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1、電子電路CAD技術(shù)主講教師:余 淼光電工程學(xué)院光電信息專業(yè)本課程是為 “測(cè)控技術(shù)與儀器”、“光電信息工程”、“電子科學(xué)與技術(shù)”及相關(guān)專業(yè)的本科生開設(shè)的一門專業(yè)選修課程。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),了解電子電路CAD的基本概念,掌握一些基本的電子電路CAD軟件的使用方法,為后續(xù)學(xué)習(xí)以及從事電子電路設(shè)計(jì)工作打好基礎(chǔ)。其主要任務(wù)是:(1)學(xué)習(xí)OrCAD /PSpice A/D 9 軟件包,包括繪圖、分析、波形顯示、激勵(lì)信號(hào)設(shè)置等模塊。(2)學(xué)習(xí)電路特性分析方法,包括基本直流分析、直流DC掃描、交流小信號(hào)AC分析和瞬態(tài)分析TRAN、參數(shù)掃描分析、統(tǒng)計(jì)分析。(3)學(xué)習(xí)波形顯示的基本功能和
2、使用方法,以及電路性能分析高級(jí)技術(shù)。(4)學(xué)習(xí)邏輯模擬及數(shù)/模電路的混合模擬。(5)通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生能獨(dú)立利用CAD軟件對(duì)電路進(jìn)行分析的能力,并能正確地顯示信號(hào)波形和分析波形。使用教材:潘銀松等編. 電子電路CAD. 重慶大學(xué)出版社,2007年3月.參考書目:1 賈新章編. OrCAD/PSpice 9 實(shí)用教程. 西安電子科技大學(xué)出版社,1999年10月.2 賈新章等編. OrCAD/Capture CIS 9 實(shí)用教程. 西安電子科技大學(xué)出版社,2000年11月.3 張義和編. 全能電路圖設(shè)計(jì) OrCAD Capture V9. 中國(guó)鐵道出版社,2000年4月.4 鄭光欽編. 全能混合電路
3、仿真OrCAD PSpice A/D V9. 中國(guó)鐵道出版社,2003年3月.成績(jī)?cè)u(píng)定的內(nèi)容主要包括課程結(jié)束考試、階段測(cè)試和平時(shí)成績(jī)等。階段測(cè)試以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主,平時(shí)成績(jī)包括出勤情況、課堂互動(dòng)等。理論課程結(jié)束考試采取上機(jī)閉卷考試,成績(jī)?cè)瓌t上占課程總成績(jī)的70%。 目 錄 第6章 電路優(yōu)化設(shè)計(jì) 第3章 PSpice軟件與電路仿真分析 第1章 概論 第2章 電路原理圖的繪制及后處理 第4章 波形的顯示與分析 第5章 邏輯模擬和數(shù)模混合模擬 第章 緒論CAD(Computer Aided Design)技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)硬件和軟件為基本工作平臺(tái),繼承和借鑒前人在電路和系統(tǒng)、圖論、拓?fù)溥壿媰?yōu)化和人工智能理
4、論等多學(xué)科的最新科技成果而研制成的通用支撐軟件和應(yīng)用軟件包,幫助設(shè)計(jì)人開發(fā)新的電子系統(tǒng)與電路、集成電路(IC)、印制電路板(PCB)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)等產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上調(diào)用元器件庫(kù)、繪制電路圖、編制激勵(lì)信號(hào)文件、確定踴蹤點(diǎn)、調(diào)用參數(shù)庫(kù)以及模擬程序等手段去設(shè)計(jì)電路。EDA(Electronic Design Automation)電子電路設(shè)計(jì):按給定功能、特性指標(biāo)確定采用的電路結(jié)構(gòu)及元器件參數(shù)值設(shè)計(jì)PCB。1.1 CAD技術(shù)和電子EDA傳統(tǒng)方法:以上設(shè)計(jì)過程均由人工完成人工設(shè)計(jì)。其方案驗(yàn)證通常由搭電路方式進(jìn)行費(fèi)錢、費(fèi)時(shí)、效率低。隨設(shè)計(jì)要求提高和計(jì)算
5、機(jī)廣泛應(yīng)用,電子線路設(shè)計(jì)也發(fā)生了根本性的變革,-CAD和EDA.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)由設(shè)計(jì)者根據(jù)要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì),提出具體方案,利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量大、運(yùn)行速度快的特點(diǎn),由人用電子電路CAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬評(píng)價(jià),設(shè)計(jì)檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理等,如有錯(cuò)誤或不理想,再重復(fù)上述過程。由人(主導(dǎo)地位)和計(jì)算機(jī)通過CAD軟件來共同完成電子電路的設(shè)計(jì)任務(wù)。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)階段:20世紀(jì)70年代,
6、MOS工藝廣泛應(yīng)用??删幊踢壿嫾夹g(shù)及其器件已問世,人們開始利用計(jì)算機(jī)取代手工勞動(dòng),輔助進(jìn)行集成電路板圖編輯、PCB布局布線等工作。20世紀(jì)80年代,集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)入了CMOS(互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)管)時(shí)代。復(fù)雜可編程邏輯技術(shù)器件已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)時(shí)代,相應(yīng)的輔助設(shè)計(jì)軟件也已投入使用,這個(gè)階段硬件描述語言出現(xiàn)了。20世紀(jì)90年代,硬件描述語言標(biāo)準(zhǔn)化確立,計(jì)算機(jī)輔助工程、輔助分析和輔助設(shè)計(jì)在電子技術(shù)領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用21世紀(jì)后,得到 了更大的民展,突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:設(shè)計(jì)成果以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方式得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能;在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的功能強(qiáng)在的EDA軟件不斷推出;傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)
