基于pspice的电路仿真实验设计

基于pspice的电路仿真实验设计
基于pspice的电路仿真实验设计

目录

第一章pspice简介 (4)

1.1 PSPICE的起源与发展 (4)

1.2 PSPICE仿真软件的优越性 (6)

1.3 PSPICE的组成 (7)

第二章pspice中的电路元器件介绍 (9)

2.1. 电阻、电容和电感 (11)

2.2 有源器件 (11)

2.3 信号源及电源 (11)

第三章pspice的仿真 (12)

3.1 pspice的仿真功能 (12)

3.2 pspice软件的仿真步骤 (15)

3.3 pspice仿真使用中应主义的问题 (15)

第四章实验设计 (16)

4.1 实验一:二极管整流电路仿真 (16)

4.2 实验二:555定时器组成的单稳态触发器 (18)

第五章结束语及感想 (21)

参考文献 (22)

摘要:

在众多的仿真软件中,PSpice软件以其强大的仿真设计应用功能,在电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的使用。PSpice及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力,更新设计理念有较大的好处。本论文首先简要介绍了PSpice软件的基本功能和特点以及软件的基本操作方法,然后从电路分析的具体实验给出了的PSpice具体操作步骤,接着进行了电子电路应用系统的设计与仿真,并通过精确的仿真结果进一步体现了仿真PSpice软件的优越性,同时也反映了仿真实验在当今电路设计中的重要意义。

第一章 Pspice简介

1.1 Pspice简介

Pspice是由Spice发展而来的用于微机系列的通用电路分析软件。

Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序。随后,版本不断更新,功能不断完善。目前广泛使用的Pspice(P:Popular)软件是美国Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序。它主要用于电子电路的仿真,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成网表,模拟和计算电路的功能,不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其他性能的分析优化,以使设计电路达到最优的性能指标,还可以分析数字电子线路和模数混合电路,被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件,具有广阔的应用前景。

1.2 PSPICE的起源与发展

用于模拟电路仿真的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成,主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出,但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年,加州大学伯克利分校用C语言对SPICE 软件进行了改写,并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时,各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件,在SPICE的基础上做了大量实用化工作,从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。

PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用,并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正式合并,自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。不久之后,ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release 10.5,与传统的SPICE软件相比,PSPICE 10.5在三大方面实现了重大变革:首先,在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上,实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析;第二,不但能够对模拟电路进行,而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真;第三,集成度大大提高,电路图绘制完成后可直接进行电路仿真,并且可以随时分析观察仿真结果。PSPICE软件的使用已经非常流行。在大学里,它是工科类学生必会的分析与设计电路工具;在公司里,它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。

1.3 PSPICE仿真软件的优越性

PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成图表,模拟和计算电路。它的用途非常广泛,不仅可以用于电路分析和优化设计,还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用,还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件,具有广阔的应用前景。这些特点使得PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎,国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。

电路设计软件有很多,它们各有特色。如Protel和Tango,它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合,而对于布线复杂,元件较多的四层及六层板来说ORCAD

更有优势。但在电路系统仿真方面,PSPICE可以说独具特色,是其他软件无法比拟的,它是一个多功能的电路模拟试验平台,PSPICE软件由于收敛性好,适于做系统及电路级仿真,具有快速、准确的仿真能力。

(1)图形界面友好,易学易用,操作简单

由Dos版本的PSPICE到Windows版本的PSPICE,使得该软件由原来单一的文本输入方式而更新升级为输入原理图方式,使电路设计更加直观形象。PSPICE 6.0以上版本全部采用菜单式结构,只要熟悉Windows操作系统就很容易学,利用鼠标和热键一起操作,既提

高了工作效率,又缩短了设计周期。即使没有参考书,用户只要具备一定的英语基础就可以通过实际操作很快掌握该软件。

(2)实用性好,仿真效果好

在PSPICE中,对元件参数的修改很容易,它只需存一次盘、创建一次连接表,就可以实现一个复杂电路的仿真。如果用Protel等软件进行参数修改仿真,则过程十分繁琐。在改变一个参数时,哪怕是一个电阻阻值的大小都需要重新建立网络表的连接,设置其他参数更为复杂。

(3)功能强大,集成度高

在PSPICE内集成了许多仿真功能,如:直流分析、交流分析、噪声分析、温度分析等,用户只需在所要观察的节点放置电压(电流)探针,就可以在仿真结果图中观察到其“电压(或电流)-时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运算,不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算,还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运算,这些都是其他软件所无法比拟的。

另外,用户还可以对仿真结果窗口进行编辑,如添加窗口、修改坐标、叠加图形等,还具有保存和打印图形的功能,这些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方法。因此,Windows版本的PSPICE更优于Dos版本的PSPICE,它不但可以输入原理图方式,而且也可以输入文本方式。无疑是广大电子电路设计师的好帮手。

1.4 PSPICE的组成

PSPICE主要包括Schematics、Pspice、Probe、Stmed(Stimulus Editor)、Parts等5个软件包。其中:

1.Schematics是一个电路模拟器。它可以直接绘制电路图,自动生成电路描述文件;并可对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、环境温度分析、蒙特卡罗分析和灵敏度分析等多种分析;而且还可以对元件进行修改和编辑。

2.Pspice是一个数据处理器。它可以对在Schematics中所绘制的电路进行模拟分析,运算出结果并自动生成输出文件和数据文件。

3.Probe是后处理器,相当于一个示波器。它可以将在Pspice运算的结果在屏幕或打印设备上显示出来。模拟结果还可以接受由基本参量组成的任意表达式。

4.Stmed是产生信号源的工具。它在设定各种激励信号时非常方便直观,而且容易查对。

5.Parts是对器件建模的工具。它可以半自动地将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数据转换为Pspice中所用的模拟数据,并提供它们之间的关系曲线及相互作用,确定元件的精确度。

下面我们就以模拟电子线路中的最为简单的二极管整流电路为例,详细介绍其操作过程来了解PSPICE在模拟电子电路仿真中的应用方法,并举一反三,进一步学习该软件并探索其应用技巧。

1.编辑原理图

首先在Windows界面下的PSPICE程序组中双击Schematics,进入原理图编辑。

用鼠标单击绘制(Draw)中的取新元件(Get New Part)项,再单击对话框中元件(Libraries)的浏览(Browse)。从Analog.slb中取出电阻R,系统自动命名为R1;从Sourse.slb中取出正弦电压源VSIN,系统自动命名为V1;从Eval.slb中取出二极管D1N914,系统自动命名为D1;从Port.slb中取出地线EGND,系统自动设置为0点。

把元件放在所需位置,在Draw对话框里选择(Wire),用鼠标画线将元件连接起来,这样电路图的初绘就完成了。

然后进行元件参数设置。用鼠标双击相应元件或在编辑(EDIT)菜单中用鼠标单击性质(Attribute)对话框,对相应的参数进行修改(也可以用鼠标双击相应元件处的参数框进行修改)。其中,正弦电压源(Vsin):起始电压(Voff)为0;幅值电压(Vamp1)为10;频率(Freq)10K;电阻R1:Value电阻值为100。

其中,电压、电阻、频率的单位缺省值分别为伏特、欧姆和赫兹。参数确定后,可用鼠标双击需要标注的节点连线,在LABEL 内输入数字(节点数)即可。至此,原理图编辑就结束了。

2.仿真计算

首先进行仿真分析的设置。本例的仿真内容为瞬态分析,在Schematics主菜单下,用鼠标单击分析(Analysis)中的设置(Setup),选中瞬态分析Transient设置(在选项前的小框内打勾),并将打印步长Print Setup设为20ns,最终时间Final Time设为1ms,计算步长设为2μs;然后退出,再用鼠标单击Analysis中的Library and Include Files,将二极管所在的元件库Eval.lib加入Library Files一栏中,这样设置就完毕了。

接着就可以点中Analysis中的Creat Netlist建立电路网络表,此时,会要求你存盘,并自动进行电路检查(Electrical Rule Check),如有错误将给出提示。

最后就可以点中Analysis中的仿真计算Simulate(或按快捷键F11)进行仿真。在仿真过程中,会看到界面。计算结束,可点中该界面的File下的Examine Output检查仿真结果。

