PSPICE电路仿真与应用1
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1988年Spice成为美国国家标准 程序代码完全开放，用户可以根据需要
修改。
Spice 与 PSpice（2）
目前国际上著名的模拟电路设计工具均 以Spice为基础实现，出现大量衍生的 Spice仿真工具：
Cadence公司的Spectre、PSpice。 Synopsis公司的HSpice，HSpiceRF Agilent公司的ADS Silvaco 公司的SmartSpice Tanner公司的T-Spice
上机实验：基于Cadence Orcad PSpice 9 版本软件完成电路仿真实验。共约18学 时（第七周后按排）
课程考核
理论学习与考查：50% 上机实验考察：50%
第一讲 Pspice技术介绍
1.1 EDA技术简介 1.2 Spice与PSpice 1.3 PSpice分析功能及特点 1.4 PSpice软件的组成模块 1.5 PSpice的两种电路输入方式 提问&解答
Spice 与 PSpice（3）
PSpice是由Spice发展而来的用于微机系列的通 用电路分析程序。
1984年Microsim公司开发完成PSpice，成为第 一个用于PC平台的Spice模拟器。
1998年OrCAD公司与Mircosim公司合并， PSpice变为OrCAD PSpice。
目前PSpice已经成为Cadence公司的EDA软件 产品之一
PSpice可以进行模拟电路、数字电路和模拟数 字混合电路仿真，成为公认的通用电路模拟程 序中的优秀软件
Spice等工具软件进行电路仿真 的基本原理
加快电路仿真的方法举例（1）
Switch-level transistor circuit simulation
N
Y 最终电路设计方案
1.5 PSpice的两种电路输入方式
PSpice的电路输入方式（1）-电路原理图输入方式
将电路以电路原理图形式输入电路，以 窗口及下拉菜单方式，进行元件参数和 仿真功能的设置，完成电路仿真。无须 自行编写仿真程序清单。
在高频电子线路中使用的multisim软件即 采用电路图输入方式。
PSPICE电路仿真与应用
PSPICE电路仿真与应用
参考书: 《PSpice电路仿真程序设计》李永平主编，
国防工业出版社。 《通用电路的计算机分析与设计：PSpice应
用教程》罗飞 水利水电出版社。
教师联系信息
EMAIL：chenyanhu@sdu.edu.cn
Tell: 13854121690
Office：信息学院 311，EDA技术研究所， 电路与系统教研室
课程目的
学会PSpice电路仿真程序的设计和 仿真软件的使用
结合先修电子线路课程，掌握利用 PSpice软件分析设计各种电子线路 模块的基本技能
达到对现代电子设计技术的入门
课程内容
课堂学习：PSpice电路仿真软件的主要 功能与特点、PSpice电路仿真程序的编 写、PSpice电路仿真ຫໍສະໝຸດ Baidu术应用。共约18 学时（1-17周单周上课）
信号源编辑程序-Stimulus Editor
编辑PSpice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。
编辑逻辑模拟需要的时钟信号。 编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波
形。
图形后处理程序-Probe
Probe程序是PSpice软件包中的图形后处 理程序
用PSpice仿真程序语言书写电路网单文 件，该网单文件即为PSpice仿真源程序。
网单输入方式举例
仿真程序输入的优点
各种图形界面操作最终都要转化为仿真 源程序，学习PSpice程序书写即掌握了 PSpice仿真的根本。
使用仿真程序可以进行优化的参数设置 和仿真设计，扩充仿真功能，提高仿真 灵活性。
瞬态分析
瞬态分析，包括电路对不同信号的时域 响应，。通过瞬态分析，也可以得到数 字电路时序波形。
傅里叶分析，时域波形经过快速傅里叶 变换（FFT）后，可得到频谱图，从而得 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）。
配合直流、交流、瞬态分析进行的分 析功能
蒙特卡罗（Monte Carlo）分析和最坏情况（Worst Case）分析 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路特性的变 化情况 使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改 变，以得到最坏情况下的电路特性
加快电路仿真的方法(2)
Hierarchical circuit simulation
1.3 PSpice分析功能及特点
直流特性分析
包括电路的静态工作点分析、直流小信号传递 函数分析、直流扫描分析、直流小信号灵敏度 分析等。
直流小信号传递函数值是电路在直流小信号 下的输出变量与输入变量的比值，输入电阻 和输出电阻也作为直流解析的一部分被计算 出来。进行此项分析时电路中不能有隔直电 容。
电路原理图输入方式的特点
优点是简单直观，不用掌握Spice仿真程 序语言也可完成电路仿真。
缺点是无法接触并掌握Spice仿真源程序 语言的细节，这不利于读懂各种Spice电 路文档，不利于复杂的参数设置。
一些商业版本的Spice仿真器，并不提供 图形用户界面的输入方式（如Hspice）
