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1、PSPICE电路仿真程序设计电路仿真程序设计湖北大学物理学与电子技术学院信息工程学科部杨维明教材及参考书参考书n模拟电路的计算机分析与设计PSPICE程序应用清华大学出版社高文焕汪慧编nORCAD/PSPICE9实用教程西安电子科技大学出版社贾新章等编教材nPSPICE电路仿真程序设计国防工业出版社李永平编CAACAA、CADCAD与与EDAEDAu CAACAA（Computer Aided AnalysisComputer Aided Analysis）-计算机辅助分析计算机辅助分析u CADCAD（Computer Aided DesignComputer Aided Design）-计
2、算机辅助设计计算机辅助设计u EDAEDA（Electronic Design AutomationElectronic Design Automation）-电子设计自动化电子设计自动化第一讲第一讲 PSPICE PSPICE 概论概论电子电路设计的流程电子电路设计的流程电子设计自动化（电子设计自动化（EDA）的特点）的特点 提高效率，缩短设计周期。提高效率，缩短设计周期。降低设计成本，提高产品质量。降低设计成本，提高产品质量。共享设计资源。共享设计资源。n1.1.1EDA与电子工程设计n电子产品的设计生产，从选题、方案论证、性能指标确定、装调电路、修改、定型参数直到批量生产，是一个复杂而又
3、费时的过程。该过程的任一环节，都对产品性能和经济效益产生直接影响。n传统的电路装配、调试过程，一般均采用面包板或专门的焊接板，通过手工连线装配，检查无误后，进行电路测量，最后评估电路性能。若性能与设计值不符时，需调换参数并重新调试测量，直至符合设计要求为止。但是，当电路非常复杂时，采用插接板或焊接板组装电路时所产生的连线错误、器件损坏等人为错误，常会造成人力、财力、时间的浪费及错误的性能评估。n尤其是集成电路的设计，器件在插接板上就无法组合成像集成电路内部那样紧密复杂的电子电路，装配板上的寄生参数与集成环境中的完全不同。因此，在装配板测试的特性将无法准确地描述集成电路的真实特性。所以，电子电路
4、的传统设计方法已经不适应当前电子技术发展的要求，这就要借助计算机完成电子电路的辅助设计，即电子电路EDA技术。EDA包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘电路图和制作PCB等。n1.1.2EDA的主要作用nEDA在电子工程设计中发挥了不可替代的重要作用，主要体现在3个方面。n1.验证电路方案设计的正确性n当要求的系统功能确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性，这只要确定系统各环节的传递函数（数学模型）便可实现。n这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统方案设计，或某种新理论、新构思的方案设计，进而对构成系统的各电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设
5、计的正确性及性能指标的可实现性。这种精确的量化分析方法，对于提高设计水平和产品质量，具有重要的指导意义。n2.电路特性的优化设计n器件参数的容差和工作环境温度将对电路工作的稳定性产生影响。传统的电路设计方法，很难对这种影响进行全面的分析和了解，因而也就很难实现电路的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能，既可以分析各种恶劣温度条件下的电路特性，也可以对器件容差的影响进行全面的计算分析。其内容包括：对不同的容差特性进行规定次数的跟踪分析（蒙特卡罗分析）；单独分析每一器件容差对电路的影响量（灵敏度分析）；分析全体器件容差对电路性能的最大影响量（最坏情况分析）。采用统计分析方法，便于确定最佳
6、元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到电路的优化设计。nn3.实现电路特性的模拟测试n电子电路的设计过程中，大量的工作是各种数据测试及特性分析。但是，受测试手段及仪器精度所限，有些测试项目实现困难。例如，超高频电路中的弱信号测量及噪声测量、某些功率输出电路中具有破坏性质的器件极限参数测量，如高温、高电压、大电流等。采用EDA方式，可以方便地实现全功能测试，也可以直接模拟各种恶劣工作环境及各种极限条件下的电路特性而无器件或电路损坏之虞，较之传统的设计方式要经济得多。nEDA在电子电路实验教学中，也发挥了巨大的作用。一般院校的实验教学，从简单直流电路实验到交流电路测试、时域分析、低
