電子電路機輔分析與設計1第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一內容11.1引言11.2PSPICE功能及特點

11.3PSPICE的基本構成11.4PSPICE文本描述11.5PSPICE窗口版的功能應用

2第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一11.1引言1)計算機輔助設計（computeraideddesign）CADCAMCAECAT2)電子CAD向EDA的過渡傳統(tǒng)設計：方案，驗證，修改，人工完成早期CAD：缺少CAD軟件，人機完成EDA系統(tǒng)的設計過程和大部分計算有機器完成3)電子CAD源于機輔作圖與分析CAA是電子CAD的獨有技術從直流、交流分析，瞬態(tài)分析發(fā)展到容差分析,最壞情況分析，數字模擬，數?；旌夏M（仿真）代表軟件如：SPICE（simulationprogramwithintegratedcircuitemphasis）PSPICE（personalspice）3第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一11.2PSPICE功能及特點

PSPICE是機輔分析和設計的電子電路模擬軟件。硬件設計實現之前，先對電路進行模擬分析，器件的模型、系統(tǒng)的調整、測試全由計算機完成。用戶根據要求設置參數，計算機象掃頻儀和示波器一樣測試電路的頻率響應和瞬態(tài)響應，進行各種分析使電路達到最優(yōu)1）特點：節(jié)省時間，節(jié)省設備，產品一般性好，可靠性高，新產品更新快。2）功能：直流分析：計算工作點，計算直流小信號傳輸函數，計算直流轉移特性曲線4第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一交流分析：頻域分析（幅頻，相頻）；噪聲分析（計算指定頻率點上的噪聲等效電平）瞬態(tài)分析：瞬態(tài)響應（繪不同信號的時域波形）；傅立葉分析（計算基波，諧波系數）靈敏度分析：計算元件參數變化引起電路輸出變量的變化（交、直流）。容差分析：蒙特卡羅（monte-carlo）分析（統(tǒng)計分析法）給定元件參數容差時，計算輸出變量的均值和標準偏差；最壞情況分析（Worst-Case）：參數處于容差邊界的一種最壞組合情況下計算輸出的上界值和下限。溫度特性分析:通常在27度進行分析，也可指定溫度優(yōu)化設計:給定電路拓撲結構和電路性能約束的情況下，確定元器件最佳參數組合。5第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一11.3PSPICE的基本構成人機交互界面原理圖輸入電路模擬分析繪圖后處理模型參數庫模型參數提取電路符號庫符號編輯器6第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一人機交互界面：windows下工作，鼠標點擊下拉菜單選命令，多窗口的多任務作業(yè)，可在不同窗口繪原理圖，模擬分析，給出仿真結果波形。輸入方式：原理圖和文本兩種輸入方式。調電路符號組成電路圖，由原理圖編輯器自動將圖轉換成電路網表文件標上節(jié)點號供模擬器分析仿真。元器件模型建立與處理：模型提取軟件PARTS建模，提取參數。同一器件不同分析要采用不同模型。電路方程建立與求解：交流小信號分析：線性代數方程，高斯消元法求解；直流非線性分析：非線性代數方程，迭代法求解；瞬態(tài)分析：常微分方程，變步長隱式積分法求解繪圖處理：繪圖軟件probe，波形曲線輸出存檔7第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一11.4PSPICE文本描述1）電路描述：

標題描述，電路描述（確定電路元件，節(jié)點，元件值，元件模型，信號源），分析功能描述，輸出結果描述，結束描述8第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2）例：RC電路瞬態(tài)分析ASIMPLERCCIRCUITVIN10DC12VR1121C1205UIC=5TRAN5US20USPLOTTRANV(2)PROBEENDVIN+-12R110C15Ut010V5V010US20USV(2)9第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一11.5PSPICE窗口版的功能應用窗口版PSPICE目前已有版本5.1，6.2，7.1，8.0，9.01）原理圖編輯器（schematics.editor）放置元器件和畫連線：選Draw/GetNewPart屏幕出現對話框，在標題為AddPart中:選Browse/analog.slb/R取電阻選Browse/analog.slb/D取二極管選Browse/eval.slb/Q取三極管選Browse/port.slb/AGND取地線選Draw/wire將元件連接好。編輯元件屬性：在元件上連擊兩下，出現EditingAttribate的對話框，并鍵入相關參數，按“SaveAttr”和OK按鈕。存圖：選File/Save（取名Damp）10第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2)模擬分析與顯示模擬分析設置：選analysis/setup探頭Probe設置：分析完自動進入圖形后處理程序選analysis/probesetup，AutomaticallyRunProbeAfterStimulation擊OK。模擬并顯示直流掃描：選analysis/simulation（模擬）先檢測，建網絡表，再模擬，顯示模擬信息加入Marker標記：選Marker/Markvoltage/level，按標記顯示波形顯示波形：選analysis/simulate11第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一開始模擬電路之前，必須先用Schematic將電路圖畫出來，Schematic啟動界面如下：12第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一進入繪制電路圖窗口如圖：圖標工具欄，每個圖標代表菜單中一項最常用的操作，點中圖標即可完成相應的操作，提高了操作效率。窗口標題欄，顯示當前程序項名稱和所編輯的文件名稱，新建電路圖必須以某個名稱保存以后才有文件名主菜單欄，[Schematics]的所有操作都可通過選擇菜單中相應的欄目來完成。原理圖編輯區(qū)，也就是原理圖頁面。它是一塊均勻劃分的網格區(qū)域，用戶可以選擇Options=>DisplayOptions…顯示方式設置，打開或關閉網格開關（GridOn）也可重新設置網點之間間隔（GridSize）。13第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一1）.從符號庫中提取元器件符號或端口符號先開啟[Schematic],點選[Draw/GetNewPart],或單擊工具欄上的取元件圖標，取元件圖標14第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一1）.從符號庫中提取元器件符號或端口符號即可打開如圖所示對話框。該對話框列出了全局符號庫中的所有符號。可以在PartName文本框中鍵入需要的元件符號，對于不熟悉的元件也可以通過符號名列表的滾動條瀏覽。15第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一單擊Place

