Pspice仿真类型及不同电源参数
PSpice基本仿真分析例程
PSpice基本仿真分析例程⼀、瞬态分析⼆、直流分析2.1、直流分析电路2.2、直流分析配置2.3、直流分析输出波形受供电电源的限制，输出最⼤值为±15V。
三、交流分析3.1.1、交流分析电路13.1.1、交流分析设置13.1.1、交流分析输出波形图1由于使⽤的运放为理想运放，没有频率特性，因此输出电压固定为输⼊2V。
3.2.1、交流分析电路2添加电容C1使放⼤电路有了频率特性，低频C1断路，⾼频C1短路。
3.2.1、交流分析配置23.2.1、交流分析波形图2四、参数分析4.1.1、直流参数分析电路4.1.2、直流参数分析配置增益对数递增100-1M4.1.3、直流参数分析波形图由图中所⽰环路增益越⼩误差越⼤。
五、温度分析5.1基本温度分析电路5.2、器件温度系数参数设定（TC）5.3、温度分析参数配置5.3.1、初始TNOM设定为0℃5.3.2、直流分析温度配置5.4、温度分析波形图六、交流&参数分析(低通滤波器)6.1.1、交流扫⾯低通滤波器电路图6.1.1、交流扫⾯低通滤波器仿真配置6.1.1、交流扫⾯低通滤波器输出波形每10倍频40db。
七、BUCK降压电路7.1.1、BUCK降压电路仿真原理图7.1.2、BUCK降压电路仿真配置（瞬态分析）7.1.3、BUCK降压电路输出波形Ⅰ、V（OUT）输出端波形Ⅱ、电感电流与V（OUT）稳态波形。
7.2.1、BUCK降压电路仿真2 通过调整电源输⼊与负载电阻，测试电路中重要参数变化。
Sbreak模拟负载，Sbreak的值在10Ω与20Ω之间变化。
Sbreak参数：7.2.2、仿真参数配置7.2.3、BUCK降压电路相关参数波形。
仿真⽂件：链接：https:///s/1iyoNV5LS5iU3obppImrNJA提取码：suc7。
基于PSpice的升压型开关稳压电源设计和仿真
基于PSpice的升压型开关稳压电源设计与仿真20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源。
在半个多世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代由传统技术设计制造的连续工作的线性电源，并广泛用于电子、电气设备中。
20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成了计算机的电源换代。
20世纪90年代，开关电源在电子、电气设备以及家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。
Cadence旗下的PSpice是一款电路仿真软件，能够对复杂的模数混合电路进行仿真，而且开关电源也不例外。
1升压变换器拓扑结构升压变换器属于间接能量传输变换器。
供电过程包含能量的存储和释放两方面。
如图1所示，Vclock是脉冲信号源，提供PWM电压，用以功率开关S1的导通与截止。
Rsense为电流取样电阻，Resr为电容的等效串联电阻。
在开关S1导通期间，二极管D1截止，电感储存能量，输出电容单独为负载提供电能。
在开关S1断开期间，二极管D1导通，储存了能量的电感与输入电源串联，为输出提供电能，其中一部分转移到电容C1里。
1.1工作于CCM条件下的升压变换器波形对图1所示电路，借助PSpice进行仿真，获得如图2所示的波形图。
这是典型的电感电流连续导通模式（CCM）。
图1基础升压变压器结构电路图2工作于CCM条件下的Boost变换器波形曲线①代表PWM波形，用于触发功率开关导通或断开。
当开关S1导通时，公共点SW/D电压几乎降到0.相反，当开关S1断开时，公共点SW/D电压增加为输出电压和二极管的正向压降之和，如曲线②所示。
曲线③描述了电感两端电压的变化。
高电平期间，电感左侧电压为Vin,右侧几乎为0,对应功率开关导通；而低电平期间，电感左侧电压仍为Vin,而右侧突变为Vout,因为功率开关截止，同时二极管导通，此时对应电感电压为负值，这就意味着输出电压大于输入电压。
基于PSpice的开关电源设计与仿真_
基于PSpice的开关电源设计与仿真_开关电源是一种高效率的电源系统，能将输入电压转换为稳定的输出电压。
它由不同的电子元件和模块组成，如开关管、反馈控制电路、滤波电容等。
为了确保开关电源的性能，设计和仿真是非常重要的步骤。
在本文中，我们将介绍如何使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。
首先，我们需要了解开关电源的基本原理和要求。