7、频、中频乃至高频放大器、脉冲数字电路的设计调试等，可达几十个实验项目。如果上述项目全开设，除需要通用仪器如电源、信号源、示波器外，还需要配置价格昂贵的专用仪器如扫频仪、相位计、频谱仪、逻辑分析仪等。这些条件，一般院校难以具备，所以有许多课程设计或实验项目因限于设备条件而不能开设。利用EDA技术仿真、测试电路特性，可节省多种测试仪器，节约经费开支，同时充分发挥EDA精确分析、直观显示、全频带工作的优良特性。常用常用EDA仿真软件仿真软件长期以来，大型的长期以来，大型的EDA系统都是运行在以系统都是运行在以UNIX为操作系统的工作站平台上。随着为操作系统的工作站平台上。随着PC机机性能的不断提高及
8、性能的不断提高及Windows操作系统的逐步操作系统的逐步发展，世界著名厂商如发展，世界著名厂商如CadenceDesignSystems，MentorGraphics，Synopsys，OrCAD和和ViewlogicSystems等，已先后推等，已先后推出了支持出了支持PCWindows平台的平台的EDA开发软件。开发软件。1、PSPICE、ORCAD：通用的电子电路仿真软件，适合于元件：通用的电子电路仿真软件，适合于元件级仿真。级仿真。2、SYSTEMVIEW：系统级的电路动态仿真软件：系统级的电路动态仿真软件3、MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其：具有强大的数值计
9、算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离程序不能脱离MATLAB环境而运行，所以严格讲，环境而运行，所以严格讲，MATLAB不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。4、SIMULINK：是：是MATLAB附带的基于模型化图形组态的动态附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。仿真环境。在电路仿真和印刷电路板（在电路仿真和印刷电路板（PCB）设计时，常用的）设计时，常用的EDA软件有：软件有：PSpice，OrCAD，FilterLab（模拟滤波器软件），（模拟滤波器软件），CircuitMaker2000，PROTEL，Elect
10、ronicWorkbench，PowerPCBEDA2000等。等。其中其中Pspice软件是典型的电路仿真设计软件。是软件是典型的电路仿真设计软件。是MicroSim公公司司80年代中期推出的基于年代中期推出的基于PC机的通用电路模拟分析软件。现机的通用电路模拟分析软件。现在的很多分析软件都是以在的很多分析软件都是以Pspice为内核、经过历年来多次改为内核、经过历年来多次改版，以其强大的功能和高度的集成性而成为个人电脑上最受欢版，以其强大的功能和高度的集成性而成为个人电脑上最受欢迎的电路仿真软件。迎的电路仿真软件。1.2SPICE发展历程发展历程目前国际上享有盛誉的模拟电路设计工具都是以目
11、前国际上享有盛誉的模拟电路设计工具都是以SPICE为基为基础实现的，如础实现的，如MicroSim公司的公司的PSpice，MetaSoftware公司的公司的HSPICE，以及，以及Analogy公司的公司的Saber等。等。SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)1988年年SPICE被定为美国国家工业标准。被定为美国国家工业标准。由美国加州大学伯克莉（由美国加州大学伯克莉（Berkeley）分校电工和计算机科学系）分校电工和计算机科学系分校开发。分校开发。1972年首次推出。年首次推出。n19831983年年年年OrCAD
