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)。
新建PSpice仿真
新建项目
如图1所示,打开OrCAD Capture CIS Lite Edition,创建新项目:File > New > project。选择Analog or Mixed-AD模拟或混合-AD选项。
图1
放置元器件并连接
使用Place > Part命令放置元件。
Spice库的路径在Capture\Library\Pspice下。常用的Library有下面几个:
Analog:包含无源元件(R、L、C)互感器,传输线,以及电压和电流非独立的源(电压控制的调用源E、电流控制的电流源F、电压控制的电流源G和电流控制的电压源H)。Source:给出不同类型的独立电压和电流源。如:
Vdc(直流电压),Idc(直流电流),Vac(交流电压),Iac(交流电流),Vsin(正弦电压),Vexp(指数电压),脉冲,分段线性等等。
Eval:提供二极管(D),双极型晶体管(Q),MOS晶体管,结型场效应晶体管(J),真实
运算放大器,如:u714,开关(SW_tClose,SW_tOpen),各种数字门和元件。
Abm:包含应用于信号的数字运算符选择,例如:
乘法(MULT),求和(SUM),平方根(SWRT),拉普拉斯(LAPLACE),反正切(ARCTAN)等。
Special:包含多种其他元件,像参数,节点组,等。
PSpice A/D支持的元器件类别及其字母代号:
放置好所有的元器件后,需要添加GND图标,放置Ground地端子,并给它命名为0。不要忘记改变名字为0,否则PSpice将给出错误或“Floating Node”,原因是PSpice需要一个地端子作为参考点,其名字和节点号必须是0。如图2所示:
图2
完成的原理图如图3所示:
图 3 LTC555定时器电路
生成网表
用PSpice > Create Netlist菜单命令生成网表。
在项目Project Manager管理窗口,双击Output/https://www.360docs.net/doc/2a11723524.html,文件可以查看网表,如图4所示:
图4
指定分析和仿真类型
PSpice允许做直流偏置,直流扫描,傅里叶瞬态分析,交流分析,蒙特卡洛/最差情况扫描,参量扫描和温度扫描等功能,详情见表1所示:
表 1 PSpice的模拟分析功能
Simulation Profile设置:
(1)执行PSpice > New Simulation Profile命令。
(2)给Simulation Profile确定一个名称
(3)设置Simulation Profile参数。
图3的Simulation Profile设置如图5所示:
图 5 Simulation Settings设置
Analysis type选择Time Domain(Transient)时域瞬态响应。
Options选项里,General Settings的Run to time为仿真时间,填写100ms,Maxmum step size 为1us的步进。同时选择了Parametric Sweep选项,及参数扫描分析,详细介绍见参量扫描。
开始仿真
执行PSpice > Run命令,启动仿真进程,或者直接点击快捷方式图如图6所示。
图6
仿真会自动调用Probe模块,并显示仿真结果。
我们需要选择波形中需要显示的信号。有两种方式:在原理图中添加观测点或者在Probe的Trace > Add Trace来添加需要显示的信号。
本例使用的第一种方式,如图7所示
图7
仿真波形如图8所示。
图8 仿真波形
使用参数扫描功能后,可以比较不同参数对输出结果的影响。如图9所示为RX1取值对输出信号周期和占空比的影响。可以很清楚的看到输出信号周期的变化。
图9 参数扫描结果
参量扫描
需要查看电路中电阻或者电容等参数对输出结果的影响,参量扫描可以非常直观的做出显示。步骤为:
1、添加参量元件。
1)修改需要变化的器件Value值为{RX2}(RX2为自定义的标号)
2)添加PARAM元件到电路中。在SPECIAL库中可以找到该元件。
3)双击PARAM元件,打开Property Editor属性编辑窗口。点击New Column按钮并输入Property Name属性名称RX2,不带花括号。
4)将新创建的RX2列,设置该元件的初始值5K,如图10所示。
图10 PARAM元件的Property Editor窗口