开关电源通常由一个开关管和一个输出滤波电容组成。
通过周期性地开关开关管，可以实现输入电压的转换。
为了达到稳定的输出电压，需要反馈控制电路来监测输出电压，并根据需要调节开关管的开关频率和占空比。
在设计开关电源之前，需要确定以下参数：1.输入电压范围：开关电源能够接受的输入电压范围。
2.输出电压：需要得到的稳定输出电压。
3.输出电流：需要保持的输出电流水平。
4.开关频率：开关管的开关频率。
5.开关管和输出滤波电容的评估：选择适合的开关管和输出滤波电容。
6.反馈控制电路：确定适当的反馈控制电路。
接下来，我们将使用PSpice进行开关电源的设计和仿真。
2.设计反馈控制电路并将其与开关电源原理图连接。
可以选择使用比较器、反馈电阻等。
3.设置合适的仿真参数，例如输入电压范围、输出电压、输出电流等。
4.运行仿真，观察开关电源的性能。
可以检查输出电压是否稳定，开关管和滤波电容的工作状态等。
在仿真过程中，您可以通过修改参数和测试不同的设计选择，以获得最佳的开关电源性能。
还可以进行波形分析和参数优化，以确保开关电源在各种工作条件下都能正常工作。
总结起来，基于PSpice的开关电源设计和仿真是一项重要任务。
通过使用PSpice软件，我们可以在设计和测试阶段进行快速和准确的电路仿真。
这有助于我们更好地理解和优化开关电源的性能，并确保其在实际应用中能够稳定工作。
PSPICE仿真讲解学习
P S P I C E仿真目录介绍： (3)新建PSpice仿真 (4)新建项目 (4)放置元器件并连接 (4)生成网表 (6)指定分析和仿真类型 (7)Simulation Profile设置： (8)开始仿真 (8)参量扫描 (11)Pspice模型相关 (13)PSpice模型选择 (13)查看PSpice模型 (13)PSpice模型的建立 (14)介绍：PSpice是一种强大的通用模拟混合模式电路仿真器，可以用于验证电路设计并且预知电路行为，这对于集成电路特别重要。
PSpice可以进行各种类型的电路分析。
最重要的有：●非线性直流分析：计算直流传递曲线。
●非线性瞬态和傅里叶分析：在打信号时计算作为时间函数的电压和电流；傅里叶分析给出频谱。
●线性交流分析：计算作为频率函数的输出，并产生波特图。
●噪声分析●参量分析●蒙特卡洛分析PSpice有标准元件的模拟和数字电路库（例如：NAND，NOR，触发器，多选器，FPGA，PLDs和许多数字元件）分析都可以在不同温度下进行。
默认温度为300K电路可以包含下面的元件：●Independent and dependent voltage and current sources 独立和非独立的电压、电流源●Resistors 电阻●Capacitors 电容●Inductors 电感●Mutual inductors 互感器●Transmission lines 传输线●Operational amplifiers 运算放大器●Switches 开关●Diodes 二极管●Bipolar transistors 双极型晶体管●MOS transistors 金属氧化物场效应晶体管●JFET 结型场效应晶体管●MESFET 金属半导体场效应晶体管●Digital gates 数字门●其他元件 (见用户手册)。
新建PSpice仿真新建项目如图 1所示，打开OrCAD Capture CIS Lite Edition，创建新项目：File > New > project。
三极管的Pspice模型参数详细说明
volt
0.75
VJS (PS)
substrate p-n built-in potential
volt
0.75
VO
carrier mobility knee voltage
volt
10.0
VTF
transit time dependency on Vbc
degree
0.0
QCO
epitaxial region charge factor
coulomb
0.0
RB
zero-bias (maximum) base resistance
ohm
0.0
最大基极电阻
RBM
minimum base resistance
ohm
RB
最小基极电阻
RC
collector ohmic resistance
三极管的Pspice模型参数详细说明
三极管的Pspice模型参数
Model <model name> NPN(PNP、LPNP) [model parameters]
模型参数
含义
单位
默认值
备注
AF
flicker noise exponent
1.0
噪声指数
