PSpice16.5新教程一

上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn PSpice A/D 教程一 （基础篇） 教程内容： 一、为何仿真 二、选择 PSpice 的原因 三、PSpice 工作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 四、介绍 PSpice A/D 基本的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 内容： 1．直流分析（DC Sweep） 2．交流分析（AC Sweep） 3．瞬态分析（Time Domain(Transient)) 4、静态工作点分析（Bias Point） 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 一、为何仿真 很多电子工程师问过这样的问题：为什么要仿真？为什么要购买更新、更快的软 件呢？为什么要在参加软件培训上花费宝贵的经费呢？没有仿真我们照样设计出电 路，照样生产出产品呀。对于这些问题进行深入思考后，我们得出以下几点原因： 1、仿真节省经费 在生产期之前未能发现设计缺陷可能延迟计划，从而显著增加产品成本，仿真则 有助于这类错误的早期发现。蒙特卡罗仿真及最坏情况仿真可以帮助获得最高的生产 率。在仿真的帮助下，昂贵的部件和系统可以在不被损坏的情况下得到有效的跟踪和 调试。 2、仿真节省时间 在计算机上对电路进行仿真，比构建和调试实际的电路要快的多。 3、仿真使不可测成为可测 计算机仿真允许工程师以最坏情况值或恶劣环境条件对电路进行评估。但要在实 际电路中进行最坏情况的元件值进行电路性能检测是比较困难的，而仿真则很容易实 现。 4、仿真提高安全性 仿真允许对故障状态进行评估，这类故障也许对人身有危险的。 二、选择 Cadence/OrCAD PSpice 的原因 1、丰富的仿真元器件库。 元件库是仿真的精髓，找不到元件在强大的仿真功能也没有用。PSpice 16.5 自 带的元件库就包括大约 50，000 种元器件符号，以及元器件特性参数模型和封装信息， 所有器件都具有 pspice 模型，可以直接调用。这是同类仿真软件不可比拟的地方。 TLSpice 只有大约 2，000 种器件可进行仿真，Multisim 也只有几千种器件。 2、在 Cadence/OrCAD 提供的众多功能模块中，有一个是软件建模工具，该工具可是 读者根据制造商提供的数据 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 参数轻松地建立自己的元件模型。 3、所有的功率器件都采用成熟的子电路结构，因此可以描述十分逼真的行为。PSpice 的行为建模工具十分强大，应用及其广泛。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 4、Cadence/OrCAD 拥有一批学识渊博的技术支持人员，他们注重与工程师在工作上密 切配合，尽可能提高其软件的生产效率。 5、PSpice 16.5 版本具有自动收敛的功能，自动调整仿真参数帮助电路收敛。 6、支持多个 SLPS block，实现 Matlab 与 Pspice 电路仿真的无缝结合 7、PSpice 是当今占主导地位的，基于 SPICE 的仿真器。 三、PSpice 的工作流程图 四、PSpice A/D 基本的分析内容 在选择分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 前需要绘制电路原理图，OrCAD 统一由 Capture 窗口进行输入和调 用 PSpice 分析。在使用 PSpice 时绘制原理图应该注意的地方。 1、 新建 Project 时应选择 Analog or Mixed-signal Circuit 2、 调用的器件必须有 PSpice 模型 首先，调用 OrCAD 软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为 Capture\Library\pspice，此路径中的所有器件都有提供 PSpice 模型，可以直接调用。 其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib 两个文件同时存在，而且器件属 性中必须包含 PSpice Template 属性。 3、 原理图中至少必须有一条网络名称为 0，即接地。 4、 必须有激励源。 原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在 Source 和 SourceTM 库中。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 5、 电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电 源和电容组成的割集。 