PSPICE优化
PSPICE在模拟电路故障诊断中的应用
PSPICE在模拟电路故障诊断中的应用
PSPICE是一款综合性的电路分析软件，在电路设计、测试和
故障诊断方面被广泛应用。
PSPICE采用基于windows图形用
户界面的交互式操作方式，直观地显示电路中每个部分的电压、电流、功率和波形等参数，帮助工程师们更快、更准确地分析和优化电路。
在模拟电路故障诊断方面，PSPICE有着得天独厚的优势。
它
可以通过仿真电路中的电阻、电容、电感、晶体管和集成电路等元件，确定故障所在的位置和原因。
采用PSPICE进行电路
故障诊断时，需要先将故障电路的原理图导入到PSPICE中，
然后进行仿真分析。
在故障诊断中，如果电路出现了某些异常情况，如电压过高、电流过大、电路不稳定等，就说明电路可能出现了故障。
此时，通过PSPICE可以查看每个元件的电压、电流等参数，判断错
误的产生原因，可以进一步检查可能出现故障的元件，排除故障，保证电路的正常工作。
PSPICE还可以帮助工程师们进行电路参数分析，进一步优化
电路设计。
例如，在电子产品设计过程中，我可以在PSPICE
中对电路进行仿真分析，通过变更元件参数和工作条件，查看电路的性能和工作稳定性，并选择最佳的电路设计方案。
总之，PSPICE在模拟电路故障诊断方面有着广泛的应用，使
得工程师们可以更快速、更方便地检测出电路中的故障，大大提高了工作效率和电路设计的成功率。
基于PSpice9. 2 的电子电路最优化设计的方法
基于PSpice9. 2 的电子电路最优化设计的方法摘要:文章介绍了用电路仿真软件OrCAD/ PSpice 9. 2 优化电子电路的设计方案,提出了一种电路最优化设计的方法,并结合具体电路实例,阐述了用该方法对电路进行最优化设计的具体步骤和仿真过程,给出了最优化设计的结果,实践证明该方法在电子电路的最优化设计中具有很高的实用价值。
关键词:仿真软件;电子电路;最优化设计1 引言随着电子设计自动化( EDA) 技术的飞速发展,电子电路的设计,已由传统的手工设计转向为计算机辅助设计。
传统的手工设计方法不仅耗时、费力,而且分析和验证电路的正确性和完整性十分麻烦。
最新版PSpice 9. 2 作为PC 级的电路仿真分析软件,不仅能进行直流分析、交流分析、瞬态分析等电路的基本特性分析,还可以进行参数扫描分析、蒙特卡诺统计分析、最坏情况分析,从而可以对电路进行最优化设计,并且所有分析的结果都以波形或图表的方式直观地反映出来,在电路的最优化设计中非常实用。
2 PSpice 的电路优化设计电路的最优化设计是对一个满足基本功能要求的电路,根据约束条件和目标参数,调整电路中的元器件参数,使电路的性能指标达到设计要求的目标值。
PSpice 将电路的最优化设计方法和电路的基本特性分析方法相结合,在约束条件的限制下,从每个待调整的元器件的初始值开始,分别计算每个优化指标对相应元器件的导数,根据优化指标的要求,自动调整元器件参数的增减方向;同时调用电路仿真分析程序,进行电路模拟迭代运算,并根据迭代运算的结果来调整元器件参数,从而得到经过一次迭代优化后元器件参数的当前值,再通过计算元器件参数的当前值与优化目标值之间的均方根误差,来判断是否进行下一次迭代,直到目标参数满足最优化目标值的要求。
上述过程,只要将电路设计的优化指标以交互式的方式设置好,其余的工作完全由PSpice 自动完成,提高了最优化电路设计的效率和准确性。
3 PSpice 最优化设计的方法用PSpice 对电路进行最优化设计,可以采取参数扫描分析和优化设计两种方法。
PSPICE优缺点
PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。
它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。
与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。
被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。
这些特点使得PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。
电路设计软件有很多，它们各有特色。
如Protel和Tango，它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合，而对于布线复杂，元件较多的四层及六层板来说ORCAD更有优势。
但在电路系统仿真方面，PSPICE可以说独具特色，是其他软件无法比拟的，它是一个多功能的电路模拟试验平台，PSPICE软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。
(1)图形界面友好，易学易用，操作简单由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE，使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式，使电路设计更加直观形象。
PSPICE 6．0以上版本全部采用菜单式结构，只要熟悉Windows操作系统就很容易学，利用鼠标和热键一起操作，既提高了工作效率，又缩短了设计周期。
即使没有参考书，用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。
(2)实用性强，仿真效果好在PSPICE中，对元件参数的修改很容易，它只需存一次盘、创建一次连接表，就可以实现一个复杂电路的仿真。
如果用Protel等软件进行参数修改仿真，则过程十分繁琐。
在改变一个参数时，哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接，设置其他参数更为复杂。