BF
ideal maximum forward beta
amp
infinite
IRB
current at which Rb falls halfway to
amp
infinite
IS
transport saturation current
pspice仿真的几大类型
PSpice A/D数模仿真技术主要包括以下几类仿真：
1、直流扫描分析（DC Sweep）
电路的某一个参数在一定范围内变化时，电路直流输出特性的分析和计算。
2、交流扫描分析（AC Sweep）
计算电路的交流小信号线性频率响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及输入输出阻抗。
3、噪声分析（Noise）
在设定频率上，计算电路指定输出端的等效输出噪声和指定输入端的等效输入噪声电平。
4、直流偏置点分析（Bias Point）
当电路中电感短路，电容断路时，电路静态工作点的计算。
进行交流小信号和瞬态分析之前，系统会自动计算直流偏置点，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号条件下的非线性器件的线性化模型参数。
5、时域/瞬态分析（Transient）
在给定激励下，电路输出的瞬态时域响应的计算，其初始状态可由用户自定义，也可是直流偏置点。
6、蒙特卡洛分析（Monte-Carlo）
根据实际情况确定元件参数分布规律，然后多次重复进行指定电路特性的分析，每次分析时的元件参数都采用随机抽样方式，完成多次分析后进行统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。
7、最坏情况分析（Worst）
电路中元件处于极限情况时，电路输入输出特性分析，是蒙特卡洛的极限情况。
8、参数扫描分析（Parametric Sweep）
电路中指定元件参数暗规律变化时，电路特性的分析计算。
9、温度分析（Temperature）
在指定温度条件下，分析电路特性。
10、灵敏度分析（Sensitivity）
计算电路中元件参数变化对电路性能的影响。
第一讲Pspice电路仿真的使用说明
PHale Waihona Puke pice->Run共35页
24
定义仿真分析类型（Specifying the type of circuit analysis）
共35页
25
Simulation Results
View->Output File
共35页
26
3、Simulation Results
共35页
27
共35页 13
进入OR-CAD的集成环境
1、运行 OR-CAD CAPTURE 2、选择菜单 File>New>Project … 3、在Name中添入项目名 4、选择新项目的类型， 本例选择Schematic 5、在Location 中添入存 放目录 6、选择OK 7、介绍集成环境
项目管理视窗
行为纪录视窗
放置元件（part）
3、选择元件库(library)，选择元件(part) 4、放置在电路原理图上，翻转元件，可以选中后按 R 键 5、删除元件 可以选中后 按 Del 键 6、复制元件
共35页
18
放置元件（part）
复制元件可以才用两种方法： 1、选中想要复制的元件，使用Ctrl+C把 元件复制到剪切板，而后可以使用 Ctrl+V把元件从剪切板复制到当前位置。 2、选中想要复制的元件。按住 Ctrl 键， 同时用鼠标左键点住选中的元件拖曳到 需要的位置，即可复制一个元件
放置导线（wire）
小技巧：视图的放大和缩小可以用热键 I 放大； 热键 O 缩小
共35页 21
放置接点（junction）
1、选中原理图编辑窗口，使加速板出现 2、开始放置导线可以有三种方法 A、菜单 Place>Junction… B、按加速板上的 键. C、用热键 J 3、在需要节点的地方，可以点一下鼠标左 键就可以放置一个节点。
2024版《PSpice使用教程》课件
《PSpice使用教程》课件•引言•PSpice基础操作•电路元件与模型库•仿真设置与运行分析目•高级功能应用•故障排查与问题解决录引言它能够对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析等，并输出相应的电压、电流等波形图。
PSpice 广泛应用于电子工程、通信工程、自动化控制等领域。
PSpice是一款电子电路仿真软件，全称为Personal Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis。
