PSPICE仿真.docx

PSPICE仿真.docx

《PSPICE仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PSPICE仿真.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PSPICE仿真

介绍：

PSpice是一种强大的通用模拟混合模式电路仿真器，可以用于验证电路设计并且预知电路行为，这对于集成电路特别重要。

PSpice可以进行各种类型的电路分析。

最重要的有：

●非线性直流分析：

计算直流传递曲线。

●非线性瞬态和傅里叶分析：

在打信号时计算作为时间函数的电压和电流；傅里叶分析给出频谱。

●线性交流分析：

计算作为频率函数的输出，并产生波特图。

●噪声分析

●参量分析

●蒙特卡洛分析

PSpice有标准元件的模拟和数字电路库（例如：

NAND，NOR，触发器，多选器，FPGA，PLDs和许多数字元件）

分析都可以在不同温度下进行。

默认温度为300K

电路可以包含下面的元件：

●Independentanddependentvoltageandcurrentsources独立和非独立的电压、电流源

●Resistors电阻

●Capacitors电容

●Inductors电感

●Mutualinductors互感器

●Transmissionlines传输线

●Operationalamplifiers运算放大器

●Switches开关

●Diodes二极管

●Bipolartransistors双极型晶体管

●MOStransistors金属氧化物场效应晶体管

●JFET结型场效应晶体管

●MESFET金属半导体场效应晶体管

●Digitalgates数字门

●其他元件（见用户手册）。

新建PSpice仿真

新建项目

如图1所示，打开OrCADCaptureCISLiteEdition，创建新项目：

File>New>project。

选择AnalogorMixed-AD模拟或混合-AD选项。

图1

放置元器件并连接

使用Place>Part命令放置元件。

Spice库的路径在Capture\Library\Pspice下。

常用的Library有下面几个：

Analog：

包含无源元件（R、L、C）互感器，传输线，以及电压和电流非独立的源（电压控制的调用源E、电流控制的电流源F、电压控制的电流源G和电流控制的电压源H）。

Source：

给出不同类型的独立电压和电流源。

如：

Vdc（直流电压），Idc（直流电流），Vac（交流电压），Iac（交流电流），Vsin（正弦电压），Vexp（指数电压），脉冲，分段线性等等。

Eval：

提供二极管（D），双极型晶体管（Q），MOS晶体管，结型场效应晶体管（J），真实运算放大器，如：

u714，开关（SW_tClose，SW_tOpen），各种数字门和元件。

Abm：

包含应用于信号的数字运算符选择，例如：

乘法（MULT），求和（SUM），平方根（SWRT），拉普拉斯（LAPLACE），反正切（ARCTAN）等。

Special：

包含多种其他元件，像参数，节点组，等。

PSpiceA/D支持的元器件类别及其字母代号：

字母代号

元器件类别

字母代号

元器件类别

B

GaAs场效应管

N

数字输入

C

电容

O

数字输出

D

二极管

Q

双极晶体管

E

受电压控制的电压源

R

电阻

F

受电流控制的电流源

S

电压控制开关

G

受电压控制的电流源

T

传输线

H

受电流控制的电压源

U

数字电路单元

I

独立电流源

USTIM

数字电路激励信号源

J

结型场效应管（JFET）

V

独立电压源

K

互感（磁芯），传输线耦合

W

电流控制开关

L

互感

X

单元子电路调用

M

MOS场效应管（MOSFET）

Z

绝缘栅双极晶体管（IGBT）

放置好所有的元器件后，需要添加GND图标，放置Ground地端子，并给它命名为0。

不要忘记改变名字为0，否则PSpice将给出错误或“FloatingNode”，原因是PSpice需要一个地端子作为参考点，其名字和节点号必须是0。

如图2所示：

图2

完成的原理图如图3所示：

图3LTC555定时器电路

生成网表

用PSpice>CreateNetlist菜单命令生成网表。

在项目ProjectManager管理窗口，双击Output/文件可以查看网表，如图4所示：

图4

指定分析和仿真类型

PSpice允许做直流偏置，直流扫描，傅里叶瞬态分析，交流分析，蒙特卡洛/最差情况扫描，参量扫描和温度扫描等功能，详情见表1所示：

表1PSpice的模拟分析功能

基本特性分析

直流特性

（1）直流工作点（BiasPointDetail）

（2）直流特性扫描（DCSweep）

（3）直流传输特性（TF：

TransferFunction）

（4）直流灵敏度（DCSensitivity）

交流特性

（1）交流小信号频率特性（ACSweep）

（2）噪声特性（Noise）

瞬态特性

（1）瞬态响应（TransientAnalysis）

（2）傅里叶分析（FourierAnalysis）

参数扫描

（3）温度特性（TemperatureAnalysis）

（4）参数扫描（ParametricAnalysis）

统计分析

（5）蒙托卡诺分析（MC：

MonteCarlo）

（6）最坏情况分析（WC：

WorstCase）

逻辑模拟

（7）逻辑模拟（DigitalSimulation）

（8）数/模混合模拟（MixedA/DSimulation）

（9）最坏情况时序分析（Worst-casetimingAnalysis）

SimulationProfile设置：

（1）执行PSpice>NewSimulationProfile命令。

（2）给SimulationProfile确定一个名称

（3）设置SimulationProfile参数。

图3的SimulationProfile设置如图5所示：

图5SimulationSettings设置

Analysistype选择TimeDomain（Transient）时域瞬态响应。

