Orcad PSpice.docx
- 文档编号:6824717
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:54
- 大小:984.15KB
Orcad PSpice.docx
《Orcad PSpice.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Orcad PSpice.docx(54页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
OrcadPSpice
OrCADPSpice
培训教材
培训目标:
熟悉PSpice的仿真功能,熟练掌握各种仿真参数的设置方法,综合观测并分析仿真结果,熟练输出分析结果,能够综合运用各种仿真对电路进行分析,学会修改模型参数。
一、PSpice分析过程
观测并分析仿真结果
二、绘制原理图
原理图的具体绘制方法已经在Capture中讲过了,下面主要讲一下在使用PSpice时绘制原理图应该注意的地方。
1、新建Project时应选择AnalogorMixed-signalCircuit
2、调用的器件必须有PSpice模型
首先,调用OrCAD软件本身提供的模型库,这些库文件存储的路径为Capture\Library\pspice,此路径中的所有器件都有提供PSpice模型,可以直接调用。
其次,若使用自己的器件,必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在,而且器件属性中必须包含PSpiceTemplate属性。
3、原理图中至少必须有一条网络名称为0,即接地。
4、必须有激励源。
原理图中的端口符号并不具有电源特性,所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。
5、电源两端不允许短路,不允许仅由电源和电感组成回路,也不允许仅由电源和电容组成的割集。
解决方法:
电容并联一个大电阻,电感串联一个小电阻。
6、最好不要使用负值电阻、电容和电感,因为他们容易引起不收敛。
三、仿真参数设置
PSpice能够仿真的类型
在OrCADPSpice中,可以分析的类型有以下8种,每一种分析类型的定义如下:
直流分析:
当电路中某一参数(称为自变量)在一定范围内变化时,对自变量的每一个取值,计算电路的直流偏置特性(称为输出变量)。
交流分析:
作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。
噪声分析:
计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源(独立的电压或电流源)上。
即计算输入源上的等效输入噪声。
瞬态分析:
在给定输入激励信号作用下,计算电路输出端的瞬态响应。
基本工作点分析:
计算电路的直流偏置状态。
蒙托卡诺统计分析:
为了模拟实际生产中因元器件值具有一定分散性所引起的电路特性分散性,PSpice提供了蒙托卡诺分析功能。
进行蒙托卡诺分析时,首先根据实际情况确定元器件值分布规律,然后多次“重复”进行指定的电路特性分析,每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样,这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同,而是代表了实际变化情况。
完成了多次电路特性分析后,对各次分析结果进行综合统计分析,就可以得到电路特性的分散变化规律。
与其他领域一样,这种随机抽样、统计分析的方法一般统称为蒙托卡诺分析(取名于赌城MonteCarlo),简称为MC分析。
由于MC分析和最坏情况分析都具有统计特性,因此又称为统计分析。
最坏情况分析:
蒙托卡诺统计分析中产生的极限情况即为最坏情况。
参数扫描分析:
是在指定参数值的变化情况下,分析相对应的电路特性。
温度分析:
分析在特定温度下电路的特性。
您对电路的不同要求,可以通过各种不同类型仿真的相互结合来实现。
1.Pspiceproject建立
首先我们建立一个pspice工程文件,New->project
选择AnalogormixedA/D输入相应的projectname后点击OK确认。
2.建立仿真描述文件
在设置仿真参数之前,必须先建立一个仿真参数描述文件,点击
或PSpice>Newsimulationprofile,系统弹出如下对话框:
调用以前Profile的参数设置
Profile的名称
输入name,选择Create,系统将接着弹出如下对话框:
系统提示选择产品对话框
选择默认的PspiceA/D点击OK确认。
在Analysistype中,你可以有以下四种选择:
TimeDomain(Transient):
时域(瞬态)分析
DCSweep:
直流分析
ACSweep/Noise:
交流/噪声分析
Biaspoint:
基本偏置点分析
在Options选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进行的分析,其中GeneralSetting是最基本的必选项(系统默认已选)。
1、设置和运行DCSweep
点击
或PSpice>EditSimulationprofile,调出SimulationSetting对话框,在Analysistype中选择DCSweep,在Options中选中PrimarySweep,如下所示:
Sweepvariable:
直流扫描自变量类型
Voltagesource:
电压源
Currentsource:
电流源
必须在Name里输入电压源或电流源的Reference,如“V1”、“I2”。