12、OrCAD公司推出可在公司推出可在公司推出可在公司推出可在PCPC机上运行的机上运行的机上运行的机上运行的PSpicePSpice11（P P即代表运行于即代表运行于即代表运行于即代表运行于PCPC机的机的机的机的版本）。版本）。版本）。版本）。n目前微机上广泛使用的目前微机上广泛使用的PSPICE是由美国是由美国MicroSim公司开发公司开发并于并于1984年年1月首次推出的。月首次推出的。1.2.1PSPICE软件简介软件简介nPSpice软件分为工业版软件分为工业版(ProductionVersion)和教学版和教学版(EvaluationVersion)。nPSPICE是由是由SPI
13、CE发展而来的用于微机系列的通用电路分发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。析程序。n能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析。路分析。nPSpice5.0及以前的版本都为及以前的版本都为DOS版，而版，而PSpice5.1及以后的及以后的各种版本均为窗口版。各种版本均为窗口版。n现已成为微机级电路模拟标准软件。现已成为微机级电路模拟标准软件。1.2.2OrCAD/PSpice软件软件n1998年年1月月MicroSim公公司司与与OrCAD公公司司合合并并，称称为为OrCAD公公司司。两两公公司司强强强强联联合合后后，相相继继
14、推推出出一一系系列列基于基于PC机的机的EDA软件系统。软件系统。n n19981998年年年年1111月月月月推推推推出出出出的的的的OrCAD/PSpiceOrCAD/PSpice9 9，是是是是有有有有相相相相关关关关中中中中文文文文参参参参考考考考书书书书的的的的版版版版本本本本。目目目目前前前前较较较较新新新新版版版版本本本本是是是是OrCAD/PSpiceOrCAD/PSpice10.510.5。nOrCAD软软件件覆覆盖盖了了电电子子设设计计中中的的4项项核核心心任任务务：电电路路原原理理图图输输入入及及器器件件信信息息管管理理系系统统OrCAD/CaptureCIS，模模拟拟、
15、数数字字及及模模拟拟/数数字字混混合合电电路路分分析析与与优优化化设设 计计 OrCAD/Pspice A/D，可可 编编 程程 逻逻 辑辑 设设 计计OrCAD/ExpressPlus，印印刷刷电电路路板板（PCB）设设计计OrCAD/LayoutPlus。1.2.3OrCAD/PSpice软件的改进软件的改进n n与与SPICE相相比比，OrCAD/PSpice并并不不只只是是单单纯纯将将SPICE移移植植到到PC机机，而而是是在在以以下下方方面面有有重重大变革。大变革。n n（1）不不仅仅可可以以对对模模拟拟电电路路进进行行直直流流、交交流流、瞬瞬态态等等基基本本电电路路特特性性分分析析
16、，而而且且可可进进行行蒙蒙特特卡卡洛洛（MC（MONTECARLO）统统计计分分析析、最最坏坏 情情 况况 分分 析析（Wcase（Worst-CaseAnalysis）、优优化化设设计计等等复复杂杂的的电电路路特特性性分分析。析。n n（2）不仅可对）不仅可对模拟电路模拟电路进行计算机辅助分析，进行计算机辅助分析，而且可对而且可对数字电路数字电路、数数/模混合电路模混合电路进行计算进行计算机模拟。为突出这一功能特点，新版本的软件机模拟。为突出这一功能特点，新版本的软件称为称为PSpiceA/D。n n（3）一改批处理运行模式，可在）一改批处理运行模式，可在WINDOWS环境下，以人机交互方式
17、运行。绘制好电路图环境下，以人机交互方式运行。绘制好电路图后，即可直接进行电路模拟，无需编制繁杂的后，即可直接进行电路模拟，无需编制繁杂的输入文件。在模拟过程中，可以随时分析观察输入文件。在模拟过程中，可以随时分析观察模拟结果，并在电路图上修改设计。模拟结果，并在电路图上修改设计。n n经过经过25年的发展和应用，年的发展和应用，OrCAD/PSpice实实际上已成为微机级电路模拟的标准软件。际上已成为微机级电路模拟的标准软件。1.3OrCAD/PSpiceOrCAD/PSpice软件的功能特点软件的功能特点软件的功能特点软件的功能特点n nPSpiceA/DPSpiceA/D可模拟下述可模拟