5)选择RX2列,右键选择DISPLAY按钮,选择Name and Value。点击OK。
6)在关闭Property Editor窗口前,点击APPLY按钮。
7)保存设计。
2、为产量分析创建仿真配置文件。
1)在Simulation Settings中选择Analysis标签。
2)对Analysis type分析类型选择Transient瞬态(或者想要做的分析类型)。并输入开始和结束时间。如图5所示。
3)在Options选项里,选择Parametric Sweep参量扫描。
图11 Parametric Sweep 参数设置
4)对于扫描变量,选择全局参数Global parameter,并输入RX1。在Sweep type中给出
Start Value起始值、End Value结束值和Increment增量。对于这些值本例中分别使用4K、20K和4K。
5)点击OK设置完成。
3、运行PSpice并显示波形。
1)运行PSpice。
2)当仿真结束时,Probe探针窗口会被打开并且弹出Availbale Sections窗口,来选择需要显示输出的仿真结果,本例选择第一和最后一个,如图12所示。
图12 Available Sections窗口
3)仿真波形如图13所示,显示不同阻值对定时器震荡电路周期和占空比的影响。
图13 仿真波形
Pspice模型相关
PSpice模型选择
在选择PSpice模型时,在模型图框的右下角显示,表示为PSpice模型库,否则不能使用,如图14所示。
图14 选择PSpice模型
查看PSpice模型
当需要查看PSpice模型时,右键需要查看的模型,选择Edit PSpice Model,如图15所示。
图15 查看PSpice模型
会打开PSpice Model Editor,如图16所示
图16 PSpice Model Editor
可以从PSpice Model Editor中看到,.model以下的内容就是元件的模型参数,如果.model 后没有内容说明没有参数,是不能使用的。
PSpice模型的建立
PSpice库中已有极多模型可用,没有必要自建模型,如果遇到库中没有的器件模型,可以到生产该器件上公司网站上下载,一般大型公司都会提供。如果一定要自建模型,可以用
PSpice中的模型编辑软件实现(“Model Editor”),一般可以用已有的模型作一些修改实现。
PSpice提供两种方式来建立模型。
1、PSpice 提供Model Editor 建立元件的Model,从元件供应商那边拿到该元件的
Datasheet,透过描点的方式就可以简单的建立元件的仿真模型,来做电路的模
仿真。
2、从网上下载的元件PSPICE模型,我们利用PSpice Model Editor 将该模型导入并
建立用于仿真的元件模型。
其中,第一个方式适用于Pspice提供的十多种元件(二极管、三极管、磁心、IGBT、JFET、运算放大器、达灵顿管、MOSFET、VR、比较器、参考源等器件),
具体方法如下面介绍所示:
1、打开Model Editor,选择Model > New,打开图17所示的对话框。
图17
2、填写Model Name,选择Model类型。如图18所示。
图18
3、出现图19对话框,出现Model List(图中左)、特性曲线表及曲线图(图中右)及Model
Parameter(图中右)。
图19 Model List
特性曲线表及特性曲线图
Model Parameter
按特性曲线图,描点並输入到下面表中
下面会出现用数值分析法,邦您计算出符合描点设定的参数值
另存为*.lib
用文本编辑器打开刚才保存的文件,即可看到该元件的模型参数
从网上下载的元件PSPICE模型,我们利用PSpice Model Editor 将该模型导入并建立用于仿真的元件模型。下面用BJT Model作个说明。
Bipolar transistor format
General form Q
+ [substrate node]
Q13 15 3 0 1 NPNSTRONG 1.5
Q7 VC 5 12 [SUB] LATPNP
Model form.MODEL
.MODEL
.MODEL
按上面的格式,修改成ORCAD-PSpice 可以读取的格式,并保存为*.lib。
打开Model Editor,并读取上面保存的文件
简单的利用Model Editor来建立元件的外型
设定好模型的文件路径及建立的元件符号外型的路径
转换完后出现错误或是警告信息
在Capture 里就可以看到该元件的符号外形