7、設(shè)計(jì)建模理念發(fā)生了重大的變化;EDA使得電子領(lǐng)域各學(xué)科的界限更加模糊,更加互為包容;更大規(guī)模的FPGA和CPLD器件的不斷推出;基于EDA工具的ASIC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單元已涵蓋大規(guī)模電子系統(tǒng)及IP核模塊;軟硬件IP核在電子行業(yè)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域和設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步確認(rèn);片上系統(tǒng)(SOC)高效低成本設(shè)計(jì)技術(shù)成熟。 ORCAD軟件是由ORCAD公司于20世紀(jì)80年代末推出的EDA軟件,早期的ORCAD軟件是工作于DOS環(huán)境下的ORCAD4.0,集成了電路原理圖繪制、印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字電路仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能,后來與Cadence公司合并后,ORCAD系列軟件可工作于Windows95與
8、Windows NT環(huán)境下,集成了電路原理圖繪制、印刷電路板設(shè)計(jì)、模擬與數(shù)字電路混合仿真等功能。它的電路模擬的元器件模型庫(kù)已達(dá)到16000個(gè),包含了幾乎所有的通用型電路元器件模塊,其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。它包括了電子設(shè)計(jì)的四項(xiàng)核心設(shè)計(jì)任務(wù):1.2 電子電路CAD軟件ORCAD可單獨(dú)使用,又構(gòu)成完整系統(tǒng)邏輯模擬,VHDL綜合 仿真10萬門以上,Xilinx,Altera,Lattice30層 1um 1/60度 可3維顯示 OrCAD軟件的功能特點(diǎn) (1)高集成性 ; (2)模塊化、層次化設(shè)計(jì)和按項(xiàng)目有效管理 ; (3)強(qiáng)大的電路模擬和波形顯示功能 ; (4)豐富的元器件模型庫(kù)和封裝庫(kù)及擴(kuò)
9、充功能 ; (5)強(qiáng)大的電路印制板設(shè)計(jì)功能 (6) 具有與多種EDA和CAD應(yīng)用軟件交換數(shù)據(jù)的功能 (7) 功能強(qiáng)大的機(jī)械接口和計(jì)算機(jī)輔助加工接口 (8) 軟件的廣泛適用性 PSpice軟件的發(fā)展 Berkley: SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 1972 首次推出SPICE 1975 SPICE實(shí)用版(博士論文), 免費(fèi)推廣使用。 1982 發(fā)展為電路模擬的“ 標(biāo)準(zhǔn)”軟件。 開始有償使用。MicroSim: 1983 用于PC機(jī)的PSpice1 (對(duì)應(yīng)SPICE2G5版本) OrCAD: 1998.4 與
10、MicroSim合并 ,推出OrCAD/ PSpice8 2000.6 OrCAD/PSpice9.2 2003 OrCAD/PSpice10 電路模擬軟件內(nèi)部工作原理OrCAD/Pspice 9的配套軟件 OrCAD是一個(gè)軟件包,核心軟件是PSpice A/D,為使模擬工作做得更快更好,OrCAD軟件包中還提供了以下5個(gè)配套軟件與之相配合。 (1)電路圖生成軟件(Capture) 其主要功能是以人機(jī)交互方式在屏幕上繪制電路圖,設(shè)置電路中元器件的參數(shù),生成多種格式要求的電連接網(wǎng)表。在該程序中可直接運(yùn)行 PSpice及其它配套軟件。 (2)激勵(lì)信號(hào)編輯軟件(StmEd:Stimulus Edit
11、or) 其主要功能是生成電路模擬中需要的各信號(hào)源。包括瞬態(tài)分析中需要的脈沖、分段線性、調(diào)幅正弦、調(diào)頻、指數(shù)等5種信號(hào)波形和邏輯模擬中需要的時(shí)鐘、脈沖、總線等各種信號(hào)。 (3)模型參數(shù)提取軟件(ModelEd:Model Editor) 其主要功能是提取來自廠家的器件的數(shù)據(jù)信息,生成所需要的模型參數(shù)。盡管PSpiceA/D的模型庫(kù)中提供了一萬多種元器件的模型參數(shù),但在實(shí)際應(yīng)用中仍有用戶覺得不夠用,這時(shí)ModelEd軟件就顯得至關(guān)重要。 (4)波形顯示和分析模塊(Probe) 其主要功能是將Pspice的分析結(jié)果用圖形顯示出來。不僅能顯示電壓、電流這些基本電路參量的波形,還可顯示由基本參量組成的任
12、意表達(dá)式的波形,所以有“示波器”之稱。 (5)優(yōu)化程序(Optimizer) 其主要功能是自動(dòng)調(diào)整元器件的參數(shù)設(shè)計(jì)值,使電路的特性得到改善,實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 OrCAD軟件包中5個(gè)配套軟件之間的相互關(guān)系運(yùn)行OrCAD/Pspice A/D 的有關(guān)規(guī)定Pspice A/D支持的元器件類型Pspice A/D中的數(shù)字和單位Pspice A/D中的運(yùn)算表達(dá)式和函數(shù)電路圖中的節(jié)點(diǎn)編號(hào)輸出變量的基本表示格式輸出變量的別名表示(Alias)Pspice A/D支持的元器件類型附錄A 常用元件符號(hào)、含義以及所屬的庫(kù)元件符號(hào)含義所屬的庫(kù)C電容AnalogE電壓控制電壓源AnalogF電流控制電流源Anal
13、ogG電壓控制電流源AnalogH電流控制電壓源AnalogK_Linear耦合系數(shù)AnalogL電感AnalogOPAMP理想運(yùn)算放大器AnalogR電阻AnalogXFRM_LINEAR空心變壓器AnalogIAC交流電流源(以頻率為變量)SourceIDC直流電流源SourceIEXP指數(shù)電流源SourceIPULSE脈沖電流源SourceIPWL分段線性電流源SourceIPWL_ENH周期性分段線性電流源SourceISIN正弦電流源(以時(shí)間為變量)SourceVAC交流電壓源(以頻率為變量)SourceVDC直流電壓源SourceVEXP指數(shù)電壓源SourceVPULSE脈沖電壓源
14、SourceVPWL分段線性電壓源SourceVPWL_ENH周期性分段線性電壓源SourceVSIN正弦電壓源(以時(shí)間為變量)SourceSw_tClose開關(guān),于t時(shí)刻閉合ANL_MISCSw_tOpen開關(guān),于t時(shí)刻打開ANL_MISCPARAM設(shè)置元件參數(shù)為變量SPECIALPspice A/D中的數(shù)字和單位數(shù)字:在Pspice A/D中,數(shù)字采用通常的科學(xué)方式,即可以使用整數(shù)、小數(shù)和以10為底的指數(shù)。用指數(shù)表示時(shí),字母E代表作為底數(shù)的10。對(duì)于比較大或比較小的數(shù)字,還可以采用下表 符號(hào) 比例因子 符號(hào) 比例因子f10-15m10-3p10-12k10+3n10-9MEG10+6u10
