1、OrCAD PSpice培训教材深圳光映计算机软件有限公司2培训目标：熟悉 PSpice 的仿真功能，熟练掌握各种仿真参数的设置方法，综合观测并分析仿真结果，熟练输出分析结果，能够综合运用各种仿真对电路进行分析，学会修改模型参数。一、 PSpice 分析过程二、 绘制原理图原理图的具体绘制方法已经在 Capture 中讲过了，下面主要讲一下在使用 PSpice 时绘制原理图应该注意的地方。1、 新建 Project 时应选择 Analog or Mixed-signal Circuit2、 调用的器件必须有 PSpice 模型首先，调用 OrCAD 软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为
2、 CaptureLibrarypspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice 模型，可以直接调用。其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib 两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含 PSpice Template 属性。3、 原理图中至少必须有一条网络名称为 0，即接地。4、 必须有激励源。原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在 Source 和 SourceTM 库中。5、 电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的割集。解决方法：电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。6、 最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们
3、容易引起不收敛。绘制原理图 设置仿真参数 运行仿真观测并分析仿真结果3三、 仿真参数设置1、 PSpice 能够仿真的类型在 OrCAD PSpice 中，可以分析的类型有以下 8 种，每一种分析类型的定义如下：直流分析：当电路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量） 。交流分析：作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。噪声分析：计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源（独立的电压或电流源）上。即计算输入源上的等效输入噪声。瞬态分析：在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。基本工作点分析：计算电路的
4、直流偏置状态。蒙托卡诺统计分析：为了模拟实际生产中因元器件值具有一定分散性所引起的电路特性分散性，PSpice 提供了蒙托卡诺分析功能。进行蒙托卡诺分析时，首先根据实际情况确定元器件值分布规律，然后多次“重复”进行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样，这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。完成了多次电路特性分析后，对各次分析结果进行综合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。与其他领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法一般统称为蒙托卡诺分析（取名于赌城 Monte Carlo）,简称为 MC 分析。由于 MC 分析和最坏情况分析
5、都具有统计特性，因此又称为统计分析。最坏情况分析：蒙托卡诺统计分析中产生的极限情况即为最坏情况。参数扫描分析：是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电路特性。温度分析：分析在特定温度下电路的特性。您对电路的不同要求，可以通过各种不同类型仿真的相互结合来实现。42、 建立仿真描述文件在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，点击 或 PSpiceNew simulation profile，系统弹出如下对话框：输入 name，选择 Create，系统将接着弹出如下对话框：在 Analysis type 中，你可以有以下四种选择：Time Domain(Transient)：时域( 瞬
6、态)分析DC Sweep：直流分析AC Sweep/Noise ：交流/噪声分析Bias point：基本偏置点分析在 Options 选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进Profile 的名称调用以前 Profile的参数设置5行的分析，其中 General Setting 是最基本的必选项（系统默认已选）。3、 设置和运行 DC Sweep点击 或 PSpiceEdit Simulation profile，调出 Simulation Setting 对话框，在 Analysis type 中选择 DC Sweep，在 Options 中选中 Primary Sweep，如下所示：
7、Sweep variable：直流扫描自变量类型Voltage source：电压源Current source：电流源必须在 Name 里输入电压源或电流源的 Reference，如“V1” 、 “I2”。Global parameter：全局参数变量Model parameter：以模型参数为自变量Temperature：以温度为自变量Parameter：使用 Global parameter 或 Model parameter 时参数名称Sweep type：扫描方式Linear：参数以线性变化Logarithmic：参数以对数变化Value list：只分析列表中的值6Start：参数
8、线性变化或以对数变化时分析的起始值End：参数线性变化或以对数变化时分析的终止值Increment、Points/Decade 、Points/Octave：参数线性变化时的增量，以对数变化时倍频的采样点。例：以自变量为 Model parameter 为例，对于下示电路，对模型Q2N2222 的参数 BF 进行 DC Sweep，参数设置如上图所示，对 BF的值从 200 分析到 300，自变量以线性增长，增量为 10。VDDQ3Q2N2222VEE0RS21kV212VV3-12V0VQ1Q2N2222 Q2Q2N2222RBIAS20k RC210kQ4Q2N2222out1 C15pR
