南阳师范学院：《电子电路CAD技术》课程电子教案（PPT课件）第四章 PSpice软件与电路特性模拟

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。 4.10rCAD/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：

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。 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： 第四章 OrCAD/Pspice软件与电路特性模拟

生成电路模 输入电路图； 拟时需要的 实现设计项目 模型参数 次件之间的相互关系 A 态分析中需要的脉冲、分段 线性调幅正弦、调频和指数信 D/StmEd 微励信号波形编辑 旦笙5种波弘 基本直流工作 显示电压、电流波形； 点计算、直流 模 对模拟结果再分析处理 DC扫描、交 状 ；数字电路中逻辑错误 交互方式生成 流小信号AC 问题的检测 电路模拟中需 分析和瞬态 要的各激励信 已模 TRAN分析 逻辑模 OrCAD/Op 号波形 模拟电代化设 数/模混 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

PSpice A/D 电路原理图生成 电路模拟 OrCAD/Model Ed OrCAD/Capture CIS （模型参数提取） 模型参数库 激励信号波形编辑 OrCAD/StmEd 逻辑模拟 数/模混合模拟 模拟电路优化设计 OrCAD/Optimizer OrCAD/Probe 信号波形显示分析 OrCAD软件包中5个配套软件之间的相互关系 输入电路图； 实现设计项目 统一管理 交互方式生成 电路模拟中需 要的各激励信 号波形 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5种波形； B.逻辑模拟中需要的时钟信号、 各种形状的脉冲及总线信号。 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 生成电路模 拟时需要的 模型参数 显示电压、电流波形； 对模拟结果再分析处理 ；数字电路中逻辑错误 问题的检测 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

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

PspiceA/D可支持的元器件类别及其字母代号 字母代号 元器件类型 字母代号 元器件类型 B CaAs场效应管 N 数字输入 C 电容 0 数字输出 D 二极管 Q 双极晶体管 E 压控电压源 R 电阻 F 流控电流源 S 电压控制开关 G 压控电流源 T 传输线 H 流控电压源 U 数字电路单元 独立电流源 USTIM 数字电路信号源 J JFET结型场效应管 独立电压源 K 互感、传输线耦合 W 电流控制开关 L 电感 X 单元子电路调用 M MOS场效应管 Z IGBT管

PspiceA/D可支持的元器件类别及其字母代号 字母代号 元器件类型 字母代号 元器件类型 B CaAs场效应管 N 数字输入 C 电容 O 数字输出 D 二极管 Q 双极晶体管 E 压控电压源 R 电阻 F 流控电流源 S 电压控制开关 G 压控电流源 T 传输线 H 流控电压源 U 数字电路单元 I 独立电流源 USTIM 数字电路信号源 J JFET结型场效应管 V 独立电压源 K 互感、传输线耦合 W 电流控制开关 L 电感 X 单元子电路调用 M MOS场效应管 Z 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 电路物性 直流特性 (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) 交流特性 (1)交流小信号频率特性(AC Sweep) (2)噪声特性(Noise) 瞬态特性 (1)瞬态响应(Transient Analysis) (2)付里叶分析(Fourier Analysis) 参数扫描 (I)温度特性(Temperature Analysis) (2)参数扫描(Parametric Analysis) 统计分析 (1)蒙特卡诺分析(MC:Monte Carlo) (2)最坏情况分析(WC:Worst Case 逻辑模拟 (l)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)

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 电路物性 直流特性 （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） 交流特性 （1）交流小信号频率特性（AC Sweep） （2）噪声特性（Noise） 瞬态特性 （1）瞬态响应（Transient Analysis） （2）付里叶分析（Fourier Analysis） 参数扫描 （1）温度特性（Temperature Analysis） （2）参数扫描（Parametric Analysis） 统计分析 （1）蒙特卡诺分析（MC：Monte Carlo） （2）最坏情况分析（WC：Worst Case 逻辑模拟 （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）

四.电路模拟的 新建设计项目(Project). 基本过程 电路图生成 (OrCAD/Capture) 采用OrCAD/PSpice软 电路特性分析要求设计 件对电路设计方 (Profile) 案进行电路模拟 电路模拟(PSpiceA/D) 的基本过程分8个 阶段； 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

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） 优化设计 （PSpice/Optimixer） 设计满足要求否？ 设计结果输出 否 是

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

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/PSpice10中采用的比例因子 符号 比例因子 符号 比例因子 F 10-15 M 103 P 10-12 K 103 N 10-9 MEG 106 U 10-6 G 10+9 MIL 25.4×10-6 T 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103，M表示106，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106。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106用U或u表示，而国标规定10-6用μ表 示。这一点在使用时也应注意，如电容容量C-1×10-F,应写成C-1u (或1U)

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 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）。 OrCAD/PSpice 10中采用的比例因子 符号 比例因子 符号 比例因子 F 10-15 M 10-3 P 10-12 K 10+3 N 10-9 MEG 10+6 U 10-6 G 10+9 MIL 25.4× 10-6 T 10+12

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。 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

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。 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 (1)调出PSpice命令菜单 在Capturel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；

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 （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；