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PSpice 快速入门

PSpice 快速入门. PSpice 是 SPICE 应用在 PC 机上的程序, SPICE 程序( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis )是美国加州大学( U.C Berkeley )柏克莱分校 1972 年开发的,是一种通用电路分析程序。能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。在众多的 CAD 工具软件中, SPICE 程序是精度最高 10 -6 ,最受欢迎的软件工具,许多 EDA 系统软件的电路模拟部分是应用 SPICE 程序来完成的。 1988 年 SPICE 被定为 美国国家工业标准 。.

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PSpice 快速入门

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Presentation Transcript


  1. PSpice 快速入门

  2. PSpice是SPICE应用在PC机上的程序,SPICE程序(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是美国加州大学(U.C Berkeley)柏克莱分校1972年开发的,是一种通用电路分析程序。能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。在众多的CAD工具软件中,SPICE程序是精度最高10-6,最受欢迎的软件工具,许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用SPICE程序来完成的。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。 PSPICE分为商业版和学生版(PSpice Student),学生版本可以免费下载。限制64个节点。 PSpice A/D能够进行模拟电路分析、数字电路分析和数模混合电路分析。PSpiceA/D由六大功能模块组成:电路图绘制程序Schematic Editor;电路仿真程序PSpice Simulator;元器件建模程序Model Editor;信号源编辑器Stimulus Editor;输出波形后处理程序Probe;电路设计优化程序PSpice Optimizer。 前 言

  3. PSpice程序待仿真电路有两种输入方式,文本输入和图形输入。文本输入方式是用PSpice编程语言编程,保存为扩展名cir (*.cir)的文本文件。图形输入方式是在绘图编辑器(Schematic Editor)中直接绘制电路图,计算机直接保存为扩展名sch图形文件。 绘图:打开Schematics窗口,从菜单Draw中选取Get New Part命令,即打开元器件的符号库(*.slb),选取元器件符号图,放(place)在绘图版面,连线,完成电路原理图绘制。 ①元件管脚不能重叠。 ②输出端不能悬空。任意节点对地要有直流通路。 ③元件旋转CTRL+R 镜像CTRL+F,在Edit菜单中,可以选取对元件旋转和编辑的命令。 ④零伏电压源相当于电流表,串接电路中,求静态工作点。 ⑤文件名、路径必须英文,输入文件(*.cir)和(*.sch)必须保存于英文路径和英文名称。 1.电路输入文件

  4. 元件描述由三部分构成:符号名称、线性参数值和模型参数。元件参数和电路标号在元件属性中(Attributes)描述,非线性元件参数由元件模型语句(Model)来描述,元件属性中只给出它的模型名称。元件描述由三部分构成:符号名称、线性参数值和模型参数。元件参数和电路标号在元件属性中(Attributes)描述,非线性元件参数由元件模型语句(Model)来描述,元件属性中只给出它的模型名称。 ①元件关键字不能改写。线性元件R L C,非线性元件Q D J 等。元件名称可以由8个英文字母或数字构成,第一个字母是关键字,由PSpice程序定义,字母大小写没有区别。例如Rb1、Ce、Q1、D2、Vin。 UA741 VSIN VPULSE GND-EARTH OFFPAGE ②元件参数采用实际工程单位制,电压用V、电流用A、时间用S、电阻用Ω、频率用Hz等,元件参数的单位通常可以忽略。 V A S F H不用写, 数值要写成 10-6=u 10-3=m 103=k 106=meg,或者用字母E代表10,103 =1E+3、10-3=1E-3,PSpice不区分大小写。 元件属性的VALUE项可以定义元件参数值,元件属性的IC项设置电容的初始电压、电感的初始电流。 2.元件描述和参数设置

  5. ③修改参数 R L C 双击数值直接改写, 模型参数;非线性元器件(包括电阻、电容、电感)都有电路模型,由.model语句给出或者是用子电路(.subckt)来描述。Q D J 选中,当前色红色。 选EDIT--MODEL--EDIT INSTANCE MODEL(TEXT)修改BF=β 电路仿真的精度主要由元器件的模型参数来决定。PSpice选用了较精确的模型。模型参数很多,并且给出了参数的缺省值,仿真时可直接从模型库(扩展名lib)调用元器件模型,并可以通过Edit菜单的Model命令调出模型参数,加以修改。

  6. PSpice的信号源分为两类:独立源和受控源。 独立源有五种主要电源模型:指数源、脉冲源、调幅正弦信号源、分段线性源、单频调频源。 受控源有四种类型,可以由多项式和多种数学表达式及表格组成。 电源关键字V表示电压源,I表示电流源。 电源的参数可以在其属性窗中赋值(双击电源图形符号,即可打开其属性窗)。 3.电源描述

  7. 附表1 几种主要的独立源描述

  8. Voff直流偏置 Vampl幅度(单峰值) • Freq频率 TD延迟时间 • DF阻尼因子 Phase相移

  9. V1初始值 V2峰值 TD延迟时间 TR上升时间 TF下降时间 PW脉宽 PER周期

  10. 方波

  11. t1>t2 t2>t3

  12. 4.电路分析设置 • PSpice有多种分析功能,电路分析需要在菜单Analysis的Setup选项中进行参数设置,选中的分析选项打对号(Enabled)。 • 分析项的参数设置不正确,分析不能正常进行,PSpice程序将给出错误(error)信息。 • 错误信息可从输出文件(*.out)读取。 • 分析设置完成,运行Simulate命令,程序对电路进行分析。

