3用PSpice 分析电路的方法Word文档格式.docx

1、基极电流IB=31.5A 集电极电流IC=2.74mA 基射极电压VBE=0.67V 集射极电压VCE =6.52V3.2 瞬态分析瞬态分析又称TRAN分析，就是求电路的时域响应。它可在给定输入激励信号情况下，计算电路输出端的瞬态响应，也可在没有激励信号但有贮能元件（如C和L）的情况下，求振荡波形。1用于瞬态分析的5种激励信号源（1）脉冲源（PULSE）。在画电路图取放元器件（如图2.2.7 ）时，选取脉冲源符号VPULSE或（IPULSE），按下鼠标右键点选Edit Properties 命令，出现如图2.3.5所示的该元器件参数编辑栏，共有7个参数需要设置，表2.3.1列出了这些参数的含义

2、及单位。图2.3.5 脉冲源参数编辑栏表2.3.1 脉冲源的参数参 数名 称单 位内定值V1起始电压VV2脉冲电压PER脉冲周期sTSTOPPW脉冲宽度TD延迟时间TF下降时间TSTEPTR上升时间注：表中TSTOP是瞬态分析中分析结束时间参数的设置值，TSTEP是时间步长的设置值。下同。例如设定参数如下：V1=0.3V，V2=3.6V，PER=20us，PW=10us，TD=2us，TF=1us，TR=1us。可得如图2.3.6所示的脉冲波形。图2.3.6 脉冲源波形（2）正弦源（SIN）在画电路图时，选取正弦源符号VSIN，操作同上。共有6个参数需要设置，表2.3.2列出了这些参数的含义及

3、单位。表2.3.2 正弦源的参数VOFF直流偏置电压VAMPL振幅FREP频率Hz1/ TSTOPDF阻尼系数1/sPHASE相位延迟度VOFF=0，VAMPL=5MV，FREQ=1kHz，TD=0，DF=0，PHASE=0。可得如图2.3.7所示的正弦波形。图2.3.7 正弦源波形（3）指数源（EXP）。 操作同上。共有6个参数需要设置，其含义与单位如表2.3.3所示。表2.3.3 指数源的参数初始值脉动值TD1上升延迟时间TC1上升时间常数TD2下降延迟时间TD1+TSTEPTC2下降时间常数V1=1V，V2=5V，TD1=0.1s，TC1=0.3s，TD2=2s，TC2=0.2s，可得如

4、图2.3.8所示的指数波形。图2.3.8 指数源波形（4）分段线性源（PWL）操作同上。分段线性信号波形由几条线段组成，所以在参数设置时，只需给出线段转折点的坐标值即可。最多允许给出10对坐标值。这是一个很有实用价值的信号源，它可以把任意的信号用微小的直线段去逼近，从而得到任意信号源。T1=0s，V1=0V；T2=1s，V2=5V；T3=2s，V3=0V。可得如图2.3.9所示的三角波信号。图2.3.9 分段线性源波形（三角波信号）（5）调频信号源（SFFM）共有5个参数需要设置，其含义与单位如表2.3.4所示。表2.3.4 调频源的参数偏置电压峰值振幅FC载频1/TSTOPFM调制频率MOD

5、调制因子VOFF=2V，VAMPL=1V，FC=8Hz，FM=1Hz，MOD=4。可得如图2.3.10所示的调频信号波形。图2.3.10 调频信号波形注意： 以上5种信号源，都有对应的电流源，其名称以I开头。参数名称将V改为I，单位由伏特变为安培。 以上5种信号源在设置参数时，都可同时设置直流（DC）值和交流（AC）值，以便同时进行直流（DC）分析和交流（AC）分析。 激励信号源参数设置可用如图2.2.11所示的元器件属性编辑的方法与其他元器件的参数一同编辑，也可用上述方法单独设置。2. 瞬态分析举例基本放大电路如图2.2.6所示，输入端加一正弦信号，求其输出端的瞬态响应。（2）为正弦信号源设

