第四章Pspice软件与电路特性模拟
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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。
（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。 说明： • 》电子线路中含有非线性元件（如二极管、三极 管），其参数取决于静态工作点。 • 》PSpice在进行瞬态分析、交流分析前需计算出 直流工作点，以确定瞬态分析的初始条件、交流 分析的非线性器件线性化小信号模型。
直流传输特性分析又称TF分析，就是在电路的偏置 点附近将电路线性化后，分析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。
一、绘制电路图 二、特性分析类型确定和参数设置
（1）调出PSpice命令菜单
在Capture中Leabharlann Baidu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。
模拟结果分析 （PSpice/Probe）
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。 Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小
（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。
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
(1)由用户设置的节点名称即节点别名
(2)用户为电路端口符号确定的名称
(3)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
(4)由数字编排的节点序号。
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。 例：差动放大 电路如图所示， 设三极管Q1、 Q2的β=50，画 0.1V 出电路的电压 Vs 传输特性曲线。
Rc1 10k Rb1 1k Q1 Vo1 Q2N2222 Rc2 10k Vo2 Q2 VCC 10V
V0 Av V j
4.5 直流传输特性分析（Transfer Function）
例：求差动放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
Rc1 10k Rb1 0.1V Vs
0
Rc2 10k Vo2 Q2
VCC 10V
0
Q1
Vo1 Q2N2222
Rb2 1k
0
1k
Re 10k
VEE 10V
0
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）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。
数/模混合模拟 OrCAD/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整体出现在电路 中，而不必考虑该单元电路的内部结构。
（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。
4.5 直流传输特性分析（Transfer Function）
在Name栏键入模拟 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”。 如果选择此部 在Option栏中选“General Settings”。 分，则进行直 流灵敏度分析 在 Output File Options 栏 中 选 “ Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”
比例因子
10-3 10+3 10+6 10+9 10+12
例如1000、1E3和1K都表示同一个数。
特别注意：
（1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10-3。而国标规定，m
表示10-3，M表示10+6，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+6。这一点在使用时应特别小心。 （2）比例因子只能用英文字母，如10-6用U或u表示，而国标规定10-6用m表
六. 电路图中的节点编号和输出变量表达式
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
0
Rb2 1k
0
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：
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。
J
K L M
JFET结型场效应管
互感、传输线耦合 电感 MOS场效应管
V
W X Z
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 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） （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）
4.3 直流工作点分析（Bias Point Detail） 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。
Rb 360k C1 Vs 10U Q1 Q2N2222 RL 2k Vcc Rc 2k
C2 10U
Out
12V
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。 PSpice 将基本
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。
OrCAD/PSpice 10中采用的比例因子
符号
F P N U MIL
比例因子
10-15 10-12 10-9 10-6 25.4× 10-6
符号
M K MEG G T
交流特性 瞬态特性 参数扫描 统计分析 逻辑模拟
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）
（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
4.6 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
生成电路模 输入电路图； OrCAD软件包中 5个配套软件之间的相互关系 拟时需要的 实现设计项目 模型参数 统一管理 A.瞬态分析中需要的脉冲、分段线
性、调幅正弦、调频和指数信号等 OrCAD/Model Ed OrCAD/Capture CIS
5种波形；
（模型参数提取） 电路原理图生成
OrCAD/StmEd 激励信号波形编辑
（ 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”。
在Output File Options栏选“Calculate small-signal DC gain” 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。
显示电压、电流波形； 基本直流工作 模型参数库 B.逻辑模拟中需要的时钟信号、各 对模拟结果再分析处理 点计算、直流 种形状的脉冲及总线信号。 ；数字电路中逻辑错误 交互方式生成 DC扫描、交 问题的检测 电路模拟中需 流小信号AC PSpice A/D 要的各激励信 分析和瞬态 电路模拟 OrCAD/Optimizer 逻辑模拟 号波形 TRAN分析 模拟电路优化设计
PspiceA/D可支持的元器件类别及其字母代号
字母代号 B C D 元器件类型 CaAs场效应管 电容 二极管 字母代号 N O Q 元器件类型 数字输入 数字输出 双极晶体管
E
F G H I
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