(3)功能强大，集成度高在PSPICE内集成了许多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等，用户只需在所要观察的节点放置电压（电流）探针，就可以在仿真结果图中观察到其“电压（或电流）-时间图”。
如何通过PSPICE提高电子电路分析能力
如何通过PSPICE提高电子电路分析能力在电子电路设计与分析中，PSPICE是一款广泛应用的软件。
该软件可以用来模拟电路的行为并进行可靠性测试，找到可能出现的问题。
如何通过PSPICE提高电子电路分析能力是一个值得深入探讨的问题。
一、深入了解PSPICE在使用PSPICE之前，我们需要先深入了解这款软件。
PSPICE 是由Cadence Design Systems公司开发的一款电路仿真软件，已成为电子电路设计工程师的标准软件之一。
PSPICE能够执行各种电路仿真，包括时域分析、脉冲响应、频域分析等分析方式，这让PSPICE软件成为电子电路设计师的重要助手。
二、熟练运用PSPICE要提高电子电路分析能力，我们必须学会熟练使用PSPICE软件。
首先，我们需要掌握PSPICE软件的基本操作，包括创建电路图、添加元件、设置电路参数、运行仿真等等。
其次，我们需要学会如何使用PSPICE软件进行电路仿真。
我们可以通过在仿真前调整电路参数来预测电路的工作情况，调查电路中哪些组件可能出现故障以及哪些组件的性能可以被优化。
最后，我们还需要学习如何使用PSPICE软件进行结果分析。
通过分析仿真结果，我们可以确定设计是否可行，检测电路中存在哪些问题，评估设计的性能等等。
这些分析过程可以帮助我们找到潜在的问题和改进空间，并改进设计以达到更好的性能。
三、利用PSPICE进行优化设计在掌握了PSPICE软件的基本操作和仿真技巧之后，我们可以进一步利用PSPICE进行电路优化设计，提高电子电路分析能力。
具体而言，优化设计涉及到以下三个方面：1. 选择最佳元件选择最佳元件是电路优化设计中的关键因素。
在PSPICE仿真中，我们可以设置元件的参数，来找到最优参数，以使电路性能最佳。
例如，我们可以通过仿真来确定一个电容的最佳值来实现电路的稳定性。
2. 优化电路拓扑优化电路拓扑也是电路优化设计的重要环节。
在PSPICE中，我们可以使用多种分析方式，如AC分析、DC分析、传递函数等，来了解电路的性能。
PSpice使用教程
用于分析电路的频率响应和交流性能参数。
模拟分析类型
03
参数扫描分析可以应用于直流分析、交流分析和瞬态分析等模拟类型。
01
参数扫描分析是一种用于研究电路性能对电路元件参数变化的敏感性的方法。
02
通过在一定范围内扫描参数值，可以观察电路性能的变化，从而优化电路设计。
参数扫描分析
1
2
3
噪声分析是一种用于研究电路中噪声源及其对电路性能影响的模拟方法。
PSPICE常见问题与解决方案
A
B
C
D
如何解决仿真错误
错误信息查看
首先需要仔细查看仿真错误信息，了解错误类型和原因。
参数设置检查
检查仿真参数设置是否合理，如仿真时间、步长等。
电路图检查
检查电路图的连接是否正确，元件值是否设置正确，以及元件的封装形式是否符合要求。
软件版本兼容性
确保使用的PSPICE软件版本与电路设计兼容。
在PSPICE界面右上角点击“关闭”按钮，或者选择“文件”菜单中的“退出”选项来退出PSPICE。
启动与退出PSPICE
包含文件、编辑、查看、项目等常用命令。
菜单栏
PSPICE界面介绍
提供常用命令的快捷方式。
工具栏
用于绘制和编辑电路图。
电路图编辑区
显示当前选中元件或电路的属性。
属性窗口
包含各种元件供选择。
通过噪声分析，可以确定电路中噪声的主要来源，并优化电路设计以减小噪声影响。
噪声分析可以应用于交流分析和瞬态分析等模拟类型。
噪声分析
温度分析
01
温度分析是一种用于研究电路性能随温度变化的模拟方法。
02
通过温度分析，可以了解电路在不同温度下的性能表现，并优化电路设计以适应不同的工作温度范围。
第5章 优化(Optimizer)工具的使用
第5章优化（Optimizer）工具的使用电路模拟（仿真）是非常重要的，它辅助工程师设计了各种电路。
但与期望的EDA还有距离，人们是从两方面解决这个问题。
一是基于数学的最优化算法；一是基于知识信息系统，二者都有很大发展。
PSpice/Optimizer是基于前者，这就需要读者了解一些数学的最优化算法，本章只做一些简介，主要是介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。
5.1 优化（Optimizer）工具的工作流程优化（Optimizer）工具的工作流程如图5-1所示。
图5-1 优化工具（Optimizer）的工作流程图中：1.设置电路图（与第4章相同）；2.调用PSpice进行电路特性模拟（与第4章相同）；3.确定电路特性函数，（与第4章相同）；4.检验电路特性函数模拟结果（与第4章相同）；5.运行灵敏度分析，确定最关键的元器件（选作项目这与读者本身知识和经验有关）；6.确定最关键的元器件的参数；7.设置优化特性函数，PSpice提供有53个电路特性函数（Measurement）；8.确定优化目标函数；9.确定约束条件和目标函数的权重；10.选用优化引擎（Engine）；11.运行优化工具；12.判断电路是否满足设计要求，有3项选择：13.否！调整优化过程；14.否！修改修改元器件参数或电路；15.是！已满足，依此，更新电路中元器件参数值；16.打印输出17.保存文件从流程图中可以看出，优化程序是在分析的基础上进行的，优化的方法涉及到了数学的最优化算法，下面先介绍有关优化算法的基本知识。
然后再按优化工作流程具体介绍优化（Optimizer）工具的使用方法。
