上海市长宁区延安西路

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cnPSpiceA/D教程二(进阶篇)教程内容:介绍PSpiceA/D进阶的分析内容:一.
噪声分析(NoiseAnalysis)二.
傅立叶分析(FourierAnalysis)三.
参数分析(ParametricAnalysis)四、温度分析(temperature(Sweep))上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn在这一篇里主要介绍在第一篇中介绍的基本分析后还需进一步进行的一些分析:噪声分析(NoiseAnalysis)、傅立叶分析(FourierAnalysis)、参数分析(ParametricAnalysis)和温度分析(temperature(Sweep)).
一、噪声分析(NoiseAnalysis)噪声分析是针对电路中无法避免的噪声所做的分析.
它是与交流分析一起使用的.
电路中所计算的噪声通常是电阻上产生的热噪声、半导体元器件产生的散粒噪声和闪烁噪声.
PSpice程序AC分析的每个频率点上对指定输出端计算出等效输出噪声,同时对指定输入端计算出等效输入噪声.
输出和输入噪声电平都对噪声带宽的平方根进行归一化,噪声电压的单位是V/,噪声电流的单位是A/.
1、电路图的绘制如教程一中所介绍的步骤在capture中绘制如图2-1所示的放大电路图.
注意个元器件符号的选择和属性设置.
Q1Q2N2222R2100kR31kV11Vac2.
7Vdc000V210Vdcout图2-1放大电路图上图所用到的器件信息:器件模型模型库电源V1V2VAC/sourceVDC/source电阻R2R3R/analog晶体管Q1Q2N2222/bipolar地00/source上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn2、分析参数的设置首先点选菜单Pspice/EditSimulation,或者点击,出现设置参数的界面,如图2-2所示.
在图2-2界面中选择ACAnalysis,设置频率参数,频率范围1kHz到100MHz.
然后点选Enabled的小方框,选中噪声分析.
并根据图2-2所示进行设置.
图中的设置表示将整个电路中的噪声源都集中折算到独立源V1处,然后计算在等效的噪声源的激励下,输出点V(out)处的产生的噪声.
图2-2噪声分析的参数设置3、执行PSpice程序图2-2点击确定后,再点击仿真工具栏中的,运行仿真.
这样又调出了PSpice的界面.
选择菜单栏Trace/AddTrace,或者点击图标,在"SimulationOutputvariables"中找到"V(INOISE)"和"V(ONOISE)",得到输入噪声的波形和输出噪声的波形,同样还可以通过Plot/AddYAxis增加Y轴显示DB表示的输入噪声和输出噪声波形.
结果如图2-3所示.
Frequency1.
0KHz10KHz100KHz1.
0MHz10MHz100MHz1V(INOISE)V(ONOISE)2DB(V(INOISE))DB(V(ONOISE))0V1.
0uV2.
0uV1-200-150-1002>>图2-3噪声分析结果上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn4、查看输出文档点选View/OutputFile可以看到噪声分析文字的输出结果,如图2-4所示.
图2-4噪声分析文字输出结果二、傅立叶分析(FourierAnalysis)傅立叶分析是在大信号正弦瞬态分析时,对输出的最后一个周期波形进行谐波分析,计算出直流分量、基波和第2-9次谐波分量以及非线性谐波失真系数.
1、电路图绘制上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn在capture中绘制如图2-5所示的放大电路图.
U1uA741+3-2V+7V-4OUT6OS11OS25R110kR21kV115V2150000V3FREQ=100VAMPL=5VOFF=0AC=1out图2-5反相运算放大器上图所用到的器件信息:器件模型模型库电源V1V2V3VDC/sourceVSIN/source电阻R1R2R/analog晶体管U1uA741/opamp地00/source2、仿真参数设置首先点选菜单Pspice/EditSimulation,或者点击,出现设置参数的界面,如图2-6所示,选择瞬态分析(TimeDomain),运行时间为100ms,步长为0.
1ms.
图2-6瞬态分析参数设置上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn对瞬态分析输出文件选项进行设置,按下按钮,设置对话框如图2-7所示.
图2-7输出文件设置对话框上图表示设置傅立叶分析的基波频率是100Hz,计算到9次谐波,输出变量为运算放大器的输出端.
