ORCAD实验及详细讲解

实验一电路原理图的绘制
目的：熟悉在OrCAD中的功能及画图操作步骤
内容：
1、OrCAD Capture、OrCAD Pspice、OrCAD Layout的功能是？
OrCAD Capture是用电路图绘制与后期处理软件，OrCAD Pspice是电路特性仿真软件，OrCAD Layout是PCB版图设计软件。

2、说明电路设计流程与画电路图的步骤。

用计算机绘制电路图—分析电路性能—反复—优化设计—统计分析（检验设计误差及成品率情况）—确定—设计PCB图（印制板图）—加工印制板（送工厂加工、直接用刻制机刻制）。

3、在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何加载元件库？
点击Place part，Add Library，选择需要加载的元件库。

4、在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何取用元件？
点击Place part，在当前使用库中的器件选中你需要的元件，点击OK。

5、在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何放大和缩小窗口显示比例？
在菜单栏的Options下面有4个放大缩小的按钮，选择你需要的即可。

6、在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何连接线路，在何种情况下会自动产生接点？
在工具栏中选择导线来连接线路，如果你的鼠标停留在另一根导线上面就会自动产生接点。

7、对于交叉的导线，如何让他们连接？
点击工具栏，在导线交叉的地方放置接点。

8、在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何快速存盘？
用快捷键Ctrl+S即可快速存盘。

9、画出电路图
元件库说明
元件名称
R Discrete.olb 电阻
CAP NP Discrete.olb 无级性电容
NPN Transistor.olb 三极管
ANTENNA Discrete.olb 天线
Vcc位于Place/Power/Capsym.olb下。

0位于Place/Ground/source.olb下。

OUT是Place/Net alias
10、如何利用Capture所提供的自动元件序号排序功能，将电路图中所有不确定的元件序号排
序？
选中一张图纸或一个设计,点菜单Tools-->Annotate-->在弹出的对话菜单中,Action中选择Incremental reference update(在现有基础上更新),或者选Unconditional reference update(无条件更新).这样就重新编号了
11、如果电路图中，部分元件序号已排序，现在要将它们全部重新排序，如何做？
选中一张图纸或一个设计,点菜单Tools-->Annotate-->在弹出的对话菜单中,Action中选择Incremental reference update(在现有基础上更新),或者选Unconditional reference update(无条件更新).这样就重新编号了
12、如果在电路图中有10个电阻，其元件名称为“R”，如果要一起将其改为1K ，应该如何
做？
双击任一电阻数值字符,在Part Type对话框中点Global>>,将Attributes To Match By项中的Wild card改为R, 将Copy Attributes项大括号改为1K,
13、对元件的属性进行编辑和了解。

双击该元件即可。

14、Capture所提供的选取模式有哪两种，如果要包含完整部分才能选取的话，应该如何设定？
部分选中和全部选中；在菜单栏Option—Preferences—Select可以设置。

15、在Capture中，除了以导线连接外，还可以用何种方法连接？
把元件拖动到要连接的地方，等出现节点，再拖走即可画出导线。

16、在上面的电路图中，将其元件序号及元件名称编辑。

17、绘制一般线条、多折线、长方形、圆或椭圆、圆弧线、文字及图片。

在绘图工具栏最后六个选项有相应的绘图工具。

实验二层次电路原理图的绘制
一、实验目的：
1、熟悉电路编辑环境中的界面修改。

2、掌握层次式电路的画图步骤。

3、元件的制作。

二、实验内容：
1、放置总线进出口时，如果要改变总线进出口的方向时，如何做？
按住shift键即可。

2、如何使目前的电路环境编辑不显示格点？如何设定我们在建立文件的时候，拥有B尺寸的图
纸。

在菜单栏—Options—Design Template里面，Grid Reference设置网格，Page Size设置图纸尺寸。

3、如何使得图纸边框参考格增加为水平6个格位，垂直5个格位？
4、当我们要放置一个标题栏，要如何操作？放好标题栏后，如何填写资料？
在菜单栏—Options—Design Template—Title Block，双击原理图右下角需要填写内容的部分填写即可。