PSPICE是计算机辅助分析设计中的电路模拟软件。它主要用于所设计的电路硬件实现之前,先对电路进行模拟分析,就如同对所设计的电路用各种仪器进行组装、调试和测试一样,这些工作完全由计算机来完成。用户根据要求来设置不同的参数,计算机就像扫描仪一样,分析电路的频率响应,像示波器一样,测试电路的瞬态响应,还可以对电路进行交直流分析、噪声分析、Monte Carlo统计分析、最坏情况分析等,使用户的设计达到最优效果。以往一个新产品的研制过程需要经过工程估算,试验板搭试、调整,印刷板排版与制作,装配与调试,性能测试,测试指标不合格,再从调整开始循环,直至指标合格为止。这样往往需要反复实验和修改。而仿真技术可将“实验”与“修改”合二为一。为确定元件参数提供了科学的依据。它的优点主要有:

(1)为电路设计人员节省了大量的时间。

(2)节省了各种仪器设备。

(3)生产产品一致性好、可靠性高。

(4)产品的更新率高、新产品投放市场快等。

PSPICE程序采用改进节点法列电路方程,用牛顿-莱普生方法的改进算法进行非线性分析,用变节步长的隐式积分法进行瞬态分析,在求解线性代数方程组时,采用了稀疏矩阵技术。

第二章 PSPICE中的电路元器件介绍

在运行于Windows环境下的PSPICE中,均采用图形方式描述需要仿真的电路。即在PSPICE提供的绘图编辑器中,画出电路图,并将其存为扩展名为sch的图形文件(计算机自动生成扩展名)。电路中用到的元器件、电源和信号源可从PSPICE提供的库中直接调用。

一个完整的电路,不仅包括电路的结构,而且还包含各元器件、信号源及电源的有关参数。电路的结构可以通过元器件符号以及它们之间的连线来描述;而参数则是在元件属性(Attributes)中描述的。描述一个元器件通常包括元器件符号名称、元器件在电路中的标号、元器件参数值等几部分内容。由于有源器件的参数较多,它们不直接在属性中给出,而是用专门的模型(Model)来描述,属性中只给出它的模型名称。仿真时,PSPICE从模型库中调出该元器件的参数值进行仿真。下面对电路元件的描述作进一步的介绍。

表1.3.1

2.1. 电阻、电容和电感

在符号库(*.slb)中分别用关键字R、C和L来标识电阻、电容和电感元件(PSPICE 中的元器件关键字见表1.3.1所示)。在电路中以关键字开头,后跟长度不超过8个字符的字母或数字作为它们的标号。例如,R2、Ce、L5。它们的参数在元件属性的VALUE项中定义。例如,VALUE=10k。另外,在IC项中还可以设置电容的初始电压和电感的初始电流。R、C和L是不带模型的元件,因此,在做统计分析时必须将它们换成具有模型的元件,如Rbreak、Cbreak和Lbreak分别是带模型的电阻、电容和电感元件。

2.2 有源器件

有源器件在符号库中的名称(NAME)通常以关键字开头,后跟长度不超过8个字符的字母或数字命名,如Q2N2222表示一种NPN型BJT。74系列的数字集成电路芯片以它们的型号作为元器件名称。

有源器件的参数均在它们的模型中描述。在PSPICE中是按器件类型(DEVICE-TYPE)来建立模型的,这些类型如表1.3.1所示。同一类型的器件有相同的模型结构,只是具体参数值有所不同。例如,Q2N2222和Q2N3904均属NPN型BJT。

在模型库中,有源器件的模型名称(MODELNAME)与符号库中器件名称的命名方法类似。符号库(扩展名为slb的磁盘文件)与模型库(扩展名为lib的磁盘文件)是通过模型名称建立联系的。例如,Q2N2222、Q2N2222-X。

电路仿真的精度主要由元器件所选用的模型和模型参数来决定。PSPICE中选用了较精确的模型,其模型参数也很多,在多数情况下,可以忽略其中许多参数。PSPICE在分析时使用这些参数的缺省值(default value 计算机自动给出的值,也称为默认值)。

2.3 信号源及电源

在电路描述中,信号源和电源是必不可少的。实际上电源可以看作是一种特殊的信号源。

在PSPICE中,信号源被分为两类:独立源和受控源。表1.3.3给出了几种主要独立源。在类型名前加V表示电压源,加I表示电流源。

信号源的参数可在其属性中定义。例如,脉冲源的初始电压V1、脉冲电压V2、延迟时间TD、上升时间TR、下降时间TF、脉冲宽度PW、周期PER等,均可在其属性窗中赋值。

1.3.3 几种主要的独立源

表1.3.4 受控源

第三章 pspice的仿真

3.1 pspice的仿真功能

PICE程序的主要功能有非线性直流分析、非线性暂态分析、线性小信号交流分析、灵敏度分析和统计分析。

(1)直流分析

非线性直流分析功能简称直流分析。它是计算直流电压源或直流电流源作用于电路时电路的工作状态。对电路进行的直流分析主要包括直流工作点分析、直流扫描分析和转移函数分析。

直流工作点是电路正常工作的基础。通过对电路进行直流工作点的分析,可以知道电路中各元件的电压和电流,从而知道电路是否正常工作以及工作的状态。一般在对电路进行仿真的过程中,首先要对电路的静态工作点进行分析和计算。

直流扫描分析主要是将电路中的直流电源、工作温度、元件参数作为扫描变量,让这些参量以特定的规律进行扫描,从而获取这些参量变化对电路各种性能参数的影响。直流扫描分析主要是为了获得直流大信号暂态特性。

与直流扫描分析相类似的还有温度分析。在这种分析过程中,将电路的温度作为扫描变量进行分析。因为电路的主要器件的特性都是与温度有关的,所以这就为分析电路在环境变化是的工作情况提供了一种非常有用的工具。特别重要的是,通过这种分析,我们可以预测电路在某些特殊环境如极端温度条件或极端电源电压条件或元件开路短路条件下电路的工作情况,从而在进行电路设计时采取必要的预防措施。

(2)暂态分析

非线性暂态分析简称为暂态分析。暂态分析计。算电路中电压和电流随时间的变化,即电路的时域分析。这种分析在输入信号为时变信号时显得尤为重要。时域分析是指在某一函数激励下电路的时域响应特性。通过时域分析,设计者可以清楚地了解到电路中各点的电压和电流波形以及它们的相位关系,从而知道电路在交流信号作用下的工作状况,检查它们是否满足电路设计的要求。

(3)交流分析

线性小信号交流分析简称为交流分析。它是SPICE程序的主要分析功能。它是在交流小信号的条件下,对电路的非线性元件选择合适的线性模型将电路在直流工作点附近线性化,然后在用户指定的范围内对电路输入一个扫频信号,从而计算出电路的幅频特性、相频特性、输入电阻、输出电阻等。这种分析等效于电路的正弦稳态分析即频域分析。频域分析用于分析电路的频域响应即频率响应特性。这种分析主要用于分析电路的幅频特性和相频特性。

小信号转移特性分析主要分析在小信号输入的情况下,电路的各种转移函数,通常分析的是电路的电压放大倍数。

噪声分析是电路设计的重要内容之一。在模拟电路中,无源器件和有源器件均会产生噪声,主要包括电阻上产生的热噪声,半导体器件产生的散粒噪声和闪烁噪声。在噪声分析时,将元件的噪声等效为一个输入信号进行交流分析。通过噪声分析可以计算出各器件在某一输出节点产生的总噪声以及某一输入节点的等效输入噪声。从而可以分析一个电路产生噪声的主要来源,采取一定的电路设计措施来减小噪声的影响。

(4)灵明度分析

灵敏度分析包括直流灵敏度分析和蒙特卡罗分析两种。

直流灵敏度分析业称为灵敏度分析。它是在工作点附近将所有的元件线性化后,计算各元器件参数值变化时对电路性能影响的敏感程度。通过对电路进行灵敏度分析,可以预先知道电路中的各个元件对电路的性能影响的重要程度。对于那些对电路性能有重要影响的元件,要在电路的生产或元件的选择时给予特别的关注。

(5)统计分析

统计分析主要包括蒙特卡罗分析和最坏情况分析。蒙特卡罗分析是在考虑到器件参数存在容差的情况下,分析电路在直流分析、交流分析或暂态分析时电路特性随器件容差变化的情况。另一种统计分析是最坏情况分析,它不仅对各器件

