3基本特性分析SPICE软件

2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity3-1概述3-2电路模拟分析的步骤3-3基本电路特性分析参数的设置3-4电路特性分析中的信号源基本电路特性分析2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversityPSpice10功能2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity一个电路能否用PSpice仿真，取决于2个条件：(1)电路中的元器件必须有相应的模型和模型参数描述。(2)电路的规模只受到计算机资源制约。PSpice工作原理2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversityPSpiceA/D与配套软件2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity基本功能－对电子线路进行各种模拟分析电路特性参数分析－对模拟结果的分析处理高级分析功能元器件符号库和模型参数库的编辑修改Pspice软件的功能2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversityPspice的模拟分析功能2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversityPSpice模拟分析的直接结果是节点电压和支路电流，但结合利用Pspice/Probe模块的功能,不但可以像示波器那样直接显示电压和电流波形以及对波形进行数学处理，还具有下述三项分析功能：(1)电路特性参数的提取：调用软件提供的多种“Measurement”函数，可以从波形中提取出表征电路特性的参数，例如增益、带宽、中心频率、上升时间等等。用户还可以根据需要，遵循规定的格式，自行编写可以提取特定参数的“Measurement”函数。以前版本中将“Measurement”函数称为“GoalFunction”。(2)电路性能分析：Probe模块具有PerformanceAnalysis功能，可以定量分析电路特性随元器件参数的变化关系，有利于改进电路设计。这是一种面向设计的功能。(3)电路特性参数分布的直方图统计：根据设计好的电路进行实际生产时，由于采用的元器件参数具有分散性，必然引起产品电特性的分散。在Probe中可以用直方图显示产品性能的分布。这是一种面向生产的设计，又称为成品率分析、可制造性设计。电路特性参数分析——对模拟结果的分析处理2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversitySensitivity工具：进行灵敏度分析，鉴别出电路设计中哪些元器件的参数对电路电特性指标起关键作用。用于优化设计的Optimizor工具：优化选定电路中关键元器件的参数，以满足对电路性能目标的各种要求。用于可靠性设计(降额设计）的Smoke工具：对电路中的元器件进行热电应力分析，检验元器件是否由于功耗、结温的升高、二次击穿或者电压/电流超出最大允许范围而存在影响电路可靠性的应力问题，并及时发出警告。用于可制造性设计的MonteCarlo工具：分析实际生产中由于元器件参数分散性导致的电路特性统计分布情况，从而可以进一步预测生产成品率。PSpice/AdvancedAnalysis2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity模拟分析的结果是节点电压和支路电流，但可以转换为电路特性参数，进而进行优化设计。不同版本中节点表示方法不同，输出变量表示格式不完全相同。单位采用工程单位制，使用中可省略。数字采用科学表示方法并且可以采用比例因子(注意：M代表“毫”、MEG代表“兆”)。几点说明2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity直流源标准交流信号瞬态分析用信号(包括：脉冲源、分段线性源、正弦调幅信号、正弦调频信号、指数信号共5种)。时钟信号一般脉冲信号源总线信号(可以是2位、4位、8位、16位和32位共5种)。Pspice模拟分析中可采用的信号源2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity(1)PSpice中的各种分析功能分为基本分析功能和选项分析功能两类。基本分析功能分为4组，对应4种分析类型：BiasPointsDCSweepACSweep/NoiseTimeDomainSimulationProfile2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversitySimulationProfile2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversityBiasPointDCSweepACSweep/NoiseTimeDomainOPDCACTRANTFNOISEFOURSENSTemperature(Sweep)SaveBiasPointLoadBiasPointParametricSweepMonteCarlo/WorstCase模拟类型分组及每组包括的分析功能2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity(2)进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括基本功能分析和相应的选项分析。由此引入SimulationProfile的概念。一个SimulationProfile的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的具体要求。(3)对同一个电路，可以建立多个SimulationProfile。而且不同SimulationProfile中的分析类型可以相同，当然，分析要求不会相同。(4)模拟分析时只能针对一个SimulationProfile的要求进行。每个SimulationProfile的设置以及分析结果单独存放。(5)同一个电路的多个SimulationProfile由项目管理器管理。