解决方法：电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。 6、 最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。 接下来具体介绍几种基本的分析方法和参数的设置。 1、直流分析（DC sweep） 直流分析指是使电路某个元器件参数作为自变量在一定范围内变化，对自变量的 每个取值，计算电路的输出变量的直流偏置特性。此过程中还可以指定一个参变量， 并确定取值范围，每设定一个参变量的值，均计算输出变量随自变量的变化特性。， 直流分析也是交流分析时确定小信号线性模型参数和瞬态分析确定初始值所需的分 析。模拟计算后，可以利用 Probe 功能绘出 Vo- Vi 曲线，或任意输出变量相对任一 元件参数的传输特性曲线。 首先我们开启 cadence / release 16.5/OrCAD Capture CIS，打开如图 1-1 所示的界 面。 图 1-1 Capturer 界面 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 接下来使用菜单：启动 File/New/Poject 建立一个新的工程，如图 1-2 所示。 图 1-2 新建工程界面 在图 1-3 对话框中输入文件名，如“RC”。在下面的单选按钮中选择“Analog or Mixed A/D project”，要注意这是由 Capture 直接调用 PSpice 的按钮，不要选错哦。 那么其它的选项是什么意思呢？ Analog or Mixed A/D 数模混合仿真 PC Board Wizard 系统级原理图设计 Programmable Logic Wizard CPLD 或 FPGA 设计 Schematic 原理图设计 最后在“Location”中指点文件存放的文件夹后，单击 OK，出现图 1-4 界面。 图 1-3 建立新电路图对话框 图 1-4 创建 PSpice 文件对话框 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 在“Create based upon an existing project” 下可以看到许多已有的工程和 电路图。我们选择“Create a blank project”，进入到仿真电路图绘制窗口，并开 始绘制电路图。如图 1-5 所示。 图 1-5 仿真电路图输入窗口 接下来，我们先要学会选择器件：选择绘图工具栏中的 ，点击后图 1-5 窗口出 现放置元件的窗口如图 1-6 所示。注意选择的器件库必须存储在路径为 Capture\Library\pspice 下，此路径中的所有器件都有提供 PSpice 模型，可以直接调用。 活着如果是使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib 两个文件同时存在，而且器件属性 中必须包含 PSpice Template 属性，即在图 6 对话框中选中的器件需要有 的标记。 （对于新建器件，后续有专门教程讲解） 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 图 1-6 放置元件的窗口 如图 1-6，我们选择输入“R”，找到在 analog.lib 下的电阻器件，双击它就可 以放置到绘图窗口中了。 接下来我们作个简单例子来了解一下仿真的工程。当然这里先进行的是直流扫描 分析（DC Sweep） 在图 1-5 的原理图绘制窗口中输入如图 1-7 所示的电路。 R1 1k D1 1N5225 1 2 V1 12V 0 图 1-7 原理电路图 上图所用到的器件信息： 器件 模型 模型库 电源 V1 VDC/souce 电阻 R1 R/analog 稳压管 D1 1N5225/diode 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 地 0 0/source 注意一点：地的选择不是在 Place part,而是在 Place ground 中选择名称为 0的 。 电路图画好后存盘，然后就要开始设置仿真参数开始进行仿真了。首先，新建一 个仿真文件，启动 PSpice / New Simulation 命令，或者直接点击仿真工具栏中 按 钮，得到图 1-8 所示对话框。在 Name 中输入仿真文件名，如：DC，点击“Create” 后，在原来工程文件夹中就会自动生成一个名为“DC”的文件夹，后面所作的仿真结 果和工程均保存在该文件夹下，方便于管理。 图 1-8 仿真参数设置对话框 完成图 1-8 后，会弹出图 1-9 所示的仿真参数设置窗口。我们先从 Analysis 中开始 看起。 图 1-9 仿真参数设置窗口 在 Analysis type(分析类型)中我们选取 DC Sweep. 