PSpiceAD基本仿真

PSpiceA/D数模混合仿真孙海峰Cadence的PSpiceA/D可以对电路进行各种数模混合仿真，以验证电路的各个性能指标是否符合设计要求。PSpiceA/D主要功能是将CaptureCIS产生的电路或文本文件（*.cir）进行处理和仿真，同时附属波形观察程序Probe对仿真结果进行观察和分析。PSpiceA/D数模仿真技术主要包括以下几类仿真：1、直流扫描分析（DCSweep）：电路的某一个参数在一定范围内变化时，电路直流输出特性的分析和计算。2、交流扫描分析（ACSweep）：计算电路的交流小信号线性频率响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及输入输出阻抗。3、噪声分析（Noise）：在设定频率上，计算电路指定输出端的等效输出噪声和指定输入端的等效输入噪声电平。4、直流偏置点分析（BiasPoint）：当电路中电感短路，电容断路时，电路静态工作点的计算。进行交流小信号和瞬态分析之前，系统会自动计算直流偏置点，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号条件下的非线性器件的线性化模型参数。5、时域/瞬态分析（Transient）：在给定激励下，电路输出的瞬态时域响应的计算，其初始状态可由用户自定义，也可是直流偏置点。6、蒙特卡洛分析（Monte-Carlo）：根据实际情况确定元件参数分布规律，然后多次重复进行指定电路特性的分析，每次分析时的元件参数都采用随机抽样方式，完成多次分析后进行统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。7、最坏情况分析（Worst）：电路中元件处于极限情况时，电路输入输出特性分析，是蒙特卡洛的极限情况。8、参数扫描分析（ParametricSweep）电路中指定元件参数暗规律变化时，电路特性的分析计算。9、温度分析（Temperature）：在指定温度条件下，分析电路特性。10灵敏度分析（Sensitivity）：计算电路中元件参数变化对电路性能的影响。以上就是PSpiceA/D所能进行的电路数模混合仿真的内容，下面就介绍具体如何使用PSpiceA/D来对电路进行数模仿真。运用PSpice仿真的基本流程如下图：一、绘制仿真原理图调用软件自带的仿真模型库（Tools/Capture/Library/PSpice）中的元件，这里的元件模型都是具有电气特征的，可以直接进行PSpiceA/D仿真。原理图绘制方法和Capture中一样，不再赘述，绘制以下RC单通道放大器原理图如下：绘制仿真原理图仿真观察分析仿真结果调整电路调整仿真参数设置仿真参数当然，与Capture原理图绘制还是有不同之处需要注意，例如：1、所有器件可以直接来自PSpice模型库，也可由用户在ModelEditor模型编辑器中新建元件模型，即电路上所有元件都要有电气实际特性2、原理图必须接地，即需要0网络；3、必须有激励源，根据不同的仿真需求，加入合适的激励源，所有的激励源都在source和sourcetm库中；4、不允许悬空点出现，若需要，必须串联小电阻或并联大电阻解决。二、设置仿真参数在进行PSpice仿真之前，必须首先设置仿真参数，包括仿真类型和各种参数范围。执行PSpice/NewSimulationProfile命令，弹出NewSimulation窗口，设置仿真描述文件的名称，创建新的仿真描述文件，如下图：写入名称，创建新的仿真描述文件，则弹出SimulationSettings对话框，即仿真参数设置对话框如下图，其中可以进行交流扫描、直流扫描、直流偏执点分析和瞬态时域扫描着四个仿真类型。为了更好的设置仿真参数，就需要详细的了解仿真的设置参数，下面具体描述SimulationSettings中的参数设置情况。1、直流偏执点分析在Analysistype栏选择BiasPoint即可进行直流偏执点分析的设置，如下图：图中Options栏用以设置直流偏执点分析的基础：全局设置（GeneralSettins）、温度设置（Temperature）、直流偏执点保存（SaveBiasPoint）和直流偏执点的加载（LoadBiasPoint）。OutputFileOptions栏用以设置分析输出情况：Includedetailedbiaspointinformationfornonlinearcontrolledsourceandsemiconductors[OP]选项，表示是否详细输出非线性可控激励源和半导体的直流偏执点信息；PerformSensitivityanalysis[.SENS]选项，表示是否进行基础的灵敏度分析，若选择，则需确定输出变量名称；Calculatesmall-signalDCgain(TF)选项，表示是否计算小信号的直流增益，若选择，则需确定增益计算的输入源和输出变量。2、直流扫描分析在Analysistype栏选择DCSweep即可进行直流扫描分析参数设置，如图。