15、-6G10+9mil25.4 10-6T10+12特別注意:(1)比例因子可用大寫也可用小寫,如m和M都表示10-3。而國(guó)標(biāo)規(guī)定,m表示10-3,M表示10+6,我們通常的習(xí)慣也是這樣。為了防止混淆,在該軟件中用MEG表示10+6。這一點(diǎn)在使用時(shí)應(yīng)特別小心。(2)比例因子只能用英文字母,如10-6用U或u表示。電感值L=110-6H,應(yīng)寫成L=1uH(或1U)。(3)我們習(xí)慣上表示電容為多少法(F)時(shí)可以省略單位,但PSPICE A/D中的F是飛(10-15),因此在表示電容值時(shí),應(yīng)注明其單位。電路圖中的節(jié)點(diǎn)編號(hào)由設(shè)計(jì)者設(shè)置的節(jié)點(diǎn)名稱為電路端口符號(hào)確定的節(jié)點(diǎn)名稱用元器件的引出端作為節(jié)點(diǎn)號(hào)名稱用
16、數(shù)字編排作為節(jié)點(diǎn)序號(hào)。輸出變量的基本表示格式(1)電壓變量的基本格式輸出變量是一個(gè)電壓:V(節(jié)點(diǎn)號(hào)1,節(jié)點(diǎn)號(hào)2)(2)電流變量的基本格式輸出變量是一個(gè)電流。I(元器件編號(hào),引出端名)輸出變量的別名表示(Alias) (1)交流小信號(hào)AC分析中的輸出變量名 VAC標(biāo)示符(節(jié)點(diǎn)號(hào)1,節(jié)點(diǎn)號(hào)2) VAC標(biāo)示符(元器件編號(hào):引出端名)(2)用元器件引出端名表示的輸出變量第2章 電路原理圖的繪制及后處理 電路圖的繪制及后處理是由OrCAD/Capture CIS軟件完成。本章主要介紹應(yīng)用OrCAD/Capture CIS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的方法,結(jié)合結(jié)合單頁式電路圖的繪制,詳細(xì)介紹電路圖編輯模塊的基本操作
17、方法。1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理模塊(管理電路圖的繪制,處理電路圖與ORCAD中其他軟件之間的接口和數(shù)據(jù)交換等)2 電路圖繪制模塊(生成各種類型的電路設(shè)計(jì)原理圖)3 電路設(shè)計(jì)的后處理工具(對(duì)電路圖中的元器件進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、輸出各種統(tǒng)計(jì)報(bào)告以及生成供幾十種其他CAD軟件調(diào)用的電連接網(wǎng)表文件)4 元器件符號(hào)編輯和建庫(kù)模塊(有常用的元器件符號(hào),對(duì)符號(hào)庫(kù)中的元器件符號(hào)圖形進(jìn)行編輯修改,或者添加新的元器件圖形符號(hào))5 元器件信息管理系統(tǒng)CIS(對(duì)元器件的使用和庫(kù)存實(shí)施高效管理,可通過Internet查找元器件)OrCAD/Capture軟件一 OrCAD/Capture CIS軟件的構(gòu)成OrCAD/C
18、apture軟件Capture設(shè)計(jì)過程主要由四部分 設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境新建Design Project and Schematic繪制原理圖設(shè)計(jì)后續(xù)處理1 Capture與PSpice和Layout集成在一個(gè)軟件包中2 orCAD軟件包對(duì)電路設(shè)計(jì)采用項(xiàng)目管理3 電路結(jié)構(gòu)采用單頁式、拼接式和分層式4 可以為元器件添加用戶自定義屬性參數(shù)5 采用CIS模塊,可以對(duì)公司內(nèi)部的元器件信息實(shí)施高效管理二 OrCAD/Capture CIS軟件的功能特點(diǎn)項(xiàng)目管理器中包含了3類文件電路設(shè)計(jì)文件中間結(jié)果輸出文件與運(yùn)行有關(guān)的文件三 OrCAD/Capture CIS中的窗口界面1 Project Manager
19、(管理與原理圖相關(guān)的一系列文件,相當(dāng)于資源管理器)2 Page Editor(原理圖窗口,相當(dāng)于一張圖紙。)3 Session Log(用于顯示相關(guān)操作的提示或出錯(cuò)信息。) 4 Browse窗口 5 元器件符號(hào)圖形編輯窗口 四 基本名詞術(shù)語1與電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目有關(guān)的名詞術(shù)語2關(guān)于電路圖組成元素的名詞術(shù)語一 調(diào)用orCAD/Capture CIS軟件 選擇“開始”“程序”“OrCAD Release 9.1”“Capture CIS”,以進(jìn)入Capture 的工作環(huán)境電路圖的繪制二、創(chuàng)建新項(xiàng)目在菜單欄中選擇filenewProjectName:鍵入項(xiàng)目名稱,如 dipLocation:點(diǎn) Brows
20、e選擇項(xiàng)目名保存的路徑,如 F:orcadCreate a New Project Using:工程項(xiàng)目后續(xù)處理功能選擇:Analog or Mixed-signal Circuit 本工程以后將進(jìn)行數(shù)/模混合仿真PC Board Wizard 本工程以后將用來進(jìn)行印刷版圖設(shè)計(jì)Programmable Logic Wizard 本工程以后將用于可編程器件的設(shè)計(jì)(在9.2版本已經(jīng)不支持)Schematic本工程只進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì) 在Create a New Project Using復(fù)選框中選擇Analog or Mixed-Signal Circuit單擊“OK”輸入工程名數(shù)模混合分析印制電路板
21、設(shè)計(jì)電路圖用于CPLD設(shè)計(jì)繪制一般電路圖 三 . 配置元器件符號(hào)庫(kù) 在這里為你將要畫的電路選擇元器件符號(hào)庫(kù)。 你所畫電路需要哪個(gè)庫(kù)文件,就在左框中選中,點(diǎn)擊Add按鈕,即將該庫(kù)文件增至右框。反之,從右框選中一個(gè)庫(kù)文件,點(diǎn)擊Remove按鈕,即將該庫(kù)文件從右框剔除。 四. 進(jìn)入設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理窗口 五. 進(jìn)入電路圖編輯窗口繪圖快捷鍵:一、Capture運(yùn)行環(huán)境配置Page Editor運(yùn)行環(huán)境配置1、Colors/Print(用于設(shè)置電路圖中30種組成元素在屏幕上顯示 的色彩,以及在輸出打印時(shí)是否要打印在電路圖紙上)2、Grid Display(用于坐標(biāo)網(wǎng)格有關(guān)的參數(shù))3、Pan and Zoom(