PSpice的电路输入方式（2）-网单文件输入方式
它可将PSpice A/D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 数据相关的图形形式显示出来
Probe程序的输入文件是电路经PSpice A/D程序分析计算后所生成的以.DAT为后 缀的数据文件
元器件模型参数提取程序-Model Editor
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PSpice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
电路优化程序-Optimizer
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。
在一定的约束条件下，使互相矛盾的指 标参数实现折中设计。
元器件模型库-LIB
PSpice提供的元器件参数库以*.LIB的文 件形式存放于LIB目录中，供仿真程序调 用。各种分立器件和集成电路的种类达 上万种，并且可由www.pspice.com 网站 下载大部分器件及厂家提供的Spice模型。
温度特性分析 PSpice通常是在27℃情况下进行各种分析和仿真的， 如果用户指定电路的工作温度，则可以进行不同温 度下的电路特性分析。
其他分析功能。。。。。。
分析功能示例－差分放大器
直流工作点分析
直流传递函数分析
交流特性（幅频特性） （25KHz-250MHz）
交流分析（相频特性） （25KHz-250MHz）
PROTEL设计系统：PCB设计
1.2 Spice与PSpice
Spice 与 PSpice（1）
Spice=Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
1972年由美国加州大学伯克利分校利用 FORTRAN语言首次开发完成
主要用于模拟电路的电路分析和辅助设 计
直流特性分析（续）
直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。 输出变量可以是某节点电压或某节点电流， 输入变量可以是独立电压源、独立电流源、 温度、元器件模型参数和通用（Global）参 数（在电路中用户可以自定义的参数）。
直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件 参数变化时，对电路特性的影响程度。
EDA技术是现代电子设计的核心技术、也是 未来电子设计技术的发展方向。
PSpice技术是历史最长，应用最广的EDA技 术之一
EDA技术涉及的学科
计算机软件
计算机硬件
电子设计自动化技术
电子线路的 硬件描述语言
微电子技术
EDA技术的优势
电路规模可简单可复杂 电路的仿真结果精度高 提高了设计效率，缩短设计周期。 降低设计开发成本，提高开发成功率 实现设计资源的共享和交易，使硬件设
仿真分析程序-PSpice A/D－仿 真引擎
PSpice A/D是PSpice软件包中的分析程序
完成对模拟或数字电路的仿真分析
PSpice A／D程序的输入文件是：由电路编 辑程序根据输入电路图自动生成以.CIR为后 缀的文件，或由用户直接输入的电路仿真程 序，该程序常称为网单或网表文件
PSpice A／D程序的输出文件是.DAT为后缀 的数据文件（供Probe使用）和.OUT为后缀 的文本文件
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 和相频响应，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。 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 点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电 平。
瞬态特性分析 （Vin：振幅0.1V 频率５MHz)
( 时间：1ns---100ns)
1.4 Orcad PSpice软件的组成模 块
Schematics（图形编辑 程序）
PSpice A/D（仿真分析程 序）
Probe（图形后处理程序）
Stimulus Editor（信号源 编辑程序）
计软件化（IP核技术）
著名的EDA技术软件公司
Cadence设计系统：亚微米深亚微米模拟、数 字、数模混合IC设计工具及PCB设计工具
Synopsys设计系统：亚微米深亚微米数字、数 模混合IC仿真设计工具及IC制造工艺设计工具
Mentor-Graphics：设计系统：模拟、数模混合 IC验证、高速PCB设计
1.1 EDA技术简介
电子线路的设计方法
基于数理方程手工计算
电子线路 理论基础
基于CAA&CAD的EDA技术
电子产品
基于实验台和仪器实调实测
什么是EDA技术
EDA（Electronic Design Automation）技术 即电子设计自动化技术，以计算机辅助分析 和设计为基础的电路开发技术。
Model Editor（元器件模 型参数提取程序）
Optimizer （电路优化程 序）
元器件模型库（LIB）
图形编辑程序-Schematics
Schematics是PSpice软件包的主程序项 创建或编辑电路原理图。 可以对元件进行修改和编辑。 设置仿真分析方式和参数。 运行仿真分析。 仿真结束后，调用Probe程序显示仿真 波形
实际指标要求
确定电路初始方案
修改电路结构
电
确定电路元件参数
