Orcad实验.docx

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Orcad实验

一、实验目的

1．掌握使用Capture软件绘制电路图，并掌握电子元器件、电源符号和接地符号以及节点别名的设置；

2．掌握使用Pspice软件对电路进行分析；

3．掌握直流传输特性分析的方法。

了解元器件值变化的幅度与电路特性变化的关系，能够定量分析、比较电路特性对每个电路元器件参数的敏感程度，掌握计算直流小信号增益、输入电阻和输出电阻的方法；

4．掌握直流特性扫描分析的方法。

5．掌握交流小信号频率特性分析的设置及频率响应图的观测；

6．掌握噪声分析的方法和设置。

二、实验设备和软件

设备：

PC机软件：

OrcadCaptureCIS、Orcad/Pspice软件

三、实验内容

1．绘制如图1所示差动放大电路电路图；

2．对电路图进行设计规则检查，并生成电连接网表文件和元器件报表；

3．用PSpice软件进行模拟，请根据实际情况自行设置不同激励信号。

写出各种分析的参数设置过程和分析结果，包括：

1．直流传输特性分析；

2．直流特性扫描分析，画出电路的电压传输特性曲线，Q1和Q2的β为默认值；

3．交流小信号频率特性分析；

4．噪声分析。

图1差动放大电路

四、实验步骤

1．生成原理图

1．调用Orcad/CaptureCIS软件

2．新建设计项目：

File/New/Project，并设定其名称以及路径，类型设置为AnalogorMixedA/，如图2所示；

3．选择Createablankpro.建立一个空白工程,如图3所示；

图2NewProject设置框图3Project选择框

4．进入设计项目管理窗口，双击Page1启动电路图编辑模块；

5．绘制电路图

》配置元器件符号库:

Place->Part/Addlibrary,在库文件所在框中按Ctrl+A键选择所有符号库，点击打开；

》取放元器件：

在PlacePart按Ctrl+A键选择所有符号库，在Part文本框中键入欲查找的元器件符号名称（如果不能完全肯定所调用的元器件符号的确切名称，可采用适配符*和？

），找到后点击OK即被调至电路图中，如图4所示。

放置之前按右键/Rotate旋转方向，右键/EditProperties修改其属性，右键/EndMode结束放置。

》取放电源与接地符号：

在source库中取电压源或电流源，启动Place/Ground命令选取接地符号（该实验必须用到名称为“0”的接地符号）。

》连线、绘制电连接：

Place/Wire

》设置节点名：

启动Place/NetAlias命令，在出现的设置框中键入节点名，按OK键，将节点放置在正确位置，如图5所示。

图4PlacePart设置框图5PlaceNetAlias设置框

6．保存电路图：

File/Save

2．电路图的后处理

1．元器件编号的更新：

Tools/Annotate

2．设计规则检查（DRC）

》在设计项目管理窗口中，选中需要进行DRC检验的一页或多页电路图纸；

》执行Tools/DesignRulesCheck命令，出现如图6、图7所示对话框；

》在对话框DesignRulesCheck面板中Action项选中Checkdesignrules确定运行DRC的工作内容；在Report项设置，指定DRC检验后报告中包含的DRC信息；

》完成设置后，点击确定，按要求进行DRC检验。

如果有错误则会弹出错误对话框，在原理图上有出错标示符DRC，分析、纠正出现的错误；没错误提示则原理图正确。

生成的DRC文件见附录一。

图6DesignRulesCheck面板图7ERCMatrix面板

3．生成电连接网表文件

》在设计项目管理窗口下选择要生成连接网表文件的电路图；

》执行Tools/CreateNetlist命令；

》针对不同网表文件的格式要求，选择不同的标签项，如选择PSpice生成.NET文件，选择Layout生成.MNL文件，如图8、9所示，PSpice生成的.NET文件见附录二；

》点击“OK”按钮，即生成电连接网表文件。

图8PSpice设置框图9Layout设置框

4．生成元器件报表

》在设计项目管理窗口下选择要生成元器件报表的电路图；

》执行Tools/CrossReference命令，弹出如图10所示对话框；

》Scope项设置统计范围，Mode项设置统计模式，Sorting项设置报表中元器件的排序方式，Report项指定报表中的附加信息，Browse项设置输出报表文件名；

》点击“OK”按钮，即生成元器件报表，见附录三。

图10CrossReferencesParts设置框

3．用PSpice软件进行模拟分析

1．直流传输特性分析

》设置分析类型和参数

打开电路图，在电路图编辑模块中选择PSpice/NewSimulationProfile出现如图11所示对话框，在Name栏中输入本仿真参数文件的名称BIAS，点击Create钮，将打开simulationSetting-BIAS对话框。

在Analysis页的Analysistype栏内的下拉列表内选择BiasPoint；在Options栏中选择GeneralSettings；在OutputFileOptions栏中选择Calculatesmall-signalDCgain；在FromInputsource栏中填入“Vs”，在ToOutput栏中填入“V（Vo1）”，意思是求传递函数Vo1/Vs及从Vs端看进去的输入电阻和从Vo1端看进去的输出电阻。

设置后的simulationSetting-BIAS对话框如图12所示。

图11NewSimulation对话框图12simulationSetting-BIAS对话框

》存档：

File/Save

》运行Pspice：

Pspice/Run，出现Probe窗口

》查看分析结果：

View/OutputFile，结果和分析见附录四。

2．直流特性扫描分析

》设置分析类型和参数

在电路图编辑模块中选择PSpice/NewSimulationProfile出现如图11所示对话框，在Name栏中输入本仿真参数文件的名称DC，点击Create钮，将打开simulationSetting-DC对话框。