5、如果希望屏幕显示当前图纸的标题栏，而打印时，不要打印出该标题栏，如何操作？
菜单栏—File—Print里面可以设置。

6、画出下面的电路图。

（相关元件的调用方法如下：①运行Place/Part②点击Part Search③输入相关元件的名称，进行查找④查找到相应的元件库，放置元件。

）
7、画出下列层次电路图。

四位全加器根层电路图
（根层电路图作法如下：①运行Place/Hierarchical Block,其中Reference Name:One bit;Implementation Type:Schematic View; Implementation name:F_ADD②放置方框图，可自行设置其大下区域③单击方框图，运行Place/Hierarchical Pin,输入方框图内信号的名称及设置相关端口类型④方框图外的其它器件调用方法：运行Place/Port,调用不同符号，同时修改其名称。

）
F__ADD电路图
（F__ADD子电路图作图方法如下：①单击根层电路图中的某一方框图②单击鼠标右键，运行Descend Hierarchical）
H__ADD电路图
8、试说明元件由哪三部分组成？
一个元件是由符号，参数和封装三部分组成
9、试列举数种进入元件编辑器的方法？
用鼠标双击元件需要编辑的属性，激活编辑窗口
用鼠标双击元件本身，激活编辑窗口
在元件上点击鼠标右键，从弹出的菜单中选择编辑属性
10、试制作元件TRL306A。

实验三直流工作点分析
一、实验目的：
1、练习直流工作点(Bias Point )的分析过程，了解输出文件的内容；
2、掌握修改元件参数的步骤；
3、练习直流传输特性分析的过程。

4、了解支流灵敏度分析的过程和内容。

二、实验内容：
1、电路如上图所示，图中R=10k ，二极管选用D1N4536，且I s= 10 nA，n=2。

在电源V DD=10V。

元件名称元件库说明
R Library/Pspice/Analog.olb 电阻
VDC Library/Pspice/Sourse.olb 直流电压源
D1N4536 Library/Pspice/Diode.olb 二极管
步骤：进入Schematics主窗口，绘出图所示电路，并设置好参数。

其中二极管的I s= 10 nA，n=2要进入模型参数修改窗修改（先选中二极管，再选择菜单中Edit|Pspice Model项，单击Instance Model(Text)可打开模型参数修改窗）。

设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第一项选中。

设置电压源VDD分别为10V和1V。

进行仿真后，在View/Output File中得到如下结果：
当V DD=10V时，ID = ( 944.7E-3 ) mA，VD = ( 553.3E-3 ) V
当V DD =1V 时，ID = ( 59.89 ) uA ，VD = ( 401.1E-3 ) V
2、 电路如下图所示。

三极管参数为Is=5×1510-A, 100F β=，'bb R = 100 Ω，50A V V =。

要求：
（1） 计算电路的直流工作点。

（2） 计算电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。

元件名称 元件库
说明 R Library/Pspice/Analog.olb 电阻 VDC Library/Pspice/Sourse.olb 直流电压源 Q2N2923
Library/Pspice/Bipolar.olb
三极管
步骤：进入Schematics 主窗口，绘出图所示电路，并设置好参数。

其中三极管的
I s=5×1510-A, 100F β=，'bb R = 100 Ω，50A V V =要进入模型参数修改窗修改（先选中三极管，再选择菜单中Edit|Pspice Model 项，单击Instance Model(Text)可打开模型参数修改窗）。

将相应参数修改为Is=5.0E-15，Bf=100，Rb=100，Vaf=50。

1、
设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option 下第一项选中。

进行仿真后，在View/Output File 中得到如下结果：
B I =（ 31.03E-3 ）mA ，
C I =（ 4.406 ）mA ，CE V =（ 1.188 ）V 。

2、 设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option 下第三项选中。

From input
source: Vb ; To output: V(out) 。

进行仿真后，在View/Output File 中得到如下结果：
放大倍数Av=（-2.217E+01 ）输入电阻Ri=（ 1.092E+04 ）
输出电阻Ro=（ 1.622E+03 ）
3、电路图如上题，了解电路中各个元件对电路特性的影响。