R
S T U USTIM
电阻
电压控制开关 传输线 数字电路单元 数字电路信号源
Simulation Profile命令，屏幕上出现模拟类型分组对话框。
（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。 说明： • 》电子线路中含有非线性元件（如二极管、三极 管），其参数取决于静态工作点。 • 》PSpice在进行瞬态分析、交流分析前需计算出 直流工作点，以确定瞬态分析的初始条件、交流 分析的非线性器件线性化小信号模型。
直流传输特性分析又称TF分析，就是在电路的偏置 点附近将电路线性化后，分析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。
一、绘制电路图 二、特性分析类型确定和参数设置
（1）调出PSpice命令菜单
在Capture中Leabharlann Baidu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。
模拟结果分析 （PSpice/Probe）
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。 Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小
（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。
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
(1)由用户设置的节点名称即节点别名
(2)用户为电路端口符号确定的名称
(3)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
(4)由数字编排的节点序号。
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。 例：差动放大 电路如图所示， 设三极管Q1、 Q2的β=50，画 0.1V 出电路的电压 Vs 传输特性曲线。
Rc1 10k Rb1 1k Q1 Vo1 Q2N2222 Rc2 10k Vo2 Q2 VCC 10V
V0 Av V j
4.5 直流传输特性分析（Transfer Function）
例：求差动放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
Rc1 10k Rb1 0.1V Vs
0
Rc2 10k Vo2 Q2
VCC 10V
0
Q1
Vo1 Q2N2222
Rb2 1k
0
1k
Re 10k
VEE 10V
0
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）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。
数/模混合模拟 OrCAD/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整体出现在电路 中，而不必考虑该单元电路的内部结构。
（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。
4.5 直流传输特性分析（Transfer Function）
在Name栏键入模拟 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”。 如果选择此部 在Option栏中选“General Settings”。 分，则进行直 流灵敏度分析 在 Output File Options 栏 中 选 “ Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”
比例因子
10-3 10+3 10+6 10+9 10+12
例如1000、1E3和1K都表示同一个数。
特别注意：
（1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10-3。而国标规定，m
表示10-3，M表示10+6，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+6。这一点在使用时应特别小心。 （2）比例因子只能用英文字母，如10-6用U或u表示，而国标规定10-6用m表
六. 电路图中的节点编号和输出变量表达式
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
0
Rb2 1k
0
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：
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。
J
K L M
JFET结型场效应管
互感、传输线耦合 电感 MOS场效应管
V
W X Z
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 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） （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）
4.3 直流工作点分析（Bias Point Detail） 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。
Rb 360k C1 Vs 10U Q1 Q2N2222 RL 2k Vcc Rc 2k
C2 10U
Out
12V
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。 PSpice 将基本
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。
OrCAD/PSpice 10中采用的比例因子
符号
F P N U MIL
比例因子
10-15 10-12 10-9 10-6 25.4× 10-6
符号
M K MEG G T
交流特性 瞬态特性 参数扫描 统计分析 逻辑模拟
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）
（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
4.6 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
生成电路模 输入电路图； OrCAD软件包中 5个配套软件之间的相互关系 拟时需要的 实现设计项目 模型参数 统一管理 A.瞬态分析中需要的脉冲、分段线
性、调幅正弦、调频和指数信号等 OrCAD/Model Ed OrCAD/Capture CIS
5种波形；
（模型参数提取） 电路原理图生成
OrCAD/StmEd 激励信号波形编辑
（ 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”。
在Output File Options栏选“Calculate small-signal DC gain” 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。
显示电压、电流波形； 基本直流工作 模型参数库 B.逻辑模拟中需要的时钟信号、各 对模拟结果再分析处理 点计算、直流 种形状的脉冲及总线信号。 ；数字电路中逻辑错误 交互方式生成 DC扫描、交 问题的检测 电路模拟中需 流小信号AC PSpice A/D 要的各激励信 分析和瞬态 电路模拟 OrCAD/Optimizer 逻辑模拟 号波形 TRAN分析 模拟电路优化设计
PspiceA/D可支持的元器件类别及其字母代号
字母代号 B C D 元器件类型 CaAs场效应管 电容 二极管 字母代号 N O Q 元器件类型 数字输入 数字输出 双极晶体管
E
F G H I
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
R
S T U USTIM
电阻
电压控制开关 传输线 数字电路单元 数字电路信号源