在Analysis页的Analysistype栏内的下拉列表内选择DCSweep；在Options选择PrimarySweep；在Sweepvariable栏中选择Voltagesource，在Name栏中填入“Vs”，意思以电压源Vs作为变量；在Sweeptype栏中选“Linear”，在Start栏中填入“-0.3V”，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。

设置后的simulationSetting-DC对话框如图13所示。

》存档：

File/Save

》运行Pspice：

Pspice/Run，出现Probe窗口

》查看分析结果

在Probe窗口中，执行Trace/AddTrace命令出现如图14所示对话框，在“TraceExpression”文本框中键入V（VO1）和V（VO2），即显示该电路电压传输特性曲线，见附录五。

图13simulationSetting-DC对话框图14AddTraces对话框

3．交流小信号频率特性分析

》设置分析类型和参数

在电路图编辑模块中选择PSpice/NewSimulationProfile出现如图11所示对话框，在Name栏中输入本仿真参数文件的名称AC，点击Create钮，将打开simulationSetting-AC对话框。

在电路图中预先设定信号源Vs为交流电压源VAC，幅值为0.1V。

在Analysistype栏中选择“ACSweep/Noise”；在Option栏中选“GeneralSettings”，在ACSweepType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。

设置后的simulationSetting-AC对话框如图15所示。

》存档：

File/Save

》运行Pspice：

Pspice/Run，出现Probe窗口

》查看分析结果

①查看双端输出的频率特性曲线，见附录六。

在Probe窗口中，执行Trace/AddTrace命令，在“TraceExpression”文本框中键入V（VO1,VO2），即显示双端输出的频率特性曲线。

②查看双端输出电压增益的波特图，见附录六

在Probe窗口中，执行Trace/AddTrace命令，在“TraceExpression”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Plot/AddYAxis，增加一个纵轴；在“TraceExpression”文本框中键入P（V（Vo1,Vo2）/V（Vs:

+））,即显示出电压增益的相频特性曲线。

图15simulationSetting-AC对话框

4．噪声分析

》设置分析类型和参数

在电路图编辑模块中选择PSpice/NewSimulationProfile出现如图11所示对话框，在Name栏中输入本仿真参数文件的名称SIM，点击Create钮，将打开simulationSetting-SIM对话框。

在交流分析参数设置框中添加如下设置：

在NoiseAnalysis栏中选中“Enabled”，在Output栏中填入“V（Vo1）”，在I/V栏中填入“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。

设置后的simulationSetting-SIM对话框如图16所示。

图16simulationSetting-SIM对话框

》存档：

File/Save

》运行Pspice：

Pspice/Run，出现Probe窗口

》查看分析结果：

结果和分析见附录七。

在Probe窗口中，执行Trace/AddTrace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/AddYAxis，增加一个纵轴；在“TraceExpression”文本框中键入DB（V（INOISE））、DB（V（ONOISE））即显示出噪声电压幅频特性。

五、实验心得

本学期学了Orcad9.2这个软件，掌握该软件的基本功能，学会了利用这个软件绘制电路图和调用电路仿真程序PSpice执行仿真分析并显示输出波形。

这个软件的PSpice程序功能丰富，在以后对电路图的分析上有很大的帮助。

通过这次实验学到了各种分析的方法，但还需加强实践练习才能更深一层地掌握。

附录一DRC文件

CheckingPinsandPinConnections

--------------------------------------------------

CheckingSchematic:

SCHEMATIC1

--------------------------------------------------

CheckingElectricalRules

CheckingforUnconnectedNets

CheckingforInvalidReferences

[DRC0011]ReferenceisinvalidforthispartVEE

SCHEMATIC1,PAGE1（4.40,4.10）

[DRC0011]ReferenceisinvalidforthispartRe

SCHEMATIC1,PAGE1（3.90,3.70）

[DRC0011]ReferenceisinvalidforthispartVCC

SCHEMATIC1,PAGE1（4.90,2.10）

[DRC0011]ReferenceisinvalidforthispartVs

SCHEMATIC1,PAGE1（2.20,3.50）

CheckingforDuplicateReferences

附录二电连接网表文件（.NET格式）

*sourceBB

Q_Q2VO2N02762N02698Q2N2222

R_Rc2VO2N0043710k

V_VsN008790DC0.1VAC1Vac

V_VCCN00437010V

R_Rb1N02791N008791k

R_Rb20N027621k

V_VEE0N0093310V

R_ReN00933N0269810k

R_Rc1VO1N0043710k

Q_Q1VO1N02791N02698Q2N2222

附录三元器件报表

Revised:

Saturday,December11,2010

Revision:

DesignName:

F:

\CAD\ORCAD\BB\BB.DSN

CrossReferenceDecember11,201013:

09:

21Page1

ItemPartReferenceSchematicNameSheetLibrary

____________________________________________________________________________

11kRb1SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\ANALOG.OLB

21kRb2SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\ANALOG.OLB

310kRc1SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\ANALOG.OLB

410kRc2SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\ANALOG.OLB

510kReSCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\ANALOG.OLB

6Q2N2222Q1SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\BIPOLAR.OLB

7Q2N2222Q2SCHEMATIC1/PAGE11F:

\PROGRAMFILES\ORCAD\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\BIPOLAR.OLB

附录四直流传输特性分析

从中可以看出：

电压放大倍数AV=-10.84

输入电阻Ri=133.4kW

输出电阻Ro=9.95kW

附录五直流特性扫描分析

电压传输特性曲线

附录六交流小信号频率特性分析

双端输出的频率特性曲线

双端输出电压增益的波特图

附录七噪声分析