18、下述6 6类最常用的电路元器件：类最常用的电路元器件：（1 1）基基本本无无源源元元件件，如如电电阻阻、电电容容、电电感感、互互感感、传传输输线线等等（2 2）常常用用的的半半导导体体器器件件，如如二二极极管管、双双极极型型晶晶体体管管、结结型型场场效效应应晶晶体体管管、MOSMOS场场效效应应晶晶体体管管、GaAsGaAs场场效效应应晶晶体体管管、绝缘栅双极晶体管（绝缘栅双极晶体管（IGBTIGBT）等）等（3 3）独独立立电电压压源源和和独独立立电电流流源源。可可产产生生用用于于直直流流（DCDC）、交交流流（ACAC）、瞬瞬态态（TRANTRAN）分分析析和和逻逻辑辑模模拟拟所所需需的的
19、各各种种激励信号波形激励信号波形（4 4）各种受控电压源、受控电流源和受控开关）各种受控电压源、受控电流源和受控开关（5 5）基基本本数数字字电电路路单单元元，包包括括常常用用的的门门电电路路、传传输输门门、延延迟线、触发器、可编程逻辑阵列、迟线、触发器、可编程逻辑阵列、RAMRAM、ROMROM等等（6 6）常常用用单单元元电电路路，特特别别是是像像运运算算放放大大器器一一类类集集成成电电路路，可可将将其其作作为为一一个个单单元元电电路路整整体体出出现现在在电电路路中中，而而不不必必考考虑该单元电路的内部电路结构虑该单元电路的内部电路结构1.PSpiceA/D1.PSpiceA/D支持的元器
20、件类型支持的元器件类型支持的元器件类型支持的元器件类型n n电路模拟的精度很大程度上取决于电路中代表各种元电路模拟的精度很大程度上取决于电路中代表各种元电路模拟的精度很大程度上取决于电路中代表各种元电路模拟的精度很大程度上取决于电路中代表各种元器件特性的模型参数值是否精确。为方便用户使用，器件特性的模型参数值是否精确。为方便用户使用，器件特性的模型参数值是否精确。为方便用户使用，器件特性的模型参数值是否精确。为方便用户使用，PSpiceA/DPSpiceA/D提供的模型参数库中包括：超过提供的模型参数库中包括：超过提供的模型参数库中包括：超过提供的模型参数库中包括：超过1130011300种半
21、导体器件和模拟集成电路产品的模型参数，种半导体器件和模拟集成电路产品的模型参数，种半导体器件和模拟集成电路产品的模型参数，种半导体器件和模拟集成电路产品的模型参数，16001600多种数字电路单元产品的参数，其中包括最新多种数字电路单元产品的参数，其中包括最新多种数字电路单元产品的参数，其中包括最新多种数字电路单元产品的参数，其中包括最新的的的的GaAsGaAs器件和器件和器件和器件和IGBTIGBT器件模型参数，对器件模型参数，对器件模型参数，对器件模型参数，对MOSFETMOSFET器件器件器件器件还提供了还提供了还提供了还提供了6 6种不同级别的模型，适用于先进的亚微米种不同级别的模型，
22、适用于先进的亚微米种不同级别的模型，适用于先进的亚微米种不同级别的模型，适用于先进的亚微米工艺器件。工艺器件。工艺器件。工艺器件。n nPSpiceA/DPSpiceA/D为不同类别的元器件赋予不同的字母代为不同类别的元器件赋予不同的字母代为不同类别的元器件赋予不同的字母代为不同类别的元器件赋予不同的字母代号，如表号，如表号，如表号，如表1-11-1所示。电路图中不同元器件编号的首字所示。电路图中不同元器件编号的首字所示。电路图中不同元器件编号的首字所示。电路图中不同元器件编号的首字母必须按照字母代号选取。母必须按照字母代号选取。母必须按照字母代号选取。母必须按照字母代号选取。表表表表1-1P
23、SpiceA/D1-1PSpiceA/D支持的元器件类别及其字母代号（按字母顺序）支持的元器件类别及其字母代号（按字母顺序）支持的元器件类别及其字母代号（按字母顺序）支持的元器件类别及其字母代号（按字母顺序）备注备注备注备注：NN器件和器件和器件和器件和OO器件，是为混合电路中对数器件，是为混合电路中对数器件，是为混合电路中对数器件，是为混合电路中对数/模接口型结点模接口型结点模接口型结点模接口型结点进行接口电路转换而引进的等效器件。进行接口电路转换而引进的等效器件。进行接口电路转换而引进的等效器件。进行接口电路转换而引进的等效器件。2.PSpiceA/D2.PSpiceA/D分析的电路特性分
24、析的电路特性分析的电路特性分析的电路特性PSpiceA/DPSpiceA/D可分析的电路特性有可分析的电路特性有可分析的电路特性有可分析的电路特性有6 6类类类类1515种，如表种，如表种，如表种，如表1-21-2所示：所示：所示：所示：3.PSpiceA/D3.PSpiceA/D的配套功能软件（模块）的配套功能软件（模块）的配套功能软件（模块）的配套功能软件（模块）n n OrCADOrCAD软软软软件件件件包包包包中中中中进进进进行行行行电电电电路路路路模模模模拟拟拟拟分分分分析析析析的的的的核核核核心心心心软软软软件件件件是是是是PSpicePSpiceA/DA/D。为为为为更更更更快快
