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PSpice16.5 AD 教程一(基础篇).pdf

PSpice16.5 AD 教程一(基础篇)

天涯客
2011-12-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PSpice16.5 AD 教程一(基础篇)pdf》,可适用于IT/计算机领域

上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcnPSpiceAD教程一(基础篇)教程内容:一、为何仿真二、选择PSpice的原因三、PSpice工作流程四、介绍PSpiceAD基本的分析内容:.直流分析(DCSweep).交流分析(ACSweep).瞬态分析(TimeDomain(Transient))、静态工作点分析(BiasPoint)上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn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:、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。、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。、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。、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CadenceOrCADPSpice的原因、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自带的元件库就包括大约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只有大约种器件可进行仿真Multisim也只有几千种器件。、在CadenceOrCAD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参数轻松地建立自己的元件模型。、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号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn、CadenceOrCAD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。、PSpice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。、支持多个SLPSblock实现Matlab与Pspice电路仿真的无缝结合、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、PSpiceAD基本的分析内容在选择分析方法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。、新建Project时应选择AnalogorMixedsignalCircuit、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CaptureLibrarypspice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PSpiceTemplate属性。、原理图中至少必须有一条网络名称为即接地。、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号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn、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。、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。、直流分析(DCsweep)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VoVi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cadencereleaseOrCADCaptureCIS打开如图所示的界面。图Capturer界面上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn接下来使用菜单:启动FileNewPoject建立一个新的工程如图所示。图新建工程界面在图对话框中输入文件名如“RC”。在下面的单选按钮中选择“AnalogorMixedADproject”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?AnalogorMixedAD数模混合仿真PCBoardWizard系统级原理图设计ProgrammableLogicWizardCPLD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出现图界面。图建立新电路图对话框图创建PSpice文件对话框上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn在“Createbaseduponanexistingproject”下可以看到许多已有的工程和电路图。我们选择“Createablankproject”进入到仿真电路图绘制窗口并开始绘制电路图。如图所示。图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窗口出现放置元件的窗口如图所示。注意选择的器件库必须存储在路径为CaptureLibrarypspice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PSpiceTemplate属性即在图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号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn图放置元件的窗口如图我们选择输入“R”找到在analoglib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(DCSweep)在图的原理图绘制窗口中输入如图所示的电路。RkDNVV图原理电路图上图所用到的器件信息:器件模型模型库电源VVDCsouce电阻RRanalog稳压管DNdiode上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn地source注意一点:地的选择不是在Placepart,而是在Placeground中选择名称为的。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PSpiceNewSimulation命令或者直接点击仿真工具栏中按钮得到图所示对话框。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。图仿真参数设置对话框完成图后会弹出图所示的仿真参数设置窗口。我们先从Analysis中开始看起。图仿真参数设置窗口在Analysistype(分析类型)中我们选取DCSweep上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn在Option中我们选取PrimarySweep在Sweepvariable中可以看到如下几个选项:VoltageSource电压源信息CurrentSource电流源信息Globalparameter全局参数Modelparameter模型参数Temperature温度设置在Sweeptype中我们可以设置为Linear(线性)logarithmic(对数),valueline(设置点)。这里我们对电压源V进行设置扫描值为V到V每次递增V。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的界面如图所示。图PSpice执行模拟窗口PSpice界面中最主要的工具栏含义如图所示。图PSpice基本工具栏的含义选择菜单栏TraceAddTrace或者点击图标得到图对话框在这里我们可以看到有两个标签SimulationOutputvariables与FunctionsandMacros。