5.2 优化的基本概念5.2.1 设计变量优化问题离不开设计变量、目标函数和约束条件等三个方面的问题。
而首当其冲的就是如何选择设计变量。
设计变量：就是在优化设计中出现的各个可以选择取值的变动参数。
例：一个RC单管放大电路如图-2所示。
在工作时，有一个100pf的寄生负载电容。
PSpice在电路优化设计中的应用
PSpice在电路优化设计中的应用孟祥荔【摘要】在电路设计工作中,往往需要根据既定的技术指标,花费大量的精力去确定设计方案.而随着电路规模的不断扩大,这种方法变得越来越无法满足实际要求,这就需要更多的使用仿真软件来提升工作效率.PSpice是当前应用最为广泛的仿真软件之一,它的应用使得设计的电路性能大大提高.本文就PSpice在电路优化设计中的应用展开分析.研究表明,该软件可以迅速、方便的对电路设计进行准确判断,进一步提高电路设计的质量,实现电路优化设计的最终目标.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2018(000)024【总页数】3页(P65-67)【关键词】PSpice;电路优化设计;应用【作者】孟祥荔【作者单位】天津市第一轻工业学校,天津 300232【正文语种】中文【中图分类】TN710工程人员进行电路设计时，必须结合项目给定的各项要求，用人工的方法去明确设计方案。
同时，还要通过在实验板上的实际测试，来进一步检验设计方案是否真正符合用户需要。
而且相关过程往往需要进行多次才能获得最终的方案。
多年的实践表明，这种方法不仅是在成本的投入上不受控制，且开发周期往往过长，已难以与不断发展的电路产业相适应。
首先，准确性较差，存在一定程度的误差；其次，考虑到需要处理的数据比较多，很难对它们进行全面分析；第三，需要花费大量无意义的时间。
为了有效地解决上述问题，再加上近年来相关电子技术的飞速发展，出现了许多可用于电路仿真的软件工具，类似软件的应用可大大提高开发效率，同时能够尽快得知某些性能参数是否与设计标准相符，如存在误差，可迅速加以调整以获得更加理想的性能。
PSpice 就是目前应用最为广泛的仿真软件之一，它的应用可从根本上改变以往传统的技术手段，使得设计的电路更加稳定，它能够根据给定的各项数据，对电路进行仿真模拟，利用计算机设备反复进行测试，以尽可能满足设计要求，获得最佳的技术指标。
1 PSpice 的特点分析与Protel 类似，PSpice 同样也是进行电路原理分析、设计等工作的常用软件之一，实际上在具体的使用上前者的应用要更加普遍一些。
PSpice的参数扫描对电路的优化
PSpice 的参数扫描对电路的优化
摘要：用子电路模块代替电路中的关键元件，采用理论分析与PSpice 的参数扫描分析和优化分析相结合的方法对电路进行最优化设计，结合一个CCⅡ低通滤波电路的设计实例，阐述了仿真分析方法的具体步骤，给出了滤波电路最优化设计的仿真分析结果，该结果符合设计理论分析值的要求。
对优化后的电路进行了温度扫描分析、蒙托卡诺分析和最坏情况分析。
仿真结果表明，该方法在电路设计中是可行的。
引言
本文以CCⅡ低通滤波器的设计为例，先采用理论分析设计低通滤波电路，然后运用OrCAD/ Pspice 进行仿真分析和优化设计，最后对设计结果进行验证，以使电路性能达到设计要求。
同时，也便于了解该电路受参数变化的影响及其高低温情况下的性能变化等特性。
1 滤波电路的设计。
PSpice在滤波器电路优化设计中的分析与应用
图 ６ 最 终优 化 结 果
２ 电路 优 化 设计 的 实现 与 分 析 现 在 对 图 １滤 波 电路 提 出设 计 指 标
的 目的就 是 确 定 这 ３个 电位 器 的 Ｓ Ｔ参 数 值 ， 上 述 设计 指标 得 到 Ｅ 使
中 心频 率 Ｆ 为 ２ Ｈ 满足 。优 化步 骤 如 下 Ｃ Ｋ Ｚ 依次双击三个电位器 ， 打开属性对话框 ， 将其 Ｓ Ｔ参数一项分 Ｅ 土１ ； ｄ ％ ②３ Ｂ带宽 Ｂ 为 ２ ０ Ｚ土 １ ； 电路最 大增 益 Ｇ ｉ Ｗ ２Ｈ ％ ａｎ为 别设置为 ｛Ｆ｝｛Ｇ ｉ 、 Ｂ ；②在 电路图中放置 ０Ｐ Ｐ Ｒ ａ ｃ、 ａｎ ｛ Ｗ】 ａ ｝ａ Ｔ Ａ ＡＭ 符 ３ 土 １ ： Ｏ ％ 号， 并设 置 待 优 化 的参 数 ， 图 ３； 设 置 电路 分 析 类 型 ， 图 ４ 进 行 如 ⑧ 如 ， 为 了满 足 上 述指 标 ，将 图 １中三 个 电阻 用 Ｒ 、 ５ Ｒ ２ Ｒ 、 ｆ电位 器 替 交流小信号 Ａ Ｃ分析 ： 重点击 Ｐ ｐ ｅＲ ｎ Ｏｐｉ ｚ ｒ Ｓ ｉ ／ ｕ ｔ ｅ 命令 ， ｃ ｍｉ 进入优化 表 １ 三 个优 化 指 标 参 数 的 设置 界 面 ， 点 击 Ｅ ｉＳ ｅ ｃ ｔ ｎ ｄｔ ｐ ｃ ａｉ ｓ命 令 ， 增 益 ｆ、 ａ 、 ｗ 作 为 目标 ／ ｏ 将 ｃｇ ｉ ｂ ｎ 参 数 ， 优 化 指 标 参 数 设 置 见 表 １ 图 为 ｆ 设 置 。 ⑥ 最 后 点 击 ， ｃ的 Ｔ ｎ ／ ｕｏＳａｔ进行优化， ｕ ｅＡ ｔ／ｔｒ ， 得到如图 ６结果 ， 完全满足设计指标。 中心频率 ｆ＝ Ｏ Ｏ Ｚ ｃ ２ Ｏ Ｈ ，带 宽 ｂ ２ ９９ ７ Ｚ ｗ＝ １ ９ Ｈ ，增 益 ｇ ｉ＝ ０ ａｎ ３ ． ０ ０ ，满 足 设 计 指 标 的 要 求 。 三 个 电位 器 分 别 设 置 为 ａ ａｎ ６ ． ０１ Ｇ ｉ＝ ７ ２ ５ ％， ９ ６ 电位器 ａ ｃ ４４ ０ ％ ， Ｆ ＝１ ７ １ 电位器 ａ Ｗ ＝ ８６ ９ ％ 。 Ｂ ４ ．５ ６
spice使用简介
（1）电路图的绘制。绘制电路图,激 励为电压脉冲源，选用Source.olb库 中的VPULSE。
分别键入下面参数的名称和数值： V1＝0V（初始值) TR＝0.4μ s（上升时间） V2＝5V（幅值） TF＝0.5μ s（下降时间） TD＝0（延迟时间） PER＝20ms（周期） PW＝10ms（脉冲宽度）