Globalparameter:
全局参数变量
Modelparameter:
以模型参数为自变量
Temperature:
以温度为自变量
Parameter:
使用Globalparameter或Modelparameter时参数名称
Sweeptype:
扫描方式
Linear:
参数以线性变化
Logarithmic:
参数以对数变化
Valuelist:
只分析列表中的值
Start:
参数线性变化或以对数变化时分析的起始值
End:
参数线性变化或以对数变化时分析的终止值
Increment、Points/Decade、Points/Octave:
参数线性变化时的增量,以对数变化时倍频的采样点。
例:
以自变量为Modelparameter为例,对于下示电路,对模型Q2N2222的参数BF进行DCSweep,参数设置如上图所示,对BF的值从200分析到300,自变量以线性增长,增量为10。
在SimulationSetting中按OK按钮退出并保存设置参数。
点击
或PSpice>Markers>VoltageLevel,放置电压观测探针,位置如上图所示。
点击
或PSpice>Run运行PSpice,自动调用Probe模块,分析完成后,你将可以看到如下波形:
波形显示出输出V(out1)与模型Q2N2222的BF参数变化关系。
例,以2N3904为例分析其DC特性。
我们用嵌套扫描来分析BJT的VCE与Ic特性。
在PSpiceA/D视窗里选择Plot->Axis.点击Axisavailable
2、设置和运行ACSweep
点击
或PSpice>EditSimulationprofile,调出SimulationSetting对话框,在Analysistype中选择ACSweep/Noise,在Options中选中GeneralSettings,如下所示:
ACSweepType:
其中参数的含义与DCSweep的SweepType中的参数含义一样。
NoiseAnalysis:
噪声分析
Enabled:
在ACSweep的同时是否进行NoiseAnalysis。
Output:
选定的输出节点。
I/V:
选定的等效输入噪声源的位置。
Interval:
输出结果的点频间隔。
注意:
对于ACSweep,必须具有AC激励源。
对于NoiseAnalysis,选定的等效输入噪声源必须是独立的电压源或电流源。
分析的结果只存入OUT输出文件,查看结果只能采用文本的形式进行观测。
例:
按上图所设参数进行设置:
ACSweep的分析频率从1Hz到1GHz,采用十倍频增量进行递增,每倍频采样点100。
NoiseAnalysis的输出节点为OUT1,等效噪声源的输入源为V1,每隔5个频率采样点输出一次噪声分析结果。
下图是AC分析结果及在10.23KHz时的噪声分析结果。
Y轴为系统增益与AC信号源幅值的乘积。
FREQUENCY=1.095E+01HZ
****TRANSISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)
Q_Q2Q_Q3Q_Q4Q_Q5
RB1.704E-151.701E-151.036E-141.033E-14
RC2.435E-232.370E-239.902E-231.263E-22
RE0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00
IBSN1.602E-141.317E-141.621E-162.389E-17
IC4.540E-154.419E-151.042E-141.161E-14
IBFN0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00
TOTAL2.227E-141.929E-142.094E-142.196E-14
****RESISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)
R_R1R_R2R_R3R_R4R_R5
TOTAL1.701E-131.533E-162.607E-171.704E-132.371E-19
****TOTALOUTPUTNOISEVOLTAGE=4.252E-13SQV/HZ
=6.521E-07V/RTHZ
TRANSFERFUNCTIONVALUE:
V(OUT1)/V_V1=1.014E+02
EQUIVALENTINPUTNOISEATV_V1=6.431E-09V/RTHZ
****07/21/1114:
42:
45*******PSpice16.3.0(June2009)******ID#0********
**Profile:
"SCHEMATIC1-differentialamplify"[H:
\CADENCE-WORK\TRANING\TRAINING\PSPICE\differentialamplify\differentialamplify-P
****NOISEANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC
******************************************************************************
=6.511E-07V/RTHZ
TRANSFERFUNCTIONVALUE:
V(OUT1)/V_V1=1.012E+02
EQUIVALENTINPUTNOISEATV_V1=6.432E-09V/RTHZ
3、设置和运行瞬态分析(TimeDomain(Transient))
