培训教材

OrCADPSpice培训教材深圳光映计算机软件有限公司2培训目标：熟悉PSpice的仿真功能，熟练掌握各种仿真参数的设置方法，综合观测并分析仿真结果，熟练输出分析结果，能够综合运用各种仿真对电路进行分析，学会修改模型参数。一、PSpice分析过程二、绘制原理图原理图的具体绘制方法已经在Capture中讲过了，下面主要讲一下在使用PSpice时绘制原理图应该注意的地方。1、新建Project时应选择AnalogorMixed-signalCircuit2、调用的器件必须有PSpice模型首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为Capture\Library\pspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice模型，可以直接调用。其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含PSpiceTemplate属性。3、原理图中至少必须有一条网络名称为0，即接地。4、必须有激励源。原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。5、电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的割集。解决方法：电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。6、最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。绘制原理图设置仿真参数运行仿真观测并分析仿真结果3三、仿真参数设置1、PSpice能够仿真的类型在OrCADPSpice中，可以分析的类型有以下8种，每一种分析类型的定义如下：直流分析：当电路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。交流分析：作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。噪声分析：计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源（独立的电压或电流源）上。即计算输入源上的等效输入噪声。瞬态分析：在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。基本工作点分析：计算电路的直流偏置状态。蒙托卡诺统计分析：为了仿真实际生产中因元器件值具有一定分散性所引起的电路特性分散性，PSpice提供了蒙托卡诺分析功能。进行蒙托卡诺分析时，首先根据实际情况确定元器件值分布规律，然后多次“重复”进行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样，这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。完成了多次电路特性分析后，对各次分析结果进行综合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。与其它领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法一般统称为蒙托卡诺分析（取名于赌城MonteCarlo）,简称为MC分析。由于MC分析和最坏情况分析都具有统计特性，因此又称为统计分析。最坏情况分析：蒙托卡诺统计分析中产生的极限情况即为最坏情况。参数扫描分析：是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电路特性。温度分析：分析在特定温度下电路的特性。您对电路的不同要求，可以通过各种不同类型仿真的相互结合来实现。42、建立仿真描述文件在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述档，点击或PSpiceNewsimulationprofile，系统弹出如下对话框：输入name，选择Create，系统将接着弹出如下对话框：在Analysistype中，你可以有以下四种选择：TimeDomain(Transient)：时域(瞬态)分析DCSweep：直流分析ACSweep/Noise：交流/噪声分析Biaspoint：基本偏置点分析在Options选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进行的分析，其中GeneralSetting是最基本的必选项（系统默认已选）。Profile的名称调用以前Profile的参数设置53、设置和运行DCSweep点击或PSpiceEditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择DCSweep，在Options中选中PrimarySweep，如下所示：Sweepvariable：直流扫描自变量类型Voltagesource：电压源Currentsource：电流源必须在Name里输入电压源或电流源的Reference，如“V1”、“I2”。Globalparameter：全局参数变量Modelparameter：以模型参数为自变量Temperature：以温度为自变量Parameter：使用Globalparameter或Modelparameter时参数名称Sweeptype：扫描方式Linear：参数以线性变化Logarithmic：参数以对数变化Valuelist：只分析列表中的值Start：参数线性变化或以对数变化时分析的起始值End：参数线性变化或以对数变化时分析的终止值Increment、Points/Decade、Points/Octave：参数线性变化时的增量，以对数变化时倍频的采样点。6例：以自变量为Modelparameter为例，对于下示电路，对模型Q2N2222的参数BF进行DCSweep，参数设置如上图所示，对BF的值从200分析到300，自变量以线性增长，增量为10。VDDQ3Q2N2222VEE0RS21kV212VV3-12V0VQ1Q2N2222Q2Q2N2222RBIAS20kRC210kQ4Q2N2222out1C15pRC110kV1FREQ=5MEGVAMPL=0.1VVEEout20VDDRS11k在SimulationSetting中按OK按钮退出并保存设置参数。