Pspice Simulation

1、 PSPICE 仿真入門 Pspice定義 nPspice是以Spice為核心發(fā)展起來的， Spice是Simulation Program with IC Emphasis 的縮寫。Microsim公司的 Pspice是 其中著名的一個。Microsim被 OrCAD并購后，Pspice程序更名為 OrCAD Pspice A/D,版本升為V9。 Cadence PSD 15.1 安裝注意事項 n參考CADENCE PSD 151.2 詳細安裝.pdf n順序安裝到6頁出現(xiàn)圖一界面時注意默認安裝路 徑為： C:PSD_data n手動修改路徑為C:CandecePSD_data n以下按安裝

2、說明順序安裝 n此處如果不修改路徑，在Pspice仿真時，從 Orcad調用 Pspice model 等子程序時,可能出 現(xiàn)“ Invoke Pspice model”的錯誤提示。 仿真步驟 n明確仿真目的 n繪制電路圖 n定義分析類型 n參看仿真結果 仿真常用庫 n仿真常用庫有包含各類電源的source.olb n包含常用分離器件的analog.olb n元器件廠商提供的PSPICE庫，可以下載后 導入 圖1-1 低通濾波器 123 0 n分析模擬圖1.1中的電路，計算并描繪出以 10us為步長，03ms內(nèi)的瞬態(tài)響應。要 求打印出V (1) 和(V3)的波形 n可以用記事本編輯電路文件，保

3、存為 *.CIR. n可以在CIS中直接繪制電路圖 電子電路文本輸入文件的規(guī)定 n節(jié)點 n元件值 n電路元件 n元件模型 n信號源 n分析類型 n輸出變量 節(jié)點 分析電路之前，首先要對電路的節(jié)點進行編 號。在圖1.1電路中，節(jié)點的編號已注明。節(jié)點 標號必須為09999之間的整數(shù)。節(jié)點0倍規(guī)定 為地節(jié)點，其他節(jié)點的編號是任意的。PSpice要 求，每個鍵點至少應連接兩個元件，即不能有懸 空節(jié)點。 元件值 n 在電路文件中，元件值寫在與元件相連的 節(jié)點后面。元件值用表標注浮點形式書寫， 后跟客源的數(shù)之比率和（或）單位后綴。 nPspice中約定了兩種后綴，比率后綴和單 位后綴。 比率后綴 nF 1

4、E-15 nP 1E-12 nN 1E-9 nU 1E-6 nM 1E-3 nMIL 25.4E-6 nK 1E3 nMEG 1E6 nG 1E9 nT 1E12 單位后綴 nV=伏 nA=安 nHz=赫 nOHM=歐姆 nH=亨 nF=法 nDEG=度 元件值注意事項 n在沒有比率后綴和單位后綴的情況下，隱 含量綱為默認量綱，為伏，安，赫茲等。 由于Pspice忽略所有單位后綴，下列表示 是等價的 25E-3 25.0E-3 25M 25MA 25MV n比率后綴都是大寫字母 nM代表milli（毫），而不是兆，2M應寫 作2MEG 或2MEGOHM 電路元件 n電路元件有元件名表示。元件名

5、必須按規(guī) 定的字母開頭，隨后就可以是數(shù)字或字母。 參考表1.1 電路元件和信號源代號 n無源元件的描述格式 表1.1電路元件和信號源代號 首字母電路元件或信號源首字母電路元件或信號源 B砷化鎵MES場效應管K互感（變壓器） C電容L電感 D二極管MMOS型場效應管 E電壓控制的電壓源Q雙極性晶體管 F電流控制的電流源R電阻 G電壓控制的電流源S壓控開關 H電流控制的電壓源T傳輸線 I獨立電流源V獨立電壓源 J結型場效應管W流控開關 無源元件的描述格式 n無源元件的描述格式如下 假定電流從正節(jié)點N+流向負節(jié)點N-。對圖1.1 中的無源元件描述如下： R11250 C1203.18UF L1231