25、快快更更更更好好好好地地地地进进进进行行行行模模模模拟拟拟拟工工工工作作作作，OrCADOrCAD软软软软件件件件包包包包中中中中还还还还提提提提供供供供了了了了5 5个个个个配配配配套套套套软软软软件件件件（模模模模块块块块）。它们之间的相互关系如图它们之间的相互关系如图它们之间的相互关系如图它们之间的相互关系如图1-11-1所示所示所示所示n主主 要要 包包 括括 Schematics（图图 形形 编编 辑辑 程程 序序）、PspiceA/D（仿仿真真分分析析程程序序）、Probe（图图形形后后处处理理程程序序）、StimulusEditor（信信号号源源编编辑辑程程序序）、Parts（元
26、元器器件件模模型型参参数数提提取取程程序序）、Optimizer（电路优化程序）等（电路优化程序）等6个软件包。个软件包。OrCAD/ModelEd（模型参数提取）（模型参数提取）OrCAD/Capture电路原理图生成电路原理图生成OrCAD/StmEd激励信号波形编辑激励信号波形编辑模型参数库模型参数库PSpice/Optimizer模拟电路优化设计模拟电路优化设计PSpice/Probe信号波形显示分信号波形显示分析析电路模拟电路模拟逻辑模拟逻辑模拟数数/模混合模拟模混合模拟PSpiceA/D图图1-1PspiceA/D与配套软件与配套软件Pspice的输入基本上是以电路原理图和网单文件
27、两种形式。电路元器件符号库中备有绘电原理图所需的元器件符号，用户从符号图形库中调出所需的电路元器件符号，组成电路图，由原理图编辑器自动将原理图转化为电路网单文件，并标上节点号，提供给仿真工具进行仿真。如果用户熟悉仿真程序的输入语言，又没有将原理图存档的需求也可以直接输入电路网单文件。（1）Schematics图形编辑程序图形编辑程序1.4PSpice程序项组成程序项组成lPSPICEA/D是是PSPICE软件包中的分析程序软件包中的分析程序l完成对模拟或数字电路的仿真分析完成对模拟或数字电路的仿真分析lPSPICEAD程序的输入文件是由电路编辑程序程序的输入文件是由电路编辑程序根据输入电路图自
28、动生成以根据输入电路图自动生成以.CIR为后缀的文件，或为后缀的文件，或由用户直接输入的电路描述文件由用户直接输入的电路描述文件lPSPICEAD程序的输出文件是程序的输出文件是.DAT为后缀的数为后缀的数据文件（供据文件（供Probe使用）和使用）和.OUT为后缀的文本文件为后缀的文本文件（可从（可从Schematics中显示）中显示）（2）PSpiceA/D仿真分析程序仿真分析程序lProbe程序是程序是PSpice软件包中的图形后处理程序软件包中的图形后处理程序l它可将它可将PSpiceA/D程序仿真分析后的结果在屏幕或程序仿真分析后的结果在屏幕或打印设备上以数据形式或以数据相关的图形形
29、式显打印设备上以数据形式或以数据相关的图形形式显示出来示出来lProbe程序的输入文件是电路经程序的输入文件是电路经PSpiceA/D程序分程序分析计算后所生成的以析计算后所生成的以.DAT为后缀的数据文件为后缀的数据文件（3）Probe图形后处理程序图形后处理程序（4）StimulusEditor信号源编辑程序信号源编辑程序l编辑编辑PSpice运行过程中瞬态分析需要的脉冲、分段运行过程中瞬态分析需要的脉冲、分段线性、调幅正弦、调频和指数信号等信号波形。线性、调幅正弦、调频和指数信号等信号波形。l编辑逻辑模拟需要的时钟信号。编辑逻辑模拟需要的时钟信号。l编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波形。
