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1、第二讲、OR-CAD 之PSPICE A/D 数模混合仿真模块,培训主题：OrCAD PSpice A/D 编写：,Pspice A/D 的主要功能,1.可以进行电路的数模混合仿真 ，对电路进行有效适当的分析。 2.可以根据用户的需要建立自己的仿真模块，提供行为描述模块，允许对电路进行行为描述。 Pspice A/D在整套软件中的位置,绘制电路图 （CAPTURE）,进行电路混合仿真 （PSPICE A/D）,VHDL仿真（EXPRESS）,编写VHDL （EXPRESS）,设计电路板 （LAYOUT）,运用 PSpice 的基本条件,1.待仿真的元器件模型必须是PSpice的仿真模型 2.电
2、路中应该含有激励源，并且符合相应的电路特性分析类型的要求 3.必须设置好合适的电路特性分析类型,Pspice 中的分析类型,一、基本分析类型 直流分析（DC Sweep) 交流与噪声分析（AC Sweep/Noise) 瞬态分析，即时域分析 Time Domain（Transient) 直流工作点分析（直流偏置分析Bias Analysis),Pspice 中的基本分析方法,二、高级分析类型 Second Sweep 参数分析(Parametric Sweep) 温度分析(Temperature Sweep) 最坏情况分析(Worst case) 蒙特卡洛分析(Monte Carlo),运行P
3、spice的基本步骤,启动 OrCAD Capture 新建一个工程（FileNew Project )， 设置工程的类型为: Analog or Mixed-signal Circuit 为这个工程 起一个名字 选择设计项 目的存储位置,运行Pspice的基本步骤,激活管理视窗，菜单下的工具栏将会增加一排与PSpice有关的快捷键。,数模混合仿真类型的capture视窗,其他类型的capture视窗,C.绘制电路图 绘制方法和绘制其它电路图是一样的，但必 须采用PSpice库中的元器件才可以进行仿真 D.建立仿真文件 激活工程管理视窗，此时菜单下工具栏中的 的 键将会显现。点击此键建立新的仿
4、真 文件，编辑已有的仿真文件可以点击 键 E.运行仿真文件 ，点击 键， 请看演示. .,PSpice 直流分析,针对电路中直流电流或直流电压的变动而做出的分析 例子： D1是一个稳压二极管，可以 采用直流分析的方法，使电 压V1在一定范围内改变，同 时观察D1上电压的变化，从 而观察D1的稳压特性。,source 库的VDC,Analog 库的R,diode库的IN5225,采用如下步骤，可实现上述想法： 1.绘制电路图（注意元件的来源） 2.建立新的仿真文件 或者编辑旧的仿真文件 3.选择分析类型:DC SWEEP 4.设置中选择Primary Sweep 5.设置扫描变量为电压源,本 例
5、中电压源的名字为V1 6.设置扫描类型为线性 开始为 0V 结束为 5V 增量为 1V 7.确定，点击 运行仿真 程序，系统将自动调用 PSpice A/D 以上设置把电压源 V1设置为直流电压扫描变量， 扫描值从0V到5V，每次递增1V,请看演示,PSpice 直流分析,运行仿真程序后放置电压探针在D1的K脚（或者在PSpice的环境中选择菜单TraceAdd Trace 选择V(D1:K) ) 仿真的结果如下：,定位光标在下一个采样点,PSpice A/D 界面,启动光标,定位光标在下一个波峰,定位光标在下一个波谷,定位光标在最大值,定位光标在下一个斜率最大值,定位光标在下一个数字转折点,