参数的变化逐一进行分析,得到单一器件对电路性能的灵敏度分析,同时分析各器件容差对电路性能的最大影响量(最坏情况分析),从而达到优化电路的目的。

PSPICE10.5个人认为它最为突出之处,是改进了其9.2版本,使绘制电路,以及仿真算法更加优化,更加节省时间(以前进行1S的仿真如果取点ms级,那将是非常恐怖的事情),而且蒙特卡罗分析和最坏情况分析有助于我们模拟在不同温度和环境,以及元件损坏的情况下电路的实现过程及结果,那么我们就知道电路的弱点,以及电路中的最重要元件,就可以相应的对其采取保护、散热等措施。

3.2 pspice软件的仿真步骤

a)启动Schematics程序项;

b)调用元件库中元件;

c)画电路图;

d)编辑元件属性;

e)检查电路生成网表;

f)确定分析类型;

g)进行仿真;

h)Probe输出。

3.3 pspice仿真使用中应主义的问题

在使用PSPICE软件仿真时常会碰到按常规方法所绘制的电路图不能在该平台上正常运新的情况。其原因虽然是多方面的,但最关键一点是应该使用该软件相关的规定。例如,在以PSPICE软件为内核的虚拟电子工作平台上,要求每个节点至少应接两个元件,既不能有悬节点;为了对电路进行分析,PSPICE还规

定,每个节点必须有一条通向地节点的直流通路,有时电路中并不能满足,如某些滤波电路,在这种情况下,只要连接一个非常大的电阻到地,以提供一条直流通路;在用PSPICE设计电路中,不允许存在悬空的原件端口,如电阻,电容,电感等器件端口;数字集成电路的输出端引脚因不用而造成悬空,在实际电路设计时,通常将其通过电阻或电容接地,但在虚拟电子平台上最好用专用符号与之连接。

以PSPICE软件为内核的虚拟电子工作平台具有软件易于掌握,电路方正功能强,通用性好等特点,但要真正达到利用好该软件进行电子电路的仿真分析与设计的目的,必须具备熟练使用该软件的能力,扎实的电子电路方面的理论知识和较丰富的电路设计经验。例如在由555定时器构成的多谐振荡器电路中如果不清楚实际电路起振的原因则很难在仿真过程中出现的问题。只有在熟悉该平台的使用规则,克服按常规方法绘制电路图的习惯的基础上,结合实际电路多练习,才能有效解决上述出现的这些问题。

基于PSPICE的电路仿真分析与设计为电子系统的设计和电子产品的开发提供了一种全新的设计手段和便捷饿途径,大大提高了设计效率,减少了设计缺陷。用PSPICE软件分析电路,弥补了传统电路分析方法的不足,时电路分析与设计人员的一项强有力工具.

第四章试验设计

4.1实验一;

二极管整流电路仿真。

实验目的:使大家了解PSpice在模拟电子电路仿真中的应用方法。

实验步骤:

(1)绘制电路原理图(如下图17-5所示)

图17-5电路原理图

首先在Windows界面下的PSpice程序组中双击[Schematics],进进原理图编辑。用鼠标单击Draw=> Get New Part, 取出电阻R,系统自动命名为R1;正弦电压源VSIN,系统自动命名为V1;取出二极管D1N914,系统自动命名为D1;取出地线EGND,系统自动设置为0点。把元件放在所需位置,在[Draw]中选择(Wire),用鼠标画线将元件连接起来,这样电路图的初绘就完成了。然后进行元件参数设置。用鼠标双击相应元件或在编辑[EDIT]菜单中用鼠标单击性质(Attribute)对话框,对相应的参数进行修改(也可以用鼠标双击相应元件处的参数框进行修改)。其中,正弦电压源(Vsin):起始电压(V off)为0;幅值电压(V amp1)为10;频率(Freq)10K;电阻R1:V alue电阻值为100。其中,电压、电阻、频率的单位缺省值分别为伏特、欧姆和赫兹。参数确定后,可用鼠标双击需要标注的节点连线,在LABEL 内输进数字(节点数)即可。至此,原理图编辑就结束了。

(2). 仿真计算首先进行仿真分析的设置。

本例的仿真内容为瞬态分析,在[Schematics]主菜单下,用鼠标单击分析Analysis=>Setup,选中瞬态分析Transient设置(在选项前的小框内打勾),并将打印步长Print Setup设为20ns,终极时间Final Time设为1ms,计算步长设为2μs。接着就可以点中[Analysis]中的Creat Netlist建立电路网络表,此时,会要求你存盘,并自动进行电路检查(Electrical Rule Check),如有错误将给出提示。最后就可以点中[Analysis]中的仿真计算Simulate(或按快捷键F11)进行仿真。计算结束,可点中该界面的File下的Examine Output检查仿真结果。(3)波形显示

计算结束后,进进Probe(可通过主菜单的选项[Options]设置自动进进,也可

选Analysis=>Run Probe运行),选择Trace=>Add,在给出的菜单中选ID1(电流)、V1和V2(分别为节点1、2的电压),就可以看到它们的波形,如图17-6所示。

4.2 实验二;

555定时器组成的单稳态触发器

在电子电路设计过程中,根据给定的功能和技术指标,确定最佳设计方案(包括电路结构和元件参数)时,检验设计是否满足预定要求的传统方法是,用人工对电路进行估算并在实验板上组装电路进行实际测试。这一过程往往需要反复多次才有可能得到最佳方案。随着电路规模的增大,这种方法无论在分析精度、花费的人力、物力,还是在时间等方面均难以与实际要求相适应。而利用Pspice 仿真软件便可以从根本上改变这种传统的作法。它可以根据电路的结构和元器件参数,对电路进行仿真,在计算机屏幕上,方便地修改电路结构及参数,反复测试、观察输出波形,以满足设计要求为止,以获得电路的最佳技术指标,从而可以快速、方便、精确地评价电路设计的正确性,节省大量的时间和费用。同时,还可以进行传统方法难以进行或无法进行的容差分析、灵敏度分析、最坏情况分析、温度特性分析等,可以方便地进行多种设计方案的比较和优选,从而选择最佳的设计方案,进一步提高电路设计的质量,达到优化电路设计的目的。

以下是由555定时器组成的单稳态触发器的分析、设计及仿真过程:

(1) 在Pspice中的“Schematics”中找出相应的元器件。

(2) 按照555的使用电路连接好电路图如图1所示。

(3) 编辑元件的属性,如图中所示,其中触发信号采用脉冲信号,它的符号为vpusle,其波形由下式描述:vpusle(v1、v2、td、tr、tf、pw、per),其中v1为初始电压,v2为脉冲电压,td为延迟时间,tr为上升时间,tf为下降时间,pw为脉冲宽度,per为脉冲周期。本例采用负脉冲进行瞬态分析,其相应数值为:v1=12V、v2=0V、td=10μs、tr=0.1ns、tf=0.1ns、pw =5μs、per=20ns,然后在菜单中单击“Anal ysis”选项,首先选“Electronic Rule Check”,此时提示你应先存盘,存完盘后就“Create Netlis t”,然后选择“Setup”选项中要仿真的类型,如:瞬态分析、交流分析、噪声分析、失真分析和灵敏度分析等,选择其中的参数,如:扫描间隔、扫描时间等。本例选择瞬态分析,时间增量为1ns,扫描时间为0~40μs,最后按下“Simulate”(或按仿真图标)进行仿真,如果电路及设置没有错误,就形成一个Probe输出的图形画面,选择所要观测的节点,可以看其电流电压的波形,而且还可以利用函数来求节点间或元件间的电压、电流波形。

图2为图1电路的工作波形,它们分别是脉冲信号、555定时器的2脚、5脚、6脚、3脚的波形。由图可知,输出脉冲幅度约为10.4V,脉宽tw≈11.7μs,v0的上升时间tr≈40ns,下降时间tf≈20ns。可见555定时器在阻性负载的条件下,输出电压v0的上升沿及下降沿都很陡,可以满足一般应用的要求。

由于输出脉宽tw与时间常数RtCt成正比,所以要改变输出脉宽tw应调节Rt,Ct。现选取Rt=91kΩ,Ct=0.01μF,计算得到输出电压v0的波形如图3所示,输出脉宽tw≈998.4μs,满足设计要求。此时扫描时间设为4ms,其脉冲源也相应地变为vpulse(12 0 0.1ms 1ns 1ns 0.5ms 2ms)。