6、置参数：参数设置及波形如图2.3.7 所示。（3）建立模拟类型分组：点击Pspice/New Simulation Profile命令，在Name栏键入模拟类型组的名称，本例取名为TRAN。（4）设置分析类型和参数：完成模拟类型分组后，点击Create按钮，出现如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框。在Analysis type栏中选“Time Domain（Transient）”。在Run to栏中填入“2ms”。意思是瞬态分析的终止时间为2ms。在Start saving data栏中填入“0”。意思是瞬态分析的起始时间为0。在Maximum Step栏中填入“40us”。意思是瞬态分

7、析的时间步长为40s。设置完后按“确定”键。（5）运行Pspice。执行Pspice/Run命令。图2.3.11 瞬态分析参数设置（6）查看分析结果。分析计算结束后，系统自动调用Probe模块，屏幕上出现如图2.3.12所示的Probe窗口。图2.3.12 瞬态分析的Probe窗口在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，出现如图2.3.13所示的Add Trace 对话框。可用以下两种方法选择要显示的变量名：在对话框左边的输出变量列表中用光标点中要显示的变量名，该变量名即出现在下端的“Trace Expression”文本框中，允许同时点选多个输出变量。在“Trace Ex

8、pression”文本框中键入要显示的变量名。然后点OK按钮，选中的变量波形就显示在屏幕上。图2.3.13 Add Trace 对话框本例想同时观看输出输入波形，但两者电压幅度相差悬殊，在同一坐标中显示显然是不合适的，可采用添加波形显示区的方法：在Add Trace 对话框中，选择V（Out），点OK按钮，显示出输出端的波形。执行Plot/Add Plot to Window命令，屏幕上添加一个空白的波形显示区。再执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框选择V（Vs:+），点OK按钮，在新加的波形显示区显示出输入信号Vs的波形，如图2.3.14所示。图2.3.14

9、基本放大器瞬态分析结果3.3 傅里叶分析傅里叶分析就是在瞬态分析完成后，计算输出波形的直流、基波和各次谐波分量。因此傅里叶分析应在瞬态分析后进行。基本放大电路如图2.2.6所示，对该电路进行傅里叶分析。（2）在如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，点击Out File Options按钮，屏幕上出现如图2.3.15所示的设置框。图2.3.15 傅里叶分析参数设置在Print values in the output栏中填入“40us”。选中Perform Fourier Anal（在小方块中打对号）。在Center栏中填入“1k”， 意思是基波频率为1kHz。在N

10、umber of栏中应填入要求计算的谐波次数，缺省值为9，即从直流分量基波一直分析到9次谐波。在Output栏中填入“V（Out）”。设置完后按OK键。（3）运行Pspice。（4）查看分析结果。 在Probe窗口中，点选View/Output File 命令，可看到傅里叶分析结果如图2.3.16所示。图2.3.16 傅里叶分析结果3.4 直流分析直流分析又称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偏置特性。可以利用这一分析作出电路的传输特性曲线、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。差动放大电路如图2.3.17所示，

11、设三极管Q1、Q2的=50，画出电路的电压传输特性曲线。图2.3.17 差动放大电路（2）用2.4.1节介绍的方法将三极管设置为=50。（3）设置分析类型和参数：点选Pspice/New Simulation Profile命令，在Name栏键入模拟类型组的名称（如DC），点击Create按钮，出现图2.3.18所示的参数设置框。图2.3.18 参数设置框在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Swee

12、p 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。（4）运行Pspice。（5）查看分析结果：在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框中，用光标依次点中V（Vo1）和V（Vo2） ，再点OK按钮，即显示该电路电压传输特性曲线，如图2.3.19所示。 图2.3.19 直流分析结果3.5 直流传输特性分析直流传输特性分析又称TF分析，就是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

13、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。差动放大电路如图2.3.17所示，设三极管Q1、Q2的=50，求电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（2）设置分析类型和参数：在如图2.3.20所示的参数设置框中设置参数如下：图2.3.20 TF分析参数设置在Analysis type栏中选“Bias Point”；在Output File Options栏中选“Calculate small-signal DC gail”。在From Input source栏中填入“Vs”