PSpice简介模拟电路设计和分析数字电路设计和验证混合信号电路仿真电源电路设计和优化PSpice应用领域本课件旨在帮助学习者掌握PSpice软件的使用方法，提高电子电路设计和分析能力。
课件结构本课件包括引言、基础知识、电路仿真实践、高级应用和结论等部分，其中引言部分介绍PSpice软件的基本概念、应用领域和课件目的；基础知识部分介绍电路仿真所需的基本理论和PSpice软件的基本操作；电路仿真实践部分通过实例演示PSpice软件的使用方法；高级应用部分介绍PSpice 软件在复杂电路设计中的应用；结论部分总结本课件的主要内容和学习成果。
课件目的课件目的和结构VSPSpice基础操作软件安装与启动系统要求安装步骤启动方法属性栏显示选中对象的属性和参数设置等。
显示当前打开的项目文件和电路图等。
工具栏提供常用工具的快捷按钮，如画笔、选择、移动、旋转等。
主界面组成包括菜单栏、工具栏、项目栏、菜单栏提供文件、编辑、视图、插入、模拟、工具和帮助等菜单选项。
界面布局及功能介绍菜单栏和工具栏使用菜单栏操作01工具栏操作02自定义工具栏03通过菜单栏或工具栏中的新建选项来创建一个新的PSpice 项目。
新建项目保存项目另存为功能最近打开项目通过菜单栏或工具栏中的保存选项来保存当前项目文件和电路图等。
用户可以选择将当前项目另存为其他格式或版本的文件。
PSpice 软件会自动记录最近打开过的项目文件，方便用户快速打开。
【教程】PSpice地4种基本仿真分析报告详解
【教程】PSpice的4种基本仿真分析详解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所示电路作直流扫描分析图1（1）绘图应用OrCAD/Capture软件绘制好的电路图如图2所示。
图2（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3所示。
图3•在Name文本框中键入该仿真项目的名字，点击Create按钮，即可进入Simulation Settings （分析类型及参数设置对话框），如图4所示。
图4b）仿真分析类型分析参数的设置图2所示直流分压电路的仿真类型及参数设置如下（见图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“Voltage 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”。
以上各项填完之后，按确定按钮，即可完成仿真分析类型及分析参数的设置。
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。
PSpice_仿真
Noise Analysis：噪声分析
Enabled：在AC Sweep的同时是否进行Noise Analysis。
Output：选定的输出节点。
I/V：选定的等效输入噪声源的位置。
Interval：输出结果的点频间隔。
注意：
对于AC Sweep，必须具有AC激励源。产生AC激励源的方法有以下两种：一、调用VAC或IAC激励源；二、在已有的激励源（如VSIN）的属性中加入属性“AC”，并输入它的幅值。
例：按上图所设参数进行设置。
从0时刻开始记录数据，到10US结束，分析计算的最大步长为0.1NS，允许计算基本工作点；输出数据时间间隔为20NS，允许进行傅立叶分析，傅立叶分析的对象为V(out2)，基波频率为1MHz，采用默认计算到9次谐波。
分析结果如下：
波形显示出节点OUT2的电压输出波形与输入信号的波形。下图是以文本的形式来查看傅立叶分析的结果。
Voltage source：电压源
Current source：电流源
必须在Name里输入电压源或电流源的Reference，如“V1”、“I2”。
Global parameter：全局参数变量
Model parameter：以模型参数为自变量
Temperature：以温度为自变量
Parameter：使用Global parameter或Model parameter时参数名称
Monte Carlo：选择进行蒙托卡诺分析
Worst-Case/Sensitive：最坏情况分析
Output variable：选择分析的输出节点
Monte Carlo options：蒙托卡诺分析的参数选项
Pspice仿真
求解输出阻抗
• 修改电路：
–源令VVSsI=N0(，40信0m号v源) 短路，取掉负载RL ，外加一个信号
• 其他步骤与“输入电阻的频率响应”分析相同 • Ro – V(Vo)/I(Vs)
仿真结束!
