形的形狀。如果是直線，取值點(diǎn)數(shù)可以相對少一些；如果是曲線，取值點(diǎn)數(shù)就要適當(dāng)多一些，使曲線看起來更平滑。通常，取值點(diǎn)數(shù)設(shè)置在1000左右，波形就很平滑逼真了。

Valuelist：若選中此項，則在其右側(cè)直接鍵入自變量變化的所有取值即可。

在本節(jié)例題中，自變量變化方式選擇“Linear”，即按照線性方式均勻變化。作為自變量的獨(dú)立電壓源V1，將從0V開始，以0.05V為步長均勻增加，直到5V為止。這就是說，在整個掃描變化過程中，V1將取101個不同的值。在DC分析過程中，V1只按圖3-24的設(shè)置取值，電路圖中對獨(dú)立電壓源V1設(shè)定的電壓值在DC掃描分析時不起作用。

2．參變量的設(shè)置

若DC分析中只需設(shè)置自變量參數(shù)，完成上述設(shè)置后點(diǎn)擊“確定”按鈕即可。而對于本節(jié)的例題，為了分析晶體管輸出特性還需要設(shè)置參變量。在圖3-24的Options欄內(nèi)選擇“SecondarySweep”，這時屏幕上出現(xiàn)參變量參數(shù)的設(shè)置項目，如圖3-25所示，設(shè)置內(nèi)容與設(shè)置方法與自變量設(shè)置參數(shù)完全相同。本節(jié)例題參變量類型選擇獨(dú)立電流源，參變量名為“i1”，i1為電路中直流電流源的名稱。采用線性掃描類型，起始值為0μA，以20μA為步長均勻增加，直到100μA為止。

這樣，關(guān)于DC分析的自變量和參變量就全部設(shè)置完畢，點(diǎn)擊“確定”按鈕關(guān)閉對話框。使用“File\Save”菜單命令，或者點(diǎn)擊主工具欄內(nèi)的按鈕，或者直接按下鍵盤上的【Ctrl+S】鍵保存設(shè)置。3.3.3啟動PSpice執(zhí)行仿真并分析輸出波形

選擇“PSpice\Run”菜單命令，或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕來啟動PSpice程序執(zhí)行仿真，此時會調(diào)出一個Probe窗口，如圖3-26所示。圖3-26Probe窗口在圖3-26左下角的輸出窗口中，根據(jù)“Simulationcomplete”字樣可以確定DCSweep分析已經(jīng)順利完成。因?yàn)镻Spice在執(zhí)行直流掃描分析之前，會先執(zhí)行一次直流工作點(diǎn)分析，所以在圖3-26右下角的仿真狀態(tài)窗口也有一些關(guān)于掃描的信息。

圖3-26上面的輸出波形區(qū)內(nèi)出現(xiàn)一個僅有橫軸與縱軸的空圖，橫坐標(biāo)變量就是前面設(shè)置的自變量掃描參數(shù)V1，而且坐標(biāo)值也已經(jīng)按照設(shè)置的要求設(shè)定完成，即0～5V；而縱軸變量則需等待下一步輸入。選擇“Trace\AddTrace”菜單命令，或者點(diǎn)擊Probe工具欄內(nèi)的添加新波形按鈕，也可按下鍵盤上的【Insert】快捷鍵調(diào)出如圖3-27所示的AddTraces對話框。

在這個對話框中，左側(cè)是SimulationOutputVariables欄，是仿真輸出變量的名稱列表，可以通過點(diǎn)擊該欄右邊的復(fù)選框，有針對性地進(jìn)行篩選，從而使列表的內(nèi)容簡化，便于查找。例如只選中“Analog”和“Voltages”兩項，那么列表中就只會顯示模擬電壓變量的名稱。對話框右側(cè)是FunctionsorMacros欄，用于選擇仿真輸出變量(即縱坐標(biāo)變量)的函數(shù)形式。對話框下方的TraceExpression欄是對仿真輸出變量的描述，當(dāng)選定了仿真輸出變量的函數(shù)形式和名稱后，該欄內(nèi)將顯示相應(yīng)的字樣，其實(shí)也可以直接在該欄內(nèi)鍵入仿真輸出變量及其函數(shù)形式。在PSpice中，輸出電壓變量的基本格式為V(節(jié)點(diǎn)號1[，節(jié)點(diǎn)號2])。其中V是關(guān)鍵字符，在其后括號內(nèi)指定兩個節(jié)點(diǎn)號，表示輸出變量是節(jié)點(diǎn)號1與節(jié)點(diǎn)號2之間的電壓。若輸出變量是某一節(jié)點(diǎn)與地之間的電壓，則節(jié)點(diǎn)號2可省去。

輸出電流變量的基本格式為I(元器件編號[：引出端名])，對于兩端元器件，不需要給出引出端名。但是PSpice規(guī)定，對無源兩端元件，電流定義方向是從1號端流進(jìn)，2號端流出；對于獨(dú)立源，從正端流進(jìn)，負(fù)端流出；對于多端有源器件，電流正方向定義為從引出端流入器件。這里以電流“IC(Q1)”為仿真輸出變量，即以三極管集電極電流為仿真輸出變量。設(shè)置完畢，直接單擊“OK”按鈕退出AddTraces對話框，這時Probe窗口的輸出波形區(qū)會出現(xiàn)晶體三極管Q2N2222輸出特性曲線簇，如圖3-28所示。圖3-27AddTraces對話框圖3-28晶體三極管Q2N2222輸出特性曲線簇由圖可見，曲線簇中包含6條曲線，從下至上依次為i1=0μA、i1=20μA、i1=40μA、i1=60μA、i1=80μA、i1=100μA時Q2N2222輸出特性曲線。曲線上的小方框叫作分線標(biāo)記，當(dāng)多個信號在一個窗口中同時顯示時，在曲線上放置不同形狀的分線標(biāo)記以示區(qū)別。選用“Tool\Options”菜單命令，打開如圖3-29所示的ProbeOptions對話框，將UseSymbols欄內(nèi)的選項由“Always”改為“Never”即可關(guān)閉分線標(biāo)記。圖3-29ProbeOptions對話框3.3.4放置Probe探針