初三物理电路图专题及答案

初三物理电路图专题及 答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第Ⅰ卷(选择题,共30分) 一、选择题(本题10小题.每小题3分,共30分;请将每题只有一个符合题意的选项填写在相应题后的括号内) 1.关于生活中的一些电路连接,下列判断不正确的是() A.节日的夜晚,装扮秦淮河畔小树的小彩灯是串联的 B.道路两旁的路灯,晚上同时亮,早上同时灭,它们是串联的 C.一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇,使用时互不影响,它们是并联的 D.楼道中的电灯是由声控开关和光控开关共同控制的,只有在天暗并且有声音时才能亮,所以声控开关、光控开关及灯是串联的2.图3-1为路口交通指示灯的示意图。指示灯可以通过不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为。据你对交通指示灯的了解可以推断() A.红灯、黄灯、绿灯是串联的 B.红灯、黄灯、绿灯是并联的 C.红灯与黄灯并联后再与绿灯串联 D.绿灯与黄灯并联后再与红灯串联 3.如图3-2甲所示,电冰箱内有一个通过冰箱门来控制的开关,当冰箱门打开时,开关闭合使冰箱内的照明灯点亮;当冰箱门关闭时,开关断开使冰箱内的照明灯熄灭. 在图乙的四个电路中,能正确表示冰箱开门状态下冰箱内照明电路的是() 。 图3-2甲图3-2乙 图3-1 图3-3 图3-4 图3-5 4.如图13-3所示,在探究并联电路中的电流关系时,小明同学用电流表测出A、B、C三处的电流分别为I A=0.4A、I B=0.2A、I C=0.2A,在表格中记录数据后,下一步应该做的是() A.整理器材,结束实验 B.分析数据,得出结论 C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值 D.换用电流表的另一量程,再测出一组电流值 5.小华和几位同学在学校实验室探究并联电路中的电流关系时,连接了如图13-4所示的电路。当开关S由断开到闭合时,关于两个电流表的示数变化情况,你认为正确的是() A、A1的示数变大,A2的示数不变 B、A1的示数变小,A2的示数变大 C、A1的示数变大,A2的示数变小 D、A1的示数不变,A2的示数变大 6.如图3-5所示,开关S闭合时,可能发生的现象是() A. L1被烧坏 B. L1、L2均不发光 C. 电池被烧坏 D. L2被烧坏 7.如图3-6所示,粗心的小强把电流表当作电压表接在了L1的两端。此时如果闭合开关,一定 ..会发生() A、电源短路 B、电流表损坏 C、L1不亮 D、L2的灯丝烧断

基于pspice的电路仿真实验设计

目录 第一章pspice简介 (4) 1.1 PSPICE的起源与发展 (4) 1.2 PSPICE仿真软件的优越性 (6) 1.3 PSPICE的组成 (7) 第二章pspice中的电路元器件介绍 (9) 2.1. 电阻、电容和电感 (11) 2.2 有源器件 (11) 2.3 信号源及电源 (11) 第三章pspice的仿真 (12) 3.1 pspice的仿真功能 (12) 3.2 pspice软件的仿真步骤 (15) 3.3 pspice仿真使用中应主义的问题 (15) 第四章实验设计 (16) 4.1 实验一:二极管整流电路仿真 (16) 4.2 实验二:555定时器组成的单稳态触发器 (18) 第五章结束语及感想 (21) 参考文献 (22)

摘要: 在众多的仿真软件中,PSpice软件以其强大的仿真设计应用功能,在电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的使用。PSpice及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力,更新设计理念有较大的好处。本论文首先简要介绍了PSpice软件的基本功能和特点以及软件的基本操作方法,然后从电路分析的具体实验给出了的PSpice具体操作步骤,接着进行了电子电路应用系统的设计与仿真,并通过精确的仿真结果进一步体现了仿真PSpice软件的优越性,同时也反映了仿真实验在当今电路设计中的重要意义。 第一章 Pspice简介 1.1 Pspice简介 Pspice是由Spice发展而来的用于微机系列的通用电路分析软件。 Spice(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校开发的电路仿真程序。随后,版本不断更新,功能不断完善。目前广泛使用的Pspice(P:Popular)软件是美国Microsim公司于1996年开发的基于Windows环境的仿真程序。它主要用于电子电路的仿真,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成网表,模拟和计算电路的功能,不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其他性能的分析优化,以使设计电路达到最优的性能指标,还可以分析数字电子线路和模数混合电路,被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件,具有广阔的应用前景。 1.2 PSPICE的起源与发展 用于模拟电路仿真的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成,主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出,但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年,加州大学伯克利分校用C语言对SPICE 软件进行了改写,并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时,各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件,在SPICE的基础上做了大量实用化工作,从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。

电路设计(含答案)

电路设计 一、单选题(共10道,每道10分) 1.小红发现教室里的一个开关可以同时控制两盏灯。图中符合要求的电路图是( ) A. B. C. D. 答案:D 解题思路: 教室里的灯必须是并联的;对于并联电路干路中的开关也可以控制整个电路,所以由一个开关同时控制两盏灯,则开关必须连在干路上。故答案选D。 试题难度:三颗星知识点:电路设计 2.一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。使用时,有时需要各自独立工作,有时需要它们同时工作。如图所示的电路,你认为符合上述要求的是( ) A. B. C. D. 答案:C 解题思路: 根据题意,照明灯和换气扇,有时需要各自独立工作,所以它们必须是并联的,并且要各有开关控制,所以A、B、D不符合题意,只有C符合题意。故选C。 试题难度:三颗星知识点:电路设计

3.楼道中常见的“声光控”照明灯,当声、光强度均达到一定程度时,灯泡会正常发光,否则灯泡不发光。下面的四幅电路图中,既满足上述条件,又符合安全用电要求的是( ) A. B. C. D. 答案:B 解题思路: 光控开关和声控开关同时控制一盏灯,同时符合光暗到一定程度,而且有一定的声音时电灯才发光,两个开关和灯泡应该是串联的。故选B。 试题难度:三颗星知识点:电路设计 4.冲洗照片用的“曝光箱”内有红白两个灯泡,箱外有两个开关S1、S2,根据需要,当先闭合S1时只有红灯L1发光,再闭合S2时红灯L1和白灯L2均发光,并且要求在S1闭合前,即使先闭合S2,白灯L2也不发光。下列电路中能够符合上述要求的是( ) A. B. C. D.

答案:D 解题思路: 根据题意,两个电灯的关系是并联,且S1在干路上,控制两个灯泡,S2在支路上,只控制灯泡L2。 故选D。 试题难度:三颗星知识点:电路设计 5.为了生活方便,卧室里的同一个照明灯通常用两个开关控制。一个安装在进门处,另一个在床头附近,操作任意一个开关均可以开灯、关灯。下面四幅图是小明用电池作为电源设计的四个电路模型,能满足要求的是(其中A图和B图中的S1、S2为单刀双掷开关)( ) A. B. C. D. 答案:A 解题思路: A:任意拨动S1、S2,均可以开灯和关灯,符合题意; B:当拨动S1会造成短路,不符合题意; C:闭合S1之后,拨动S2不能关掉灯泡,不符合题意; D:只有两个开关同时闭合,才能使灯泡发光,不符合题意。 故选A。 试题难度:三颗星知识点:电路设计 6.如图所示的电蚊拍,具有灭蚊和照明的双重功能。当开关S1和S2都闭合时,灭蚊网与灯都通电同时起到灭蚊和照明的作用;当开关S1闭合,S2断开时,只有灭蚊网通电起到灭蚊作用。下列电路设计符合这种要求的( )

PSpice 92电子电路设计与仿真

电子线路实验报告

Pspice 9.2 电子电路设计与仿真 实验报告 学号:080105011128 专业:光信 班级:081班 姓名:李萍

一、启动PSpice 9.2—Capture CLS Lite Edition 在主页下创建一个工程项目lp 二、画电路图 1.打开库浏览器选择菜单Place/Part—Add Liabray, 提取:三极管Q2N2222、电阻R、电容C、电源VDC、模拟地0/Source、信号源VSIN。 2.移动元件、器件。鼠标选中该元、器件并单击,然后压住鼠标左键拖到合适位置,放开鼠标即可。 3.翻转某一元、器件符号。 4.画电路线 选择菜单中Place/wire,此时将鼠标箭头变成一支笔。 5.为了突出输出端,需要键入标注V o字符,选择菜单Place/Net Alias—Vo OK! 6.将建立的文件(wfh.sch)存盘。 三、修改元件、器件的标号和参数