3、执行PSpice程序图2-6点击确定后,再点击仿真工具栏中的,运行仿真.
这样又调出了PSpice的界面.
先输出运算放大器输出电压的波形,如图2-8所示,Time0s20ms40ms60ms80ms100msV(OUT)-20V0V20V图2-8瞬态分析结果点选按钮,进行傅立叶分析,结果如图2-9所示.
Frequency0Hz0.
2KHz0.
4KHz0.
6KHz0.
8KHz1.
0KHz1.
2KHzV(OUT)0V10V20V图2-9傅立叶分析结果上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn也可以使用对数坐标显示结果,点选按钮,就可以得到土2-10的结果Frequency0Hz0.
2KHz0.
4KHz0.
6KHz0.
8KHz1.
0KHz1.
2KHzV(OUT)1.
0V10uV图2-10对数显示傅立叶结果4、查看文字输出文档点选View/OutputFile可以看到傅立叶分析的文字结果,如图2-11所示.
图2-11傅立叶分析的文字结果上图列出了直流分量是-0.
196mV,还给出了基波分量和第2-9次谐波的幅度值、相位指以及归一化的幅值、相位值.
从结果看,基波分量(振幅及相位)最大,其他的2、3、…、9次谐波越來越小.
最后还给出了总的谐波失真系数为33.
0327%.
三、参数分析(ParametricAnalysis)在许多电路的设计过程中,常需要针对某一个元器件值作调整,以达到所要求的规格.
一般解决这类问题时以计算方式将该元器件值解出来,或者不断更换元器件,直到输出响应合乎规格为止.
这样做费时费力,所得结果又不是很理想.
PSPice的参数分析方法就是针对这样的情况提出的.
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分析得到上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn清晰易懂的结果曲线迅速确定出该参数的最佳值,这也是用户常用的优化方法.
参数分析是用于判别电路向用于某一元器件之间的关系,所以它必须和其他基本分析搭配使用.
在瞬态特性分析、交流扫描分析及直流特性扫描分析中都可设置参数扫描分析.
1、电路图绘制在capture中绘制如图2-12所示的电路图.
设置电路中需要变化的参数为电阻R1,那么在属性编辑时,其值用{R}代替.
另外还需要放置PARAMETES元器件,它位于"special.
lib"中,元器件名字为PAMAM.
设置PARAM属性:双击字符"PARAMETES:",点击按钮,出现图2-13所示的对话框,在"Name"中输入"R",在"Value"栏中键入R值为"30",单击"OK",关闭"PARAMETES"特性编辑器窗口.
V11Vac0VdcR1{R}L11mHC10.
5u0PARAMETERS:I图2-12对参数R进行分析的电路每一个PARAM符号中均可以填入三个参数及其对应值,由于参数分析一次只能对一个参数进行分析,若读者设定了多个参数,则模拟过程中其他参数以其基准值参与计算.
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cn图2-13PARAMETES参数编辑对话框图2-12中所用到的器件信息:器件模型模型库电源V1VAC/source电阻RR/analog电容CC/analog电感LL/analog参数PARAMETESPARAM/special地00/source2、仿真参数设置首先点选菜单Pspice/EditSimulation,或者点击,出现设置参数的界面,如图2-14所示,先进行交流分析(ACAnalysis),设置频率参数,频率范围1kHz到15kHz.
扫描类型选择线性扫描.
图2-14交流分析的设置然后,在"Option"中再点击"ParametricSweep",分析参数设置如图2-15所示.
PSpice可以进行扫描的类型有:上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn:电压源;:电流源;:全局参数变量,如刚才设置的电阻R:元器件模型的参数,如三极管的电流放大倍数等:以温度为自变量扫描方式可以选择线性扫描(),也可以是对数扫描(),或者是按输入的数值().
图2-15参数分析的设置3、执行PSpice程序图2-15点击确定后,再点击仿真工具栏中的,运行仿真.
屏幕会出现执行模拟功能,进行分析.
模拟结束后,会出现2-16所示的画面.
表示有五项模拟结果的波形资料,确认后结束对话框,即可以得到如图2-17所示的分析结果了.
图2-17波形显示了电路中回路电流与信号源V1的工作频率关系,同时还放映了电路品质因上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn素对电路相应电流的影响.
