PSpice直流仿真二.docx

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PSpice直流仿真二

PSpice直流仿真实践

（2）

使用PSpice软件最终目的就是对各种电路进行仿真分析。

本章列举了各种模拟电路PSpice仿真实践的例子，读者通过这些例子，可以进一步体会PSpice的应用特点和强大的电路分析能力。

PSpice可以对以下类型的电路进行仿真分析：

直流电路、交流电路、电路的暂态、模拟电子电路、模拟电路、数模混合电路。

为了检测某个支路的电流，可以在电路中插入一个零值电压源，在Pspice中这样的电压源可以当作电流表。

因为零值电压源相当于短路线，对电路的工作不回产生任何影响。

（利用零值电压源做电流表）

为了检测某开路电压，可以在电路中插入一个零值电流源。

在Pspice中这样的电流源可以当作电压表。

因为零值电流源相当开路，对电路的工作不会产生任何影响。

（利用零值电流源做电压表）

参数赋值语句和函数定义语句

在电路分析中，常常用一个数学公式来表示电路变量之间的关系，如图所示的两个电阻分压电路中，分压比就可以用以下的

公式来表示：

在某些仿真分析中，不一定需要确定分压电路两个电阻的阻值，而只需要电路的分压比即可。

但电阻元件描述语句要求必须给出类似上电阻值，所以在这种情况下，应用参数赋值语句和函数定义语句是十分方便的。

利用函数定义语句可以将一些参数用数学表达式表示，而利用参数定义语句就可以用数学表达式代替元件描述中的参数值，而且还可以利用直流扫描语句对它进行扫描。

参数赋值语句格式如下：

语句中的name是定义的参数名，value和expression分别是参数值和表达式，表达式expression必须仅含常数或前面已定义过的参数，其他参数不能出现在表达式中；语句定义好后，就可用其参数名代替电路说明过的大多数参数（包括所有的模型参数）。