四、实验要求
1、单管共射电路设计(P88) (1)在Schematics中画出已设计好的电路电路图 (2)测量静态工作点： IB 、IC 、VBE 、VCE (out文件) (3)观测输入、输出电压波形，并计算电压增益Av (4)观测幅频响应曲线： db(V(Vo)/V(Vs:+))
输出文件更详细
1. 静态工作点分析
四、 设置仿真分析类型
2. 瞬态分析(时域分析) Transient
Run to 4ms Start saving data 0ms Maximum step 20us 单击应用，确定返回。
3.交流小信号分析(频域分析) AC Sweep
Start 10Hz End 100Meg Points/Decade 101 Logarithmic选： Decade 单击应用，确定返回。
测中频增益、上限频率和下限频率 相频响应曲线： Vp(Vo)-V(VS:+) (5)观测输入电阻的频率响应： Ri -- V(Vi)/I(Vs) (6)观测输出电阻的频率响应： Ro-- V(Vo)/I(Vs) (7)观察非线性失真现象
四、实验要求
2、单端输入单端输出差分放大电路仿真(选做P95) (1)设计单端输入单端输出差分放大电路 (2)在Schematics中画出电路图 (3)测量静态工作点(out文件) (4)观测差模传输特性曲线,标出线性区、非线性区及 限幅区对应的VC 、Vid值 (5)测量Rid 、AVD 、AVC 及KCMR (6)对Rid 、AVD 、KCMR 进行误差分析
PSPICE仿真讲解学习
P S P I C E仿真目录介绍： (3)新建PSpice仿真 (4)新建项目 (4)放置元器件并连接 (4)生成网表 (6)指定分析和仿真类型 (7)Simulation Profile设置： (8)开始仿真 (8)参量扫描 (11)Pspice模型相关 (13)PSpice模型选择 (13)查看PSpice模型 (13)PSpice模型的建立 (14)介绍：PSpice是一种强大的通用模拟混合模式电路仿真器，可以用于验证电路设计并且预知电路行为，这对于集成电路特别重要。
PSpice可以进行各种类型的电路分析。
最重要的有：●非线性直流分析：计算直流传递曲线。
●非线性瞬态和傅里叶分析：在打信号时计算作为时间函数的电压和电流；傅里叶分析给出频谱。
●线性交流分析：计算作为频率函数的输出，并产生波特图。
●噪声分析●参量分析●蒙特卡洛分析PSpice有标准元件的模拟和数字电路库（例如：NAND，NOR，触发器，多选器，FPGA，PLDs和许多数字元件）分析都可以在不同温度下进行。
默认温度为300K电路可以包含下面的元件：●Independent and dependent voltage and current sources 独立和非独立的电压、电流源●Resistors 电阻●Capacitors 电容●Inductors 电感●Mutual inductors 互感器●Transmission lines 传输线●Operational amplifiers 运算放大器●Switches 开关●Diodes 二极管●Bipolar transistors 双极型晶体管●MOS transistors 金属氧化物场效应晶体管●JFET 结型场效应晶体管●MESFET 金属半导体场效应晶体管●Digital gates 数字门●其他元件 (见用户手册)。
新建PSpice仿真新建项目如图 1所示，打开OrCAD Capture CIS Lite Edition，创建新项目：File > New > project。
proteus仿真中三种电源值
proteus仿真中三种电源值
在Proteus仿真中，有三种常见的电源值：
1. 直流电源：在Proteus中使用直流电源模块，可以设置电源的电压和电流值。
例如，可以设置一个5V直流电源，或者是一个12V直流电源。
直流电源适用于大多数电路设计和仿真。
2. 交流电源：在Proteus中使用交流电源模块，可以设置电源的电压和频率值。
例如，可以设置一个220V/50Hz的交流电源。
交流电源适用于模拟交流电路和设备。
3. 脉冲信号发生器：在Proteus中使用脉冲信号发生器模块，可以生成特定频率和占空比的脉冲信号。
脉冲信号发生器常用于数字电路和时序电路的仿真。
这三种电源值可以根据具体的仿真需求进行设置和调整，以满足不同电路设计和仿真的要求。
PSPICE使用总结
VDC：直流电源V AC：交流电源VSRC：通用电源VEXP:指数电源VPUSE：脉冲电源VPWL：线性分段VSFFM：调频电源地要选用0地。
所谓交流扫频，就是说给一个交流源，交流源输出不同的频率，看在不同的频率下输出如何，及输入输出的幅频特性和相频特性。
电源：交流源DAC。
设置：Analysis type中选择AC Sweep。
右侧选择Logarithmi，意思是按十倍频进行扫描。
Start End指的是扫描频率的上下限，本例中从1扫到1M，point指的是扫几个点。
仿真开始之后，查看幅频特性和相频特性曲线。
幅频特性：在Trace Expression中输入DB(输出/输入)即可。
相频特性：在Trace Expression中输入P(输出/输入)即可。
瞬态分析：主要是用来分析随着输入的变化输出是如何的。
设置：Analysis type中选择Time Domain，右侧表示从何时运行到何时，下图中是从0到16ms。
直流扫描分析使用直流电源，用来分析各个点上的电压和电流值随着输入电压的变化的变化。
在电路图中不需要对直流电源的直流电压进行设置，在仿真参数设置中进行。
设置：Analysis type中选择DC Sweep。
右侧选择当前电压源，本例中选择V2。
