1、1电路 CAD 实习报告2目录一、概述 3二、例题 3【例 3-1】 3【例 3-2】 4【例 3-3】 5【例 3-4】 5【例 3-5】 6三、习题 7【习题 1】 .7【习题 2】 .9【习题 3】 .10【习题 4】 .10【习题 5】 .11【习题 6】 .12【习题 7】 .13【习题 8】 .14【习题 9】 .15【习题 10】 .15【习题 11】 .16【习题 12】 .16【习题 13】 .18【习题 14】 .18【习题 15】 .20四、实习心得 .21五、参考文献 .223一、概述： 电子电路 CAD是一门实践性很强的课程。 ORCAD 是由 ORCAD公司于八十年
2、代末推出的 EDA软件，它是世界上使用最广的 EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它 EDA软件而言，它的功能也是最强大的。通过实训，使学生能够熟练掌握该软件的基本功能（绘制电路图、创建元器件、创建封装图、合理布局布线、设置障碍物、PCB 后续处理等） ，能使用该软件设计出具有一定专业水平的 PCB板。 ORCAD是由 ORCAD公司于八十年代末推出的 EDA软件，它是世界上使用最广的 EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它 EDA软件而言，它的功能也是最强大的，由于 ORCAD软件使用了软件狗防盗版，因此在国内它并不普及，知名度也比不上 PROTEL，
3、只有少数的电子设计者使用它，它进入国内是在电脑刚开始普及的 94年。 ORCAD Capture (以下以 Capture代称)是一款基于 Windows 操作环境下的电路设计工具。利用 Capture软件，能够实现绘制电路原理图以及为制作 PCB和可编程的逻辑设计提供连续性的仿真信息。 Cadence OrCAD Capture是一款多功能的 PCB原理图输入工具。OrCAD Capture作为行业标准的 PCB原理图输入方式，是当今世界最流行的原理图输入工具之一，具有简单直观的用户设计界面。OrCAD Capture CIS具有功能强大的元件信息系统，可以在线和集中管理元件数据库，从而大幅
4、提升电路设计的效率。OrCAD Capture提供了完整的、可调整的原理图设计方法，能够有效应用于 PCB的设计创建、管理和重用。将原理图设计技术和 PCB布局布线技术相结合，OrCAD 能够帮助设计师从一开始就抓住设计意图。不管是用于设计模拟电路、复杂的 PCB、FPGA 和 CPLD、PCB 改版的原理图修改，还是用于设计层次模块，OrCAD Capture 都能为设计师提供快速的设计输入工具。此外，OrCAD Capture原理图输入技术让设计师可以随时输入、修改和检验 PCB设计。OrCAD Capture与 OrCAD PCB Editor的无缝数据连接，可以很容易实现物理PCB的设
5、计；与 Cadence PSpice A/D高度集成，可以实现电路的数模混合信号仿真。OrCAD Capture CIS 在原理图输入基础上，加入了强大的元件信息系统，可用于创建、跟踪和认证元件，便于优选库和已有元件库的重用。这种简单的原理图输入技术让设计师能够更好的发挥他们的创造力，专注于电路设计，而不是忙碌于工具层面的操作。二、例题：【例 3-1】由电阻和电流电压源组成的仿真电路如图所示，试求 Rl两端的电压和电流。4R25RL1MEGVs12VdcR130R36解：选择偏压点分析：运行后单击 PSpices工具栏中的“V”和“I” ，得结果如下图：RL1MEG8.000uAR258.00