顯示波形的另外一種更簡便做法就是采用在電路圖中直接放置探針的方式。Probe探針的主要用途就是在電路圖中標(biāo)記出需要觀測信號的位置及類型。在電路圖編輯窗口內(nèi)選擇“PSpice\Markers”菜單命令，調(diào)出Markers子命令菜單，如圖3-30所示。圖3-30在電路圖編輯窗口內(nèi)選擇“PSpice\Markers”調(diào)出Markers子命令菜單在菜單中選擇一個子命令或者直接點(diǎn)擊窗口上方的快捷按鈕，會出現(xiàn)一個探針的符號隨著鼠標(biāo)移動，在電路中需要觀測信號的地方單擊鼠標(biāo)左鍵，即可實(shí)現(xiàn)放置，并且探針旁邊會標(biāo)注探針類型。

“PSpice\Markers”菜單命令提供了14種探針，其中常用的有4種，見圖3-31所示。圖3-31在電路中放置探針

V探針：放置在節(jié)點(diǎn)位置上，用來測量電壓或者是邏輯基準(zhǔn)的探針。選擇執(zhí)行“PSpice\Markers\VoltageLevel”子命令或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕即可放置此探針。圖3-31中，輸出節(jié)點(diǎn)“Out”處就放置了一個V探針。

V+、V-探針：在兩個節(jié)點(diǎn)位置放置的一對探針，用來測量兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓差。選擇執(zhí)行“PSpice\Markers\VoltageDifferential”子命令或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕即可放置這兩個探針。如圖3-31所示，電阻R1兩端就放置了V+、V-一對探針。

I探針：在元器件管腳端點(diǎn)位置放置，用來測量流進(jìn)該端點(diǎn)電流的探針。選擇執(zhí)行“PSpice\Markers\CurrentIntoPin”子命令或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕即可放置此探針。如圖3-31所示，電容引腳處就放置了一個I探針。

W探針：放置到電源或者元器件上，用來測量功率的探針。選擇執(zhí)行“PSpice\Markers\PowerDissipation”子命令或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕即可放置此探針。如圖3-31所示，電源V1上就放置了一個W探針。

其它探針：選擇執(zhí)行“PSpice\Markers\Advanced”子命令，會打開一個子菜單，提供了與交流信號有關(guān)的其余10種探針。表3-3列出了它們的名稱和各自測量的信號類型。表3-3Advanced下的子命令A(yù)dvanced子命令探針名稱測量信號類型DBMagnitudeofVoltageVDB交流電壓幅度(分貝)DBMagnitudeofCurrentIDB交流電流幅度(分貝)PhaseofVoltageVP交流電壓相位Advanced子命令探針名稱測量信號類型PhaseofCurrentIP交流電流相位GroupDelayofVoltageVG交流電壓群延遲GroupDelayofCurrentIG交流電流群延遲RealPartofVoltageVR交流電壓實(shí)部RealPartofCurrentIR交流電流實(shí)部ImaginaryPartofVoltageVI交流電壓虛部ImaginaryPartofCurrentII交流電流虛部返回到本節(jié)例題中，前面我們已經(jīng)采用常規(guī)方法觀察到仿真輸出波形了，下面我們使用放置探針的辦法再重新仿真一次。

因?yàn)橐^察電路中晶體三極管Q1的集電極電流，所以需要在Q1的集電極處放置I探針。選擇“PSpice\Markers\CurrentIntoPin”菜單命令，或者直接點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕，如圖3-32所示，將浮現(xiàn)的I探針放置到Q1集電極的引出端。需要注意的是，I探針必須要放在元器件管腳端點(diǎn)上，而不可以放在單純的連線上。放置好探針后，選擇“PSpice\Run”菜單命令或者單擊工具欄內(nèi)的按鈕來啟動PSpice程序執(zhí)行仿真，可以看到Probe窗口中顯示的波形與圖3-28完全相同。圖3-32在Q1集電極放置I探針以監(jiān)測模式運(yùn)行的Probe模塊內(nèi)部設(shè)定，PSpice將所有模擬分析結(jié)果數(shù)據(jù)，包括每個節(jié)點(diǎn)的電壓和流經(jīng)每個元器件的電流都存入PROBE數(shù)據(jù)文件中，供Probe調(diào)用。其實(shí)，采用放置探針的方法，不但方便快捷、對觀測位置和觀測類型一目了然，而且在減小PROBE數(shù)據(jù)文件大小方面也起了很大作用。

如果一個電路圖中放置了多個探針，則有多個信號波形在Probe窗口中同時顯示。電路中探針的顏色與該信號在Probe窗口中顯示時采用的顏色一致，這樣探針與信號波形可以一一對應(yīng)，而且信號與信號之間也不會混淆。3.3.5結(jié)束項目并保存

