Pspice简明教程.docx
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Pspice简明教程
Pspice教程
Pspice教程课程内容：
补充说明（1网表输出）（2如何下载和使用新元件模型）
1.直流分析
2.交流分析
3.参数分析
4.瞬态分析
5.蒙特卡洛分析
6.温度分析
7.噪声分析
8.傅利叶分析
9.静态直流工作点分析
附录A:
关于SimulationSetting的简介附录B：
关于测量函数的简介
附录C：
关于信号源的简介
使用软件的说明：
CADENCE仿真可以在Capture或者HDL界面下，
1Capture的优点是界面简洁，容易学习，使用广泛。
HDL的界面比较复杂，而且各种规则约束较多，
2他们在使用的原理图库不同，Capture的原理图以*.olb的形式存放在
TOOL-capture-library中,而HDL的原理图、封装形式、以及物理信息都集成在share-library下的各自元件中；
3两者的仿真模型库相同，都在TOOL-pspice中。
所以从仿真效果来看，两者没有区别。
4HDL的好处是当完成原理图仿真后，可以直接输出网表，到APD版图中，供自动布局用。
一．直流分析
直流分析：
PSpice可对大信号非线性电子电路进行直流分析。
它是针对电路中各直流偏压值因某一参数（电源、元件参数等等）改变所作的分析，直流分析也是交流分析时确定小信号线性模型参数和瞬态分析确定初始值所需的分析。
模拟计算后，可以利用Probe功能绘出Vo-Vi曲线，或任意输出变量相对任一元件参数的传输特性曲线。
首先我们开启DesignCapture/CaptureCIS.打开如下图所示的界面（Fig.1）。
（Fig1）我们来建立一个新的工程（Fig.2）
（Fig.2）
我们来选取一个新建的工程文件!
我们可以看到以下的提示窗口。
（Fig.3）
（Fig.3）我们可以给这个工程取个名字，因为我们要做Pspice仿真，所以我们要勾选第一个选项，在标签栏中选中!
其它的选项是什么意思呢？
AnalogorMixedA/D
数模混合仿真
PCBoardWizard
系统级原理图设计
ProgrammableLogicWizard
CPLD或FPGA设计
Schematic
原理图设计
接下来我们看到了Pspice工程窗口，即我们的原理图窗口属性的选择。
（Fig.4）
（Fig.4）
我们在Creatbaseduponanexistingproject下可以看到几个画版工程选项!
其中包括：
新的空画版，带层次原理图的画版等等。
我们可以来选择一个空的工程画版。
（Fig.5）
（Fig.5）这就是我们新的工程窗口设计界面。
我们从窗口中可以看到相比Capture/CaptureCIS多了几个新的工具栏。
在工程管理器中，我们先来熟悉一下这些快捷工具栏的作用。
基本的Pspice的窗口设置可以点击View下面的Grid,toolbar等加入我们常用工具。
下面我们来调用器件的工具窗口器件窗口（Fig.6）
（Fig.6）我们可以看到有几个选项，双击我们就可以调用这个器件选项!
好让我们来做几个简单的Pspice直流仿真!
原理图：
（双击元件名称或者数值可以直接修改）
我们所用到的器件信息：
器件
模型
模型库
电源
V1
VDC/Source
电阻
R1
R/Analog_p
R2
R/Analog_p
地
0
0/Source
大家按照上述原理图放置器件的时候，我们必须要注意到问题有：
1．器件是从哪种库中调用出来的？
在我们调用器件的时候，可以看见界面的上方有一个存放一部分元件的选择栏。
这个选择栏叫designCache.它用来存放我们最经常使用的一些器件以及我们在这个设计图已经用过的器件，如下图：
这是在一个完整设计中包含的Cache.
2．地的选择
地的选择不是在Placepart,而是在Placeground中出现!
点击小图标，选择“0”，注意，一定要选择有0电位的地，否则在仿真会报错。
现在我们来接着做下一步!
设置我们的仿真信息：
我们点击或者从菜单中
选择Pspice--NewSimulationProfile选项!
将会弹出一个窗口!
（Fig.7）
（Fig.7）我们来给这个SimulationProfile来明个名!
好做完这一步，会弹出一个窗口!
