Pspice简明教程

Pspice 教程

Pspice 教程课程内容：

补充说明（1 网表输出）（2 如何下载和使用新元件模型）

1.直流分析

2.交流分析

3.参数分析

4.瞬态分析

5.蒙特卡洛分析

6.温度分析

7.噪声分析

8.傅利叶分析

9.静态直流工作点分析

附录A: 关于Simulation Setting 的简介

附录B：关于测量函数的简介

附录C：关于信号源的简介

使用软件的说明：CADENCE仿真可以在Capture或者HDL界面下，

1Capture 的优点是界面简洁，容易学习，使用广泛。

HDL 的界面比较复杂，而且各种规则约束较多，

2 他们在使用的原理图库不同，Capture的原理图以*.olb的形式存放在

TOOL-capture -library中,而HDL的原理图、封装形式、以及物理信息都集成在share-library下的各自元件中；

3两者的仿真模型库相同，都在TOOL-pspice中。所以从仿真效果来看，两者没有区别。

4 HDL的好处是当完成原理图仿真后，可以直接输出网表，到APD版图中，供自动布局用。

一．直流分析

直流分析：PSpice 可对大信号非线性电子电路进行直流分析。它是针对电路中各直流偏压值因某一参数（电源、元件参数等等）改变所作的分析，直流分析也是交流分析时确定小信号线性模型参数和瞬态分析确定初始值所需的分析。模拟计算后，可以利用Probe 功能绘出Vo-Vi 曲线，或任意输出变量相对任一元件参数的传输特性曲线。首先我们开启DesignCapture / Capture CIS. 打开如下图所示的界面( Fig.1) 。

( Fig 1) 我们来建立一个新的工程 ( Fig.2)

( Fig.2)

我们来选取一个新建的工程文件! 我们可以看到以下的提示窗口。(Fig.3)

(Fig.3) 我们可以给这个工程取个名字，因为我们要做Pspice 仿真，所以我们要勾选第一个选项，在标签栏中选中!其它的选项是什么意思呢？

Analog or Mixed A/D 数模混合仿真

PC Board Wizard 系统级原理图设计

Programmable Logic Wizard CPLD 或FPGA 设计

Schematic 原理图设计

接下来我们看到了Pspice 工程窗口，即我们的原理图窗口属性的选择。(Fig.4)

(Fig.4)

我们在Creat based upon an existing project 下可以看到几个画版工程选项!其中包括：新的空画版，带层次原理图的画版等等。我们可以来选择一个空的工程画版。

(Fig.5)

(Fig.5) 这就是我们新的工程窗口设计界面。我们从窗口中可以看到相比Capture / Capture CIS 多了几个新的工具栏。在工程管理器中，我们先来熟悉一下这些快捷工具栏的作用。

基本的Pspice 的窗口设置可以点击View下面的Grid,toolbar等加入我们常用工具。

下面我们来调用器件的工具窗口器件窗口(Fig.6)

(Fig.6) 我们可以看到有几个选项，双击我们就可以调用这个器件选项! 好让我们来做几个简单的Pspice 直流仿真!

原理图：（双击元件名称或者数值可以直接修改）

我们所用到的器件信息：

大家按照上述原理图放置器件的时候，我们必须要注意到问题有：

1．器件是从哪种库中调用出来的？

在我们调用器件的时候，可以看见界面的上方有一个存放一部分元件的选择栏。这个选择栏叫design Cache.它用来存放我们最经常使用的一些器件以及我们在这个设计图已经用过的器件，如下图：这是在一个完整设计中包含的Cache.

