基于pspice的电路仿真实验设计

目录第一章pspice简介 (4)1.1 PSPICE的起源与发展 (4)1.2 PSPICE仿真软件的优越性 (6)1.3 PSPICE的组成 (7)第二章pspice中的电路元器件介绍 (9)2.1. 电阻、电容和电感 (11)2.2 有源器件 (11)2.3 信号源及电源 (11)第三章pspice的仿真 (12)3.1 pspice的仿真功能 (12)3.2 pspice软件的仿真步骤 (15)3.3 pspice仿真使用中应主义的问题 (15)第四章实验设计 (16)4.1 实验一：二极管整流电路仿真 (16)4.2 实验二：555定时器组成的单稳态触发器 (18)第五章结束语及感想 (21)参考文献 (22)摘要：在众多的仿真软件中，PSpice软件以其强大的仿真设计应用功能，在电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的使用。

PSpice及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。

本论文首先简要介绍了PSpice软件的基本功能和特点以及软件的基本操作方法，然后从电路分析的具体实验给出了的PSpice具体操作步骤，接着进行了电子电路应用系统的设计与仿真，并通过精确的仿真结果进一步体现了仿真PSpice软件的优越性，同时也反映了仿真实验在当今电路设计中的重要意义。

第一章 Pspice简介1.1 Pspice简介Pspice是由Spice发展而来的用于微机系列的通用电路分析软件。

Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序。

随后，版本不断更新，功能不断完善。

目前广泛使用的Pspice(P：Popular)软件是美国Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序。

它主要用于电子电路的仿真，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，模拟和计算电路的功能，不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其他性能的分析优化，以使设计电路达到最优的性能指标，还可以分析数字电子线路和模数混合电路，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。

1.2 PSPICE的起源与发展用于模拟电路仿真的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。

SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。

1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE 软件进行了改写，并由MICROSIM公司推出。

1988年SPICE被定为美国国家工业标准。

与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。

PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。

1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。

不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release 10.5，与传统的SPICE软件相比，PSPICE 10.5在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。

PSPICE软件的使用已经非常流行。

在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。

1.3 PSPICE仿真软件的优越性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）实用性好，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”。

而且该软件还集成了诸多数学运算，不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算，还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算，这些都是其他软件所无法比拟的。

另外，用户还可以对仿真结果窗口进行编辑，如添加窗口、修改坐标、叠加图形等，还具有保存和打印图形的功能，这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方法。

因此，Windows版本的PSPICE更优于Dos版本的PSPICE，它不但可以输入原理图方式，而且也可以输入文本方式。

无疑是广大电子电路设计师的好帮手。

1.4 PSPICE的组成PSPICE主要包括Schematics、Pspice、Probe、Stmed（Stimulus Editor）、Parts等5个软件包。

其中：1.Schematics是一个电路模拟器。

它可以直接绘制电路图，自动生成电路描述文件；并可对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、环境温度分析、蒙特卡罗分析和灵敏度分析等多种分析；而且还可以对元件进行修改和编辑。

2.Pspice是一个数据处理器。

它可以对在Schematics中所绘制的电路进行模拟分析，运算出结果并自动生成输出文件和数据文件。

3.Probe是后处理器，相当于一个示波器。

它可以将在Pspice运算的结果在屏幕或打印设备上显示出来。

模拟结果还可以接受由基本参量组成的任意表达式。

4.Stmed是产生信号源的工具。

它在设定各种激励信号时非常方便直观，而且容易查对。

5.Parts是对器件建模的工具。

它可以半自动地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中所用的模拟数据，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。

下面我们就以模拟电子线路中的最为简单的二极管整流电路为例，详细介绍其操作过程来了解PSPICE在模拟电子电路仿真中的应用方法，并举一反三，进一步学习该软件并探索其应用技巧。

1.编辑原理图首先在Windows界面下的PSPICE程序组中双击Schematics，进入原理图编辑。

用鼠标单击绘制（Draw）中的取新元件（Get New Part）项，再单击对话框中元件（Libraries）的浏览（Browse）。

从Analog.slb中取出电阻R，系统自动命名为R1；从Sourse.slb中取出正弦电压源VSIN，系统自动命名为V1；从Eval.slb中取出二极管D1N914，系统自动命名为D1；从Port.slb中取出地线EGND，系统自动设置为0点。

把元件放在所需位置，在Draw对话框里选择（Wire）,用鼠标画线将元件连接起来，这样电路图的初绘就完成了。

然后进行元件参数设置。

用鼠标双击相应元件或在编辑（EDIT）菜单中用鼠标单击性质（Attribute）对话框，对相应的参数进行修改（也可以用鼠标双击相应元件处的参数框进行修改）。

其中，正弦电压源（Vsin）：起始电压（Voff）为0；幅值电压（Vamp1）为10；频率（Freq）10K；电阻R1：Value电阻值为100。

其中，电压、电阻、频率的单位缺省值分别为伏特、欧姆和赫兹。

参数确定后，可用鼠标双击需要标注的节点连线，在LABEL 内输入数字（节点数）即可。

至此，原理图编辑就结束了。

2.仿真计算首先进行仿真分析的设置。

本例的仿真内容为瞬态分析，在Schematics主菜单下，用鼠标单击分析（Analysis）中的设置（Setup），选中瞬态分析Transient设置（在选项前的小框内打勾），并将打印步长Print Setup设为20ns，最终时间Final Time设为1ms，计算步长设为2μs；然后退出，再用鼠标单击Analysis中的Library and Include Files，将二极管所在的元件库Eval.lib加入Library Files一栏中，这样设置就完毕了。

接着就可以点中Analysis中的Creat Netlist建立电路网络表，此时，会要求你存盘，并自动进行电路检查（Electrical Rule Check），如有错误将给出提示。

最后就可以点中Analysis中的仿真计算Simulate（或按快捷键F11）进行仿真。

在仿真过程中，会看到界面。

计算结束，可点中该界面的File下的Examine Output检查仿真结果。

PSPICE是计算机辅助分析设计中的电路模拟软件。