SimulationSetting（Fig.8），大家观察各个创选项的内容，这里可以设置仿真的类别，确定仿真的精度，设置仿真的源以及参数范围等··这里是这个软件最核心的部分。
（Fig.8）我们先从Analysis中开始看：
有四个标签窗口：
Analysistype（分析类型）;Sweepvariable（扫描变量）;Options（选项设置）;Sweeptype（扫描类型）。
对此原理图的仿真设置时，在Analysistype（分析类型）中我们选取DCSweep.在Option中，我们选取PrimarySweep.在Sweepvariable中可以看到很我关于选项：
VoltageSource电压源信息CurrentSource电流源信息Globalparameter全局参数Modelparameter模型参数Temperature温度设置.在Sweeptype中有下列变量：
（Linear;logarithmic,valueline）。
我们可以看看!
在我们这次仿真中，我们选择Linear就可以!
在Star中添入0v，在End中添入15v，在Increment中，添入1v.然后点击RUN!
激活Simulator界面，但是这时候并没有波形，因为我们没有选。
我们可以点击Trace选项从菜单中!
（如下图所示）
选择AddTrace，程序将会弹出一个AddTrace窗口。
在其中可以看到有两个标签SimulationOutputvariables与FunctionsandMacros。
（Fig.9）
在这个窗口中，我们可以看到许多的变量，还有需要测量的信息函数!
在操作的过程中，我们必须要注意到一点TraceExpression!
比如我们要看最大的的值的时候，先选择Max（）函数，再选择变量的类型。
我们来看看我们的仿真结果是不是领人满意？
仿真结果：
（Fig.10）
（Fig.10）通过波形，我们可以从原理上分析此波形的正确性！
二．交流分析
交流分析：
PSpice可对小信号线性电子电路进行交流分析，此时半导体器件皆采用其线性模型。
它是针对电路性能因信号频率改变而变动所作的分析，它能够获得电路的幅频响应和相频响应等特性参数。
跟前面一样，我们新建一个工程testtwo.opj，前面的操作步骤一样。
原理图如下（Fig.11）
（Fig.11）
所用到的器件为：
器件
模型
模型库
电源
V1
VAC/Source
电阻
R1
R/Analog_p
电感
L1
L/Analog_p
电容
C1
C/Analog_p
地
0
0/Source
现在我们来对SimulationSetting来进行设置!
设置如下（Fig.12）
（Fig.12）这个设置跟我们在DC中的设置很相似,从窗口中我们可以看到一些最为基本的设置信息!
我们的扫描类型为线性，值从500至100k,Total的值为200,Total的含义就是我们取值的点为200个.
波形图：
（Fig.13）我们测量显示的函数为I（R1）!
（Fig.13）如果发现波形不是很好，我们可以修改一下，让显示的效果比较突出.如何修改仿真波形参数呢？
点击EditProfile，就可以回到我们的仿真参数设置参数窗口!
我们可以根据自己的需要来重
新来设置仿真参数!
然后再来运行一下仿真结果。
做出仿真波形，如何才能够测量出波形的具体的数据信息呢？
我们选择信息框：
我们可以看到后面的工具栏由灰色锁定状态变为可用的状态!
同时也会弹出一个小小的数据显示信息框。
从上面我们可以看到具体的信息!
现在我来介绍一下这个具体的小工具栏
通过软件的测量，我们可以求出最大的谐振频率为f=7.0503kHz,最大电流为i=20mA我们可以通过计算验证它的准确性!
三．参数分析
我们在做电路设计的时候可以经常遇到一些问题就是，当确定了使用某个器件但需要频繁地修改它地数值来得到可靠的输出波形，比如R,C,等等。
我们可以改一次做一次仿真，但这就很麻烦而且很难确定最佳点，这样的时候我们就要用到参数分析了。
参数分析就是针对电路中的某一参数在一定范围内作调整，利用PSpice分析得到清晰易懂的结果曲线，迅速确定出该参数的最佳值。
事实上，前面所讲的直流分析是随电源值步进，交流分析是随频率值步进也是参数分析。
在做Pspice仿真的时候，我们该怎样做呢？
我们用做交流分析电路的原理图来做一个参数分析!