30、编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波形。（5）Parts元器件模型参数提取程序元器件模型参数提取程序l将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数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据转换为Pspice中所用的模型参数，并提供它们之中所用的模型参数，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。间的关系曲线及相互作用，确定元件的精确度。（6）Optimizer电路优化程序电路优化程序l在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础在电路的性能已经基本满足设计功能和指标的基础上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的上，为了使得电路的某些性能更为理想，在一定的约束条件下，对
31、电路的某些参数进行调整，直到电约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。路的性能达到要求为止。1.5PSpice支持的主要分析功能及特点支持的主要分析功能及特点包包括括电电路路的的静静态态工工作作点点分分析析、直直流流小小信信号号传传递递函函数数值值分分析析、直直流流扫扫描描分分析析与与直直流流小小信信号号灵灵敏敏度度分分析析。分析结果以文本文件方式输出。分析结果以文本文件方式输出。直直流流小小信信号号传传递递函函数数值值是是电电路路在在直直流流小小信信号号下下的的输输出出变变量量与与输输入入变变量量的的比比值值，输输入入电电阻阻和和输输出出电电阻阻也也作作为为直直流流
32、解解析析的的一一部部分分被被计计算算出出来来。进进行行此此项项分分析析时时电路中不能有隔直电容。分析结果以文本方式输出。电路中不能有隔直电容。分析结果以文本方式输出。1.直流分析直流分析直直流流扫扫描描分分析析可可作作出出各各种种直直流流转转移移特特性性曲曲线线。输输出出变变量量可可以以是是某某节节点点电电压压或或某某节节点点电电流流，输输入入变变量量可可以以是是独独立立电电压压源源、独独立立电电流流源源、温温度度、元元器器件件模模型型参参数数和和通通用用（Global）参参数数（在在电电路路中中用用户户可可以以自自定定义义的的参数）。参数）。直直流流小小信信号号灵灵敏敏度度分分析析是是分分析
33、析电电路路各各元元器器件件参参数数变变化化时时，对对电电路路特特性性的的影影响响程程度度。灵灵敏敏度度分分析析结结果果以以归归一一化化的的灵灵敏敏度度值值和和相相对对灵灵敏敏度度形形式式给给出出，并并以以文文本本方式输出方式输出。直流分析直流分析（续）（续）PSpice主要分析功能和特点主要分析功能和特点2.交流小信号分析交流小信号分析包括频率响应分析和噪声分析。根据用户所指定包括频率响应分析和噪声分析。根据用户所指定的频率范围内对电路进行仿真分析。的频率范围内对电路进行仿真分析。频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频率响应分析能够分析传递函数的幅频响应和相频响应，亦即，可以得到电压增益
34、、电流增益、互阻频响应，亦即，可以得到电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗的频率响应。分析结果均以曲线方式输出。分析结果均以曲线方式输出。PSpice用于噪声分析时，可计算出每个频率点上用于噪声分析时，可计算出每个频率点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。的输出噪声电平以及等效的输入噪声电平。PSpice主要分析功能和特点主要分析功能和特点即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应，即时域分析，包括电路对不同信号的瞬态响应，时域波形经过快速傅里叶变换（时域波形经过快速傅里叶变换（FFT）后，可得到频谱）后，可得到频谱图。通过
35、瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。图。通过瞬态分析，也可以得到数字电路时序波形。另外，另外，PSPICE可以对电路的输出进行傅里叶分析，可以对电路的输出进行傅里叶分析，得到时域响应的傅里叶分量（直流分量、各次谐波分得到时域响应的傅里叶分量（直流分量、各次谐波分量、非线性谐波失真系数等）。这些结果以文本方式量、非线性谐波失真系数等）。这些结果以文本方式输出。输出。3.瞬态分析瞬态分析PSpice主要分析功能和特点主要分析功能和特点灵灵敏敏度度分分析析是是计计算算电电路路指指定定的的输输出出变变量量对对电电路路元元件参数的小信号灵敏度值。件参数的小信号灵敏度值。4.灵敏度分析灵敏度分析5.温度