9、C110kV1FREQ = 5MEGVAMPL = 0.1VVEEout20VDDRS11k在 Simulation Setting 中按 OK 按钮退出并保存设置参数。点击或 PSpiceMarkersVoltage Level，放置电压观测探针，位置如上图所示。点击 或 PSpiceRun 运行 PSpice，自动调用 Probe 模块，分析完成后，你将可以看到如下波形： 0 0 0 波形显示出输出 V(out1)与模型 Q2N2222 的 BF 参数变化关系。对于使用 Global parameter 参数，必须在原理图中调用一个器7件：CaptureLibraryPSpiceSpeci
10、al 库中的 PARAM 器件。然后对PARAM 器件添加新属性，新属性即为一个 Global parameter 参数。如新建一个 RES 属性。调用 Global parameter 参数采用在 PART 的VALUE 属性值中输入RES进行调用。4、 设置和运行 AC Sweep点击 或 PSpiceEdit Simulation profile，调出 Simulation Setting 对话框，在 Analysis type 中选择 AC Sweep/Noise，在Options 中选中 General Settings，如下所示：AC Sweep Type：其中参数的含义与 DC
11、Sweep 的 Sweep Type 中的参数含义一样。Noise Analysis：噪声分析Enabled：在 AC Sweep 的同时是否进行 Noise Analysis。Output：选定的输出节点。I/V：选定的等效输入噪声源的位置。Interval：输出结果的点频间隔。注意：8对于 AC Sweep，必须具有 AC 激励源。产生 AC 激励源的方法有以下两种：一、调用 VAC 或 IAC 激励源；二、在已有的激励源（如 VSIN）的属性中加入属性“AC ”，并输入它的幅值。对于 Noise Analysis，选定的等效输入噪声源必须是独立的电压源或电流源。分析的结果只存入 OUT
12、输出文件，查看结果只能采用文本的形式进行观测。例：按上图所设参数进行设置：AC Sweep 的分析频率从 1Hz 到 1GHz，采用十倍频增量进行递增，每倍频采样点 101。Noise Analysis 的输出节点为 OUT1，等效噪声源的输入源为V1，每隔 5 个频率采样点输出一次噪声分析结果。下图是 AC 分析结果及在 10.23KHz 时的噪声分析结果。 yz z ) * 08/01/00 14:42:37 * PSpice 9.1 (Mar 1999) * ID# 1090601032 * circuit file for profile: TRAN * NOISE ANALYSIS
13、TEMPERATURE = 27.000 DEG C*FREQUENCY = 1.023E+04 HZ* TRANSISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ)Q_Q1 Q_Q2 Q_Q3 Q_Q4RB 1.033E-14 1.036E-14 1.699E-15 1.696E-15RC 1.263E-22 9.911E-23 3.507E-23 3.270E-23RE 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00IBSN 2.389E-17 1.621E-16 1.597E-14 1.313E-14IC 1.161E-14 1.
14、042E-14 4.525E-15 4.404E-15IBFN 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00TOTAL 2.196E-14 2.094E-14 2.219E-14 1.923E-14* RESISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ)R_RBIAS R_RC1 R_RC2 R_RS2 R_RS1TOTAL 2.607E-17 1.530E-16 3.512E-19 1.696E-13 1.699E-13* TOTAL OUTPUT NOISE VOLTAGE = 4.240E-13 SQ V/HZ= 6.511
15、E-07 V/RT HZTRANSFER FUNCTION VALUE:V(OUT1)/V_V1 = 1.012E+02EQUIVALENT INPUT NOISE AT V_V1 = 6.432E-09 V/RT HZY 轴为系统增益与 AC 信号源幅值的乘积。95、 设置和运行瞬态分析(Time Domain(Transient)点击 或 PSpiceEdit Simulation profile，调出 Simulation Setting 对话框，在 Analysis type 中选择 Time Domain(Transient)，在 Options 中选中 General Settin
16、gs，如下所示：Run to：瞬态分析终止的时间Start saving data：开始保存分析数据的时刻Transient options：Maximum step：允许的最大时间计算间隔Skip the initial transient bias point calculation：是否进行基本工作点运算Output file Options：控制输出文件内容，点击后弹出如下对话框：10Output：用于确定需对其进行傅里叶分析的输出变量名。Number of Harmonics：用于确定傅里叶分析时要计算到多少次谐波。Pspice 的内定值是计算直流分量和从基波一直到 9 次谐波。Ce
17、nter：用于指定傅里叶分析中采用的基波频率，其倒数即为基波周期。在傅里叶分析中，并非对指定输出变量的全部瞬态分析结果均进行分析。实际采用的只是瞬态分析结束前由上述基波周期确定的时间范围的瞬态分析输出信号。由此可见，为了进行傅里叶分析，瞬态分析结束时间不能小于傅里叶分析确定的基波周期。例：按上图所设参数进行设置。从 0 时刻开始记录数据，到 10US 结束，分析计算的最大步长为0.1NS，允许计算基本工作点；输出数据时间间隔为 20NS，允许进行傅立叶分析，傅立叶分析的对象为 V(out2)，基波频率为 1MHz，采用默认计算到 9次谐波。分析结果如下： ) ) V 波形显示出节点 OUT2 的电压输出波形与输入信号的波形。下图是以文本的形式来查看傅立叶分析的结果。在 OUT 文件里存储的数据的时间间隔是否详细输出偏置点的信息是否进行傅立叶分析