SimulationProfile2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity3-1概述3-2电路模拟分析的步骤3-3基本电路特性分析参数的设置3-4电路特性分析中的信号源基本电路特性分析2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity1.绘制电路图，包括设置元器件参数。2.SimulationProfile设置。(1)执行PSpice/NewSimulationProfile命令。(2)给SimulationProfile确定一个名称。(3)设置SimulationProfile参数。3.执行PSpice/Run命令，启动模拟进程。4.调用Probe模块，显示、分析模拟结果。电路模拟分析的基本步骤2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity1.执行PSpice/NewSimulationProfile命令2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity可以从InheritFrom下拉列表中选用一个已有的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数,应在该列表中选择none。2.给模拟类型分组确定一个名称(无任何限制)。2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity在分组中基本特性分析必须进行，用户还可以选定要包括哪几种任选项特性分析。对选中的每一种特性分析类型，需设置相应的特性分析参数，这是在电路模拟过程中需由用户进行的主要工作。新版本中采用交互方式设置，老版本中需按格式语言编写，很易出错。设置模拟类型分组和电路特性分析参数2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity设置模拟类型分组和电路特性分析参数2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity3-1概述3-2电路模拟分析的步骤3-3基本电路特性分析参数的设置3-4电路特性分析中的信号源基本电路特性分析2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity对模拟电路共有8种基本电路特性分析。基本电路特性分析参数的设置2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity对每种电路特性分析应明确下面4个问题：(1)这种特性分析的功能是什么。(2)进行这种特性分析需设置哪些参数。(3)特性分析结果以什么方式输出。默认状态下,若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在.OUT文本输出文件中,否则存入.DAT二进制文件,需调用后处理模块PROBE显示结果波形。如果需要，也可通过设置,将波形数据同时存入.OUT输出文件中。(4)与这种特性分析有关的注意事项和容易出错的问题。基本电路特性分析参数的设置2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity3-3-1直流工作点分析参数设置3-3-2直流特性分析参数设置3-3-3交流小信号特性分析参数设置3-3-4瞬态特性分析参数设置3-3-5瞬态特性分析中的信号源基本电路特性分析参数的设置2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity1.直流工作点分析(BiasPointDetail):计算电路的直流工作状态，并给出非线性器件的工作点和线性化参数。2.直流灵敏度分析(DCSensitivity)：分析节点直流电压对电阻、独立源、控制开关、二极管、双极晶体管参数的灵敏度。元件灵敏度：S(T,X)=dT/dX相对灵敏度：元器件值变化1％引起电路特性T的变化SN＝X*S(T,X)/1003.直流传输特性分析(TransferFunction)：将电路在直流工作点处作线性化处理，计算下述3个参数：输出端和输入端直流电压之比（小信号增益）输入电阻输出电阻直流工作点分析参数设置2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity1.直流工作点分析(BiasPointDetail)2.直流灵敏度分析(DCSensitivity)3.直流传输特性分析(TransferFunction)直流工作点分析参数设置2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity演示2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity(1)进行电路模拟分析时对元器件符号库有什么要求？(2)SimulationProfiles在电路模拟中起什么作用？(3)直流工作点分析对AC交流小信号分析和TRAN瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的AC、TRAN特性，是否必须首先设置直流工作点分析？思考题2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity作用：使电路中某一参数(称为自变量)在一定范围内变化。对自变量的每一个取值,计算一次电路的直流偏置特性(称为输出变量)。DC分析时,还可以指定一个参变量并确定其变化方式。对参变量的每一个取值，均使自变量在其变化范围进行一次扫描，计算输出变量的变化情况。直流特性分析参数设置（DCSweep）2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity直流特性分析参数设置（DCSweep）2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity基本参数(自变量)设置直流特性分析参数设置（DCSweep）2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity参变量参数设置直流特性分析参数设置（DCSweep）2010SchoolofMicroelectronicsXidianUniversity说明:直流特性扫描分析结果存入.DAT文件，需调用PROBE模块显示结果曲线。若要将结果存入.OUT文件,需在电路中相应位置设置输出指示符。直流特性分析参