《PSpicejiben分析》PPT课件.ppt

OrCAD-PSpice混合电路仿真,2,1 OrCAD PSpice简介,1.1 SPICE的起源 Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis 美国加州伯克莱大学雏形 EDA（Electronic Design Automation）厂家OrCAD Spice OrCAD PSpice A/D,3,Capture CIS,Pspice A/D,Layout Plus(PCB),图1 OrCAD系统结构,4,设计流程,5,1.2 OrCAD PSpice的特点 集成度高 完整的Probe观测功能 完整的仿真功能 模块化和层次化设计 模拟行为模块 具有数字和模拟仿真功能 元件库扩充功能,6,1.3PSpice的仿真分析,7,1.4 OrCAD应用术语 1、电气对象 元件（parts）、连线（wires）、接点（junctions）、总线（buses）、直线（lines）、文字（text） 2、元件、元件库和模型 元件：实现某特定功能的电气连接集合 元件库：.olb文件 模型：Property Editor/PspiceTemplate 3、网络标号 网络别名、跨页连接端口、层次输入输出端口、电源对象名、隐藏的管脚,8,1.5 文件系统 .DSN 电路文件 .OPJ 项目文件 .CIR 电路设置情况文件 .NET 网络连接文件 .ALS 元件连接别名文件 .OLB 元件符号定义文件 .LIB 元件模型定义文件 .PRB 波形文件 .OUT 输出错误信息文件 .DAT 输出结果信息文件,9,2 OrCAD Capture,Capture的作用： 绘制电路图 设置仿真要求 与PSpice交互,10,小信号单级放大器,11,程序清单,Example1: Simple Amplifier .LIB BIPOLAR.LIB V1 1 0 AC 1 SIN(0 10M 1K) R1 1 2 1K C1 2 3 10U R2 4 3 50K R3 3 0 10K R7 4 5 3K *Included A Bipolar Q1 5 3 6 Q2N2222A R8 6 0 1K C2 6 0 100U C3 5 7 10U R6 7 0 1K V2 4 0 DC 12V .TRAN 1US 10MS .PROBE .END,“标题”，由任意字符串构成作为打印的标题，但必须要有。,载入库文件，此处载入的是三极管的库文件,电路特性分析的控制语句：包括定义的模型语言性能分析语句和输出控制语句。,结束语句，表示程序结束,注释语句：是用户对程序运算和分析时加以说明的语句，其一股形式为 *字符串,电路的描述语句：包括定义电路拓扑和元件值的元件，半导体器件，电源等描述语句。其位置在描述语句的第二行与最后结束语句行之间的任何地方。,12,输入描述语句,输入描述由若干条输入描述语句构成，语句中的信息由字母字符串组成的名字段、数字段和分隔符构成。,名字段(名称)：其第一个字16必须是字母A至Z，其它没有任何限制。在描述元件时第一个字必须是指定的元件器件类型字母,比例因子：有十种比例因子，它们的符号和代表的值为： T1E12、G1E9、MEG1E6、K1E3、MIL25.4E-6、 M1E-3、U1E-6、N1E-9、P1E12、F1E15,数字段(数值)：可以是整数、浮点数、整数或浮点数后面跟 整数指数和整数或浮点数后面跟比例因子表示,13,输入描述语句,分隔符：包括空格、逗号、等号、左括号或右括号等,节点编号；一般取任意的正整数，不能为负数，但也可 以是任意字母数字串，可以是不连接的。接地点一定是 编号为零的参考点，这是事先定义好的，意为接地或共 同节点。节点“0”或“000”是等效的。,方向：采用常用习惯标准，即规定支路电流的正方向和支路电压假定的正方向一致。,单位：包括米、千克、秒等。单位后缀在程序中是被忽略 的。任何非比例因子后缀字母都可用作单位后缀。,续行号：若一行信息表达不完，可在第二行的第一列上打一个“十”号以表示该行语句是上一语句的继续。