orcad电路仿真实例

OrCAD/PSpice9的电路仿真方法 1、概 述 1.1 PSpice 软件 PSpice是一个电路通用分析程序，是EDA中的重要组成部分，它的主要任务是对电路进 行模拟和仿真。该软件的前身是 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis），由美国加州大学伯克莱分校于1972年研制。1975年推出正式实用化版本SPICE 2G， 1988年被定为美国国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。1984年 Microsim公司推出了基于 SPICE的微机版本 PSpice （Personal- SPICE），此后各种版本的 SPICE不断问世，功能也越来越强。进入 20世纪 90 年代，随着计算机软件的飞速发展，特别是Windows操作系统的广泛流行，PSpice又出现了 可在Windows环境下运行的5.1、6.1、6.2、8.0等版本，也称为窗口版，采用图形输入方式， 操作界面更加直观，分析功能更强，元器件参数库及宏模型库也更加丰富。1998年1月，著 名的EDA公司OrCAD公司与开发PSpice软件的Microsim公司实现了强强联合，于1998年11 月推出了最新版本OrCAD/PSpice9。 为了迅速推广普及OrCAD/PSpice 9软件，OrCAD公司提供了一张试用光盘OrCAD/PSpice 9 Demo， 它与商业版是完全一致的，不同之处只是在元器件上受到一定的限制，因此又被称 为普及版。本章将以普及版为例简要介绍OrCAD/PSpice 9的功能及使用方法。本 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 中所有的 虚拟实验都是用OrCAD/PSpice 9 Demo完成的，所引用的屏幕画面也都是出自于OrCAD/PSpice 9 Demo软件。 1.2 OrCAD/PSpice 9可支持的元器件类型 OrCAD/PSpice 9可模拟以下6类常用的电路元器件： ? 基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。 ? 常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS管等。 ? 独立电压源和独立电流源。 ? 各种受控电压源、受控电流源和受控开关。 ? 基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程逻辑阵列等。 ? 常用单元电路，如运算放大器、555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路 整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。 表2.1.1列出了OrCAD/PSpice 9可支持的元器件类别及其字母代号。特别注意表中的字 母代号是OrCAD/PSpice 9为不同类别的元器件所规定的代号，在画电路图时元器件编号的第 一个字母必须按表中规定，否则出错。 1.3 OrCAD/PSpice 9可分析的电路特性 OrCAD/PSpice 9可分析的电路特性有6类15种： ? 直流分析，包括静态工作点（Bias Point Detail）、直流灵敏度（DC Sensitivity）、 直流传输特性（TF：Transfer Function）、直流特性扫描（DC Sweep）分析。 ? 交流分析，包括频率特性（AC Sweep）、噪声特性（Noise）分析。 ? 瞬态分析，包括瞬态响应分析（Transient Analysis）、傅里叶分析（Fourier Analysis）。 ? 参数扫描，包括温度特性分析（Temperature Analysis）、参数扫描分析（Parametric Analysis）。 ? 统计分析，包括蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）、最坏情况分析（WC：Worst Case）。 ? 逻辑模拟，包括逻辑模拟（Digital Simulation）、数/模混合模拟（Mixed A/D Simulation）、最坏情况时序分析（Worst-Case timing Analysis）。 表2.1.1 OrCAD/PSpice 9可支持的元器件类别及其字母代号（按字母顺序） 字母代号 元 器 件 类 别 字母代号 元 器 件 类 别 B CaAs场效应晶体管 N 数字输入 C 电容 O 数字输出 D 二极管 Q 双极晶体管 E 压控电压源 R 电阻 F 流控电流源 S 电压控制开关 G 压控电流源 T 传输线 H 流控电压源 U 数字电路单元 I 独立电流源 USTIM 数字电路激励信号源 J 结型场效应管（JFET） V 独立电压源 K 互感（磁芯）、传输线耦合 W 电流控制开关 L 电感 X 单元子电路调用 M MOS场效应管（MOSFET） Z 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 1.4 OrCAD/PSpice 9中的单位和数字 Pspice 中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（V）、电流用安培（A）、电阻用欧姆（Ω）、 功率用瓦特（W）等。在运行中，Pspice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时， 代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入12和12V意思一样。 Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以 10为底的指数。用指 数表示时，底数10用字母E来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用10种比例因子， 如表2.1.2所示。 例如1000、1E3和1K都表示同一个数。 特别注意：（1）比例因子可用大写也可用小写，含义是一样的，如 m和M都表示 10-3。 而国标规定，m表示 10-3，M表示 106，我们通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件 中用MEG表示10 +6 。这一点在使用时应特别小心，稍一疏忽就会出错。 （2）比例因子只能用英文字母，如 10-6用 U或 u表示，而国标规定 10-6用m表示。这一 点在使用时也应注意，如电容容量 C=1×10-6F，应写成 C=1u（或 1U）。 表2.1.2 OrCAD/PSpice 9中采用的比例因子 符 号 比例因子 国家标准 符 号 比例因子 国家标准 F 10 -15 f M 10 -3 m P 10-12 p K 10+3 k N 10-9 n MEG 10+6 M U 10-6 μ G 10+9 G MIL 25.4×10-6 T 10+12 T 2、用Capture绘制电路图的方法 进行电路模拟分析的第一步是在屏幕上画出电路图，这个任务是由Capture软件完成的。 用Capture画一张新电路图一般要经过7个步骤：调用Capture软件、新建 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 项目、配置 元器件符号库、取放元器件、取放电源与接地符号、连线与设置节点名、元器件属性参数编 辑。 2.1 调用 Capture软件 在计算机上选择命令集：程序/OrCAD Demo/Capture CIS Demo，点击后就会在屏幕上出 现Capture启动窗口，如图2.2.1。 图2.2.1 Capture启动窗口 2.2 新建设计项目 在OrCAD软件包中，每一个设计或分析任务都被当作一个项目，由项目管理器（Project Manager）统一管理。因此每开始一个新的任务就等于新建一个设计项目，要调用项目管理器 为新建项目起个名，并确定有关的设置。具体操作如下： 在图2.2.1 Capture启动窗口下选择File/New/Project，如图2.2.2所示。 图2.2.2 新建设计项目 点击之。屏幕上将出现如图2.2.3所示的New Project对话框。在这个对话框中进行如 下设置： （1）给设计项目起名。在 Name栏中键入项目名，例如我们为将要分析的基本放大器起 名为Amp。 （2）选定设计项目类型。图2.2.3中有4个选项可供选择。如只对绘制的电路进行Pspice 分析，应选“Analog or Mixed Signal Circuit”，我们就选此项。如电路图要用于印制电路 版设计，则应选“PC Board Wizard ”或“Programmable Logic Wizard ”。如只绘制电路不 进行任何分析，则应选“Schematic”。 图2.2.3 New Project对话框 2.3 配置元器件符号库 在New Project对话框完成新建项目设置后，点击OK，屏幕上将出现如图2.2.4所示的 元器件符号库设置框。在这里为你将要画的电路选择元器件符号库。 图2.2.4 元器件符号库设置框 设置框左端列出了Pspice软件中提供的元器件库清单，右端是为新建项目配置的元器件 库文件。你所画电路需要哪个库文件，就在左框中选中，点击 Add按钮，即将该库文件增至 右框。反之，从右框选中一个库文件，点击Remove按钮，即将该库文件从右框剔除。如果你 对每个库文件中都存放着哪些元器件不清楚的话，不妨将它们全部选进右框，或者直接按“完 成”按钮，自动选入。 2.4 取放元器件 完成元器件符号库配置后，点击“完成”按钮，屏幕上将出现如图 2.2.5所示的电路图 编辑窗口（Page Editor）。 图2.2.5 电路图编辑窗口 现在就可以画图了。例如画一张基本放大电路，如图 2.2.6所示。取放元器件的方法如 下： 0 Out Q1 Q2N2222 C2 10uC1 10u Vcc 12V Rc 2K Rb 360K Vs RL 2K 图2.2.6 基本放大电路图 （1）在电路图编辑窗口下，启动 Place/Part命令，或按窗口右侧对应的绘图工具快捷 键，幕上出现元器件符号选择框，如图2.2.7所示。 图2.2.7 元器件符号选择框 （2） 在图2.2.7中Libraries下方的列表框里点击所需元器件符号所在的符号库名。如 三极管Q2N2222在EVAL库中，电阻R和电容C在ANALOG库中，直流电压源VDC和正弦源在 SOURCE库中。 （3）在图2.2.7的元器件符号列表框中通过右侧滚动条找到所需元器件符号名，点击之， 该符号的图形即显示在预览框中。图2.2.7是选取双极型三极管Q2N2222的情况。也可用另 一种取元件的方法：如果知道所用元器件名称，可直接在 Part栏中键入元器件名称，例如 Q2N2222。 （4）点击 OK键，该元器件即被调至电路图中。此时该元器件随光标移动，移至合适位 置时，点击鼠标左键即在该位置放置一个元件。这时如继续移动光标还可在其它位置继续放 置元件。 （5） 点击鼠标右键，屏幕上将出现如图2.2.8所示的快捷菜单，选择其中的End Mode 命令即可结束放置元器件的工作。