表9-2 各标尺（快捷方式）的功能
快捷方式
名称
Display Freeze Peak Trough
含义
启动游标 关闭游标 定位光标在下一个最高点 定位光标在下一个最低点
Slope
Min Max
定位光标在下一个最大斜率点
定位光标在最低点 定位光标在最高点
PCommands…
（2）创建新仿真文件，注意分析参数设 置方法如图所示。
（3）执行PSpice分析程序，结果波形见图所示。 其中脉冲波是输入的矩形脉冲，输出电压 波形仍是矩形波，而电流波形是一个尖顶 波如图所示。此时R1=100 τ ＝RC＝100×10×10－6＝1ms<<T=20ms。
当R1=2K（或者大于2K）此时 τ＝RC＝ 2000×10×10－6＝20ms（或>20ms）
（2)扩库 ：
（3）再入
下次再进入此Project的电路图界 面，须点界面左上角快捷键中 Open document键打开文档，按存 放此Project的路径查获。
2.画电路图
进行仿真： 选择PSpise / New Simulation Profile功能选项， 打开New Simulation对话框，在Name：栏输 入本仿真参数文件的名称RC。
用View\Output File 功能选项来观察执 行偏置点分析后的结果，
电路仿真与优化使用仿真软件进行电路仿真和优化的方法与技巧
电路仿真与优化使用仿真软件进行电路仿真和优化的方法与技巧电路仿真是现代电子设计中必不可少的一环。
通过电路仿真，我们可以有效地验证电路的设计是否符合要求，并对电路进行优化。
目前，市场上有众多的电路仿真软件可供选择，本文将针对电路仿真和优化的方法与技巧进行详细介绍。
一、电路仿真的基本流程电路仿真的基本流程包括输入电路原理图、修改参数和分析仿真结果等环节。
在进行电路仿真时，我们首先需要输入电路的原理图，然后根据需要修改电路元件的参数。
接下来，我们需要选择合适的仿真器类型和仿真分析类型，并设置仿真参数和仿真结束条件。
最后，我们可以分析仿真结果，并对电路进行调整和优化。
二、常用的电路仿真软件在电路仿真中，常用的电路仿真软件包括Multisim、PSPICE、LTSpice、TINA、Protues等。
其中，Multisim和PSPICE是较为常见的通用型仿真软件，LTSpice则比较常用于仿真器设计。
三、仿真技巧1.合理的电路拓扑结构在进行电路仿真时，我们需要合理地设计电路拓扑结构。
电路的各元件应该放置得井然有序，并且电路元件之间应该相互独立，避免产生相互干扰。
2.合适的仿真参数设置在进行仿真时，我们需要根据电路的特点和仿真目的设置合适的仿真参数。
例如，对于信号源电路，我们应该选择合适的频率并设置正弦波参数。
此外，我们还需要根据分析目的设置仿真类型、仿真器类型以及仿真结束条件等。
3.仿真结果分析在进行仿真后，我们需要对仿真结果进行分析。
例如，我们可以查看仿真波形，并根据仿真波形确定电路元件的参数。
此外，我们还可以通过仿真结果确定电路中可能存在的问题，例如电路的噪声、幅频特性和相频特性等。
四、电路优化技巧电路优化是电路设计的重要环节之一。
通过优化，我们可以改善电路的性能，并减少电路的成本。
下面介绍一些常见的电路优化技巧。
1.元件替换在进行电路优化时，我们可以尝试使用性能更加优良的元件替换原有元件，以改善电路的性能。
基于Pspice9电路参数优化设计
Ｅｌｃｒ ｎｃＣｉ ｕｔ ｔ ｚ ｄ Ｄｅ ｉｎＢ ｓ ｄｏ Ｓｐｃ ９ ｅ ｔ ｉ ｒ ｉＯｐｉ ｅ ｓｇ ａ ｅ ｎ Ｐ ｉｅ ｏ ｃ ｍｉ
ＸＩ Ｓ － ａ ， Ｕ ｈａ － ｉｎ Ａ ｈｕ ｙ ｎ ＬＩ Ｓ ｏ ｑ ａ ｇ
（ ｉ ｙａ ａｅ Ｒａ ｗａ ｃ ｄ ｍｙｏ ｔｅ ｅ ｔ ｌ ｏ ｔ ｕ ｉｅｓｙ Ｃ ａ ｇ ｈ， １０ ５Ｃ ｉａ ｌ ｆｈ ｃｎｒ ｕ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ Ｓ ａ４ ０ ７ ｈｎ ） ａｓ ｈ ｔ
（ 中南大学铁道学 院 信息科学 与工程学院 湖南 长沙 ４ ０ ７ ） １０ ５
摘
要 ： Ｓ ｉｅ Ｐ ｐｃ 是一种功能强大 的通用电路仿真软件 ， 可以根据给定的 电路结构 ， 对参数进行优化 。本文简要介绍 了Ｏｒ ＡＤ Ｐ ｐｃ Ｃ ／ Ｓ ｉｅ 软件的功能和特点 ， 出了利用 Ｐ ｐｃ 给 ｓｉ ｅ中的 Ｏｐｉ ｚｒ ｔ ｍｉｅ 模块进行优化分析 ， 并通过一个四倍压 电路的设计实例 ， 详细阐述 了用
３ Ｐ ｐｃ 电路优化设计 Ｓｉ ｅ
３１ ． Ｏｐｉ ｚ ｒｊ ｔ ｅＩ 能简介 ｍｉ ）
在 电路成功模拟后 ， 再调用 电路优化模块Ｐ ｐｃ ｐｉ ｚｒ ｓｉ Ｏ ｔ ｅ ， ｅ ｍｉ
２ ｏｒ Ａ ／ Ｓ ｉ ９ Ｃ Ｄ Ｐ ｐｃ 简介 ｅ
维普资讯
《 动化 术 应 ２０ 年 ７ 第１ 自 技 与 用》０８ 第２ 卷 期
经 验 交流
Ｔｅ ｈｎｃ ｃ ｉａＩ Ｃｏｍｍ ｕ ｉａｔ ｎｓ ｎｃ ｉ ｏ
基于 Ｐ ｉ ９电路参数优化设计 ｐ ｅ ｓ ｃ
夏 述 堰 ，刘 少 强
对 电路的各种性能进行分析调试 ， 中Ｐ ｐｃｇ 有一个专门用于 其 Ｓ ｉｅ￣ 电路优化设计 的工具 ，ｐ Ｓ ｉ ｐｉ ｚｒ它在 电路的基本功能 ￣Ｐ ｐｃ Ｏ ｔ ｅ ， ｅ ｍｉ 都 已实现的 况下， 可以同时对多个参数值进行调整 ， 电路达到 使
PSpice在电子电路优化设计中的应用