,PSPICE元器件描述语句,15,元件描述（电阻）,语句格式 R(name) N+ N- ModName Value 例: R1 1 2 100 RF 4 5 RMOD 12K,N+和N-是电阻所连接的正、负两个节点号。当电阻上为正电压时，电流从N+节点流出通过电阻流入N-节点。, ModName为模型名，其内容.MODEL语句给出。 Value是电阻值，单位为欧姆，可正可负，但不能为零。,16,元件模型和描述（电容）,语句格式 C(name) N+ N- ModName Value IC=V0 例: C1 1 2 10U Cload 4 5 CMOD 10P,N+和N-是电容所连接的正、负两个节点号。当电容上为正电压时，电流从N+节点流出通过电容流入N-节点。,IC定义了电容的初始（时间为0）电压V0。注意只有在瞬态 分析语句.TRAN中的任选项关键字UIC规定时，IC规定的 初始条件才起作用。, ModName为模型名，内容由.MODEL语句给出。 Value是电容值，单位法拉，可正可负，但不能为零。,17,元件模型和描述（电感）,语句格式 L(name) N+ N- ModName Value IC=I0 例: L1 1 2 10U LA 4 5 LMOD 10M,N+和N-是电感所连接的正、负两个节点号。当电感上为正电压时，电流从N+节点流出通过电感流入N-节点。,IC定义了电感的初始（时间为0）电流I01。注意只有在瞬态分析语句.TRAN中的任选项关键字UIC规定时，IC规定的 初始条件才起作用。,ModName为模型名，其内容由.MODEL语句给出。 Value是电感值，单位亨利，可正可负，但不能为零。,18,元件描述（二极管）,语句格式： D(name) N+ N- 例：D1 3 4 DMOD1,其中N+和N-分别是二极管的正负节点，正电流从正节点流出，通过二极管流入负节点。,是模型名，可由用户自行选定。AREA是面积 因子，OFF规定在直流分析时在器件上所加初始条件为关态。 如未指定AREA则缺省值为1.0。若瞬态分析不要求从静态工 作点开始，就可规定ICVD为初始条件。,19,元件描述（三极管）,语句格式： Q(name) NC NB NE 例：Q1 3 4 5 QMOD1,是模型名，可由用户自行选定。AREA是面积因 子，OFF规定在直流分析时在器件上所加初始条件为关态。如 未指定AREA则缺省值为1.0。若瞬态分析不要求从静态工作 点开始，就可规定ICVBE,VCE为初始条件。,其中NC，NB，NE，NS分别是集电极、基极、发射极和 衬底的节点。NS是可选项，若未规定则认为NS接地。,20,元件描述（JFET）,语句格式： J(name) ND NG NS 例：J1 3 4 5 JMOD1 其中ND，NG，NS是漏极、栅极、源极的节点。 是模型名，可由用户自行选定。AREA是面积因子，OFF规定在直流分析时在器件上所加初始条件为关态。如未指定AREA则缺省值为1.0。若瞬态分析不要求从静态工作点开始，就可规定ICVDS,VGS为初始条件。,21,元件描述（独立电压源）,语句格式： V(name) N+ N- + + + 例： Vcc 3 0 DC 6V Vin 1 0 DC 2 AC 1 30 SIN(0 2V 10kHz) 其中N+和N-分别是独立电压源的正负节点，正电流从正节点进入独立电压源流入负节点。,22,元件描述（独立电流源）,语句格式： I(name) N+ N- + + + 例： I1 3 0 DC 6V Iin 1 0 DC 2 AC 1 30 SIN(0 2V 10kHz) 其中N+和N-分别是独立电流源的正负节点，电流从正节点流入独立电流源，从负节点流出。独立电流源不必接地,23,元件描述（指数源）,一般形式： EXP(V1 V2 TRD TRC TFD TFC) V1 初始电压 V2 峰值电压 TRD 上升延时时间 TRC 上升时间常数 TFD 下降延时时间 TFC 下降时间常数,24,元件描述（脉冲源）,一般形式： PULSE(V1 V2 TD TR TF PW PER) V1 初始电压 V2 脉冲电压 TD 延迟时间 TR 上升时间 TF 下降时间 PW 脉冲宽度 PER 脉冲周期,25,元件描述（单频调频源）,一般形式： SFFM (V0 VA FC MOD