PSpice快速入门

PSpice快速入门前言•PSpice是SPICE应用在PC机上的程序，SPICE程序（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）是美国加州大学（U.CBerkeley）柏克莱分校1972年开发的，是一种通用电路分析程序。能够分析和模拟一般条件下的各种电路特性。在众多的CAD工具软件中，SPICE程序是精度最高10-6，最受欢迎的软件工具，许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用SPICE程序来完成的。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。•PSPICE分为商业版和学生版（PSpiceStudent），学生版本可以免费下载。限制64个节点。•PSpiceA/D能够进行模拟电路分析、数字电路分析和数模混合电路分析。PSpiceA/D由六大功能模块组成：电路图绘制程序SchematicEditor；电路仿真程序PSpiceSimulator；元器件建模程序ModelEditor；信号源编辑器StimulusEditor；输出波形后处理程序Probe；电路设计优化程序PSpiceOptimizer。1．电路输入文件•PSpice程序待仿真电路有两种输入方式，文本输入和图形输入。文本输入方式是用PSpice编程语言编程，保存为扩展名cir(*.cir)的文本文件。图形输入方式是在绘图编辑器（SchematicEditor）中直接绘制电路图，计算机直接保存为扩展名sch图形文件。•绘图：打开Schematics窗口，从菜单Draw中选取GetNewPart命令，即打开元器件的符号库(*.slb)，选取元器件符号图，放(place)在绘图版面，连线，完成电路原理图绘制。①元件管脚不能重叠。②输出端不能悬空。任意节点对地要有直流通路。③元件旋转CTRL+R镜像CTRL+F，在Edit菜单中，可以选取对元件旋转和编辑的命令。④零伏电压源相当于电流表，串接电路中，求静态工作点。⑤文件名、路径必须英文，输入文件（*.cir）和（*.sch）必须保存于英文路径和英文名称。2．元件描述和参数设置•元件描述由三部分构成：符号名称、线性参数值和模型参数。元件参数和电路标号在元件属性中（Attributes）描述，非线性元件参数由元件模型语句（Model）来描述，元件属性中只给出它的模型名称。•①元件关键字不能改写。线性元件RLC，非线性元件QDJ等。元件名称可以由8个英文字母或数字构成，第一个字母是关键字，由PSpice程序定义，字母大小写没有区别。例如Rb1、Ce、Q1、D2、Vin。•UA741VSINVPULSEGND-EARTHOFFPAGE•②元件参数采用实际工程单位制，电压用V、电流用A、时间用S、电阻用Ω、频率用Hz等，元件参数的单位通常可以忽略。VASFH不用写，数值要写成10-6=u10-3=m103=k106=meg，或者用字母E代表10，103=1E+3、10-3=1E-3，PSpice不区分大小写。•元件属性的VALUE项可以定义元件参数值，元件属性的IC项设置电容的初始电压、电感的初始电流。•③修改参数RLC双击数值直接改写，•模型参数；非线性元器件（包括电阻、电容、电感）都有电路模型，由.model语句给出或者是用子电路(.subckt）来描述。QDJ选中，当前色红色。选EDIT--MODEL--EDITINSTANCEMODEL（TEXT）修改BF=β•电路仿真的精度主要由元器件的模型参数来决定。PSpice选用了较精确的模型。模型参数很多，并且给出了参数的缺省值，仿真时可直接从模型库（扩展名lib）调用元器件模型，并可以通过Edit菜单的Model命令调出模型参数，加以修改。3．电源描述•PSpice的信号源分为两类：独立源和受控源。•独立源有五种主要电源模型：指数源、脉冲源、调幅正弦信号源、分段线性源、单频调频源。•受控源有四种类型，可以由多项式和多种数学表达式及表格组成。•电源关键字V表示电压源，I表示电流源。•电源的参数可以在其属性窗中赋值（双击电源图形符号，即可打开其属性窗）。附表1几种主要的独立源描述类型名电源类型参数设置应用场合举例DC直流源DC直流信号值直流分析(DCSweep)DC=5VAC交流源AC交流幅值交流分析(ACSweep)AC=10mVSIN调幅正弦信号源Voff直流偏置Vampl幅度（单峰值）Freq频率TD延迟时间DF阻尼因子Phase相移瞬态分析(tran)正弦稳态频率响应SIN(010m1k000)•Voff直流偏置Vampl幅度（单峰值）•Freq频率TD延迟时间•DF阻尼因子Phase相移类型名电源类型参数设置应用场合举例PULSE脉冲源V1初始值V2峰值TD延迟时间TR上升时间TF下降时间PW脉宽PER周期瞬态分析方波PULSE(0510U0010U20U)PWL分段线性源T1V1T2V2……T10V10时间和电压（电流）值坐标点对瞬态分析PWL(001us4V…)SRC简单源DC直流AC交流幅值TRAN瞬态值可以当作DC、AC或瞬态源DC5VAC10mVTRAN5VV1初始值V2峰值TD延迟时间TR上升时间TF下降时间PW脉宽PER周期方波•t1t2t2t34．电路分析设置•PSpice有多种分析功能，电路分析需要在菜单Analysis的Setup选项中进行参数设置，选中的分析选项打对号(Enabled）。•分析项的参数设置不正确，分析不能正常进行，PSpice程序将给出错误(error)信息。•错误信息可从输出文件(*.out)读取。•分析设置完成，运行Simulate命令，程序对电路进行分析。附表2分析项参数设置分析项参数说明设置说明ACSweep交流分析ACSweepType交流扫描类型Linear线性扫描，频率线性增长Octave倍频程扫描，频率以8倍率增长Decade十倍频程扫描，频率以10倍率增长TotalPts.