快捷菜单中各项命令的功能见图2.2.8，使用这些命令将使 元器件放置与布图变得更方便。 结束当前状态 将器件符号作Y轴镜像翻转 将器件符号作X轴镜像翻转 将器件符号逆时针翻转90° 修改器件的属性参数 放大或缩小显示电路图 将光标快速移到指定位置 图2.2.8 画元器件的快捷菜单 （6）如果想删除一个元件，可用鼠标选中该元件，然后点击菜单命令Cut即可删除，也 可用键盘上的Delete 键删除。 2.5 取放电源与接地符号 1．取放电源符号 可同取放元器件一样，在SOURCE库中取电压源或电流源。 2．取放接地符号 启动Place/Groud，或按对应的绘图快捷键，出现如图 2.2.9所示的选择框。在SOURCE 库中取“0”符号。 图2.2.9 取放接地符号 2.6 连线与设置节点名 1. 连接线路 从符号库取出的元器件，每个引线端都有个小方块供连线用。连线时启动Place/Wire命 令，或按对应的绘图快捷键，光标就会变成十字状，将光标移至要连接元件的端点，按鼠标 左键，再移动光标，即可拉出一条线，当到达所要连接电路的另一端点时，再按鼠标左键， 便完成了一段走线。此时光标仍是活动的，可继续连线。要想结束连线，可按鼠标右键，在 调出的快捷菜单中点击End Wire命令。 2．设置节点名 Capture自动为每个节点设置一个以字母N开头，后面紧跟数字的节点名。如有特殊需要， 可自行设置节点名。例如在图2.2.6 电路中，想把输出端的节点起名为Out。步骤如下： （1）启动 Place/Net Alias命令，或按对应的绘图快捷键，屏幕上出现如图2.2.10所 示的设置框。在Alias文本框中键入节点名（例Out）。 （2）按OK键，则光标处附着一个小方框，将光标移至设置节点名的位置，按鼠标左键， 新节点名即出现在该位置。 （3）按鼠标右键，在调出的快捷菜单中点击End Mode命令，结束节点名设置。 图2.2.10 节点名设置框 2.7 元器件属性参数编辑 Capture自动为每个元器件设置一个元件名和参数值，例如图 2.2.6 电路中的集电极电 阻名为R1，阻值为1k，直流电源名为V1，参数值为0V，这显然不符合我们的要求。因此， 在画完电路后，要对元器件属性进行编辑。方法如下： 在图2.2.6 电路中，按住鼠标左键，拖动鼠标，选中所有要编辑的元器件。然后点击鼠 标右键，调出如图2.2.8所示的的快捷菜单，选择执行Edit Properties 命令，即可开启该 元器件群的属性编辑对话框，点击屏幕左下方的Part按钮，便可更改各元器件的名称和参数， 如图2.2.11所示。 图2.2.11 属性编辑对话框 注意：（1）元器件名的第一个字母必须遵守表2.1.1的规定。 （2）像Vs（正弦源）这样的信号源参数较多，一定要将Filter项设置为All才能全部 看到。 （3）该编辑对话框在Filter项设置为All的情况下 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 很多、很长，一屏盛不下，可 用下方的滚动条搜寻。图2.2.11是经过压缩处理的，只保留了与本例有关的内容。 如果只修改某个元件的一项参数，例如修改图2.2.6 中的集电极电阻的阻值。则选中待 修改的电阻值1k（注意不是选中整个电阻符号），双击之，即出现如图2.2.12所示的对话框。 在Value文本框中键入新值2K即可。同时可以修改该电阻值在电路图中的显示格式（Display Format）、字体（Font）、颜色（Color）和放置位置（Rotation）等。修改完后按OK按钮。 图2.2.12 属性值修改对话框 至此，电路图就画完了，注意存盘。 2.8修改器件的模型参数 从器件库中调出的元器件参数是一定的，不一定满足我们的要求，可根据需要加以修改。 例如将三极管Q2N2222修改为β=50，步骤为： 选中三极管 Q2N2222，执行 Edit/Pspice Model命令，出现如图 2.4.1所示的三极管 Q2N2222的模型参数，修改为Bf=50（即β=50）。 用该方法可改变场效应管的互导gm、开启电压VT，稳压管的稳压值VZ等。 图2.4.1 修改模型参数 2.9 绘图快捷工具按钮 为了使绘图更加方便快捷，可使用Page Editor窗口右侧竖排的20个快捷按钮。它们是 专用的Page Editor绘图工具。除了第一个按钮用于选中电路单元以外，其余19个按钮分别 对应于Place主命令菜单下的19条子命令。图2.2.13示出了20个快捷按钮、按钮的功能及 与 Place子命令的对应关系（下端标注的是该按钮的功能，上端标注的是与Place子命令的 对应关系）。 图2.2.13 绘图快捷按钮 、用PSpice 分析电路的方法 在绘制完电路图以后就可以调用PSpice对电路进行模拟分析了。下面按照电路特性分类 来简要介绍具体操作方法。 3.1 静态工作点分析 静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，对各个信号源取其直流电平值， 计算电路的直流偏置量。 例：基本放大电路如图2.2.6所示，求该电路的静态工作点。步骤如下： （1）用Capture软件画好电路图。 （2）建立模拟类型分组。建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。OrCAD/PSpice 9 将基本直流分析、直流扫描分析、交流分析和瞬态分析规定为 4种基本分析类型。每一个模 拟类型分组中只能包含其中的一种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。 