6、0uAR131.333A0V12.00V8.000V8.000VVs12Vdc1.333A0R361.333A故知该电路中，Rl 两端的电压为 8.000V、电流为 8.000uA。【例 3-2】RLC 串联仿真电路如图所示，试分析该电路电流的频率响应特性。L 10 .5 m1 2V 11 V a c0 V d c0R 11 0C 11 0 0 0 n解：选择交流频率响应分析：参数设置为：Start-1K，End-20K,Points/Decade-101；执行 PSpices，选择 I（R1）与 V1 的关系图，得结果如下图：5Frequency1.0KHz 3.0KHz 10KHz 30K
7、Hz 10KHzI(R1)0A50mA10mA由图可知：该电路中，电流在 7KHz附近发生串联谐振，谐振电流 100mA。【例 3-3】如图为 RLC仿真电路，试分析其在脉冲信号作用下的输出瞬态响应。inV1TD = 100nsTF = 1nsPW = 100nPER = 200nsV1 = 0VTR = 1nsV2 = 2VC 1100pR 11000out解：选择脉冲信号瞬态分析：参数设置如下：Ran to=1000ns,Stat saving date=0,Maximum step=1ns;选择 V(in)和 V(out)关系，得结果如下图：Time0s 0.1us 0.2us 0.3u
8、s 0.4us 0.5us 0.6us 0.7us 0.8us 0.9us 1.0usV(OUT) V(IN)0V0.5V1.0V1.5V2.0V【例 3-4】含 VCVS受控源的电路如图所示，求电路中的控制量 u1及 u。6R 210kV 12V dc-+-E 1E0R 11k解：选择偏压点分析，运行后选择 PSpices工具栏中的“V”的出下图：u2R210ku120.00VV12Vdc 200.0V0V2.000V-+-E1E0R11k由图可知：u1=20.00V，u=200.0V。【例 3-5】RL 一阶串联电路加一折线电压源，如图所示，试求 L1的电压与电流。7L 11 H12R 1
9、1 kV P W L0解：电源参数设置如下：T1=0s，T2=1us，V1=0V，V2=10V；选择瞬态分析法：参数设置如下 Ran to=5000ns,Stat saving date=0,Maximum step=200ns执行 PSpices选择 I(L1)及 V(L1)关系，得结果如下图：Time0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms 4.5ms 5.0ms1 I(L1) 2 V(L1:1)0A5mA10mA1 0V5V10V2 由图可知，L/R=1ms 的 5倍时间（5ms）才能达到 10V三、习题：【习题 1】如图所示仿
10、真电路，先执行偏压点分析，观察其文本输出文件，然后执行直流扫描分析，画出 V(M4/d)的波形图。8M 1IR F 9 1 4 0Is0 .1 A d cM 4IR F 1 5 0V i5 V d cM 3IR F 1 5 0 V 25 V d c0M 2IR F 9 1 4 0V 15 V d c解：执行偏压点分析如图 1所示： V i5V dc0A5.000VM4IR F 1500A50.00m A6.225V0Is0.1A dc 100.0m A5.000VM1IR F 9140 0A-50.00m A 6.225V V 15V dc100.0m A0VM2IR F 91400A-50.