22、用于設(shè)置縮放顯示電路圖時(shí)的倍率變化值和電路圖在窗口中流動(dòng)顯示時(shí)的移動(dòng)幅度的大?。?、Select(用于設(shè)置電路圖編輯窗口和元器件符號(hào)編輯窗口的選中判斷依據(jù),以及移動(dòng)過程中動(dòng)態(tài)顯示元器件外形的個(gè)數(shù))5、Miscellaneous(用于環(huán)境參數(shù)的其他雜項(xiàng)的設(shè)置)6、Text Editor(用于設(shè)置以VHDL語言作為電路圖輸入描述時(shí)的有關(guān)參數(shù)設(shè)置)二、新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的Design環(huán)境設(shè)置六 元器件的繪制1 繪制元器件的步驟電阻 R電感 L電容 C二極管 D三極管 Q壓控開關(guān)S電壓源 V電流源 I電壓控制電流源 G點(diǎn)擊點(diǎn)擊part search按鈕,調(diào)出下面的器件搜索對(duì)話框 2 說明1)元件放置快鍵菜單
23、在繪制電路圖的過程中,點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,屏幕上將出現(xiàn)快鍵菜單:Mirror Horizontally 和 Mirror Vertically將元器件符號(hào)對(duì)軸和軸作鏡像翻轉(zhuǎn); Rotate將元器件符號(hào)逆時(shí)針轉(zhuǎn)900 ;Edit Properties修改元器件的屬性參數(shù)。2) 關(guān)于元器件符號(hào)庫(kù) TTL 74系列 CMOS 4000系列 BIPOLAR:各種雙極晶體管 OPAMP:各種運(yùn)算放大器 ANALOG:電阻、電容、電感等 BREAKOUT:參數(shù)可變的元器件 SOURCE:激勵(lì)源SOURCSTM:激勵(lì)源SPECIAL:一些特殊符號(hào)Design Cache:繪圖過程中自動(dòng)形成的七 電源與接地符號(hào)的繪
24、制1 電源符號(hào)與接地符號(hào)的特點(diǎn) 兩種類型的電源符號(hào):一類是CAPSYM庫(kù)中提供的四種電源符號(hào),它僅僅是一種符號(hào),不具備任何電壓值,但有全局相連的特點(diǎn)。另一類是由SOURCE庫(kù)所提供的,可賦一定的電平值,選擇執(zhí)行Place/Part “接地”符號(hào),選擇執(zhí)行Place/Ground,也有全局相連的特點(diǎn)2 電源和接地符號(hào)的選用原則 模擬電路中用Place/Part子命令。數(shù)字電路高低電平用Place/Power,從SOURCE庫(kù)中選用。調(diào)用PSpice對(duì)電路進(jìn)行模擬分析時(shí),電路中一定要用一個(gè)電位為零的接地點(diǎn) 選擇執(zhí)行Place/Ground,其符號(hào)名為0。 如使用CAPSYM庫(kù)中的電源符號(hào),應(yīng)對(duì)其符
25、號(hào)進(jìn)一步說明電平值。 八 引出端開路符號(hào)的繪制1 No Connect符號(hào)的作用 在一個(gè)電路中有些元器件引腳不需連接的,在進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查時(shí)將會(huì)出現(xiàn)浮置情況,系統(tǒng)將發(fā)出警告信息,可以在此處放置一個(gè)No Connect符號(hào),系統(tǒng)就認(rèn)為是正常的。2 繪制No Connect符號(hào)的步驟 Place/No Connect九 端口連接符號(hào)的繪制1 OffConnector符號(hào)的作用 有幾張圖紙時(shí),各圖紙之間的連接關(guān)系用OffConnector表示,具有相同名稱的端口連接符號(hào)之間在電學(xué)上是相連的即使是單頁式電路圖內(nèi)部,未用互連線連接,具有相同名稱的OffConnector在電學(xué)上也是相連的2 端口連接符號(hào)
26、的種類 CAPSYM.OLB庫(kù)中的端口連接符號(hào)有兩種:OFFPAGELEFT-L 和OFFPAGELEFT-R3 繪制步驟 Place/ OffConnector 十 圖紙標(biāo)題欄的繪制繪制電路圖時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在每一張電路圖紙的右下角放置圖紙標(biāo)題欄。用戶也可以刪去此標(biāo)題欄,選擇執(zhí)行Place/Title Block自己放置一個(gè)格式的標(biāo)題欄。十一 互連線的繪制Place/Wire結(jié)束繪制互連線的狀態(tài)并使光標(biāo)恢復(fù)為箭頭的方法有:1按Esc2快捷菜單選擇執(zhí)行End Wire3點(diǎn)擊Place工具按鈕中的Selection區(qū)別:結(jié)束當(dāng)前繪制的一段互連線的方法1 繪制互連線的基本步驟2 任意角度走向互連線的
27、繪制一般的方法只能900 轉(zhuǎn)彎,在未結(jié)束本互連線時(shí)先按下Shift鍵,再用鼠標(biāo)控制光標(biāo)的移動(dòng),進(jìn)行任意角度走向的互連線3 互連線與元器件連接關(guān)系的判斷元器件符號(hào)調(diào)至電路圖時(shí),每一個(gè)引線端頭都有一個(gè)空心方形的連接區(qū),若有互連線線將元器件連接起這個(gè)空心方形連接區(qū)就自動(dòng)消失只有在交點(diǎn)處出現(xiàn)實(shí)心圓形狀的連接結(jié)點(diǎn),才表示這兩條互連線在電學(xué)上是相連的形成連接結(jié)點(diǎn)的方法有兩種: (1)在繪制互連線的過程中,使十字交叉點(diǎn)或丁字形相接點(diǎn)成為一段互連線的端頭,該位置就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)連接結(jié)點(diǎn)。 (2) 人為放置電連接結(jié)點(diǎn) 注意:為了保證互連線端頭與元器件的端頭準(zhǔn)確對(duì)接,就選擇工具欄中的“Snap To grid”。4
28、互連線之間連接關(guān)系的判斷 十二 電連接結(jié)點(diǎn)的繪制Place/Junction 十三 節(jié)點(diǎn)別名的設(shè)置 設(shè)置節(jié)點(diǎn)名。例如,想把輸出端的節(jié)點(diǎn)起名為Out。步驟如下:(1)啟動(dòng)Place/Net Alias命令,或按對(duì)應(yīng)的繪圖快捷鍵,屏幕上出現(xiàn)設(shè)置框。在設(shè)置框中鍵入節(jié)點(diǎn)名(例Out)。(2) 按OK鍵,則光標(biāo)處 附著一個(gè)小方框,將光標(biāo) 移至設(shè)置節(jié)點(diǎn)名的位置,按鼠標(biāo)左鍵,新節(jié)點(diǎn)名 即出現(xiàn)在該位置。例子:繪制差分電路電路圖的編輯修改一 電路元素的編輯修改元素的選中元素的改變、移動(dòng)、復(fù)制和刪除 二 元器件屬性的編輯修改1、電路元素的屬性參數(shù) 電路中絕大多數(shù)元素都有相應(yīng)的屬性參,用于表示與該電路元素有關(guān)的各種
29、信息,但是有少數(shù)電路元素如電連結(jié)點(diǎn)等沒有屬性參數(shù)。 電路元素的屬性參數(shù)的分類: 固有屬性參數(shù):如編號(hào)、元器件值以及這些參數(shù)在電路圖中顯示時(shí)采用的顏色、字體、方向等,這類參數(shù)用戶可以修改參數(shù)的設(shè)置,但不能刪除。 用戶定義的屬性參數(shù):在調(diào)用其他軟件或模塊對(duì)繪制好的電路圖進(jìn)行處理時(shí),往往需要給電路元素添加一部分參數(shù),如價(jià)格、生產(chǎn)廠家等。2、屬性參數(shù)的編輯修改方法屬性參數(shù)編輯器(Property Editor)屬性參數(shù)修改對(duì)話框(Dialog Box)參數(shù)瀏覽列表編輯器(Browse Spread Editor)Part EditorUpdate Property File 3、屬性參數(shù)編輯器屬性參數(shù)
