PSpice仿真分析类型简介

PSpice 分析类型
PSpice A/D 将直流工作点分析、直流扫描分析、交流扫描分析和瞬态TRAN 分析作为4种基本分析类型，每一种电路的模拟分析只能包括上述4种基本分析类型中的一种，但可以同时包括参数分析、蒙特卡罗分析、及温度特性分析等其他类型的分析，现对4种基本分析类型简介如下。

1. 直流扫描分析（DC Sweep ）
直流扫描分析的适用范围：当电路中某一参数（可定义为自变量）在一定范围内变化时，对应自变量的每一个取值，计算出电路中的各直流偏压值（可定义为输出变量），并可以应用Probe 功能观察输出变量的特性曲线。

例对图1-1所示电路作直流扫描分析
R 1图1-1 直流扫描分析实例
（1）绘图
应用OrCAD/Capture 软件绘制好的电路图如图1-2所示。

图1-2 直流扫描分析实例
（2）确定分析类型及设置分析参数
a) Simulation Setting （分析类型及参数设置对话框）的进入 ·执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile ，或点击工具按钮，屏幕上弹出
New Simulation （新的仿真项目设置对话框）。

如图1-3所示。

图1-3New Simulation对话框
·在Name文本框中键入该仿真项目的名字，即可进入Simulation Settings（分析类型及参数设置对话框），如图1-4所示。

图1-4Simulation Settings
b）仿真分析类型分析参数的设置
图1-2所示直流分压电路的仿真类型及参数设置如下（见图1-4）：
·Analysis type下拉菜单选中“DC Sweep”；
·Options下拉菜单选中“Primary Sweep”；
·Sweep variable项选中“V oltage source”，并在Name栏键入“V1”；
·Sweep type项选中“Linear”，并在Start栏键入“0”、End栏键入“10”及
Increment栏键入“1
另外，如果要修改电路的分析类型或分析参数，可执行菜单命令PSpice/Edit Simulation Profile，或点击工具按钮，在弹出的对话框中作相应修改。

（3）电路的模拟仿真
a）PSpice A/D视窗的启动
执行菜单命令PSpice/Run，或点击工具按钮，即可启动PSpice A/D视窗执行电
路的仿真模拟，并且系统可自动调用Probe模块，对模拟结果进行后处理，屏幕显示如图1-5所示。

图1-5Probe窗口界面
b）波形的显示
·执行Probe窗口中的菜单命令Trace/Add Trace，或点击工具按钮，屏幕上弹出Add Trace对话框，如图1-6所示。

图1-6Add Trace对话框
·在Add Trace对话框的左半部列表中移动光标，点选需要显示波形的变量名，
则被选中的变量名依次出现在该对话框底部的Trace Expression栏。

本例选中V（A）
和V（B）两个变量（见图1-26）。

选择完毕，按Probe窗口显示图1-22
所示的直流分压电路中A、B两点的电压变化波形，如图1-7所示。

图1-7Probe窗口的波形显示
2.交流扫描分析（AC Sweep）
交流扫描分析即频域分析，用于计算电路的交流小信号频率响应特性。

作AC分析时，信号源应使用交流电源V AC或IAC（交流源可通过设置其DC参数作直流分析。

具体参见瞬态分析部分），扫描变量是频率。

例对图1-8所示的RLC电路进行交流扫描分析。

图1-8交流扫描分析实例
解题步骤略。

3.瞬态分析（Transient Analysis）
瞬态分析即时域分析，可在给定激励信号的情况下，分析电路输出的时间响应，也可在没有激励信号，而有储能元件的情况下，求振荡波形。

作瞬态分析可使用5种信号源（皆可通过在属性设置框中设置DC、AC值而作直流、交流分析。

具体方法稍后介绍），分别是脉冲信号、分段线性信号、正弦信号、调频信号和指数信号，扫描变量是时间。

另外，需要指出的是，数字电路只可作瞬态分析，而不可作直流分析或交流分析。

瞬态信号源（均从SOUCE库中调用）的参数设置
a)脉冲信号（VPULSE、IPULSE）
双击VPULSE符号，屏幕弹出VPULSE属性设置框，如图1-9所示。

图1-9VPULSE属性设置框
VPULSE属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-1。

表1-1VPULSE的属性参数
按图1-9
图1-10VPULSE波形
b)分段线性信号（VPWL、IPWL）
双击VPWL符号，屏幕弹出VPWL属性设置框，如图1-11所示。

图1-11VPWL属性设置框
通过给出转折点的坐标值实现对VPWL的波形描述，相邻两对坐标值之间用线段连接。

按图1-11设置参数的VPWL波形如图1-12所示
图1-12VPWL波形
c)正弦信号（VSIN、ISIN）
双击VSIN符号，屏幕弹出VSIN属性设置框，如图1-13所示。

图1-13VSIN属性设置框
VSIN属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-2。

表1-2VSIN的属性参数
按图1-12
图1-14VSIN波形
d)调频信号（VSFFM、ISFFM）
双击VSFFM符号，屏幕弹出VSFFM属性设置框，如图1-15所示。

