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orcad实验指导书
orcad实验指导书（总35页）
2009年3月电子信息工程系
实验指导书
Orcad
实验一电路原理图的绘制……………………………………………1
实验二总线与层次电路原理图的绘制………………………………4
实验三元件的绘制与直流工作点的分析……………………………7
实验四交流分析………………………………………………………11
实验五交流扫描分析与噪声分析……………………………………16
实验六瞬态分析………………………………………………………18
实验七数字电路分析…………………………………………………20
实验八印刷电路板设计………………………………………………25
实验九综合设计………………………………………………………27
实验一电路原理图的绘制
一、目的：
熟悉在OrCAD中的功能及画图操作步骤
二、实验内容：
1.画出电路图
元件名称
元件库
说明
R
电阻
CAPNP
无级性电容
NPN
三极管
ANTENNA
天线
（Vcc位于Place/Power/下，位于Place/Ground/下,
OUT是Place/Netalias）
2.OrCADCapture、OrCADPspice、OrCADLayout的功能是？
3.说明电路设计流程与画电路图的步骤。
4.在OrCADCapture电路编辑环境中，如何加载元件库？
5.在OrCADCapture电路编辑环境中，如何取用元件？
6.在OrCADCapture电路编辑环境中，如何放大和缩小窗口显示比例？
7.在OrCADCapture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？
8.对于交叉的导线，如何让他们连接？
9.在OrCADCapture电路编辑环境中，如何快速存盘
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？
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？
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？
13.
14.对元件的属性进行编辑和了解。
15.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？
16.在Capture中，除了以导线连接外，还可以用何种方法连接？
17.
在上面的电路图中，将其元件序号及元件名称编辑如下图所示。
18.绘制一般线条、多折线、长方形、圆或椭圆、圆弧线、文字及图片。
三、上机操作报告
1、将所画电路图存入WIN98系统中E：
\***\下。
***为自己个人目录。
（例如电信2001级01班56号同学，个人目录取名为DX）
2、心得体会及其它。
实验二总线与层次电路原理图的绘制
一、目的：
熟悉电路编辑环境中的界面修改。
掌握层次式电路的画图步骤。
二、实验内容：
1、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PartSearch③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。
）
2、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？
3、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。
4、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？
5、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
6、
7、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？
8、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/HierarchicalBlock,其中ReferenceName:
Onebit;ImplementationType:
SchematicView;Implementationname:
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/HierarchicalPin,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DescendHierarchical）
H__ADD电路图
三、上机操作报告：
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****下。
****为自己姓名。
2.心得体会及其它。
实验三元件的绘制与直流工作点的分析
一、目的：
1、熟悉元件的制作步骤及组成；
2、练习直流工作点（BiasPoint）的分析过程，了解输出文件的内容；
3、掌握修改元件参数的步骤；
4、掌握三极管直流工作点分析和直流扫描中对温度分析的过程；
5、掌握交流分析的过程，参数扫描和温度扫描的分析过程。
二、实验内容：
1、试说明元件由哪三部分组成？
2、试列举数种进入元件编辑器的方法？
3、试制作元件TRL306A。
4、电路如上图（右）所示，图中R1=10k，二极管选用D1N4536，且Is=10nA，N=2。