R越小,品质因素越大,曲线越尖锐,表明选择性更好,但是谐振点几乎不受电阻值的影响,都在7KHz附近发生谐振.
图2-16分批模拟结果的波形资料Frequency0Hz4KHz8KHz12KHz16KHzI(L1)0A50mA100mA图2-17不同品质因素下的电流相应曲线4、性能分析参数分析的基础上还可以进行电路测量性能的分析,定量的分析电路特性函数随某一个元器件参数的变化情况,对电路的优化设计也有很大的帮助.
步骤是:在参数分析结束后,在Probe窗口下选择Trace/PerformanceAnalysis命令或者按下按钮.
选择菜单会出现图2-18的对话框,表示对测量性能分析注释说明.
确定后会在上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn原来图2-17的基础上多出一个坐标轴.
然后选择菜单栏Trace/AddTrace,或者点击图标,在"FunctionsandMacros"中选择max(),然后在"SimulationOutputvariables"中找到"I(R1)",点击确定后,就可以得到图2-19的结果.
图2-18性能分析的对话框Frequency0Hz4KHz8KHz12KHz16KHzI(L1)0A50mA100mAR204060801090Max(I(R1))050m100mSEL>>图2-19性能分析结果另外图2-19的结果也可以通过另外一中屏幕引导的方式得到:在图2-18中选择按钮,就可以按照屏幕提示的操作方式分步骤进行电路测量想能分析的结果,上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn和方法一形成是一样的,具体大家自己手动操作一下就知道.
四、温度分析(temperature(Sweep))PSpice中所有的元器件参数和模型参数都是设定其在常温下的值(常温默认值为27oC),在进行基本分析的同时,可以用温度分析指定不同的工作温度.
在直流、交流、瞬态分析三大分析中都能对元器件参数和模型参数进行温度分析.

1、绘制原理图在capture中绘制如图2-20所示的电路图.
Rb1300kRb224kRe100Rs100C210uC110uCe50uVcc12V2out1in00VCCVCCVRc5.
1kV1AC=1VTRAN=sin(01mV10kHz)DC=0RL5.
1k3Q1Q2N2222图2-20共射放大电路上图所用到的器件信息:器件模型模型库电源V1VCCVSRC/sourceVDC/source电阻RsRb1…R/analog电容C1C2CeC/analog晶体管Q1Q2N2222/bipolar地00/source2、仿真参数的设置首先点选菜单Pspice/EditSimulation,或者点击,出现设置参数的界面,如图2-21所示,先进行瞬态分析(TimeDomain(Transient)),设置时域参数,时间范围0ms到0.
5ms.
步长设为1us.
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cn图2-21瞬态分析参数设置然后在Option选项中,将Temperature(Sweep)前的小方框中打勾,选中温度分析,并对其进行设置,如图2-22所示.
图2-22温度分析设置画面3、执行PSpice程序图2-22点击确定后,再点击仿真工具栏中的,运行仿真.
屏幕会出现执行模拟功能,进行分析.
模拟结束后,会出现2-23所示的画面.
表示有五个温度信息,上海市长宁区延安西路726号华敏、翰尊时代广场13层H座T:021-51696680-8063F:021-52370712邮箱:cadence@comtech.
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cn可以选择其中一条,也可以默认全选,确认后结束对话框,即可以得到如图2-24所示的分析结果了.
图2-23模拟结果选择Time0s100us200us300us400us500usV(OUT)-200mV0V200mV图2-24不同温度下的输出波形图同样温度分析后也可以进行性能分析,步骤和参数分析的性能分析步骤相同,在Probe窗口下选择Trace/PerformanceAnalysis命令或者按下按钮,然后选择菜单栏Trace/AddTrace,或者点击图标,在"FunctionsandMacros"中选择max(),然后在"SimulationOutputvariables"中找到"V(out)",点击确定后,就可以得到图2-25的结果.
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cn200mVTemperature20304050607080Max(V(out))0100m200mSEL>>图2-27不同温度下输出波形最大值的变化4、查看输出文档点选View/OutputFile,就可以看到温度分析的文字输出结果,如图2-28所示.
从该文档种可以得知环境温度不同时所计算出来的晶体管参数值和其他元器件值.