一、PSpice9功能简介PSpice是面向电子线路和集成电路

信息学院实验实习中心模拟电子技术实验——Pspice仿真应用Pspice在模拟电子中的应用一、PSpice9功能简介PSpice是面向电子线路和集成电路的仿真、分析软件，是SPICE(SimulationProgramWithIntegratedCircuitEmphasis)的一种微机版本。目前已有在WINDOWS方式下的Pspice9，它一般包括6个基本程序模块：Pspice在模拟电子中的应用（1）电路原理图编辑程序Capture；（2）激励源编辑程序StimulusEditor；（3）电路仿真程序PSpiceA/D；（4）曲线输出程序Probe；（5）模型参数提取程序ModelEditor；（6）元器件模型参数库LIB。电路图数据的输入既可以为文本方式，也可以为图形方式。采用图形方式绘制原理图相对简单直观，易于掌握。Pspice在模拟电子中的应用PSpice所能处理的电子元器件非常广泛，可直接输入的元器件有：（1）线性电路元件；（2）非线性受控源；（3）二极管、三极管、MOS晶体管等的半导体器件；（4）晶闸管、电力晶体管、功率MOS管等的功率器件；（5）运算放大器；Pspice在模拟电子中的应用（6）数字集成电路；（7）用于电子测量、控制等的常见集成芯片；（8）磁芯、传输线、开关等利用以上类型的元器件和Pspice的子电路输入功能，还可以对其他器件和电路进行建模，创建自己的器件，因此可以毫不夸张地说，PSpice能够分析所有的集总参数电路。Pspice在模拟电子中的应用在PSpice中，为了能够准确地分析电路的真实行为，可设置的半导体器件的模型参数较多，有的达40多个。不过，这些参数不必都需要输入，许多参数在软件中有其隐含值。此外，PSpice中提供有极为丰富的半导体器件库与集成电路库，有关模型参数已根据厂商的产品性能在器件库中设定好，分析时只要简单地给出其型号，用户不必了解器件和集成电路的具体技术指标。Pspice在模拟电子中的应用PSpice的分析功能十分强大，基本的分析功能有：（1）工作点分析。除能够给出工作点处各电压、电流和电路的功耗外，还可进行工作点处的灵敏度分析和小信号直流增益分析。（2）瞬态分析（或称时域分析）。在瞬态分析完成后，也可以进行傅里叶分析，给出周期信号的前9次谐波分量和总谐波失真。Pspice在模拟电子中的应用（2）瞬态分析（或称时域分析）。在瞬态分析完成后，也可以进行傅里叶分析，给出周期信号的前9次谐波分量和总谐波失真。（3）正弦小信号分析。该项分析将电路在工作点处线性化,可给出电路的频响特性。在此分析中，PSpice也可做噪声分析。Pspice在模拟电子中的应用除以上基本分析功能外，Pspice还可进行器件模型参数的扫描分析、温度特性分析、蒙托卡偌统计及最坏情况分析。另外，Pspice的数据后处理程序Probe就像一台功能强大的示波器，能根据计算数据绘制出相应的曲线。他还可以对输出数据进行多种运算和分析。总之，Pspice是电子线路、集成电路分析与设计的一个强有力工具，它一直被公认为是最优秀的通用电路分析软件之一。Pspice在模拟电子中的应用Pspice在模拟电子电路中的仿真应用实例一、实验目的学习Pspice电路仿真软件的基本应用，掌握直流静态工作点分析法、瞬态特性分析法和交流扫描分析法等基本方法。二、实验要求1.完成晶体管单级放大器原理图的绘制及元器件参数设置Pspice在模拟电子中的应用2检查电路中各节点电压和各支路电流，按设计要求调整静态工作点3观察输入和输出电压波形，并测量电压放大倍数4通过改变静态工作点，观察饱和失真和截止失真5测量放大器的输入电阻6测量放大器的输出电阻Pspice在模拟电子中的应用7仿真分析电路的频率特性，并测量放大器的下限截止频率和上限截止频率8观察放大器的相频特性曲线Pspice在模拟电子中的应用三、实验步骤1.