用于瞬态分析的五种激励信号
电工学 第三章 电路的瞬态分析
+
_
2 U 8V
iC
R2 4
iL + uL _
R3 4
2
+
_
U 8V
i1
R1
iC
u+ C 4 _
R2 4 C
iL + uL _
R3 4 L
i1
4
+ uC _
t = 0 -等效电路
化简得到t = 0-等效电路，可得：
R1 U 4 U i L (0 ) 1A R1 R3 R R1 R3 4 4 2 4 4 44 R1 R3
A U0 U
微分方程的解： uC (U 0
t U ) e RC U
27
3.3.1 RC电路的响应
(3) 电容电压 uC 的变化规律
0 t 0
R +
+
uC U (U 0
t U ) e RC
t
U0
1 + U -
uR–
-
U (U 0 U ) e
求解
稳态值 （三要素）
时间常数
25
3.3.1 RC电路的响应
换路前电路已处稳态，电 容处于开路已储能状态。
0 t 0
R +
+
U0 -
1 + U -
uR–
t =0时开关 S: 0 1
1. 电容电压 uC 的变化规律(t 0) (1) 列 KVL方程
duC C C uR R dt duC 代入上式得 RC uC U dt
学习要求
第三章
电路的瞬态分析
用于瞬态分析的五种激励信号
用于瞬态分析的五种激励信号Pspice软件为瞬态分析提供了五种激励信号波形(称为瞬态源)供用户选用。
下面介绍这五种瞬态源的波形特点和描述该信号波形时涉及到的参数。
其中电平参数针对的是独立电压源。
对独立电流源，只需将字母V改为I，其单位由伏特变为安培。
(1).脉冲电源(VPulse)：P247习题脉冲信号是在瞬态分析中用得较频繁的一种激励信号。
描述脉冲信号波形涉及到7个参数。
表1列出了这些参数的含义、单位及内定值。
表2给出了不同时刻脉冲信号值与这些参数之间的关系。
下图为一具体实例。
图中给出了该波形对应的参数。
脉冲信号波形（例）表1描述脉冲信号波形的参数注：表中TSTOP是瞬态分析中参数Final Time的设置值；TSTEP是参数Print Step的设置值。
表2脉冲信号电平值与参数的关系(2).分段线性电源（VPWL: Piece-Wise Linear）：5.2节分段线性信号波形由几条线段组成。
因此，为了描述这种信号，只需给出线段转折点的坐标数据即可。
下图是一个分段线性信号波形实例。
图中同时给出了描述该波形的数据。
分段线性信号波形（例）(3).调幅正弦电源（VSIN: Sinusoidal Waveform）：5.1节描述调幅正弦信号涉及6个参数。
表3列出了这些参数的含义、单位和内定值。
表4给出了调幅正弦信号波形的变化与这6个参数的关系。
下图为一具体实例，图中同时给出了该信号波形对应的参数。
调幅正弦信号波形(例)注：表中TSTOP为瞬态分析中参数Final Time的设置值。
表4 调幅信号波形与参数的关系说明：此处描述的调幅正弦信号只用于瞬态分析。
若阻尼因子与偏置值均为0，则调幅信号成为标准的正弦信号，但是在进行3-6节介绍的AC分析时，本信号并不起作用。
(4).调频电源(VSFFM: Single-FrequencyFrequency-Modulated)描述调频信号需要5个参数，表5列出了这些参数的含义、单位和内定值。
模拟集成电路设计原理实验指导书
非理想对称差动放大器的设计与仿真 实验目的：（1）熟悉PSPICE 软件的使用方法；（2）运用PSPICE 软件对非理想差动放大器进行设计与仿真；实验内容：1 电路参数设置已知参数指标: K R C 51=，K R C 5.52=，,1001=F β,1102=F βA S 151105-⨯=I ，A S 152105.5-⨯=I , 3Q ,4Q 的100=F β, I A S 15105-⨯=。