模擬分析結(jié)束后，切換回項目管理程序，選擇“File\CloseProject”菜單命令，在彈出的SaveFileInProject對話框中點(diǎn)擊“YesAll”按鈕，結(jié)束并保存這個項目。3.4.1繪制電路原理圖

調(diào)出CaptureCIS程序窗口，建立新項目，命名為“AC1”，并設(shè)置好相應(yīng)的保存路徑，點(diǎn)擊“OK”按鈕后，就可以繪制并保存圖3-33所示的RLC串聯(lián)諧振回路電路原理圖了。3.4交流掃描分析(ACSweep)圖3-33交流掃描分析示范電路圖3.4.2設(shè)置分析類型和分析參數(shù)

選擇“PSpice\NewSimulationProfile”菜單命令，或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕，調(diào)出NewSimulation對話框，在Name欄內(nèi)輸入仿真參數(shù)文件名稱，在此處命名為“AC1ACS”，然后單擊“Create”按鈕，調(diào)出SimulationSettings-AC1ACS對話框，如圖3-34所示。

選擇Analysis標(biāo)簽頁，因?yàn)橐M(jìn)行交流掃描分析，所以在Analysistype欄的下拉列表中選擇“ACSweep/Noise”選項。頁面右側(cè)ACSweepType欄用于確定AC分析中交流信號源的頻率變化方式。

Linear：表示交流信號源的頻率按照線性方式均勻變化。

Logarithmic：表示交流信號源的頻率按照對數(shù)關(guān)系變化。若選中此項，還需要從其下方的下拉列表中選擇“Octave(倍頻程)”或者“Decade(冪次)”，以確定頻率按照哪一種對數(shù)關(guān)系變化。該欄中另外3項用于確定頻率變化范圍的起始點(diǎn)(Start)、終止點(diǎn)(End)和頻率記錄點(diǎn)的個數(shù)。需要注意，如果交流信號源的頻率變化方式選中“Logarithmic”，仿真起始點(diǎn)的頻率值不能設(shè)置為0。

NoiseAnalysis欄內(nèi)的幾項參數(shù)設(shè)置與噪聲特性分析有關(guān)。要進(jìn)行噪聲分析，要使Enabled左側(cè)復(fù)選框處于選中狀態(tài)，才可以對下述3項分析參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

Output：輸出節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，用于指定計算輸出噪聲的節(jié)點(diǎn)位置。

I/V：等效輸入噪聲源的設(shè)置，用于指定等效輸入噪聲源的位置。

Interval：輸出結(jié)果間隔的設(shè)置。在噪聲分析中，對AC分析時指定的每一個頻點(diǎn)，PSpice都要進(jìn)行噪聲分析以得到噪聲譜，但并非每一個頻點(diǎn)處的噪聲分析結(jié)果都會輸出。噪聲分析結(jié)果的輸出方式由Interval項的設(shè)置決定。如果該項設(shè)置為10，表示每隔10個頻點(diǎn)詳細(xì)輸出電路中每一個噪聲源在輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲分量大小，同時給出輸出節(jié)點(diǎn)處的總噪聲均方根值以及輸入等效噪聲的大小。在做DC分析時需要設(shè)置起自變量作用的參數(shù)名稱，而在AC分析中并不需要再指定交流信號源名稱。?分析時電路圖中所有屬性為AC的交流信號源的頻率均同時按設(shè)置的規(guī)律變化，并計算在這些交流信號源共同作用下，電路交流響應(yīng)特性的變化。圖3-34為本節(jié)示范電路AC分析的掃描參數(shù)設(shè)置情況。因?yàn)榻涣餍盘栐搭l率選擇按照對數(shù)關(guān)系變化，所以仿真起始點(diǎn)頻率不能為0，這里設(shè)置為100Hz，終止頻率設(shè)為

100MEGHz，Points/Decade設(shè)為1000。這里需要特別提醒注意，在SimulationsSettings對話框設(shè)置仿真參數(shù)時，小寫m和大寫M都是代表10-3，而106的冪次代號為MEG(不區(qū)分大小寫)。而在Probe窗口內(nèi)處理波形數(shù)據(jù)時小寫m代表10-3，而大寫M或MEG則代表106，千萬不能混淆。

設(shè)置完畢，直接單擊“確定”按鈕退出SimulationSettings-AC1ACS對話框。圖3-34SimulationSettings-AC1ACS對話框3.4.3調(diào)用PSpice執(zhí)行仿真并分析波形結(jié)果

選擇“PSpice\Run”菜單命令，或者點(diǎn)擊工具欄內(nèi)的按鈕來啟動PSpice執(zhí)行仿真，調(diào)出Probe窗口，橫坐標(biāo)已經(jīng)給出，即為交流信號源的頻率變化情況，從100Hz開始，以數(shù)量級關(guān)系變化，直到100MHz為止。要觀察仿真輸出波形，還要設(shè)定縱坐標(biāo)變量。選擇“Trace\AddTrace”菜單命令或單擊工具欄內(nèi)的按鈕，調(diào)出如圖3-35所示的AddTraces對話框，從左欄SimulationOutputVariables列表中選擇“V(R1:2)”，這時對話框底部TraceExpression欄內(nèi)也會出現(xiàn)“V(R1:2)”字樣，再點(diǎn)擊“OK”按鈕即可實(shí)現(xiàn)仿真，輸出的電壓幅頻特性曲線顯示如圖3-36所示。圖3-35AddTrace對話框圖3-36輸出電壓頻率特性曲線現(xiàn)在，我們還想觀察回路電流的幅頻特性曲線，并且為了更加直觀地看到電壓與電流諧振曲線之間的對比關(guān)系，我們把它們放到同一個Probe窗口中進(jìn)行觀測。