6、5.9MH C2303.18UF R23050 元件模型 n一些電路元件值依賴于其他參量，例如電感的初 始狀態(tài)，隨溫度變化的電阻值等。電路元件的各 種參數(shù)可以通過元件模型給出。例簡單正弦信號 源的模型表示為： SIN(VO VAFREQ) 其中VO,VA代表偏置電壓和幅值電壓， FREQ為頻率。對于Vin=10sin(2X1000t)的 正弦電壓，描述語句為： SIN(0101KHZ) 信號源 n電壓(或電流)源可以是受控源,也可以是獨立源, 參考表1.1 n信號源描述語句格式為: 假定電流從正節(jié)點N+流向負節(jié)點N-，節(jié)點N+和 N-的順序很重要。圖1.1 中節(jié)點1和節(jié)點0之間的輸入信號源Vi

7、n的描述語句為： VIN10SIN(0101KHZ) 分析類型 n直流分析 n交流分析 n時域分析 n統(tǒng)計分析 直流分析 n輸入電壓/電流源，模型參數(shù)或溫度的直 流掃描（.DC） n線性化期間模型參數(shù)的確定（.OP） n小信號傳輸函數(shù)（戴維南等效電路） （.TF） n直流工作點（.OP） n靈敏度分析（.SENS） 交流分析 n小信號頻率響應（.AC） n噪聲分析（.NOISE） 交流分析用于分析電路的頻響特性，包括u-f特性 和-f特性。由于自變量是頻率，所以交流分 析又稱為頻域分析。 同時，在交流分析定義的頻段中，分析噪聲來源， 測量噪聲指標。 時域分析 時域分析是指在某一時間函數(shù)激勵下電

8、路的 時域響應特性。 n設置瞬態(tài)分析的初始條件（.IC） n時域響應（.TRAN） n傅立葉分析（.FOUR） 統(tǒng)計分析 n蒙特-卡羅分析（.MC） n最壞情況分析（.WCASE） Pspice提供了統(tǒng)計分析功能。包括蒙特-卡羅分析（.MC） 和 最壞情況分析（.WCASE） Montel carlo，蒙特卡羅分析是在考慮到器件參數(shù)存在容 差的情況下，分析電路特性隨器件容差的變化情況。這 種分析最接近電路的實際工作情況。最壞情況分析是分 析各器件容差對電路性能的最大影響量（即最壞情況）， 從而達到優(yōu)化電路設計的目的。 輸出變量 nPspice在打印或描繪輸出電壓或電流時具 有的特征。 例如：節(jié)

9、點3對于節(jié)點0的電壓可以寫作 V(3,0)或V(3)。 電路文件的格式-1 nPspice能讀懂的電路文件分為5部分： n描述電路類型的標題或注釋 n定義電路元件和模型參數(shù)的電路描述 n定義分析類型的分析類型描述 n規(guī)定輸出形式的輸出描述 n程序的結束命令.END 電路文件的格式-2 電路文件的一般格式如下： 標題 電路描述 分析類型描述 輸出描述 .END 結合圖1.1說明 電路文件的格式-3 A lowpass filter circuit with sinusoidal input voltage VIN10SIN(0101KHZ) R11250 C1203.18UF L12315.9M

10、H C2303.18UF R23050 .TRAN10US3MS .PLOTTRANV(3)V(1) .PROBE .END 雙擊已保存為*cir的文件，調用Pspice A/D進行仿真，出現(xiàn)如下界面 n此時可以進行修改或仿真 n如果進行仿真，可直接點擊按鈕Run,仿真結果見圖1.2 圖1.2 仿真結果 繪制電路圖進行仿真 n對于高版本的Pspice，可以直接利用其繪圖 功能直接繪制電路圖，然后調用Pspice進行 電路分析。步驟如下： n創(chuàng)建仿真文件 n繪制電路圖 n設置仿真類型 I.查看仿真結果 創(chuàng)建仿真文件 1.啟動OrCAD/Capture ：選擇“開始”“程序”“Cadence PS

11、D 15.1”“Capture CIS”，以進入Capture 的工作環(huán)境 2.創(chuàng)建新項目在菜單欄中選擇filenewProject 3.出現(xiàn)圖1.3的界面，輸入文件名字例如:T1，選擇文件類型. 在Create a New Project Using復選框中選擇: Analog or Mixed-Signal CircuitAnalog or Mixed-Signal Circuit單擊“OK” 4.出現(xiàn)”Create PSpice Project”對話窗口 選擇”Create a blank proj”，然后點“OK”. 建立一個空項目。 圖1.3 Name:鍵入項目名稱,如 T1 Loc