其中Options栏用以选择参数设置对象，包括：基本扫描、第二变量扫描、蒙特卡洛分析（最坏情况分析）、参数扫描、温度设置以及直流偏执点的保存与加载情况。Sweepvariable栏用以设置扫描变量；Sweeptype用以设置变量扫描方式：线性、对数还是按列表（自定义）扫描。3、交流扫描（噪声）分析在Analysistype栏选择ACSweep（Noise），则进入交流扫描（噪声）分析界面如下图。其中Options栏的设置与直流扫描相同，都是用以选择参数设置对象的；ACSweepType栏用以设置交流扫描方式，即确定激励源频率变化方式，有线性和对数变化两种扫描方式；NoiseAnalysis栏用以设置噪声分析参数，勾选Enabled就可以对其进行设置了。4、时域（瞬态）分析在Analysistype栏选择TimeDomain（Transient）即可进入时域（瞬态）分析的参数设置界面。其中Runtotime栏用以设置分析截止时间；Startsavingdataafter设置数据保存时间；Transientoptions栏用以设置时域分析参数，包括：分析的最大步进时间、是否计算时域分析的初始直流偏执点、允许在复用模块中运行；点击OutputFileOptions，在弹出的TransientOutputFileOptions对话框中可以设置数据输出文件时间间隔，PerformFourierAnalysis栏用以设置傅里叶变换的输出参数，下方的［/OP］选项与前面的直流偏执点分析介绍相同。5、蒙特卡洛／最坏情况分析在基本的四类分析中，时域分析、直流扫描分析和交流扫描分析这几类分析都可以与蒙特卡洛分析相互配合，在参数设置窗口，点击Options栏中的MonteCarlo/Worst即可进行蒙特卡洛分析和最坏情况分析参数的设置。蒙特卡洛分析参数设置如下图，其中可以设置输出变量、运行次数（统计分析）、参数分布方式（均匀分布、高斯分布、用户自定义分布）、数据保存方式等，同时还可以加载其它分析参数。注意：蒙特卡洛／最坏情况分析前，必须先确定电路中相关元件的容差值，否则无法进行该蒙特卡洛统计分析。选择Worst-case/SensitivityOptions，即可进行最坏情况分析的参数设置，用以选择容差方式和容差限制，如图。6、参数扫描分析在以上所述三类基本PSpiceA/D仿真基础上，还可以进行蒙特卡洛分析、参数扫描分析和温度扫描分析，点击Options栏中ParametricSweep，即可进行参数扫描参数设置如下图。其中Sweepvariable栏设置扫描变量；Sweeptype设置扫描方式。7、温度扫描分析在Options栏选择Temperature即可进行温度设置。其中，Runthesimulationattemperature设置仿真运行温度；Repeatthesimulationforeachofthetemperature设置仿真温度列表。8、直流灵敏度分析在直流偏执点分析中，勾选PerformSensitivityanalysis,再写入灵敏度分析目标变量，运行直流偏执点分析，即可得到这里简单的直流灵敏度分析。三、仿真结果分析在电路模型放置完成，仿真参数设置完毕后，就可以进行PSpice仿真了，接下来，以交流扫描为例，阐述仿真输出结果的相关分析。1、设置ＲＣ单管放大电路的交流扫描参数如下图。2、点击确定回到原理图绘制页面，执行PSpice/Run命令，或者直接点击按钮，开始运行仿真，则会弹出交流扫描的输出波形如下图。在该波形输出的基础上，可以添加其它波形，也可以进行结果的相关分析，包括幅频分析、相频分析等。执行Trace/AddTrace命令，在弹出的Addtraces对话框中添加设计者所需要的电路各项性能参数，也可以添加函数进行简单的性能参数的计算输出。3、执行Trace/EvaluateMeasurement命令，弹出EvaluateMeasurement对话框，用以添加测量函数，可以计算电路其它性能指标，例如带宽、增益计算等，这些目标函数得出的电路性能数据，可以直接看到相关性能指标数值，更可以用于PSpiceA/A高级分析工具。4、许多时候我们需要的不只是直观的波形，而且需要详细的数据输出，这很简单，执行View/OutputFile命令，即可输出电路仿真文件，其中包括了所有详细的仿真数据：输入数据以及各种输出数据，如下图为仿真输出数据列表。5、在交流扫描基础上，还可以进行简单的蒙特卡洛（最坏情况）统计分析，和参数扫描分析。下面以参数扫描分析为例，概括PSpiceA/D分析中的基本参数扫描和统计分析的方法。（1）参数扫描基本参数设置注意：必须添加模型库中的“PARAMETERS:”模型并添加其load属性，使之与L1属性相连。（2）运行仿真，弹出AvailableSelections对话框，可以选择所要观察参数对应曲线，可方便的看出所改变的元件值对电路性能的影响。从下图中就可以方便的看出L1的值对电路性能的影响。