在圖3-36中點(diǎn)擊Plot菜單，打開如圖3-37所示的菜單命令，選擇執(zhí)行“AddYAxis”子命令。這時圖3-36左邊會增加一個Y軸坐標(biāo)，如圖3-38所示。圖3-37Plot菜單圖3-38增加一個Y軸坐標(biāo)的曲線圖選擇“Trace\AddTrace”菜單命令，調(diào)出如圖3-39所示的AddTraces對話框，從左欄SimulationOutputVariables中選中“I(R1)”，點(diǎn)擊“OK”按鈕，輸出的電壓與電流幅頻特性曲線如圖3-40所示。圖3-39AddTraces對話框圖3-40在同一個Probe窗口中顯示電壓與電流幅頻特性曲線圖中，兩個坐標(biāo)Y軸分別標(biāo)有“1”、“2”標(biāo)志，與之相對應(yīng)，波形下方的輸出變量也標(biāo)有“1”、“2”標(biāo)記，就是說第1個Y坐標(biāo)軸是屬于V(R1:2)的，第2個Y坐標(biāo)軸是屬于I(R1)的。

由電路圖中給出的元器件參數(shù)值，我們可以計算出此RLC串聯(lián)回路的諧振點(diǎn)：再觀察圖3-40，兩個幅頻特性曲線共用一個橫軸，其中的坐標(biāo)變量選取的是冪次也就是10倍頻程的對數(shù)坐標(biāo)，選擇“Trace\Cursor\Display”菜單命令，或者是快捷按鈕，屏幕上會出現(xiàn)ProbeCursor窗口，它顯示了當(dāng)前光標(biāo)的坐標(biāo)值，可以觀察到顯示的諧振點(diǎn)位置與計算結(jié)果相吻合，大約是160kHz，并且二者相位相反。若想刪除多余的Y軸，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊這條Y軸，可以看到一個“>>”符號出現(xiàn)在這條Y軸的旁邊，然后選擇“Plot\DeleteYAxis”選項或者是按下【Ctrl+Shift+Y】快捷鍵，就可以刪除掉這條Y軸了。

若想刪除顯示的波形曲線，先用鼠標(biāo)在波形顯示區(qū)的下方選取波形輸出變量名稱，使之變?yōu)榧t色，然后直接按下【Delete】鍵或者選取“Edit\Delete”命令就可以刪除這一條曲線了。如果執(zhí)行了“Trace\DeleteAllTrace”選項，將把該畫面上所有波形曲線全部刪除。3.4.4信號波形的分區(qū)顯示

在Probe窗口中，同一個坐標(biāo)系及其中的信號波形統(tǒng)稱為一個波形顯示區(qū)。如果需要觀測的信號波形較多，在同一個顯示區(qū)內(nèi)出現(xiàn)容易混淆；或者信號類型不同，需要建立多個Y軸坐標(biāo)；或者雖然類型相同但幅度相差很大，信號小的波形不明顯不便觀測。出現(xiàn)這些問題時可以采用在同一個窗口內(nèi)分區(qū)顯示的方法來顯示各個波形。下面我們?nèi)砸员竟?jié)示范電路為例，采用不同的波形顯示區(qū)分別顯示電壓和電流的幅頻特性和相頻特性曲線。按照以前的操作，先讓顯示區(qū)中只顯示電壓幅頻特性曲線一種信號波形。點(diǎn)擊窗口上方的Plot命令，打開Plot子菜單，如圖3-41所示，再選擇執(zhí)行“Plot\AddPlottoWindow”命令，即在當(dāng)前屏幕上添加一個空白的波形顯示區(qū)。圖3-41在Probe窗口中打開Plot子菜單增添一個新波形顯示區(qū)的Probe窗口如圖3-42所示。采用上述方法可以在一個窗口中添加多個波形顯示區(qū)，并且新增的波形顯示區(qū)和原先的波形顯示區(qū)共用同一個X軸刻度。選擇執(zhí)行“Plot\UnsynchronizePlot”命令，可使新增的波形顯示區(qū)采用不同的X軸刻度。圖3-42在Probe窗口中添加一個空白的波形顯示區(qū)再執(zhí)行“Trace\AddTrace”菜單命令調(diào)出AddTraces對話框，如圖3-43所示，從右欄FunctionsorMacros欄內(nèi)選擇“P()”函數(shù)，表明要輸出變量的相位；再從左欄SimulationOutputVariables中選中“V(R1:2)”，點(diǎn)擊“OK”按鈕，輸出電壓的幅頻與相頻特性曲線分區(qū)顯示就會如圖3-44所示。圖3-43AddTraces對話框圖3-44分區(qū)顯示電壓的幅頻與相頻特性曲線在圖中可以看出，電壓幅度的變化的拐點(diǎn)與相位的跳變在頻率上是一致的。若啟用光標(biāo)測量功能，還可以觀察到頻率特性上的一些特征值，如通頻帶、上限及下限截至頻率，甚至放大器的放大倍數(shù)等。