点击或PSpiceMarkersVoltageLevel，放置电压观测探针，位置如上图所示。点击或PSpiceRun运行PSpice，自动调用Probe模块，分析完成后，你将可以看到如下波形：BF200250300V(OUT1)5.40V5.45V5.50V波形显示出输出V(out1)与模型Q2N2222的BF参数变化关系。对于使用Globalparameter参数，必须在原理图中调用一个器件：Capture\Library\PSpice\Special库中的PARAM器件。然后对PARAM器件添加新属性，新属性即为一个Globalparameter参数。如新建一个RES属性。调用Globalparameter参数采用在PART的VALUE属性值中输入{RES}进行调用。74、设置和运行ACSweep点击或PSpiceEditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择ACSweep/Noise，在Options中选中GeneralSettings，如下所示：ACSweepType：其中参数的含义与DCSweep的SweepType中的参数含义一样。NoiseAnalysis：噪声分析Enabled：在ACSweep的同时是否进行NoiseAnalysis。Output：选定的输出节点。I/V：选定的等效输入噪声源的位置。Interval：输出结果的点频间隔。注意：对于ACSweep，必须具有AC激励源。产生AC激励源的方法有以下两种：一、调用VAC或IAC激励源；二、在已有的激励源（如VSIN）的属性中加入属性“AC”，并输入它的幅值。对于NoiseAnalysis，选定的等效输入噪声源必须是独立的电压源或电流源。分析的结果只存入OUT输出档，查看结果只能采用文本的形式进行观测。8例：按上图所设参数进行设置：ACSweep的分析频率从1Hz到1GHz，采用十倍频增量进行递增，每倍频采样点101。NoiseAnalysis的输出节点为OUT1，等效噪声源的输入源为V1，每隔5个频率采样点输出一次噪声分析结果。下图是AC分析结果及在10.23KHz时的噪声分析结果。Frequency1.0Hz100KHz10GHzV(OUT1)0V10V20V****08/01/0014:42:37*********PSpice9.1(Mar1999)********ID#1090601032**circuitfileforprofile:TRAN****NOISEANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC******************************************************************************FREQUENCY=1.023E+04HZ****TRANSISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)Q_Q1Q_Q2Q_Q3Q_Q4RB1.033E-141.036E-141.699E-151.696E-15RC1.263E-229.911E-233.507E-233.270E-23RE0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00IBSN2.389E-171.621E-161.597E-141.313E-14IC1.161E-141.042E-144.525E-154.404E-15IBFN0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00TOTAL2.196E-142.094E-142.219E-141.923E-14****RESISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)R_RBIASR_RC1R_RC2R_RS2R_RS1TOTAL2.607E-171.530E-163.512E-191.696E-131.699E-13****TOTALOUTPUTNOISEVOLTAGE=4.240E-13SQV/HZ=6.511E-07V/RTHZTRANSFERFUNCTIONVALUE:V(OUT1)/V_V1=1.012E+02EQUIVALENTINPUTNOISEATV_V1=6.432E-09V/RTHZY轴为系统增益与AC信号源幅值的乘积。95、设置和运行瞬态分析(TimeDomain(Transient))点击或PSpiceEditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择TimeDomain(Transient)，在Options中选中GeneralSettings，如下所示：Runto：瞬态分析终止的时间Startsavingdata：开始保存分析资料的时刻Transientoptions：Maximumstep：允许的最大时间计算间隔Skiptheinitialtransientbiaspointcalculation：是否进行基本工作点运算OutputfileOptions：控制输出档内容，点击后弹出如下对话框：在OUT文件里存储的资料的时间间隔是否详细输出偏置点的信息是否进行傅立叶分析10Output：用于确定需对其进行傅里叶分析的输出变量名。NumberofHarmonics：用于确定傅里叶分析时要计算到多少次谐波。Pspice的内定值是计算直流分量和从基波一直到9次谐波。Center：用于指定傅里叶分析中采用的基波频率，其倒数即为基波周期。在傅里叶分析中，并非对指定输出变量的全部瞬态分析结果均进行分析。实际采用的只是瞬态分析结束前由上述基波周期确定的时间范围的瞬态分析输出信号。由此可见，为了进行傅里叶分析，瞬态分析结束时间不能小于傅里叶分析确定的基波周期。例：按上图所设参数进行设置。从0时刻开始记录资料，到10US结束，分析计算的最大步长为0.1NS，允许计算基本工作点；输出资料时间间隔为20NS，允许进行傅立叶分析，傅立叶分析的对象为V(out2)，基波频率为1MHz，采用默认计算到9次谐波。分析结果如下：Time4.000us4.500us3.566usV(OUT2)5.0V5.5V6.0VV(V1:+)-100mV0V100mVSEL波形显示出节点OUT2的电压输出波形与