晶体管的选择:根据分析，选用元件库中的晶体管Q2N2222和Ｑ2N3904。
输入电压的选择:根据分析，选用元件库中的VDC ，VSIN ，VSRC ，VSTIM 。
输入电阻的选择:根据分析，选用元件库中的Rbreak ，R 。
2 电路的直流分析的部分输出图1 设计电路图如上图1，差动放大电路中输入交流电压为1V ，-1V .在差动晶体管中由于配对晶体管参数失配和集电极负载电阻C R 失配使差动放大电路的性能变差，主要表现为：当输入加差模信号时输出会产生共模分量，当输入加共模信号时会产生差模分量.如果下一级也是差动放大电路，这种差模输入－共模输出或共模输入－差模输出的转换对整个放大电路的性能将产生十分不利的影响。
以下通过电路来分析讨论这一问题。
图2 差分放大电路直流工作点各个晶体管直流工作点见附录2，其上半部分为三极管的直流偏置情况。
IC 行列出了四个晶体管的工作电流分别为10.405CQ I MA =,20.444CQ I MA =, 30.861CQ I MA =,40.983CQ I MA =。
而IB,VBE,VBCVCE 为三极管的其他直流工作点参数。
图3 直流传输特性图3是当输入信号V1由0.125+变化时，输出电压V01和V02的变--0.125化曲线。
利用直流扫描分析可以清楚地看到直流传输特性，为分析电路直流工作状态提供方便。
3 交流小信号分析图4 差模输出曲线如上图为输入差模信号时输出电压曲线。
第2章 电路的瞬态分析(1)综述
U
1 2 We = CU C 2
单位：焦 [耳] (J)
uC 不能突变
d We 也可解释为 p d t 所以电容电压 u 不能发生突变,否则外部需要 向C 供给无穷大功率。
4、电容的串并联 电容串联
C2 u1 u C1 C 2
电容并联
u
u1 u2
uC
U
旧稳态
过渡过程
新稳态
t
换路后，u、i 都处于暂时的不稳定状态，所以电路 从一种稳态变化到另一种稳态的过渡过程又称为电
路的瞬态过程。
瞬态：过渡过程所处的状态
产生过渡过程的原因：物体所具有的能量不能跃变而造成
1.电路内部含有储能元件L、C -- 内因 w p t 能量的储存和释放都需要一定的时间来完成
2.电路结构、状态发生变化 -- 外因 电源的接通与断开、支路接入或断开、参数变化
研究过渡过程的意义 换路
过渡过程是一种自然现象，过渡过程的存在有利有弊。 有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的 方面，如在瞬态过程发生的瞬间，可能出现过压或过流，致 使设备损坏，必须采取防范措施。
二、激励和响应 激励：电路从电源或信号源输入的信号，又称输入 响应：在激励或内部储能作用下产生的电压和电流， 又称输出 1、零状态响应（外部激励引起） ——只由电源激励作用产生的响应 2、零输入响应（内部储能引起） ——只由储能元件作用产生的响应 3、全响应（ 内部激励+外部激励引起） ——零状态响应+零输入响应 （ 在线性电路中 ）
uC （ 0）
iL (0 ) iL (0 ) 1A
u（ u（ 0 C 0） C 0）
Protel DXP试卷
一、选择题（5分）1、下列不属于Protel DXP新特性的是（）A、全新的集成设计平台；B、集成的设计输入系统；C、对系统配置要求更高；D、更强的项目管理功能；2、如果要将当前元件库载入当前系统，应单击状态栏中的（）面板A、【Libraries】；B、【Files】；C、【Projects】；D、【Messages】3、集成元件封装中DIP的意思是（）A、表面粘帖式元件封装；B、双排直插式元件封装；C、小型表面粘帖式元件封装；D、方形表面粘帖式元件封装4、在印刷电路板设计完成之后对电路进行DRC的作用是（）A、让电路板更美观；B、给PCB传递信息；C、生成网络格；D、确保所设计的印刷电路板符合规则；5、在仿真分析里面设置网络标号的作用是（）A、让电路板更美观；B、给PCB传递信息；C、生成网络格；D、获取该节点的波形；注：1、答案C。
