《电子电路计算机仿真课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子电路计算机仿真课件.ppt（41页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、一.静态工作点分析 静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，对各个信号源取其直流电平值，计算电路的直流偏置量。,第三章 OrCAD/Pspice的基本电路特性分析,例：求基本放大电路的静态工作点。步骤如下：（1）用Capture软件画好电路图。,电信学院 汪汉新,（2）建立模拟类型分组。建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。OrCAD/PSpice 9将基本直流分析、直流扫描分析、交流分析和瞬态分析规定为4种基本分析类型。每一个模拟类型分组中只能包含其中的一种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。在电路图编辑窗口（Page Editor）下，点击PSpice/New Si
2、mulation Profile命令，屏幕上出现模拟类型分组对话框。在Name栏键入模拟类型组 的名称，本例取名为DC。,电信学院 汪汉新,（3）设置分析类型和参数。在Analysis type栏中选“Bias Point”。在Option栏中选“General Settings”。在Output File Options栏中选“Include detailed biaspoint information for nonlinear controlled sourcesand semiconductors”,电信学院 汪汉新,（4）运行Pspice。启动Pspice/Run命令，软件开始分析计
3、算。（5）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出Probe窗口。选择View/Output File命令，即可看到本例的文本输出文件DC.out。,电信学院 汪汉新,二.瞬态分析 瞬态分析又称TRAN分析，就是求电路的时域响应。它可在给定输入激励信号情况下，计算电路输出端的瞬态响应，也可在没有激励信号但有贮能元件（如C和L）的情况下，求振荡波形。,电信学院 汪汉新,1瞬态分析举例 例：基本放大电路，输入端加一正弦信号，求其输出端的瞬态响应。步骤如下：,（1）用Capture软件画好电路图。（2）为正弦信号源设置参数。（3）建立模拟类型分组。（4）设置分析类型和参数：
4、在Analysis type栏中选“Time Domain（Transient）”。在Option栏中选“General Settings”。在Run to栏中填入“2ms”。意思是瞬态分析的终止时间为2ms。在Start saving data栏中填入“0”。意思是起始时间为0。在Maximum Step栏中填入“40us”。意思是时间步长为40ms。,电信学院 汪汉新,（5）运行Pspice。执行Pspice/Run命令。（6）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现如图所示的Probe窗口。,电信学院 汪汉新,在Probe窗口中，执行Trace/Add Tra
5、ce命令，出现Add Trace 对话框。可用以下两种方法选择要显示的变量名：在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要显示的变量名，该变量名即出现在下端的“Trace Expression”文本框中，允许同时点选多个输出变量。在“Trace Expression”文本框中键入要显示的 变量名。然后点OK按钮，选中的变量波形就显示 在屏幕上。,电信学院 汪汉新,建立两个以上的波形显示区,本例想同时观看输出输入波形，但两者电压幅度相差悬殊，在同一坐标中显示显然是不合适的，可采用添加波形显示区的方法：在Add Trace 对话框中，选择V（Out），点OK按钮，显示出输出端的波形。执行Plot/Ad
6、d Plot to Window命令，屏幕上添加一个空白的波形显示区。再执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框选择V（Vs:+），点OK按钮，在新加的波形显示区显示出输入信号Vs的波形。,电信学院 汪汉新,2用于瞬态分析的5种激励信号源,例如设定参数如下：V1=0.3V，V2=3.6V，PER=20us，PW=10us，TD=2us，TF=1us，TR=1us。可得如图所示的脉冲波形。,（1）脉冲源（PULSE）选取脉冲源符号VPULSE或（IPULSE）。,电信学院 汪汉新,（2）正弦源（SIN）。共有6个参数需要设置。,例如设定参数如下：VOFF=0，VAMP
