武汉理工大学CAA课设总集

武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告目录1.PSPICE软件简介.........................................................................................-2-1.1PSPICE程序简介.........................................................................................-3-1.2PSPICE功能简介.........................................................................................-4-2.电路原理..............................................................................................................-7-2.1节点电压、支路电流电路......................................................................-7-2.2一阶暂态电路...............................................................................................-10-3.仿真曲线.........................................................................................................-12-3.1.节点电压，支路电流仿真图.............................................................-12-3.2一阶暂态电路仿真图..............................................................................-14-4曲线分析..............................................................................................................-17-4.1节点电压、支路电流仿真图分析...................................................-17-4.2节点电压仿真曲线分析.........................................................................-17-4.3一阶电路暂态分析...................................................................................-18-5设计电路分析总结....................................................................................-19-5.1节点电压、支路电流分析....................................................................-19-5.2一阶暂态电路分析总结.........................................................................-19-6.课程设计心得...............................................................................................-20-7.参考文献............................................................................................................-21-武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-2-1.PSPICE软件简介用于模拟电路仿真的SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCADPSPICERelease10.5，与传统的SPICE软件相比，PSPICE10.5在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。PSPICE软件的使用已经非常流行。在大学里，它是工科类学生必会的设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可少的设计工具。武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-3-1.1PSPICE程序简介PSPICE是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。SPICE(Simul－ationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)是由美国加州大学伯克莉分校于1972年开发的电路仿真程序。随后，版本不断更新，功能不断增强和完善。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。目前微机上广泛使用的PSPICE是由美国MicroSim公司开发并于1984年1月首次推出的。SPICE有工业版（Productionversion）和教学版(Evaluationversion）之分，本书介绍1986年8月推出的PSPICE6.3版本（MicroSimEvaluationVersion6.3，即教学版，有时也称为学生版）。它能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析。PSPICE6.3可以对众多元器件构成的电路进行仿真分析，这些元器件以符号、模型和封装三种形式分别存放在扩展名为slb、lib和plb三种类型的库文件中。*.slb库中的元器件符号用于绘制电路图；*.lib库中的元器件模型用于电路仿真分析；*.plb库中的元器件封装形式用于绘制印刷电路板的版图。在电路仿真分析中只用到前两个库。1.1.1PSPICE6.3运行环境硬件环境：486以上的IBMPC机或兼容机，8M以上内存，最好有80M以上硬盘空间（PSPICE6.3完全安装将占用63M左右的空间），标准键盘及VGA以上显示适配器，鼠标，CD-ROM驱动器（用于安装PSPICE）。软件环境：Windows3.X、Windows95或WindowsNT3.51以上武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-4-1.2PSPICE功能简介PSPICE6.3可执行的主要分析功能如下：1.2.1暂态分析非线性暂态分析简称为暂态分析。暂态分析计。算电路中电压和电流随时间的变化，即电路的时域分析。这种分析在输入信号为时变信号时显得尤为重要。时域分析是指在某一函数激励下电路的时域响应特性。通过时域分析，设计者可以清楚地了解到电路中各点的电压和电流波形以及它们的相位关系，从而知道电路在交流信号作用下的工作状况，检查它们是否满足电路设计的要求。武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-5-1.2.2交流分析线性小信号交流分析简称为交流分析。它是SPICE程序的主要分析功能。它是在交流小信号的条件下，对电路的非线性元件选择合适的线性模型将电路在直流工作点附近线性化，然后在用户指定的范围内对电路输入一个扫频信号，从而计算出电路的幅频特性、相频特性、输入电阻、输出电阻等。这种分析等效于电路的正弦稳态分析即频域分析。频域分析用于分析电路的频域响应即频率响应特性。这种分析主要用于分析电路的幅频特性和相频特性。小信号转移特性分析主要分析在小信号输入的情况下，电路的各种转移函数，通常分析的是电路的电压放大倍数。噪声分析是电路设计的重要内容之一。在模拟电路中，无源器件和有源器件均会产生噪声，主要包括电阻上产生的热噪声，半导体器件产生的散粒噪声和闪烁噪声。在噪声分析时，将元件的噪声等效为一个输入信号进行交流分析。通过噪声分析可以计算出各器件在某一输出节点产生的总噪声以及某一输入节点的等效输入噪声。从而可以分析一个电路产生噪声的主要来源，采取一定的电路设计措施来减小噪声的影响。1.2.3灵敏度分析灵敏度分析包括直流灵敏度分析和蒙特卡罗分析两种。直流灵敏度分析业称为灵敏度分析。它是在工作点附近将所有的元件线性化后，计算各元器件参数值变化时对电路性能影响的敏感程度。通过对电路进行灵敏度分析，可以预先知道电路中的各个元件对电路的性能影响的重要程度。对于那些对电路性能有重要影响的元件，要在电路的生产或元件的选择时给予特别的关注。武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-6-1.2.4统计分析统计分析主要包括蒙特卡罗分析和最坏情况分析。蒙特卡罗分析是在考虑到器件参数存在容差的情况下，分析电路在直流分析、交流分析或暂态分析时电路特性随器件容差变化的情况。另一种统计分析是最坏情况分析，它不仅对各器件参数的变化逐一进行分析，得到单一器件对电路性能的灵敏度分析，同时分析各器件容差对电路性能的最大影响量(最坏情况分析)，从而达到优化电路的目的。PSPICE10.5个人认为它最为突出之处，是改进了其9.2版本，使绘制电路，以及仿真算法更加优化，更加节省时间（以前进行1S的仿真如果取点ms级，那将是非常恐怖的事情），而且蒙特卡罗分析和最坏情况分析有助于我们模拟在不同温度和环境，以及元件损坏的情况下电路的实现过程及结果，那么我们就知道电路的弱点，以及电路中的最重要元件，就可以相应的对其采取保护、散热等措施。武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-7-2.电路原理2.1节点电压、支路电流电路2.1.1设计原理图N1V112VdcN2N020R110021R45021R35021R27521图2-1节点电路2.1.2参数说明：这个电路图的原件参数都已标注于电路图上面。2.1.3原理图分析：在电路中任意选择某一节点为参考节点，其他节点为独立节点，这些节点与参考节点之间的电压成为节点电压，节点电压的参考极性是以参考节点为负，其余独立节点为正。由于任一支路都连接在两个节点上，根据KVL，不难断定支路电压就是两个节点电压之差。如果每一个支路电流都可由支路电压来表示，那么它也一定也可以用节点电压来表示。在具有n个节点的电路中写出其中（n-1）个独立节点的KCL方程，就得到变量为（n-1）个节点电压的共（n-1）个独立方武汉理工大学《电路CAA课程设计》课程设计报告-8-程，称为