步骤：设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第二项选中。

设置Output I/V: V(out) 。

进行仿真后，在View/Output File查看电阻及三极管中的各个参数对输出电压的影响。

ELEMENT NAME ELEMENT
V ALUE
ELEMENT
SENSITIVITY
(VOLTS/UNIT)
NORMALIZED
SENSITIVITY
(VOLTS/PERCENT)
R_Rb 1.000E+01 6.880E-04 6.880E-05 R_Rc 1.000E+00 8.318E-04 8.318E-06 V_Vcc 1.000E+01 8.112E-01 8.112E-02 V_Vb 1.000E+00 -2.217E+01 -2.217E-01
实验四交流扫描分析
一、实验目的
1、掌握交流扫描分析的各种设置和方法。

二、实验内容：
1、共射极放大电路如下图所示。

试分析出中频区放大倍数、上限截止频率和下限截止频率，
电路输入电阻和输出电阻。

元件名称元件库说明
R Library/Pspice/Analog.olb 电阻
C Library/Pspice/Analog.olb 电容
Q2N3904 Library/Pspice/Bipolar.olb 三极管
VDC Library/Pspice/Sourse.olb 直流电压源
VSIN Library/Pspice/Sourse.olb 正弦信号源
（1）、作出电路图，修改三极管参数：放大系数β=80，r bb’ (r b)= 100。

将V1信号源的AC 设置为1（设置方法：双击电压源V1，出现V1电压参
数设置界面，将AC 设置为1，否则交流仿真分析无法完成）。

（2）、在Analysis type中选择AC Sweep/Noise，在Options中选中General Settings。

AC Sweep 的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。

运行仿真。

（3）、在Probe窗口中，键入幅频响应表达式：DB（V（OUT）/V（VK）），显示出电压增益的幅频特性曲线。

启动标尺，测量并列出中频电压增益（分贝）=( 36.859)。

下限截止频率f L和上限截止频率f H大约是：
f L=（ 4.5234K），LPBW(DB(V(OUT)/V(VK)),3)
f H=（ 2.0461M）。

HPBW(DB(V(OUT)/V(VK)),3)
（上限截止频率f H和下限截止频率的分贝数要比中频电压增益（分贝）少3分贝）
（4）、在Probe窗口中，键入相频响应表达式：P（V（OUT）/V（VK）），显示出电压增益的相频特性曲线。

启动标尺，测量并列出中频区相位差大约为( 150.905)。

（5）、在Probe窗口中，显示出输入电阻的特性曲线。

输入电阻表达式：V(VK)/I(V1)。

启动标尺，测量并列出中频区输入电阻大约为（45.236 ）。

（6）、在Probe窗口中，显示出输出电阻的特性曲线。

方法如下：
①将电路输入端短路。

即将电源V1去掉，用wire 代替。

②负载电阻R5去掉，在输出端加入信号源T V (将信号源 AC 设置为1 )。

③进行交流扫描分析，键入表达式(:)/()T T V V I V 。

启动标尺，测量并列出中频区的输出电阻数值大约为（ 139.312K ）。

2、电路如下图所示，试分析C 5在1UF 到100UF 之间变化时，下限频率f L 的变化范围。

（元件PARAM位于Library/Pspice/Special.olb下）
步骤：
(1)、设置交流分析。

AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。

(2)、选中参数扫描分析（Parametric sweep）。

Sweep variable: Global Parameter;
Parameter name: cval
Sweep type: value list
设置C e取列表值1UF、5UF、10UF、20UF、50UF、80UF和100UF。

（注意列表值之间用空格键隔开）
(3)、进行仿真后，得到电压增益的幅频响应曲线。

DB(V(OUT)/V(VK))
由图中看出，C e在1UF到100UF之间变化时，下限频率变化的趋势。

60
40
20
-0
-20
-40
-60
10mHz100mHz 1.0Hz10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz 1.0GHz DB(V(OUT)/V(VK))
Frequency
3、电路如题2图所示，试分析三极管放大系数在20到200之间变化时，电路输出电压变化趋势。