7、L=5MV，FREQ=1kHz，TD=0，DF=0，PHASE=0。可得如图所示的正弦波形。,电信学院 汪汉新,（3）指数源（EXP）。（4）分段线性源（PWL）。分段线性信号波形由几条线段组成，所以在参数设置时，只需给出线段转折点的坐标值即可。最多允许给出10对坐标值。这是一个很有实用价值的信号源，它可以把任意的信号用微小的直线段去逼近，从而得到任意信号源。例如设定参数如下：T1=0s，V1=0V；T2=1s，V2=5V；T3=2s，V3=0V。可得如图所示的三角波信号。,电信学院 汪汉新,三.傅里叶分析 傅里叶分析就是在瞬态分析完成后，计算输出波形的直流、基波和各次谐波分量。因此傅里叶分析
8、应在瞬态分析后进行。,例：对基本放大电路进行傅里叶分析。（1）在分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，点击Out File Options按钮。在Print values in the output栏中填入“40us”。选中Perform Fourier Anal（在小方块中打对号）。在Center栏中填入“1k”，意思是基波频率为1kHz。在Number of栏中应填入要求计算的谐波次数，缺省值为9。在Output栏中填入“V（Out）”。（2）运行Pspice。（3）查看分析结果。在Probe窗口中，点选View/Output File 命令，可看到傅里叶分析结果。,电信学院 汪汉
9、新,四.直流分析 直流分析又称DC分析，就是当电路中某一参数在一定范围内变化时求电路的直流特性。可以利用这一分析作出电路的传输特性曲线、晶体管的输入输出特性曲线等。值得注意的是，DC分析只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。,例：差动放大电路如图所示，设三极管Q1、Q2的=50，画出电路的电压传输特性曲线。,电信学院 汪汉新,（1）用Capture软件画好电路图。（2）将三极管设置为=50。（3）设置分析类型和参数：,在Analysis type栏中选“DC Sweep”；在Option栏中选“Primary Sweep”。在Sweep variable栏中选“Voltage sourc
10、e”，在Name栏中填入“Vs”。意思以电压源Vs作为变量。在Sweep type栏中选“Linear”。在Start栏中填入“-0.3”，在End栏中填入“+0.3V”，在Increment栏中填入“0.03V”。意思是Vs从-0.3V+0.3V作 线性变化，步长为0.03V。,电信学院 汪汉新,（4）运行Pspice。（5）查看分析结果：在Probe窗口中，用光标依次点中V（Vo1）和V（Vo2），即显示该电路电压传输特性曲线。,电信学院 汪汉新,五.直流传输特性分析 直流传输特性分析又称TF分析，就是计算电路的直流小信号增益、输入电阻和输出电阻。用它来求解放大器的电压放大倍数、输入电阻和
11、输出电阻是最方便的。但是该功能属于直流分析范畴，分析时将电路中的电容开路、电感短路。所以只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。,例：求差动放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,电信学院 汪汉新,（1）设置分析类型和参数：在Analysis type栏中选“Bias Point”；在Option栏中选“General Settings”。在Output File Options栏中选“Calculate small-signal DC gail”。在From Input source栏中填入“Vs”，在To Output栏中填入“V（Vo1，Vo2）”，意思是求传递函数（Vo1-V
12、o2）/Vs及从 Vs端看进去的输入电阻和从Vo1、Vo2端看进去的输出电阻。,电信学院 汪汉新,（2）运行Pspice。（3）查看分析结果。,从中可以看出：双端输出的电压放大倍数(增益)AV=-121.3输入电阻Ri=7.33kW双端输出的输出电阻Ro=18.9kW,电信学院 汪汉新,六.交流分析 交流分析又称AC分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算出电路的幅频响应和相频响应。作交流分析时，信号源应用交流源VAC或IAC。也可以用前面介绍的5种激励源，但必须在设置参数时为其交流参数AC项赋值。注意不能用正弦源。,例：分析差动放大电路 的频率特性。,电信学院 汪汉新,