14、，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。（4）查看分析结果：在Probe窗口中，选择View/Output File命令，移动滚动条即可到如图2.3.21所示的计算结果。图2.3.21 TF分析结果双端输出的电压放大倍数AV=-121.3输入电阻Ri=7.33k双端输出的输出电阻Ro=18.9k3.6 交流分析交流分析又称AC分析，就是求电路的频域响应。当输入信号的频率变化时，它能够计算出电路的幅频响应和相频响应。作交流分析时，信号源应用交流源VAC或IAC。也可以用2.3

15、.2节中介绍的5种激励源，但必须在设置参数时为其交流参数AC项赋值。注意不能用正弦源。1交流分析举例差动放大电路如图2.3.17所示，设三极管Q1、Q2的=50，分析电路的频率特性。信号源Vs选交流电压源VAC，幅值为0.1V。（2）设置分析类型和参数。在如图2.3.22所示的参数设置框中设置参数如下：图2.3.22 AC分析参数设置在Analysis type栏中选“AC Sweep/Noise”。在AC Sweep Type栏中选“Logarithmi：Decade”。 意思是以10倍频方式扫描。在Start栏中填入“1k”。在End栏中填入“10MEG”。在Points/Decade栏中

16、填入“4”。意思是频率从1kHz变化到10MHz，每10倍频间隔计算4个点。Noise Analysis栏是作噪声分析用的，这里可以不选。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框中，用光标点中V（Vo1） ，再点OK按钮，即显示单端输出Vo1的频率特性曲线。在下端的“Trace Expression”文本框中键入V（Vo1，Vo2），再点OK按钮，即显示双端输出的频率特性曲线。（5）查看双端输出时电压增益的波特图。 在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，在“Trace Expression”文本框中键入VDB（V（Vo1，V

17、o2）/V（Vs：+），即显示出电压增益的幅频特性曲线。 点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。 在“Trace Expression”文本框中键VP（V（Vo1，Vo2）/V（Vs：+），即显示出电压增益的相频特性曲线，如图2.3.23所示。图2.3.23 电压增益的波特图2交流分析中的输出变量名作交流分析时，输出变量名除了可用基本格式外，还可在基本格式中的关键字V或I后面加一标示符，以表示输出量类型。表2.3.5示出了5种标示符及含义。表2.3.5 交流分析中的变量名标示符标示符含 义示 例M输出变量的振幅VM（Out）：节点Out与地之间的交流电压振幅DB输出变量的振幅分

18、贝数VDB（Out）：节点Out与地之间的交流电压振幅分贝值P输出变量的相位VP（Out1，Out2）：节点Out1与节点Out2之间的交流相位R输出变量的实部VR（Q1：C）：晶体管Q1集电极的交流电压实部I输出变量的虚部VI（Q1：晶体管Q1集电极的交流电压虚部3.7 噪声分析噪声分析就是计算电路中每个电阻和半导体器件所产生的噪声。因为噪声电平与频率有关，所以噪声分析是与交流分析一起进行的。分析时要选一个节点作为输出节点，选一个独立电源作等效噪声源。Pspice程序在AC分析的每个频率点上，对指定输出端计算出等效输出噪声，同时对指定输入端计算出等效输入噪声。输出和输入噪声电平都对噪声带宽的

19、平方根进行归一化。差动放大电路如图2.3.17所示，对该电路进行噪声分析。（1）设置分析类型和参数：在如图2.3.22所示的参数设置框中添加如下设置：在Noise Analysis 栏中选中“Enabled”。在Output栏中填入“V（Vo1）”。在I/V栏中填入“Vs”。在Interv栏中填入“30”。意思是以Vo1作为输出节点，以Vs作为等效噪声源，每隔30个频率点输出一份噪声资料。（2）运行Pspice。（3）查看分析结果。在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，用光标点选V（INOISE）、V（ONOISE），即显示出指定输入端、输出端的等效噪声电压与频率的关系曲