  13. 附表2 分析项参数设置

  14. DC Sweep直流分析

  15. 输出波形横轴为选中的扫描变量,扫描变量名必须与电路已有的相符。输出波形横轴为选中的扫描变量,扫描变量名必须与电路已有的相符。 如:Voltage Source Name V1,V1必须存在 如:Model Name Q2N2222 Param.Name BF(Q2N2222三极管必须存在 ) V1 0 BF

  16. 5.输出波形处理 • PSpice的分析结果存放在两个文件中。 • 与波形有关的计算结果存放在*.dat文件中,由Probe程序调用显示输出波形。 • 与数字有关的计算结果存放在*.out文件中。 • Probe程序运行,打开波形显示窗口。对几个主要命令说明如下: • 在Trace 菜单中: • 命令项Add Traces选择输出电压(电流)波形曲线; • 命令项Fourier是输出波形的快速付里叶变换; • Cursor项调用指针,显示输出坐标值; • Goal Functions项输出数据的分析特征函数; • Eval Goal Function项计算全局函数值。

  17. 执行Add Traces命令,调出输出变量选择窗口(Simulation Output Variables)和输出变量数学运算和函数窗口(Functions or Macros); 在确定了运算函数和输出变量后,得出输出波形表达式(Trace Expression)。 例如DB(V(RL:1)),表示对输出节点电压V(RL:1)求DB运算; ABS((V(Q1:c)-V(Q1:e))*IC(Q1)),表示对BJT的Q1发射结电压和集电极电流乘积取绝对值。

  18. 附表3 PROBE输出变量运算和函数

  19. 在Plot菜单中命令Axis Settings设置坐标轴; • Add Y Axis添加纵向坐标轴; • Add Plot to Window增加一个图形窗口; • Label给输出波形加标签。 • 执行Axis Settings命令,弹出设置坐标轴的对话框。可以设置输出数据范围,选择横坐标是线性或对数坐标轴。 • 可以重新设置横坐标变量,点击Axis Variable按键,打开X Axis Variable窗口,可更换X轴变量。

  20. 输出文件(*.out)是文本文件,它仅给出分析结果的部分数据和错误信息(error warning),输出文件的几个主要组成部分: (1)电路输入文件(*.cir),包含*.net 文件、*.als 文件和分析指令,.END语句结束。*.net 网表文件给出元器件的节点标号,*.als 别名文件给出元器件的正节点(1号节点)、负节点(2号节点)的节点标号。 (2)模型参数,所有元件模型参数全部列出。 (3)交流小信号分析的输出变量(SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION),交流小信号分析输出变量是.AC分析的解,给出电路全部节点(NODE)的电压值(VOLTAGE)、电压源电流值(VOLTAGE SOURCE CURRENTS)和交流小信号总功耗(TOTAL POWER DISSIPATION)。 6.输出文件

  21. (4)静态工作点分析(Bias Point Detail)给出工作点信息(OPERATING POINT INFORMATION)。 (5)小信号传输特性(SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS),是直流小信号传输特性分析(Transfer Function)的解。给出电压增益V(out)/Vin,输入电阻INPUT RESISTANCE,输出电阻OUTPUT RESISTANCE。 (6)直流小信号灵敏度分析DC SENSITIVITY ANALYSIS给出各元器件和模型参数在输出节点的直流灵敏度。元件名称、元件值、元件灵敏度ELEMENT SENSITIVITY (VOLTS/UNIT)和元件百分比灵敏度NORMALIZED SENSITIVITY (VOLTS/PERCENT)。元件灵敏度是某元件对输出节点的灵敏度,元件值增长一个单位值,输出节点电压的相应增长量。

  22. (7)瞬态分析初始解(INITIAL TRANSIENT SOLUTION),瞬态分析初始解只给出瞬态分析开始时的电路节点(NODE)电压(VOLTAGE)、电压源电流(VOLTAGE SOURCE CURRENTS)和瞬态分析总功耗(TOTAL POWER DISSIPATION)。与交流小信号偏置解(SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION)的区别在于,瞬态分析计算电容、电感的初始值(如IC=5V)。

  23. 7.错误信息 • 有3种常见错误: • 1、绘制电路原理图不符合电路规则,程序直接弹出对话框,指出错误的坐标点。 • 2、电源参数设置、分析参数设置不正确时或电路分析不收敛时,PSpice程序给出出错信息(error)。错误信息在输出文件的头部(输入文件部分),错误信息语句上面一条语句有错。 • 3、其他错误信息在输出文件的最后面。 • 常见的错误信息说明如下: • *ERROR*: NO DC PATH TO GROUND FROM NODE number,每个节点对地要有直流通路,特别要检查电容回路。 • *ERROR*: VOLTAGE SOURCE AND/OR INDUCTOR LOOP INVOLVING L_L3,电压源被短路,特别要检查电感回路。 • *ERROR*:VALUE IS ZERO,这个信息产生是由于电路里有零值电阻,PSpice程序解电路节点方程,不允许出现零值电阻,零值电阻导致电导无穷大,运算不收敛。建议电阻值大于1mΩ。 • *ERROR*:NO CONVERGENCE IN DC ANALYSIS.LAST NODE VOLTAGES: list,直流(DC)分析不收敛,查看电路连接和器件设置的是否正确。

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