13、（1）用Capture软件画好电路图。信号源Vs选交流电压源VAC，幅值为0.1V。（2）设置分析类型和参数:在Analysis type栏中选“AC Sweep/Noise”。在Option栏中选“General Settings”。在AC Sweep Type栏中选“Logarithmi：Decade”。在Start栏中填入“1k”。在End栏中填入“10MEG”。在Points/Decade栏中 填入“4”。意思是每10倍 频间隔计算4个点。,电信学院 汪汉新,（4）查看分析结果。在Add Trace 对话框下端的“Trace Expression”文本框中键入V（Vo1，Vo2），即显
14、示双端输出的频率特性曲线。（5）查看双端输出时电压增益的波特图。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键入DB(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+)，即显示出电压增益的幅频特性曲线。点选Trace/Add Y Axis，增加一个纵轴。在“Trace Expression”文本框中键P(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+)，即显示出电压增益的相频特性曲线。,电信学院 汪汉新,2交流分析中的输出变量名 作交流分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可在基本格式中的关键字V或I后面加一标示符，以表示输出量类型。下表示出了5种标示符及
15、含义。,电信学院 汪汉新,七.噪声分析 噪声分析就是计算电路中每个电阻和半导体器件所产生的噪声。因为噪声电平与频率有关，所以噪声分析是与交流分析一起进行的。分析时要选一个节点作为输出节点，选一个独立电源作等效噪声源。Pspice程序在AC分析的每个频率点上，对指定输出端计算出等效输出噪声，同时对指定输入端计算出等效输入噪声。输出和输入噪声电平都对噪声带宽的平方根进行归一化。,电信学院 汪汉新,例：对差动放大电路进行噪声分析。（1）设置分析类型和参数：在交流分析参数设置框中添加如下设置：在Noise Analysis 栏中选中“Enabled”。在Output栏中填入“V（Vo1）”。在I/V栏
16、中填入“Vs”。在Interv栏中填入“30”。意思是以Vo1作为输出节点，以Vs作为等效噪声源，每隔30个频率点输出一份噪声资料。设置完后按“确定”键。,电信学院 汪汉新,（2）运行Pspice。（3）查看分析结果。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，用光标点选V(INOISE)、V(ONOISE)，即显示出指定输入端、输出端的等效噪声电压与频率的关系曲线。点选Trace/Add Y Axis，增加一个纵轴。在“Trace Expression”文本框中键DB(V(INOISE)、DB(V(ONOISE)即显示出噪声电压幅频特性。,电信学院 汪汉新,八.参数扫描分析
17、参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，对指定的每个参数值进行一次基本分析。每一种基本分析如DC分析、AC分析、TRAN分析都可与参数扫描分析配合使用。它在电路优化方面有着重要作用。,例：在基本放大电路输入端加一正弦信号，分析当基极电阻Rb变化时，对输出波形的影响。,电信学院 汪汉新,（1）用Capture软件画好电路图。并作如下修改：将基极电阻Rb设置为参数。用鼠标左键双击Rb的阻值360k，在屏上出现的“Display Properties”设置框中，将其值改为Rval。,用参数符号设置阻值参数。从元件库中调出名为PARAM的符号，放在Rb旁。双击该符号，幕上出现元器件属性编辑
18、器。按New按钮，在新增属性参数对话框的Proprety栏中键入Rval并按OK按钮。,在参数设置框里将新增Rval项设置为360k，表示进行其他分析时，该阻值为360k。这样设置的参数称为全局参数（Global）。,电信学院 汪汉新,（2）设置分析类型和参数：在分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，在Options栏中再点选“Parametric Sweep”，出现参数分析对话框。,电信学院 汪汉新,在Sweep variable 栏中选中“Global paramete”。在paramete栏中填入“Rval”。在Sweep type 栏中选中“Linear”。在Start栏中填入