36、特性分析温度特性分析PSpice通通常常是是在在27情情况况下下进进行行各各种种分分析析和和仿仿真真的的，如如果果用用户户指指定定电电路路的的工工作作温温度度，则则可可以以进进行行不不同同温度下的电路特性分析。温度下的电路特性分析。PSpice主要分析功能和特点主要分析功能和特点蒙蒙特特卡卡罗罗分分析析是是分分析析电电路路元元器器件件参参数数在在它它们们各各自自的的容容差差（容容许许误误差差）范范围围内内，以以某某种种分分布布规规律律随随机机变变化化时时电电路路特特性性的的变变化化情情况况，这这些些特特性性包包括括直直流流、交交流流或瞬态特性。或瞬态特性。最最坏坏情情况况分分析析与与蒙蒙特特卡
37、卡罗罗分分析析都都属属于于统统计计分分析析，所所不不同同的的是是，蒙蒙特特卡卡罗罗分分析析是是在在同同一一次次仿仿真真分分析析中中，参参数数按按指指定定的的统统计计规规律律同同时时发发生生随随机机变变化化；而而最最坏坏情情况况分分析析则则是是在在最最后后一一次次分分析析时时，使使各各个个参参数数同同时时按按容容差差范范围围内内各各自自的的最最大大变变化化量量改改变变，以以得得到到最最坏坏情情况况下下的电路特性。的电路特性。6.蒙特卡罗（蒙特卡罗（MonteCarlo）分析和最坏情况）分析和最坏情况（WorstCase）分析）分析例1.1简单差分电路仿真分析n已知简单差分电路如图1-2所示.电源
38、电压及元件值标明在图中.Q1,Q2,Q3,Q4是同型号NPN晶体三极管,其参数Bf=80,Rb=100,Ccs=2pF,Tf=0.3ns,Tr=6ns,Cjf=3pF,Cjc=2pF,Vaf=50V.将元器件的各端点作为节点，多个端点以线段连线时也只作为一个节点，对节点以正整数标注，接地点编号一律为0。图中共标注了9个节点。要求（1）打印并绘制直流曲线V（4）和V（5）；（2）计算低频小信号传输特性V（5）/VIN；（3）打印并绘制交流特性；（4）打印并绘制瞬态特性（5）打印所有节点的直流工作点。nDIFFERENTIAL AMPLIFIERnVCC 8 0 12 *电路描述 nVEE 0 9
39、 12nVIN 1 0 AC 1 SIN(0 0.1 5MEG)nR1 5 8 10KnR2 4 8 10KnR3 3 0 1KnR4 1 2 1KnR5 7 8 20KnQ1 7 7 9 MOD1nQ2 4 2 6 MOD1nQ3 5 3 6 MOD1nQ4 6 7 9 MOD1n.MODEL MOD1 NPN BF=80 RB=100 CJS=2P TF=0.3NS TR=6N CJE=3P VAF=50n*QUESTION 1 分析及输出描述 n.DC VIN-0.15 0.15 0.01n.PRINT DC V(4)V(5)n.PLOT DC V(4)V(5)n*QUESTION 2
40、分析及输出描述 n.TF V(5)VINn*QUESTION 3 分析及输出描述 n.AC DEC 10 25K 250MEGn.PRINT AC VM(5)VP(5)n.PLOT AC VM(5)VP(5)n*QUESTION 4 分析及输出描述 n.TRAN 4N 100N 1Nn.PRINT TRAN V(5)V(4)n.PLOT TRAN V(5)V(4)n*QUESTION 5 分析及输出描述 n.OPn.PROBEn.END用文本输入方式描述电路DCTRANSFERCURVESTEMPERATURE=27.00DEGCnVINV(4)V(5)n-1.500E-011.157E+01
41、-7.420E-01n-1.400E-011.151E+01-7.316E-01n-1.300E-011.144E+01-7.197E-01n-1.200E-011.136E+01-7.058E-01n-1.100E-011.129E+01-6.883E-01n-1.000E-011.120E+01-6.627E-01n-9.000E-021.108E+01-5.907E-01n-8.000E-021.076E+01-2.783E-01n-7.000E-021.034E+011.383E-01n-6.000E-029.827E+006.463E-01n-5.000E-029.225E+001.