用同樣的方法，我們還可以分區(qū)顯示電流的幅頻和相頻特性曲線，如圖3-45所示。圖3-45分區(qū)顯示電流的幅頻和相頻特性曲線在存在多個波形顯示區(qū)的情況下，只有一個波形顯示區(qū)是處于選中狀態(tài)的，其標(biāo)志是在該顯示區(qū)的左下邊界有個“SEL>>”符號。在一個波形顯示區(qū)范圍內(nèi)任何位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，就可使其成為選中的波形顯示區(qū)，執(zhí)行“Plot\AddPlottoWindow”命令增添的波形顯示區(qū)自動加于屏幕上處于選中狀態(tài)的波形顯示區(qū)的上方，同時新添加的波形顯示區(qū)自動成為選中狀態(tài)。對信號波形的顯示、刪除等各種處理只對處于選中狀態(tài)的波形顯示區(qū)中的信號波形有效。選擇執(zhí)行“Plot\DeletePlot”命令，選中的波形顯示區(qū)及其中的波形將同時被刪除。3.4.5坐標(biāo)軸與網(wǎng)格線的設(shè)置

我們?nèi)砸詧D3-40為例，介紹Probe窗口中波形顯示區(qū)的坐標(biāo)軸和網(wǎng)格線的設(shè)置情況。

1．坐標(biāo)軸設(shè)置

在X軸位置雙擊鼠標(biāo)左鍵或者使用“Plot\AxisSettings”菜單命令，打開AxisSettings對話框，點(diǎn)擊XAxis標(biāo)簽頁設(shè)置X軸坐標(biāo)，如圖3-46所示。圖3-46AxisSettings對話框中的XAxis標(biāo)簽頁

XAxis標(biāo)簽頁參數(shù)設(shè)置如下：

(1)?DataRange欄用于設(shè)置波形顯示窗口中X軸的刻度范圍。

AutoRange：選中表示采用Probe的內(nèi)定設(shè)置；

UserDefined：選中后需要自行設(shè)置X軸刻度顯示的起始值和終止值。

(2)?Scale欄用于設(shè)置X軸的刻度方式。

Linear：均勻線性刻度坐標(biāo)顯示；

Log：對數(shù)坐標(biāo)顯示。

(3)?UseData欄用于設(shè)置顯示波形時整個X軸的取值范圍。

Full：若選中則根據(jù)模擬分析結(jié)果，顯示全部波形；

Restricted(analog)：?若選中則表示禁用某些數(shù)據(jù)，還需確定顯示時X軸的取值范圍(適用于模擬電路信號)。

(4)?ProcessingOptions欄用于處理項目選擇。

Fourier：用于進(jìn)行傅里葉分析；

PerformanceAnalysis：用于電路設(shè)計性能分析。

(5)?AxisVariable：通常，X軸變量類型由Probe根據(jù)信號的類型自動確定。如果需要改變X軸的變量類型，按“AxisVariable…”按鈕，屏幕將彈出Trace\AddTraces對話框，我們可以從其左側(cè)的變量列表中選用合適的變量。

完成設(shè)置后，若按“SaveasDefaults”按鈕，可以將設(shè)置值作為默認(rèn)設(shè)置存儲；若按“ResetDefaults”按鈕，則恢復(fù)原來的內(nèi)定設(shè)置。全部設(shè)置完畢，點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。

同樣也可以直接在Y軸上雙擊鼠標(biāo)左鍵或者在AxisSettings對話框中選擇YAxis標(biāo)簽頁進(jìn)行Y軸坐標(biāo)的設(shè)置，如圖3-47所示。圖3-47AxisSettings對話框中的YAxis標(biāo)簽頁

Y軸標(biāo)簽頁設(shè)置中除YAxis和AxisTitle兩項外，其它項目和按鈕的設(shè)置方法與X軸標(biāo)簽頁類似。

YAxis：如果顯示窗口中有多根坐標(biāo)Y軸，點(diǎn)擊下拉按鈕選擇Y軸編號；

AxisTitle：若想要給Y軸加上名稱，在下面的輸入框內(nèi)直接鍵入?，F(xiàn)在按照圖3-46和圖3-47所示，更改X軸和Y軸設(shè)置。X軸刻度范圍由原來的100Hz～100MEGHz改為0Hz～1MEGHz，顯示刻度由原來的對數(shù)形式改為線性均勻刻度形式。Y1軸設(shè)置由原來的0～1V改為由0～1.5V，并添加名稱“Voltage”；Y2軸設(shè)置由原來的

0～40mA改為0～50mA，并添加名稱“Current”。圖3-48就是更改完X軸和Y軸設(shè)置的電壓與電流幅頻特性曲線圖。在這個圖中可以更加清晰地看出160kHz位置為此RLC串聯(lián)回路的諧振點(diǎn)，并且可以通過移動波形下方的滾動條觀察更寬的X軸刻度范圍。圖3-48更改完X軸和Y軸設(shè)置的電壓與電流幅頻特性曲線圖

2．網(wǎng)格線調(diào)整

在默認(rèn)的情況下，Probe會自動為波形圖加上網(wǎng)格線。如果要修改橫軸網(wǎng)格線的話，在X軸的位置雙擊鼠標(biāo)左鍵，或者使用“Plot\AxisSettings”菜單命令，打開AxisSettings對話框中的XGrid標(biāo)簽頁來更改設(shè)置，如圖3-49所示。圖3-49XGrid標(biāo)簽頁