1、用鼠标箭头双击该元件符号(R或C),此时出现修改框,即可进入标号和参数的设置 2、VSIN信号电源的设置:①鼠标选中VSIN信号电源的FREQ用鼠标箭头单击(符号变为红色),然后双击,键入FREQ=1KHz、同样方法即键入VoEF=0V、VAMPL=30mv。②鼠标选中VSIN 信号电源并单击(符号变为红色)然后用鼠标箭头双击该元件符号,此时出现修改框,即可进入参数的设置,AC=30mv,鼠标选中Apply并单击,退出 3、三极管参数设置:鼠标选中三极管并单击(符号变为红色)然后,选择菜单中的Edit/Pspice Model。打开模型编辑框Edit/Pspice Model 修改Bf为50,保存,即设置Q2N2222-X的放大系数为50。 4、说明:输入信号源和输出信号源的习惯标法。 Vs、Vi、Vo(鼠标选中Place/Net Alias) 单级共射放大电路 四、设置分析功能 1、静态

Pspice仿真

PSPICE实验报告 完成实验共7个 第四章二个,第三章二个,第五章一个, 第六章一个,第二章一个 (部分图片由于修改了扫描速率,导致绿线变为了灰色线)姓名:张熙童 班级:智能二班 学号:201208070225

第四章基本共射极放大电路 实验背景 BJT的重要特性之一是具有电流控制(即电流放大)作用,利用这一特性可以组成各种放大电路,单管放大电路是复杂放大电路的基本单元。这里以基本共射极放大电路为例,显然放大电路中可能会交、直流共存。分析放大电路的工作情况的基本方法有图解分析法和小信号模型分析法。这里用到了图解分析法,这种方法特别适用于分析信号幅度较大而工作频率不太高的情况,它直观、形象,有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。 实验目标 1.静态工作点的计算 2.通过仿真实验理解基本共射极放大电路的基本原理. SPE4.9.1 题目简述: 共射极放大电路分别为下图a与图b所示。设两图中BJT均为NPN型硅管,型号 为Q2N3904,Bf=50(Bf为共射极放大系数)。图中的C e 是R e 的旁路电容。试用 Pspice程序分析: 分别求两路电路的Q点; 作温度特性分析,观察当温度在-30度~ +70度范围变化时,比较两电路BJT的集电极电流I c 的相对变化量; 是否可将图a与图b放在同一个窗口执行仿真并进行比较? 共射极放大电路有两种,两图的BJT均为PNP管,型号为2N3904,放大系数为50。 BJT参数: 书图4.4.1共射极放大电路如图基极分压射极偏置电路:

书图4.3.7共射极放大电路如图固定偏置电路: 数据记录: 图4.4.1 静态工作点:

PSPICE仿真

目录 介绍: (2) 新建PSpice仿真 (3) 新建项目 (3) 放置元器件并连接 (3) 生成网表 (5) 指定分析和仿真类型 (5) Simulation Profile设置: (6) 开始仿真 (7) 参量扫描 (9) Pspice模型相关 (11) PSpice模型选择 (11) 查看PSpice模型 (11) PSpice模型的建立 (12)

介绍: PSpice是一种强大的通用模拟混合模式电路仿真器,可以用于验证电路设计并且预知电路行为,这对于集成电路特别重要。 PSpice可以进行各种类型的电路分析。最重要的有: ●非线性直流分析:计算直流传递曲线。 ●非线性瞬态和傅里叶分析:在打信号时计算作为时间函数的电压和电流;傅里叶分 析给出频谱。 ●线性交流分析:计算作为频率函数的输出,并产生波特图。 ●噪声分析 ●参量分析 ●蒙特卡洛分析 PSpice有标准元件的模拟和数字电路库(例如:NAND,NOR,触发器,多选器,FPGA,PLDs和许多数字元件) 分析都可以在不同温度下进行。默认温度为300K 电路可以包含下面的元件: ●Independent and dependent voltage and current sources 独立和非独立的电压、电流 源 ●Resistors 电阻 ●Capacitors 电容 ●Inductors 电感 ●Mutual inductors 互感器 ●Transmission lines 传输线 ●Operational amplifiers 运算放大器 ●Switches 开关 ●Diodes 二极管 ●Bipolar transistors 双极型晶体管 ●MOS transistors 金属氧化物场效应晶体管 ●JFET 结型场效应晶体管 ●MESFET 金属半导体场效应晶体管 ●Digital gates 数字门 ●其他元件(见用户手册)。

电路习题集及答案

第一章 电路的基本概念和基本定律 1.1指出图(a )、(b )两电路各有几个节点?几条支路?几个回路?几个网孔? (a) (b) 习题1.1电路 解:(a )节点数:2;支路数:4;回路数:4;网孔数:3。 (b )节点数:3;支路数:5;回路数:6;网孔数:3。 1.2标出图示电路中,电流、电动势和电压的实际方向,并判断A 、B 、C 三点电位的高低。 解:电流、电动势和电压的实际方向如图所示: A 、 B 、 C 三点电位的比较:C B A V V V >> 1.3如图所示电路,根据以下各种情况,判断A 、C 两点电位的高低。 解:(1) C A V V > (2)C A V V > (3)无法判断 1.4有人说,“电路中,没有电压的地方就没有电流,没有电流的地方也就没有电压”。这句话对吗?为什么? 解:不对。因为电压为零时电路相当于短路状态,可以有短路电流;电流为零时电路相当于开路状态,可以有开路电压, 1.5求图示电路中,A 点的电位。

(a ) (b ) 习题1.5电路 解:(a )等效电路如下图所示: (b )等效电路如下图所示: 1.6如图所示电路,求开关闭合前、后,AB U 和CD U 的大小。 1.7求图示电路中,开关闭合前、后A 点的电位。

解:开关闭合时,等效电路如图所示: 开关打开时,等效电路如图所示: 1.8如图所示电路,求开关闭合前及闭合后的AB U 、电流1I 、2I 和3I 的大小。 1.9如图所示电路,电流和电压参考方向如图所示。求下列各种情况下的功率,并说明功率的流向。 (1)V 100A,2==u i ,(2)V 120A,5=-=u i , (3)V 80A,3-==u i ,(4)V 60A,10-=-=u i 解:(1)A :)(200提供功率W ui p -=-=; B :)(200吸收功率W ui p == (2)A :)(600吸收功率W ui p =-=; B :)(600提供功率W ui p -== (3)A :)(240吸收功率W ui p =-=; B :)(240提供功率W ui p -==

PSpice电路仿真报告

PSpice 电路仿真报告 ——11351003 陈纪凯 一、 实验目的 1. 学会Pspice 电路仿真软件的基本使用 2. 掌握直流电路分析、瞬态电路分析等仿真分析方法 二、 实验准备 1. 阅读PSpice 软件的使用说明 2. 掌握节点法和网孔法来分析直流电路中各元件的电流和电压 3. 掌握用函数式表示一阶、二队电路中某些元件的电流和电压 三、 实验原理 用PSpice 仿真电路中各元件属性并与计算理论值比较,得出结论。 四、 实验内容 A. P113 3.38 1. 该测试电路如图a-1所示。输入该电路图,设置好元件属性和合适的分析方法,按 Analysis/Simulate 仿真该电路。 图a -1 图a-2 2. 仿真结果如图a-2所示。 3. 比较图a-2中仿真出来的数据与理论计算出来的数据。 计算值为: 1.731i A =,153.076V V =,262.885V V = 仿真值为: 1.731i A =,153.08V V =,262.89V V = 经比较,发现计算值与仿真值只是精确度不一样,精确值相等。 B. P116 3.57 1. 该测试电路图如图b-1如示。设置好元件属性及仿真方法。

图b- 1图b- 2 2.仿真出来的电路中各支路电流值如图b-2所示。 3.比较仿真值与理论计算值。 计算值:用网孔分析法得到线性方程组如下: 用matlab解上述方程得 i=1.5835A, i=1.0938A, i=1.2426A, i=-0.8787A 即 1234 i=1.584A, i=1.094A, i=1.243A, i=-0.87872A 从图b-2可以读出仿真值: 1234把计算值当作真实值,把仿真值当作测量值,计算相对误差如下表

电路连接专题练习及答案

《电路连接》专题练习及答案 1.学校有前门和后门,在前门和后门各有一个开关,在学校保卫科有红、绿两盏灯和电源.要求:前门来人红灯亮,后门来人绿灯亮. (1)请设计这个电路,在方框内画出电路图,并连接图中的实物电路. (2)请指出此电路中需改进的地方. 2.请用笔画线代替导线,在图中将两个灯泡、开关连成串联电路. 3.请根据电路图连接实物电路. 4.根据图所示的实物电路,在右边框格中画出它的电路图. 5.根据题意作图. (1)在如图甲中画出电路图中的电流方向,并连接图乙的实物图. (2)请根据如图丙实验电路,在图方框内画出电路图.