FS) V=V0+VAsin(2FCt)+Msin(2FSt) V0 偏置电压 VA 电压振幅 FC 载波频率 MOD 调制系数 FS 信号频率,26,元件描述（正弦源）,一般形式： SIN (V0 VA FREQ TD ALPHA THETA) V=V0+VAe-(t-td)sin2f(t-td)- V0 偏置电压 VA 电压振幅 FREQ 频率 TD 延迟时间 ALPHA 阻尼因子 THETA 相位延迟,27,元件描述（线性受控电压源）,语句格式： 电压控制电压源 E(name) N+ N- NC+ NC- 电流控制电压源 H(name) N+ N- VN 例： E1 3 4 1 0 6 Hin 1 0 Vin 2 其中N+和N-分别是电压源的正负节点， NC+和NC-分别是控制电压源的正负节点。VN为控制电流流过的电压源,28,元件描述（线性受控电流源）,语句格式： 电压控制电流源 G(name) N+ N- NC+ NC- 电流控制电流源 F(name) N+ N- VN 例： G1 3 4 1 0 6 Fin 1 0 Vin 2 其中N+和N-分别是电压源的正负节点， NC+和NC-分别是控制电压源的正负节点, VN为控制电流流过的电压源,29,模型类别总结,30,模型类别总结,PSPICE特性分析语句,32,直流工作点分析,语句格式： .OP 此语句计算并打印出电路的直流工作点，这时电路中所有电感短路，电容开路。在瞬态和交流分析前程序将自动进行直流工作点分析，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号分析时非线性器件的线性化小信号模型参数。输出结果包括： 1、所有节点的电压 2、所有电压源的电流及电路的直流总功耗 3、所有晶体管各极的电流和电压 4、非线性受控源的小信号(线性化)参数,33,直流扫描分析,语句格式： .DC (SType) SNAME SSTART SSTOP SINCR + 例子： .DC VIN 0.25 5 0.25 IB 0mA 1mA 100uA .DC LIN I2 5mA -2mA 0.2mA .DC RES RMOD(R) 0.7 1.3 0.1 .DC DEC NPN QMOD1(IS) 1E-18 1E-15 5 .DC TEMP LIST 45 15 0 l5 50 100 125 .DC PARAM VSUPPLY 7.5 15 0.5,扫描类型：包括LIN、DEC、OCT、LIST,扫描参数名：电源、温度、模型参数、全局变量等,扫描起始值,扫描中止值,扫描增量或点数，必须大于0,嵌套扫描,34,交流特性分析,语句格式： .AC (SType) N FSTART FSTOP 要使用AC特性分析，必须在输入中至少指定一个独立源的交流值，以使分析得以进行。此外要使FSTOPFSTART0。 AC分析中，所有具有非零幅度值的独立电压和电流源都是电路的输入。要得到AC的分析结果必须使用.PRINT,.PLOT或.PROBE中的一个。,频率取值方法，包括LIN、DEC、OCT,每一数量级中取频率点的数目,起始频率值,终止频率值,35,瞬态分析,语句格式： .TRAN TSTEP TSTOP 例： .TRAN 1NS l00NS .TRAN 1ns l00NS 1NS UIC .TRANOP 5NS 400NS 50NS 其中TSTEP是绘图的时间增量， TSTOP是分析终止时间，TSTART是绘图的开始时间，TSTART 缺省值为0。 TMAX是最大步长，缺省值是TSTEP和(TSTOP-TSART)50中的较小值。 UIC是一个任选的关键字，表示用户用自己规定的初始条件进行瞬态分析，而不用在瞬态分析前进行静态工作点的求解。,瞬态分析总是从时间零开始，在时间零到TSTART 的时间间隔内，瞬态电路分析仍进行，只是没有输出，而且瞬态分析的值也没有存贮起来。在TSTART和TSTOP间隔内进行计算存贮并输出。 瞬态分析时程序采用变步长的算法以保证精度和速度.当电路变化不大时，内部运算的时间步长就增大，变化快时就缩小，这样计算出来的不同时间的值并采用2阶多项式插值法得到所需要的打印时间的值。 .TRAN语句中带有“OP”后缀时，能打印出由.OP语句产生的偏置点。