打开并绘制新的电路原理图双击桌面CaptureCIS图标，即可进入orCAD主界面，如图1.1所示。图1-1Pspice在模拟电子中的应用1.1在创建新的绘图页之前，必须先建立一个新项目。选中上图1.1File\new\project功能，调出newproject对话框，如图1.2所示。图1.2Pspice在模拟电子中的应用图1-3在name栏输入项目名（如aa）。注意，使用Pspice仿真，必须选择CreateanewProjectUsing栏目对话框中第一项（AnalogorMixed-SignalCircuit），并在location栏输入存盘路径（如D驱动器123）及文件夹名（不能为汉字，可输入本人学号）后，单击“OK”出现图1-3绘图窗口选择。Pspice在模拟电子中的应用1.2选择createablankpro单击确定就可进入如图1-4所示绘图区图1-4Pspice在模拟电子中的应用1.2.1加载元件库（1）利用菜单栏启动place/part命令，或单击右侧工具栏命令按钮，便打开取放元件对话框，如图1-5所示。图1-5元件选择区库文件显示区元件图形浏览区Pspice在模拟电子中的应用（2）单击〖addlibrary...〗按钮，出现库文件浏览对话框，如图1-6所示。有一个文件夹pspice和34个库文件。图1-6Pspice在模拟电子中的应用（3）如要对电路进行模拟仿真，必须加载pspice中的库文件。选择文件夹pspice并单击打开，将库内所有的文件选中，单击〖打开〗将所选元件装入元件库中。如图1-7图1-7Pspice在模拟电子中的应用1.2.2取放元件在图1-5中选择元器件所在的库（在库文件显示区）和需要的元器件（在元器件选择区），单击〖OK〗，选定的元件就会出现在电路图绘制窗口，通过移动鼠标来移动元器件的位置、布局，再单击鼠标放置元器件，每单击一次放置一个相同的元器件。如图1-8所示。单击鼠标右键弹出快捷键，可编辑元件属性。Pspice在模拟电子中的应用图1-8Pspice在模拟电子中的应用1.2.3放置偏置电源和接地符号利用菜单栏启动place/power命令，或者单击绘图工具栏的按钮，打开取放电源对话框，如图1-9。装库方法和加载元器件相同。图1-9Pspice在模拟电子中的应用利用菜单栏place/Ground命令，或者单击绘图工具栏按钮，打开放置接地符号对话框，如图1-10所示。接地符号的放置方法和放置元器件相同。电路要设置零节点。图1-10Pspice在模拟电子中的应用1.2.4连接线路和放置节点当元器件、电源和接地点放置完毕后，利用菜单Place/Wicc命令，或者单击工具栏的按钮，光标变成十字状，将光标移到元器件的引脚，单击鼠标，划线开始。移动鼠标可以画出一条线，当到达另一个引脚时，再单击鼠标，便可完成一段走线。此时光标仍然处于画线状态，若要结束画线，可单击鼠标右键，选择菜单“EndWire”。绘制原理图如图1-11所示。Pspice在模拟电子中的应用图1-11Pspice在模拟电子中的应用1.3元件属性编辑当电路图绘制完成后，各元器件均标注默认值。需要将它们改成设计设计值。（1）电阻、电容：用鼠标单击该参数项，即可打开相应的对话框进行参数设置。（2）直流电源VDC、交流信号源VSIN：参数修改同上。例：交流信号源VSIN设置：直流偏移量（VOFF)＝0。电压幅值（VAMPL)＝10mv，频率(FREQ)＝1KHZ，直流电源VDC=12VPspice在模拟电子中的应用（3）三极管Q2N2222参数设置方法:激活三极管，打开Eidt\Pspicemodel文本框，修改电流放大系数Bf＝100（默认值为255.9），修改Vje＝0.7V(默认值为0.75V),修改基区电阻Rb＝300（默认值为10）。修改完成后，存盘退出。其它的参数不要随意修改，避免仿真时出错。特别注意：仿真时必须使用带有“0”接地符号的元件。其它的接地符号不能于仿真中。Pspice在模拟电子中的应用2．