Options选项里，GeneralSettings的Runtotime为仿真时间，填写100ms，Maxmumstepsize为1us的步进。

同时选择了ParametricSweep选项，及参数扫描分析，详细介绍见参量扫描。

开始仿真

执行PSpice>Run命令，启动仿真进程，或者直接点击快捷方式图如图6所示。

图6

仿真会自动调用Probe模块，并显示仿真结果。

我们需要选择波形中需要显示的信号。

有两种方式：

在原理图中添加观测点或者在Probe的Trace>AddTrace来添加需要显示的信号。

本例使用的第一种方式，如图7所示

图7

仿真波形如图7所示。

图8仿真波形

使用参数扫描功能后，可以比较不同参数对输出结果的影响。

如图9所示为RX1取值对输出信号周期和占空比的影响。

可以很清楚的看到输出信号周期的变化。

图9参数扫描结果

参量扫描

需要查看电路中电阻或者电容等参数对输出结果的影响，参量扫描可以非常直观的做出显示。

步骤为：

1、添加参量元件。

1）修改需要变化的器件Value值为{RX2}（RX2为自定义的标号）

2）添加PARAM元件到电路中。

在SPECIAL库中可以找到该元件。

3）双击PARAM元件，打开PropertyEditor属性编辑窗口。

点击NewColumn按钮并输入PropertyName属性名称RX2，不带花括号。

4）将新创建的RX2列，设置该元件的初始值5K，如图10所示。

图10PARAM元件的PropertyEditor窗口

5）选择RX2列，右键选择DISPLAY按钮，选择NameandValue。

点击OK。

6）在关闭PropertyEditor窗口前，点击APPLY按钮。

7）保存设计。

2、为产量分析创建仿真配置文件。

1）在SimulationSettings中选择Analysis标签。

2）对Analysistype分析类型选择Transient瞬态（或者想要做的分析类型）。

并输入开始和结束时间。

如图5所示。

3）在Options选项里，选择ParametricSweep参量扫描。

图11ParametricSweep参数设置

4）对于扫描变量，选择全局参数Globalparameter，并输入RX1。

在Sweeptype中给出StartValue起始值、EndValue结束值和Increment增量。

对于这些值本例中分别使用4K、20K和4K。

5）点击OK设置完成。

3、运行PSpice并显示波形。

1）运行PSpice。

2）当仿真结束时，Probe探针窗口会被打开并且弹出AvailbaleSections窗口，来选择需要显示输出的仿真结果，本例选择第一和最后一个，如图12所示。

图12AvailableSections窗口

3）仿真波形如图13所示，显示不同阻值对定时器震荡电路周期和占空比的影响。

图13仿真波形

Pspice模型相关

PSpice模型选择

在选择PSpice模型时，在模型图框的右下角显示

，表示为PSpice模型库，否则不能使用，如图14所示。

图14选择PSpice模型

查看PSpice模型

当需要查看PSpice模型时，右键需要查看的模型，选择EditPSpiceModel，如图15所示。

图15查看PSpice模型

会打开PSpiceModelEditor，如图16所示

图16PSpiceModelEditor

可以从PSpiceModelEditor中看到，.model以下的内容就是元件的模型参数，如果.model后没有内容说明没有参数，是不能使用的。

PSpice模型的建立

PSpice库中已有极多模型可用，没有必要自建模型，如果遇到库中没有的器件模型，可以到生产该器件上公司网站上下载，一般大型公司都会提供。

如果一定要自建模型，可以用PSpice中的模型编辑软件实现（“ModelEditor”），一般可以用已有的模型作一些修改实现。

PSpice提供两种方式来建立模型。

1、PSpice提供ModelEditor建立元件的Model，从元件供应商那边拿到该元件的Datasheet，透过描点的方式就可以简单的建立元件的仿真模型，来做电路的模仿真。

2、从网上下载的元件PSPICE模型，我们利用PSpiceModelEditor将该模型导入并建立用于仿真的元件模型。

其中，第一个方式适用于Pspice提供的十多种元件（二极管、三极管、磁心、IGBT、JFET、运算放大器、达灵顿管、MOSFET、VR、比较器、参考源等器件），

具体方法如下面介绍所示：

1、打开ModelEditor，选择Model>New，打开图17所示的对话框。

图17

2、填写ModelName，选择Model类型。

如图18所示。

图18

3、出现图19对话框，出现ModelList（图中左）、特性曲线表及曲线图（图中右）及ModelParameter（图中右）。

图19

ModelList

特性曲线表及特性曲线图

ModelParameter

按特性曲线图，描点並输入到下面表中

下面会出现用数值分析法，邦您计算出符合描点设定的参数值

另存为*.lib

用文本编辑器打开刚才保存的文件，即可看到该元件的模型参数

从网上下载的元件PSPICE模型，我们利用PSpiceModelEditor将该模型导入并建立用于仿真的元件模型。

下面用BJTModel作个说明。

Bipolartransistorformat

Generalform

Q

+[substratenode][areavalue]

Examples

Q114213PNPNOM

Q1315301NPNSTRONG1.5

Q7VC512[SUB]LATPNP

Modelform

.MODELNPN[modelparameters]

.MODELPNP[modelparameters]

.MODELLPNP[modelparameters]

按上面的格式，修改成ORCAD-PSpice可以读取的格式，并保存为*.lib。

打开ModelEditor，并读取上面保存的文件

简单的利用ModelEditor来建立元件的外型

设定好模型的文件路径及建立的元件符号外型的路径

转换完后出现错误或是警告信息

在Capture里就可以看到该元件的符号外形