30、編輯器的啟動(dòng)屬性參數(shù)編輯器的基本結(jié)構(gòu)屬性參數(shù)編輯器中的基本操作屬性參數(shù)編輯器中參數(shù)值的修改方法修改不同類型元器件的屬性參數(shù)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題 4、屬性參數(shù)修改對(duì)話框 雙擊查看元器件項(xiàng)目參數(shù)表幅值器件名屬性顯示方式設(shè)置電路圖的顯示和打印輸出電路圖的顯示屏幕上顯示的大小、區(qū)域進(jìn)行調(diào)整(View/Zoom)坐標(biāo)網(wǎng)格點(diǎn)(View/Grid)圖幅分區(qū)(View/Reference)電路圖顯示的快速定位(View/Go To) 電路圖的打印輸出打印機(jī)的設(shè)置1、輸出設(shè)備設(shè)置2、紙張?jiān)O(shè)置3、打印方向設(shè)置打印參數(shù)設(shè)置1、打印倍率的設(shè)置 2、打印偏移量的確定 3、打印文件的生成 4、其他參數(shù)的設(shè)置輸出預(yù)覽采用打印
31、機(jī)或繪圖輸出的步驟 1、文件名:(姓名) 2、項(xiàng)目名:chafengdui 3、按電路圖的進(jìn)行修改 (1)元件值為紅色 (2)元件名藍(lán)色;字體為Arial粗體 畫圖要求 電路圖的后處理 一 電路圖后處理的一般流程及其命令菜單電路設(shè)計(jì)的后處理流程第三階段第二階段第一階段電路設(shè)計(jì)開始元器件編號(hào)(Annotate)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC:Design Rules Check)元器件信息統(tǒng)計(jì)(Cross Reference) (Update Properties)元器件屬性參數(shù)更新 (Export Properties) (Import Properties)電連接網(wǎng)表文件(Create Netlist
32、)統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成(BOM:Bill of Materials)第四階段后處理命令菜單Toots 二 元器件編號(hào)的更新(Tools/Annotate)1、Scope2、Action3、Mode4、Physical Packaging5、Reset reference numbers to begin at 1 in each page 6、Do not change the page number三 設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)(Tools/Design Rules Check)1、在設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理窗口中,選中需進(jìn)行DRC檢驗(yàn)的一頁或多頁電路圖紙。2、選擇執(zhí)行Tools/Design Rules Check得對(duì)應(yīng)的
33、對(duì)話框。3、在Action一欄中確定運(yùn)行DRC的工作內(nèi)容。4、一欄共有12項(xiàng)設(shè)置,用于指定在完成DRC檢查后輸出報(bào)告文件中應(yīng)包括的信息。 設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)的步驟 四 電連接網(wǎng)表文件生成( Tools/Create Netlist) 五 元器件報(bào)表生成(Tools/Cross Reference)六 元器件統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成(Tools/ Bill of Materials)OrCAD/Capture與OrCAD/Layout1 引線Layout屬性參數(shù)的設(shè)置步驟 二 Layout格式屬性參數(shù)的設(shè)置2 為元器件設(shè)置Layout屬性參數(shù) 3 為節(jié)點(diǎn)設(shè)置Layout屬性參數(shù)一 OrCAD/Layout生成電路
34、設(shè)計(jì)的步驟三 Capture與Layout之間的交互作用 四 供PSpice和Layout調(diào)用的電路設(shè)計(jì) 繪制好電路圖后,即可調(diào)用OrCAD軟件包中的Pspice軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬。本章有介紹OrCAD/Pspice軟件結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹應(yīng)用OrCAD/Pspice軟件對(duì)模擬電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的方法。對(duì)優(yōu)化、邏輯模擬和數(shù)?;旌夏M放在其它章節(jié)介紹。 OrCAD/Pspice軟件 Pspice軟件可以完成電路模擬分析。 一、 OrCAD五個(gè)模塊之間的關(guān)系為:第3章 PSpice軟件與電路仿真分析 OrCAD軟件包中5個(gè)配套軟件之間的相互關(guān)系輸入電路圖;實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目統(tǒng)一管理交互方式生
35、成電路模擬中需要的各激勵(lì)信號(hào)波形A.瞬態(tài)分析中需要的脈沖、分段線性、調(diào)幅正弦、調(diào)頻和指數(shù)信號(hào)等5種波形;B.邏輯模擬中需要的時(shí)鐘信號(hào)、各種形狀的脈沖及總線信號(hào)。基本直流工作點(diǎn)計(jì)算、直流DC掃描、交流小信號(hào)AC分析和瞬態(tài)TRAN分析生成電路模擬時(shí)需要的模型參數(shù)顯示電壓、電流波形;對(duì)模擬結(jié)果再分析處理;數(shù)字電路中邏輯錯(cuò)誤問題的檢測(cè)根據(jù)約束條件,自動(dòng)調(diào)整電路元器件參數(shù),滿足電路指標(biāo)要求。 二、PSpiceA/D支持的元器件類型 (1)基本無源元件,如電阻、電容、電感、傳輸線等。 (2)常用的半導(dǎo)體器件,如二極管、雙極晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、MOS管等。 (3)獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源。 (4)各種受控電
36、壓源、受控電流源和受控開關(guān)。 (5)基本數(shù)字電路單元,如門電路、傳輸門、觸發(fā)器、可編程邏輯陣列等。 (6)常用單元電路,如運(yùn)算放大器、555定時(shí)器等。在這里集成電路可作為一個(gè)單元電路整體出現(xiàn)在電路中,而不必考慮該單元電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 PspiceA/D可支持的元器件類別及其字母代號(hào) 字母代號(hào) 元器件類型 字母代號(hào) 元器件類型BCaAs場(chǎng)效應(yīng)管N數(shù)字輸入C電容O數(shù)字輸出D二極管Q雙極晶體管E壓控電壓源R電阻F流控電流源S電壓控制開關(guān)G壓控電流源T傳輸線H流控電壓源U數(shù)字電路單元I獨(dú)立電流源USTIM數(shù)字電路信號(hào)源JJFET結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管V獨(dú)立電壓源K互感、傳輸線耦合W電流控制開關(guān)L電感X單元子電路