对于VDD=10V和VDD=1V两种情况下，求ID和VD的值。
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Is=10nA，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|PspiceModel项，单击InstanceModel（Text）可打开模型参数修改窗）。
设置直流工作点分析（BiasPointDetail），设置电压源VDD分别为10V和1V。
进行仿真后。
在View/OutputFile中得到如下结果：
当VDD=10V时，ID=（）mA，VD=（）V
当VDD=1V时，ID=（）uA，VD=（）V
5、共射极放大电路如下图所示。
设BJT的型号为2N3904（Bf=50）。
电路参数为：
R2=，R4=k，R1=33k，R3=10k，R5=，C1=C2=10uF，C4=50uF（R4的旁路电容），V1=12V。
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IC的变化范围。
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Bf=50要进入模型参数修改窗中（先选中三极管，再选择菜单中Edit|PspiceModel项，单击InstanceModel（Text）可打开模型参数修改窗），将Bf的值改为50。
设置直流工作点分析（BiasPointDetail），同时设置直流扫描分析（DCSweep）,对温度进行-30℃～+70℃的线性扫描。
（1）仿真后在输出文件中得到静态工作点：
IB=（）mA，IC=（）mA，VCE=（）V。
（2）在Probe窗口中得到IC随温度变化的曲线所示。
由图中看出温度在-30℃～+70℃变化时，IC由（）mA变到（）mA。
6、电路如图所示。
设BJT的Bf=80，Rb=100。
试分析电压增益的幅频响应和相频响应，并求fL和fH。
步骤：
在模型参数修改窗中，将BJT的Bf值改为80，Rb的值改为100。
设置交流分析（ACSweep），仿真得到图所示幅频响应和相频响应的波特图。
由图得到fL=（）Hz，fH=（）MHz。
幅频响应表达式：
DB（V（vo）/V（V6:
+））
相频响应表达式：
P（V（vo2）/V（V6:
+））
7、电路如下图所示。
设BJT的Bf=50，Rb=100，Vje=。
试分析C5在1UF到100UF之间变化时，下限频率fL的变化范围。
（发射极旁路电容Ce为该电路中的C5）
步骤：
在模型参数修改窗中，将BJT的Bf值改为50，Rb的值改为100，Vje的值改为。
设置交流分析（ACSweep）和参数分析（Parametric）。
在参数分析中设置C5取列表值1UF、5UF、10UF、20UF、50UF、80UF和100UF，仿真后，得到图所示的电压增益的幅频响应。
由图中看出，C5在1UF到100UF之间变化时，下限频率越低。
三、上机操作报告：
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****下。
****为自己姓名。
2.在报告中写出操作中相应的数据。
3.心得体会及其它。
实验四交流分析
一、目的：
1.利用三极管和场效应管放大电路来掌握瞬态分析的过程；
2.利用直流扫描分析来验证二极管的V-I特性曲线和晶体三极管的Vce-Ic输出特性曲线；
3.利用反馈放大电路仿真来掌握传递函数分析的过程；
4.利用信号产生电路加强了解瞬态分析的过程。
二、内容：
1、电路和参数如实验三中第7题所示,试运用PSPICE分析：
1）输入正弦电压信号V4的频率为1kHz、幅值为10mV时，求输入与输出电压的瞬态波形；
2）电路输入电阻Ri和输出电阻Ro的频率响应，确定通带内Ri和Ro的阻值。
2、场效应管共源极电路如下图所示。
试运用PSPICE进行如下分析计算。
（1）作静态工作点分析，在文本输出文件*.out中查看电路的静态工作点。
（2）作瞬态分析，输入Vi取频率为1KHz、幅值为10mV的正弦交流信号，观察Vi和Vo的波形。
（3）作转移函数分析，求出中频区的电压增益
、输入电阻
和输出电阻RO。
（4）作交流分析，观察
的频率响应，求出上、下限截止频率。
（5）作交流分析，观察电路输入阻抗和输出阻抗的频率响应。
并与（3）计算的结果进行比较。
3、绘出下面电路图，利用直流扫描（DCSweep）来验证二极管的V-I特性曲线。
步骤：
1）、设置主扫描变量为电压源Vi,由-110V开始扫描到10V，每隔记录一点；查看二极管流过的电流曲线I（D1）。
2）、现在调整横轴与纵轴坐标以便观察门坎电压值。
请选Plot\AxisSettings...功能选项或直接X轴坐标刻度上双击左键来打开AxisSettings对话框。
请把XAxis页内DataRanges栏下的UserDefined值设为0-2V，请把YAxis页内DataRangs栏下的UserDefined值设为0-5A。
查看二极管电流I（D1）。
3）、再如上面的操作将X轴坐标刻度值设为-101V到-99V，将纵轴坐标调整为-5A到1A，查看二极管电流I（D1），可见其雪崩电压约为100V。
4、绘出下面电路图，利用直流扫描分析（DCSweep）的嵌套扫描（NestedSweep）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PrimarySweep 选项，设置主扫描变量为电压源Vi,由0V开始扫描到4V，每隔记录一点。