42、245E+00n-4.000E-028.538E+001.929E+00n-3.000E-027.779E+002.685E+00n-2.000E-026.962E+003.500E+00n-1.000E-026.105E+004.354E+00n0.000E+005.229E+005.229E+00n1.000E-024.353E+006.104E+00n2.000E-023.497E+006.960E+00n3.000E-022.682E+007.776E+00n4.000E-021.924E+008.535E+00n5.000E-021.238E+009.221E+00n6.000E-0
43、26.375E-019.822E+00n7.000E-021.272E-011.033E+01n8.000E-02-2.918E-011.075E+01n9.000E-02-5.416E-011.102E+01n1.000E-01-5.756E-011.112E+01n1.100E-01-5.881E-011.119E+01n1.200E-01-5.949E-011.126E+01n1.300E-01-5.989E-011.133E+01n1.400E-01-6.013E-011.140E+01n1.500E-01-6.025E-011.146E+01仿真结果DCTRANSFERCURVEST
44、EMPERATURE=27.00DEGCnLEGEND:n*:V(4)n+:V(5)n VIN V(4)n(*+)-5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00 1.0000E+01 1.5000E+01n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _n-1.500E-01 1.157E+01.+.*.n-1.400E-01 1.151E+01.+.*.n-1.300E-01 1.144E+01.+.*.n-1.200E-01 1.136E+01.+.*.n-1.100E-01 1.129E+01.+.*.n-1
45、.000E-01 1.120E+01.+.*.n-9.000E-02 1.108E+01.+.*.n-8.000E-02 1.076E+01.+.*.n-7.000E-02 1.034E+01.+.*.n-6.000E-02 9.827E+00.+.*.n-5.000E-02 9.225E+00.+.*.n-4.000E-02 8.538E+00.+.*.n-3.000E-02 7.779E+00.+.*.n-2.000E-02 6.962E+00.+.*.n-1.000E-02 6.105E+00.+.*.n 0.000E+00 5.229E+00.X .n 1.000E-02 4.353E
46、+00.*.+.n 2.000E-02 3.497E+00.*.+.n 3.000E-02 2.682E+00.*.+.n 4.000E-02 1.924E+00.*.+.n 5.000E-02 1.238E+00.*.+.n 6.000E-02 6.375E-01.*.+.n 7.000E-02 1.272E-01.*.+.n 8.000E-02-2.918E-01.*.+.n 9.000E-02-5.416E-01.*.+.n 1.000E-01-5.756E-01.*.+.n 1.100E-01-5.881E-01.*.+.n 1.200E-01-5.949E-01.*.+.n 1.30
47、0E-01-5.989E-01.*.+.n 1.400E-01-6.013E-01.*.+.n 1.500E-01-6.025E-01.*.+.n -直流电压传输特性屏幕图形输出SMALL-SIGNALCHARACTERISTICS增益:V(5)/VIN=8.785E+01INPUTRESISTANCEATVIN=8.941E+03OUTPUTRESISTANCEATV(5)=9.447E+03低频小信号传输特性思考题:除了设置小信号传递函数值分析外,还能采取哪些方法可求解出增益?nDIFFERENTIAL AMPLIFIERn*AC ANALYSIS TEMPERATURE=27.000 D
48、EG Cn*n FREQ VM(5)VP(5)n 2.500E+04 8.785E+01 -2.508E-01n 3.147E+04 8.785E+01 -3.158E-01n 3.962E+04 8.785E+01 -3.975E-01n 4.988E+04 8.785E+01 -5.005E-01n 6.280E+04 8.785E+01 -6.301E-01n 7.906E+04 8.785E+01 -7.932E-01n 9.953E+04 8.784E+01 -9.986E-01n 1.253E+05 8.784E+01 -1.257E+00n 1.577E+05 8.783E+01
49、 -1.583E+00n 1.986E+05 8.782E+01 -1.992E+00n 2.500E+05 8.781E+01 -2.508E+00n 3.147E+05 8.778E+01 -3.157E+00n 3.962E+05 8.774E+01 -3.974E+00n 4.988E+05 8.768E+01 -5.001E+00n 6.280E+05 8.758E+01 -6.294E+00n 7.906E+05 8.743E+01 -7.919E+00n 9.953E+05 8.718E+01 -9.960E+00n 1.253E+06 8.680E+01 -1.252E+01n
50、 1.577E+06 8.619E+01 -1.572E+01n 1.986E+06 8.526E+01 -1.972E+01n 2.500E+06 8.381E+01 -2.468E+01n 3.147E+06 8.162E+01 -3.079E+01n 3.962E+06 7.838E+01 -3.822E+01n 4.988E+06 7.375E+01 -4.711E+01n 6.280E+06 6.746E+01 -5.748E+01n 7.906E+06 5.945E+01 -6.920E+01n 9.953E+06 5.007E+01 -8.190E+01n 1.253E+07 4