Protel DXP的新特点有：1）支持自由的非线性设计流程即双向同步设计；2）支持VHDL设计和混合模式设计。
3）增强了电路原理图与电路板之间的双向同步设计功能；4）集成式元件与元件库。
5）支持多重组态设计，对于同一个文件，可以指定使用或不使用其中的某些元件，然后形成元件表或插置文件等。
6）可接受设计者自定义的元件与参数；7）强化设计检验；8）强大的尺寸性工具。
2、答案A；3、答案B；4、答案D；5、答案D二、填空题（25分）1、下图是Protel DXP的原理图绘图放置工具图标，其中序号1、3、5、7、9的工具栏图标分别表示、、、、。
注：分别代表绘制导线、绘制总线、绘制总线分支线、放置网络标号、放置电源及接地符号、放置元件、放置方块电路盘、放置方块电路盘输入/输出端口、防止电路输入/输出端口、放置电路接点、放置忽略ERC（电路法则测试）、放置PCB布线规则。
2、在Protel DXP元器件库中，下列名称代表的是什么电子元器件？Cap 电容，Bridge 电桥，Tran 变压器。
orcad 电路仿真
OrCAD/PSpice9的电路仿真方法1、概 述1.1 PSpice 软件P S p i c e是一个电路通用分析程序，是E D A中的重要组成部分，它的主要任务是对电路进行模拟和仿真。
该软件的前身是S P I C E（S i m u l a t i o n P r o g r a m w i t h I n t e g r a t e d C i r c u i t E m p h a s i s），由美国加州大学伯克莱分校于1972年研制。
1975年推出正式实用化版本S P I C E2G，1988年被定为美国国家标准。
1984年M i c r o s i m公司推出了基于S P I C E的微机版本P S p i c e （P e r s o n a l-S P I C E），此后各种版本的S P I C E不断问世，功能也越来越强。
进入20世纪90年代，随着计算机软件的飞速发展，特别是W i n d o w s操作系统的广泛流行，P S p i c e又出现了可在W i n d o w s环境下运行的5.1、6.1、6.2、8.0等版本，也称为窗口版，采用图形输入方式，操作界面更加直观，分析功能更强，元器件参数库及宏模型库也更加丰富。
1998年1月，著名的E D A公司O r C A D公司与开发P S p i c e软件的M i c r o s i m公司实现了强强联合，于1998年11月推出了最新版本O r C A D/P S p i c e9。
为了迅速推广普及O r C A D/P S p i c e9软件，O r C A D公司提供了一张试用光盘O r C A D/P S p i c e 9D e m o， 它与商业版是完全一致的，不同之处只是在元器件上受到一定的限制，因此又被称为普及版。
本章将以普及版为例简要介绍O r C A D/P S p i c e9的功能及使用方法。
本书中所有的虚拟实验都是用O r C A D/P S p i c e9D e m o完成的，所引用的屏幕画面也都是出自于O r C A D/P S p i c e 9D e m o软件。
4-电路的瞬态分析解析
i (0+)
+ 10V
10k
iC(0+) +
8V
iC
(0
)
10 10
8
0.2mA
iC (0 ) iC (0 ) 0
例2. 10V
1 4 iL
+
S
uL L
–
t = 0时闭合开关S. 求uL(0+).
