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1、电路通用分析程序 PSPICE 简介PSPICE 是由 SPICE （Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用 于微机系列的通用电路分析程序。一、PSPICE功能简介1、直流分析：包括电路的静态工作点分析；直流小信号传递函数值分析;直流扫描分析； 直流小信号灵敏度分析。2、交流小信号分析：包括频率响应分析和噪声分析。PSPICE进行交流分析前，先计算 电路的静态工作点，决定电路中所有非线性器件的交流小信号模型参数，然后在用户所指定 的频率范围内对电路进行仿真分析。3、瞬态分析：即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应
2、，时域波形经过快速傅立叶 变换（FFT）后，可以得到频谱图。通过瞬态分析，也可以得到数字电路的时序波形。4、蒙特卡洛（Monte Carlo）分析和最坏情况（Worst Case）分析：蒙特卡罗分析是分 析电路元器件参数在它们各自的容差（容许误差）范围内，以某种分布规律随机变化时电流 特性的变化情况，这些特性包括直流、交流或瞬态特性。二、PSPICE中的电路描述在运行于Windows环境下的PSPICE中，均采用图形方式描述被仿真的电路。即在PSPICE 提供的绘图编辑器中画出电路图，并将其存为扩展名为sch的图形文件（计算机自动生成扩 展名）。电路中用到的元器件、电源和信号源可以从 PSPI
3、CE 提供的库中直接调用。一个完整 的电路，不仅包括电路的结构，而且还包括各元器件、信号源及电源的有关参数。电路的结 构可以通过元器件符号以及它们之间的连线来描述；而参数则是在元件属性（Att ribu tes） 中描述的。描述一个元器件通常包括元器件符号名称、元器件在电路中的标号、元器件参数 值等几部分内容。由于元器件的参数较多，他们不直接在属性中给出，而使用专门的模型 （Model）来描述，属性中只给出它的模型名称。仿真时，PSPICE从模型库中调出该元器件 的参数值进行仿真。下面对电路元件的描述作进一步地介绍。（一）电阻、电容和电感在符号库（.slb）中分别用关键字R、C和L来标示电阻、
4、电容和电感元件（PSPICE中 的元器件关键字见表一）。在电路中以关键字开头，后根长度不超过8个字符的字母或数字作 为它们的标号，例如R2、Ce、L5。它们的参数在元件属性的VALUE项中定义，例如，VALUE = 10K。另外，在IC项中还可以设置电容的初始电压和电感的初始电流。R、C和L是不带模 型的元件，因此在作统计分析时必须将它们换成具有模型的元件，如Rbreak、Cbreak和Lbreak 分别是带模型的电阻、电容和电感元件。二）有源器件有源器件在符号库中的名称（name）通常以关键字开头，后根长度不超过8个字符的字 母或数字命名，如Q2N2222表示已知NPN型BJT。74系列的数
5、字集成电路芯片以他们的模型 号作为源器件名称。有源器件的参数均在它们的模型中描述。在PSPICE中是按器件类型（DEVICE-TYPE）来 建立模型的，这些类型如表（一）所示，同一类型的器件有相同的模型结构，只是具体参数 值有所不同。例如，Q2N2222和Q2N3904均属NPN型BJT。表（一）各种元器件关键字序号类型名称描述关键词元器件类型1RESR电阻器2CAPC电容器3INDL电感器4DD二极管5NPNQNPN BJT三极管6PNPQPNP BJT三极管7LPNPQ横向PNP BJT三极管8NJFJN沟道JFET9PJFJP沟道JFET10NMOSMN 沟道 MOSFET11PMOSM
6、P 沟道 MOSFET12GASFETBGaAsFET13COREK非线性磁芯（变压器）14VSWITCHS电压控制开关15ISWITCHW电流控制开关16DINPUTN数字输入器件17DOUTPUTO数字输出器件18UIOU数字输入输出模型19UGATEU标准门20UTGATEU二态门21UEFFU边沿触发器22UGFFU门触发器23UWDTHU脉宽较验器24USUHDU复位和保持较验器25UDL YU数字延迟线在模型库中，有源器件的模型名称（M ODELNAME）与符号库中器件名称的命名方法类似。 符号库（扩展名为slb的磁盘文件）与模型库（扩展名为lib的磁盘文件）是通过模型名称 建立联
7、系的。例如，Q2N2222、Q2N2222-X。电路仿真的精度主要由元器件所选用的模型和模型参数来决定。PSPICE中选用了较精确 的模型，其模型参数也很多，在多数情况下，可以忽略其中的许多参数o PSPICE在分析时使 用这些参数的缺省值（DefaultValue计算机自动给出的值，也称为默认值）。表（二）给出 了几种常用器件的模型参数。元件模型参数名定义缺省值单位IS饱和电流1E-14ARS寄生串联电阻0QN发射系数1DCJO零偏PN结电容0FVJ结电势1VBV反向击穿电压8VIBV反向击穿电流1E-10ABF正向电流放大系数100NF正向电流发射系数1VAF正向Early电压8VBR反向
