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1、实验一 PSpice软件仿真练习（一）,电子线路CAD概述OrCAD/PSpice仿真软件操作介绍本次实验内容及要求,就是用计算机来帮助人们分析或者设计电子电路。它是CAD和EDA技术的重要组成部分。,电子电路设计就是根据给定的功能和特性指标要求，通过各种方式，确定电路采用的拓扑结构及各个元件的参数值。,一、电子线路CAD概述,1、什么是“电子电路计算机仿真”,计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）就是在电子电路设计过程中，借助于计算机来迅速准确地完成设计任务。,2、电子电路设计方式,人工设计方案的提出、验证和修改都是人工完成的。其中设计方案的验证采用搭接实验电路的
2、方式进行。,电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）就是以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，继承和借鉴前人在电路、图论与拓扑逻辑和优化理论等多学科的最新科技成果，在开发电子电路与系统时，利用计算机进行设计、分析、仿真、制造等工作。,3、EDA技术的优点 缩短设计周期。（计算机模拟代替搭实验电路；印刷电路板设计软件） 节省设计费用。 提高设计质量。（灵敏度分析、容差分析、成品率模拟、最坏情况分析、优化设计等） 共享设计资源。（成熟的单元设计及各种模型和模型参数均放在数据库中） 很强的数据处理能力。（计算机存储量大、数据处理能力强，设计完后，可以很方便地生
3、成各种数据文件和报表文件）,电子线路计算机辅助分析与设计的基本流程,电路安装、调试和测量,4.微机级电子电路EDA软件,直到80年代初，CAD软件还只能在小型机或专用的工作站上运行。近年来，新型微机系统功能越来越强，微机上的EDA软件也发展到了相当的水平。其中，OrCAD软件和PSPice软件是其典型代表。,SPICE仿真程序,SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice等不同版本spice软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州
4、Berkeley大学开发的spice模拟算法。 SPICE可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。其内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。,PSpice软件的发展过程,1972年，由美国加州大学伯克莱分校研制出SPICE 1975年，推出正式实用化版本SPICE 2G。 1988年，被定为美国国家标准。 1984年，MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版本PSpice（Personal- SPICE）。 此后各种版本的PSpice不断问世，功能也越来越强。经过了近30年的不断改进、完善，已成为国际上公认的一种工业标准工具。,20世纪90年代，Ps
5、pice陆续开发了在Windows环境下运行的多个版本。1998年11月著名的EDA公司OrCAD公司与PSpice原开发公司MicroSim联合，推出了比较经典的版本OrCAD/Pspice v9目前基础教学多采用此版本。 PsPice集成到了OrCAD中之后，OrCAD软件又成了Candence公司的EDA软件产品之一，不断更新，目前最新版本是v15.7当然内核还是Spice算法。,二、OrCAD软件,1. 软件构成 主要由三个 模块组成：,（1） Capture CIS 模块,Capture CIS 模块是功能强大的电路原理图设计软件。除可生成各类模拟电路、数字电路和数模混合电路的电路原
6、理图外，还配备有元器件信息系统CIS（Component Information System）, 可以对元器件的采用实施高效管理。,（2）PSpice 模块,PSpice 模块是通用电路模拟软件。除可对模拟电路、数字电路和数模混合电路进行模拟外，还具有优化设计的功能。该软件中的Probe模块，不但可以在模拟结束后显示结果信号波形，而且可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性参数，分析电路特性参数与元器件参数的关系。,（3）Layout Plus 模块,Layout Plus 模块是印刷电路版（PCB）设计软件。可直接将 Capture生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为PCB设计。
7、 *本课程不涉及此模块,2. OrCAD 软件包 （1）电路图生成软件（Capture CIS ）,其主要功能是以人机交互方式在屏幕上绘制电路图，设置电路中元器件的参数，生成多种格式要求的电连接网表。在该程序中可直接调用运行PSpice及其它配套软件。,（2） 激励信号编辑软件 （StmEd：Stimulus Editor）,其主要功能是生成电路模拟中需要的各信号源。包括瞬态分析中需要的脉冲、分段线性、调幅正弦、调频、指数等5种信号波形和逻辑模拟中需要的时钟、脉冲、总线等各种信号。,（3） 模型参数提取软件 （ModelEd：Model Editor）,其主要功能是提取来自厂家的器件的数据信息
8、，生成所需要的模型参数。尽管PSpiceA/D的模型库中提供了一万多种元器件的模型参数，但在实际应用中仍有用户觉得不够用，这时ModelEd软件就显得至关重要。,（4）波形显示和分析模块（Probe）,其主要功能是将Pspice的分析结果用图形显示出来。不仅能显示电压、电流这些基本电路参量的波形，还可显示由基本参量组成的任意表达式的波形，所以有“示波器”之称。,（5）优化程序（Optimizer）,其主要功能是自动调整元器件的参数设计值，使电路的特性得到改善，实现电路的优化设计。,OrCAD软件包中各软件之间的相互关系,3. OrCAD仿真分析电路过程,4. OrCAD/Pspice A/D