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 在 Option 中，我们选取 Primary Sweep. 在 Sweep variable 中可以看到如下几个选项： Voltage Source 电压源信息 Current Source 电流源信息 Global parameter 全局参数 Model parameter 模型参数 Temperature 温度设置 在 Sweep type 中，我们可以设置为 Linear（线性）; logarithmic（对数）, value line（设置点）。这里我们对电压源 V1 进行设置，扫描值为-6V 到 10V，每次递增 1V。 设置好后，点击确定。然后点击仿真工具栏中的 ，运行仿真。接着就调出了 PSpice 的界面，如图 1-10 所示。 图 1-10 PSpice 执行模拟窗口 PSpice 界面中最主要的工具栏含义如图 1-11 所示。 图 1-11 PSpice 基本工具栏的含义 选择菜单栏 Trace/Add Trace，或者点击 图标，得到图 1-12 对话框，在这里我 们可以看到有两个标签 Simulation Output variables 与 Functions and Macros。 “Simulation Output variables”中包含许多的变量，“Functions and Macros” 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 图 1-12 加入波形对话框 中有需要测量的信息 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 。在操作的过程中，比如要看最大的的值的时候，先选择 Max() 函数，再选择变量的类型 V1(D1)。我们就可以在 Trace Expression 中 看到表达式： MAX(V1(D1))。这是一个最为基本的步骤。若选择输出 V2（D1），得到图 1-13 的波形。 通过波形可以自己分析是否满足设计要求。 V_V1 -6V -4V -2V 0V 2V 4V 6V 8V 10V V2(D1) -4.0V 0V 4.0V 8.0V 图 1-12 输出波形随输入信号源的变化曲线 2、交流分析（AC Sweep） 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 交流分析的作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。：PSpice 可对小信号线 性电子电路进行交流分析，此时半导体器件皆采用其线性模型。它是针对电路性能因 信号频率改变而变动所作的分析，它能够获得电路的幅频响应和相频响应以及转移导 纳等特性参数。 跟前面一样，我们新建一个工程 bandpass.opj。前面的绘制原理图和新建仿真文件 的操作步骤与直流分析相同。 原理图如图 1-13 所示。 V1 1Vac 0Vdc C1 0.1u R1 1k R2 1k C2 500p 0 0 0 outin 图 1-13 简单带通电路 上图所用到的器件信息： 器件 模型 模型库 电源 V1 VAC/souce 电阻 R1 R2 R/analog 电容 C1 C2 C/analog 地 0 0/source 接下来对 Simulation Setting 来进行如下设置： 图 1-14 交流分析的参数设置 图 1-14 设置频率从 1Hz 变化到 100MHz，注意 PSpice 中不分英文字母的大小写， 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 因此表示兆（M）时要用 meg 表示，而不能用 M 表示，因为 M 代表的是毫。图 1-14 点击确定后，同样点击仿真工具栏中的 ，运行仿真。这样又调出了 PSpice 的界 面，选择菜单栏 Trace/Add Trace，或者点击 图标，在“Functions and Macros” 中选择 DB(),然后在“Simulation Output variables”中找到“V(out)”,得到图 1-15 的输出端波形的分贝表示的幅频特性波特图。 Frequency 1.0Hz 100Hz 10KHz 1.0MHz 100MHz DB(V(out)) -100 -50 0 图 1-15 用分贝表示带通滤波器的幅频特性 点击 Plot/Add Y Axis,添加一 Y轴，然后再选择菜单栏 Trace/Add Trace，或者 点击 图标，在“Functions and Macros”中选择 P(),然后在“Simulation Output variables”中找到“V(out)”,得到图 1-16 的输出端波形幅频和相频特性图。 