“SimulationOutputvariables”中包含许多的变量“FunctionsandMacros”上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn图加入波形对话框中有需要测量的信息函数。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V(D)。我们就可以在TraceExpression中看到表达式:MAX(V(D))。这是一个最为基本的步骤。若选择输出V(D)得到图的波形。通过波形可以自己分析是否满足设计要求。VVVVVVVVVVVV(D)VVVV图输出波形随输入信号源的变化曲线、交流分析(ACSweep)上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn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bandpassopj。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。原理图如图所示。VVacVdcCuRkRkCpoutin图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VVACsouce电阻RRRanalog电容CCCanalog地source接下来对SimulationSetting来进行如下设置:图交流分析的参数设置图设置频率从Hz变化到MHz注意PSpice中不分英文字母的大小写上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn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TraceAddTrace或者点击图标在“FunctionsandMacros”中选择DB(),然后在“SimulationOutputvariables”中找到“V(out)”,得到图的输出端波形的分贝表示的幅频特性波特图。FrequencyHzHzKHzMHzMHzDB(V(out))图用分贝表示带通滤波器的幅频特性点击PlotAddYAxis,添加一Y轴然后再选择菜单栏TraceAddTrace或者点击图标在“FunctionsandMacros”中选择P(),然后在“SimulationOutputvariables”中找到“V(out)”,得到图的输出端波形幅频和相频特性图。FrequencyHzHzKHzMHzMHzDB(V(out))P(V(out))ddd>>图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界面选择Bandwidth(,dblever),括号中的代表输入的变量因此在simulationOutputVaiables中选择V(out)然后再输入在“Trace”Expeession中显示Bandwidth(V(out),)。点击确定后会在波形显示窗口下显示dB带宽的数值。同样还可以计算上下限频率等结果如图所示。上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn图添加特征函数窗口图特征函数计算结果图中部分函数的功能说明如下:上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn波形显示后我们还可以用Togglecursor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的电路可以在图中标注上上下限的频率值如图所示。FrequencyHzHzKHzMHzMHzDB(V(out))P(V(out))ddd>>(K,)(K,)图标注波形、瞬态分析(TimeDomain(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=时的电路初始状态然后从t=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所示。上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcnVTD=TF=usPW=msPER=msV=TR=usV=RCu图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VVPUSLEsouce电阻RRanalog电容CCanalog地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FinalTime的设置值TSTEP是参数PrintStep的设置值。现在我们来设置SimulationSetting,在设置SimulationSetting中AnalysisType选项选TimeDomain(Transient)设置参数如图所示。上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn图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TraceAddTrace或者点击图标在“SimulationOutputvariables”中找到“V(R:)”,得到输出的波形同样还可以通过PlotAddPlottowindow增加窗口显示输入波形。如图所示。TimesmsmsmsmsmsV(R:)VVVV(V:)VVVSEL>>图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u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号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcnTimesmsmsmsmsmsV(R:)VVVV(V:)VVVSEL>>图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C=uF时的波形保存(如udat)然后修改原理图中的元件参数运行仿真得到结果后通过FileAppengWaveform(dat)如图所示。图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udat文件这样就可以比较修改前后的波形变化如图所示。TimesmsmsmsmsmsV(R:)VVV图修改前后输出波形的比较上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn、静态工作点分析(BiasPoint)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ampopj。绘制原理图和新建仿真文件的操作步骤与直流分析相同。原理图如图所示。RbkRbkReRsCuCuCeuVccVoutinVCCVCCRckRLkQQNVAC=VTRAN=sin(mVkHz)DC=图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VVCCVSRCsourceVDCsource电阻RsRb…Ranalog电容CCCeCanalog晶体管QQNbipolar地source接下来对SimulationSetting来进行如下设置:上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn图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ViewOutputFile如图所示就可以打开存储静态工作点仿真结图打开out文件的菜单果的文件了。如图所示放大器确定静态工作点主要观察晶体管的VCEQIBQ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。图静态工作点分析的部分结果上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层H座T:F:邮箱:cadencecomtechcomcnqipingwangcomtechcomcnwwwcomtechcomcn若将图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(QQ)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。如图所示。红色框中的元件对三极管的静态VCE的影响比较大。图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号华敏、翰尊时代广场层H座邮编:电话:传真:邮箱:shaoqinwucomtechcomcn

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