Transcript 附录电路仿真分析
附录B 电路仿真分析 计算机及相关技术的发展极大地促进了电路分析与设计 技术的进步，相应的EDA（Electronic Design Automation） 产品层出不穷，熟练地应用这些产品，已成为提高电路 分析和设计技能的重要手段。 OrCAD（公司名）软件是其中的一种EDA产品 OrCAD软件覆盖了电子设计中的四项核心任务： （1）电路原理图设计 （2）电路仿真及优化设计 （3）印制电路板设计 （4）可编程逻辑设计 1. OrCAD软件系统的基本组成 软件模拟验证 优化设计 电路图编辑软件 Capture 原理图编辑 仿真参数设置 产生网络表 ……. 电路仿真/优化设计软件 PSpice/Optimizer 将原理图 对逻辑电路进行模拟 转化为 Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis 进行CPLD/FPGA设计 印制电路板图 印制电路板设计软件 Layout Plus 可编程逻辑设计软件 Express 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 （1）启动OrCAD/Capture 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 OrCAD/Capture程序窗口 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 （2）新建设计项目 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 新建项目（New Project）对话框 项目名称 项目类型 项目路径 默认扩展名 .opj 单击OK打开设计项目管理器 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 设计项目管理器（Project Manager) 窗口 设计资源 双击PAGE 进入原理图编辑器 右击Library 载入元件库 输出文件 Pspice仿真资源 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 双击PAGE → 原理图编辑窗口 基本工具栏 标题栏 PSpice工具栏 工作区 状态栏 菜单栏 绘 图 工 具 栏 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 右击Library → 载入元件库对话框 包含模拟电路的无源元件 包含参数可变的元件 包含半导体器件、集成电路等 包含各种独立电源 包含测量器件 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 4.放置电路元件 或者单击按钮 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 放置元件（Place Part）对话框 元件名 元件 列表 元件库 列表 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 5. 设置元件属性参数Property 双击图中的元件，可以设置元件属性参数， Value （电气参数值） Reference （元件编号） PCB Footprint （封装形式） 2 OrCAD/Capture电路图的绘制 6. 连接线路：选择菜单Place/Wire 7. 放置接地符号（设置参考点）选择菜单Place/Ground 3 OrCAD/PSpice软件简介 SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis） 即重点用于集成电路的模拟程序 PSpice PC机上运行的SPICE OrCAD/PSpice软件主要功能 模拟电路仿真 数字电路仿真 模拟数字混合电路仿真（PSpice A/D） 3 OrCAD/PSpice软件简介 OrCAD/PSpice软件中最基本的4种仿真类型 （1）直流分析：分析直流工作点（即直流响应） （2）直流扫描分析：改变电路中某个参数（自变量）的 取值，并对其每个取值分析所产生的的直流响应 （3）交流小信号频率特性分析：先计算电路的直流工作 点，然后使交流电源的频率在一定范围内变化，并用交 流小信号等效电路分析电路的交流信号响应。 （4）瞬态分析：在给定激励作用下分析电路的暂态响应 3 OrCAD/PSpice电路仿真的基本流程 新建设计项目（Project） 绘制电路图（OrCAD/Capture） 仿真分析类型及参数设置(Profile） 执行仿真（PSpice A/D） 仿真结果分析（PSpice Probe） 对设计任务采用 项目管理方式 人机交互方式编 辑电路图，是仿 真分析的输入 4种基本分析类 型之一，附加相 应的其它类型 在Probe窗口中 显示响应波形， 在有关文件中存 放响应数据 3 OrCAD/PSpice电路仿真的基本流程 一般地，在仿真过程中，如果电路设计方案不合适、电路图 生成中出错，或分析参数设置不当，都会导致仿真不能正常 进行，此时可能需要修改电路设计，或者纠正电路图的绘制 错误，或者重新设置仿真分析的参数。 另外，对于完整的电子设计自动化（EDA）过程，还可以在 仿真分析之后，调用PSpice A/D中的优化模块（Optimizer) 对电路进一步进行优化设计；还可以调用OrCAD/Capture 输出全套电路图纸及各种统计报表；还可以将电路设计图传 送给OrCAD/Layout，继续进行印制电路板的设计，等等。 4 设置仿真分析类型及参数 (1) 选择菜单PSpice/New Simulation Profile， 可打开“New Simulation”对话框 输入仿真 文件名 新的仿真 文件 单击按钮 Creat 4 设置仿真分析类型及参数 “Simulation Settings”对话框， 直流工作点分析 缺省选项：通用设置 5. 观察仿真结果 仿真结束后，观察仿真结果的方法 （1）单击快捷工具按钮 和 ，直流工作点分析结果： 节点电压和器件电流直接显示在电路图中。 5. 观察仿真结果 直流工作点仿真结果 5. 观察仿真结果 （2）单击快捷工具按钮，在原理图中放置电压、电流探 头 、 和 ，可以显示暂态分析中的响应波形。 5. 观察仿真结果 （3）在输出文件中查看数值结果 选择菜单PSpice/View Output File 仿真实验2：直流电路的仿真分析 要求： 1、设计一个直流电路： 结构要求：3个节点，4个支路 元件要求：含有1个电压源、1个电流源、1个CCCS （或者CCVS），若干电阻 2、仿真分析各节点电压和元件端子的电流。 3、理论计算仿真结果，并与仿真结果比较。 4、按照实验指导书的要求整理实验报告。 仿真实验7：频率特性与谐振现象的分析 实验要求： 1、自拟一个高通滤波器电路，要求其低频截止频率为1kHz。 并分析在不同参数下（不同R或C值）输出电压的频率特性。 2. 自拟一个R、L、C并联谐振电路，要求谐振频率为100kHz。 并分析不同R值时，电路中各元件电流的频率特性曲线。 实验报告要求： （1）总结分析电路频率特性时交流扫描分析的设置方法。 （2）打印电路图及输出的频率特性曲线。 （3）得出实验结论，并用电路理论知识加以解释。