修改电路参数
路
设 计
信号源编辑器
电路原理图或文件输入
（Stimulus Editor）
（Schematics）
模型参数提取 （Model Editor）
流
电路仿真
元器件模型参数
程
（PSpice）
库（LIB）
图
输出结果绘图
（Probe）
性能是否满足要求？
修改。
Spice 与 PSpice（2）
目前国际上著名的模拟电路设计工具均 以Spice为基础实现，出现大量衍生的 Spice仿真工具：
Cadence公司的Spectre、PSpice。 Synopsis公司的HSpice，HSpiceRF Agilent公司的ADS Silvaco 公司的SmartSpice Tanner公司的T-Spice
上机实验：基于Cadence Orcad PSpice 9 版本软件完成电路仿真实验。共约18学 时（第七周后按排）
课程考核
理论学习与考查：50% 上机实验考察：50%
第一讲 Pspice技术介绍
1.1 EDA技术简介 1.2 Spice与PSpice 1.3 PSpice分析功能及特点 1.4 PSpice软件的组成模块 1.5 PSpice的两种电路输入方式 提问&解答
Spice 与 PSpice（3）
PSpice是由Spice发展而来的用于微机系列的通 用电路分析程序。
1984年Microsim公司开发完成PSpice，成为第 一个用于PC平台的Spice模拟器。
1998年OrCAD公司与Mircosim公司合并， PSpice变为OrCAD PSpice。
目前PSpice已经成为Cadence公司的EDA软件 产品之一
PSpice可以进行模拟电路、数字电路和模拟数 字混合电路仿真，成为公认的通用电路模拟程 序中的优秀软件
Spice等工具软件进行电路仿真 的基本原理
加快电路仿真的方法举例（1）
Switch-level transistor circuit simulation
N
Y 最终电路设计方案
1.5 PSpice的两种电路输入方式
PSpice的电路输入方式（1）-电路原理图输入方式
将电路以电路原理图形式输入电路，以 窗口及下拉菜单方式，进行元件参数和 仿真功能的设置，完成电路仿真。无须 自行编写仿真程序清单。
在高频电子线路中使用的multisim软件即 采用电路图输入方式。
PSPICE电路仿真与应用
PSPICE电路仿真与应用
参考书: 《PSpice电路仿真程序设计》李永平主编，
国防工业出版社。 《通用电路的计算机分析与设计：PSpice应
用教程》罗飞 水利水电出版社。
教师联系信息
EMAIL：chenyanhu@sdu.edu.cn
Tell: 13854121690
Office：信息学院 311，EDA技术研究所， 电路与系统教研室
课程目的
学会PSpice电路仿真程序的设计和 仿真软件的使用
结合先修电子线路课程，掌握利用 PSpice软件分析设计各种电子线路 模块的基本技能
达到对现代电子设计技术的入门
课程内容
课堂学习：PSpice电路仿真软件的主要 功能与特点、PSpice电路仿真程序的编 写、PSpice电路仿真ຫໍສະໝຸດ Baidu术应用。共约18 学时（1-17周单周上课）
信号源编辑程序-Stimulus Editor
编辑PSpice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。
编辑逻辑模拟需要的时钟信号。 编辑各种形状脉冲信号以及总线信号波
形。
图形后处理程序-Probe
Probe程序是PSpice软件包中的图形后处 理程序
用PSpice仿真程序语言书写电路网单文 件，该网单文件即为PSpice仿真源程序。
网单输入方式举例
仿真程序输入的优点
各种图形界面操作最终都要转化为仿真 源程序，学习PSpice程序书写即掌握了 PSpice仿真的根本。
使用仿真程序可以进行优化的参数设置 和仿真设计，扩充仿真功能，提高仿真 灵活性。
瞬态分析
瞬态分析，包括电路对不同信号的时域 响应，。通过瞬态分析，也可以得到数 字电路时序波形。
傅里叶分析，时域波形经过快速傅里叶 变换（FFT）后，可得到频谱图，从而得 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）。
配合直流、交流、瞬态分析进行的分 析功能
蒙特卡罗（Monte Carlo）分析和最坏情况（Worst Case）分析 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路特性的变 化情况 使各个参数同时按容差范围内各自的最大变化量改 变，以得到最坏情况下的电路特性
加快电路仿真的方法(2)
Hierarchical circuit simulation
1.3 PSpice分析功能及特点
直流特性分析
包括电路的静态工作点分析、直流小信号传递 函数分析、直流扫描分析、直流小信号灵敏度 分析等。
直流小信号传递函数值是电路在直流小信号 下的输出变量与输入变量的比值，输入电阻 和输出电阻也作为直流解析的一部分被计算 出来。进行此项分析时电路中不能有隔直电 容。
电路原理图输入方式的特点
优点是简单直观，不用掌握Spice仿真程 序语言也可完成电路仿真。
缺点是无法接触并掌握Spice仿真源程序 语言的细节，这不利于读懂各种Spice电 路文档，不利于复杂的参数设置。
一些商业版本的Spice仿真器，并不提供 图形用户界面的输入方式（如Hspice）
PSpice的电路输入方式（2）-网单文件输入方式