Frequency 1.0Hz 100Hz 10KHz 1.0MHz 100MHz 1 DB(V(out)) 2 P(V(out)) -100 -50 0 1 -100d 0d 100d 2 >> 图 1-16 带通滤波器的相频特性和幅频特性 若需要计算该带通滤波器的带宽和上下限频率，可以调用特征函数，选择 图 标，弹出图 1-17 界面，选择 Bandwidth(1,db_lever),括号中的 1 代表输入的变量，因此 在 simulation Output Vaiables 中选择 V(out)，然后再输入 3，在“Trace” Expeession 中显示 Bandwidth(V(out),3)。点击确定后，会在波形显示窗口下显示 3dB 带宽的数值。 同样还可以计算上下限频率等，结果如图 1-18 所示。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 图 1-17 添加特征函数窗口 图 1-18 特征函数计算结果 图 1-17 中部分函数的功能说明如下： 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 波形显示后我们还可以用 Toggle cursor 的工具来进行测量，点击小图标 ， 我们可以看到后面的工具栏由灰色锁定状态变为可用的状态。同时又下角还会多出一 个数据显示信息框，该信息框的内容可以复制到 word 或 Excel 中。 先介绍一下变为可用状态的工具栏的作用： 和 ：定位光标的下一个最高点和最低点 ：定位光标的最大斜率点 ：波形最小值测量 ：波形最大值测量 ：标注波形上点的信息 ：命令窗口快捷图标 对于图 1-13 的电路，可以在图中标注上上下限的频率值，如图 1-19 所示。 Frequency 1.0Hz 100Hz 10KHz 1.0MHz 100MHz 1 DB(V(out)) 2 P(V(out)) -80 -40 0 1 -100d 0d 100d 2 >> (318.896K,-3.0040)(1.6010K,-3.0116) 图 1-19 标注波形 3、瞬态分析（Time Domain(Transient)) 瞬态分析的目的是在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。进 行瞬态分析时，首先计算 t=0 时的电路初始状态，然后从 t=0 到某一给定的时间范围 内选取一定的时间步长，计算输出端在不同时刻的输出电平。瞬态分析结果自动存入 以.dat 为扩展名的数据文件中，可以用 Probe 模块分析显示仿真结果的信号波形。瞬 态分析运用最多，也最复杂，而且是计算机资源耗费最高的部分。 用一个一阶的 RC 微分电路来进行分析，首先在 capture 中绘制一张原理图如图 1-20 所示。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn V1 TD = 0 TF = 0.5us PW = 10ms PER = 20ms V1 = 0 TR = 0.4us V2 = 5 0 R1 200 C1 10u 图 1-20 RC 微分电路原理图 上图所用到的器件信息： 器件 模型 模型库 电源 V1 VPUSLE/souce 电阻 R1 R/analog 电容 C1 C/analog 地 0 0/source 先说明一下脉冲信号源(VPulse)的几个参数的含义。 注：表中TSTOP是瞬态分析中参数Final Time的设置值；TSTEP是参数Print Step 的设置值。 现在我们来设置 Simulation Setting,在设置 Simulation Setting 中，Analysis Type 选项选 Time Domain (Transient ).设置参数如图 1-21 所示。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 图 1-21 瞬态分析参数设置对话框 点击确定后，同样点击仿真工具栏中的 ，运行仿真。这样又调出了 PSpice 的 界面，选择菜单栏 Trace/Add Trace，或者点击 图标，在“Simulation Output variables”中找到“V(R1:2)”,得到输出的波形，同样还可以通过 Plot/Add Plot to window 增加窗口显示输入波形。如图 1-22 所示。 Time 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms V(R1:2) -5.0V 0V 5.0V V(V1:+) 0V 2.5V 5.0V SEL>> 图 1-22 显示仿真结果 当然还可以经过修改电阻或电容值观察波形变化。比如修改电容值为 1u，可发现 输出波形的脉冲信号明显起变化了。原因是 RC 这个时间常数变短，当然脉冲信号变 尖了。要观察电路中某个元件对最终波形的影响可以有更为简单的方法，那就是我们 将在教程二中介绍的参数扫描分析，敬请关注哦。 