电子电路计算机仿真

例：差动放大电路如图所 示，设三极管Q1、Q2 的 β=50 ， 画 出 电 路 的电压传输特性曲线。
0 .1 V
Vs
Q1 Rb1 1k
0
VCC 10V 0
R c1
R c2
10k
10k
Vo1 Vo2 Q2 R b 2
Q2N2222
1k
0
Re
10k VEE
10V
0
（1）用Capture软件画好电路图。 （2）将三极管设置为β=50。 （3）设置分析类型和参数：
Rb 36 0k
Rc
2k
C 2 O ut
10 U
12 V
C1 Q1
V s 10U
Q 2N 2222
RL Vcc 2k
0
（2） 建立模拟类型分组。 建立模拟类型分组的目的是为了便于管理。OrCAD/PSpice 10将基本直流分析、直流扫描分 析、交流分析和瞬态分析规定为4种基本分析类型。每一个模拟类型分组中只能包含其中 的一种，但可以同时包括温度分析、参数扫描和蒙托卡诺分析等。 在电路图编辑窗口（Page Editor）下，点击PSpice/New Simulation Profile命令，屏 幕上出现模拟类型分组对话框。 在Name栏键入模拟
controlled sources and semiconductors”
行直流灵敏度分析
（4）运行Pspice。 启动Pspice/Run命令，软件开始分析计算。
（5）查看分析结果。 分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现Probe窗口。选择View/Output File命 令，即可看到本例的文本输出文件DC.out。
（2）模拟类型组中其他分析类型的选定； （3）分析参数的设置。
三、模拟分析计算 执行RUN命令，进行分析计算。并分别生成.dat和.out为扩展名的两种结果数据文件。 四、电路模拟结果分析 （1）模拟结果信号波形分析 模拟结果正确，则会调用Probe，显示信号的分析波形。 （2）出错信息显示分析 对于显示的出错信息，应进行分析，然后确定是否修改电路图、改变分析参数设置或采取
（4）运行Pspice。 （5）查看分析结果：在Probe窗口中，用光标依次点中V（Vo1）和V（Vo2） ，即显示该电
路电压传输特性曲线。
10V
5V
0V -300mV
V(Vo1)
-200mV V(Vo2)
-100mV
0mV V_VS
100mV
200mV
优化设计 （PSpice/Optimixer）
否 设计满足要求否？ 是 设计结果输出
五 . PSpice中的数字、单位和运算式
Pspice 中采用的是实用工程单位制，如电压用伏（V）、电流用安培（A）、电阻用欧姆 （Ω）、功率用瓦特（W）等。在运行中，Pspice会根据具体对象自动确定其单 位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入 12和12V意思一样。
在Output File Options栏中选“Calculate small-signal DC gail”。 在From Input source栏中填入“Vs”，在To Output栏中填入“V（Vo1，Vo2）”，意思 是求传递函数（Vo1-Vo2）/Vs及从Vs 端看进去的输入电阻和从Vo1、Vo2端看进去的 输出电阻。
（1）温度特性（Temperature Analysis） （2）参数扫描（Parametric Analysis）
（1）蒙特卡诺分析（MC：Monte Carlo） （2）最坏情况分析（WC：Worst Case
（1）逻辑模拟（Digital Simulaion） （2）数/模混合模拟（Mixed A/D Simulation） （3）最坏情况时序分析（Worst-case timing Analysis）
第四章 OrCAD/Pspice软件与电路特性模拟
绘制好电路图后，即可调用OrCAD软件包中的Pspice软件对电路进行模拟。 本章有介绍OrCAD/Pspice软件结构和功能特点的基础上，重点介绍应用OrCAD/Pspice软件对
模拟电路进行计算机模拟的方法。对优化、逻辑模拟和数模混合模拟放在其它章节 介绍。
措施解决不收敛问题。 （3）模拟结果输出文件查阅。
4.3 直流工作点分析（Bias Point Detail）
一 . 静态工作点分析 静态工作点分析就是将电路中的电容开路，电感短路，对各个信号源取其直流电平值， 计算电路的直流偏置量。
例：求基本放大电路的静态 工作点。步骤如下：
（1）用Capture软件画好电路 图。
2.输出变量的基本格式 （1）电路变量的基本格式
V（节点号1[，节点号2]） （2）电流变量的基本格式
I（元器件编号[：引出端名]） 3.输出变量的别名表示（Alias） （1）交流小信号AC分析中的输出变量名。
（2）用元器件引出端名表示的输出变量。
4.2 模拟电路分析计算的基本过程
一、绘制电路图 二、特性分析类型确定和参数设置
在Analysis type栏中选“DC Sweep”；在Option栏中选“Primary Sweep”。 在Sweep variable栏中选“Voltage source”，在Name栏中填入“Vs”。意思以电压源Vs作为 变量。 在Sweep type栏中选“Linear”。 在Start栏中填入“-0.3”， 在End栏中填入“+0.3V”， 在Increment栏中填入“0.03V”。 意思是Vs从-0.3V～+0.3V作 线性变化，步长为0.03V。
分析处理；数字电路中逻辑错误问题
的检测
PS pice A /D
交互方式生成电路模 拟中需要的各激励信
电路模拟 逻辑模拟 数 /模 混 合 模 拟
O rC A D /O ptim izer 模 拟 电 路 优化 设 计
号波形
O rCA D /Probe 信 号 波 形 显示 分 析
根据约束条件，自动调整 电路元器件参数，满足电
-6
-6
（2）比例因子只能用英文字母，如10 用U或u表示，而国标规定10 用m表示。这一点在使用时也应注意，如电
容容量C=1×10-6F，应写成C=1u（或1U）。
六. 电路图中的节点编号和输出变量表达式
1.电路图中的节点编号 由元器件的引出端作为节点号名称，一般形式为： 元器件编号：引出端名 由数字编排的节点序号。
类型组的名称，本例取名为DC。
（3）设置分析类型和参数。
在Analysis type栏中选“Bias Point”。
在Option栏中选“General Settings”。