检查电路中各节点电压和各支路电流，按设计要求调整静态工作点1）调整静态工作点a）参照绘制原理图的步骤，建立一个新项目，完成晶体管单级放大器原理图绘制及器件参数设置，如图1.12所示。然后存盘。Pspice在模拟电子中的应用图1-12Pspice在模拟电子中的应用b）建立仿真对话框在主菜单中选择Pspice\newsimulationprofile功能选项或单击工具栏按钮，调出newsimulation对话框，并输入名称“DC”，如图1.13所示。图1-13Pspice在模拟电子中的应用选择Create建立对话框后，调出simulationsetting对话框，如图1.14所示图1-14Pspice在模拟电子中的应用C）在Analysis栏的下拉列表中选择Biaspoint选项。即设置分析类型为直流静态工作点分析，选择Pspice\Run功能选项或单击主工具栏的按钮来启动Pspice程序执行仿真，并调出Pspice仿真窗口。选择View\OutputFile功能选项，这时会出现在输出波形图区出现一个输出文件窗口，如图1-15所示，在此窗口可以了解到电路中各节点的电压值及各支路的电流值，即电路的静态工作点。Pspice在模拟电子中的应用图1-15Pspice在模拟电子中的应用d）通过观察电路中各节点电压和各支路电流，调整静态工作点。方法一：通过图1.15输出的文本框，可以观察电路中各节点电压、电流以及电路的其它信息。但是，在观察静态工作点的时候，建议关闭该窗口。通过方法二进行观察。方法二：由于执行了Pspice直流工作点仿真，此时激活原理图界面上快捷键第二行中的电压和电流图标，便可直接在电路图上显示各节点处和各支路中的电压和电流，如图1.16所示，通过图1.16观查三极管Ub,Uc,Ue电压值，同学们可以自己分析，此时，三极管是否工作在放大区？Pspice在模拟电子中的应用图1-16错Pspice在模拟电子中的应用3．观察输入、出电压波形，测量电压放大倍数。1）在图1.12共射单管放大电路的输入端加入交流信号源VSIN（交流信号频率：1kHz，幅值：10mv）并将其符号更改为Us。定义输入输出电压符号（输入电压Vi和输出电压Vo），方法为选择右边垂直工具栏图标，在弹出的对话框内输入Vi（网络别名），将其放置于信号源Us与电容C1之间，同理，给负载电阻与电容C2之间放置Vo，在工具栏单击按钮（电压），放置波形显示指示点。如图1.17所示。Pspice在模拟电子中的应用图1-17Pspice在模拟电子中的应用2）建立新的项目名，选择Pspice\newsimulationprofile功能选项或单击工具栏按钮，调出newsimulation对话框，并输入名称“AC”，如图1.18所示。图1-18Pspice在模拟电子中的应用选择Create建立对话框后，调出simulationsetting对话框，如图1.19所示。图1-19Pspice在模拟电子中的应用在Analysis栏的下拉列表中选择TimeDomain选项。即设置分析类型为瞬态特性分析。瞬态特性分析终止时间Runto=2ms，起始时间startsavingdata=0，时间间隔为Maimunstep=2us，存盘并选择Pspice\Run功能选项或单击主工具栏的按钮来启动Pspice程序执行仿真，就会弹出Probe（波形观测区）窗口。如图1-20.Pspice在模拟电子中的应用图1-20Pspice在模拟电子中的应用由于输入电压与输出电压在幅值上相差很大，为便于观察和测量，采用在同一个窗口内分区显示的方法来观察输入电压波形和输出电压波形。首先选择Plot\AddPlottoWindow功能选项建立另一个观测区，然后选择TraceAdd功能选项键或按图钮调出调出AddTraces对话框，分别选定这两个区域的坐标函数名称，即V(V0)和V(Vi)。此时显示波形的Probe窗口如图1-21所示。Pspice在模拟电子中的应用图1-21Pspice在模拟电子中的应用4．通过改变静态工作点，观