19、“100k”。在End栏中填入“1MEG”。在Increment栏中填入“300k”。意思是名为Rval的电阻从100kW变化到1MW，步长为300kW。注意：Options栏中的两项“General Settings”和“Parametric Sweep”必须全都选中。,电信学院 汪汉新,WHX,（3）运行Pspice。（4）查看分析结果。在出现多批运行结果选择框中选All并按OK键。在Add Trace 对话框中用光标点V(Out)，就显示出在电阻Rb取4个阻值时的4条V（Out）曲线。,九.温度分析 温度分析与参数扫描分析类似，只不过可变化的参数是温度。即在温度变化时，分析电路特性的变化
20、。与温度分析搭配的可以是AC分析、DC分析、TRAN分析等基本特性分析。,例：在基本放大电路输入端加一正弦信号，分析当温度为-50、0、27、100时的输出波形。（1）设置温度分析参数：设置好瞬态分析的参数后，在Options栏中再点选“Tempereature（Sweep）”，出现温度分析对话框。选中“Repeat the simulation for each of the temp”并在其下方键入“-50 0 27 100”，设定温度。（2）运行Pspice。（3）查看分析结果。（同参数扫描分析）,电信学院 汪汉新,电信学院 汪汉新,十.数字电路分析 数字电路的分析方法与前面介绍的模拟电
21、路的分析方法基本相同，不同之处是输入激励信号源的类别。数字电路的分析主要用瞬态分析。,数字电路的分析方法 例：分析如图所示的组合逻辑电路。,电信学院 汪汉新,（1）绘制电路图：在EVAL库中调出与非门7400和7410的元器件符号。连线。用Place/Net Alias命令将输入端名称设置为A、B、C，输出端名称设置为Out。,（2）数字输入信号源的编辑：在SOURCE库中调出DigClock符号作输入信号DSTM1、DSTM2和DSTM3。为信号源赋值：双击DSTM1，在OFFTIME栏中填入“1us”（低电平时间）；在ONTIME栏中填入“1us”（高电平时间）。同样为DSTM2赋值为：O
22、FFTIME=2us，ONTIME=2us；为DSTM2赋值为：OFFTIME=4us，ONTIME=4us。,电信学院 汪汉新,（3）设置分析类型和参数：选瞬态分析。终止时间为16ms，步长为0.2us。（4）运行Pspice。（5）查看分析结果：在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，用光标依次点选输入输出变量名A、B、C、Out即可。,电信学院 汪汉新,2数字信号源 数字电路的分析，关键是要根据分析需要，正确设置好数字信号源。在OrCAD/PSpice 9的元器件符号库中，可以调出4类17种不同的数字信号源符号，如下图所示。这些信号源所产生的信号波形分为三类：,电信学
23、院 汪汉新,（1）时钟信号。是一种规则的一位周期信号，用上述的4类数字信号源符号都可产生，但比较简单的产生方法有两种。用时钟信号源符号。在元器件库中调出时钟信号源符号DigClock，双击该符号出现参数编辑栏，共有5个参数需要设置，下表列出了这些参数及含义。,上例组合逻辑电路的分析中，用的就是这种信号源。,电信学院 汪汉新,用图形编辑型信号源符号。在元器件库中调出图形编辑型信号源符号DigStim1（最后的数字1表示一位信号），执行Edit/PSpice Stimulus命令，出现StmEd程序窗口，同时显示出设置框。在Name栏中填入信号源的名称（如CP）。在Digital栏中选择“Cloc
24、k”。按OK键，设置参数：,（a）如果选择“Frequency and duty cycle”，需设置4项参数：Frequency(Hz)-频率、Duty Cycle(%)-占空比、Initial Value-初值、Time Delay(Sec)-时间延迟。（b）如果选择“Period and on time”，则前两项参数改为：Period（Sec）-周期、On time（Sec）-脉宽。后两项不变。设置好参数后，按Apply按钮，时钟波形就出现在屏幕上。,电信学院 汪汉新,（2）一般信号。是指不规则变化的一位信号,除了时钟信号源符号DigClock外，用其他三种符号都能产生，下面介绍比较简单的用基本信号源符号STIM1产生一般信号的方法：在元器件库中调出基本信号源符号STIM1（最后的数字1表示一位信号），双击该符号出现参数编辑栏。在COMMAND1，.COMMAN16栏中填入波形转折点的坐标值或波形描述语句。例如，为某触发器建立一个脉宽为0.1s 负脉冲清零信号，参数设置为：COMMAND1：0s 1（意思是t=0ms时，为高电平。）COMMAND2：0.1us 0（意思是t=0.1ms时，为低电平。）COMMAND3：0.2us 1（意思是t=0.2ms时，为高电平。）（3）总线信号。是一种多位信号，分为2位、4位、8位、16位和32位共5种。,电信学院 汪汉新,