6、定位光标在上一个数字转折点,定位光标在最小值,标注光标位置的坐标,X轴取对数坐标,Y轴取对数坐标,FFT变换,添加观测信号,添加文本,显示采样点,添加复合观测信号,PSpice 交流分析,针对电路中交流电流或交流电压的变动（幅度、频率、相位）而做出的分析 例子: R2和C1构成了低通滤 波器，改变交流信号源 的频率可以观察RC回路 的滤波特性。,source 库的VAC,其它元件来自analog 库,PSpice 交流分析,具体操作步骤如下： 1.绘制电路图（注意元件的来源） 2.建立新的仿真文件 或者编辑旧的仿真文件 3.设置分析类型 为AC SWEEP/NOISE 4.设置中选择Gener
7、al Settings 5.扫描类型设置为以十为底 的对数 起始频率设为 1Hz 结束频率设为 1MEGHz 每单位取样点数设为 10 6.先不选用噪声分析,请看演示.,PSpice 交流分析,运行仿真程序，放置电压探针在out端（或者在Probe 演示窗口中加入V(out)波形 ) 仿真结果如下：,PSpice 中的噪声分析,噪声分析是针对电路中固有噪声（如电阻和半导体的工作噪声）所做的分析，它的计算结果时所求节点相对于输入独立源的等效噪声。 伴随AC交流分析而进行 所涉及的噪声种类： 热噪声： 电子的无序运动引起 散弹噪声：单位时间通过PN结的载流子数目变化造成 闪烁噪声： 能量主要集中在
8、低频段，由于生产工艺的缺陷而引起 等效噪声：将整个电路中的噪声源都集中折算到选定的独立源处，然后计算在等效的噪声源的激励下，所求节点处产生的噪声。 PSpice可以分析每个频率点上指定节点的等效输出噪声电压和指定输入端的等效输入噪声电压。噪声电压的单位是 或 ，即把噪声电平对噪声带宽的均方根进行归一化,PSpice 中的噪声分析,例子： 差分电路 激励源必须选用source 库的VAC（否则不能进行AC Sweep），如下图所示：,PSpice 中的噪声分析,设置步骤如下：,1.分析类型选择 AC SWEEP/NOISE 2.设置中选择General Settings 3.扫描类型为以10为底
9、对数 起始频率设为 10K 结束频率设为 10G 每单位取样点数设为10 4.选中Noise Analysis 输出端为 ：V(OUT2) 参考电源为：V1 噪声报告点频间隔为：30,PSpice 中的噪声分析,5.确定后，运行仿真。在PSpice A/D窗口中加入波形V(INOISE)和V(ONOISE) （菜单 TraceAdd Trace或 快捷键 ) INOISE 即INPUT NOISE ONOISE 即OUTPUT NOISE 噪声的计算方法: 输出节点的总噪声除 以相对输入激励源的 电路的总增益,PSpice 瞬态分析,电路的瞬态分析即电路的时域响应 1.可以在给定激励信号的情况
10、下求电路输出的 时间响应、延迟特性； 2.可以在没有任何激励信号的情况下求振荡波 形、振荡周期。 瞬态分析是运用最多，最复杂的分析，也是消耗计算机资源最多的分析。 瞬态分析的关键在于设置合理的激励源、采样点数和观察时间。,PSpice 瞬态分析,例子：低通滤波电路 V1为激励源，型号为VSIN（电压型正弦波） 在V1的属性编辑中 设置 Voff=0v，(直流偏置) Vampl=5V，(交流信号幅值) Freq=100KHz,source 库的VSIN,PSpice 瞬态分析,具体操作步骤如下： 1.绘制电路图，并且设置V1的参数 2.建立新的仿真文件或者编辑旧的仿真文件 3.分析类型选择 Ti
11、me Domain（Transient） 4.具体分析类型选择 General Settings 5.运行时间设为50 us 6.数据开始采集时间 设为 0 7.最大采集时间间隔用 系统默认值（不填写）,PSpice 瞬态分析,运行仿真程序后放置电压探针在观测点可以观察其时域波形，例子中的波形为： 可以在PSpice环境中对时域 的波形进行快速傅里叶分 析(FFT点击FFT快捷按钮） FFT后的频域图波形如图：,请看演示.,PSpice 瞬态分析中的信号源,瞬态分析中常用的激励源 1、脉冲波 VPULSE，IPULSE 2、正弦波 VSIN，ISIN 3、指数波VEXP，IEXP 4、分段线形