解： iL(0+)= iL(0)=2A
0+等效电路：
1 4
+
10V
uL (0+) iL(0+) uL (0 ) 2 4 8V
–
uL(0+)= uC(0+)= RIS
iC(0+)=iL(0+) uC(0+)/R
=ISIS =0
结论
有储能元件（L、C）的电路在电路状态发生
变化时（如：电路接入电源、从电源断开、电路 参数改变等）存在过渡过程；
没有储能作用的电阻（R）电路，不存在过渡
过程。
电路中的 u、i在过渡过程期间，从“旧稳态”进 入“新稳态”，此时u、i 都处于暂时的不稳定状态， 所以过渡过程又称为电路的暂态过程。
1.电感电流 i L 不能跃变
iL (0+) = iL (0) 依据：换路时，电感元件中储存的磁场能量WL=1/2LiL2
不能突变。
2.电容电压u C不能跃变
uC (0+) = uC (0)
依据：换路时，电容元件中储存的电场能量WC=1/2CuC 2
不能突变。
注：电阻R为非储能元件，其i R、u R均可突变； 另外，iC、uL均可突变。
Pspice仿真类型及不同电源参数
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。
【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。
各种激励信号的设置及瞬态分析
中南大学CAD实验题目各种激励信号的设置及瞬态分析学生姓名指导教师学院专业班级学生学号年月日一、实验目的1、了解各种激励信号中参数的意义，掌握其设置方法。
2、掌握对电路进行瞬态分析的设置方法，能够对所给出的实际电路进行规定的瞬态分析，得到电路的瞬态响应曲线。
二、实验内容1、正确设置正弦信号、脉冲信号、周期性分段线性信号，参数自行确定，要求屏幕上正好显示4个完整周期的信号曲线。
（1）正弦信号voff=1v, vampl=2v, vfreq=1khz, phase=60, df=0, td=0（2）脉冲信号Pulse:v1=1v, v2=3v,per=2s, pw=1s,td=1s,tf=0.6s,tr=0.2s（3）PWL(piece-wise Linear) t1=0s, t2=1s, t3=1.2s,t4=1.3s, t5=2s, t6=3.5st7=4s,t8=4.5s V1=0, v2=2, v3=0.5, v4=2, v5=1, v6=3, v7=1, v8=22、对下图单管放大电路进行瞬态分析，信号源采用正弦波，频率从1kHz 到20kHz任意选定。
根据信号频率，合理选择分析结束时间，观测输出端的波形，屏幕上正好显示5个完整周期的波形。
设置如下：正弦信号：voff=1v, vampl=2v, vfreq=1khz, phase=60, df=0, td=03、在瞬态分析的同时对输出节点（out）的电压波形进行傅里叶分析，分析计算到6次谐波。
FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(OUT)DC COMPONENT = 2.174553E+00HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZEDNO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)1 1.000E+03 5.468E+00 1.000E+00 -1.190E+02 0.000E+002 2.000E+03 1.451E+00 2.653E-01 -1.466E+02 9.135E+013 3.000E+03 1.265E+00 2.314E-01 5.004E-013.574E+024 4.000E+03 1.192E+00 2.180E-01 -2.589E+014.500E+025 5.000E+03 2.318E-01 4.240E-02 1.074E+02 7.022E+026 6.000E+03 8.352E-01 1.528E-01 9.329E+01 8.071E+02 TOTAL HARMONIC DISTORTION = 4.433670E+01PERCENT出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
OrCAD(三)
灵敏度分析就是定量分析、比较电路特
性对每个电路元器件参数的敏感程度。分析
指定的节点电压对电路中电阻、独立电压源
和电流源、电压和电流控制开关、二极管、
双极晶体管5类元器件参数敏感度。
灵敏度的定量表示：
1）元件灵敏度S指电路特性参数T对 元器件X绝对变化的灵敏度，即为T对X 的变化率：S(T,X)=Δ T/Δ X