它可将PSpice A/D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 数据相关的图形形式显示出来
Probe程序的输入文件是电路经PSpice A/D程序分析计算后所生成的以.DAT为后 缀的数据文件
元器件模型参数提取程序-Model Editor
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PSpice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
电路优化程序-Optimizer
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。
在一定的约束条件下，使互相矛盾的指 标参数实现折中设计。
元器件模型库-LIB
PSpice提供的元器件参数库以*.LIB的文 件形式存放于LIB目录中，供仿真程序调 用。各种分立器件和集成电路的种类达 上万种，并且可由www.pspice.com 网站 下载大部分器件及厂家提供的Spice模型。
温度特性分析 PSpice通常是在27℃情况下进行各种分析和仿真的， 如果用户指定电路的工作温度，则可以进行不同温 度下的电路特性分析。
其他分析功能。。。。。。
分析功能示例－差分放大器
直流工作点分析
直流传递函数分析
交流特性（幅频特性） （25KHz-250MHz）
交流分析（相频特性） （25KHz-250MHz）
PROTEL设计系统：PCB设计
1.2 Spice与PSpice
Spice 与 PSpice（1）
Spice=Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis
1972年由美国加州大学伯克利分校利用 FORTRAN语言首次开发完成
主要用于模拟电路的电路分析和辅助设 计
直流特性分析（续）
直流扫描分析可作出各种直流转移特性曲线。 输出变量可以是某节点电压或某节点电流， 输入变量可以是独立电压源、独立电流源、 温度、元器件模型参数和通用（Global）参 数（在电路中用户可以自定义的参数）。
直流小信号灵敏度分析是分析电路各元器件 参数变化时，对电路特性的影响程度。
EDA技术是现代电子设计的核心技术、也是 未来电子设计技术的发展方向。
PSpice技术是历史最长，应用最广的EDA技 术之一
EDA技术涉及的学科
计算机软件
计算机硬件
电子设计自动化技术
电子线路的 硬件描述语言
微电子技术
EDA技术的优势
电路规模可简单可复杂 电路的仿真结果精度高 提高了设计效率，缩短设计周期。 降低设计开发成本，提高开发成功率 实现设计资源的共享和交易，使硬件设
仿真分析程序-PSpice A/D－仿 真引擎
PSpice A/D是PSpice软件包中的分析程序
完成对模拟或数字电路的仿真分析
PSpice A／D程序的输入文件是：由电路编 辑程序根据输入电路图自动生成以.CIR为后 缀的文件，或由用户直接输入的电路仿真程 序，该程序常称为网单或网表文件
PSpice A／D程序的输出文件是.DAT为后缀 的数据文件（供Probe使用）和.OUT为后缀 的文本文件
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 和相频响应，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。 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 点上的输出噪声电平以及等效的输入噪声电 平。
瞬态特性分析 （Vin：振幅0.1V 频率５MHz)
( 时间：1ns---100ns)
1.4 Orcad PSpice软件的组成模 块
Schematics（图形编辑 程序）
PSpice A/D（仿真分析程 序）
Probe（图形后处理程序）
Stimulus Editor（信号源 编辑程序）
计软件化（IP核技术）
著名的EDA技术软件公司
Cadence设计系统：亚微米深亚微米模拟、数 字、数模混合IC设计工具及PCB设计工具
Synopsys设计系统：亚微米深亚微米数字、数 模混合IC仿真设计工具及IC制造工艺设计工具
Mentor-Graphics：设计系统：模拟、数模混合 IC验证、高速PCB设计
1.1 EDA技术简介
电子线路的设计方法
基于数理方程手工计算
电子线路 理论基础
基于CAA&CAD的EDA技术
电子产品
基于实验台和仪器实调实测
什么是EDA技术
EDA（Electronic Design Automation）技术 即电子设计自动化技术，以计算机辅助分析 和设计为基础的电路开发技术。
Model Editor（元器件模 型参数提取程序）
Optimizer （电路优化程 序）
元器件模型库（LIB）
图形编辑程序-Schematics
Schematics是PSpice软件包的主程序项 创建或编辑电路原理图。 可以对元件进行修改和编辑。 设置仿真分析方式和参数。 运行仿真分析。 仿真结束后，调用Probe程序显示仿真 波形
实际指标要求
确定电路初始方案
修改电路结构
电
确定电路元件参数
修改电路参数
路
设 计
信号源编辑器
电路原理图或文件输入
（Stimulus Editor）
（Schematics）
模型参数提取 （Model Editor）
流
电路仿真
元器件模型参数
程
（PSpice）
库（LIB）
图
输出结果绘图
（Probe）
性能是否满足要求？