12、波 VPWL，IPWL(piece-wise liner) 5、周期的折线波VPWL_ENH,IPWL_ENH 6、单频调频波VSFFM，ISFFM,PSpice 瞬态分析中的信号源,脉冲波 VPULSE，IPULSE中属性的设定,例子：以VPULSE为例 设置V1=0，V2=2V，TD=2ms, TR=1ms, TF=2ms,PW=4ms, PER=10ms; 则VPULSE的波形为：,PSpice 瞬态分析中的信号源,正弦波 VSIN，ISIN中属性的设定,例子：以VSIN为例 设置VOFF=1V，Frep=1meg VAMPL=2V， TD=1us, DF=100K，PHASE=0; 则
13、VSIN的波形为：,PSpice 瞬态分析中的信号源,指数波 VEXP，IEXP中属性的设定,例子：以VEXP为例 设置V1=0V，V2=2V， TD1=1us, TC1=0.2us, TD2=5us, TC2=0.5us 波形为：,PSpice 瞬态分析中的信号源,分段线形波 VPWL，IPWL中属性的设定,分段线形波通过设定的 样点值，采用插值的方 法勾画出整个脉冲 例子：以VPWL为例 设置 T1=0,V1=0V; T2=2us,V2=1V; T3=3us,V3=4V; T4=6us,V2=0V;,PSpice 瞬态分析中的信号源,周期性折线波 VPWL_ENH，IPWL_ENH中属性的
14、设定,例子： 以VPWL_ENH为例 TSF=1us, VSF=1V; FIRST NPAIRS=(0,-5) SECOND NPAIRS=(1,5) THIRD NPAIRS=(2,-5) REPEAT VALUE=2,PSpice 瞬态分析中的信号源,单频调频波 VSFFM，ISFFM中属性的设定,Value =Voff +Vampl * sin(2* Fc * t + Mod*sin(2* Fm * t) ),例子： 以VSFFM为例 Voff=1v,Vampl=5v Fc=2k,Fm=300Hz Mod=5 波形如下:,PSpice 中的直流工作点分析,直流工作点分析即直流偏置分析(B
15、ias point analysis) 采用直流偏置分析可以得到以下信息: 1.电路的直流工作点 2.电路的直流灵敏度 3.电路的直流传输特性（Transfer Function) 包括电路的增益、输入输出等效阻抗等,PSpice 中的直流工作点分析,例子：共发射极放大电路 运用偏置分析的方 法，求出电路中每 一点的直流性能和 电路的等效输入和 输出阻抗,SOURCE库VSIN,BIPOLAR库40235,PSpice 中的直流工作点分析,操作步骤如下：,1.分析类型选中 Bias Point 2.具体分析类型 选择General Setting 3.是否包含非线性器件 和半导体元件 4.是否
16、进行灵敏度 分析（需要填写分 析谁的灵敏度） 5.是否计算小信号直 流增益（即进行传输 特性分析, 需要填写 输入输出点),PSpice 中的直流工作点分析,仿真后需要在输出文件中看到分析的结果（PSpice A/D环境中菜单viewoutput file),元件灵敏度S 是指电路特性参数T对元器件值X的绝对变化的灵敏度。 相对灵敏度Sn 是指电路特性参数T对元器件值X的相对变化为1%情况下的灵敏度。,1.Second Sweep是和直流分析（DC SWEEP）中的Primary Sweep一起使用的,PSpice 中的Second Sweep,PSpice 中的Second Sweep,例子：分析三极管共发射极连接时的输出特性 输出特性的绘制方法： A.改变V1 使它从0V到5V进行扫描 B.改变输入电流 Ib 使
