1、第一讲 电路仿真软件PSPICE,内容,阅读：通用电路分析程序8.0应用指南,模拟电路基础,1. PSPICE9.1简介,分析功能介绍,操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,传统的电路设计是用笔和纸估算和搭焊电路的方法。,缺点：,1）电路分析主要靠手工估算，过程繁琐；,2）无法进行容差分析和最坏情况分析；,3）不能模拟某些破坏性故障或边缘状态；,4）不能对集成电路的内部寄生参量进行准确模拟；,5）调试困难。,在当前的电子系统以及集成电路的设计过 程中，以电子计算机辅助设计（CAD Computer Aidid Design)为基础的电子设计自动化（EDA Ele
2、ctronics Design Automation)技术已经成为必不可少的工具之一。,电路仿真工具采用数学、物理模型和仿真算法，利用计算机的计算、存储和图形处理的高速和高效率，以电路理论为依据，无需任何实际元器件，用预先设计出的各种功能的应用程序，取代大量的仪器仪表。,一个电路仿真程序相当于一个现代化的电子电路实验室。它为设计者提供了一个创造性的工作环境。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,SPICESimulation Program with Integrated Circuit Emphasis 一种交互式的电路模拟程序
3、，能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。 美国加州大学Berkeley分校电子工程和计算机系开发。第一版本于1972年完成。 PSpice是Spice家族的一员，适用于PC机。其主要算法与SPice2相同，由美国Microsim公司1984年推出。 1988年SPICE被定为美国国家标准。 1998年1月Microsim公司被OrCAD公司并购， PSpice因此正式更名为OrCAD PSpice A/D。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,OrCAD PSpice A/D在整个OrCAD设计环境中负责电路的仿真和验证工作。,它可以当作一个软件的电路面包板，用户在上面建立电路
4、模型和设置激励信号后，可根据要求来测试设计的电路。,如果仿真结果顺利通过检测，就可以进入后续的Layout Plus的程序，进行印刷电路板（PCB)的设计；或者进入Express程序，进行可编程逻辑阵列（PLD)的设计。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,电路原理图输入程序Schematics 电路仿真程序Pspice 输出结果绘图程序Probe 激励源编辑程序Stimulus Editor 模型参数提取程序Parts 优化设置程序Optimizer,PSpice的基本程序项,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,电路原理图输入程序Schematics,PSpice
5、的输入基本上是以电路原理图和网单文件两种形式。PSpice5.1 以上版本，是以电路原理图形式输入的。这种输入方式比较简单、直观。用户从符号图形库中调出所需的电路元器件符号，组成电路图，由原理图编辑器自动将原理图转化为电路网单文件，并标上节点号，提供给仿真程序进行仿真。如果用户熟悉电路描述语言，也可直接输入电路网单文件。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,电路仿真程序PSpice,这是整个软件的核心部分。其功能包括：直流工作点分析、直流转移特性分析、直流小信号传输函数计算、交流小信号分析、交流小信号噪声分析、瞬态分析、傅里叶分析、直流灵敏度分析、温度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗
6、统计分析等等。 电路仿真程序接收电路原理图输入程序的电路拓扑和元器件模型参数信息，经过元器件模型处理形成电路方程，求电路方程的数值解，最后给出计算结果。仿真结果一般由图形文件（*.DAT）和数据文件(*.OUT)两部分组成。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,输出结果绘图程序Probe,Probe程序是Pspice的输出图形后处理软件包。它接受仿真程序输出的绘图文件（*DAT），在屏幕上绘出仿真结果的曲线、波形，还可以硬拷贝到打印外设上。所以被称为软件示波器。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,激励源编辑程序Stimulus Editor,Pspice中信号源种
7、类较多，尤其是瞬态分析的信号源，有正弦源、脉冲源、指数源、分段线形源、单频调频源等等。为了方便用户设定这些信号源，Pspice用激励源编辑程序帮助用户快速地建立输入信号源的波形。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,模型参数提取程序Parts,确立电路中所用元器件的精确模型对于模拟电路的计算机辅助分析至关重要。由于厂家所提供的测量数据都是器件如何工作的外部特性，而Pspice中所用到的是从器件的内部物理过程来描述该器件如何工作的物理模型和相关模型参数。这就需要设法将厂家提供的测量数据变换成物理模型参数。Parts就是一个从器件特性中直接提取模型参数的软件包。这是一个优化提取的程序
8、，根据用户给出的元器件特性或参数初值用曲线拟合等优化算法，得到参数的最优解。然后将该模型放入库中就可以利用模型进行仿真。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,优化设置程序Optimizer,对已经具有大致的基本功能的电路，如果需要调节某些性能参数，如增益、带宽等，可使用Optimizer对电路进行优化。Optimizer调整电路中的参数值，观察参数的微弱变化对电路性能的影响，不断调整，直到性能达到要求为止。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,元器件模型参数库LIB,PSpice提供了一个元器件参数库，它们都以*.LIB的文件形式放在LIB目录中，供仿真程序调用。除
9、了备有分立元件参数库以外，还有集成电路的宏模型库，并提供了一些著名的器件和IC生产厂家的专有元器件库。例如二极管库DIODE.LIB双极型晶体管库BIPOLAR.LIB通用运算放大器库LINEAR.LIB等等。,电路仿真软件PSPICE PSPICE9.1简介,设计管理Design Manager,具有强大的文件管理能力。它将一个设计中所有的输入输出文件以及电路图等文件当作一个整体进行处理。,电路仿真软件PSPICE 分析功能介绍,直流分析 交流分析 瞬态分析 统计分析,电路仿真软件PSPICE 分析功能介绍,数量使用单位：Pspice规定了10种比例因子。它们用特殊符号表示不同的数量级。T=
10、1E+12 G=1E+9 MEG=1E+6 K=1E+3 MIL=25.4E-6 M=1E-3 U=1E-6 N=1E-9 P=1E-12 F=1E-15,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,实际应用中存在非正弦量的周期性变化的电压或电流。,一个非正弦周期量可以分解为恒定分量和一系列频率不同的正弦分量。,设周期函数为f(t) 的角频率为 ，周期是T，如果满足在一个周期内包含有限个最大值和最小值以及有限个第一类间断点，则f(t) 可以分解为下列傅里叶级数：,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,P4.13, The voltage sources are vi=240+100s
11、in2100t(V), R200， C50F， Determine VAC and VDC in output voltage vo.,VDC=240V,RC- High-Pass Filter,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,电路仿真软件PSPICE 操作入门及应用举例,问题：一个简单的二极管电路 一个二极管电路如图所示，现在我们利用PSpice（或在实验室）给输入端加上正弦信号，看一看，输出端会产生什么样的波形？如果我们用一个电阻替换掉二极管，输出端波形又是什么样的？两种情况下的输出为什么会产生形状上的差别，问题的关键是什么？,
