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1、就是用计算机来帮助人们分析或者设计电子电路。它是CAD和EDA技术的重要组成部分。,电子电路设计就是根据给定的功能和特性指标要求，通过各种方式，确定采用的拓扑结构及各个元件的参数值。,一、电子电路设计与仿真,1、什么是“电子电路计算机仿真”,OrCAD是美国OrCAD System公司推出的著名的EDA软件，它是一个软件包，覆盖了电子设计的4项核心任务,电路仿真,Pspice软件,PSpice是国际上著名的通用电路分析程序，是一个多功能的电路模拟实验台，从70年代问世以来，经过了近30年的不断改进、完善，已成为国际上公认的一种工业标准工具。,2.1.OrCAD/Pspice A/D 9.2软件
2、的功能特点,可模拟以下6类常用的电路元器件(1)基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。(2)常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS管等。(3)独立电压源和独立电流源。(4)各种受控电压源、受控电流源和受控开关。(5)基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程 逻辑阵列等。(6)常用单元电路，如运算放大器、555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。,OrCAD/PSpice A/D 9.2可支持的元器件类别及其字母代号,2.1.2 OrCAD/PSpice9.2 可分析的电路特性,OrCAD/PSpice
3、 9可分析的电路特性有6类15种：,（1）直流分析 包括静态工作点（Bias Point Detail）、直流灵敏度（DC Sensitivity）、直流传输特性（TF：Transfer Function）、直流特性扫描（DC Sweep）分析。,（2）交流分析 包括频率特性（AC Sweep）、噪声（Noise）分析。,OrCAD/PSpice 9可分析的电路特性有6类15种,（3）瞬态分析 包括瞬态响应分析（Transient Analysis）、傅里叶分析（Fourier Analysis）。,（4）参数扫描 包括温度特性分析（Temperature Analysis）参数扫描分析（Pa
4、rametric Analysis）。,OrCAD/PSpice 9可分析的电路特性有6类15种,（5）统计分析 包括蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）、最坏情况分析（WC：Worst Case）。,（6）逻辑模拟 包括逻辑模拟（Digital Simulation）、数/模混合模拟（Mixed A/D Simulation）、最坏情况时序分析（Worst-Case timing Analysis）。,2.7.OrCAD/PSpice 9.2中的单位和数字,Pspice 中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（V）、电流用安培（A）、电阻用欧姆（）、功率用瓦特（W）等。在运行中，Psp
5、ice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入12和12V意思一样。Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以10为底的指数。用指数表示时，底数10用字母E来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用10种比例因子，如下表所示。,例如1000、1E3和1K都表示同一个数。,2.9 OrCAD/PSpice 9.2中采用的比例因子,特别注意：,（1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10-3。而国标规定，m表示10-3，M表示10+6，我们通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中用MEG表示10+6。这一点在
6、使用时应特别小心。,（2）比例因子只能用英文字母，如10-6用U或u表示，而国标规定10-6用m表示。这一点在使用时也应注意，如电容容量C=110-6F，应写成C=1u（或1U）,用Pspice 分析晶体管放大器(P82图4.5.1)的静态工作点、交流特性、瞬态特性。2.写出有交流负反馈晶体管放大器的设计报告(P64实验报告要求)。3.差分放大电路仿真及实验报告。(选做),设计任务（4学时）,2.10.电路仿真过程,1.调用Capture软件 在计算机上选择命令集：程序/OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition/Capture CIS Lite Edition
7、，点击后就会在屏幕上出现Capture启动窗口。,三、用Capture绘制电路图,2.新建设计项目(File/New/Project)在OrCAD软件包中，每一个设计或分析任务都被当作一个项目，由项目管理器（Project Manager）统一管理。因此每开始一个新的任务就等于新建一个设计项目，要调用项目管理器为新建项目起个名，并确定有关的设置。,（1）给设计项目起名。在Name栏中键入项目名，例如我们为将要分析的基本放大器起名为Amp。,（2）选定设计项目类型,如果电路图要用于印制电路版设计，则应选“PC Board Wizard”或“Programmable Logic Wizard”。如
8、果只绘制电路,则应选“Schematic”。,有4个选项可供选择。如要对绘制的电路进行Pspice分析，应选“Analog or Mixed Signal Circuit”,（3）设计项目路径名设置。Location一项用于设置保存新建设计项目的子目录。,建立新的Pspice项目,Capture 工作窗口,电路图编辑窗口,项目管理器窗口,信息查看窗口,3、加元器件库(Place/Part命令)在画电路图之前，首先要为将要画的电路选择元器件库。执行Place/Part命令，在Place/Part对话框中点击“Add”按钮，出现Browse File对话框，将所需库点中，点击“打开”按钮，则选中的
9、库文件增至“Labrarise”框 中。反之，从“Labrarise”框，选中一个库文件，点击Remove按钮，即将该库文件框剔除。,加库,剔除库,OrCAD 9.2教学版中的Pspice库文件,Eval.lib 半导体器件、运放和逻辑单元Breakout.lib 要考虑参数发生变化的元器件符号应采用此库中的Analog.lib 和Analog_p.lib 常用的无源元器件符号Source.lib 各种电源符号Sourcestm.lib 需要调用激励信号波形生成模块stimed 设置的各种电源符号。Special.lib 与电路模拟有关的一些专用符号Abm.lib 代表某些模拟功能的符号,4、