6.图2为小阳同学按图1电路图所连接的实物电路的一部分,请你帮助小阳完成剩下部分电路的连接. 7.根据如图所示的电路图将实物图连接完整,用笔画线代替导线. 8.如图所示,请将下列的电路图画出对应的实物图. 9.请根据如图1所示的电路图,补上图2实物图中缺少的一条导线.

10.根据实物图画出相应的电路图来(画在虚线框). 11.根据图甲所示的实物连接图,在图乙方框处画出电路图. 12.根据实物图1,在图2的方框内画出相应的电路图: 13.根据图示的实物连接图,画出对应的电路图. 14.根据下面的实物图在方框内画出对应的电路图.

15.请根据图a中的电路图实物图,在b图中画出相应的电路图. 16.按照图中的实物图在方框中作出电路图. 17.请按照图所示的实物图在方框内画出对应的电路图. 18.画电路图. 19.按照电路图连接实物图.

20.图1的电路图连接好图2的实物电路. 21.运用知识解决问题 (1)画出如图1实物图的电路图; (2)请你根据如图2图甲电路图,在图乙中连接好实物电路. 22.请你根据图甲电路图,在图乙中连接好实物电路.

PSpice仿真实验报告

实验七:使用PSpice软件对混频电路仿真 一.实验目的 1. 掌握PSpice软件的基本操作(包括设计绘制电路、仿真调测、时域频域分析)。 2.掌握如何使用PSpice仿真软件研究分析三极管混频器和乘法器混频器工作原理。 3.通过实验中波形和频谱,研究三极管混频与乘法器混频的区别。 二.实验仪器 1.计算机2.PSpice8.0软件 三.实验内容 1.在PSpice原理图编辑环境下分别完成三极管混频和乘法器混频的电路绘制; 2.对以上两种电路分别进行仿真,显示时域波形图(参与混频的两个频率为1kHz和10kHz); 3.对以上两种电路的输出波形分别进行FFT(频域分析),指出二者的频谱差别。四.实验步骤 1.实验准备 在计算机上安装PSpice8.0软件包(安装过程中如有提示,选默认即可)。 2.原理图的绘制方法 安装成功后,选择Windows程序->DesignLab Eval 8->Schematics即可打开原理图编辑界面。然后按如下操作: (1)选择与布放元器件:菜单 -> Draw -> Get New Part…选择所需电路元器件 -> Place&Close (2)连接元器件:把所需元器件布放完毕后,可点击菜单栏下方的快捷图标按钮“”将各元器件按照下图提示连接起来。 图1 三极管混频原理图

图1提示:图中Vcc与VBB选择元件库中的“VDC”元件,分别双击它们,按照图中标记设定好直流电压(DC)参数。V1与V2选择元件库中的“VSIN”元件。双击这些元件可以改变这些电压的参数,将V1和V2的振幅(VAMPL)参数都设置为0.01V,频率(FREQ)参数按上图标记设定好。“地”选择库中的“AGND”元件。 图2 乘法器混频原理图 图2提示:图中的乘法器直接使用库中的“MULT”元件。V1与V2选择元件库中的“VSIN”元件。振幅都设为0.01V,频率分别为1kHz和10kHz。 3.时域仿真及频域分析 ⑴实验步骤 ①在电脑D:\盘上创建pspice目录。将电路图按上面提示画好,并将各参数按上述提示要求设好,点击File -> Save把文件保存在D:\pspice目录下。 ②选择菜单–> analysis -> Setup 将Transient选项左侧选上对钩(其他项均不选),如下图所示

基于PSpice软件的二极管电路仿真

基于PSpice软件的二极管电路仿真 一、实验目的 1.掌握PSPICE软件中工程的建立方法。 2.掌握PSPICE软件中电路图的输入和编辑方法。 3.简单学习PSPICE软件中DC扫描的设置、仿真和波形查看方法。 二、实验工具 1.PC机 2.OrCAD 16.5软件 三、实验要求 1.熟悉PSPICE软件的安装及操作界面。 2.学会使用PSPICE软件对二极管进行简单的DC扫描仿真。 四、实验步骤 1.打开PSPICE软件,界面如下图1.1所示。 图1.1 软件界面 2.新建一个Diode工程,如下图1.2所示. 图1.2 新建工程

工程名为Diode,在Create a New Project Using中选择Analog or Mixed A/D项,该项表示模拟或数字混合仿真,其余三项不能用于模拟仿真。 然后,点击OK进行下一步。 3.下一步会弹出图1.3的对话框,新建一个为空的工程。 图1.3 空的工程 4.点击OK,即进入电路图编辑的界面,如图1.4所示。 图1.4 电路图编辑界面 在界面中,包含了绘图窗口、信息查看窗口和项目管理视图,项目管理视图如图1.5所示。 图1.5 项目管理视图

在该界面中,我们可以进行各种电路图的编辑。 5.在编辑电路图之前,我们需要添加器件库。在Capture中鼠标点击绘图窗口,点击绘图窗口的图标,即会弹出加载器件库的对话框,如图1.6所示。 图1.6 器件加载 在器件加载对话框中,我们选中所有器件库,即可添加各种元器件。 6.进行简单的电路图绘制及编辑,绘制、编辑后的电路图如下图1.7所示。 图1.7 电路图 电路图中,电源V1电压为0V,电阻R1阻值为10欧姆,D1为一个二极管。器件的使用情况如下表1.1所示。

集成电路设计习题答案-章 精品

CH1 1.按规模划分,集成电路的发展已经经历了哪几代?它的发展遵循了一条业界著名的定律,请说出是什么定律? 晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。MOORE定律 2.什么是无生产线集成电路设计?列出无生产线集成电路设计的特点和环境。 拥有设计人才和技术,但不拥有生产线。特点:电路设计,工艺制造,封装分立运行。 环境:IC产业生产能力剩余,人们需要更多的功能芯片设计 3.多项目晶圆(MPW)技术的特点是什么?对发展集成电路设计有什么意义? MPW:把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上,然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。意义:降低成本。 4.集成电路设计需要哪四个方面的知识? 系统,电路,工具,工艺方面的知识 CH2 1.为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用? 原材料来源丰富,技术成熟,硅基产品价格低廉 2.GaAs和InP材料各有哪些特点? P10,11 3.怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触?怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触? 接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触,金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触 4.说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。P13 5.列出你知道的异质半导体材料系统。 GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6.SOI材料是怎样形成的,有什么特点? SOI绝缘体上硅,可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。特点:电极与衬底之间寄生电容大大减少,器件速度更快,功率更低 7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点? 肖特基接触:阻挡层具有类似PN结的伏安特性。欧姆型接触:载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。 8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。P19,21 CH3 1.写出晶体外延的意义,列出三种外延生长方法,并比较各自的优缺点。 意义:用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。外延方法:液态生长,气相外延生长,金属有机物气相外延生长 2.写出掩膜在IC制造过程中的作用,比较整版掩膜和单片掩膜的区别,列举三种掩膜的制造方法。P28,29 3.写出光刻的作用,光刻有哪两种曝光方式?作用:把掩膜上的图形转换成晶圆上的器件结构。曝光方式有接触与非接触两种。 4.X射线制版和直接电子束直写技术替代光刻技术有什么优缺点? X 射线(X-ray)具有比可见光短得多的波长,可用来制作更高分辨率的掩膜版。电子束

模电PSPICE仿真实验报告

实验一晶体三极管共射放大电路 实验目的 1、 学习共射放大电路的参数选取方法。 2、 学习放大电路静态工作点的测量与调整,了解静态工作点对放大电路性能的影响。 3、 学习放大电路的电压放大倍数和最大不失真输出电压的分析方法 4、 学习放大电路数输入、输出电阻的测试方法以及频率特性的分析方法。 、实验内容 确定并调整放大电路的静态工作点。 为了稳定静态工作点,必须满足的两个条件 条件一: 条件二: I 1>>I BQ V>>V BE I I =(5~10)I B V B =3~5V R E 由 V B V BE V B 再选定 I EQ I CQ 计算出Re R b2 I I ,由 V B V B I I (5~10)I B Q 计算出 m - Vcc V B R b1 再由 V CC V B (5~10)I BQ 计算出 Ri