3）设置副扫描参数在Options栏内勾选SecondarySweep选项，设置副扫描变量为电流源I1,由0A开始扫描到,每隔记录一点。
或者在ValueList中设置为0也可。
4）进行仿真分析，查看集电极电流IC（Q1）。
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（）。
5、一BJT互阻放大电路如图所示。
设BJT的型号为NPN型硅管Q2N3904，Bf=100，电路参数为：
RC=500，Rf=10k，VCC=12V。
分析：
1）当温度在-30°C到+50°C的情况下，集电极电流IC的变化情况。
如果反馈电阻Rf从10k到50k之间变化时，每隔10K记录一点，在同样的温度变化范围内，IC的变化情况如何；
2）若其它参数不变，RC从500到1k之间变化，问VO、IC、Ri、RO
和ARF相应的变化如何，并与工程上的近似估算相比较。
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），设置两个自定义变量{Rf}和{Rc}。
1）在直流扫描分析中设置对温度的扫描，同时在嵌套扫描（NestedSweep）中设置变量Rf不同的取值，仿真后得集电极电流IC。
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IC的变化情况。
2）设置直流工作点分析和传递函数值分析（TranferFunction），即Calculatesmall-signalDCgain,FromInputSource填入Is,ToOutput填入V（Vo）。
并在参数分析中设置变量Rc取不同的值。
仿真后，从输出文件中可以得到VO、IC、Ri、RO和ARF随RC变化的情况。
（Rf=10k）
RC=500
RC=600
RC=700
RC=800
RC=900
RC=1k
VO
IC
RI
RO
ARF
6、弦波振荡器电路如图所示。
试运用PSPICE作瞬态分析，观察输出
由小到大的起振和稳定在某一幅度的全过程。
步骤：
在作瞬态分析时，R3的选取很关键，选得稍大，负反馈过强，电路不起振或振幅较小；选得稍小，负反馈过弱，出现非线性失真。
这里选择R3的SET=。
瞬态分析的观察时间也应稍长，此电路的起振约需20ms，终止时间应大于此值，这里取40ms。
另外值得注意的是，作瞬态分析时应限制最大计算步长，以使迭代运算收敛，对于此电路最大计算步长设置小于30us。
仿真后，查看输出电压波形，从中可看到电路起振的过程。
另外，由图中看出输出波形的振荡周期为T=，振荡频率为f=1/T=。
与理论值相符。
四、上机操作报告：
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****\下。
****为自己姓名。
2.在报告中写出操作中相应的数据。
3.心得体会及其它。
实验五交流扫描分析与噪声分析
一、目的
1、掌握噪声分析过程及输出文件内容。
2、掌握数字电路分析过程。
二、内容
1、电流并联负反馈电路如图LT_02a所示。
试运用PSPICE分析该电路的AIF、输入电阻Rif和输出电阻Rof。
步骤：
a、设置交流扫描分析，仿真后得到频率响应曲线，由图可得AIF=I（RL）/I（RS）=（），输入电阻RIF=V（IS）/（I（IS）-I（RS））=（）.
b、再将Is开路，（将其电流源数值改为0A）保留RS，将RL换成一个测试电压源，再进行交流扫描分析可以得到Rof=（）M。
2、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/文件。
2）进行交流扫描分析，选中噪音分析。
在OutputVoltage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。
三、上机操作报告
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****\下。
****为自己姓名。
2.在报告中写出操作中相应的数据。
3.心得体会及其它。
实验六瞬态分析
一、目的：
掌握瞬态分析的各种设置和方法。
二、内容：
1、电路和参数如下图所示,试运用PSPICE分析：
（1）输入正弦电压信号
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、单击Outputfileoption,选中傅立叶分析。
仿真后，查看输出电压波形。
在View/OutputFile中可具体查看不同频率下各谐波的成分大小。
③、设置参数分析，设置温度从20度~80度线性变化，每20度变化一次。
仿真后，查看输出电压波形。
设置名称
设置项
说明
Centerfrenquency
1K
中心频率
Numberofharmonics
9
谐波次数
Outputvariable
V（VO）
分析信号变量名
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1产1uS为止，每隔记录一点，仿真后，查看输入与输出电压波形。
（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。
三、上机操作报告：
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****\下。