步骤：
(1)、设置交流分析。

AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数
为50。

(2)、选中参数分析。

Sweep variable: Model Parameter;
Model type: NPN
Model name:Q2N3904
Parameter name: Bf
Sweep type: Linear
Start value:20 End value:200 Increment value:20
(3)、进行交流扫描分析，查看输出电压变化曲线。

输出电压表达式为V（VO）。

120V
100V
80V
60V
40V
20V
0V
10mHz100mHz 1.0Hz10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz 1.0GHz V(OUT)
Frequency
4、电路如题2图所示，试分析温度在20到100之间变化时，电路中三极管集电极电流变化情况。

步骤：
(1)、设置交流分析。

AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。

(2)、选中参数分析。

Sweep variable:Temperature
Sweep type: Linear
Start value:20 End value:100 Increment value:10
(3)、进行交流扫描分析。

查看三极管集电极电流变化曲线。

三极管集电极电流表达式为IC(Q2)。

60mA
50mA
40mA
30mA
20mA
10mA
0A
10mHz100mHz 1.0Hz10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz 1.0GHz IC(Q2)
Frequency
不会
4、电流并联负反馈电路如下图所示。

试运用PSPICE分析该电路的A IF、输入电阻R if 和输出
电阻R of 。

步骤：
(1)、设置交流扫描分析，仿真后得到频率响应曲线。

由图可得
A IF=（），输入电阻R IF==（）Ω。

元件名称元件库说明
R Library/Pspice/Analog.olb 电阻
VDC Library/Pspice/Sourse.olb 直流电压源
uA741 Library/Pspice/opamp.olb 放大器
IAC Library/Pspice/Sourse.olb 交流电流源
在电路中计算的噪音通常是电阻上产生的热噪音、半导体器件产生的散粒噪音和闪烁噪音。

步骤：
(1)、打开Orcad/Pspice/Samples/Anasim/Example/example.obj文件。

(2)、进行交流扫描分析，选中噪音分析。

在Output Voltage中填入V(OUT2)，在I/V中填入V1,在Interval填入30。

(3)、查看输出文件。

在频率为100Mhz下的各个元器件的噪声、总噪声。

(4)、在Probe窗口中，在Trace/Add中选择V（ONOISE）和V（INOISE），查看输出节点OUT2总的输出噪声电压和在输入节点计算出来的等效输入噪声电压随频率变化而变化情况700nV
600nV
500nV
400nV
300nV
200nV
100nV
0V
10mHz100mHz 1.0Hz10Hz100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz10MHz100MHz 1.0GHz10GHz V(ONOISE)V(INOISE)
Frequency
实验五直流扫描分析
一、实验目的
1、掌握直流扫描分析的各种设置和方法。

二、实验内容
1、绘出下面电路图，利用直流扫描（DC Sweep）来验证二极管的V-I特性曲线。

D1D1N4002
Vi
0Vd c
步骤： （1）、作出电路图，进行直流扫描扫描分析。

设置主扫描变量为电压
源Vi,由-110V 开始扫描到10V ，每隔0.01V 记录一点；查看二极管流过的 电流曲线I （D1）。

V_Vi
-120V
-100V -80V -60V -40V -20V -0V 20V
I(D1)
-400A
0A
400A
（2）、现在调整横轴与纵轴坐标以便观察门坎电压值。

请选Plot\Axis Settings...功能选项或直接X 轴坐标刻度上双击左键来打开Axis Settings 对话框。

请把X Axis 页内Data Ranges 栏下的User Defined 值设为0-2V ，请把Y Axis 页内Data Rangs 栏下的User Defined 值设为0-5A 。

查看
二极管电流I（D1）。

01
5.0A
2.5A
0A
0V0.4V0.8V 1.2V 1.6V 2.0V
I(D1)
V_Vi
（3）、再如上面的操作将X轴坐标刻度值设为-101V到-99V，将纵坐标调整为-5A到1A，查看二极管电流I（D1），可见其雪崩电压约为100V。