11、00m A1.989V10.00VV 25V dc100.0m AM3IR F 1500A 50.00m A图 1执行直流扫描分析如图 2所示：9V_Vi0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10VV(M4:d)-5V0V5V10V图 2如图二所示可知，当 Vi=6V时，V(M4/d)达到饱和，此时 V(M4/d)=10V。【习题 2】对如图所示仿真电路先进行偏压点分析，观察其文本输出文件，然后执行直流扫描分析，画出 V(U1/OUT)波形图。R210k0V210V00D1D1N4002R120kVi0VdcV110VU1uA7413274615+-V+V-OUTOS1O
12、S2D2D1N4002解：执行偏压点分析如图 1所示：018.79uVD2D1N400211.80nA 091.26mVV110V1.116mA254.8uVU1uA74179.73nA79.77nA1.116mA-1.117mA-81.65nA3274615+-V+V-OUTOS1OS20Vi0Vdc 1.879nA10.00VR120k 11.80nA-10.00V0V0VV210V1.117mA0VD1D1N4002 69.84nA0VR210k 1.879nA图 1 10执行直流扫描分析如图 2所示：V_Vi0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10VV(U1:O
13、UT)-10V-5V0V5V图 2由图 2所示可知，当 Vi=5V时，V(U1/OUT)饱和，此时 V(U1/OUT)约为-9.80V。【习题 3】对图所示的仿真电路进行直流扫描分析，在同一窗口中画出 I(R1)和 I(R2)的波形图，观察流经 R1和 R2的电流方向是否是同一方向，为什么？R 15 k0V 11 5 V d cR 21 0 k解：执行直流扫描分析：得如图结果：V_V10V 2V 4V 6V 8V 10V 12V 14V 16V 18V 20VI(R1) I(R2)-2.0mA-1.0mA0A1.0mA2.0mA如图可知：流经 R1和 R2的电流流向不是同一方向，原因：在串联电
14、路中有电流和为零。【习题 4】对如图所示仿真电路图执行交流扫描分析，画出 DB(V(V0)/V(Vi)11及 P(V(V0)/V(Vi)的波形图。V210VdcC2100n0C1100n0U2uA7413274615+-V+V-OUTOS1OS20V110VdcViR115kV0Vac1Vac0VdcR2794解：设置如下参数：Start-10K，End-10Meg，Points/decade-101；执行交流扫描，得出如图结果：Frequency10KHz 30KHz 10KHz 30KHz 1.0MHz 3.0MHz 10MHzDB(V(V0) / V(VI)10203040DB图Freq
15、uency10KHz 30KHz 10KHz 30KHz 1.0MHz 3.0MHz 10MHzP(V(V0) / V(VI)05010P图【习题 5】对如图仿真电路进行瞬态分析。将 Maximum step size设为0.2us，Run to Time 设为 0.2ms；在同一窗口屏幕下显示 V(Vi)和V(V0)两个信号的波形曲线。12VainFREQ = 10KHzVAMPL = 1VVOFF = 00V112Vdc0V212VdcV00Rf2kU1OPAMP+-OUTRi1k解：。Time0s 20us 40us 60us 80us 100us 120us 140us 160us 1
16、80us 200usV(VI)-1.0V0V1.0VSELV(V0)-2.0V0V2.0V由图可知：通过运放输出的电压是输入的两倍，方向相反【习题 6】对如图仿真电路进行噪声分析。Q1Q2N3904Rc1k0Rb100k0Vdc10VVSRCAC = 1VDC = 3VV00解：选择 AC分析，勾选 Temperature项，设置参数如下：Start-10，End-1G，points/Decade-101，Output-V(v0)，I/V-VSRC，Interv-10。选择V(INOISE)和 V(ONOISE)得结果如图：13Frequency10Hz 10Hz 1.0KHz 10KHz 1
17、0KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHz1 V(INOISE) 2 V(ONOISE)0V2.0uV4.0uV6.0uV8.0uV1 0V20nV40nV60nV2 Frequency10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz 1.0GHzDB(V(V0)/V(ONOISE)100120140由图可知：随着频率的升高，输入噪声在 50MHz内不变，之后迅速上升；输出噪声在 100KHz内不变，此后随着频率的升高而降低。噪声能量会随着温度的升高而增加，SNR 也会随之下降。即在高温状态受，电路较容易噪声影响。【习题 7