在Output File Options栏中选“Include detailed bias p如oi果nt选i择nf此or部ma分ti，on则f进or nonlinear
字母代号 N O Q R S T U
USTIM V W X Z
元器件类型 数字输入 数字输出 双极晶体管
电阻 电压控制开关
传输线 数字电路单元 数字电路信号源
独立电压源 电流控制开关 单元子电路调用
IGBT管
三、PSpiceA/D分析的电路特性 可分析的电路特性有6类15种。
类别 直流特性
交流特性 瞬态特性 参数扫描 统计分析 逻辑模拟
路指标要求。
二、PSpiceA/D支持的元器件类型
(1)基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。 (2)常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS管等。 (3)独立电压源和独立电流源。 (4)各种受控电压源、受控电流源和受控开关。 (5)基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程逻辑阵列等。 (6)常用单元电路，如运算放大器、555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路
4.4 直流传输特性分析（Transfer Function）
直流传输特性分析又称TF分析，就是计算电路的直流小信号增益、输入电阻和输出电阻。用它 来求解放大器的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻是最方便的。但是该功能属于直流分析范 畴，分析时将电路中的电容开路、电感短路。所以只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合 电路。
例：求差动放大电路的电压放大倍数、输 入电阻和输出电阻。
Rb1 Q1
0 .1 V
1k
Vs
0
VCC 10V 0
R c1
R c2
10k
10k
Vo1 Vo2 Q2 R b 2
Q2N2222
1k
0
Re
10k VEE
10V
0
（1）设置分析类型和参数：在Analysis type栏中选“Bias Point”； 在Option栏中选“General Settings”。
四 . 电路模拟的基本过程
采 用 OrCAD/PSpice 软 件 对 电 路 设 计方案进行电路模拟的基 本过程分8个阶段；
新建设计项目（Project）
电路图生成 （OrCAD/Capture）
电路特性分析要求设计 （Profile）
电路模拟（PSpiceA/D）
模拟结果分析 （PSpice/Probe）
-6 10
25.4×
-6 10
符号
M K MEG G T
比例因子
-3 10
+3 10
+6 10
+9 10
+12 10
例如1000、1E3和1K都表示同一个数。
特别注意：
-3
-3
+6
（1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10 。而+国6标规定，m表示10 ，M表示10 ，我们通常的 习惯也是这样。为了防止混淆，在该软件中用MEG表示10 。这一点在使用时应特别小心。
整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。
字母代号 B C D E F G H I J K L M
PspiceA/D可支持的元器件类别及其字母代号
元器件类型 CaAs场效应管
电容 二极管 压控电压源 流控电流源 压控电流源 流控电压源 独立电流源 JFET结型场效应管 互感、传输线耦合
电感 MOS场效应管
（ 模 型 参 数 提取 ）
电 路 原 理 图生 成
调频和指数信号等5种波形；
O rCA D /Stm Ed 激 励 信 号 波形 编 辑
B.逻辑模拟中需要的时钟信号、各种形状的脉冲
及总线模 型信参号数。库 显示电压、电流波形；对模拟结果再
基本直流工作点计算 、直流DC扫描、交 流小信号AC分析和
瞬态TRAN分析
（1）调出PSpice命令菜单 在Capture中执行PSpice出现PSpice菜单。
（2）建立模拟类型分组 执行PSpice/New Simulation Profile子命令
（3）设置模拟类型和参数 完成上述设置后，点击Create按钮，出现设置框。 Analysis标签页中需设置3方面的内容： 1、基本分析类型的设定；
（2）运行Pspice。 （3）查看分析结果。
从中可以看出：双端输出的电压放大倍数AV=-121.3 输入电阻Ri=7.33kW 双端输出的输出电阻Ro=18.9kW
4.5.直流特性扫描分析（DC Sweep）
直流分析又称DC分析，就是当电路中某一参数在一定范围内变化时求电路的直流特性。可以 利用这一分析作出电路的传输特性曲线、晶体管的输入输出特性曲线等。值得注意的是，DC 分析只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。
4 .1 OrCAD/Pspice软件 Pspice软件可以完成电路模拟分析。
一、 OrCAD五个模块之间的关系为：
生成电路模拟时需
输入电路图；实现设计
要O的rC模A型D参软数件包中5个配套项软目件统之一管间理的相互关系
A.O瞬rC态A分D /析M o中de需l E要d 的脉冲、分O r段C A线D性/ C、ap t调u re幅C正IS 弦、
电路物性
（1）直流工作点（Bias Point Detail） （2）直流灵敏度（DC Sensitivity） （3）直流传输特性（TF:Transfer Function） （4）直流特性扫描（DC Sweep） （1）交流小信号频率特性（AC Sweep） （2）噪声特性（Noise）
（1）瞬态响应（Transient Analysis） （2）付里叶分析（Fourier Analysis）
Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以10为底的指数。用 指数表示时，底数10用字母E来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用10 种比例因子，如下表所示。
符号
F P N U MIL
OrCAD/PSpice 10中采用的比例因子
比例因子
-1百度文库 10
-12 10
-9 10