可取出元件但不關閉對話框；單擊Place&Close

取出并關閉對話框；也可雙擊符號名列表中某一符號將其取出。16第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一擺放符號:取出符號后，單擊繪圖工作區(qū)中的某一點，按一下鼠標左鍵，符號將沿該點擺放一次?？啥啻螖[放，單擊右鍵結束。17第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一擺放元件

水平擺放時，通常使正端子在左側；垂直時，在上端。因此，在擺放符號前通常需將符號旋轉一個角度。在執(zhí)行[Edit/Rotate]菜單命令或[Ctrl+R]可以將符號逆時針旋轉90度，執(zhí)行[Edit/Flip]菜單命令或[Ctrl+F]可將其沿垂直方向對折。18第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一連線PSpice有兩種連線方式：水平和垂直折線連接，斜線連接。采用哪種方式取決于直角連線開關的設置情況。（1）利用連線工具[DrawWire]畫導線。連線工具19第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（2）點選畫線工具后，即可看到一個鉛筆狀的指示。將畫筆移到起始端，按鼠標左鍵，開始引線，要轉彎時可按一下鼠標左鍵，畫筆移到終點后再按一下鼠標左鍵，完成接線。繼續(xù)畫線，直到全部完成后，按鼠標右鍵結束畫線。20第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（3）你可和雙擊如何一段導線，即會出現LABEL的對話框，可以給這條線段一個名稱（在模擬后很有用）。21第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（4）地符號的放置方法同元件，學過或看過前面的電路CAD技術基礎，當然會明白必須設置零節(jié)點的必要性，因為SPICE是用改進的節(jié)點法列寫方程的。零節(jié)點是指定的參考點，惟有指定零節(jié)點才能保證方程是獨立的,否則認為出錯,。及時保存電路圖22第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一4）.定義或修改元器件符號及導線屬性下面以R1為例，介紹兩種修改符號屬性值的方法。方法一：利用電阻R1的屬性表修改其值。（1）雙擊R1符號，打開R1屬性表，如圖所示。23第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2）單擊屬性項VALUE=1K，屬性名VALUE和值1K分別出現在Name和Value文本框中。24第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（3）將Value文本框中1K改為100，并單擊[SaveAttr]，保存新屬性。單擊[OK]確認退出。25第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（二）、設定要模擬的內容1.執(zhí)行[Analysis/Setup]菜單命令，進入分析類型對話框26第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一2.點選你想要模擬的項目，然后進入個別設定視窗。常用的模擬內容有：27第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一3.進入DCSweep設置窗口后，選GlobalParameter（全局參數）和Linear（線性掃描），在Name文本框后第一格內寫入全局參數名var，將StartValue（掃描初長）設為1，EndValue（掃描終值）設為1k，Increment（掃描步長）設為10。單擊[OK]結束操作。28第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（三）、執(zhí)行模擬（仿真計算）

當一切設置完之后，便可以啟動分析程序[PSpice]對電路進行分析。選擇Analysis=>Simulate，或單擊常用工具欄中相應的按鈕，或按快捷鍵F11，可以啟動Analysis=>CreateNetlist自動建立電路網絡表Analysis=>ElectricalRuleCheck自動進行電路檢查Simulate29第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一在分析過程中，會顯示其運行窗口。如在電路中發(fā)現錯誤，會在運行中用紅色文字顯示。選擇Analysis=>ExamineOutput可查看錯誤原因。30第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一在[Schematics]中，選擇Analysis=>RunProbe。（四）、顯示波形31第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一利用Probe中的波形跟蹤命令AddTrace輸入待觀測的變量名或變量的函數名來查看。在Probe窗口，選擇Trace=>Add,可以打開波形跟蹤對話框。32第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一33第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一單擊變量名列表中的某變量名，使該變量名出現在TraceCommand中，單擊[OK]，該變量的波形將出現在窗口中；34第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一瞬態(tài)分析

PSpice可對大信號非線性電子電路進行瞬態(tài)分析，也就是求電路的時域響應。它可在給定激勵信號情況下，求電路輸出的時間響應、延遲特性；也可在沒有任何激勵信號的情況下，求振蕩波形、振蕩周期等。例題

一階RC電路如圖所示。試利用PSpice進行電路的時域響應（瞬態(tài)）分析。35第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一（1）電路圖的繪制。輸入電路圖名稱（如RC），繪制電路圖。激勵為電壓脈沖源，選用Source.slb庫中的VPULSE分別鍵入下面參數的名稱和