20、线。点选Trace/Add Y Axis ，增加一个纵轴。在“Trace Expression”文本框中键DB（V（INOISE）、DB（V（ONOISE）即显示出噪声电压幅频特性，如图2.3.24所示。图2.3.24 噪声分析结果3.8 参数扫描分析参数扫描分析就是当电路中某个参数在一定的范围变化时，对指定的每个参数值进行一次基本分析。每一种基本分析如DC分析、AC分析、TRAN分析都可与参数扫描分析配合使用。它在电路优化方面有着重要作用。基本放大电路如图2.2.6所示，输入端加一正弦信号，分析当基极电阻Rb变化时，对输出波形的影响。对如图2.2.6所示的电路图作如下修改： 将基极电阻Rb设

21、置为参数。在电路图中用鼠标左键双击Rb的阻值360k，在屏上出现的“Display Properties”设置框中，将其值改为Rval，按OK按钮，电路图中的阻值即变为Rval（注意：其中的大括号不能少，括号中的参数名可以自己起）。 用参数符号设置阻值参数。启动Place/Part命令，从元器件符号库中调出名称为PARAM的符号，放置于电阻Rb旁的空白处。然后双击该符号，幕上出现元器件属性编辑器。按New按钮，出现如图2.3.25所示的新增属性参数对话框，在Proprety栏中键入Rval并按OK按钮，Rval就成为Rb的阻值参数名。在如图2.3.26所示的元器件属性参数设置框里将新增Rval

22、项设置为360k，表示进行其他分析时，该阻值为360k。这样设置的参数Rval称为全局参数（Global）。图2.3.25 新增属性参数对话框图2.3.26 新增属性参数的设置在如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数后，在Options栏中再点选“Parametric Sweep”，出现如图2.3.27所示的参数分析对话框。 图2.3.27 参数分析对话框在Sweep variable 栏中选中“Global paramete”。在paramete栏中填入“Rval”。在Sweep type 栏中选中“Linear”。在Start栏中填入“100k”。在End栏中填入

23、“1MEG”。在Increment栏中填入“300k”。意思是名称为Rval的电阻阻值从100k变化到1M，步长为300k。在如图2.3.27 所示的对话框里，Options栏中的两项“General Settings” 和“Parametric Sweep”必须全都选中（在前面的小方框中打对号）。 （3）运行Pspice。 （4）查看分析结果。分析结束后出现如图2.3.28 所示的多批运行结果选择框，供你选择。选All并按OK键，出现Probe窗口。执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框中用光标点V（Out），然后点OK按钮，就显示出在电阻Rb取4个阻值时的4条

24、V（Out）曲线，如图2.3.29 所示。图2.3.28 多批运行结果选择框图2.3.29 参数扫描分析结果3.9 温度分析温度分析与参数扫描分析类似，只不过可变化的参数是温度。即在温度变化时，分析电路特性的变化。与温度分析搭配的可以是AC分析、DC分析、TRAN分析等基本特性分析。基本放大电路如图3.2.6所示，输入端加一正弦信号，分析当温度为0、25、50、100时的输出波形。（2）设置温度分析参数：在如图2.3.11所示的分析类型和参数设置框中设置好瞬态分析的参数。在Options栏中再点选“Tempereature （Sweep）”，出现如图2.3.30所示的温度分析对话框。图2.3.

25、30 温度分析设置框选中“Repeat the simulation for each of the temp”，并在其下方键入“-50 0 27 100”，设定温度。如只在一个温度下分析电路特性，则应选中“Run the simulation at temp”，并在其右侧键入温度值。在如图2.3.30 所示的对话框里，Options栏中的两项“General Settings” 和“Tempereature （Sweep）”必须全都选中（在前面的小方框中打对号）。分析结束后出现多批运行结果选择框，选All并按OK键，出现Probe窗口。执行Trace/Add Trace命令，在Add Trace 对话框中用光标点V（Out），然后点OK按钮，就显示出在4个不同温度下的4条V（Out）曲线，如图2.3.31 所示。3.10 数字电路分析数字电路的分析方法与前面介绍的模拟电路的分析方法基本相同，不同之处是输入激励信号