,36,付里叶分析,语句格式： .FOUR FREQ V1V2 V3 例: .FOUR 100K V(5) 其中FREQ是的基频， V1V2 V3是要求分析的输出变量(节点电压)。 付里叶分析计算了瞬态分析结果的一部分，得到基频、DC分量、第2到第9次谐波。不是所有的瞬态结果都要用到，只用到瞬态分析TSTOP之前基频的一个周期。若PERIOD是基频的周期，则PERIODlFREQ。付里叶分析时间是(TSTOP-PERIOD)1/F，就是说，瞬态分析至少要持续1FREQ,为了得到最高的精度，应把瞬态分析中的TMAX定为PERIOD/100。对高Q值电路，TMAX可小一些。 .FOUR语句运行结果就是输出，不用设.PRINT或.PLOT,37,温度特性分析,语句格式： .TEMP T1 例：.TEMP 55 25 l 00 该语句规定在什么温度下进行模拟，T1，T2是指定的模拟温度(单位为)。若给了几个温度，则对每个温度，都要做一遍所有的分析。当温度低于-273时不能模拟。模型参数是在温度为标称温度TNOM下的值，若无.TEMP语句，则程序将在温度TNOM27下进行模拟。,38,结果输出语句,.PRINT (PRTYPE) OUT1 例： .PRINT TRAN V(4) V(2,8) I(VIN) I(VCC) 该语句规定1至8个输出变量的打印输出, PRTYPE是输出分析类型：DC，AC，TRAN，NOISE .PLOT (PRTYPE) OUT1 OUT8 例： .PLOT I(D8) I(VCC)(-20mA，20mA) 该语句规定l到8个输出变量的绘图输出， PRTYPE 是输出的分析类型(DC，AC，TRAN，NOISE ）。 (low,high) 的可选项是表示对任何输出变量规定作图的下限(low)和上限(high) 。如没有规定绘图限制，PSPICE将自动地决定所有绘图的输出变量的最小值和最大值，并换算合适的作图比例。,39,输出变量,例子： V(1) 节点1与地之间的电压 V(3,2) 节点3与节点2之间的电压 V(R10) 电阻R10上的电压 VB(Q5) 双极晶体管Q5的基极与地之间的电压 VGS(M8) MOSFET M8的栅极与源极间的电压 VA(T2) 传输线T2的A端口电压 I(D2) 通过二极管D2的电流 IG(J6) 流入JFET J6的栅极电流 D(QA) 数字节点QA的数字值,40,交流分析中的输出变量,AC分析中，在输出电压v和电流I的变量之后再加上附加项，就可得到适当的输出。各附加项含意如下；,例子： V(2,1) 节点2和节点1的电压幅度 VM(2) 节点2与参考节点(地)间的电压幅度 VDB(R1) R1上电压幅度的分贝(dB)数 VBEP(Q5) 三极管Q5的基极与发射极间电压的相位 IAG(T2) 传输线T2的A端口电流的群延迟 IR(VIN) 流过电压源VIN电流的实部 II(R1) 流过电阻R1上电流的虚部 IGG(M3) MOSFET M3栅极电流的群延迟,41,2.1 Capture环境,启动初始环境,42,建立新项目,43,44,生成新图纸,45,最大化,46,菜单栏,主工具栏,PSpice工具栏,绘图工具栏,47,2.2 基本操作,元件选择和右键菜单,48,项目管理显示,49,层次结构,50,3 环境设置,属性设置菜单,51,图纸大小菜单,52,参考网格设置,53,属性选项菜单,54,设计样式选项,55,4 第一张电路图,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,习题,绘制如下电路 CMOS差动放大电路 OP-Amp全波整流电路 OP-Amp低通滤波电路 TTL IC 的脉冲产生电路 IC 555 脉冲波发生电路 应用元件库 analog.olb source.olb eval.olb,74,75,76,77,78,79,5 高级电路图绘制技巧,5.1 图纸的打开,Edit Page,80,5.2 新增元件库,添加元件库,81,寻找元件库 路径,82,方法2 Place Part Add Library,83,查找库文件,84,5.3 变更鼠标选取对象方式,部分选中、 还是全部选中,85,Select选项卡,8