2．地的选择

地的选择不是在Place part, 而是在Place ground 中出现!点击小图标，选择“0”，注意，一定要选择有0电位的地，否则在仿真会报错。

现在我们来接着做下一步!设置我们的仿真信息：我们点击或者从菜单中

选择Pspice--New Simulation Profile 选项! 将会弹出一个窗口!(Fig.7)

(Fig.7) 我们来给这个Simulation Profile 来明个名! 好做完这一步，会弹出一个窗口! Simulation Setting (Fig.8)，大家观察各个创选项的内容，这里可以设置仿真的类别，确定仿真的精度，设置仿真的源以及参数范围等··这里是这个软件最核心的部分。

(Fig.8) 我们先从Analysis 中开始看：有四个标签窗口：Analysis type( 分析类型); Sweep variable( 扫描变量); Options( 选项设置); Sweep type( 扫描类型)。

对此原理图的仿真设置时，在Analysis type( 分析类型)中我们选取DC Sweep. 在Option 中，我们选取Primary Sweep. 在Sweep variable 中可以看到很我关于选项： Voltage Source 电压源信息Current Source 电流源信息Global parameter 全局参数Model parameter 模型参数Temperature 温度设置.在Sweep type 中有下列变量： (Linear; logarithmic, value line)。

我们可以看看! 在我们这次仿真中，我们选择Linear 就可以!在Star 中添入0v，在End 中添入15v，在Increment 中，添入1v. 然后点击RUN ! 激活Simulator界面，但是这时候并没有波形，因为我们没有选。

我们可以点击Trace 选项从菜单中!(如下图所示)

选择Add Trace ，程序将会弹出一个Add Trace 窗口。在其中可以看到有两个标签Simulation Output variables 与Functions and Macros 。(Fig.9)

在这个窗口中，我们可以看到许多的变量，还有需要测量的信息函数!在操作的过程中，我们必须要注意到一点Trace Expression! 比如我们要看最大的的值的时候，先选择Max() 函数，再选择变量的类型。

我们来看看我们的仿真结果是不是领人满意？

仿真结果：(Fig.10)

(Fig.10) 通过波形，

我们可以从原理上分析此波形的正确性！

二．交流分析

交流分析：PSpice 可对小信号线性电子电路进行交流分析，此时半导体器件皆采用其线性模型。它是针对电路性能因信号频率改变而变动所作的分析，它能够获得电路的幅频响应和相频响应等特性参数。跟前面一样，我们新建一个工程test two.opj，前面的操作步骤一样。原理图如下(Fig.11)

(Fig.11)

所用到的器件为：

器件模型模型库

电源V1 VAC/Source

电阻R1 R/Analog_p

电感L1 L/Analog_p

电容C1 C/ Analog_p

地0 0/Source

现在我们来对Simulation Setting 来进行设置!设置如下(Fig.12)

(Fig.12) 这个设置跟我们在DC 中的设置很相似,从窗口中我们可以看到一些最为基本的设置信息! 我们的扫描类型为线性，值从500 至100k, Total 的值为200,Total 的含义就是我们取值的点为200 个.

波形图：(Fig.13) 我们测量显示的函数为I(R1)!

(Fig.13) 如果发现波形不是很好，我们可以修改一下，让显示的效果比较突出. 如何修改仿真波形参数呢？

点击Edit Profile ，就可以回到我们的仿真参数设置参数窗口!我们可以根据自己的需要来重

新来设置仿真参数!然后再来运行一下仿真结果。

做出仿真波形，如何才能够测量出波形的具体的数据信息呢？

我们选择信息框：

我们可以看到后面的工具栏由灰色锁定状态变为可用的状态!同时也会弹出一个小小的数据显示信息框。

从上面我们可以看到具体的信息! 现在我来介绍一下这个具体的小工具栏

通过软件的测量，我们可以求出最大的谐振频率为f=7.0503kHz , 最大电流为i=20mA 我们

可以通过计算验证它的准确性!

三．参数分析

我们在做电路设计的时候可以经常遇到一些问题就是，当确定了使用某个器件但需要频繁地修改它地数值来得到可靠的输出波形，比如R,C, 等等。我们可以改一次做一次仿真，但这就很麻烦而且很难确定最佳点，这样的时候我们就要用到参数分析了。参数分析就是针对电路中的某一参数在一定范围内作调整，利用PSpice 分析得到清晰易懂的结果曲线，迅速确定出该参数的最佳值。事实上，前面所讲的直流分析是随电源值步进，交流分析是随频率值步进也是参数分析。在做Pspice 仿真的时候，我们该怎样做呢？我们用做交流分析电路的原理图来做一个参数分析!