点击
或PSpice>EditSimulationprofile,调出SimulationSetting对话框,在Analysistype中选择TimeDomain(Transient),在Options中选中GeneralSettings,如下所示:
Runto:
瞬态分析终止的时间
Startsavingdata:
开始保存分析数据的时刻
Transientoptions:
Maximumstep:
允许的最大时间计算间隔
Skiptheinitialtransientbiaspointcalculation:
是否进行基本工作点运算
OutputfileOptions:
控制输出文件内容,点击后弹出如下对话框:
是否进行傅立叶分析
是否详细输出偏置点的信息
在OUT文件里存储的数据的时间间隔
Output:
用于确定需对其进行傅里叶分析的输出变量名。
NumberofHarmonics:
用于确定傅里叶分析时要计算到多少次谐波。
Pspice的内定值是计算直流分量和从基波一直到9次谐波。
Center:
用于指定傅里叶分析中采用的基波频率,其倒数即为基波周期。
在傅里叶分析中,并非对指定输出变量的全部瞬态分析结果均进行分析。
实际采用的只是瞬态分析结束前由上述基波周期确定的时间范围的瞬态分析输出信号。
由此可见,为了进行傅里叶分析,瞬态分析结束时间不能小于傅里叶分析确定的基波周期。
例:
按上图所设参数进行设置。
从0时刻开始记录数据,到10US结束,分析计算的最大步长为0.1NS,允许计算基本工作点;输出数据时间间隔为20NS,允许进行傅立叶分析,傅立叶分析的对象为V(out2),基波频率为1MHz,采用默认计算到9次谐波。
分析结果如下:
波形显示出节点OUT2的电压输出波形与输入信号的波形。
下图是以文本的形式来查看傅立叶分析的结果。
FOURIERANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC
******************************************************************************
FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(OUT2)
DCCOMPONENT=5.448508E+00
HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZED
NO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)
11.000E+066.658E-051.000E+003.418E+010.000E+00
22.000E+061.358E-042.040E+006.676E+01-1.593E+00
33.000E+061.729E-042.597E+009.831E+01-4.225E+00
44.000E+062.087E-043.134E+001.339E+02-2.812E+00
55.000E+063.514E-015.279E+03-1.000E+02-2.709E+02
66.000E+061.915E-042.876E+00-1.593E+02-3.643E+02
77.000E+061.481E-042.225E+00-1.193E+02-3.585E+02
88.000E+069.106E-051.368E+00-8.591E+01-3.593E+02
99.000E+063.707E-055.568E-01-3.820E+01-3.458E+02
TOTALHARMONICDISTORTION=5.278535E+05PERCENT
JOBCONCLUDED
TOTALJOBTIME125.16
4、基本工作点分析
也可以从频谱上直观的观察FFT变化的功率谱密度。
在AXIESetting里面设置Datarange为userdefined如下图
点击OK。
并点击图中FFT按钮。
点击
或PSpice>EditSimulationprofile,调出SimulationSetting对话框,在Analysistype中选择BiasPoint,在Options中选中GeneralSettings,如下所示:
进行直流灵敏度分析
输出详细的基本工作点信息
计算直流传输特性
直流灵敏度分析:
虽然电路特性完全取决于电路中的元器件取值,但是对电路中不同的元器件,即使其变化的幅度(或变化比例)相同,引起电路特性的变化不会完全相同。
灵敏度分析的作用就是定量分析、比较电路特性对每个电路元器件参数的灵敏程度。
Pspice中直流灵敏度分析的作用是分析指定的节点电压对电路中电阻、独立电压源和独立电流源、电压控制开关和电流控制开关、二极管、双极晶体管共5类元器件参数的灵敏度,并将计算结果自动存入.OUT输出文件中。
本项分析不涉及PROBE数据文件。
需要注意的是对一般规模的电路,灵敏度分析产生的.OUT输出文件中包含的数据量将很大。
直流传输特性分析:
进行直流传输特性分析时,Pspice程序首先计算电路直流工作点并在工作点处对电路元件进行线性化处理,然后计算出线性化电路的小信号增益,输入电阻和输出电阻,并将结果自动存入.OUT文件中。
本项分析又简称为TF分析。
如果电路中含有逻辑单元,每个逻辑器件保持直流工作点计算时的状态,但对模-数接口电路部分,其模拟一侧的电路也进行线性化等效。
本项分析中不涉及PROBE数据文件。
例:
按上图的参数进行设置,分析结果如下:
直流灵敏度分析结果
****DCSENSITIVITYANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC
******************************************************************************
DCSENSITIVITIESOFOUTPUTV(OUT2)
ELEMENTELEMENTELEMENTNORMALIZED
NAMEVALUESENSITIVITYSENSITIVITY
(VOLTS/UNIT)(VOLTS/PERCENT)
R_R11.000E+034.398E-044.398E-03
R_R21.000E+04-2.477E-05-2.477E-03
R_R32.000E+043.274E-046.548E-02
R_R41.000E+03-4.394E-04-4.394E-03
R_R51.000E+04-6.300E-04-6.300E-02
V_V21.200E+017.190E-018.629E-02
V_V3-1.200E+013.577E-01-4.293E-02
V_V10.000E+001.013E+020.000E+00
Q_Q2
RB1.000E+01-4.394E-04-4.394E-05
RC1.000E+00-2.477E-05-2.477E-07
RE0.000E+000.000E+000.000E+00
BF2.559E+029.091E-042.326E-03
ISE1.434E-14-1.322E+13-1.896E-03
BR6.092E+00-3.939E-11-2.400E-12
ISC0.000E+000.000E+000.000E+00
IS1.434E-141.929E+142.767E-02
NE1.307E+002.717E+003.551E-02
NC2.000E+000.000E+000.000E+00
IKF2.847E-012.253E-026.414E-05
IKR0.000E+000.000E+000.000E+00
VAF7.403E+01-2.785E-03-2.062E-03
VAR0.000E+000.000E+000.000E+00
Q_Q3
RB1.000E+014.398E-044.398E-05
RC1.000E+002.511E-052.511E-07
RE0.000E+000.000E+000.000E+00
BF2.559E+02-1.003E-03-2.566E-03
ISE1.434E-141.458E+132.091E-03
BR6.092E+004.328E-112.637E-12
ISC0.000E+000.000E+000.000E+00
IS1.434E-14-1.941E+14-2.783E-02
NE1.307E+00-2.997E+00-3.916E-02
NC2.000E+000.000E+000.000E+00
IKF2.847E-01-2.284E-02-6.501E-05
IKR0.000E+000.000E+000.000E+00
VAF7.403E+012.823E-032.090E-03
VAR0.000E+000.000E+000.000E+00
Q_Q4
RB1.000E+011.923E-031.923E-04
RC1.000E+001.019E-041.019E-06
RE0.000E+000.000E+000.000E+00
BF2.559E+02-1.432E-04-3.665E-04
ISE1.434E-141.794E+122.572E-04
BR6.092E+005.052E-123.078E-13
ISC0.000E+000.000E+000.000E+00
IS1.434E-14-4.523E+14-6.487E-02
NE1.307E+00-3.782E-01-4.943E-03
NC2.000E+000.000E+000.000E+00
IKF2.847E-01-9.235E-02-2.629E-04
IKR0.000E+000.000E+000.000E+00
VAF7.403E+011.118E-028.279E-03
VAR0.000E+000.000E+000.000E+00
Q_Q5
RB1.000E+01-1.920E-03-1.920E-04
RC1.000E+00-1.006E-04-1.006E-06
RE0.000E+000.000E+000.000E+00
BF2.559E+02-5.499E-05-1.407E-04
ISE1.434E-146.887E+119.876E-05
BR6.092E+004.093E-142.494E-15
ISC0.000E+000.000E+000.000E+00
IS1.434E-144.498E+146.450E-02
NE1.307E+00-1.452E-01-1.898E-03
NC2.000E+000.000E+000.000E+00
IKF2.847E-019.112E-022.594E-04
IKR0.000E+000.000E+000.000E+00
VAF7.403E+011.268E-069.386E-07
VAR0.000E+000.000E+000.000E+00
直流传输特性分析结果
****SMALL-SIGNALCHARACTERISTICS
V(OUT2)/V_V1=1.013E+02
INPUTRESISTANCEATV_V1=1.534E+04
OUTPUTRESISTANCEATV(OUT
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Orcad PSpice