不过这张电路图我们要做一个小小的修改，如下图所示：
（Fig.14）
从图中，我们可以看到多了一个Parameters的文字，这个就是参数变量可以从Special库文件中调用。
我们怎么让它做我们的变量符号名呢？
我们点击后，将这个文本文字放到工作平面台上!
然后选中这个串文本文字，点击鼠标右键
就选择编辑其属性。
如下图所示：
将会显示出属性窗口，我们现在开始编辑属性窗口信息!
点击NewRow
将会弹出一个新的窗口，AddNewRow信息窗口
我们按下图所示添写：
点击Apply选项，这样我们就为本设计建立了一个变量名为R地参数，回到原理图：
将这个变量赋给R1电阻元件（Fig.14）注意它地格式加大括号。
接下来SimulationSetting.（修改如下图所示）选择Global变量为R,并且规定这个变量地范围：
好了!
让我们来看看仿真波形!
点击运行按钮!
出现提示窗口
我们可以看到提示出有R的参数变化信息，点击ok!
让我们看看Pspice为我们做了些什么？
是不是真的有四个波形显示出来!
仿真出来的波形：
如果觉得这个波形不够直观，或者需要观测不同地点地参数范围，可以自己修改XY轴。
四．瞬态分析
瞬态分析：
PSpice可对大信号非线性电子电路进行瞬态分析，也就是求电路的时域响应。
它可在给定激励信号情况下，求电路输出的时间响应、延迟特性；也可在没有任何激励信号的情况下，求振荡波形、振荡周期等。
瞬态分析运用最多，也最复杂，对计算机要求高
我们用一个一阶的RC电路来进行分析：
器件
模型
模型库
信号源
V1
VPULSE/Source
电阻
R1
R/Analog_p
电容
C1
CAnalog_p
地
0
0/Source
首先，我们要来认识一下这个脉冲信号源
参数
含义
V1
初始值
V2
幅值
TD
延迟时间
TR
上升时间
TF
下降时间
PW
脉冲宽度
PER
周期
现在我们来设置SimulationSetting,在设置SimulationSetting中，AnalysisType选项选TimeDomain（Transient）.设置参数如下图所示!
我们来先分析一下波形的形状。
输入的波形为矩形波，而输出波形为三角波形!
而且是个积分电路!
为什么？
（t=RC=8000*1e-7=80ms,这样大家可以年看到一个最为关键的问题，整个电路会出现上升的趋势，这样就可以看见了波形应该是来来回回的上升的过程!
）其实大家刚刚学会如何设置参数分析方法，可以试着改变R的参数，改变参数看看波形会变的如何
仿真波形（如下图）：
如果大家修改一下参数，因为时间时钟周期为20ms所以我们改变一下参数，把阻值改为200欧，看看电路什么样子？
是不是电路根我们分析的一样!
其实这个过程大家可以自己去体会!
软件提供了多种激励信号源供大家使用，具体可以见附录1
五最坏情况分析
由于制造工艺上的问题，我们可能用到的器件参数不像我们在仿真中出现的哪么好!
这样就存在着一个误差的问题!
例如，在仿真电路里地电阻为1K,在实际电路中，厚膜电阻总会有5％的误差，如果这个精度对整个电路有关键影响的话，我们如何在仿真中体现出来？
这就是容差分析。
它包括两个内容：
蒙特卡洛分析和最坏情况分析。
最坏情况（WorstCase）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。
它的输出表现为输出函数可能出现的极端情况。
如果存在最大偏差时都能满足设计要求，那说明是设计是完善的。
对器件容差的介绍：
1DEV器件容差是指各元器件统一使用的容差，该容差可以相互独立变化。
2LOT批容差是指各元器件的容差可以同时变化。
在我们的实际应用中，由于大部分器件经过二次挑选，得到一致性比较好的部分，因此，上述两种容差合并为TOL一种。
我们以下图进行最坏情况分析：
在进行容差分析前，我们必须要小注意到一个小小的问题，就是我们的偏置电阻都是没有容差值的!
我们必须要手动加入容差值才行!