图1-15VSFFM属性设置框
VSFFM属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-3。

表1-3VSFFM的属性参数
按图1-15设置参数的VSFFM波形如图1-16所示。

图1-16VSFFM波形
e)指数信号（VEXP、IEXP）
双击VEXP符号，屏幕弹出VEXP属性设置框，如图1-17所示。

图1-17VEXP属性设置框
VEXP属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-4。

表1-4VEXP的属性参数
按图1-17设置参数的VEXP波形如图1-18所示。

图1-18VEXP波形
瞬态分析的应用
现在通过举例，来说明瞬态分析的应用方法。

例：图1-19所示电路的电压源为分段线性源，其波形如图1-20所示。

试对该电路
进行瞬态分析。

L H
图
1-19 瞬态分析实例
图1-20 分段线性源波形
（1）绘图
应用OrCAD/Capture 软件绘制的电路图如图1-21所示。

图1-21 瞬态分析实例
两点说明：
a)分段线性源V 1的属性设置如图1-22所示。

图1-22 分段线性源的属性设置
b)在V 1的正极端加一探针符号，可在开启PSpice A/D 视窗后自动呼叫该点电压仿
真波形。

（2）确定分析类型及设置分析参数
a) Simulation Setting （分析类型及参数设置对话框）的进入
·执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile ，或点击工具按钮
，屏幕上弹
出New Simulation（新的仿真项目设置对话框）。

·在Name文本框中键入该仿真项目的名字，点击
Simulation Settings（分析类型及参数设置对话框），如图1-23所示。

图1-23Simulation Settings
b）Simulation Settings中的各项设置（参见图1-23）：
•Analysis type中选择“Time Domain（Transient）”；
•Option中选择“General Settings”；
•在Run to栏中键入“6ms”，Start saving data中键入“0”。

（3）电路的模拟仿真
a）执行Capture窗口中的菜单命令PSpice/Run，或点击工具按钮，即可在启动
的PSpice A/D视窗中自动显示探针符号放置处的电压波形（图1-24中显示的V（R1：1）波形即电源V1波形）。

b）执行Probe窗口中的菜单命令Plot/Add Plot to Window，可自动添加一个新的窗口。

c）执行Probe窗口中的菜单命令Trace/Add Trace，或点击工具按钮，在Add Trace
对话框中点击V （L1：1），按
R 1、
L 1接点处电压波形（参见图1-24）。

图1-24 Probe 窗口的波形显示
一般情况下，直流扫描分析使用直流电源，交流扫描分析使用交流电源，而瞬态分析使用的是瞬态信号源。

但需要指出的是，交流源的属性设置框中包含DC 参数项，经过设置，交流源也可应用于直流扫描分析电路中。

方法是：
•双击交流源（例V AC ）。

•将参数“DC ”设置某一数值（例设为10）。

按此步骤设置之后，对该电路进行直流扫描分析时，交流源的直流分量即相当于电压值为10V 的直流源。

同样的，瞬态信号源包含DC 、AC 参数项，亦可用于直流或交流分析。

设置方法与上类似。

4. 直流工作点分析（Bias Point Detail ）
直流工作点分析即将电路中的电容视为开路、电感视为短路，并对电路中各个信号源取其直流电平值，然后计算电路的各直流偏置量（例如节点电压、支路电流及元器件功耗等）。

仿真结束后，PSice 将结果自动存入扩展名为.out 的输出文件中。

需要指出的是，即使用户未选择进行直流工作点分析，运行PSice 程序时，首先也要进行直流工作点分析。

例：已知电路如图1-25所示，
R U U g m 6
1=U
图1-25
试求各节点电位、各支路电流和电阻消耗的功率。

解题步骤如下：
1．绘图
图1-26
（1）按按钮，点击程序＼OrCAD Family Release 9.2 Lite Edition\Capture
Lite Edition，进入Capture电路图编辑界面。

（2）在SOURCE库中调用直流电压源VDC，在ANALOG库中调用电阻R及受控源G1。

（3）放置接地符号。

（4）连接线路。

（5）设置图中元器件参数值。

其中受控源G1的设置方法如下：
•双击G1，屏幕弹出受控源的属性编辑框，如图1-27所示。

•在“GAIN”栏键入0.1666。

图1-27受控源的属性编辑框
绘好的电路图如图1-26所示。

2．确定分析类型及设置分析参数
（1）执行菜单命令PSpice/New Simulation Profile，或点击工具按钮，在New
Simulation对话框中键入项目名称，按进入Simulation Settings对话框，如图1-28所示。

（2）Simulation Settings中的各项设置：
•Analysis type选择“Bias Point”；
•Option选择“General Settings”；
•Output File Options选择“Include detailed bias point information for nonlinear
”。

图1-28Simulation Settings
3．进行电路仿真
（1）执行菜单命令PSpice/Run，或点击工具按钮，调用PSpice A/D软件对该电路图进行仿真模拟。

（2）依次点击工具按钮、、，则电路图上相应位置依次显示节点电压、支路电流及各元器件上的功率损耗。

如图1-29所示。

图1-29电路模拟结果
图1-30。