在如图2.2.5所示的电路图编辑窗口（Page Editor）下，点击PSpice/New Simulation Profile命令，屏幕上出现如图2.3.1所示的模拟类型分组对话框。 在Name栏键入模拟类型组的名称，本例取名为DC。 图2.3.1 模拟类型分组对话框 （3）设置分析类型和参数。完成模拟类型分组后，点击 Create按钮，出现如图 2.3.2 所示的分析类型和参数设置框。 在Analysis type栏中选“Bias Point”。 在Option栏中选“General Settings”。 在 Output File Options栏中选“Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”（在前面的小方框中打对号）。 图2.3.2 分析类型和参数设置框 （4）运行PSpice。在图2.3.2中设置完毕后，点“确定”按钮，即回到如图2.2.5所示 的电路图编辑状态。启动PSpice/Run命令，软件开始分析计算。 （5）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现如图2.3.3 所示的Probe窗口。选择View/Output File命令，即可看到本例的文本输出文件DC.out。文 件中包括电路信息描述、有源器件模型参数值、电路各节点静态电压值、有源器件静态参数 值等。移动滚动条即可看到你关心的内容。图2.3.4所示是输出文件中三极管Q1的静态参数 值。 图2.3.3 Probe窗口 图2.3.4 输出文件DC.out 从中可以看出：基极电流IB=31.5mA 集电极电流IC=2.74mA 基射极电压VBE=0.67V 集射极电压VCE =6.52V 3.2 瞬态分析 瞬态分析又称TRAN分析，就是求电路的时域响应。它可在给定输入激励信号情况下，计 算电路输出端的瞬态响应，也可在没有激励信号但有贮能元件（如C和L）的情况下，求振荡 波形。 1．用于瞬态分析的5种激励信号源 （1）脉冲源（PULSE）。 在画电路图取放元器件（如图2.2.7 ）时，选取脉冲源符号VPULSE或（IPULSE），按下 鼠标右键点选Edit Properties 命令，出现如图2.3.5所示的该元器件参数编辑栏，共有7 个参数需要设置，表2.3.1列出了这些参数的含义及单位。 图2.3.5 脉冲源参数编辑栏 表2.3.1 脉冲源的参数 参 数 名 称 单 位 内定值 V1 起始电压 V V2 脉冲电压 V PER 脉冲周期 s TSTOP PW 脉冲宽度 s TSTOP TD 延迟时间 s 0 TF 下降时间 s TSTEP TR 上升时间 s TSTEP 注：表中TSTOP是瞬态分析中分析结束时间参数的设置值，TSTEP是时间步长的设置值。 下同。 例如设定参数如下：V1=0.3V，V2=3.6V，PER=20us，PW=10us，TD=2us，TF=1us，TR=1us。 可得如图2.3.6所示的脉冲波形。 图2.3.6 脉冲源波形 （2）正弦源（SIN） 在画电路图时，选取正弦源符号VSIN，操作同上。共有6个参数需要设置，表2.3.2列 出了这些参数的含义及单位。 表2.3.2 正弦源的参数 参 数 名 称 单 位 内定值 VOFF 直流偏置电压 V VAMPL 振幅 V FREP 频率 Hz 1/ TSTOP TD 延迟时间 s 0 Time 0s 10us 20us 30us 40us V(Vs:+) 0V 2.0V 4.0V V(Vs:+) DF 阻尼系数 1/s 0 PHASE 相位延迟 度 0 例如设定参数如下：VOFF=0，VAMPL=5MV，FREQ=1kHz，TD=0，DF=0，PHASE=0。可得如图 2.3.7所示的正弦波形。 图2.3.7 正弦源波形 （3）指数源（EXP）。 操作同上。共有6个参数需要设置，其含义与单位如表2.3.3所示。 表2.3.3 指数源的参数 参 数 名 称 单 位 内定值 V1 初始值 V V2 脉动值 V TD1 上升延迟时间 s 0 TC1 上升时间常数 s TSTEP TD2 下降延迟时间 s TD1+TSTEP TC2 下降时间常数 s TSTEP 例如设定参数如下：V1=1V，V2=5V，TD1=0.1s，TC1=0.3s，TD2=2s，TC2=0.2s，可得如 图2.3.8所示的指数波形。 Time 0s 1.0s 2.0s 3.0s 4.0s V(Vs:+) 0V 2.5V 5.0V V(Vs:+) 图2.3.8 指数源波形 Time 0s 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms V(Vs:+) -5.0mV 0V 5.0mV V(Vs:+) （4）分段线性源（PWL） 操作同上。分段线性信号波形由几条线段组成，所以在参数设置时，只需给出线段转折 点的坐标值即可。最多允许给出10对坐标值。 这是一个很有实用价值的信号源，它可以把任意的信号用微小的直线段去逼近，从而得 到任意信号源。例如设定参数如下：T1=0s，V1=0V；T2=1s，V2=5V；T3=2s，V3=0V。可得如 图2.3.9所示的三角波信号。 Time 0s 0.4s 0.8s 1.2s 1.6s 2.0s V(Vs:+) 0V 2.5V 5.0V 图2.3.9 分段线性源波形（三角波信号） （5）调频信号源（SFFM） 操作同上。共有5个参数需要设置，其含义与单位如表2.3.4所示。 表2.3.4 调频源的参数 参 数 名 称 单 位 内定值 VOFF 偏置电压 V VAMPL 峰值振幅 V FC 载频 Hz 1/TSTOP FM 调制频率 Hz 1/TSTOP MOD 调制因子 0 例如设定参数如下：VOFF=2V，VAMPL=1V，FC=8Hz，FM=1Hz，MOD=4。