0A
-2.5A
-5.0A
-101.0V-100.5V-100.0V-99.5V-99.0V
I(D1)
V_Vi
2、绘出下面电路图，利用直流扫描分析(DC Sweep)的来验证晶体三极管的
Vce-Ib 输出特性曲线。

步骤：
1）电压源V1和电流源I1的元件属性默认都为0。

以下扫描类型均为Linear扫描。

2）设置主扫描参数。

在Options栏内勾选Primary Sweep 选项，设置主扫描变量为电压源Vi,由0V开始扫描到4V，每隔0.01V记录一点。

3）设置副扫描参数在Options栏内勾选Secondary Sweep选项，设置副扫描变量为电流源I1,由0A开始扫描到0.5mA,每隔0.1mA记录一点。

或者在Value List 中设置为0 0.1m 0.2m 0.3m 0.4m 0.5m 也可。

4）进行仿真分析，查看集电极电流IC（Q1）。

V_V1
0V
1.0V
2.0V
3.0V
4.0V
IC(Q1)
-50mA
0A
50mA
100mA
5）启动光标来测量坐标值。

由曲线上，大致可以看出在放大区内三极管放大系数β为（ 1.55 ）。

（C
B
I I β=） 元件名称 元件库
说明 VDC Library/Pspice/Sourse.olb 直流电压源 IDC Library/Pspice/Sourse.olb
直流电流源
Q2N2222
Library/Pspice/Bipolar.olb 三极管
=100，电路参数为：
R C =500Ω，R f =10k Ω， V CC =12V 。

分析： 1） 当温度在-30°C 到+50°C 的情况下，如果反馈电阻R f 从10 k Ω到50 k Ω之间变化时，每隔
10K 记录一点，三极管集电极电流 I C 的变化情况如何。

步骤：进入仿真环境中，绘出所示电路，并设置好参数。

特别是要选择参数元件(PARAMETERS)，设置自定义变量{rr}。

（1）、在直流扫描分析中设置对温度的扫描，同时在参数扫描中设置变量rr不同的取值，仿真后得集电极电流I C。

由图中看到温度在-30°C到+50°C 的情况下，Rf取不同值时，集电极电流I C 的变化情况。

TEMP
-30
-20-10-010********
IC(Q3)
5mA
10mA
15mA
20mA
4、共射极放大电路如下图所示。

设BJT 的型号为2N3904（ =50）。

试用PSPICE 程序作如下
的分析：（1）求Q 点；（2）作温度特性分析，观察当温度在-30度～+70度范围内变化时，BJT 的集电极电流I C 的变化范围。

V1
FREQ = 10k
VAMPL = 1VOFF = 0R133k
R4
1.3k
R23.3k
R55.1k
C2
10n
12v
R310k
C110u
Q1
Q2N3904
步骤：进入Schematics主窗口，绘出图所示电路。

将Bf的值改为50。

（1）设置直流工作点分析(Bias Point Detail)，仿真后在输出文件中得到静态工作点：I B= （ 33.15uA ） mA，I C = （ 1.433 ） mA，V CE= （ 7.380 ） V。

（2）设置直流扫描分析(DC Sweep),对温度进行-30℃～+70℃的线性扫描。

在Probe窗口中得到I C随温度变化的曲线所示。

由图中看出温度在-30℃～+70℃变化时，集电极电流由（1.2724 ）mA变到（1.4855 ） mA。

TEMP
-40
-20020406080
IC(Q1)
1.2mA
1.3mA
1.4mA
1.5mA
(-30.000,1.2724m)
(70.000,1.4855m)
5、 电路图如下图所示，三极管参数为I s=5×1510-A, 100F β=，'bb R = 100 Ω，50AF V V =。