37、調(diào)用MMOS場(chǎng)效應(yīng)管 ZIGBT管 三、PSpiceA/D分析的電路特性 可分析的電路特性有6類15種。 類別電路物性直流特性(1)直流工作點(diǎn)(Bias Point Detail)(2)直流靈敏度(DC Sensitivity)(3)直流傳輸特性(TF:Transfer Function)(4)直流特性掃描(DC Sweep)交流特性(1)交流小信號(hào)頻率特性(AC Sweep)(2)噪聲特性(Noise)瞬態(tài)特性(1)瞬態(tài)響應(yīng)(Transient Analysis)(2)付里葉分析(Fourier Analysis)參數(shù)掃描(1)溫度特性(Temperature Analysis)(2)參數(shù)掃
38、描(Parametric Analysis)統(tǒng)計(jì)分析(1)蒙特卡諾分析(MC:Monte Carlo)(2)最壞情況分析(WC:Worst Case邏輯模擬(1)邏輯模擬(Digital Simulaion)(2)數(shù)/?;旌夏M(Mixed A/D Simulation)(3)最壞情況時(shí)序分析(Worst-case timing Analysis) 四 . 電路模擬的基本過程 采用OrCAD/PSpice軟件對(duì)電路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電路模擬的基本過程分8個(gè)階段; 新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目(Project)電路圖生成(OrCAD/Capture)電路特性分析要求設(shè)計(jì)(Profile)電路模擬(PSpiceA/D)
39、模擬結(jié)果分析(PSpice/Probe)優(yōu)化設(shè)計(jì)(PSpice/Optimixer)設(shè)計(jì)滿足要求否?設(shè)計(jì)結(jié)果輸出 否 是模擬電路分析計(jì)算的基本過程 一、繪制電路圖 二、特性分析類型確定和參數(shù)設(shè)置 (1)調(diào)出PSpice命令菜單 在Capture中執(zhí)行PSpice出現(xiàn)PSpice菜單。 (2)建立模擬類型分組 執(zhí)行PSpice/New Simulation Profile子命令 (3)設(shè)置模擬類型和參數(shù) 完成上述設(shè)置后,點(diǎn)擊Create按鈕,出現(xiàn)設(shè)置框。 Analysis標(biāo)簽頁中需設(shè)置3方面的內(nèi)容: 1、基本分析類型的設(shè)定; (2)模擬類型組中其他分析類型的選定; (3)分析參數(shù)的設(shè)置。 三、模
40、擬分析計(jì)算 執(zhí)行RUN命令,進(jìn)行分析計(jì)算。并分別生成.dat和.out為擴(kuò)展名的兩種結(jié)果數(shù)據(jù)文件。 四、電路模擬結(jié)果分析 (1)模擬結(jié)果信號(hào)波形分析 模擬結(jié)果正確,則會(huì)調(diào)用Probe,顯示信號(hào)的分析波形。 (2)出錯(cuò)信息顯示分析 對(duì)于顯示的出錯(cuò)信息,應(yīng)進(jìn)行分析,然后確定是否修改電路圖、改變分析參數(shù)設(shè)置或采取措施解決不收斂問題。 (3)模擬結(jié)果輸出文件查閱。 一 . 靜態(tài)工作點(diǎn)分析 靜態(tài)工作點(diǎn)分析就是將電路中的電容開路,電感短路,對(duì)各個(gè)信號(hào)源取其直流電平值,計(jì)算電路的直流偏置量。直流工作點(diǎn)分析(Bias Point Detail) 例:求基本放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。步驟如下: (1)用Captur
41、e軟件畫好電路圖。 (2) 建立模擬類型分組。 建立模擬類型分組的目的是為了便于管理。OrCAD/PSpice 10將基本直流分析、直流掃描分析、交流分析和瞬態(tài)分析規(guī)定為4種基本分析類型。每一個(gè)模擬類型分組中只能包含其中的一種,但可以同時(shí)包括溫度分析、參數(shù)掃描和蒙托卡諾分析等。 在電路圖編輯窗口(Page Editor)下,點(diǎn)擊PSpice/New Simulation Profile命令,屏幕上出現(xiàn)模擬類型分組對(duì)話框。 在Name欄鍵入模擬 類型組的名稱,本例取名為DC。 (3)設(shè)置分析類型和參數(shù)。 在Analysis type欄中選“Bias Point”。 在Option欄中選“Gene
42、ral Settings”。 在Output File Options欄中選“Include detailed bias point information for nonlinear controlled sources and semiconductors”如果選擇此部分,則進(jìn)行直流靈敏度分析 (4)運(yùn)行Pspice。 啟動(dòng)Pspice/Run命令,軟件開始分析計(jì)算。 (5)查看分析結(jié)果。 分析計(jì)算結(jié)束后,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用Probe模塊,屏幕上出現(xiàn)Probe窗口。選擇View/Output File命令,即可看到本例的文本輸出文件DC.out。* BIPOLAR JUNCTION TRANSI
43、STORSNAME Q_Q1 MODEL Q2N2222 IB 3.14E-05 IC 5.35E-03 VBE 6.90E-01 VBC -6.19E-01 VCE 1.31E+00 BETADC 1.70E+02 直流靈敏度分析(DC ensitivity) 靈敏度分析就是定量分析、比較電路特性對(duì)每個(gè)電路元器件參數(shù)的敏感程度。PSpice中直流靈敏度分析是分析指定的節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)電路中電阻、獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源、電壓控制開關(guān)和電流控制開關(guān)、二極管、雙極晶體管共5類元器件參數(shù)的敏感度,并將計(jì)算結(jié)果自動(dòng)存入OUT輸出文件中。需要注意的是對(duì)一般規(guī)模的電路,靈敏度分析產(chǎn)生的OUT輸出文件中包含的數(shù)據(jù)
44、量將很大。靈敏度的定量表示 Pspice中采用兩種不同的方式定量表示直流靈敏度電阻分壓電路運(yùn)行之后在輸出文件中查看結(jié)果直流傳輸特性分析(Transfer Function) 直流傳輸特性分析又稱TF分析,就是計(jì)算電路的直流小信號(hào)增益、輸入電阻和輸出電阻。用它來求解放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻是最方便的。但是該功能屬于直流分析范疇,分析時(shí)將電路中的電容開路、電感短路。所以只能用于分析直耦電路,不能分析阻容耦合電路。例:求差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。 (1)設(shè)置分析類型和參數(shù):在Analysis type欄中選“Bias Point”; 在Option欄中選“Gen