可得如图2.3.10所 示的调频信号波形。 Time 0s 1.0s 2.0s 3.0s 4.0s V(Vs:+) 0V 2.0V 4.0V 图2.3.10 调频信号波形 注意： ① 以上5种信号源，都有对应的电流源，其名称以I开头。参数名称将V改为I，单位 由伏特变为安培。 ② 以上5种信号源在设置参数时，都可同时设置直流（DC）值和交流（AC）值，以便同 时进行直流（DC）分析和交流（AC）分析。 ③ 激励信号源参数设置可用如图 2.2.11所示的元器件属性编辑的方法与其他元器件的 参数一同编辑，也可用上述方法单独设置。 2. 瞬态分析举例 例：基本放大电路如图 2.2.6所示，输入端加一正弦信号，求其输出端的瞬态响应。步 骤如下： （1）用Capture软件画好电路图。 （2）为正弦信号源设置参数：参数设置及波形如图2.3.7 所示。 （3）建立模拟类型分组：点击Pspice/New Simulation Profile命令，在 Name栏键入 模拟类型组的名称，本例取名为TRAN。 （4）设置分析类型和参数：完成模拟类型分组后，点击Create按钮，出现如图2.3.11 所示的分析类型和参数设置框。 在Analysis type栏中选“Time Domain（Transient）”。 在Option栏中选“General Settings”。 在Run to栏中填入“2ms”。意思是瞬态分析的终止时间为2ms。 在Start saving data栏中填入“0”。意思是瞬态分析的起始时间为0。 在Maximum Step栏中填入“40us”。意思是瞬态分析的时间步长为40ms。 设置完后按“确定”键。 （5）运行Pspice。执行Pspice/Run命令。 图2.3.11 瞬态分析参数设置 （6）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现如图2.3.12 所示的Probe窗口。 图2.3.12 瞬态分析的Probe窗口 在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，出现如图2.3.13所示的Add Trace 对话 框。可用以下两种方法选择要显示的变量名： ① 在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要显示的变量名，该变量名即出现在下端 的“Trace Expression”文本框中，允许同时点选多个输出变量。 ② 在“Trace Expression”文本框中键入要显示的变量名。然后点 OK按钮，选中的变 量波形就显示在屏幕上。 图2.3.13 Add Trace 对话框 本例想同时观看输出输入波形，但两者电压幅度相差悬殊，在同一坐标中显示显然是不 合适的，可采用添加波形显示区的方法： ① 在Add Trace 对话框中，选择V（Out），点OK按钮，显示出输出端的波形。 ② 执行Plot/Add Plot to Window命令，屏幕上添加一个空白的波形显示区。 ③ 再执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框选择V（Vs:+），点OK按钮，在 新加的波形显示区显示出输入信号Vs的波形，如图2.3.14所示。 Time 0s 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms V(Out) -1.0V 0V 1.0V V(Out) V(Vs:+) -5.0mV 0V 5.0mV SEL>> 图2.3.14 基本放大器瞬态分析结果 3.3 傅里叶分析 傅里叶分析就是在瞬态分析完成后，计算输出波形的直流、基波和各次谐波分量。因此 傅里叶分析应在瞬态分析后进行。 例：基本放大电路如图2.2.6所示，对该电路进行傅里叶分析。 （1）用Capture软件画好电路图。 （2）在如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，点击Out File Options按钮，屏幕上出现如图2.3.15所示的设置框。 图2.3.15 傅里叶分析参数设置 在Print values in the output栏中填入“40us”。 选中Perform Fourier Anal（在小方块中打对号）。 在Center栏中填入“1k”， 意思是基波频率为1kHz。 在Number of栏中应填入要求计算的谐波次数，缺省值为9，即从直流分量基波一直分析 到9次谐波。 在Output栏中填入“V（Out）”。 设置完后按OK键。 （3）运行Pspice。 （4）查看分析结果。 在Probe窗口中，点选View/Output File 命令，可看到傅里叶分 析结果如图2.3.16所示。 图2.3.16 傅里叶分析结果 3.4 直流分析 直流分析又称DC分析，就是当电路中某一参数在一定范围内变化时求电路的直流偏置特 性。可以利用这一分析作出电路的传输特性曲线、晶体管的输入输出特性曲线等。值得注意 的是，DC分析只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。 例：差动放大电路如图2.3.17所示，设三极管Q1、Q2的β=50，画出电路的电压传输特 性曲线。 图2.3.17 差动放大电路 （1）用Capture软件画好电路图。 （2）用2.4.1节介绍的方法将三极管设置为β=50。 （3）设置分析类型和参数：点选Pspice/New Simulation Profile命令，在Name栏键 入模拟类型组的名称（如DC），点击Create按钮，出现图2.3.18所示的参数设置框。 