求：
（1）、若其它参数不变，为使得12CQ I mA ，应调节B V =?。

（2）、若其它参数不变，为使得1CQ I ，应调节b R =?。

（3）、若其它参数不变，为使得电阻Rb 上功率为 21uW ，调节 Rb=? （4）、若其它参数不变,为使得1
2CQ I mA ，应调节C R =?
步骤：1、绘制电路图。

对电源Vb 直流扫描，仿真后，显示1CQ I 波形，启动标尺，在12CQ I mA
时，BB V =( 928.571mV )。

V_V5
0V
0.5V
1.0V
1.5V
IC(Q1)
0A 2.5mA
5.0mA
(928.571m,2.0048m)
2、其它参数不变，对电阻Rb 直流扫描，仿真后，显示1CQ I 波形，启动标尺，在1
2CQ I mA
时，电阻Rb =( 13.043k )。

rr
4K
6K
8K
10K
12K
14K
16K
IC(Q1)
0A 2.5mA
5.0mA
(13.043K,2.0009m)
2、其它参数不变，对电阻Rb 直流扫描，仿真后，显示Rb 功率波形，启动标尺，在Rb
功率为 21uW 时，电阻Rb =( 3.6440k )。

（
Rb 功率表达式是I(Rb )⋅(V (Rb:1)-V (
Rb:2)）。

rr
2.0K 4.0K
6.0K 8.0K
I( Rb)* ( V( Rb:1)- V ( Rb:2))
10uW
20uW
(3.6440K,21.004u)
4、其它参数不变，对电阻Rc 直流扫描，仿真后，显示1CQ I 波形，启动标尺，在1
2CQ I mA
时，电阻Rc =( 4.9418k )。

rr
2.0K
4.0K
6.0K 8.0K
IC(Q1)
1.0mA
1.5mA
2.0mA
(4.9418K,2.0002m)
实验六 瞬态分析
一、实验目的
1、掌握瞬态分析的各种设置和方法。

二、实验内容：
1、电路和参数如题所示,试运用PSPICE 分析：
（1）、输入正弦电压信号6V 的频率为1kHz 、幅值为10mV 时，求输入与输出电压的瞬态波形；
（2）、对输出电压进行傅立叶分析。

（3）、温度从20到80之间变化，查看输出电压波形。

步骤：
① 作图，对电路设置瞬态分析。

分析时间由0S 开始直到4mS 为止，每隔4uS 记录一点。

仿真后，
查看输入与输出电压波形。

（输入与输出电压表达式分别为V(V6：+)和V(VO)。

）
2.0V
0V
SEL>>
-2.0V
V(VO)
10mV
0V
-10mV
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms V(V6:+)
Time
②、单击Output file option,选中傅立叶分析, 傅里叶分析设置如下表。

进行仿真，查看输出电
设置名称设置项说明
Center frenquency 1K 中心频率
Number of harmonics 9 谐波次数
Output variable V(VO) 分析信号变量名
V(VO)
Time
②设置参数分析，设置温度从20度~80度线形变化，每20度变化一次。

仿真后，查看输出电压
波形。

2.0V
0V
-2.0V
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms
V(VO)
Time
2、如图所示RC电路，分析在脉冲信号作用下的瞬态响应。

步骤：（1）、作图，对电路设置瞬态分析。

分析时间由0S开始直到0.6uS为止，每隔1nS记录一点，仿真后，查看输入与输出电压波形。

2.0V
1.0V
SEL>>
0V
V(V1:+)
2.0V
1.0V
0V
0s100ns 200ns300ns 400ns500ns600ns
V(out)
Time
（2）、若电阻R1从100Ω变化到1K，每100Ω变化一次，查看输出电压波形变化。

2.0V
1.0V
0V
0s100ns200ns300ns400ns500ns600ns
V(out)
Time
实验七优化设计分析
一、实验目的：
1、 掌握优化(Optimizer)设计的过程
2、 掌握蒙特.卡洛（Monte Carlo ）分析的过程
3、
掌握最坏情况（Worst-Case ）分析的过程。