直流、基波和各次谐波分量。
（2）傅立叶分析中的参数设置
Center、Number of、Output
（3）结果输出
傅立叶 分析设 置
傅立叶分析 参数设置
五.直流特能
电路中某一参数（自变量）在一定范围内
变化时，对自变量每一个取值，计算电路的直
流偏置特性（输出变量）。分析过程中，电容
开路，电感短路，各个信号源取直流电平值，
逻辑器件延时取0，其单元激励源取t＝0时的
值。
（2）DC分析的参数设置
1）自变量设置 a.自变量类型设置 b.自变量名确定 c.扫描变化方式和取值 Liner（线形变化）：Start（起始值）、End（终 止值）、Increment（步长） Start>0、 Logarithmic： Octave（按倍数） End、 （对数变化） Decade（按数量级） Points （点数） Value List（自变量所有取值） 2）参变量设置
波形显示和分析模块Probe功能：
1）“示波器”作用
2）信号波形运算处理
3）电路设计性能分析
4）绘制直方图
5）信号波形数据显示处理
（2）出错信息显示分析
电路中存在问题、分析参数设置不合适 或模拟计算不收敛，都将影响模拟过程的进 行，将出现出错信息显示。根据对出错信息
瞬态信号分析与处理 (DEMO)
瞬态信号分析与处理在旋转机械状态监测与故障诊断过程中，通常将启、停机过程的信号称为“瞬态信号”。
相对于此，将机器正常运行时的信号称为“稳态信号”，这是一种特定场合下的习惯叫法。
在启、停机过程中，转子经历了各种转速，其振动信号是转子系统对转速变化的响应，是转子动态特性和故障症兆的反映，包含了平时难以获得的丰富信息。
特别是通过临界转速时振动、相位的变化信息。
因此，启、停机过程分析是转子检测的一项重要工作。
需要说明的是，为实现对机器启、停机信号的采集并为瞬态信号的分析提供条件，要求对信号进行同步整周期采集，这就需要引入键相位信号，以实现转速的测量和采集的触发。
如果不能引入键相位信号，那么对瞬态信号的采集就不完整，分析的结果也就不完整，特别是相位谱，就没有明确的物理慨念。
用于启、停机过程瞬态信号的分析方法很多，除轴心轨迹、轴心位置和相位分析以外，主要通过奈奎斯持图、波德图和瀑布图来了解启、停机过程的特性。
一、跟踪轴心轨迹轴心轨迹是轴心相对于轴承座的运动轨迹，它反映了转子瞬时的涡动状况。
对轴心轨迹的观察有利于了解和掌握转子的运动状况。
跟踪轴心轨迹是在一组瞬态信号中，相隔一定的时间间隔(实际上是相隔—定的转速)对转子的轴心轨迹进行观察的一种方法。
这种方法是近年来随着在线监测技术的普及而逐步被认可的，它具有简单、直观．判断故障简便等优点。
图4—20是某压缩机高压缸轴承处轴心轨迹随转速升高的变化情况，在通过临界转速及升速结束之后，轨迹在轮廓上接近椭圆，说明这时基频为主要振动成分，如果振幅值不高，应该说机组是稳定的、如果达到正常运行工况时机组振幅值仍比较高，应重点怀疑不平衡，转子弯曲—类的故障。
二、波德(Bode)图波德图是描述某—频带下振幅和相位随过程的变化而变化的两组曲线。
频带可以是1x、2x 或其他谐波；这些谐波的幅值、相位既可以用FFT法计算，也可以用滤波法得到。
当过程的变化参数为转速时，例如启、停机期间，波德图实际上又是机组随激振频率(转速)不同而幅值和相位变化的幅频响应和相频响应曲线。
电工学2章电路的瞬态分析
25
第
2
章 电
t
t
uC = U0e RC = U0e
路
的 瞬 态
iC
=C
duC dt
=－
U0 R
e
t
=－I0 e
t
分
析
= RC
uC iC
U0 RC电路的 时间常数
t = uC = 0.368 U0 t = 3 uC = 0.05 U0
uC
O
iC
t
－I0
电流发生突
16
第
2
章
电 无互感存在的两电感线圈串联时,等效电感为
路
的
瞬 态
L＝ L1＋L2
分
析
无互感存在的两电感线圈并联时,等效电感为
1 = 1＋1 L L1 L2
大连理工大学电气工程系
17
第
2
章 电感图片
电
路
的
瞬
多层空心电感线圈
态 分 析
双层空心电感线圈
磁棒电感线圈
磁珠电感 贴片电感
铁心电感线圈
工字形电感线圈
3
第
2
章 电
换路后，旧的工作状态被破坏、新的工作状态
路 在建立，电路将从一个稳态变化到另一个稳态，
的 瞬 态
这种变化往往不能瞬间完成，而是有一个瞬态 过程。
分 析
电路在瞬态过程中所处的状态称为瞬态状态，
简称瞬态。
换路后为什么会有瞬态过程？ 换路是引起瞬态过程的外因。
电容中的电场能和电感中的磁场能的不能突变 是引起瞬态过程的内因。
稳态值用 u () 和 i () 表示 电路达到新稳态 时电流和电压