双击电阻R6,然后进入属性设置窗口,在Tolerance选项中加入该值，如图所示：
器件
模型
元件库
电源
VCC
VCC/Source
VEE
VCC/Source
GND
0/Source
电阻
R
R/Analog_P
三极管
Q2N2222
Q2N2222
电容
C
C/Analog_P
现在来设置开始仿真信息如图下所示：
我们要设置输出信息为V（OUT1），选项设为bothDEVandLOT，具体DEV和LOT做什么用？
我们在做仿真的时候可能会遇到一些器件的容值误差可能相同，可能不相同的情况!
这样我们就必须调用LOT（批量容差），DEV（独立器件上的容差值的不同）。
我们来点击MoreSettings选项，
MonteCarlo/Worst-CaseOutputFileOptions选项：
当然，有些元件并不是只修改TOL参数那么简单，比如一个变压器，它就会有很多不同参数，这时候就必须编辑它的Pspice模型；打开元件库，可以看到一个叫做BREAKOUT的库，里面有可编辑模型的电阻电容电感二极管三极管变压器等元件
选择任何一个放入原理图，右键选择Editpspicemodel就可以直接修改元件容差。
例如将R7替换为Rbreak在MODEL中加入DEV和LOT，
我们可以看到它的模型的Pspice模型器件的语句为：
.modelRbreakRESR=1现在我们来为它加点内容：
.modelRbreakResR=1DEV=10%LOT=5%然后保存，让我们来看看仿真的结果如何？
我们可以看到有三条线!
分别表示的是，正常的波形输出，含有容值误差分析选
项.还有就是最大的误差值输出.
六．蒙特卡洛分析
蒙特卡洛分析：
此分析使用统计模拟方法，在给定电路元件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列，估算出电路性能的统计分布规律,他可以帮助我们分析电路可能会出现的各种情况。
设置方法如图
我们具体的说说一下关于MonteCarlooptions具体含义：
Numberof:
代表着测量次数为5次
Use:
采用均匀分布或者高斯分布
mnumber:
选项为随机函数信息，可以出现的突发情况对电路的影响!
Savedata:
对数据的保存，全部保存这些信息。
让我们来看看波形：
七．温度分析
图中所有的元件参数和模型参数都设定为其常温下的值（常温默认27℃），在进行
基本分析的同时，可以用温度分析指定不同的工作温度。
我们来对温度参数变化进行设置，同样的再进行分析前我们也要设置容差值!
我们就采用设好的值!
在设置值之前，让我们来看看这个设置有哪些东西？
Runthesimulateionattemperature:
设置温度的信息，以x温度开始运行电路!
Repeatthesimulateionforeachofthetemp:
设置温度变化信息，我们可以手动输入自己想要的各个温度我自己设置的值如下：
让我们来看看仿真波形如何!
我们可以发现温度对波形的影响。
五．傅利叶变换傅里叶分析是在大信号正弦瞬态分析时，对输出的最后一个周期波形进行谐波分析，计算出直流分量、基波和第2～9次谐波分量以及失真度。
这次分析只是对两个电压做傅利叶分析。
点击Fourier，出现如下图所示的波形：
我们可以用对数形式来观察波形，在图中选择右键将Scale选项改为Log
六．静态（直流）工作点分析
在电子电路中，确定静态工作点是十分重要。
因为有了它便可决定半导体晶体管等的小信号线形化参数值。
一般作网表输入的时候，我们通常会用到OP这个命令!
输出的是各节点电压、各个电压源流过的电流和总（消耗）功率。
我们还是用这个原理图来做静态分析：
选设置好要测量的量我们勾选的选项，第一个是什么意思呢？
对非线性器件与半导体器件做静态点的信息做保存对于小信号直流增益计算。
其它的两个我就不详解，我想大家能够了解到了通过这么长时间的学习!
对于静态分析，我们是看不见波形的，而是要见数据的，波形只是提供一个感性的认识，而不能向数据那样提供给我们很详细的数据说明信息。
这样，我们就必须要学会看outfile的数据信息，要学会分析!
静态工作点分析数据表
（一）在这个表中，列出所示节点的数据，实际上我们也可以直接看原理就可以了。
大家看下图：
这些红色的数据就是节点的数据，但要能显示这些数据，我们必须要点击中的V，这样就会显示出信息来!