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn Time 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms V(R1:2) -5.0V 0V 5.0V V(V1:+) 0V 2.5V 5.0V SEL>> 图 1-23 修改原理图元件值后的仿真结果 如果需要对两次分析结果进行比较，可以这样操作，即：将 C1=10uF 时的波形保 存（如 10u.dat），然后修改原理图中的元件参数，运行仿真，得到结果后，通过 File/Appeng Waveform(.dat)如图 1-24 所示。 图 1-24 调用比较波形的菜单栏 在弹出的选择文件的对话框中找到刚才保存的 10u.dat 文件，这样就可以比较修改 前后的波形变化，如图 1-25 所示。 Time 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms V(R1:2) -5.0V 0V 5.0V 图 1-25 修改前后输出波形的比较 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 4、静态工作点分析（Bias Point） 静态工作点分析指在电路中电感短路、电容开路的情况下，对各个信号源取其直 流电平值，利用迭代的方法计算电路的静态工作点。分析结果包括：各个节点电压、 流过各个电压源的电流、电路的总功耗、晶体管的偏置电压和各极电流及在此工作点 下的小信号线性化模型参数。结果自动存入.out 输出文件中。在电子电路中，确定静 态工作点是十分重要，因为有了它便可决定半导体晶体管等的小信号线形化参数值。 尤其是在放大电路中，晶体管的静态工作电直接影响到放大器的各种动态指标。因此 我们就以一个小信号放大电路为例来说明该分析方法的使用和仿真结果。 跟前面一样，我们新建一个工程 amp.opj。绘制原理图和新建仿真文件的操作步骤 与直流分析相同。 原理图如图 1-26 所示。 Rb1 300k Rb2 24k Re 100 Rs 100 C2 10u C1 10u Ce 50u Vcc 12V out in 0 0 VCC VCC Rc 5.1k RL 5.1k Q1 Q2N2222 V1 AC = 1V TRAN = sin(0 1mV 10kHz) DC = 0 图 1-26 共射放大电路 上图所用到的器件信息： 器件 模型 模型库 电源 V1 VCC VSRC/source VDC/source 电阻 Rs Rb1 … R/analog 电容 C1 C2 Ce C/analog 晶体管 Q1 Q2N2222/bipolar 地 0 0/source 接下来对 Simulation Setting 来进行如下设置： 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 图 1-27 静态工作点分析的参数设置窗口 点击确定后，同样点击仿真工具栏中的 ，运行仿真。这样又调出了 PSpice 的 界面。选择 View/Output File，如图 1-28 所示，就可以打开存储静态工作点仿真结 图 1-28 打开.out 文件的菜单 果的文件了。如图 1-29 所示，放大器确定静态工作点主要观察晶体管的 VCEQ，IBQ 和 ICQ 三个值，合适的静态工作点需要位于晶体管输出特性曲线上的放大区，最好接 近交流负载线的中间。 图 1-29 静态工作点分析的部分结果 上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 13 层 H 座 T:021-51696680-8063 F: 021-52370712 邮箱：cadence@comtech.com.cn / qipingwang@comtech.com.cn www.comtech.com.cn 若将图1-27中包含直流灵敏度分析的选项钩上，并在输出变量上输入VCE(Q_Q1)， 表示需要分析一下电路中个元件对三极管的静态输出电阻的灵敏度值。结果同样 在.Out 文件中调出。如图 1-30 所示。红色框中的元件对三极管的静态 VCE 的影响比 较大。 图 1-30 直流灵敏度分析结果 结束语： PSpice 最基本的功能就能这么完美的进行电路的仿真，感慨今天的 EDA 软件。 真是很好的工具，可以减少我们调试电路的时间，轻轻松松做自己的设计。马上我们 会对 PSpice 进一步的分析方法进行介绍，相信慢慢的您会和笔者一样喜欢上这个软 件，然后离不开这个软件的。 如果有关于 PSpice 软件安装使用等任何问题可联系： 联系人：吴少琴 科通数字技术公司 地址：上海市长宁区延安西路 726 号华敏、翰尊时代广场 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