但语句中的参数名（name）不能与程序中已定义过任何其他参数名同名，也不能用带“·”的命令名定义参数名。

注意，参数不能用于节点号，也不能将分析语句（如：

.DC、.AC、.TRAN等）中的设定值参数化。

一般称由.PARAM语句定义过的参数为G参数。

应用举例，利用参数赋值语句来描述上图的电阻分压电路：

.PARAM RTOTAL=100K ；其中

RTOTAL=R1+R2

.PARAM K=0.2     ；K为分压比

R1 1 2 {RTOTAL*（1-K）}

R2 2 0 {RTOTAL*K}

由于设置了参数RTOTAL和K就使得调节电阻R1和R2的阻值变得十分容易，若要改变分压比，只需改变参数K的值即可，而不必考虑两个电阻阻值的改变。

应当注意电阻描述语句中阻值部分的语句格式：

大括号{}是必须的，是PSpice要求的。

括号里面的内容是定义的函数关系，在本例中函数的变量是RTOTAL和K。

在PSpice中函数可以有更为复杂的关系。

PSpice中已定义的函数和运算如下：

函数和运算表

函数和运算

数学等式

意义

+

+

加法

-

-

减法

*

×

乘法

／

÷

除法

SQRT（x）

x的平方根

ABS（x）

x的绝对值

EXP（x）

e的x次幂

LOG（x）

ln（x）

x的自然对数

LOGl0（x）

log（x）

x以10为底的对数

PWR（x,y）

x的y次幂

PWRS（x,y）

符号函数x的y次幂

SIN（x）

sin（x）

x的正弦

COS（x）

cos（x）

x的余弦

TAN（x）

tan（x）

x的正切

ATAN（x）

cot（x）

x的余切

对于更为复杂的函数关系，也可以利用函数定义语句来确定函数和变

量的关系。

函数定义语句的格式如下：

应用举例：

.FUNC FF（X）   EXP（X）*SIN（X）

.FUNC MIX（A，B） （A+B+ABS（A-B））／2

对于上图的电阻分压电路的电阻R1就有了四种描述方式（描述分压电路的其他语句不变）：

方式一：

R1 1  2  40K          ；直接写阻值

方式二：

R1 1  2  { RTOTAL*（1-K） }  ；阻值为函数表达式

方式三：

.PARAM    TOP=RTOTAL*（1-K）  ；定义一个新参数

R1 1  2  { TOP }

方式四：

.FUNC TOP（RTOTAL，K）   RTOTAL*（1-K） ；定义函数

R1 1  2  { TOP（RTOTAL，K） }

从上面的四种方式可以看出，元件参数的赋值变得十分灵活，以后在参  数的扫描分析中尤为有用。

在PSpice中还有一些其他经常需要使用的命令，下面将分别介绍。

二、通用参数扫描分析语句

该语句具有参数扫描功能。

它可以与任何一种分析类型（直流、交流或暂态分析等）配合起来使用。

参数分析是对电路中的电压源电压、电流源电流、元件参数、元器件模型参数、温度和已定义的G参数进行扫描。

对于每一个扫描值， PSpice都要对电路的直流偏置点和已设置的分析语句进行一次操作，并按要求输出分析结果。

参数扫描分析语句格式：

扫描类型（sweeptype）：

必须是LIN（线性扫描）、OCT（倍频程扫描）、DEC（10倍频程扫描）、LIST（列表扫描）中的一种。

如果是列表扫描，这一项放在整个语句的最后面。

扫描变量名（sweep-variable-name）：

独立电压源、电流源的名字或元件参数名、模型关键字+模型名（模型参数）、TEMP、以及PARAM、定义的G参数等，都可以作为扫描变量名。

扫描值类型（sweep-value-type）L：

在线性扫描中，扫描值类型为增量形式，即扫描步长；在对数类型扫描中，扫描值类型为扫描点数形式，即在每个频程段内扫描多少个点。

.STEP语句与.DC语句类似，它是按照扫描变量（variable）所给定的参数进行扫描，扫描参数的每一步都要带入电路中设置的分析（直流、交流或暂态分析）中进行一次分析。

分析结束后对所有扫描值产生一个数据列表或一组曲线图。

应用举例：

.PARAM  ROUT=1

R4    1    4    {ROUT}

.STEP   LIN   PARAM  ROUT  30  50 5

第一行是定义G参数ROUT；第二行是将要扫描的电阻值设置成G-参数ROUT的表达形式：

参数扫描语句的作用是对G-参数ROUT进行线性扫描，扫描初值为30Ω，终值为50Ω，扫描增量为5Ω。

.STEP LIN  VS 0 10 2

对电压源VS进行参数扫描，扫描初值为0V，终值为10V，增量为2V。

VAC      1     0     {VARIABLE}

.PARAM VARIABLE=0

.STEP   PARAM   VARIABLE  0   5  1

程序的第一行是定义交流电源的幅值为G参数VARIABLE：

第二行是定义G参数VARIABLE：

参数扫描语句的作用是对G参数VARIABLE （交流电源的幅值）进行线性扫描，扫描初值为0V，终值为5V，扫描增量为1V。

.STEP TEMP LIST 20 27 50 温度（TEMP）进行列表方式的扫描

三、参数扫描举例

例题:

非线性电路如图所示，其中非线性电阻的电阻大小和温度的关系为

，求在27度、30度和35度时电路节点电压V

（2）。

（程序:

eg2）

eg2

R1      1  2  2K

R2      2  0  2K

R3      2  0  RMOD  2K

V1      1  0  10V

.MODEL  RMOD   RES   （R=1 TC1=0.01 TC2=0.002）

.TEMP   27     30     35

.DC   V1   LIST  0    10

.PRINT   DC    V

（2）

.END

程序运行结果：

eg2****DCTRANSFERCURVES TEMPERATURE= 27.000DEGC**

V1     V

（2）    

0.000E+00 0.000E+00

1.000E+01 3.333E+00

eg2****DCTRANSFERCURVES TEMPERATURE= 30.000DEGC**

****RESISTORS

NAME    VALUE

R3    2.096E+03

*************************************************************

V1     V

（2）    

0.000E+00 0.000E+00

1.000E+01 3.385E+00

eg2****DCTRANSFERCURVES TEMPERATURE= 35.000DEGC**

****RESISTORS

NAME    VALUE

R3    2.416E+03

*************************************************************

V1     V

（2）    

0.000E+00 0.000E+00

1.000E+01 3.536E+00

2．如图所示直流电路中的RL可变，试问RL为何值时它吸收的功率为最大，

此最大功率为多少?

（程序eg3.cir）

EXERCISE2

R1  1  2  100

R2  2  0  100

RL  2  0  {rr}

V1  1  0  100

.PARAM  rr=10

.DC Lin PARAM rr 1 100 1

.END

上机作业：

1.非线性电路如图所示，其中非线性电阻的电阻大小和温度的关系为

，求在27度、38度和50度时电路节点电压V

（2）。

（程序：

ex-2-1）

2．如图所示直流电路中的RL可变，试问RL为何值时它吸收的功率为最大，此最大功率为多少?

（程序：

ex-2-2）

EX-2-1

R1 1 2 3K

R2 1 0 4K

R3 2 0 RMOD 1K

V1 1 0 5V

.MODEL RMOD RES （R=0.8 TC1=0.02 TC2=0.005）

.TEMP 27 38 50

.DC V1 LIST 0 5

.PRINT DC V

（2）

.END

EX-2-2

R1  1  2  3

R2  1  0  6

RL  2  0  {r}

IS  0  1  5A

.PARAM rr=10

.DC Lin PARAM rr 1 10 1

.END