(1)?Automatic：若處于選中狀態(tài)，系統(tǒng)將自動確定網(wǎng)格線，否則，需要自行設(shè)置。

(2)?Major欄用于主網(wǎng)格線的設(shè)置。

Spacing：當(dāng)X軸為線性刻度時，兩條主網(wǎng)格線之間的距離由Linear項的設(shè)置值確定；當(dāng)X軸為對數(shù)刻度時，兩條主網(wǎng)格線之間代表的數(shù)量級數(shù)由Log項的設(shè)置值確定。

Grids：用于確定主網(wǎng)格線的表示形式，包括4個選項，分別是Lines(線性)、Dots(點(diǎn)狀)、+(十字交叉型)和None(無顯示)。如果選擇“Dots”或者是“+”，還可以選擇“withothermajorgrids”(只在與其它主軸交叉處顯示)或者“withotherminorgrids”(只在與其它副軸交叉處顯示)。

Ticksinsideplotedge：選中后在X坐標(biāo)軸上用短豎線標(biāo)出主網(wǎng)格線的位置。

Numbersoutsideplotedge：選中后在X坐標(biāo)軸下方標(biāo)出主網(wǎng)格線的坐標(biāo)值。

(3)?Minor欄用于細(xì)網(wǎng)格線的設(shè)置。

IntervalsbetweenMajor：用于確定在兩條主網(wǎng)格線之間用細(xì)網(wǎng)格線劃分的區(qū)間數(shù)，只能從2、4、5和10中選用一個。

Minor欄內(nèi)Grids和Ticksinsideplotedge兩項與主網(wǎng)格線的設(shè)置相同。如果要修改縱軸網(wǎng)格線的話，在Y軸的位置雙擊鼠標(biāo)左鍵，或者使用“Plot\AxisSettings”菜單命令，打開AxisSettings對話框YGrid標(biāo)簽頁來更改設(shè)置，如圖3-50所示。YGrid頁只比XGrid頁多了“YAxis”這個設(shè)置項目。在同一個波形顯示窗口采用多條Y坐標(biāo)軸的情況下，該項設(shè)置值決定了是針對哪一個編號的Y軸所做的修改。

如圖3-49和圖3-50所示設(shè)置完成后，直接單擊“OK”按鈕，生成的新波形曲線如圖3-51所示。圖3-50YGrid標(biāo)簽頁圖3-51更改完網(wǎng)格線的波形圖3.4.6添加標(biāo)注符號和說明文字

“Plot\Label”，打開如圖3-52所示的子命令菜單，執(zhí)行這些操作，可以在Probe圖中添加標(biāo)注符號和說明文字。

下面我們來把上面輸出的波形圖加上標(biāo)注符號與說明文字。圖3-52Plot\Label菜單命令在Probe窗口中選擇選擇“Plot\Label\Arrow”選項，鼠標(biāo)光標(biāo)會變成鉛筆形狀，在箭頭起點(diǎn)單擊鼠標(biāo)左鍵，將看到一個小箭頭，將鼠標(biāo)光標(biāo)移到欲畫箭頭終點(diǎn)處，再單擊鼠標(biāo)左鍵即可完成箭頭繪制。

選取“Plot\Label\Ploy-Line”選項，鼠標(biāo)光標(biāo)也會變成鉛筆形狀。在折線起點(diǎn)單擊鼠標(biāo)左鍵，然后將鼠標(biāo)光標(biāo)移動到折線轉(zhuǎn)折點(diǎn)處，再單擊鼠標(biāo)左鍵，然后依次繪下去，在折線終點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)右鍵就完成折線繪制了。圖3-53TextLabel對話框選擇“Plot\Label\Text”命令或者按下快捷按鈕打開一個如圖3-53所示的TextLabel對話框，在輸入欄內(nèi)鍵入需要添加的文本，點(diǎn)擊“OK”按鈕關(guān)閉窗口，這時會出現(xiàn)一個可以使用鼠標(biāo)移動的字符串，將其移動到需要的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵即可實(shí)現(xiàn)定位。

圖3-54就是添加了標(biāo)注符號和說明文字的輸出波形曲線圖。標(biāo)有“Current”說明文字的箭頭指向電流幅頻特性曲線，標(biāo)有“Voltage”說明文字的折線箭頭指向電壓幅頻特性曲線。圖3-54添加了標(biāo)注符號和說明文字的輸出波形曲線圖在箭頭、折線、說明文字上單擊鼠標(biāo)左鍵，將它們轉(zhuǎn)為紅色顯示，這時可以用鼠標(biāo)左鍵拖拽它們到新的位置上，也可以按【Delete】鍵將它們刪除。如果想更改說明文字，就在說明文字上雙擊鼠標(biāo)左鍵，進(jìn)入TextLabel對話框，重新輸入想要的文字即可。3.4.7結(jié)束項目并保存

切換回項目管理程序，選擇“File\CloseProject”菜單命令，在SaveFileInProject對話框中單擊“YesAll”按鈕就可以結(jié)束并保存這個項目。3.5.1用于瞬態(tài)分析的信號源

在PSpice瞬態(tài)分析中，常用的幾種模擬信號源包括：調(diào)幅正弦信號源、調(diào)頻信號源、脈沖信號源、分段線性信號源和指數(shù)信號源。這里以獨(dú)立電壓源為例，介紹這5種激勵源的信號波形與參數(shù)設(shè)置。如果在分析中需要采用獨(dú)立電流源，只需將信號源名稱和參數(shù)名稱中的字母“V”改為“I”，對應(yīng)單位由伏特改為安培即可。3.5瞬態(tài)分析(TimeDomain(Transient))

