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1、电路EDA （OrCAD/PSpice）,CAD基本概念,CAD，Computer Aid Design/Draw，计算机辅助设计/制图,我们都是用手工设计、制图，修改不方便，保存以及计算分析都不方便，在计算机出现以后，计算机作为辅助工具，越来越得到工程领域的工程师的青睐，而且便于存储、携带、计算、分析，以及运用仿真技术可以得到这个设计是否合理的结论。但是，我们也要知道，计算机仅仅作为一个工具而已，它能够按照人的意志来分析，它不具有思维能力，,因此，人是作为主体来使用计算机的，运用计算机工具而已。学习CAD课程的目的就是要学会使用计算机这种工具来为我们的设计、分析服务。 以前，我们学过的课程，
2、比如电工学、电子学、工程制图，在我们的电子CAD技术课程中都会运用其中的知识。,CAD技术,生产制造技术: 微细加工技术 电子设计技术： 电子设计自动化 (Electronic Design Automation),电子电路设计与仿真 PCB(Printed Circuit Board)印刷电路板设计 可编程IC设计与仿真,应用电子技术、计算机技术、智能化技术,授课方式与大纲,授课方式 18周，每周三节（单周一次,双周两次），共27次课。 从第三周开始至第十四周，每周有一次实验课(上机实践),大纲,目的：学会绘制电路原理图，并会仿真 基本电路模型: 直流电路的分析、瞬态分析等 基本模拟电路模型
3、: BJT、FET电路的仿真 基本数字电路模型,电路分析的几种类型,Dc analysis 直流分析 Transient analysis 暂态分析 Steady-state sinusoidal analysis 正弦稳态分析 Fourier series analysis 傅立叶分析,授课计划,第1讲： A FIRST LOOK AT PSPICE PSpice简介 Draw Schematics 绘制电路原理图 第2讲： SIMPLE DC CIRCUITS 简单直流分析 第3讲：DC SWEEP ANALYSIS 直流扫描分析 第4讲：ADDITIONAL DC ANALYSIS 附加
4、直流分析 第5讲：OPERATIONAL AMPLIFIER 运算放大器 第6讲：INDUCTORS, CAPACITORS, AND RESPONSE 电感、电容及其响应,第7讲：THE STEP RESPONSE AND SWITCHES 阶跃响应 第8讲：SINUSOIDAL STEADY-STATE ANALYSIS 正弦稳态分析 第9讲：LINEAR AND IDEAL TRANSFORMERS 线性理想变压器 第10讲：COMPUTING AC POWER WITH PROBE 用PROBE计算交流电源电路,第11讲： FREQUENCY RESPONSE 频率响应 FOURIER
5、 SERIES 傅立叶级数,第12讲：常用半导体器件 第13-14讲：BJT基本放大电路 第15-16讲： FET基本放大电路 第17-18讲：BJT放大电路的小信号分析 第19-20讲：FET放大电路的小信号分析 第21-22讲：数字电路分析,教学目标,掌握PSPICE电路的文本及图形输入方法 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简介,随着电子计算机技术的发展，计算机辅助设计已经逐渐进入电子设计的领域。模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟，甚至是印制
6、电板、集成电路版图等等都开始采用计算机辅助工具来加快设计效率，提高设计成功率。,而大规模集成电路的发展，使得原始的设计方法无论是从效率上还是从设计精度上已经无法适应当前电子工业的要求. 所以采用计算机辅助设计来完成电路的设计已经势在必行。同时，微机以及适合于微机系统的电子设计自动化软件的迅速发展使得计算机辅助设计技术逐渐成为提高电子线路设计的速度和质量的不可缺少的重要工具。,在电路设计工作方面，最初使用的是Protel公司DOS版本的Tango软件，在当时这一软件被看作是多么的先进，因为在这以前没有人能像电脑那样快速、准确的画出电路图，制出电路板。如今，随着Windows95/98及NT操作系
7、统的出现，一些更方便、快捷的电路设计软件应运而生。如：Tango、Protel、OrCAD、PSpice、 VeriBest、 、PAD2000 Electronics Workbench等。,PSpice是较早出现的EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件之一，也是当今世界上著名的电路仿真标准工具之一，1984年1月由美国Microsim公司首次推出。它是由Spice发展而来的面向PC机的通用电路模拟分析软件。,Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 是由美国加州大学伯克
8、利分校开发的电路仿真程序，它在众多的计算机辅助设计工具软件中，是精度最高、最受欢迎的软件工具。随后，版本不断更新，功能不断完善。基于DOS操作系统的PSpice5.0以下版本自80年代以来在我国得到广泛应用。,目前广泛使用的PSpice5.1以后版本是Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商OrCAD公司与Microsim公司正式合并，,自此Microsim公司的PSpice产品正式并入OrCAD公司的商业EDA系统中,成为OrCAD/PSpice。但PSpice仍然单独销售和使用，推出的最新
9、版本为PSpice 10.1 PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，模拟和计算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。,与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。 这些特点使得PSpice受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。 在国外，PSpice软件的使用非常流行。在大学里，它是工科