Time 从输出波形可以看出没有出现失真,故静态工作点设置的合适。 改变电路参数: V1 12Vdc Rc 此时得到波形为: 400mV 200mV 0V -200mV 450us 500us 75k 3k 4.372V R2 50k Q1 Q2N2222 Re 2.2k C2 T 一 6.984V 10uF 彳Ce 100uF

2.0 V -4.0V 0s 50us 100us 口V(C2:2) V(C1:1) 150us 200us 250us 300us 350us 400us 450us 500us Time 此时出现饱和失真。 当RL开路时(设RL=1MEG Q)时: V1 输出波形为:

4.0V -4.0V 出现饱和失真 二、实验心得 这个实验我做了很长时间,主要是耗在静态工作点的调试上面。按照估计算出的Rb1、Rb2、Re的值带入电路进行分析时,电路出现失真,根据其失真的情况需要不停的调 节Rb1、Rb2和Re的值是电路输出不失真。 实验二差分放大电路 -、实验目的 1、学习差分放大电路的设计方法 2、学习差分放大电路静态工作的测试和调整方法 3、学习差分放大电路差模和共模性能指标的测试方法 二、实验内容 1. 测量差分放大电路的静态工作点,并调整到合适的数值。

PSPICE仿真流程

PSPICE仿真流程 (2013-03-18 23:32:19) 采用HSPICE 软件可以在直流到高于100MHz 的微波频率范围内对电路作精确的仿真、分析和优化。 在实际应用中,HSPICE能提供关键性的电路模拟和设计方案,并且应用HSPICE进行电路模拟时, 其电路规模仅取决于用户计算机的实际存储器容量。 二、新建设计工程 在对应的界面下打开新建工程: 2)在出现的页面中要注意对应的选择 3)在进行对应的选择后进入仿真电路的设计:将生成的对应的库放置在CADENCE常用的目录

中,在仿真电路的工程中放置对应的库文件。 这个地方要注意放置的.olb库应该是PSPICE文件夹下面对应的文件,在该文件的上层中library 中 的.olb中的文件是不能进行仿真的,因为这些元件只有.olb,而无网表.lib。 4)放置对应的元件: 对于项目设计中用到的有源器件,需要按照上面的操作方式放置对应的器件,对于电容, 电阻电感等分离器件,可以在libraries中选中所有的库,然后在滤波器中键入对应的元件 就可以选中对应的器件,点击后进行放置。 对分离元件的修改直接在对应的元件上面进行修改:电阻的单位分别为:k m; 电容的单位分别为:P n u ;电感的单位分别为:n 及上面的单位只写量级不写单位。 5)放置对应的激励源: 在LIBRARIES中选中所有的库,然后键入S就可以选中以S开头的库。然后在对应的 库中选中需要的激励源。 激励源有两种一种是自己进行编辑、手工绘制的这个对应在库中选择: 另外一种是不需要自己进行编辑:

该参数的修改可以直接的在需要修改的数值上面就行修改,也可以选定电源然后点击右键后进行对应的修改。 6)放置地符号: 地符号就是在对应的source里面选择0的对应的标号。 7)直流电源的放置: 电源的选择里面应该注意到选择source 然后再选定VDC或者是其它的对应的参考。 8)放置探头: 点击对应的探头放置在感兴趣的位置处。

初中科学电路图专题及答案

初中科学电路图专题二 1、(2011吉林)在干燥的季节里,人们穿着化纤衣料的衣服时,衣服常会吸附在身上。请 解释这种现象产生的原因。 2、(2011连云港)为了生活方便,卧室里的同一个照明灯通常用两个开关控制.一个安 装在进门处,另一个在床头附近,操作任意一个开关均可以开灯、关灯。下面四幅图 是小明用电池作为电源设计的四个电路模型,能满足要求的是(其中A图中的S l、S2及C图中的S1为单刀双掷开关)() 3、(2011年杭州市)利用“光控开关”和“声控开关”可以节约居民楼里楼道灯的用电。 其中“光控开关”能在天黑时自动闭合,天亮时自动断开;“声控开关”能在有声音时自动 闭合,无声音时自动断开。下列电路图中合理的是() 4、(2011成都)家庭中的装饰吊灯,共有六盏灯,由两个开关控制,每个开关控制三盏灯,每盏灯的额定电压都是220V。则图6(乙)所示电路中,与之对应的是() 图6(乙) 5、(衢州卷)为保证司乘人员的安全,轿车上设有安全带未系提示系统。当乘客坐在座椅上 时,座椅下的开关S1闭合,若未系安全带,则开关S2断开,仪表盘上的指示灯亮起;若系 上安全带,则开关S2闭合,指示灯熄灭。下列设计最合理的电路图是()

6、(09平原会考)小轿车的仪表盘上,有一个显示汽车车门关闭状况的指示灯。只要四个 车门中有一个没关闭(此时装在车门上的电路开关处于断开),指示灯就发光提醒。下面四 个电路中,能体现该装置工作原理的是() 7、(09杭州)小施学校的教学楼有东、南、西、北四扇大门,放学后要求都要将门关上。 平时传达室的蒋师傅住在南门,每天都要跑三个地方检查门是否关上,非常辛苦。小施学了电学后为减轻蒋师傅的工作量,设计了一电路图,即三个门中只要有门没关好(相当于一个开关断开),则代表该扇门的指示灯就会发光。下列电路图中符合要求的是:() 8、(09黄冈)击剑比赛中,当甲方运动员的剑(图中用“S甲”表示)击中乙方的导电服时, 电路导通,乙方指示灯亮。下面能反映这种原理的电路是() 9、(09綦江)家用电吹风由电动机和电热丝等组成,为了保证电吹风的安全使用,要求: 电动机不工作时,电热丝不能发热;电热丝发热和不发热时,电动机都能正常工作。如图3所示电路中符合要求的是( ) 10、只增加一根导线,使电路变成并联电路,则这根导线应该接在_ 两点之间。

OrCAD-PSpice电路仿真综合实验

课程名称:电路实验实验名称:PSpice 仿真综合实验实验学时:3学时 仪器设备:计算机、模块化电路实验装 置 实验平台:PSpice 仿真软件、硬件实验系统 课程目标:学习运用PSpice 仿真软件求解直流电路。掌握直流工作点及直流扫描分析方法,学习用Capture软件绘制电路图、进行直流工作点及直流扫描分析的设置和观察仿真输出结果。 一、实验任务 1.检测与作业 (1)查看自己家里的总电源是空气开关还是刀闸开关,其规格参数的额定电流是(63A )。(2)视频2中电路实验室的总电源正常供电,如果实验台的直流电压源没电,可能产生故障的原因有 哪些? 直流电压源发生接地短路,直流电压源内部发生故障开路,总电源到实验台之间的线路断路。 (3)绘制仿真电路图时,有关输入电路图名称说明正确的是:A A. 电路图名称可由英文字符串或数字组成,不能存在汉字。 B. 电路图名称可由英文字符串或数字组成,可以存在汉字。 C. 电路图名称可由英文字符串或数字或汉字组成。 (4)绘制仿真电路图时,必须要有一个电位为零的接地符号,否则被认为出错。接地符号为:B A. B. (5)填空题:PSpice在绘制电路图时可以放置波形显示标示符Marker(又称探针),以便在分析之 后直接确定要显示的信号曲线,以下波形显示标示符的功能是: A. : 显示电压/电平波形曲线。 B. : 显示电位差波形曲线。 C. : 显示电流波形曲线。 (6)下图所示受控源的符号中,1、2两接线端为控制端,应按照参考方向 1 2 接入电路,3、4两接线端为输出端,控制系数为 2 。 1 23 4 (7)下图所示电压探针测量的是节点n1和n2之间电压。

回转器电路设计(完整版,包括pspice仿真电路以及实验大数据)

南京航空航天大学电路实验报告 回转器电路设计 姓名:李根根 学号:031220720

目录 一、实验目 的………………………………………………………………………………………. 2 二、实验仪 器………………………………………………………………………………………. 2 三、实验原 理………………………………………………………………………………………. 2 四、实验要 求………………………………………………………………………………………. 3 五、用pspice软件进行电路仿真并分析……………………………………………..…. 5 六、实验内 容……………………………………………………………………………………… 9 七、实验心 得………………………………………………………………………….….….….. 11 八、附件(Uc – f 图) (12)