瞬态分析
例1．已知：换路前电路处于稳态，C、L 均未储能。
试求：电路中各电压和电流的初始值。
解： (1)由换路前电路求
S C R2
+ t=0
uC (0 ), iL(0 )
U
R1
L
-
由已知条件知
(a)
uC (0 ) 0, iL(0 ) 0
根据换路定理得：
uC (0 ) uC (0 ) 0
L(0 ) L(0 ) 0
电容电压和电感电流在换路后的初始值应等于
换路前的终了值。换路前的终了时刻表示为 t = 0-
注意：
uC ( 0+ ) = uC ( 0－) iL ( 0+ ) = iL ( 0－)
换路瞬间，uC、iL 不能突变。其它电量可能突变，变不变由计
算结果决定。
初始值的确定 1) 先由t =0-的电路求出 uC ( 0– ) 、iL ( 0– )；
pdt
ui d t
U Cu d u d t 1 CU 2
0
0
0
dt
2
则 C 储存的电场能:
We
1 2
CU 2
单位：焦
[耳]
(J)
C 储存的电场能
则
We
1 CU 2 2
p dWe dt
电容电压 u 不能发生突变,否则外部需要向C 供给无穷大功率
直流电路中 U = 常数 I = 0 C 相当于开路,隔直作用
u
L1 L2
1 1 1 L L1 L2
电感图片
多层空心电感线圈
双层空心电感线圈
磁棒电感线圈
磁珠电感 贴片电感
铁心电感线圈
工字形电感线圈
返回
电工学电路的瞬态分析
S (t=0)
R1 R2 R3 2 ,
IS
i1 R1
+
+ R2
u1 -
iL L
-u2 + uL -
i3 R3
+ u3
iC
-
C
US
+ +-uc
L 9 H, C 10 F 求:换路后各电 量的初始值。
解： ① 换路前:
iL(0 )
IS 3
2A
② 根据换路定律
uC (0 ) US iL(0 )R2 9V
可求出：
iC
(0
)
1 3
A
uL (0 )
4V 3
计算结果：
R
+ 2
U
_
8V
i1
t =0iC
R1 4
+ u_C
R2 iL R3
4 4
+ u_ L
电量
t 0 t 0
uC / V iL / A
41 41
iC / A uL / V
00
14
33
换路瞬间，uC、iL 不能跃变，但 iC、uL可以跃变。
例3：开关断开前电路已处于稳态。已知：U S 5 V , IS 6 A,
电容串联时
1 = 1＋1 C C1 C2
u1 =
C2 u C1＋C2
u2 =
C1 u C1＋C2
＋＋
u1
u
－ ＋
C1
u2 －－
C2
电容并联时
C＝ C1＋C2
＋
u
C1 C2
－
电容图片
复合介质电容
钽电解电容
铝电解电容
瞬态分析(时域分
瞬态பைடு நூலகம்析(时域分析)
• 仿真设置：
瞬态分析(时域分析)
• 实训一：分析RC电路充放电特性；
• 实训二：分析图中放大电路对10kHz正弦信号的
电压增益，改变R5和C1的值，观察电压增益的变 化情况。
• 实训三：分析P81图3-1对100Hz正弦信号的电压 增益；
时域分析时域分析法信号的时域分析控制系统时域分析matlab时域分析线性系统的时域分析连续系统的时域分析有限时域差分法有限时域差分光时域反射仪
瞬态分析(时域分析)
1仿真功能：在给定输入激励信号作用下，计算
电路输出端的瞬态响应。
2仿真过程：首先计算电路的初始状态(t=0)；然
后设定的分析时间范围内选取时间步长，计算输出 端在不同时刻的输出电平。 3激励源(五种)：脉冲信号(VPUL IPUL)、正弦调幅 信号(VSIN ISIN)、指数信号(VEXP IEXP)、调频信 号(VSFFM ISFFM)和分段线性信号(VPWL IPWL)。
Orcad PSpice
Orcad PSpiceOrCAD PSpice培训教材培训目标:熟悉PSpice的仿真功能,熟练掌握各种仿真参数的设置方法,综合观测并分析仿真结果,熟练输出分析结果,能够综合运用各种仿真对电路进行分析,学会修改模型参数。
一、 PSpice分析过程设置仿真参数绘制原理图运行仿真观测并分析仿真结果二、绘制原理图原理图的具体绘制方法已经在Capture中讲过了，下面主要讲一下在使用PSpice时绘制原理图应该注意的地方。
1、新建Project时应选择Analog or Mixed-signal Circuit2、调用的器件必须有PSpice模型首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为Capture\Library\pspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice模型，可以直接调用。