18、】将如图所示仿真电路图中 R1温度系数改为tc1=0.02、tc2=0.04。C1 的温度系数改为 tc1=0.03、tc2=0.04,并仿真温度改为 20、30、40、50C，然后重新进行温度分析。V 1TD = 1 0 0 0 n sTF = 1 0 0 0 n sP W = 1 0 0 0 n sP E R = 4 0 0 0 n sV 1 = 0 VTR = 1 0 0 0 n sV 2 = 5 VR 1R b re a k1 00C b re a kC 11 nV 0解：在 Rbreak原件单击左键，选择 Edit-PSpice Model，键入tc1=0.02、tc2=0.04；同
19、理设置 Cbreak原件参数：tc1=0.03、tc2=0.04。选择瞬态分析，勾选 Temperature项，再勾选第二项，填入20、30、40、50C，选择 V(V0)关系图，得出如下图结果：14Time0s 0.5us 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us 3.5us 4.0us 4.5us 5.0us 5.5us 6.0usV(V0)0V2.0V4.0V6.0V【习题 8】求图中的仿真电路图中的控制量 I及 U。+-H 1HR 31k0V120VdcIUR 11k R 2500解，执行偏压点分析，得出结果如下图：由图可知：I=14.94mA,U=5.06V.0VU
20、0IR31k5.060mA+-H1H14.94mA-14.94mA9.880mA-9.880mAR25009.880mA20.00VR11k14.94mA20.00VV120Vdc14.94mA5.060V119.5mV15【习题 9】计算如图所示仿真电路的输入电阻。R130V110VdcR23R33I+-H2H解：V_V10V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10VV(I) / I(V1)-6.0-4.0-2.0-0.0由图可知，输入电阻为 1/3欧。【习题 10】对如图所示仿真电路完成所示 RC充放电电路输出波形。V iC 10.5n0V 1TD = 0TF = 0P
21、 W = 3000nP E R = 6000nV 1 = 0VTR = 0V 2 = 10VV 0R 11k解：参数设置为：Run to-6000ns,MAXimum-0.1us。16Time0s 0.5us 1.0us 1.5us 2.0us 2.5us 3.0us 3.5us 4.0us 4.5us 5.0us 5.5us 6.0usV(VI) V(V0)0V5V10V【习题 11】对如图所示仿真电路进行偏压点分析，并观察其文本输出文件，执行直流扫描分析，然后得出所示波形。I 11 0 A d cR1 k0解：设置参数如下：name-I1,start-0,end-10,increment-
22、0.2;I_I10A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 10AV(I1:-)0V5KV10KV由图可知：电阻电流大小与电流源有关，成线性关系。【习题 12】如图所示 BJT共射极放大电路仿真电路图。要求对输出电压 V0进行噪声分析，温度分析的设置值为 30、45、60C，并观察文本输出文件内容。17V110VdcR147kVbRc4.7kVcRs600V0Re2470VeV21Vac0VdcVi C1 1000nRe1470C21000nC31000n00R210k0Q1Q2N2222R347k解：设置如下参数：start-10，end-1G，points/decade-1
23、01,output-V(V0),I/V-V2,interv-10,温度设置按题目要求设置。Frequency10Hz 10Hz 1.0KHz 10KHz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHz1 V(INOISE) 2 V(ONOISE)0V10nV20nV30nV40nV1 0V20nV40nV60nV80nV2 Frequency10Hz 10Hz 1.0KHz 10KHz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHzDB(V(V0) / V(ONOISE)01.0G2.0G3.0G4.0GFrequency10Hz 10Hz 1.0KHz 10K
24、Hz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHzDB(V(V0) / V(ONOISE)01.0G2.0G3.0G4.0G18【习题 13】求出图中的电压 Va和 Vb。R 22 0R 15F 2FV bI12 4 AR 31V a0解：0VR 2203.429A0VR 316.857A-61.71V-68.57VI124A24.00AV a F 2F-3.429A3.429A-6.857A6.857AR 1513.71AV b0由图可知：Va=68.57V，Vb=61.71V【习题 14】分压式偏执共射极电路的仿真电路图如图所示。1.通过仿真电路求静态工作点。2.求出电路