一、实验目的 1.加深对回转器特性的认识,并对其实际应用有所了解。 2.研究如何用运算放大器构成回转器,并学习回转器的测试方法。 二、实验仪器 1.双踪示波器 2.函数信号发生器 3.直流稳压电源 4.数字万用表 5.电阻箱 6.电容箱 7.面包板 8.装有pspice软件的PC一台 三、实验原理 1.回转器是理想回转器的简称。它是一种新型、线性非互易的双端口元件,其电路符号如图所示。其特性表现为它能够将一端口上的电压(或者电流)“回转”成另一端口上的电流(或者电压)。端口变量之间的关系为 I1 = gu2 u1 = -ri2 I2 = gu1 u2 = ri1 式子中,r,g称为回转系数,r称为回转电阻,g称为回转电导。

《超大规模集成电路设计》考试习题(含答案)完整版分析

1.集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段?划分集成电路的标准是什么? 集成电路的发展过程: ?小规模集成电路(Small Scale IC,SSI) ?中规模集成电路(Medium Scale IC,MSI) ?大规模集成电路(Large Scale IC,LSI) ?超大规模集成电路(Very Large Scale IC,VLSI) ?特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC,ULSI) ?巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC,GSI) 划分集成电路规模的标准 2.超大规模集成电路有哪些优点? 1. 降低生产成本 VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少. 2.提高工作速度 VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得. 3. 降低功耗 芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降. 4. 简化逻辑电路 芯片内部电路受干扰小,电路可简化. 5.优越的可靠性 采用VLSI后,元件数目和外部的接触点都大为减少,可靠性得到很大提高。 6.体积小重量轻 7.缩短电子产品的设计和组装周期 一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度. 3.简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。 1、形成N阱 2、形成P阱 3、推阱 4、形成场隔离区 5、形成多晶硅栅 6、形成硅化物 7、形成N管源漏区 8、形成P管源漏区 9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装,完成集成电路的制造工艺 4.在VLSI设计中,对互连线的要求和可能的互连线材料是什么? 互连线的要求 低电阻值:产生的电压降最小;信号传输延时最小(RC时间常数最小化) 与器件之间的接触电阻低 长期可靠工作 可能的互连线材料 金属(低电阻率),多晶硅(中等电阻率),高掺杂区的硅(注入或扩散)(中等电阻率)

Pspice仿真报告(串并联振荡电路分析)

第三次高频电子线路小班课Pspice电路仿真实验报告 此处为校徽 研究题目:串并联振荡电路分析 班级:电子信息工程1402班 组别:第六组 组员: ***:主讲人 ***:仿真运行 ***:PPT制作 ***:文档整理

一、仿真实验题目: 6.将第4题中R1的电阻值改为4KΩ,试观察振荡电路输出波形,此时将电阻R2改为具有负温度系数的热敏电阻,(设此电阻值仍为10K Ω,随温度呈线性变化关系,在电阻模型参数中取Tc1=-0.13),设电路工作在28度,再次分析电路,记录输出波形,并分析原因。 图PSP-1-(1) 热敏电阻值的计算: R2=R ES=R*r*[1+Tc1*(T-T0)+Tc2*(T-T0)*2]=10*1*[1-0.13*(28-27) ]=8.7KΩ 环路增益:T(w0)=(R1+R2) / 3R1 二.仿真电路原理图:

图PSP-2-(1)三.参数 图PSP-3-(1)输入文件 图PSP-3-(2)

图PSP-3-(3) 四代码: **** 11/03/16 23:11:30 ******* PSpice 10.5.0 (Jan 2005) ******* ID# 0 ******** ** Profile: "SCHEMATIC1-DCSweep" [ F:\pspice jinshzuhen-pspicefiles\schematic1\dcsweep.sim ] **** CIRCUIT DESCRIPTION ****************************************************************************** ** Creating circuit file "DCSweep.cir" ** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT

专题 连接电路图与电路设计(带答案)

专题连接电路图与电路设计 类型一连实物电路 1.根据电路图,用笔画线表示导线,将实物元件连接起来。 2.根据如图所示的电路图,用笔画线表示导线,将元件连接起来。 3.根据电路图连接实物图。 4.根据电路图连接实物图。 为单刀双掷开关,可以分别与1、2两触点接通)。5.根据电路图连接实物图(S 1

6.如图所示,现有一个电池组,两个开关和两盏电灯,请你按要求先画出电路图,再按电路 图连好图中的实物电路。要求:只闭合S 1,灯L 2 亮;只闭合S 2 ,灯L 2 亮。 类型二画电路图 7.画出如图所示实物图的电路图。 8.如图所示的四个电路图中与右边实物图相对应的是( ) 9.将下面两个实物电路画成电路图(画在方框中),并标出电流方向。

10.根据如图所示的实物图,画出对应的电路图(要求连线要横平竖直,尽量使电路图简洁美观)。 11.根据连接的实物电路画出对应的电路图。 12.如图所示,只需改变一根导线的连接方法,就能使电流表同时测出通过两个灯泡的电流,在要改接的那根导线上打个“×”,再画出改接的导线,并在图示的虚线框内画出对应的电路图。 类型三电路的设计 13.(长沙中考)现代社会倡导文明出行,过人行横道时行人应遵守交通信号灯提示。小天发现人行横道的红、绿灯是独立工作的,他设计了下列几种电路图,其中合理的是( )

14.为保证司乘人员的安全,轿车上设有安全带未系提示系统。当乘客坐在座椅上时,座椅 下的开关S 1闭合,若未系安全带,则开关S 2 断开,仪表盘上的指示灯亮起;若系上安全带, 则开关S 2 闭合,指示灯熄灭。下列设计最合理的电路图是( ) 15.(兰州中考)某同学在洗浴时发现卫生间的排气扇可单独工作,但照明灯L 1和采暖灯L 2 不 能同时工作,下列电路图中符合要求的是( ) 16.一只玩具猫外形如图所示,猫体内有电池,猫手相当于一个开关,向下压猫手,猫脸上的两个小电灯会一起发光。把你猜想的猫体内的电路图画在方框内。

嵌入式电路设计习题及答案

1-1.按照你的理解介绍一下什么是物联网、传感网、英特网,它们之间的关系怎样? “物联网”也叫传感网,是指将各种信息传感设备,比如射频识 别装置、二维码识读设备、红外感应器、全球定位系统、激光 扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,可让 所有物品能远程感知和控制,形成一个更加智慧的生产生活体 系。 ?传感器网可以看成是传感模块+组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号,并不强调对物体的标识。 物联网的概念相对比传感器网大一些。 ?物联网,Internet of things,对物体进行标识。包含了传感器网、RFID、二维码等。主要试图区别于Internet,认为Internet是人与人之间的网络。而物联网是物物相连的网。 1-2.简单介绍一下嵌入式系统的开发模式的主要过程。 嵌入式系统开发的代码生成是在PC机上完成,但由于嵌入式目标平台的不同,就要求在开发机上的编译器能支持交叉编译(例如GCC)、链接,然后将程序的代码下载到目标机上指定位置,然后还要交叉调试。调试器还是运行在宿主机的操作系统上,被调试的程序是放在目标机上,通过串口或网络接口相连接。 主要流程为:编辑-交叉编译、链接-定位和下载-调试。嵌入式系统采用这种开发模式主要是自身的特点决定的。

1-3.简述虚拟仪器的定义。 虚拟仪器( VI - Virtual Instrumentation ) 是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来,用户可通过友好的图形界面来操作这台计算机,就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样,从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。 与传统仪器一样,如果忽略它的跨网络的位置透明性,它同样划分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。 2-1简述嵌入式系统的基本组成和各部分的功能。 主要由CPU(运算器、控制器)、存储器、输入和输出组成。 2-2. 嵌入式处理器一般包括哪几种主要类型?简述各自的特点。 嵌入式处理器包含有微控制器、数字信号处理器、微处理器和片上系统。 MCU的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。 DSP具有处理速度快,灵活,精确,抗干扰能力强,体积小等优点。 ●采用哈佛结构:采用数据总线与程序总线分离方式。 ●采用流水线技术 ●配有专用的硬件乘法-累加器:可在一个周期内完成一次乘法和 一次累加操作。 ●具有特殊的DSP指令:循环寻址、位码倒置。

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