45、eral Settings”。 在Output File Options欄中選“Calculate small-signal DC gail”。 在From Input source欄中填入“Vs”,在To Output欄中填入“V(Vo1,Vo2)”,意思是求傳遞函數(shù)(Vo1-Vo2)/Vs及從Vs 端看進(jìn)去的輸入電阻和從Vo1、Vo2端看進(jìn)去的輸出電阻。 (2)運(yùn)行Pspice。 (3)查看分析結(jié)果。從中可以看出:雙端輸出的電壓放大倍數(shù)AV=-152.7輸入電阻Ri=20.12kW雙端輸出的輸出電阻Ro=18.9kW * SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS V(OUT
46、1,OUT2)/V_V3 = -1.527E+02 INPUT RESISTANCE AT V_V3 = 2.012E+04 OUTPUT RESISTANCE AT V(OUT1,OUT2) = 1.889E+04參數(shù)設(shè)置 分析結(jié)果 直流特性掃描分析(DC Sweep) 直流分析又稱DC分析,就是當(dāng)電路中某一參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)求電路的直流特性??梢岳眠@一分析作出電路的傳輸特性曲線、晶體管的輸入輸出特性曲線等。值得注意的是,DC分析只能用于分析直耦電路,不能分析阻容耦合電路。 直流特性掃描分析(DC Sweep) 直流特性掃描分析的作用是:當(dāng)電路中某一參數(shù)(稱為自變量)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)
47、,對(duì)自變量的每一個(gè)取值,計(jì)算電路的直流偏置特性(稱為輸出變量)。在分析過程中,將電容開路,電感短路,各個(gè)信號(hào)源取其直流電平值;若電路中還包括有邏輯單元,則將每個(gè)邏輯器件的延時(shí)取為0,邏輯信號(hào)激勵(lì)源取其t=0時(shí)的值。 在進(jìn)行直流特性掃描分析時(shí),還可指定一個(gè)參變量并確定其變化范圍。對(duì)參變量的每一個(gè)取值,均使自變量在其變化范圍內(nèi)按每一個(gè)設(shè)定值,計(jì)算輸出變量的變化情況。直流特性掃描分析在分析放大器的轉(zhuǎn)移特性,邏輯門的高低邏輯閥值等方面均有很大作用。本項(xiàng)目分析又簡(jiǎn)稱為DC分析。 例:差動(dòng)放大電路如圖所示,設(shè)三極管Q1、Q2的=50,畫出電路的電壓傳輸特性曲線。 (1)用Capture軟件畫好電路圖。 (
48、2)將三極管設(shè)置為=50。 (3)設(shè)置分析類型和參數(shù): 在Analysis type欄中選“DC Sweep”;在Option欄中選“Primary Sweep”。 在Sweep variable欄中選“Voltage source”,在Name欄中填入“Vs”。意思以電壓源Vs作為 變量。 在Sweep type欄中選“Linear”。 在Start欄中填入“-0.3”, 在End欄中填入“+0.3V”, 在Increment欄中填入“0.03V”。 意思是Vs從-0.3V+0.3V作 線性變化,步長(zhǎng)為0.03V。 (4)運(yùn)行Pspice。 (5)查看分析結(jié)果:在Probe窗口中,用光標(biāo)依次
49、點(diǎn)中V(Vo1)和V(Vo2) ,即顯示該電路電壓傳輸特性曲線。DC分析的參數(shù)設(shè)置 4.6.2 DC分析的參數(shù)設(shè)置DC分析的參數(shù)設(shè)置例2DC分析的參數(shù)設(shè)置 交流小信號(hào)頻率特性分析(AC Sweep) 交流分析又稱AC分析,就是求電路的頻域響應(yīng)。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率變化時(shí),它能夠計(jì)算出電路的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。 作交流分析時(shí),信號(hào)源應(yīng)用交流源VAC或IAC。也可以用前面介紹的5種激勵(lì)源,但必須在設(shè)置參數(shù)時(shí)為其交流參數(shù)AC項(xiàng)賦值。注意不能用正弦源。 例:分析差動(dòng)放大電路 的頻率特性。 (1)用Capture軟件畫好電路圖。信號(hào)源Vs選交流電壓源VAC,幅值為0.1V。 (2)設(shè)置分析類型和參數(shù): 在A
50、nalysis type欄中選“AC Sweep/Noise”。 在Option欄中選“General Settings”。 在AC Sweep Type 欄中選“Logarithmi: Decade”。 (3)在Start欄中填入 “1k”。 在End欄中 填入“10MEG”。 在Points/Decade欄 中填入“4”。意思是每10倍 頻間隔計(jì)算4個(gè)點(diǎn)。 (4)查看分析結(jié)果。在Add Trace 對(duì)話框下端的“Trace Expression”文本框中鍵入V(Vo1,Vo2),即顯示雙端輸出的頻率特性曲線。 (5)查看雙端輸出時(shí)電壓增益的波特圖。 在Probe窗口中,執(zhí)行Trace/Ad
51、d Trace命令,在“Trace Expression”文本框中鍵入DB(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+),即顯示出電壓增益的幅頻特性曲線。 點(diǎn)選Trace/Add Y Axis ,增加一個(gè)縱軸。 在“Trace Expression”文本框中鍵P(V(Vo1,Vo2)/V(Vs:+),即顯示出電壓增益的相頻特性曲線。具體操作步驟如下:1.繪制電路圖(注意元件的來源)2.建立新的仿真文件 或者編輯舊的仿真文件3.設(shè)置分析類型為AC SWEEP/NOISE4.設(shè)置中選擇General Settings5.掃描類型設(shè)置為以十為底的對(duì)數(shù) 起始頻率設(shè)為 1Hz 結(jié)束頻率設(shè)為 1MEGHz 每單位
52、取樣點(diǎn)數(shù)設(shè)為 106.先不選用噪聲分析頻率參數(shù)設(shè)置 運(yùn)行仿真程序,放置電壓探針在out端(或者在Probe 演示窗口中加入V(out)波形 )仿真結(jié)果如下: 射放大電路設(shè)置步驟如下:1.分析類型選擇AC SWEEP/NOISE2.設(shè)置中選擇General Settings3.掃描類型為以10為底對(duì)數(shù) 起始頻率設(shè)為 10 結(jié)束頻率設(shè)為 100meg 每單位取樣點(diǎn)數(shù)設(shè)為100 2交流分析中的輸出變量名作交流分析時(shí),輸出變量名除了可用基本格式外,還可在基本格式中的關(guān)鍵字V或I后面加一標(biāo)示符,以表示輸出量類型。下表示出了5種標(biāo)示符及含義。 標(biāo)示符 含 義示例M輸出變量的振幅VM(Out):接點(diǎn)Out與