1．模擬信號源種類

1)調(diào)幅正弦信號源VSIN

正弦信號是電路仿真中應(yīng)用最多的一種激勵源。描述一個調(diào)幅正弦信號的參數(shù)有6個，表3-4列出了這些參數(shù)所代表的意義。

若阻尼因子與偏置值均為0，則調(diào)幅就會退化成為標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號。表3-4描述調(diào)幅正弦信號的參數(shù)參數(shù)名稱單位VAMPL峰值振幅伏特VOFF偏置值伏特FREQ頻率赫茲PHASE相位度TD延遲時間秒DF阻尼因子1/秒

2)調(diào)頻正弦信號源VSFFM

描述一個調(diào)頻信號涉及到5個參數(shù)，表?3-5?列出了這些參數(shù)所代表的意義。

3)脈沖信號源VPULSE

脈沖信號是另外一種在電路仿真中經(jīng)常使用的信號源，尤其在電路的瞬態(tài)分析中更為常見。描述脈沖信號的7個參數(shù)各自所代表的意義如表?3-6?所示。表3-5描述調(diào)頻正弦信號的參數(shù)參數(shù)名稱單位VAMPL峰值振幅伏特VOFF偏置值伏特FC載波頻率赫茲FM調(diào)制頻率赫茲MOD調(diào)制因子無表?3-6描述脈沖信號的參數(shù)參數(shù)名稱單位V1起始電壓伏特V2脈沖電壓伏特PER脈沖周期秒PW脈沖寬度秒TD延遲時間秒DF阻尼因子秒TR上升時間秒

4)指數(shù)信號源VEXP

描述指數(shù)信號的參數(shù)有6個，分別代表的意義如表3-7所示。

5)分段線性信號源VPWL

分段線性信號波形由若干條線段組成，如果想描述這種信號，需要給出線段轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。表3-7描述指數(shù)信號的參數(shù)參數(shù)名稱單位V1起始電壓伏特V2峰值電壓伏特TD1上升(下降)延遲秒TD2下降(上升)延遲秒TC1上升(下降)時間常數(shù)秒TC2下降(上升)時間常數(shù)秒

2．模擬信號源參數(shù)設(shè)置及波形形狀

對于本節(jié)所述的5個用于瞬態(tài)分析的信號源，它們的符號放在SOURCE.OLB庫內(nèi)。信號源的波形是通過參數(shù)設(shè)置的，在Capture的繪圖編輯窗口狀態(tài)下，用鼠標(biāo)左鍵雙擊電路圖中信號源符號，或選中信號源符號后再執(zhí)行的“Edit\Properties”命令，調(diào)出元器件屬性參數(shù)編輯器，對于不同的信號需要設(shè)置的參數(shù)不盡相同但設(shè)置方法完全一致。圖3-55是調(diào)幅正弦信號VSIN的屬性參數(shù)編輯器，其中DF、FREQ、PHASE、TD、VAMPL、VOFF正是表3-4中列出的描述正弦信號波形的6個參數(shù)。根據(jù)分析需要設(shè)置參數(shù)，單位若不標(biāo)明系統(tǒng)即采用默認(rèn)值。實(shí)際上，圖3-55中設(shè)置的參數(shù)所描述的正是圖3-56中的調(diào)幅正弦信號波形。圖3-55調(diào)幅正弦信號參數(shù)設(shè)置圖3-56調(diào)幅正弦信號波形如果該VSIN信號源還要作為DC、AC分析中的輸入信號源，則應(yīng)將圖3-55中的DC和AC兩項參數(shù)設(shè)置為相應(yīng)的數(shù)值。如果這兩項參數(shù)未設(shè)置具體數(shù)值或數(shù)值為0，則在DC和AC分析中不起作用。

圖3-57和圖3-58、圖3-59和圖3-60、圖3-61和圖3-62、圖3-63和圖3-64分別是調(diào)頻正弦信號、脈沖信號、指數(shù)信號、分段線性信號的參數(shù)設(shè)置及對應(yīng)的波形圖。圖3-57調(diào)頻正弦信號參數(shù)設(shè)置圖3-58調(diào)頻正弦信號波形圖3-59脈沖信號參數(shù)設(shè)置圖3-60脈沖信號波形圖3-61指數(shù)信號參數(shù)設(shè)置圖3-62指數(shù)信號波形圖3-63分段線性信號的參數(shù)設(shè)置圖3-64分段線性信號波形3.5.2瞬態(tài)分析的基本過程

下面我們以一個小信號全波整流電路為例，介紹瞬態(tài)分析的基本過程。

1．繪制電路原理圖

調(diào)出CaptureCIS程序窗口，建立新項目，命名為“TD1”，并設(shè)置好相應(yīng)的保存路徑，點(diǎn)擊“OK”按鈕打開電路圖編輯窗口，繪制并保存圖3-65所示的小信號全波整流電路原理圖。圖3-65瞬態(tài)分析示范電路圖

2．設(shè)置分析類型和分析參數(shù)

選擇“PSpice\NewSimulationProfile”菜單命令，或者單擊工具欄內(nèi)按鈕，調(diào)出NewSimulation對話框，在Name欄內(nèi)輸入“TD1TRAN”，在InheritFrom欄內(nèi)選擇“none”，如此設(shè)置后單擊“Create”按鈕，即可關(guān)閉此對話框，同時打開SimulationSettings-TD1TRAN對話框，如圖3-66所示。圖3-66SimulationSettings-TD1TRAN對話框因?yàn)橐M(jìn)行瞬態(tài)分析，所以在Analysis標(biāo)簽頁中的AnalysisType欄下選擇“TimeDomain(Transient)”分析類型，標(biāo)簽頁右側(cè)將出現(xiàn)瞬態(tài)分析的參數(shù)設(shè)置項目。