静态工作点分析数据表
（二）在这里显示的是什么呢？
显示的是电压源的信息，
静态工作点分析数据表（三）
一看小标题我想大家都知道这个是分析的什么了，这个分析的是小信号模型参数，在这里我们可以看到输入阻抗，输出阻抗还有电压增益。
好，然后让我们来看看其它的信息是什么含义呢？
**WARNING:
THISAUTOMATICALLYGENERATEDFILEMAYBEOVERWRITTENBYSUBSEQUENTSIMULATIONS注意：
这里提醒一个自动保存文件，可能因为你的仿真参数的改变，重新仿真后，这个信息会更新，所以还是要手动保存一下。
数字电路
数字电路设计：
PSpiceA/D可以对模拟和数字混合电路进行分析，可以输出数字（逻辑）信号或者模拟信号。
PSpice中由于增加了数字电路分析，使其分析功能更加完整，应用更加广泛。
在这里我们做一个简单介绍，希望大家在以后的使用中有更深刻的认识。
我们先来绘制一张图：
器件名
模型
模型库
信号源
DSTM
Digstim1/SOURCESTM
与非门
7400
7400/7400
与门
7408
7408/7408
或非门
7402
7402/7402
它的数学表达式：
Y=•AB+•AB
我们现在怎么来仿真呢？
最麻烦的就是设置信号源的信号时钟
我们将鼠标放在DSTM处，然后点击鼠标右键!
选择其编辑模型（EditPspiceModel）!
会弹出一个新的窗口：
如图
在这个地方，我们要选择我们信号的类型，具体如何大家可以看一目了然，不过大家要注意一下就是名字最好取一个比较便于记忆的!
在此我们选择Clock。
点击后出现一个新的窗口，如下图所示：
如图这是一个时钟属性设置窗口，我们根据频率（Frequencyanddutycycle）
的要求来设置我们的时间!
有时我们也可以设置一下按照时间，选择（Periodandontime）就可以了!
第一个是工作频率（Frequency），第二个就是占空比（DutyCycle）,第三个就是初始值（Initialvalue），第四个就是时间延时（Timedelay）。
设置好后，点OK!
DSTM2的设置过程如上所示，不过时间频率要改一下，改为4Mhz最好!
设置完毕了，然后来设置一下StimulationSetting的设置文件。
如下图所示：
点击后我们可以看看波形如何，我们也可以分析一下具体的内容，看看是不是真的这样!
波形图如下：
现在我们大家来看看这个数字仿真出来的outfile文件的内容是什么？
附录A：
SimulationSeetings
对SimulationSetting的介绍
这个General菜单选项：
Simulation:
仿真信息的配置名称Input：
|-------PojectName工程文件路径和名称|-------Schematicfilename文件名
Schematic
原理图
Output
Output
输出文件信息
Waveformdata
波形信息
Notes:
诠释
Analysis就不细讲，因为在后面的课程中会仔细的谈到如何应用!
下一个ConfigurationFile
这里有个很重要的应用：
选择Library在Configured中有一个nom.lib的文件，这个文件是用来索引Capture所使用的所有仿真模型（pspicemodel）。
当我们从网上下载新的器件时，通常会有两个文件，*.lib和*.olb,我们使用文本来观察.lib文件，会发现它就是仿真模型的表达式，因此我们在使用新器件进行仿真使，必须将这个文件加入Configure中。
加入方法是用Browse选择文件然后选ADDasdesign。
*.olb是原理图符号文件，在使用新器件绘制原理图时，在Placepart中Addlibrary选择文件就可以了。
Options
这个地方就是我们对我们的仿真做设置的的信息地方，从Category中我们可以看出来，其实对不同器件的仿真，我们可能有不同的要求。
DataCollection
DataCollection简单的说就是数据采集，这里面包括的信息有电压，电流，电源，数字信号，
噪声。
CommonSimulationDataFormat（CSDF）
ProbeWindow
这个选项我们一直没有涉及过!
其实要我们仿真的时候可能已经看到有个工具栏选项在Capture中!
这个工具栏的作用是什么呢!
我们不必总是在波形显示时调用函数，只要在电路中加入测试笔就可以直接仿真出波形!
这个
升级会员 