二、 实验内容：
1、共发射极电路如图所示，试运用PSPICE 的优化分析，调节电阻RC 的阻值，使得流过三极管的集电极电流为1mA 左右。

1V
VB
VCC
Rc {rval1}
Q1
Q2N2270
R1
1k
步骤：1）画出电路图，将电阻RC 的阻值改为{RVAL1}。

2）在Pspice/Place Optimizer Parameters 调用优化工具。

3）双击Optimizer Parameters ，设置参数如下：
Name:RVAL1 Initial Value(初始值):3K Current Value （当前值）:3K Lower Limit(最小值):1K
Upper Limit(最大值):100k Tolerance （容差）:10% 双击Add 。

4）进行直流扫描分析：扫描变量为电压源V2，扫描类型
为value list 设置为5V ，进行扫描分析。

5)选中Optimizer Parameters ，在Pspice/Run Parameters 运行。

6）在优化环境中，在Edit/specifications 下，单击Add ，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)
Internal Target: 1mA Range: 5uA （指标设定范围） Analysis: DC
Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: IC(Q1) 指定指标为集电极电流。

7）从Tune 菜单中选Update Performance 。

8）再从Tune 菜单中选Auto /Start,运行优化程序.得到结果 在电阻为优化前3K 的时候，IC(Q1)=（ 1.65938mA ）
在电阻为优化后（ 4.98492k ）K 的时候，IC(Q1)=（1.0003mA ）
2、 在上题中，如果不仅要对三极管的集电极电流进行控制，还要求对消耗在电阻RC 上的功率有一
定的限制。

可以在优化指标中添加新的指标限制。

步骤：1、在优化环境中，在Edit/specifications 下，单击Add ，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)
Internal Target: 5mW Range: 400uW （指标设定范围） Analysis: DC Constraint:(选中) Type:小于和等于（≤Target ）
Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: I(RC)*V(RC:1,RC:2) 指定 指标为电阻上的消耗功率。

2）在优化环境中，在Edit下选中Reset Value，将电阻的阻值恢复到优化前的3K。

3）从Tune菜单中选Update Performance。

PSPICE Optimizer将根据当前设置值，分别计算各个优化指标的当前值。

4）再从Tune菜单中选Auto /Start,开始对电路进行优化，得到结果。

5）在电阻3K时，IC(Q1)=（ 1.65938mA ），功耗为（ 8.25746mW ）
在电阻为优化后（4.98372k）K时，IC(Q1)=（ 1.00054mA ）功耗为（4.98309mW）
6）可以知道优化结果不可能同时满足两个优化指标的
7）如果修改优化指标，将电阻RC上的功率的上限值改为5 mW，其它设置不变，重复（2）到（5）的过程，观察优化的结果，可以知道两个优化指标都可以满足。

在电阻为优化后（）K时，IC(Q1)=（ 1.00394mA ）功耗为（ 5mW ）8）在实际的电路中，电阻值不可能是任意值，必须在已有的电阻中选择电阻（标称值）。

在菜单Edit下选中Round Nearest ，PSPICE Optimizer将根据当前设定的容差10%，选取最近的标称值（ 4.7k ）。

并计算在RC的阻值在标称值的电路的各项参数。

3、蒙特卡洛（Monte Carlo）分析是一种统计模拟方法，它是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列，对这些随机抽样的电路进行直流、交流和瞬态分析，并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律，如电路性能的中心值、方差，以及电路合格率、成本等等。

以此结果作为是否修正设计的参考，增加了模拟的可信度。

下图是一个Chebyshev 4阶有源滤波器。

图中元器件参数是按照中心频率为10KHz，带宽为1.5KHz的要求设计的。

如果投入生产时要组装400套滤波器，所有的电阻采用精度为1%的电阻器，所有的电容采用精度为5%的电容器，试绘制400套滤波器的1Db带宽和中心频率分布直方图。

步骤：1）作出电路图，注意电阻和电容是采用Breakout.olb中的Rbreak和Cbreak。

V3是交流信号源（VAC），幅值为1V。

2）点击Edit>Pspice Model。

分别将Rbreak和Cbreak的模型设置为：.model RMOD RES(R=1 DEV=1%)
.model CMOD CAP(C=1 DEV=5%)
把内容按以上表达式修改，然后存盘并退出即可
3）设置AC分析参数。