25、的输入输出电阻，并与近似计算值比较（管子的模型参数为 Bf=255.9，Rb=10）19Q1Q2N2222C10.01mC30.03mC20.03mRb180kRL 10kV212VdcVsFREQ = 1kHzVAMPL = 10mVVOFF = 0VViRc3.3kRb220k0Re1k解：V_V20V 2V 4V 6V 8V 10V 12VIB(Q1)0A5uA10uAV_V20V 2V 4V 6V 8V 10V 12VIC(Q1)0A1.0mA2.0mAV_V20V 2V 4V 6V 8V 10V 12VIE(Q1)-2.0mA-1.0mA0A20V_V20V 2V 4V 6V 8V
26、10V 12VIE(Q1)-2.0mA-1.0mA0AIC(Q1)0A1.0mA2.0mAIB(Q1)0A10uASEL【习题 15】差动放大电路的仿真电路图如图所示，已知Vi1=12sin21000t，Vi2=2sin21000t。1.通过仿真画出 Vo1、Vo2 及 Vo1-Vo2的波形。2.求出共模抑制比、输入输出电阻。Vo1Vi22m0VdcVo2Q1Q2N 2222I1.32m AR C 110k0VEE-12VdcQ2Q2N 22220R C 210k0Vi112m0Vdc0Vcc12V解：（1）Frequency1.0KHz 10KHz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10
27、MHz 1.0GHz 10GHz 10GHzV(VO1)0V0.4V0.8V1.2V21Frequency1.0KHz 10KHz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHz 10GHz 10GHzV(VO2)0V0.4V0.8V1.2VFrequency1.0KHz 10KHz 10KHz 1.0MHz 10MHz 10MHz 1.0GHz 10GHz 10GHzV(VO1) - V(VO2)0V1.0V2.0V3.0VFrequency1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz 1.0GHz 10GHz 100GHzV(VO1) -
28、V(VO2) V(VO1) V(VO2) V(VO1) - V(VO2)0V1.0V2.0V3.0VFrequency10KHz 100KHz 1.0MHz 10MHz 100MHz 1.0GHz(V(VC) - V(VO1) /(V1(Vi1) +V1(Vi2)050100由图可知：VO1 和 VO2输出电压均为 1.2V，共模抑制比大约为 82。四、实习心得人类已进入高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品，进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格一直呈下降趋势，而产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。应用电子技术、
29、计算机技术和只能技术的深入发展，极大地推动力电子设计自动化的产生和发展，而 CAD为电子产品更快的实现更22新换代提供了技术保障。很显然，CAD 已经成为电子工程设计的重要手段。在21世纪的今天，作为一个大学生，掌握真正的技术是必要的，因此，CAD 实习是我们必要的课程。而要掌握 CAD技术就必须学会应用 OrCAD软件。在这一个周的实习中，我学到了很多东西，我知道 OrCAD是一个很实用的软件，我们可以用它做许多东西。这也是我们学习其他内容的基础。五、参考文献1 王延才 Protel DXP 应用教程 机械工业出版社 20092 程斌 精通 Protel DXP 电路设计 清华大学出版社 2
30、0043 江思敏 Altium Designer（Protel）原理图与 PCB设计教程 机械工业出版社 20104 陈兆梅 Protel DXP 2004 SP2印制电路板设计实用教程 机械工业出版社 20085 张义和 Protel DXP 电路设计大全 中国铁道出版社 20056 贾新章 OrCAD/PSpice 9 实用教程 西安电子科技大学出版社 19997 张丽华 模拟电子技术基础仿真、试验与课程设计 西安电子科技大学出版社8 秦曾煌 电工学（上册） 高等教育出版社 20039 王辅春 OrCAD 9.0 简明教程 吉林工业大学出版社 200910 郑光钦 全能 OrCAD混合电路仿真 PSpice A/D V9 中国铁道出版社11 黄诗白 模拟电子技术基础 高等教育出版社 200712 周政新 电子技术设计自动化实践与训练 中国名航出版社 200813 尹勇 Multisim 电路仿真入门与进阶 科学出版社 200714 刘春锋 电子设计自动化教程 北京理工大学出版社 200515 张新喜 Multisim 10 电路仿真及应用 机械工业出版社 201016电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社 17 电子系统实习教程 中国电力出版社18 电路原理