PSpice在电子电路优化设计中的应用Application of PSpice in Optimizing Electronic Circuit Design(中南民族大学) 汪汉新朱翠涛陈亚光Wang, Hanxin Zhu, Cuitao Chen, Yaguang摘要: 本文提出一种基于PSpice的参数扫描分析、优化分析和蒙特卡罗统计分析相结合的方法对电子电路进行最优化设计,可以有效地提高电路设计的准确性、可靠性和电子产品生产的合格率,并以带通滤波器电路为例,给出了应用该方法实现电路优化设计的仿真过程,实验表明优化设计的结果完全满足设计指标的要求。
该方法在优化电路设计中具有很高的实用性。
关键词: PSpice仿真分析; 参数扫描分析; 优化设计; 蒙特卡罗统计分析中图分类号: TP391.9 文献标识码: A文章编号:Abstract: An effective method is proposed by concatenating parametric sweep analysis, optimization analysis with Monte-Carlo analysis based on PSpice, it can enhance accuracy, reliability and eligibility. The implementation steps and processes are illustrated in designing band pass filter circuit. The simulation results show the proposed scheme can meet the design target specifications completely. The method is very effective and valuable for optimizing electronic circuit design.Key words: PSpice simulation; parametric sweep analysis; optimal design; Monte Carlo analysis1 引言为了缩短开发周期,降低设计成本,提高产品的合格率,电子电路的优化设计和可靠性分析在各种电子产品的研制、开发和生产过程中显得越来越重要。
PSpice在滤波器电路优化设计中的分析与应用
PSpice在滤波器电路优化设计中的分析与应用作者：高云华来源：《中小企业管理与科技·下旬》2011年第01期摘要：本文以二阶带通滤波器电路为例，提出了一种基于PSpice的电路优化设计方法，并给出了应用该方法实现电路优化设计的仿真过程，实验表明优化设计的结果完全满足设计指标的要求。
该方法在电路设计中具有很高的实用性。
关键词：PSpice优化分析仿真分析在传统的电路设计过程中，设计者必须根据给定的功能与技术指标，经过多次的人工计算才能确定电路的结构与参数。
随着计算机技术的发展，CAD软件层出不穷，应用这些软件进行设计，大量地节省了设计人员的时间与精力，并能得到令人满意的电路。
其中，Cadence公司的OrCAD软件系统是CAD软件中的佼佼者。
该系统包含了Capture CIS原理图设计工具、Pspice仿真软件以及PCB设计工具，每一部分都是独立的模块，都采用国际工业标准，可根据需要单独使用，同时相互之间又有内在关系，可由设计项目实施统一管理。
本文以OrCAD系统为仿真设计平台，利用界面直观的Capture CIS原理图设计工具完成电路设计，并使用提供的Pspice仿真软件一起深入分析带通滤波器电路，并对此电路进行优化设计。
1 带通滤波器的工作原理带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备，应用十分广泛。
带通滤波器的中心频率、带宽、增益是设计中必须要满足的技术指标，如图1所示是一个二阶有源带通滤波电路，图中R2、C2组成低通电路，C1、R5组成高通电路，要求RC根据电路中给出的参数，利用PSpice进行仿真分析，得到该带通滤波电路的频率特性图2，同时得出中心频率FC为1983.3HZ，3dB带宽BW为198.98HZ，电路最大增益Gain为28.79。
2 电路优化设计的实现与分析现在对图1滤波电路提出设计指标：①中心频率FC为2KHZ土1%；②3dB带宽BW为220HZ土1%；③电路最大增益Gain为30土1%；为了满足上述指标，将图1中三个电阻用R2、R5、Rf电位器替换，分别为Rgain、Rfc 和Rbw。
高级分析2优化设计SPICE软
电路优化设计的基本概念
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电路优化设计，实际上是在约束条件限制下，不断调整电路中元器件参数，进行电路模拟迭代，直到目标参数满足优化要求。因此，进行一次优化将包括多次电路模拟。Fra bibliotek单击此处添加小标题
优化过程中，调整元器件参数(包括确定参数的增减方向和调整幅度大小)以及迭代过程中模拟程序的调用和结果判断，都是由优化程序自动进行的。
1.电路模拟与电路优化设计
电路结构图 电路模拟 电路特性 元器件参数 参 数 电路图结构 优化设计 元器件 电路特性要求 参 数
电路优化设计的基本概念
待调整的元器件参数 元器件值。例如电阻的阻值。 元器件的其他属性参数。例如描述电位器中心抽头位置的参数Set。 由元器件值或其他属性参数组成的表达式。 器件模型参数。例如双极晶体管的正向电流放大系数BF。 调用Optimizer工具进行优化设计时，用户必须指定电路中哪些是“待调整的元器件参数”以及这些参数值的允许调整范围。
电路优化设计的基本概念