53、地之間交流電壓振幅DB輸出變量的振幅分貝數(shù)VDB(Out):接點(diǎn)Out與地之間交流電壓振幅分貝數(shù)P輸出變量的相位VDP(Out1, Out2):接點(diǎn)Out1與Out2之間交流電壓相位R輸出變量的實(shí)部VR(Q1:C):晶體管Q1集電極的交流電壓實(shí)部I輸出變量的虛部VI(Q1:C):晶體管Q1集電極的交流電壓虛部 噪聲分析(Noice Analysis) 噪聲分析就是計(jì)算電路中每個(gè)電阻和半導(dǎo)體器件所產(chǎn)生的噪聲。因?yàn)樵肼曤娖脚c頻率有關(guān),所以噪聲分析是與交流分析一起進(jìn)行的。分析時(shí)要選一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輸出節(jié)點(diǎn),選一個(gè)獨(dú)立電源作等效噪聲源。Pspice程序在AC分析的每個(gè)頻率點(diǎn)上,對(duì)指定輸出端計(jì)算出等效輸出噪
54、聲,同時(shí)對(duì)指定輸入端計(jì)算出等效輸入噪聲。輸出和輸入噪聲電平都對(duì)噪聲帶寬的平方根進(jìn)行歸一化。 例:對(duì)差動(dòng)放大電路進(jìn)行噪聲分析。 (1)設(shè)置分析類型和參數(shù):在交流分析參數(shù)設(shè)置框中添加如下設(shè)置:在Noise Analysis 欄中選中“Enabled”。在Output欄中填入“V(Vo1)”。 在I/V欄中填入“Vs”。在Interv欄中填入“30”。意思是以Vo1作為輸出節(jié)點(diǎn),以Vs作為等效噪聲源,每隔30個(gè)頻率點(diǎn)輸出一份噪聲資料。設(shè)置完后按“確定”鍵。 (2)運(yùn)行Pspice。(3)查看分析結(jié)果。在Probe窗口中,執(zhí)行Trace/Add Trace命令,用光標(biāo)點(diǎn)選V(INOISE)、V(ONO
55、ISE),即顯示出指定輸入端、輸出端的等效噪聲電壓與頻率的關(guān)系曲線。點(diǎn)選Trace/Add Y Axis ,增加一個(gè)縱軸。在“Trace Expression”文本框中鍵DB(V(INOISE)、DB(V(ONOISE)即顯示出噪聲電壓幅頻特性。等效輸入噪聲源位置輸出結(jié)果間隔的點(diǎn)頻數(shù)輸出噪聲的節(jié)點(diǎn)變量噪聲分析中的參數(shù)設(shè)置 設(shè)置步驟如下:1.分析類型選擇AC SWEEP/NOISE2.設(shè)置中選擇General Settings3.掃描類型為以10為底對(duì)數(shù) 起始頻率設(shè)為 10 結(jié)束頻率設(shè)為 100meg 每單位取樣點(diǎn)數(shù)設(shè)為1004.選中Noise Analysis 輸出端為 :V(out) 參考電
56、源為:Vi 噪聲報(bào)告點(diǎn)頻間隔為:100 瞬態(tài)特性分析(Transient Analysis) 瞬態(tài)分析又稱TRAN分析,就是求電路的時(shí)域響應(yīng)。它可在給定輸入激勵(lì)信號(hào)情況下,計(jì)算電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng),也可在沒有激勵(lì)信號(hào)但有貯能元件(如C和L)的情況下,求振蕩波形。 1瞬態(tài)分析舉例 例:基本放大電路,輸入端加一正弦信號(hào),求其輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)。步驟如下:(1)用Capture軟件畫好電路圖。 (2)為正弦信號(hào)源設(shè)置參數(shù)。 (3)建立模擬類型分組。 (4)設(shè)置分析類型和參數(shù): 在Analysis type欄中選“Time Domain(Transient)”。 在Option欄中選“General S
57、ettings”。 在Run to欄中填入“2ms”。意思是瞬態(tài)分析的終止時(shí)間為2ms。 在Start saving data欄中填入“0”。意思是起始時(shí)間為0。 在Maximum Step欄中填入“40us”。意思是時(shí)間步長(zhǎng)為40ms。 (5)運(yùn)行Pspice。執(zhí)行Pspice/Run命令。 (6)查看分析結(jié)果。 分析計(jì)算結(jié)束后,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用Probe模塊,屏幕上出現(xiàn)如圖所示的Probe窗口。 在Probe窗口中,執(zhí)行Trace/Add Trace命令,出現(xiàn)Add Trace 對(duì)話框??捎靡韵聝煞N方法選擇要顯示的變量名: 在對(duì)話框左邊的輸出變量列表中用光標(biāo)點(diǎn)中要顯示的變量名,該變量名即出現(xiàn)在
58、下端的“Trace Expression”文本框中,允許同時(shí)點(diǎn)選多個(gè)輸出變量。 在“Trace Expression” 文本框中鍵入要顯示的 變量名。然后點(diǎn)OK按鈕, 選中的變量波形就顯示 在屏幕上。 建立兩個(gè)以上的波形顯示區(qū) 本例想同時(shí)觀看輸出輸入波形,但兩者電壓幅度相差懸殊,在同一坐標(biāo)中顯示顯然是不合適的,可采用添加波形顯示區(qū)的方法: 在Add Trace 對(duì)話框中,選擇V(Out),點(diǎn)OK按鈕,顯示出輸出端的波形。 執(zhí)行Plot/Add Plot to Window命令,屏幕上添加一個(gè)空白的波形顯示區(qū)。 再執(zhí)行Trace/Add Trace命令,在Add Trace 對(duì)話框選擇V(Vs:
59、+),點(diǎn)OK按鈕,在新加的波形顯示區(qū)顯示出輸入信號(hào)Vs的波形。 Pspice 對(duì)電路進(jìn)行特性分析時(shí),必須在輸入端加激勵(lì)信號(hào)波形。不同的分析類型采用不同類型的輸入信號(hào)波形。VDC直流源VAC交流源VSIN調(diào)幅正弦信號(hào)VPULSE脈沖信號(hào)VPWL分段線性信號(hào)VEXP指數(shù)信號(hào)輸入激勵(lì)信號(hào)波形的設(shè)置 2用于瞬態(tài)分析的5種激勵(lì)信號(hào)源 (1)脈沖源(PULSE)。 選取脈沖源符號(hào)VPULSE或(IPULSE)。 例如設(shè)定參數(shù)如下:V1=0.3V,V2=3.6V,PER=20us,PW=10us,TD=2us,TF=1us,TR=1us。可得如圖所示的脈沖波形。 參數(shù) 名稱單位內(nèi)定值V1起始電壓VV2脈沖電
60、壓VPER脈沖周期sTSTOPPW脈沖寬度sTSTOPTD延遲時(shí)間s0TF下降時(shí)間sTSTOPTR上升時(shí)間sTSTOP脈沖波 VPULSE,IPULSE中屬性的設(shè)定 例子:以VPULSE為例 設(shè)置V1=0,V2=2V,TD=2ms, TR=1ms, TF=2ms,PW=4ms, PER=10ms;則VPULSE的波形為:脈沖信號(hào)源:提供方波信號(hào)V1:起始電壓 Pw:脈沖寬度 tr: 上升時(shí)間 td: 延遲時(shí)間 V2:脈沖電壓 Per:脈沖周期 tf: 下降時(shí)間 (2)正弦源(VSIN)。共有6個(gè)參數(shù)需要設(shè)置。 例如設(shè)定參數(shù)如下:VOFF=0,VAMPL=5MV,F(xiàn)REQ=1kHz,TD=0,D
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