10、类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。,世界各国的半导体元件公司为它提供了上万种模拟和数字元件组成的元件库，使PSpice软件的仿真更可靠，更真实。 PSpice软件几乎完全取代了电路和电子电路实验中的元件、面包板、信号源、示波器和万用表。有了此软件就相当有了电路和电子学实验室。,二、PSpice的优越性,电路设计软件有很多，它们各有特色。如Protel和Tango，它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合，而对于布线复杂，元件较多的四层及六层板来说OrCAD更有优势。但在电路系统仿真方面，PSpice可以说独具特色，是其他
11、软件无法比拟的，它是一个多功能的电路模拟试验平台，PSpice软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。其主要优点有：,1. 图形界面友好，易学易用，操作简单 由Dos版本的PSpice到Windows版本的PSpice，使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式，使电路设计更加直观形象。PSpice 60以上版本全部采用菜单式结构，只要熟悉Windows操作系统就很容易学，利用鼠标和热键一起操作，既提高了工作效率，又缩短了设计周期。即使没有参考书，用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。,2. 实用性强，仿真效果好 在PSpic
12、e中，对元件参数的修改很容易，它只需存一次盘、创建一次连接表，就可以实现一个复杂电路的仿真。如果用Protel等软件进行参数修改仿真，则过程十分繁琐。在改变一个参数时，哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接，设置其他参数更为复杂,3. 功能强大，集成度高 在PSpice内集成了许多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等 ，用户只需在所要观察的节点放置电压（电流）探针，就可以在仿真结果图中观察到其“电压（或电流）-时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运算，不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算，还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算，这些都是其
13、他软件所无法比拟的。,另外，用户还可以对仿真结果窗口进行编辑，如添加窗口、修改坐标、叠加图形等 ，还具有保存和打印图形的功能，这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方法。因此，Windows版本的PSpice更优于Dos版本的PSpice，它不但可以输入原理图方式，而且也可以输入文本方式。无疑是广大电子电路设计师的好帮手。,PSPICE的功能及应用范围,一、 PSpice的组成 这是基于PSpice for Windows（V8.0），这是一个名为MicroSim Eval 8.0的软件包。该软件包主要包括Schematics、PSpice、Probe、Stmed（Stimulu
14、s Editor）、Parts、PSpice Optimizer等。其中：,1. Schematics是一个电路模拟器。它可以直接绘制电路原理图，自动生成电路描述文件，或打开已有的文件，修改电路原理图；可以对元件进行修改和编辑；可以调用电路分析程序进行分析，并可调用图形后处理程序（Probe）观察分析结果。即它是集PSpice、Probe、Stmed和PSpice Optimizer于一体，是一个功能强大的集成环境。,2. PSpice是一个数据处理器。它可以对在Schematics中所绘制的电路进行模拟分析，运算出结果并自动生成输出文件和数据文件。 3. Probe是图形后处理器，相当于一个
15、示波器。它可以将在PSpice运算的结果在屏幕或打印设备上显示出来。模拟结果还可以接受由基本参量组成的任意表达式。,4. Stmed是产生信号源的工具。它在设定各种激励信号时非常方便直观，而且容易查对。 5. Parts是对器件建模的工具。它可以半自动地将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数据转换为PSpice中所用的模拟数据，并提供它们之间的关系曲线及相互作用，确定元件的精确度。,6. PSpice Optimizer是优化设置工具。它可根据用户指定的参数、性能指标和全局函数，对电路进行优化设计。,二、PSpice的应用范围,1. PSpice用于模拟电路、数字电路及数模混合电路的分析
16、及电路优化设计。 （1）制作实际电路之前，仿真该电路的电性能，如计算直流工作点（Bias Point Detail），进行直流扫描（DC Sweep）与交流扫描（AC Sweep），显示检测点的电压电流波形等。,（2）估计元器件变化（Parametric）对电路造成的影响。 （3）分析一些较难测量的电路特性，如进行噪声（Noise）、频谱（Fourier）、器件灵敏度（Sensitivity）、温度（Temperature）分析等。 （4）优化设计。,2. PSpice的分析功能主要体现在以下几方面： （1）直流分析： 包括电路的直流工作点分析（Bias Point Detail）；直流小信号传递函数值分析(Transfer Function)；直流扫描分析(DC Sweep)；直流小信号灵敏度分析(Sensitivity)。在进行直流工作点分析时，电路中的电感全部短路，电容全部开路，分析结果包括电路每一节点的电压值和在此工作点下的有源器件模型参数值。这些结果以文本文件方式输出。,直流小信号传递函数值是