不过这张电路图我们要做一个小小的修改，如下图所示：(Fig.14)

从图中，我们可以看到多了一个Parameters 的文字，这个就是参数变量可以从Special 库文件中调用。

我们怎么让它做我们的变量符号名呢？

我们点击后，将这个文本文字放到工作平面台上!然后选中这个串文本文字，点击鼠标右键

就选择编辑其属性。如下图所示：

将会显示出属性窗口，我们现在开始编辑属性窗口信息!

点击New Row

将会弹出一个新的窗口，Add New Row 信息窗口

我们按下图所示添写：

点击Apply 选项，这样我们就为本设计建立了一个变量名为R地参数，回到原理图：将这个变量赋给R1电阻元件 (Fig.14) 注意它地格式加大括号。

接下来Simulation Setting.( 修改如下图所示) 选择Global变量为R,并且规定这个变量地范围：

好了!让我们来看看仿真波形!点击运行按钮! 出现提示窗口

我们可以看到提示出有R 的参数变化信息，点击ok!让我们看看Pspice 为我们做了些什么？是

不是真的有四个波形显示出来!

仿真出来的波形：

如果觉得这个波形不够直观，或者需要观测不同地点地参数范围，可以自己修改XY轴。

四．瞬态分析

瞬态分析：PSpice 可对大信号非线性电子电路进行瞬态分析，也就是求电路的时域响应。它可在给定激励信号情况下，求电路输出的时间响应、延迟特性；也可在没有任何激励信号的情况下，求振荡波形、振荡周期等。瞬态分析运用最多，也最复杂，对计算机要求高

我们用一个一阶的RC 电路来进行分析：

首先，我们要来认识一下这个脉冲信号源

现在我们来设置Simulation Setting, 在设置Simulation Setting 中，Analysis Type 选项选Time Domain (Transient ). 设置参数如下图所示!

我们来先分析一下波形的形状。输入的波形为矩形波，而输出波形为三角波形!而且是个积分电路!为什么？(t=RC=8000*1e-7=80ms, 这样大家可以年看到一个最为关键的问题，整个电路会出现上升的趋势，这样就可以看见了波形应该是来来回回的上升的过程!)其实大家刚刚学会如何设置参数分析方法，可以试着改变R 的参数，改变参数看看波形会变的如何

仿真波形(如下图)：

如果大家修改一下参数，因为时间时钟周期为20ms 所以我们改变一下参数，把阻值改为200 欧，看看电路什么样子？

是不是电路根我们分析的一样!其实这个过程大家可以自己去体会!

软件提供了多种激励信号源供大家使用，具体可以见附录1

五最坏情况分析

由于制造工艺上的问题，我们可能用到的器件参数不像我们在仿真中出现的哪么好!这样就存在着一个误差的问题! 例如，在仿真电路里地电阻为1K,在实际电路中，厚膜电阻总会有5％的误差，如果这个精度对整个电路有关键影响的话，我们如何在仿真中体现出来？

这就是容差分析。它包括两个内容：蒙特卡洛分析和最坏情况分析。

最坏情况（Worst Case）是指电路中的元件参数在其容差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。它的输出表现为输出函数可能出现的极端情况。如果存在最大偏差时都能满足设计要求，那说明是设计是完善的。

对器件容差的介绍：

①DEV 器件容差是指各元器件统一使用的容差，该容差可以相互独立变化。

②LOT 批容差是指各元器件的容差可以同时变化。

在我们的实际应用中，由于大部分器件经过二次挑选，得到一致性比较好的部分，因此，上述两种容差合并为TOL一种。

我们以下图进行最坏情况分析：

在进行容差分析前，我们必须要小注意到一个小小的问题，就是我们的偏置电阻都是没有容差值的!我们必须要手动加入容差值才行! 双击电阻R6, 然后进入属性设置