下面的Sweep type中是直流电源随着时间的变化输出电压的变化。
类似交流扫频中对频率的设置。
本例中电压从1V扫到10V，间隔是1V。
下图为仿真波形，X轴为电源输出，Y轴为所查看点的电压值。
直流工作点分析：就是说当直流输入确定时电路中各个点的电压值，与直流扫频不同，这里是电源的电压值固定。
并且在电路图中就得将电压值给定，而不是在仿真参数里设置。
设置：Analysis type中选择Bias Point。
右侧选中Include…..结果如下：各个点的电压值在图中表示了出来。
R22.2k Rc 4.7k 2.147VV212Vdc R110kRe 1k 0VQ1Q2N2222012.00V1.492V5.032V。
第3讲 电路特性仿真(Pspice)
立电流源、电压控制开关和电流控制开关、二极管、双极 立电流源、电压控制开关和电流控制开关、二极管、 晶体管共5类元器件参数的灵敏度，并将计算结果自动存 类元器件参数的灵敏度，
输出文件中。 数据文件。 入.OUT输出文件中。本项分析不涉及 输出文件中 本项分析不涉及PROBE数据文件。 数据文件 需要注意的是对一般规模的电路， 需要注意的是对一般规模的电路，灵敏度分析产生 输出文件中包含的数据量将很大。 的.OUT输出文件中包含的数据量将很大。 输出文件中包含的数据量将很大
第3讲 电路特性仿真
输出详细的基 本工作点信息
一般选项设置
计算直流传输特性
进行直流灵 敏度分析
第3讲 电路特性仿真
直流灵敏度分析： 直流灵敏度分析：虽然电路特性完全取决于电路中的元器 件取值，但是对电路中不同的元器件， 件取值，但是对电路中不同的元器件，即使其变化的幅度 （或变化比例）相同，引起电路特性的变化不会完全相同。 或变化比例）相同，引起电路特性的变化不会完全相同。 灵敏度分析的作用就是定量分析、 灵敏度分析的作用就是定量分析、比较电路特性对每个电 路元器件参数的灵敏程度。 路元器件参数的灵敏程度。Pspice中直流灵敏度分析的作 中直流灵敏度分析的作 用是分析指定的节点电压对电路中电阻、独立电压源和独 指定的节点电压对电路中电阻、
PSpice/Optimizer 模拟电路优化设计
第3讲 电路特性仿真
三、PSpice仿真分析的四种基本类型 PSpice仿真分析的四种基本类型
基本工作点分析Bias point（BPD）：计算电路的直流偏 基本工作点分析 计算电路的直流偏 置状态。 置状态。 直流扫描分析DC Sweep （DC）：当电路中某一参数 ）：当电路中某一参数 直流扫描分析 ）： 称为自变量）在一定范围内变化时， （称为自变量）在一定范围内变化时，对自变量的每一 个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。 个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。 交流/噪声分析 ）：作用是计算电 交流 噪声分析AC Sweep/Noise （AC）：作用是计算电 噪声分析 ）： 路的交流小信号频率响应特性。 路的交流小信号频率响应特性。 瞬态分析Time Domain(Transient) （TD）：在给定输入 ）：在给定输入 瞬态分析 ）： 激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。 激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。
Pspice器件模型参数说明
Pspice 器件模型参数说明1、二极管模型及主要参数二极管模型参数如表1所示 名称 符号 SPIC 名称 单位 缺省值 反向饱和电流(Saturation current) I S IS A 10-14 欧姆电阻(Ohmic resistance) R S RS Ω 0 发射系数(Emission coefficient) n N 1 渡越时间(Transit time) τT TT s 0 零偏置电容(Zero-bias junction capacitance) C j0 CJ0 F 0 结电压(Junction potential) V 0 VJ V 1 电容梯度因子(Grading coefficient) m M 0.5 反向击穿电压(Reverse breakdown voltage) V ZK BV V ∞ 反向击穿电流(Current at breakdown voltage) I ZK IBV A 10-10仿真时采用理想二极管，参数不需要设置。
参数说明：I S ：PN 结反向扩散电流，该值远小于PN 结反向（漏）电流，因为它为包括反向空间电荷区产生的电流、表面复合电流、表面沟道电流和表面漏导电流。
n ：一般n =1，测量：正向特性线性区 )/ln(2121D D D D I I V V kT q n −=C j0: CD =C d +C j =m nU U V U C eI U )1()1(0D 0j s TTTD −+−τ0j T T 2)1(TDC e I U nU Us+−≈τV 0：0.7-0.8Vm : 0.3-0.5, 一般为0.332、 稳压管模型及主要参数模型参数如表1所示，参数设置如下： V ZK =U Z I ZK =I Zmin3、 晶体管模型及主要参数模型参数如表2所示名称符号 SPIC 名称 单位 缺省值 传输饱和电流 I S IS A 10-16 正向电流增益 βF BF100 反向电流增益 βR BR 1集电极电阻 R CC’ RC Ω 0 发射极电阻 R EE’ RE Ω 0 基极电阻R BB’ RB Ω 0 理想正向渡越时间τF TFs 0理想反向渡越时间 τR TR s 0 发射结零偏置势垒电容 C je0 CJE F 0 发射结电容梯度因子 