1)瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置

Runto：終止時間設(shè)置。瞬態(tài)分析總是從t=0時刻開始進(jìn)行，Runto后面需要輸入的時間參數(shù)既是仿真分析的終止時間，同時也是數(shù)據(jù)輸出的終止時間。

Startsavingdata：數(shù)據(jù)輸出起始時間設(shè)置。如果不需要從t=0開始以后一段時間的數(shù)據(jù)，可以在該項設(shè)置需要輸出數(shù)據(jù)的起始時間。

Maximumstep：分析時間步長設(shè)置。根據(jù)設(shè)置的終止時間，PSpice具有自動調(diào)節(jié)分析時間步長的功能，以兼顧分析精度和計算時間。如果對分析時間步長有一定要求，可以在該項設(shè)置允許采用的最大步長。而且在瞬態(tài)分析時，PSpice首先要比較該項設(shè)置值和(終止時間/50)兩者的大小，整個瞬態(tài)分析全過程中采用的時間步長將不會超過這兩個量中的較小者。在高版本PSpice中此項可以不設(shè)置，但是在低版本中是必須要設(shè)置的。

Skiptheinitialtransientbiaspointcalculation：初始狀態(tài)的設(shè)置。若該項處于選中狀態(tài)，則表示瞬態(tài)分析時將跳過初始偏置點(diǎn)的計算，這時偏置條件完全由電容、電感等元器件的初始條件確定。

2)輸出文件內(nèi)容設(shè)置

在圖3-66中點(diǎn)擊“OutputFileOptions…”按鈕，屏幕上彈出圖3-67所示的輸出文件設(shè)置對話框，用于設(shè)置輸出到“.out”文件中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。圖3-67輸出文件中內(nèi)容設(shè)置對話框

Printvaluesintheoutput：用于確定輸出瞬態(tài)分析數(shù)據(jù)結(jié)果的時間步長。如果輸出數(shù)據(jù)的時間值與瞬態(tài)分析中采用的時間值并不相同，PSpice將采用二階多項式插值的方法從瞬態(tài)分析結(jié)果中推得需要輸出數(shù)據(jù)的各個時刻輸出電平值。

PerformFourierAnalysis：選中此項進(jìn)行傅里葉分析。傅里葉分析的作用是在瞬態(tài)分析完成后，通過傅里葉積分，計算瞬態(tài)分析輸出結(jié)果波形的直流、基波和各次諧波分量，分析結(jié)果自動存入“.out”輸出文件，分析中不涉及PROBE數(shù)據(jù)文件。選擇進(jìn)行傅里葉分析，還需要設(shè)置下列3項參數(shù)：在Center欄內(nèi)指定傅里葉分析中采用的基波頻率；在Numberof欄內(nèi)確定傅里葉分析時要計算到多少次諧波，PSpice的內(nèi)定值是計算直流分量和從基波一直到9次諧波；在Output欄內(nèi)確定進(jìn)行傅里葉分析的輸出變量名。

偏置點(diǎn)信息的輸出控制：圖3-67中最底部的一項用于控制偏置點(diǎn)信息的輸出。若選中該項，則輸出包括偏置點(diǎn)處的小信號參數(shù)在內(nèi)的所有與偏置點(diǎn)有關(guān)的信息，否則只輸出與瞬態(tài)分析有關(guān)的參數(shù)，即各節(jié)點(diǎn)的電壓。

本節(jié)例題的小信號全波整流電路的瞬態(tài)分析中，我們設(shè)置模擬分析和數(shù)據(jù)輸出時間都從t?=?0s開始，持續(xù)時間0.4ms，分析時間步長采用默認(rèn)值。設(shè)置完畢，點(diǎn)擊“確定”按鈕，并保存文件。

3．執(zhí)行仿真并分析輸出結(jié)果

選擇“PSpice\Run”菜單命令，或者單擊工具欄內(nèi)的按鈕來啟動PSpice程序執(zhí)行仿真，打開Probe窗口。在窗口中選擇“Trace\AddTrace”菜單命令或單擊按鈕，調(diào)出AddTraces對話框，如圖3-68所示，從左側(cè)SimulationOutputVariables欄內(nèi)連續(xù)選中“V(V1:+)”和“V(OUT)”輸出變量，再點(diǎn)擊“OK”按鈕即可關(guān)閉此對話框開始仿真分析，并顯示如圖3-70所示的輸出波形。我們也可以采用在電路中添加探針的方法來設(shè)置仿真分析輸出變量的位置和類型。電壓探針的放置位置如圖3-69所示，同樣是觀測V(V1:+)和V(OUT)兩個信號。探針放好后，選擇“PSpice\Run”菜單命令，或者單擊工具欄內(nèi)的按鈕執(zhí)行掃描分析，輸出波形結(jié)果也如圖3-70所示。圖3-68在AddTraces對話框中設(shè)置輸出變量圖3-69在電路中放置電壓探針圖3-70輸出仿真波形可以看到，經(jīng)過整流電路以后，輸入的正弦交流信號變成了脈動的直流信號，實(shí)現(xiàn)了全波整流。圖中帶有方塊標(biāo)記的曲線為輸入信號波形，帶有菱形標(biāo)記的為輸出信號波形。

4．結(jié)束項目并保存

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