8、电流放大系数1NR反向电流发射系数1R TTVAR反向Early电压8VBJTCJEb-e结零偏电压电容0FCJCb-c结零偏电压电容0FRB零偏压基极电阻0QRE发射极电阻0QRC集电极电阻0QVJEb-e结内建电势0.75VVTO零偏阈压值电压0VKP跨导系数0.02mA/V 2CBD零偏压漏极-衬底结电容0FCBS零偏压源极-衬底结电容0FMOSFETTOX氧化层厚度1E-7mCGDO单位宽度的栅源覆盖电容0F/mCGSO单位宽度的栅漏覆盖电容0F/mCGBO单位长度的栅-衬底覆盖电容0F/mVTO夹断电压-2VBETA跨导系数0.1mA/V 2LAMBDA沟道长度调制系数0V-1JEF
9、TRD漏极电阻0QRS源极电阻0QCGS零偏压栅源电容0FCGD零偏压栅漏电容0Fr o a oVTO夹断电压-2.5VGaASBETA跨导系数0.1A/V2MESFETIS栅PN结饱和电流1E-14A（三）信号源及电源 在电路描述中，信号源和电源是不可少的。实际上电源可以看作是一种特殊的信号源。在PSPICE中，信号源被分为两类：独立源和受控源。表（三）给出了几种独立源。在类型名 前加V表示电压源，加I表示电流源。受控源共分四类，如表（四）所示，它们可用来描述 等效电路。信号源的参数可在其属性中定义。例如，脉冲源的初始电压U1、脉冲电压U2、延迟时间 TD、上升时间TR、下降时间TF、脉冲宽
10、度PW、周期PER等，均可在其属性窗中赋值。表（三）几种主要的独立源类型名电源及信号源类型应用场合DC固定自流源直流电源，直流特性分析AC固定父流源正弦稳态频率响应SIN正弦信号源瞬态分析、正弦稳态频率响应PULSE脉冲源瞬态分析PWL分段线性源瞬态分析SRC简单源可当作AC、DC或瞬态源表（四）几种主要的受控源兀器件描述关键词受控源类型E电压控制电压源F电流控制电流源G电压控制电流源H电流控制电压源三、PSPICE的集成环境PSPICE通用的电路仿真分析环境主要包括七个程序项，各程序项的主要功能如表（五） 所示。1、PSPICE 的主程序项 Schematcs选择程序项Schematics进
11、入主程序窗，如图（一）所示。窗顶部第一行为窗标题 信息，显示当前程序项名称和所编辑的文件名称；第二行为主菜单，Schematics的所有操作 都可通过选择菜单中相应的栏目来完成；第三行为图标工具栏，每个图标代表菜单中一项最 常用的操作，点中图标即可完成相应的操作，提高了操作效率；屏幕中间主要区域为原理图 编辑区，也就是原理图页面，用户可以设置页面大小；窗底部是辅助信息提示栏，显示当 前光标位置、操作功能提示和操作命令。通过操作功能提示栏，用户可得知每一菜单项的功 能。由于篇幅所限，这里不再列出各菜单项的功能。分析功能可通过菜单项Analysis/Se tup或相应的图标来设置。它们是：AC S
12、weep，交流分析设置。DC Sweep，直流分析设置。包括对信号源，温度模型参数和通用参数的扫描分析。Monte Carlo/Worst Case，蒙特卡罗分析/最坏情况分析设置。Bias Point Det ail，静态工作点分析输出选择开关。Digital Setup，数子电路分析选项设置。Parametrie,参数分析设置。分析参数变化对电路特性的影响。 Sensitivity,直流小信号灵敏度分析设置。Temperature,环境温度分析设置。Transfer Fune ti on小信号传递函数值分析设置。Transien t,瞬态分析设置。表（五）各程序项的主要功能程序项主要功能和
13、作用SchematicsPSPICE的主程序项，电路仿真分析的全过程均可在此项中完成， 且在此项菜单中可以调用其它任何一个程序项，主要功能包括： 绘制边际原理图、确定和修改原器件的模型参数、分析类型设置， 调用Pspice分析电路、调用Probe显示打印分析结果等。PspicePSPICE的分析程序。完成对电路的仿真分析，以文本方式或扫 描波形方式输出结果，并存入扩展名为out （文本结果）和dat（波形数据）的磁盘文件中。Probe输出波形的后处理程序（也称探针显示器）。可以处理、显示打 印电路各节点和支路的多种波形（频域、时域、FFT频谱等）。Stimulus Editor信号源编辑器，用于编辑和修改各种信号源。Parts模型参数提取程序。Par t程序可以根据产品手册所给出的电路特 性参数提取用于PSPICE分析的器件模型参数。器件模型包括： 二极管、BJT、JFET、MOSFET、砷化镓场效应晶体管、运算放 大器和电压比较器等Pspice Optimizer电路设计优化程序MicroSim PCBoards印刷电路版图编辑菜单项Analysis是Schema tics程序最主要的菜单项，分析功能的设置和仿真的执行均 在该菜单中,读者对此多加注意。j蛋 MicroSim Schematics - Schematic 1-|g| x|Edit Draw Navigat