其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含PSpice Template属性。
3、原理图中至少必须有一条网络名称为0，即接地。
4、必须有激励源。
原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。
5、电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的割集。
解决方法:电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。
6、最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。
三、仿真参数设置2PSpice能够仿真的类型在OrCAD PSpice中，可以分析的类型有以下8种，每一种分析类型的定义如下:直流分析:当电路中某一参数(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)。
交流分析:作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。
噪声分析:计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源(独立的电压或电流源)上。
即计算输入源上的等效输入噪声。
PSPICE_Orcad
输出变量的基本表达式
电压变量：
V（节点1）-节点1对地的电压， V（节点1,节点2）节点1、节点2间的电压 如：V(R1:1) - 也可V1(R1), V(R1:1,R1:2) V（Q2:C) - 也可VC(Q2) 对多端器件：V(Q4:B,Q4:C)-也可VBC(Q2)
电流变量：
I(元器件编号[：引出端名]) 如：I(Q1:C) - 也可IC(Q1) 对二端无源器件，不要给出引出端名,即： I(元器件编号)-规定电流从1端流进，2端流出，如： I(R1)，I(C1) 对独立源， I(独立源编号)，如：I(V1)，规定电流从 正端流进，负端流出
RC1 10k C1 out1 5p RS1 V1 0Vdc 1k Q1 Q2N2222 Q2 Q2N2222 out2
RC2 10k
RS2 1k
0
Q3 Q2N2222 Q4 Q2N2222 V2 VDD 12V V3 VEE -12V VEE
0
0
直流工作点分析（Bias Point Detail）、直流灵敏度分析（DC Sensitivity）、直流传输特性分析（Transfer Function ）可在同一 Profile中设置
例：1.23k、1.23E3和1230均表示同一个数。 特别注意：100meg=100e6,100m=100e-3
Pspice A/D中的单位 采用实用工程单位制，即：
时间单位为秒（s） 频率单位为赫兹(Hz) 电流单位为安培(A) 电压单位为伏特(V) 代表单位的字母可以省去，如表示470千欧 姆电阻： 470K, 4.7E5, 470KOhm
AC分析输出变量波形示例
1 15V 2 40 3 -0d
10V
20
cad课件第六讲 瞬态分析与逻辑模拟
Fig. 123a
Fig. 123b
Fig. 123 fourier
Fig. 125 10uF
Fig. 124 output
Fig. 126 10uF-fourier
第七章 逻辑模拟
2、单击[Create]钮，出现 、单击 钮 出现Simulation SettingTRAN对话框，并作如下设置： 对话框， 对话框 并作如下设置：
(1)Run to Time栏 本暂态分析的终止时间。 (2)Start saving data after栏:由0秒起到本设置之前的计算数据均不 予记录。 (3)Maximum step size栏:设置各记录点间的时间间隔
举例：
1、学习时域分析信号源的设置。 2、学习暂态分析（Transient Analysis）的设置。
步骤一：设置暂态分析（Transient Analysia）参数
1、选择 选择Pspice\New
Simulation Profile或单击 或单击 工具栏上的按钮,打开 打开New Simulation对话框， 对话框， 工具栏上的按钮 打开 对话框 栏中输入本仿真文件的名称TRAN。 在Name栏中输入本仿真文件的名称 栏中输入本仿真文件的名称 。
Fig. 118 Sch
Fig. 119 Vpluse Property
Fig. 120 setting
Fig. 120a
Fig. 122 Probe
Fig. 121 output (Maybe wrong!)