0 0 0 0 Rc1 10k Rc2 10k Rb1 1k Rb2 1k Re 10k Q2Q1 Vcc 10V VEE 10V Vs 0.1V Vo2Vo1 图2.3.18 参数设置框 在Analysis type栏中选“DC Sweep”；在Option栏中选“Primary Sweep”。 在 Sweep variable栏中选“Voltage source”，在Name栏中填入“Vs”。意思以电压源 Vs作为变量。 在Sweep type栏中选“Linear”。 在Start栏中填入“-0.3”，在End栏中填入“+0.3V”， 在Increment栏中填入“0.03V”。意思是Vs从-0.3V～+0.3V作线性变化，步长为0.03V。设 置完后按“确定”键。 （4）运行Pspice。执行Pspice/Run命令。 （5）查看分析结果：在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话 框中，用光标依次点中V（Vo1）和V（Vo2） ，再点OK按钮，即显示该电路电压传输特性曲 线，如图2.3.19所示。 V_VS -300mV -200mV -100mV 0mV 100mV 200mV 300mV V(Vo1) V(Vo2) 0V 5V 10V V(Vo2) 图2.3.19 直流分析结果 3.5 直流传输特性分析 直流传输特性分析又称TF分析，就是计算电路的直流小信号增益、输入电阻和输出电阻。 用它来求解放大器的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻是最方便的。但是该功能属于直流 分析范畴，分析时将电路中的电容开路、电感短路。所以只能用于分析直耦电路，不能分析 阻容耦合电路。 例：差动放大电路如图2.3.17所示，设三极管Q1、Q2的β=50，求电路的电压放大倍数、 输入电阻和输出电阻。 （1）用Capture软件画好电路图。 （2）设置分析类型和参数：在如图2.3.20所示的参数设置框中设置参数如下： 图2.3.20 TF分析参数设置 在Analysis type栏中选“Bias Point”；在Option栏中选“General Settings”。 在Output File Options栏中选“Calculate small-signal DC gail”。 在 From Input source栏中填入“Vs”，在To Output栏中填入“V（Vo1，Vo2）”，意思 是求传递函数（Vo1-Vo2）/Vs及从Vs 端看进去的输入电阻和从Vo1、Vo2端看进去的输出电 阻。设置完后按“确定”键。 （3）运行Pspice。 （4）查看分析结果：在Probe窗口中，选择View/Output File命令，移动滚动条即可 到如图2.3.21所示的计算结果。 图2.3.21 TF分析结果 从中可以看出：双端输出的电压放大倍数AV=-121.3 输入电阻Ri=7.33kW 双端输出的输出电阻Ro=18.9kW 3.6 交流分析 交流分析又称AC分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算 出电路的幅频响应和相频响应。 作交流分析时，信号源应用交流源VAC或IAC。也可以用2.3.2节中介绍的5种激励源， 但必须在设置参数时为其交流参数AC项赋值。注意不能用正弦源。 1．交流分析举例 例：差动放大电路如图2.3.17所示，设三极管Q1、Q2的β=50，分析电路的频率特性。 （1）用Capture软件画好电路图。信号源Vs选交流电压源VAC，幅值为0.1V。 （2）设置分析类型和参数。在如图2.3.22所示的参数设置框中设置参数如下： 图2.3.22 AC分析参数设置 在Analysis type栏中选“AC Sweep/Noise”。 在Option栏中选“General Settings”。 在AC Sweep Type栏中选“Logarithmi：Decade”。 意思是以10倍频方式扫描。 在Start栏中填入“1k”。 在End栏中填入“10MEG”。 在Points/Decade栏中填入“4”。 意思是频率从1kHz变化到10MHz，每10倍频间隔计算4个点。 Noise Analysis栏是作噪声分析用的，这里可以不选。设置完后按“确定”键。 （3）运行Pspice。 （4）查看分析结果。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话 框中，用光标点中V（Vo1） ，再点OK按钮，即显示单端输出Vo1的频率特性曲线。在下端 的“Trace Expression”文本框中键入V（Vo1，Vo2），再点OK按钮，即显示双端输出的频率 特性曲线。 （5）查看双端输出时电压增益的波特图。 ① 在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键 入VDB（V（Vo1，Vo2）/V（Vs：+）），即显示出电压增益的幅频特性曲线。 ② 点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。 ③ 在“Trace Expression”文本框中键VP（V（Vo1，Vo2））/V（Vs：+）），即显示出电 压增益的相频特性曲线，如图2.3.23所示。 