12、ation：點 Browse選擇項目名保 存的路徑，如 F:PSPICEsim Create a New Project Using： 工程項目后續(xù)處理功能選擇： nAnalog or Mixed-signal Circuit 本工程以后將進行數(shù)/?；旌戏抡?nPC Board Wizard 本工程以后將用來進行印刷版圖設計 nProgrammable Logic Wizard 本工程以后將用于可編程器件的設計 (在9.2版本已經(jīng)不支持) nSchematic 本工程只進行原理圖設計 繪制電路圖 n放置器件：和繪制普通原理圖過程一樣。區(qū)別在于所調用的庫必 須是Pspice庫，器件必須是有Psp

13、ice仿真模型的?？雌骷膶傩灾?有Pppicetemplate這一項，如圖1.4。特別注意地信號，必須是 pspicesource中“0”.見圖1.5。 n元器件間的電連接：執(zhí)行P1ace/Wire命令將光標移至互連線的起始 位置處，點擊鼠標左鍵移動鼠標，在互連線終點，單擊鼠標左鍵 進行連接，單擊鼠標右鍵，選擇End Wire子命令，結束互連線繪制 。 n修改元件參數(shù)：修改后如圖1.1 n在需要繪出圖形的測試點放置voltage marker如圖1.7 圖1.4 圖1.5 n注意原理圖上的地符號，在 “source”庫里，不是 “CAPSYM”庫的DGND， AGND。否則在仿真的時候， 原

14、理圖的網(wǎng)絡會把地網(wǎng)絡的 DGND等認為名為DGND的網(wǎng) 絡，但系統(tǒng)中會因為缺少對地 回路出現(xiàn)如圖1.6的錯誤提示， 導致仿真失敗。 圖1.6 n如圖示所有與GND連 接的網(wǎng)絡都是懸空的 圖1.7 設置仿真類型 n設置仿真類型可以通過以下兩種方法來設置 n利用快捷圖標新建仿真文件設置或修改仿真文件設置， 如圖1.8 n通過下拉菜單新建仿真文件設置或修改仿真文件設置， 如圖1.9 n在仿真文件設置界面中選擇Analysis type: Time Domain;OptionsGeneral Settings;Run to3MS;Maximum step10US 1.點擊Run PSpice 圖1.8

15、 n點擊圖標“New simulation profile”出現(xiàn)圖1.10的對話框，給仿 真文件起名。然后出現(xiàn)圖1.11的仿真文件設置界面 n如果已有仿真文件，則點擊“edit simulation settings”,同樣出現(xiàn) 圖1.11的仿真文件設置界面 edit simulation settings Run PSpice 圖1.9 n用下拉菜單新建仿真 文件的步驟和用快捷 圖標一樣 圖1.10 圖1.11 查看仿真結果 n仿真結果如圖1.12，結果與圖1.2相同，還可以點擊快 捷圖標查看仿真的輸出文件。 圖1.12 simulation output file n從仿真的輸出文件，我們

16、能看 出，系統(tǒng)把網(wǎng)絡文件： SCHEMATIC.net轉化為了.cir 文件，除了節(jié)點的名字不同外， 該文件和前面我們自己編寫的 1.cir是一樣的。 n關于.INC;.MODEL等點命令， 后面介紹。 view simulation output file 點命令 nPspice有各種命令，以進行不同的分析，得到不同的輸出以及對 元件模型進行描述。這些命令均以一個點開頭，因此叫做點命令。 分為以下幾類 n模型 n輸出類型 n溫度語句，電路結束語句和選擇項 n直流分析 n交流分析 1.瞬態(tài)分析 模型 n.MODEL(模型) n.SUBCKT(子電路) n.ENDS(子電路結束) n.LIB(庫

17、文件) n.INC(包含文件) . MODEL(模型) n在Pspice中，用.MODEL定義元件參數(shù)的模型。在同一電路中，相同的 模型允許被一個或多個器件所引用。模型定義的一般格式為： .MODEL MNAME TYPE(P1=V1 P2=V2 P3=V3 PN=VN) MNAME：模型名，必須以字母開頭。 TYPE：是元件模型類名，必須按照表1-2規(guī)定取。一個元件必須有一個正確的模型 類名。一個電路中，可能有一個以上的模型具有相同的模型類名而模型名不同。 模型語句舉例： .MODEL RLOAD RES(R=1 TC1=0.02 TC2=0.005) .MODEL CAPSS CAP(C=