• The dc component is 0. • The Fourier series has only sine terms; the an coefficients are 0 for all values of n. • Only the odd sine terms are nonzero; the bn coefficients are 0 for even n. • Because of the form of the an‘s and the bn ‘s, the Fourier coefficients are expressed in magnitude and phase-angle form
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用于瞬态分析的五种激励信号
Pspice软件为瞬态分析提供了五种激励信号波形(称为瞬态源)供用户选用。
下面介绍这五种瞬态源的波形特点和描述该信号波形时涉及到的参数。
其中电平参数针对的是独立电压源。
对独立电流源，只需将字母V改为I，其单位由伏特变为安培。
(1).脉冲电源(VPulse)：P247习题
脉冲信号是在瞬态分析中用得较频繁的一种激励信号。
描述脉冲信号波形涉及到7个参数。
表1列出了这些参数的含义、单位及内定值。
表2给出了不同时刻脉冲信号值与这些参数之间的关系。
下图为一具体实例。
图中给出了该波形对应的参数。
脉冲信号波形（例）
表1描述脉冲信号波形的参数
注：表中TSTOP是瞬态分析中参数Final Time的设置值；TSTEP是参数Print Step的设置值。
表2脉冲信号电平值与参数的关系
(2).分段线性电源（VPWL: Piece-Wise Linear）：5.2节
分段线性信号波形由几条线段组成。
因此，为了描述这种信号，只需给出线段转折点的坐标数据即可。
下图是一个分段线性信号波形实例。
图中同时给出了描述该波形的数据。
分段线性信号波形（例）
(3).调幅正弦电源（VSIN: Sinusoidal Waveform）：5.1节
描述调幅正弦信号涉及6个参数。
表3列出了这些参数的含义、单位和内定值。
表4给出了调幅正弦信号波形的变化与这6个参数的关系。
下图为一具体实例，图中同时给出了该信号波形对应的参数。
调幅正弦信号波形(例)
注：表中TSTOP为瞬态分析中参数Final Time的设置值。
表4 调幅信号波形与参数的关系
说明：此处描述的调幅正弦信号只用于瞬态分析。
若阻尼因子与偏置值均为0，则调幅信号成为标准的正弦信号，但是在进行3-6节介绍的AC分析时，本信号并不起作用。
(4).调频电源(VSFFM: Single-Frequency
Frequency-Modulated)
描述调频信号需要5个参数，表5列出了这些参数的含义、单位和内定值。
调频信号与这些参数之间的关系为：voff+vampl*sin(2π*fc*TIME+mod*sin(2π*fm*TIME))
下图为一个调频信号波形实例。
图中同时给出了描述该波形的参数数据。
表5 描述调频信号的参数
注：表中的设置值。
调频信号（例）
5.指数电源(VEXP: Exponential Waveform)
下图给出了一个指数信号波形实例。
描述该信号要有6个参数，如表6所示。
表7列出了不同时刻指数信号电平值与这6个参数的关系。
图中所示波形对应的参数如图中所示。
由图可见，在时间0－td1这段时间内，信号电平为v1,接着以tc1为时常数，从v1指数变化至v2，直到时刻td2为止。
然后又以tc2为时常数，按指数规律变化至v1。
注：
另：通用信号源（VSRC）：5.1，5.3节。