m BEJ MJE 0.33 发射结内建电势 V 0e VJE V 0.75 集电结零偏置势垒电容 C jc0 CJC F 0 集电结零偏置势垒电容 m BCJ MJC 0.33 集电结零偏置势垒电容 V 0c VJC V 0.75一般参数设置如下：RB: r bb’RE, RC: 一般设为0 V 0e : =U BE , 一般为0.7V V 0c : 一般为0.75V其它参数说明：0je me0BE 0je je C 2)V U 1(C C ≈−=，此处m BE 约为0.5mc 0CB 0)V U 1(C C +=μμ，此处m BC 约为0.2-0.5 参数设置经验：C je0=0.5C π，C jc0=C μ=C ob4、 MOSFET 模型及主要参数i D 与u GS 、u DS 之间的关系：2GS(th)DO n 2GS(th)GS n 2GS(th)GS n D 2DS DS GS(th)GS n D oxn n n 2GS(th)GS ox n D ox ox oxoxox U I k )U U (k )U U )(L W('k 21i U 21U )U U )[(L W ('k i C 'k )L W()U U )(L W )(C (21i )T (T C =−=−=−−==−==恒流区：可变电阻区：沟道宽长比载流子迁移率，二氧化硅厚度二氧化硅介电常数，μμμεε模型参数设置：KP=k n ’， VT0=阈值电压U GS(th)。
Pspice器件模型参数说明
Pspice 器件模型参数说明1、二极管模型及主要参数二极管模型参数如表1所示 名称 符号 SPIC 名称 单位 缺省值 反向饱和电流(Saturation current) I S IS A 10-14 欧姆电阻(Ohmic resistance) R S RS Ω 0 发射系数(Emission coefficient) n N 1 渡越时间(Transit time) τT TT s 0 零偏置电容(Zero-bias junction capacitance) C j0 CJ0 F 0 结电压(Junction potential) V 0 VJ V 1 电容梯度因子(Grading coefficient) m M 0.5 反向击穿电压(Reverse breakdown voltage) V ZK BV V ∞ 反向击穿电流(Current at breakdown voltage) I ZK IBV A 10-10仿真时采用理想二极管，参数不需要设置。
参数说明：I S ：PN 结反向扩散电流，该值远小于PN 结反向（漏）电流，因为它为包括反向空间电荷区产生的电流、表面复合电流、表面沟道电流和表面漏导电流。
n ：一般n =1，测量：正向特性线性区 )/ln(2121D D D D I I V V kT q n −=C j0: CD =C d +C j =m nU U V U C eI U )1()1(0D 0j s TTTD −+−τ0j T T 2)1(TDC e I U nU Us+−≈τV 0：0.7-0.8Vm : 0.3-0.5, 一般为0.332、 稳压管模型及主要参数模型参数如表1所示，参数设置如下： V ZK =U Z I ZK =I Zmin3、 晶体管模型及主要参数模型参数如表2所示名称符号 SPIC 名称 单位 缺省值 传输饱和电流 I S IS A 10-16 正向电流增益 βF BF100 反向电流增益 βR BR 1集电极电阻 R CC’ RC Ω 0 发射极电阻 R EE’ RE Ω 0 基极电阻R BB’ RB Ω 0 理想正向渡越时间τF TFs 0理想反向渡越时间 τR TR s 0 发射结零偏置势垒电容 C je0 CJE F 0 发射结电容梯度因子 m BEJ MJE 0.33 发射结内建电势 V 0e VJE V 0.75 集电结零偏置势垒电容 C jc0 CJC F 0 集电结零偏置势垒电容 m BCJ MJC 0.33 集电结零偏置势垒电容 V 0c VJC V 0.75一般参数设置如下：RB: r bb’RE, RC: 一般设为0 V 0e : =U BE , 一般为0.7V V 0c : 一般为0.75V其它参数说明：0je me0BE 0je je C 2)V U 1(C C ≈−=，此处m BE 约为0.5mc 0CB 0)V U 1(C C +=μμ，此处m BC 约为0.2-0.5 参数设置经验：C je0=0.5C π，C jc0=C μ=C ob4、 MOSFET 模型及主要参数i D 与u GS 、u DS 之间的关系：2GS(th)DO n 2GS(th)GS n 2GS(th)GS n D 2DS DS GS(th)GS n D oxn n n 2GS(th)GS ox n D ox ox oxoxox U I k )U U (k )U U )(L W('k 21i U 21U )U U )[(L W ('k i C 'k )L W()U U )(L W )(C (21i )T (T C =−=−=−−==−==恒流区：可变电阻区：沟道宽长比载流子迁移率，二氧化硅厚度二氧化硅介电常数，μμμεε模型参数设置：KP=k n ’， VT0=阈值电压U GS(th)。
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VSFFM属性设置框中各项参数的含义及单位见表1-3。
表1-3 VSFFM的属性参数
参数
含义
单位
VOFF
直流偏移电压
伏特
VAMPL
振幅
伏特
FC
载波频率
赫兹
FM
调制频率
赫兹
MOD
调制因子
无
按图1-15设置参数的VSFFM波形如图1-16所示。
图1-9 VSFFM波形
e)指数信号（VEXP、IEXP）