优化设计“引擎” 优化过程中采用的优化算法又称为“优化引擎（Engine）”。 Optimizer工具采用4种引擎： (1) 改进的最小二乘法引擎（MLSQ：Modified Least Squares Quadratic）。采用该引擎能迅速收敛至最佳解。 (2) 最小二乘法引擎（LSQ）：如果采用改进的最小二乘法不能非常逼进最佳解，使用最小二乘法引擎可以收敛至最佳解。 (3) 随机引擎（Random engine）：如果在优化过程中出现局部极小值点，将导致收敛问题，很难达到全局最小值。选用随机引擎，随机选取优化初值，可以避免出现上述收敛问题。 (4) 离散引擎（Discrete engine）：根据优化结果，选用与优化结果要求最接近的商品化元器件系列标称值，然后再次运行一次模拟仿真。
LLC变换器PSPICE仿真的收敛性及参数优化_刘海成
第9卷 第5期 信息与电子工程Vo1．9，No．5 2011年10月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Oct．，2011 文章编号：1672-2892(2011)05-0651-04LLC变换器PSPICE仿真的收敛性及参数优化刘海成(信息工程大学信息工程学院，河南郑州 450002)摘 要：针对LLC变换器使用PSPICE仿真器进行DC分析和瞬态分析时经常遇到不收敛的问题进行实验，列出了5种有效改进方法。
比较了LLC谐振变换器3个参数优化设计的各种方案，提出并验证了运用PSPICE进行多参数优化设计的方法。
实验表明，合理运用PSPICE，在谐振开关电源设计中常常会取得比其他方法(软件)更令人满意的效果。
关键词：LLC谐振变换器；PSPICE仿真；收敛；参数优化中图分类号：TN86 文献标识码：AConvergence of PSPICE simulation and optimization designfor LLC resonant converterLIU Hai-cheng(Institute of Information Engineering，Information Engineering University，Zhengzhou Henan 450002，China)Abstract：Study of high frequency switching power has focused on Inductor-Inductor-Capacitor(LLC) resonant converter recently, and simulation with Personal Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis(PSPICE) for switching power has become an important computer-aided analysis and designmeasure．To solve the non-convergence problems encountered in using the PSPICE simulator for switchingpower DC analysis and transient analysis, experiments were carried out on how to improve the convergenceproblem about the LLC PSPICE circuit simulation. Five improved effective methods were listed. Variousprograms proposed for the design optimization of three parameters of the LLC resonant converter werecompared, and the multi-parameter optimization method using PSPICE was presented and validated.Experiments results show that the reasonable use of PSPICE can obtain more satisfactory results thanusing other methods (software) in the design of switching power supply.Key words：LLC resonant converter；PSPICE simulation；convergence；optimization designLLC串联谐振变换器由于结构简单、效率高、输入范围宽等优点，近几年得到了快速发展，受到了国内外学者的普遍关注[1-5]。
基于OrCADPSpice9的电路优化设计
基于OrCAＤ/PSpice9的电路优化设计摘要：介绍了orcad/pspice9的特点，通过实例说明了基于orｃad／pspｉce９环境下的电路优化设计过程。
1. 引言电子设计自动化(ｅda)是以电子系统设计软件为工具，借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等工序,以实现电子系统或电子产品的整个或大部分设计过程的技术.它具有设计周期短、设计费用低、设计质量高、数据处理能力强,设计**可以共享等特点。
电路通用分析软件ｏｒｃａd／ｐsｐｉce9以其良好的人机交互性能,完善的电路模拟、仿真、设计等功能，已成为微机级eｄa的标准系列软件之一。
本文基于oｒcａd／pspice9的电路优化设计方法,通过实例分析了有源滤波器的优化设计过程.2． oｒcａd/pspiｃe９软件的特点orcad/ｐspice９是orcaｄinｃ。
研制的一种电路模拟及仿真的自动化设计软件,它不仅可以对模拟电路、数字电路、数/模混合电路等进行直流、交流、瞬态等基本电路特性的分析，而且可以进行蒙托卡诺(nte carlｏ）统计分析，最坏情况(wｏrst case)分析、优化设计等复杂的电路特性分析。