将交流扫描分析的扫描频率范围设置为
Start Freq:100hz End Freq:1Mhz Pts/Decade:50
4) 设置MC分析参数.
Output 的空格中填入V （VO ）； Number of 中填入400； Random number , 设定随机数，不填则以17533为内定值 Save data 设置为ALL 。

执行PSpice 程序
5）选定分析结果数据：由于MC 分析中包含多次AC 分析，由自己来选择分析数据的多少，查看输出电压V （VO ）的波形。

Frequency
100Hz
1.0KHz
10KHz 100KHz 1.0MHz
V(VO)
0V
100mV
200mV
300mV
6）进入直方图绘制状态。

Trace/Performance Analysis,单击OK ，屏幕进入直方图绘制状态。

Y
轴坐标刻度变为百分数。

7）绘制直方图。

在 Trace/Add 中选择特征函数Bandwidth(1,db-level)及作为自变量的信号变量名V （VO ），将其改为Bandwidth(VDB （VO ），1)。

单击OK ，屏幕出现1db 带宽分布直方图。

8）如果要显示1db 带宽中心频率直方图。

在 Trace/Add 中选择特征函数Centerfreq (1,db-level) 及作为自变量的信号变量名V （VO ），将其改为Centerfreq (VDB （VO ），1)。

单击OK ，屏幕出现1db 带宽中心频率直方图。

Frequency
100Hz
1.0KHz
10KHz 100KHz
1.0MHz
V(VO)0V
100mV
200mV
300mV
Bandwidth(VDB(VO),1)P e r c e n t
n samples = 20n divisions = 10mean = 68039.7sigma
= 907.974minimum = 66761.810th %ile
= 66823.2
median = 67900.3
90th %ile = 69249.4maximum
= 69969.8
9)查看输出文件，了解有关数据的表达意义。

4、最坏情况（Worst Case）是指电路中的元件参数在其容差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。

最坏情况分析（Worst Case Analysis）就是在给定电路元器件参数容差的情况下，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。

如存在最大偏差时都能满足设计要求，那当然是最佳方案。

Worst Case分析是一种统计分析。

步骤：1）在上图环境中，Analysis Type设置为交流（AC）分析；
2）Options选项中，在Worst-case /Sensitiv前的小方框中打钩，选中最坏情况分析分析，并出现分析设置框；
3）Output的空格中填入V（VO）, Vary devices that tolerance空格中选择both DEV and LOT（表示同时进行DEV与LOT分析），Limit devices to（仅局限于所选的器件），在此不填；Save data from each sensitivity前的方框中打钩，同时对此电路进行灵敏度分析,
点选More Setting… ，在Find选项中选 the Maxium value;在Worst-Case direction 选项中选HI，表示分析的输出结果朝正向HI（或朝负向LOW）偏移；List model parameter value in the output file前打钩，结果输出到文字档中；点选OK；
4) 选PSpice/Run;在 Trace/Add 中选择V（VO）,查看波形。

图中最后一个符号所对应的曲线即代表分析出来的在最坏情况下的波形
300mV
200mV
100mV
0V
100Hz 1.0KHz10KHz100KHz 1.0MHz
V(VO)
Frequency
5）点选View/Output File可以看到最坏情况分析的文字结果。

实验九印刷电路板制作
一．实验目的
1.熟练掌握OrCAD Layout Plus软件设计印刷电路板的方法。

2.灵活运用OrCAD Layout Plus 设计单层、双层和多层印刷电路板。

二．实验内容
电路原理图如下：
元件名称元器件封装说明
R AX/.350X.100/.031 电阻
NPN TO18 三极管
C AX/.350X.100/.034 电容
1、采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一多层电路板。

2、采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一双层电路板，顶层和底层布线。

3、采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一单层电路板，顶层放置元器伯和底层布线。