设置完毕，点击确定按钮。
图1-10 Simulation 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。
以上各项填完之后，按确定按钮，即可完成仿真分析类型及分析参数的设置。
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1-11 VEXP波形
l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。
图1-1瞬态分析实例
图1-2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1-3瞬态分析实例
双击VEXP符号，屏幕弹出VEXP属性设置框，如图1-17所示。
图1-10 VEXP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1-4 VEXP的属性参数
参数
含义
单位
V1
起始电压
伏特
V2
峰值电压
伏特
TD1
上升延迟时间
秒
TD2
下降延迟时间
秒
TC1
上升时间常数
秒
TC2
下降时间常数
秒
按图1-17设置参数的VEXP波形如图1-18所示。
图1-6 Probe窗口的波形显示
1.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VAC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。
（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 controlled sources and semiconductors”。
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。
伏特
V2
脉冲电压
伏特
PER
脉冲周期
秒
PW
脉冲宽度
秒
TD
延迟时间
秒
TR
上升时间
秒
TF
下降时间
秒
按图1-9设置参数的VPULSE波形如图1-10所示。
图1-3 VPULSE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1-4 VPWL属性设置框
例对图1-1所示电路作直流扫描分析
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1-1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。
l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1-2 VPULSE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1-1 VPULSE的属性参数
参数
含义
单位
V1
起始电压
表1-2 VSIN的属性参数
参数
含义
单位
VOFF
直流偏移电压
伏特
VAMPL
振幅
伏特
FREP
频率
赫兹
PHASE
初始相位
度
TD
延迟时间
秒
DF
阻尼系数
1/秒
按图1-12设置参数的VSIN波形如图1-14所示。
图1-7 VSIN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。
（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1-9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Create按钮，进入Simulation Settings对话框，如图1-28所示。
例：已知电路如图1-25所示，
图1-7
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1-8
（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。
·Analysis type下拉菜单选中“DC Sweep”；
·Options下拉菜单选中“Primary Sweep”；
·Sweep variable项选中“Voltage 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”。
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。
1.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。
图1-4 Probe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1-5 Add 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OK按钮，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。
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-5 VPWL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1-6 VSIN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。
两点说明：
a)分段线性源V1的属性设置如图1-22所示。
图1-4分段线性源的属性设置
b)在V1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）。