****为自己姓名。
2.在报告中写出操作中相应的数据。
3.心得体会及其它。
实验七数字电路分析
一、目的：
掌握数字电路分析的过程。
二、内容：
1、掌握对时钟信号源DIGCLOCK波形设置及数字电路分析。
步骤：
1）、作出电路图。
信号源调用在的器件Digclock。
2）设置信号源：
DSTM1：
0PPVAL（时钟高电平状态）=1STARTVAL（T=0时时钟初值）=0
OFFTIME（每个时钟周期低电平状态的持续时间）=5uS
ONTIME（个时钟周期高电平状态的持续时间）=5uS
DELAY（延迟时间）=uS
DSTM2：
0PPVAL（时钟高电平状态）=1STARTVAL（T=0时时钟初值）=0
OFFTIME（每个时钟周期低电平状态的持续时间）=
ONTIME（每个时钟周期高电平状态的持续时间）=
DELAY（延迟时间）=5uS
3）进行瞬态分析，查看A、B、SUM及CARRY波形。
4）将信号所设置的持续时间减小，可以观察到由于门电路器件的延迟而产生的乱序及竞争-冒险现象。
2、掌握对信号源DIGSTM波形设置及数字电路分析。
步骤：
1）作出电路图。
信号源调用在的器件Digstm1。
2）高电平HI采用在PWR/SOURCE中的$D_HI。
3）设置信号源：
J1，CLR1，CLK1。
方法：
点击器件Digstm1，在Edit/PspiceStimulus选择信号为
Name:
szxh2Digtial:
clockFrequence:
（hz）其它设置不变
Name:
szxh3Digtial:
clockFrequence:
（hz）其它设置不变
Name:
szxh4Digtial:
clockFrequence:
（hz）其它设置不变
4）进行瞬态分析，查看J1，CLR1，CLK1,Q0,Q1,Q2,Q3波形。
3、掌握对信号源DSTM4波形设置及数字电路分析。
步骤：
1）作出电路图。
信号源调用在的器件STM4。
2）参数设置说明：
WIDTH:
指定总线信号的位数。
FORMAT：
指定总线信号采用何种进位制。
用1表示2进制、2表示8进制、4表示16进制。
TIMSTEP：
时间倍乘因子。
在用相对时间时（符号为c），须用此项规定单位c的实际时间。
COMMAND1,…,COMMAND16：
对应波形描述语句。
方法：
双击器件DSTM1，选择信号为
WIDTH：
4或者：
WIDTH：
4
FORMAT：
1111FORMAT：
1111
TIMSTEP：
10usTIMSTEP：
10us
COMMAND1:
01100COMMAND1:
0C
COMMAND2:
9c1110COMMAND2:
9cE
COMMAND3:
10c0110COMMAND3:
10c6
COMMAND4:
18c0100COMMAND4:
18c4
COMMAND5:
20c0101COMMAND5:
20c5
3）进行瞬态分析，查看m0，m1，m2，m3波形。
4掌握对DSTM循环变化波形设置及数字电路分析。
步骤：
1）作出电路图。
信号源调用在的器件STM8。
2）方法：
双击器件DSTM8，选择信号为
WIDTH：
8
FORMAT：
44
TIMSTEP：
10us
COMMAND1:
0S00（八位初始值为0）
COMMAND2:
LABEL=STARTLOOP（描述LABEL的名称为STARTLOOP）
COMMAND3:
1CINCRBY01（时间为1C的时候，总线电平加1）
COMMAND4:
2CGOTOSTARTLOOPUNTILGEFF
（时间在2C的时候，如果总线电平小于FF，则转向LABEL的名称为STARTLOOP的下一条波形描述语句）
3）进行瞬态分析，查看U0，U1，U2，U3波形。
5、掌握对信号源DIGSTM波形手动设置及数字电路分析
1）作出电路图。
信号源调用在的器件Digstm4。
2）点击器件Digstm4，在Edit/PspiceStimulus选择信号为
Name:
szxh6Digtial:
BUS其它设置不变
3）在stilmuluseditor环境中，在Edit/Add,连续点击曲线。
4）对曲线中的数值设定如第三题所设定。
设定完毕后，关闭stilmuluseditor
5）
进行瞬态分析，查看波形。
6、作出下面电路图，进行数字电路仿真。
查看电路波形。
步骤：
查看输入与输出电压的瞬态波形；
三、上机操作报告：
1.将所画电路图存入WIN98系统中E：
\****\下。
****为自己姓名。
2.心得体会及其它。
实验八印刷电路板设计
一．实验目的
1. 熟练掌握OrCADLayoutPlus软件设计印刷电路板的方法。
2.灵活运用OrCADLayoutPlus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/..031
电阻
NPN
TO18
三极管
C
AX/..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。
4、采用metric（公制）模板根据上电路原理图设计一单层电路板，顶层放置元器件和底层布线。
5、采用metric（公制）模板和高级布线软件SmartRout根据上电路原理图设计一单层电路板，顶层放置元器件和底层布线。
6、对上电路板的板框长宽标注尺寸。
7、手动对上电路板布线，并把线宽增大一倍。
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