相比psｐice ８．0及以前版本，具有如下新的特点：XX·改变了批处理运行模式。
可以在wｉndows环境下，以人机交互方式运行。
绘制好电路图，即可直接进行电路模拟，无需用户XX繁杂的输入文件。
在模拟过程中，可以随时分析模拟结果,从电路图上修改设计。
·以orcad/ｃaｐtｕre作为前端模块。
除可以利用captuｒe的电路图输入这一基本功能外,还可实现orｃａｄ中设计项目统一管理,具有新的元器件属性编辑工具和其他多种高效省时的功能.XX·将电路模拟结果和波形显示分析两大模块集成在一起。
ｐrｏｂｅ只是作为其中的一个窗口,这样可以启动多个电路模拟过程，随时修改电路特性分析的参数设置,并可在重新进行模拟后继续显示、分析新的模拟结果。
基于PSpice的四阶有源带通滤波器的统计优化设计
基于PSpice的四阶有源带通滤波器的统计优化设计PSpice作为功能强大的EDA电子仿真软件，不仅能对电路进行基本性能的分析和验证，还可以进行优化分析和综合统计分析，实现从电路的设计、性能分析、参数优化到电路板制作的全过程，因此它在电路的设计中得到广泛地应用.本文针对电子产品在实际生产过程中由于元器件参数值的随机分布性而造成产品合格率下降的问题，在分析PSpice的优化设计和统计分析的基础上，提出了一种基于PSpice的电子电路的统计优化设计方法，并通过对四阶有源带通滤波器电路进行统计优化设计，验证了该方法可以有效地保证电路设计的可靠性，提高电子产品的合格率.1 PSpice的电路仿真分析1.1 优化设计方法PSpice电路优化设计可以采用参数扫描分析和优化分析2种方法.PSpice参数扫描是分析电路中元器件参数值的变化对电路特性产生的影响.通过参数扫描分析可以确定满足设计指标要求的元器件参数值.但是当优化设计的精度要求较高时，扫描参数的步长就要求较小，此时需要执行仿真分析的次数会很大，严重影响了优化设计的执行效率，而且每次只能对一个扫描参数进行仿真，因此参数扫描分析通常用来确定元器件参数的近似优化值，使电路性能基本满足优化设计的要求.PSpice优化分析是在给定的约束条件和优化指标的要求下，根据迭代运算的结果自动地调整元器件参数值的大小，使设计的电路性能达到最优化.由于优化分析采取迭代和最小二乘逼近算法，因此优化的精度相当高.然而优化分析的前提条件是必须保证电路基本达到设计性能指标的要求，否则会因为实际电路中的元器件参数的初始值与最优值相差太大而导致优化分析的失败.因此在实际设计过程中，如果电路不能满足优化分析的基本要求，就难以保证优化设计的可靠性.1.2 统计分析方法在电子产品的生产过程中，由于元器件的参数在一定的容差范围内呈现有规律的随机分布性(高斯分布或均匀分布等)，于是造成了产品的性能同样具有随机的分散性.利用PSpice的蒙特卡罗分析(MC)和最坏情况分析(WC)可以对这种随机分散性进行有效的综合统计，使电路的设计达到最优化.蒙特卡诺分析是根据实际元器件值的分布规律，对电路进行性能仿真，并通过对大量的仿真结果进行综合统计分析得到电路特性的分散变化规律.由于每次分析时都是从随机分布中抽样提取所要的元器件值，这样就较好地模拟了实际生产过程中元器件值的随机变化情况.PSpice最坏情况分析是使引起电路特性向同一方向变化的元器件按其可能的最大容差范围变化，从而产生电路特性随机变化的最坏结果.通过对最坏情况时得到的电路特性进行统计分析，可判断设计是否满足要求.如果不合要求，就得更换容差更小的元器件.如果最坏情况的分析结果都能满足设计要求，那么设计的电路在投入批量生产时，产品的合格率一定很高.2 统计优化设计方法的实现本文将PSpice的参数扫描分析、优化分析、蒙特卡罗分析和最坏情况分析有机地相结合，实现了如图1所示的四阶有源带通滤波器电路的统计优化设计.其中滤波器的优化指标分别为增益2±3%；中心频率1kHz±3%；3dB带宽100Hz±3%；批量生产300个滤波器的产品合格率不低于95%.统计优化设计的流程如图2所示.图1 四阶有源带通滤波器电路图2 优化设计流程图(1)绘制电路原理图.电阻R1～R6、可调电阻R7~R12和电容C1～C4分别取自Breakout元件库的Rbreak、Pot和Cbreak，将R1～R6设置为全局变量，将R7~R12的SET参数设置为需要调整的优化参数.(2)参数扫描分析.在优化分析之前进行参数扫描分析可以改善滤波器电路的性能指标，使电路基本达到设计的要求，提高后续优化分析的准确性.选择基本分析类型为交流分析，扫描方式为10倍频程，起始频率700Hz，终止频率1.4kHz，扫描记录点数为500.首先对C1进行参数扫描分析，扫描类型为线性，扫描起始值8nF，终止值12nF，增值步长1nF，执行仿真并调用V(out)波形，结果如图3所示.从图中可以初步确定能满足滤波器设计要求的C1值约为10nF左右.用同样的方法对其余的元器件参数进行扫描分析得到相应的近似优化值.经过参数扫描分析后，电路的性能指标得到一定的改善，基本能满足滤波器电路设计的要求.图3 电容C1的参数扫描分析(3)电路的优化分析.显然，调整电位器R7～R12的SET参数值可以改变相应电阻值的大小，从而使滤波器的增益、中心频率和带宽达到最优化设计的要求。
基于Pspice9电路参数优化设计
基于Pspice9电路参数优化设计
夏述堰;刘少强
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2008(027)001
【摘要】PSpice是一种功能强大的通用电路仿真软件,可以根据给定的电路结构,对参数进行优化.本文简要介绍了OrCAD/PSpice软件的功能和特点,给出了利用Pspice中的Optimizer模块进行优化分析,并通过一个四倍压电路的设计实例,详细阐述了用该方法对电路仿真并进行最优化设计的过程,通过实验表明其具有很高的可行性和优越性.