10、取放元器件 完成元器件库配置后，点击“完成”按钮，屏幕上将出现电路图编辑窗口（Page Editor）。,例如画一张基本放大电路，取放元器件的方法如下：,（1）在电路图编辑窗口下，启动Place/Part命令，或按窗口右侧对应的绘图工具快捷键，幕上出现元器件符号选择框。,（2）在列表框里点击所需元器件所在的符号库名。,（3）在图的元器件列表框中通过右侧滚动条找到所需元器件符号名，点击之，该符号的图形即显示在预览框中。,（4）点击OK键，该元器件即被调至电路图中。,也可以Part框中健入器件名,还可以搜索所需器件,5、取放电源与接地符号（1）取放电源符号 可同取放元器件一样，在SOURCE库中取
11、电压源或电流源。（2）取放接地符号 启动Place/Groud，或按对应的绘图快捷键，出现如图所示的选择框。在SOURCE库中取“0”符号。,6.连线与设置节点名,（1）连线。启动Place/Wire命令。按对应的绘图快捷键,（2）设置节点名。例如，想把输出端的节点起名为Out。步骤如下：,启动Place/Net Alias命令，或按对应的绘图快捷键，,屏幕上出现设置框。在设置框中键入节点名（例Out）。,按OK键，则光标处 附着一个小方框，将光标 移至设置节点名的位置，按鼠标左键，新节点名 即出现在该位置。,7.元器件属性参数编辑 Capture自动为每个元器件设置一个元件名和参数值，元器件
12、设置不符合要求时，可对元器件参数进行编辑。,(1).元器件群的参数编辑。选中所有要编辑的元器件。然后点击鼠标右键，调出快捷菜单，选择执行Edit Properties 命令，即可开启该元器件群的属性编辑对话框，点击对话框左下方的Part按钮，便可更改各元器件的名称和参数。,(2).单个元件的参数编辑。双击该元件，即出现对话框。在Value文本框中键入新值即可。同时可以修改该元件电路图中的显示格式（Display Format）、字体（Font）、颜色（Color）和放置位置（Rotation）等。,（3）还可以只修改某项参数,键入参数,绘图快捷键：,四、OrCAD/Pspice的基本电路特性分
13、析1.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。,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,（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 9.2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 Simulation Profile命令，出现New Simula
14、tion对话框,在Name栏键入模拟类型组的名称，本例取名为DC,屏幕上出现模拟类型分组对话框。,（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 bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”,（4）运行Pspice。启动Pspice/Run命令，软件开始分析计算。,（5）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动
15、调用Probe模块，屏幕上出现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。,2.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。,（3）设置模拟类型。,（4）设置分析参数：,例：求基本放大电路的瞬态分析。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。,在Analysis type栏中选“Time Domain（Transient）”。,在Option栏中选“General Sett
16、ings”。,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。,（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。,在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace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
17、“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。,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/Add 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，
18、在新加的波形显示区显示出输入信号Vs的波形。,为正弦信号源设置参数,正弦源（VSIN）。共有6个参数需要设置。,例如设定参数如下：VOFF=0，VAMPL=5MV，FREQ=1kHz，TD=0，DF=0，PHASE=0。可得如图所示的正弦波形。,3.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，应注意：对于AC Sweep，必须具有AC 激励源。产生AC 激励源的方法有以下两种：调用VAC 或IAC 激励源；在已有的激励源（如VSIN）的属性中加入“AC”属性，并输入它的幅值。,例：分析单管放大电路的幅频特性。
19、,（1）用Capture软件画好电路图。信号源选正弦源VSIN，用Edit/Properties命令,调出Property Editor加入AC=1V,（2）建立AC分析类型，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“10”。在End栏中填入“100MEG”。在Points/Decade栏中填入“4”。意思是每10倍频间隔计算4个点。,（3）查看分析结果。输出电压的幅频率特性 在Add Tra
20、ce 对话框下端的“Trace Expression”文本框中键入V（OUT），即显示输出电压的幅频率特性曲线。,电压增益的幅频特性 在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键入DB（V（OUT）/V（IN），即显示出电压增益的幅频特性曲线。,电压增益的相频特性 在“Trace Expression”文本框中键P（V（OUT）/V（IN），即显示出电压增益的相频特性曲线。,输入阻抗,在“Trace Expression”文本框中键（V（IN）/I(CB)）)，即显示出输入阻抗特性曲线。,输出阻抗 首先打开电路图形文件！修改电路,令Vs=0v(AC=0V),信号源短路,取掉负载RL,外加一个信号源VSIN(AC=1V)，即Vw，保存文件（存盘），进入仿真，仿真步骤同上。选择菜单 PSpice/RUN（或用鼠标点击符号RUN）。若无出错，便可观察AC交流瞬态或频域分析。单击菜单Trace/Add Trace 弹出 Add Trace.键入：V(Vw:+)/I(Vw)输出阻抗的频率特性,(4)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种标示符及含义。,