Frequency 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 1 DB( V(Vo1,Vo2)/ V(VS:+)) 2 P( V(Vo1,Vo2)/ V(VS:+)) 10 20 30 40 501 100.0d 133.3d 166.7d 80.0d 180.0d2 >> P( V(Vo1,Vo2)/ V(VS:+)) 图2.3.23 电压增益的波特图 2．交流分析中的输出变量名 作交流分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可在基本格式中的关键字V或 I后 面加一标示符，以表示输出量类型。表2.3.5示出了5种标示符及含义。 表2.3.5 交流分析中的变量名标示符 标示符 含 义 示 例 M 输出变量的振幅 VM（Out）：节点Out与地之间的交流电压振幅 DB 输出变量的振幅分贝数 VDB（Out）：节点Out与地之间的交流电压振幅分贝值 P 输出变量的相位 VP（Out1，Out2）：节点Out1与节点Out2之间的交流相位 R 输出变量的实部 VR（Q1：C）：晶体管Q1集电极的交流电压实部 I 输出变量的虚部 VI（Q1：C）：晶体管Q1集电极的交流电压虚部 3.7 噪声分析 噪声分析就是计算电路中每个电阻和半导体器件所产生的噪声。因为噪声电平与频率有 关，所以噪声分析是与交流分析一起进行的。分析时要选一个节点作为输出节点，选一个独 立电源作等效噪声源。Pspice程序在AC分析的每个频率点上，对指定输出端计算出等效输出 噪声，同时对指定输入端计算出等效输入噪声。输出和输入噪声电平都对噪声带宽的平方根 进行归一化。 例：差动放大电路如图2.3.17所示，对该电路进行噪声分析。 （1）设置分析类型和参数：在如图2.3.22所示的参数设置框中添加如下设置： 在Noise Analysis 栏中选中“Enabled”。 在Output栏中填入“V（Vo1）”。 在I/V栏中填入“Vs”。 在Interv栏中填入“30”。 意思是以Vo1作为输出节点，以Vs作为等效噪声源，每隔30个频率点输出一份噪声资 料。设置完后按“确定”键。 （2）运行Pspice。 （3）查看分析结果。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，用光标点选V（INOISE）、 V（ONOISE），即显示出指定输入端、输出端的等效噪声电压与频率的关系曲线。点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。在“Trace Expression”文本框中键DB（V（INOISE））、DB（V（ONOISE）） 即显示出噪声电压幅频特性，如图2.3.24所示。 Frequency 10KHz 1.0MHz 100MHz1.0KHz 1.0GHz 1 V(INOISE) V(ONOISE) 2 db (V(INOISE)) db (V(ONOISE)) 0V 200nV 400nV1 -200 -150 -1002 >> 图2.3.24 噪声分析结果 3.8 参数扫描分析 参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，对指定的每个参数值进行一 次基本分析。每一种基本分析如DC分析、AC分析、TRAN分析都可与参数扫描分析配合使用。 它在电路优化方面有着重要作用。 例：基本放大电路如图2.2.6所示，输入端加一正弦信号，分析当基极电阻Rb变化时， 对输出波形的影响。 （1）用Capture软件画好电路图。对如图2.2.6所示的电路图作如下修改： ① 将基极电阻 Rb设置为参数。在电路图中用鼠标左键双击 Rb的阻值 360k，在屏上出现 的“Display Properties”设置框中，将其值改为{Rval}，按OK按钮，电路图中的阻值即变 为{Rval}（注意：其中的大括号不能少，括号中的参数名可以自己起）。 ② 用参数符号设置阻值参数。启动 Place/Part命令，从元器件符号库中调出名称为 PARAM的符号，放置于电阻 Rb旁的空白处。然后双击该符号，幕上出现元器件属性编辑器。 按New按钮，出现如图2.3.25所示的新增属性参数对话框，在Proprety栏中键入Rval并按 OK按钮，Rval就成为Rb的阻值参数名。在如图2.3.26所示的元器件属性参数设置框里将新 增Rval项设置为360k，表示进行其他分析时，该阻值为360k。这样设置的参数Rval称为全 局参数（Global）。 图2.3.25 新增属性参数对话框 图2.3.26 新增属性参数的设置 （2）设置分析类型和参数：在如图 2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态 分析的参数后，在Options栏中再点选“Parametric Sweep”，出现如图2.3.27所示的参数 分析对话框。 图2.3.27 参数分析对话框 在Sweep variable 栏中选中“Global paramete”。 在paramete栏中填入“Rval”。 在Sweep type 栏中选中“Linear”。 在Start栏中填入“100k”。 在End栏中填入“1MEG”。 在Increment栏中填入“300k”。 意思是名称为Rval的电阻阻值从100kW变化到1MW，步长为300kW。 注意：在如图 2.3.27 所示的对话框里，Options栏中的两项“General Settings” 和 “Parametric Sweep”必须全都选中（在前面的小方框中打对号）。 （3）运行 Pspice。 （4）查看分析结果。分析结束后出现如图 2.3.28 所示的多批运行结果选择框，供你选 择。选 All并按 OK键，出现 Probe窗口。