9、v9.2的功能特点,(1)OrCAD/Pspice A/D 9.2可模拟以下6类常用的电路元器件 基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS管等。独立电压源和独立电流源。各种受控电压源、受控电流源和受控开关。 基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程 逻辑阵列等。常用单元电路，如运算放大器、555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。,OrCAD/PSpice A/D v9 支持的元器件类别及缺省字母代号,(2) OrCAD/Pspice9可分析的电路特性有6类15种：
10、,直流分析 包括静态工作点（Bias Point Detail）、直流灵敏度（DC Sensitivity）、直流传输特性（TF：Transfer Function）、直流特性扫描（DC Sweep）分析。,交流分析 包括频率特性（AC Sweep）、噪声（Noise）分析。,瞬态分析 包括瞬态响应分析（Transient Analysis）、傅里叶分析（Fourier Analysis）。,参数扫描 包括温度特性分析（Temperature Analysis）参数扫描分析（Parametric Analysis）。,（5）统计分析 包括蒙托卡诺分析（MC：Monte Carlo）、最坏情况分
11、析（WC：Worst Case）。,（6）逻辑模拟 包括逻辑模拟（Digital Simulation）、数/模混合模拟（Mixed A/D Simulation）、最坏情况时序分析（Worst-Case timing Analysis）。,5.OrCAD/PSpice 9.2中的单位和数字,Pspice 中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（V）、电流用安培（A）、电阻用欧姆（）、功率用瓦特（W）等。在运行中，Pspice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入12和12V意思一样。Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数
12、、小数和以10为底的指数。用指数表示时，底数10用字母E来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用10种比例因子，如下表所示。,例如1000、1E3和1K都表示同一个数。,OrCAD/PSpice 9.2中采用的比例因子,特别注意：,（1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10-3。而国标规定，m表示10-3，M表示10+6，我们通常的习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中用MEG表示10+6。这一点在使用时应特别小心。,（2）比例因子只能用英文字母，如10-6用U或u表示，而国标规定10-6用希腊字母m表示。故如 电容容量C=110-6F，应写成C=1u（或1U）,实验电路分析具体操
13、作流程,绘制电路图,设置分析类型,存盘,电气规则检查,生成网表,分析（调用Pspice),Probe观察波形,读取数据计算指标,放元件,放电源,连线,编辑元件和 电源参数,1.调用Capture软件在计算机上选择命令集：程序/OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition/Capture CIS Lite Edition ，点击后就会在屏幕上出现Capture启动窗口。,三、 用Capture绘制电路图,2. 新建设计项目(File/New/Project) 在OrCAD软件包中，每一个设计或分析任务都被当作一个项目，由项目管理器（Project Manager）统
14、一管理。因此每开始一个新的任务就等于新建一个设计项目，要调用项目管理器为新建项目起个名，并确定有关的设置。,（1）给设计项目起名。 在Name栏中键入项目名，例如我们为将要分析的基本放大器起名为Amp。,（2）选定设计项目类型,如果电路图要用于印制电路 版设计，则应选“PC Board Wizard ”或“Programmable Logic Wizard ”。 如果只绘制电路,则应选“Schematic”。,有4个选项可供选择。如要对绘制的电路进行Pspice分析，应选“Analog or Mixed Signal Circuit”,（3）设计项目路径名设置。Location一项用于设置保存
15、新建设计项目的子目录。,建立新的Pspice项目,Capture 工作窗口,电路图编辑窗口,项目管理器窗口,信息查看窗口,3、加元器件库(Place/Part命令) 在画电路图之前，首先要为将要画的电路选择元器件库。执行Place/Part命令，在Place/Part对话框中点击“Add”按钮，出现Browse File对话框，将所需库点中，点击“打开”按钮，则选中的库文件增至“Labrarise”框 中。反之，从“Labrarise”框，选中一个库文件，点击Remove按钮，即将该库文件框剔除。,加库,剔除库,OrCAD 9.2正式版中的Pspice库文件,OrCAD 9.2教学版中的Psp
16、ice库文件,Eval.lib 半导体器件、运放和逻辑单元(区别!) Breakout.lib 要考虑参数发生变化的元器件符号应采用此库中的 Analog.lib 和Analog_p.lib 常用的无源元器件符号 Source.lib 各种电源符号 Sourcestm.lib 需要调用激励信号波形生成模块stimed 设置的各种电源符号。 Special.lib 与电路模拟有关的一些专用符号 Abm.lib 代表某些模拟功能的符号,常用元器件类型和关键字,电阻 R 电容 C 电感 L 三极管 Q 二极管 D 电位器 POT 正弦信号源 Vsin 直流源 VDC 交流源 VAC 数字激励源 Digclock Digstim,