每一频程内的打印点数StartFreq扫描起始频率EndFreq扫描截止频率倍频程扫描的频率为对数轴，起始频率不能为0。SweptVar.Type扫描变量类型：VoltageSource电压源Temperature温度CurrentSource电流源ModelParameter模型参数GlobalParameter通用参数SweepType扫描类型：Linear线性扫描Octave倍频程扫描Decade十倍频程扫描Valuelist扫描变量值列表StartValue扫描变量起始值EndValue扫描变量结束值Increment扫描变量线性增长值Pts./Decade扫描变量每频程内的打印点数DCSweep直流分析输出波形横轴为选中的扫描变量，扫描变量名必须与电路已有的相符。如：VoltageSourceNameV1，V1必须存在如：ModelNameQ2N2222Param.NameBF（Q2N2222三极管必须存在）0V1BFBiasPointDetail静态工作点分析程序自动设置输出结果在输出文件*.out中给出TransferFunction小信号传递函数分析OutputVariable输出变量InputSource输入电源名输出变量是输出节点标号或输出节点名称，必须与电路输出文件定义一致。Transient瞬态分析PrintStep打印间隔FinalTime分析结束时间No-PrintDelay初始延迟打印时间StepCeiling开始保存分析数据的时间DetailedBiasPt.给出详细输出偏置点的信息打印间隔可设0-20ns，分析时长可设输入信号的N个周期。该项可忽略该项可忽略5．输出波形处理•PSpice的分析结果存放在两个文件中。•与波形有关的计算结果存放在*.dat文件中，由Probe程序调用显示输出波形。•与数字有关的计算结果存放在*.out文件中。•Probe程序运行，打开波形显示窗口。对几个主要命令说明如下：•在Trace菜单中：•命令项AddTraces选择输出电压（电流）波形曲线；•命令项Fourier是输出波形的快速付里叶变换；•Cursor项调用指针，显示输出坐标值；•GoalFunctions项输出数据的分析特征函数；•EvalGoalFunction项计算全局函数值。•执行AddTraces命令，调出输出变量选择窗口（SimulationOutputVariables）和输出变量数学运算和函数窗口（FunctionsorMacros）；•在确定了运算函数和输出变量后，得出输出波形表达式（TraceExpression）。•例如DB(V(RL:1))，表示对输出节点电压V(RL:1)求DB运算；•ABS((V(Q1:c)-V(Q1:e))*IC(Q1))，表示对BJT的Q1发射结电压和集电极电流乘积取绝对值。附表3PROBE输出变量运算和函数功能符号意义功能符号意义ABS(X)|X|求绝对值QRT(x)X1/2B(Kxy)互感Kxy的磁通量密度SIN(x)Sin(x)正弦函数H(Kxy)互感Kxy的磁化强度COS(x)Cos(x)余弦函数EXP(x)ex指数ARCTAN(x)余切函数DB(x)20log(|x|)(以10为底)d(y)Y对X求微分LOG(x)Ln(x)(以e为底的对数)S(y)Y对X求积分LOG10(x)log(x)(以10为底的对数)AVG(x)X的平均值PWR(x,y)|x|yRMS(x)X的RMS均值•在Plot菜单中命令AxisSettings设置坐标轴；•AddYAxis添加纵向坐标轴；•AddPlottoWindow增加一个图形窗口；•Label给输出波形加标签。•执行AxisSettings命令，弹出设置坐标轴的对话框。可以设置输出数据范围，选择横坐标是线性或对数坐标轴。•可以重新设置横坐标变量，点击AxisVariable按键，打开XAxisVariable窗口，可更换X轴变量。6．输出文件•输出文件(*.out)是文本文件，它仅给出分析结果的部分数据和错误信息(errorwarning)，输出文件的几个主要组成部分：•（1）电路输入文件(*.cir)，包含*.net文件、*.als文件和分析指令，.END语句结束。*.net网表文件给出元器件的节点标号，*.als别名文件给出元器件的正节点（1号节点）、负节点（2号节点）的节点标号。•（2）模型参数，所有元件模型参数全部列出。•（3）交流小信号分析的输出变量(SMALLSIGNALBIASSOLUTION)，交流小信号分析输出变量是.AC分析的解，给出电路全部节点(NODE)的电压值(VOLTAGE)、电压源电流值(VOLTAGESOURCECURRENTS)和交流小信号总功耗(TOTALPOWERDISSIPATION)。•（4）静态工作点分析(BiasPointDetail)给出工作点信息(OPERATINGPOINTINFORMATION)。•（5）小信号传输特性(SMALL-SIGNALCHARACTERISTICS)，是直流小信号传输特性分析(TransferFunction)的解。给出电压增益V(out)/Vin，输入电阻INPUTRESISTANCE，输出电阻OUTPUTRESISTANCE。•（6）直流小信号灵敏度分析DCSENSITIVITYANALYSIS给出各元器件和模型参数在输出节点的直流灵敏度。元件名称、元件值、元件灵敏度ELEMENTSENSITIVITY(VOLTS/UNIT)和元件百分比灵敏度NORMALIZEDSENSITIVITY(VOLTS/PERCENT)。元件灵敏度是某元件对输出节点的灵敏度，元件值增长一个单位值，输出节点电压的相应增长量。•（7）瞬态分析初始解(INITIALTRANSIENTSOLUTION)，瞬态分析初始解只给出瞬态分析开始时的电路节点(NODE)电压(VOLTAGE)、电压源电流(VOLTAGESOURCECURRENTS)和瞬态分析总功耗(TOTALPOWERDISSIPATION)。与交流小信号