【总页数】3页(P106-108)
【作者】夏述堰;刘少强
【作者单位】中南大学铁道学院,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410075;中南大学铁道学院,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410075
【正文语种】中文
【中图分类】TM135
【相关文献】
1.微电网双模式可并联储能变流器主电路参数优化设计 [J], 甘江华;陈世锋;曹智慧;张跃伟;赵玲;卢高庆;刘怀照;
2.基于OrCAD/PSpice9的电路优化设计 [J], 李飞虎
3.一种图腾柱式驱动电路参数优化设计方法 [J], 刘露咪; 郭超勇; 李晓辉; 吕振华; 吴纾婕
4.提升电磁灶能效的电路参数优化设计 [J], 刘志伟;梅阳寒;熊长炜;张良超;张伟文
5.基于PSPICE9的数字电路元器件故障模型研究 [J], 吴跃;孙宇锋
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基于OrCAD/PSpice 9电路性能分析与电器优化设计---对低频滤波器的研究
发布日期:2006-04-30作者:何家梅叶翠珍来源:现代电子技术
摘要：应用OrCAD/PSpice 9交流分析功能，研究巴特沃思与切比雪夫滤波器的幅频Array特性，通过电路性能分析功能分析滤波器的电路参数与截止频率的关系，用优化设计器设计
滤波器。
关键词：OrCAD/PSpice 9；巴特沃思低通滤波器；切比雪夫滤波器；电路性能分析；优化设
计
1引言
对于仿真技术而言，目前最流行的是以美国伯克利分校开发的Spice为核心的仿真软件，而
以Spice为核心开发的最好的仿真软件是OrCAD/PSpice 9。
他之所以流行就是因为他能很好地
运行在PC平台上且能很好地进行模拟数字混合信号的仿真，而且能解决很多设计上的实际问题。
OrCAD/PSpice 9软件的功能特点有：
（1）对模拟电路不仅可进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，而且可进行参数扫描
分析和统计分析。
（2）以OrCAD/Capture 作为前端，除了以利用Capture 的电路图输入这一基本功能外，还
可以实现OrCAD中设计项目统一管理。
（3）将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成在一起。
Probe只是其中的一个窗口，在屏幕上可同时显示波形和输出文本等内容,Probe 还具有电路性能分析功能。
（4）使用PSpice 优化器能调整电路,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。
2仿真步骤与实例
2.1仿真基本步骤
(1)启动OrCAD/Capture，新建设计项目(Project)调用元器中元件完成电路。
(2)设置仿真类型。
(3)进行仿真，Probe 输出波形。
2.2实例
(1)低通滤波器的幅频特性
滤波器在许多领域都要用到。
常用的各阶巴特沃思滤波器和切比雪夫滤波器幅频特性如何
呢？用软件的交流分析功能显示。
本文引用了文献［1］给出的设计表，给出二阶、四阶，六阶无限增益多路反馈巴特沃思低
通滤波器电路，截止频率f c=2 kHz，增益G为1。
打开OrCAD/Capture绘制电路如图1所示。
仿真分析类型“Analysis tyre”设置为图2中的“AC Sweep/Noise”，将其设置为“Logari
thmic”，“point/Decade”的值设置为100，起始频率为1 Hz，终止频率为10 Hz，如图2所示。
启动任何一个电路进行仿真，按PSpice/run。
在窗口点击File/Append warefore,打开另外 2个电路的Probe 文件,得到图3所示的各阶BWLPF幅频特性。
由文献［1］给出设计表，可设计切比雪夫低通滤波器。
只需修改图1中各电路的电阻和电容的参数即可。
图4为切比雪夫低通滤波器CBLPF的幅频特性曲线。
从图4可见，巴特沃思低通滤波器通带内最平坦，而切比雪夫滤波器在通带内有波纹。
截止频率处，后者比前者有更大的衰减速率。
随着阶数N的增加，滤波器特性接近理想情况。
(2)对低通滤波器进行电路性能分析
OrCAD/PSPice 9电路性能分析可以得到滤波器的截对止频率以及增益与电路参数的关系。
如图5所示为二阶压控电压源低通滤波器［2］。
用OrCAD/Capture绘制电路，将R3，R4的值定为全局参数{Rval}, 放置PARAM符号于电路图上空白位置处，在该元器件属性设置窗口新增Rval项,取值为100。
设置扫描分析参数，在交流设置的基础上，增加“Parametric Sweep ”,扫描时Global参数Rval从100变到5 kHz，步长为50。
如图6所示。
启动仿真，确定调入Probe的数据批次，执行“Trace/Rerformance Analysis ”子命令。
在Peformance Analysis对话框中选“OK”，屏幕上出现电路性能分析窗口。
此时X轴变数为Rval。
在Trace Express 窗口填入目标函数LPBW（Vdb(Out1),3）和Max(Out1),得到如图7所示曲线。
从图中立即找出滤波器的截止频率以及增益与Rval的关系。
例如Rval=2 k时，截止频率f c=788.787Hz,最大幅值为1.5749 V,我们可以举一反三，在滤波器设计中，电路各电阻对电路性能的影响都可进行分析。
这给设计带来很大方便。
(3)电路优化设计
PSpice Optimizer优化器可在最短的时间内完成电路中各元件使之微调，以符合对电路的要求。
该软件提供了8个参数，以满足最多8个目标参数和约束条件的要求。
滤波器的设计是一个非常实用的课题，如果能画出其电路，则优化器根据目标函数如带宽、增益中心频率以及增益等要求,即可得出电路中相应元器件的数值，从而完成电路设计。
学生版的PSpice优化器限制一个目标、一个参数和一个约束。
本文使用的是学生版的OrCAD/ PSpice 9 ，由于限制只能用一个参数的参数。
设计一个低通滤波器，通带截止频率fc=800 Hz，增益为G>1，电路如图8所示,要在电路空白处放置OPTPARAM符号，调整R3，R4的参数Set为aBW ，阻值为10 kΩ，电路参数为aBw，
目标参数为BW，约束条件为G，设置如图9所示。
在Optimizer窗口，选Tune/Auto/Start运行优化程序进行了3次迭代，调用了7次电路模拟程序，得出最终优化结果,如图10所示。
从显示结果可见，aBW=0.199 98即R3=R4=0.199 98×10 kΩ=1.999 8 kΩ时，可使电路达到设计指标，在G＞1的约束条件下通带频率BW=788.787 Hz。
这个结果与实例(2)的结果一致。
OrCAD/PSpice 的电路性能分析与优化器功能各有特点，电路性分析可得出某个电阻元件阻值所对应多个电路性能指标。
而优化器可同时微调8个电路参
数来满足8个目标参数和约束条件，但是，如果所设计电路性能的基本功能相差甚远的话，用
PSpice Optimizer 来进行优化设计是很难达到理想效率。
3结语
本文通过OrCAD/PSpice 9的交流分析、电路性能分析以及优化器在低频滤波器的应用，可以看到该软件功能很大，应用的范围很广，特别是优化器为电路设计提供了强有力的工具。
在教学方面，使用该软件对电路进行分析、验证，在科研方面进行电路设计与仿真，他都有不可替代
的作用，成为电路设计仿真不可缺少的软件工具。
参考文献
［1］［美］约翰逊. D E.有源滤波器的快速实用设计［M］.北京：人民邮电出版社，1980 ［2］童诗白.模拟电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，1988
［3］贾新章.OrCAD/PSpice 9 实用教程［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999.
［4］。