18、1 VC1=0.01 VC2=0.002 TC1=0.02 TC2=0.005) 表1-2 元件模型類名 類型名器件類型名器件 RES電阻PMOSP溝道MOSFET CAP電容NMOSN溝道MOSFET IND電感GASFETN溝道砷化鎵 MOSFET NPNNPN雙極結型晶體管VSWITCH壓控開關 PNPPNP雙極結型晶體管ISWITCH流控開關 NJFN溝道結型場效應管CORE非線性磁芯（變 壓器） PJFP溝道結型場效應管 .SUBCKT(子電路) n子電路允許定義一個電路塊且在多處使用它。子電路定 義的格式為： .SUBCKTSUBNAME(two or more) nodes 子電

19、路調用的符號為X，一般格式為： X (two or more) nodes SUBNAME 注意：注意： n子電路允許嵌套。就是說，子電路A可以調用其它子電路。但嵌套 不能循環(huán)，即如果子電路A調用了子電路B，則子電路B不允許再 反過來調用子電路A。 n子電路的調用語句和定義中必須包含相同的節(jié)點數(shù)。 n子電路定義中只能包含元件語句（沒有點語句）以及.MODEL語 句。 .ENDS(子電路結束) n子電路必須用.ENDS語句來結束，一般格式為： .ENDS SUBNAME 注意： n子電路名可以省略 n主電路節(jié)點與子電路節(jié)點互不影響，然而，子電路不該 有零節(jié)點，因為整個Pspice中，節(jié)點零都被認

20、為是接 地的。 .LIB(庫文件) n在電路文件中引用庫文件： .LIB FNAME FNAME:被調用的庫文件名。 例如： .LIB .LIB DIODE.LIB (二極管庫文件) .LIB C:LIBMNOM.LIB .INC(包含文件) n當前電路文件可以用如下方式包含其它文 件的內(nèi)容： .INC NFILE 輸出類型 n.PRINT n.PLOT n.PROBE n.WIDTH 輸出類型 n直流分析，交流分析的結果可以以列表形式輸出。打印語句采用格 式： .PRINT DC output variables n用繪圖打印的方式輸出。 .PLOT DC output variables(

21、 ,) n屏幕圖形顯示 .PROBE，輸出變量可以列數(shù)學表達式或函數(shù)。 n打印寬度設置 .WIDTH OUT=,VALUE是列數(shù)，必須是80或132，默認為 80 溫度語句，電路結束語句和選擇項 n溫度語句：.TEMP n其中的溫度使用攝氏度。分析電路時，默認為27度。 n電路結束語句：.END。一個輸入文件可以有一個以上的電路，都必 須有.END命令。 n選擇項：.OPTIONS n可以用不同的選擇項去控制和限制電路分析的參量。格式為： n.OPTIONS (options)name = 直流分析 n.OP(直流工作點分析) n.NODESET (節(jié)點設置) n.SENS (小信號靈敏度分析

22、) n.TF (小信號轉移函數(shù)) n.DC (直流掃描) 交流分析 n交流分析是在一定的頻率范圍內(nèi)計算電路的響應。交流分析語句的 格式： n.AC LIN NP FSTART FSTOP n.AC OCT NP FSTART FSTOP n.AC OCT NP FSTART FSTOP NP: 交流掃描的點數(shù) FSTART:起始頻率 FSTOP:終止頻率 LIN為線性掃描。在帶寬較窄時使用 OCT為倍頻掃描。用于帶寬較寬的情形 DEC為10倍頻掃描，它進行對數(shù)掃描。用于帶寬特別寬的情形 瞬態(tài)分析 n瞬態(tài)響應分析是對網(wǎng)絡的時域分析，在時域中對輸入信號可確定相 應的時域中的輸出。命令包括： n.IC(瞬態(tài)初始狀態(tài)) n.TRAN(瞬態(tài)分析) 瞬態(tài)分析語句： .TRAN 5US 1MS .TRAN 5US 1MS 200US 0.1NS n.FOUR FREQ V1 V2 V3VN(傅立葉分析) n.MC(蒙特卡羅分析