执行 Trace/Add Trace命令，在 Add Trace 对话框 中用光标点 V（Out），然后点 OK按钮，就显示出在电阻 Rb取 4个阻值时的 4条 V（Out） 曲线，如图 2.3.29 所示。 图2.3.28 多批运行结果选择框 Time 0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms V(Out) -1.0V 0V 1.0V Rb=1MEG Rb=700k Rb=400k Rb=100k 图2.3.29 参数扫描分析结果 3.9 温度分析 温度分析与参数扫描分析类似，只不过可变化的参数是温度。即在温度变化时，分析电 路特性的变化。与温度分析搭配的可以是AC分析、DC分析、TRAN分析等基本特性分析。 例：基本放大电路如图3.2.6所示，输入端加一正弦信号，分析当温度为0℃、25℃、50 ℃、100℃时的输出波形。 （1）用Capture软件画好电路图。 （2）设置温度分析参数：在如图 2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态分 析的参数。在Options栏中再点选“Tempereature （Sweep）”，出现如图2.3.30所示的温度 分析对话框。 图2.3.30 温度分析设置框 选中“Repeat the simulation for each of the temp”，并在其下方键入“-50 0 27 100”，设定温度。如只在一个温度下分析电路特性，则应选中“Run the simulation at temp”， 并在其右侧键入温度值。 注意：在如图 2.3.30 所示的对话框里，Options栏中的两项“General Settings” 和 “Tempereature （Sweep）”必须全都选中（在前面的小方框中打对号）。 设置完后按“确定”键。 （3）运行Pspice。 （4）查看分析结果。分析结束后出现多批运行结果选择框，选All并按OK键，出现Probe 窗口。执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框中用光标点V（Out），然后点OK按 钮，就显示出在4个不同温度下的4条V（Out）曲线，如图2.3.31 所示。 3.10 数字电路分析 数字电路的分析方法与前面介绍的模拟电路的分析方法基本相同，不同之处是输入激励 信号源的类别。数字电路的分析主要用瞬态分析。 Time 0s 0.4ms 0.8ms 1.2ms 1.6ms 2.0ms V(Out) -2.0V 0V 2.0V V(Out) 图3.3.31 温度分析的分析结果 １．数字电路的分析方法 例：分析如图2.3.32所示的组合逻辑电路。 A B C CLK DSTM2 7410 1 122 137400 1 2 3 CLK DSTM3 7400 1 2 3CLK DSTM1 7400 1 2 3 Out 图2.3.32 组合逻辑电路 （1）绘制电路图：进入图2.2.5所示的电路图编辑窗口，启动Place/Part命令，在EVAL 库中调出与非门7400和7410的元器件符号。启动Place/Wire命令连线。并用Place/Net Alias 命令将输入端名称设置为A、B、C，输出端名称设置为Out。 （2）数字输入信号源的编辑： 启动Place/Part命令，在SOURCE库中调出DigClock符号作输入信号DSTM1、DSTM2和 DSTM3。 为信号源赋值：双击DSTM1，出现如图2.3.33所示的激励源编辑框。 图2.3.33 激励源编辑框 在OFFTIME栏中填入“1us”，意思是在一个周期中，低电平的持续时间为1ms。 在ONTIME栏中填入“1us”，意思是在一个周期中，高电平的持续时间为1ms。 同样为 DSTM2赋值为：OFFTIME=2us，ONTIME=2us； 为 DSTM2赋值为：OFFTIME=4us， ONTIME=4us。 （3）设置分析类型和参数：在如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置如下： 在Analysis type栏中选“Time Domain（Transient）”。 在Option栏中选“General Settings”。 在Run to栏中填入“16us”。意思是瞬态分析的终止时间为16ms。 在Start saving data栏中填入“0”。意思是瞬态分析的起始时间为0。 在Maximum Step栏中填入“0.2us”。意思是瞬态分析的时间步长为0.2ms。 （4）运行Pspice。 （5）查看分析结果：在如图2.3.12所示的Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令， 用光标依次点选输入输出变量名A、B、C、Out，即可得到如图2.3.34所示的输入输出波形。 Time Time 0s 4us 8us 12us 16us A B C Out 图2.3.34 组合电路的分析结果 ２．数字信号源 数字电路的分析，关键是要根据分析需要，正确设置好数字信号源。在OrCAD/PSpice 9 的元器件符号库中，可以调出4类17种不同的数字信号源符号，如图2.3.35所示。这些信 号源所产生的信号波形分为三类： 图2.3.35 4类数字信号源符号 （1）时钟信号。是一种规则的一位周期信号，用上述的4类数字信号源符号都可产生， 但比较简单的产生方法有两种。 ① 用时钟信号源符号。在元器件库中调出时钟信号源符号DigClock，双击该符号出现如 图2.3.33所示的参数编辑栏，共有5个参数需要设置，表2.3.6