用OrCAD测量电子电路的常用方法.ppt
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1、 在在第第三三章章中中,按按照照电电路路特特性性分分类类介介绍绍了了用用Pspice分分析析电电路路的的基基本本方方法法。一一般般来来说说,测测量量电电子子电电路路用用的的就就是是这这些些方方法法。有有些些电电路路指指标标的的测测试试可可以以直直接接用用基基本本方方法法,比比如如测测量量静静态态工工作作点点用用静静态态工工作作点点分分析析方方法法,测测量量频频率率特特性性用用交交流流分分析析方方法法等等。但但也也有有些些电电路路指指标标的的测测试试可可使使用用多多种种方方法法,有有些些指指标标的的测测试试需需要要一一点点技技巧巧。下面介绍几种常用测试方法和测试技巧。下面介绍几种常用测试方法和测
2、试技巧。第五章第五章 用用OrCAD/PspiceOrCAD/Pspice测量电子电路测量电子电路的常用方法的常用方法 一一 .测测量量电压电压放大倍数放大倍数 1直耦放大器直耦放大器 用用直直流流传传输输特特性性分分析析(TF分分析析)最最方方便便,并并能能同同时时求求出出电电路路输入电阻和输出电阻。输入电阻和输出电阻。举例:举例:实验实验6 6 差动放大器差动放大器 注意该法只能用于分析直耦电路,不能分析阻容耦合电路。注意该法只能用于分析直耦电路,不能分析阻容耦合电路。2阻容耦合放大器阻容耦合放大器 可用以下方法测量阻容耦合放大器的电压放大倍数。可用以下方法测量阻容耦合放大器的电压放大倍数
3、。(1)设设置置瞬瞬态态分分析析。分分析析后后,得得到到输输出出、输输入入的的波波形形图图,启启动标尺测出它们的峰值,两者相除,即得到电压放大倍数。动标尺测出它们的峰值,两者相除,即得到电压放大倍数。(2)设设置置交交流流分分析析。分分析析后后,得得到到幅幅频频特特性性,可可直直接接测测出出电电压放大倍数。压放大倍数。(2)进进行行交交流流分分析析。运运行行后后在在Probe窗窗口口中中,执执行行Trace/Add Trace命命令令,选选择择V(Out)/V(Vs:+)作作输输出出量量。启启动动标标尺尺测测出出中中频频处处的的电压放大倍数。电压放大倍数。举例:举例:实验实验3 3 基本放大器
4、基本放大器解:用上述两种方法测试。解:用上述两种方法测试。(1)进进行行瞬瞬态态分分析析。运运行行后后得得到到输输入入输输出出波波形形。启启动动标标尺尺测测出出VO、VS的峰值,两者相除,得到电压放大倍数。的峰值,两者相除,得到电压放大倍数。二二 .测测量量输入输出电阻输入输出电阻 1直耦放大器直耦放大器 同同测测量量电电压压放放大大倍倍数数一一起起用用直直流流传传输输特特性性分分析析(TF分分析析)求求出。出。举例:举例:实验实验6 6 差动放大器差动放大器 2阻容耦合放大器阻容耦合放大器 (1)设设置置交交流流分分析析,得得到到输输入入电电阻阻、输输出出电电阻阻的的频频率率特特性性,用标尺
5、测出中频区的输入电阻、输出电阻。用标尺测出中频区的输入电阻、输出电阻。(2)设设置置瞬瞬态态分分析析,按按照照输输入入电电阻阻、输输出出电电阻阻的的实实际际测测试试方方法测出。法测出。举例:举例:实验实验3 3 基本放大器。基本放大器。求输入电阻、输出电阻。求输入电阻、输出电阻。解:用设置交流分析的方法测量解:用设置交流分析的方法测量(1 1)进进行行交交流流分分析析后后,在在ProbeProbe窗窗口口中中,执执行行TraceTrace/AddAdd TraceTrace命命令令,选选择择V V(VsVs:+:+)/I I(C C1 1)作作输输出出量量,显显示示出出输入电阻的频率特性,启动
6、标尺测出在输入电阻的频率特性,启动标尺测出在=10=10kHzkHzW W。(2 2)将将电电路路的的输输入入端端短短路路,负负载载开开路路,在在输输出出端端加加一一信信号号源源V VO O。进进行行交交流流分分析析后后,在在ProbeProbe窗窗口口中中,执执行行Trace/Add Trace/Add TraceTrace命命令令,选选择择V V(V VO O:+:+)/I/I(C2C2)作作输输出出量量,显显示示出出输出电阻的频率特性。启动标尺测出在输出电阻的频率特性。启动标尺测出在=10kHzK=10kHzKW W。三三 .测测量量最大输出幅度、输出功率最大输出幅度、输出功率 1设置直
7、流扫描分析设置直流扫描分析通通过过直直流流扫扫描描分分析析,可可得得到到电电路路的的输输入入输输出出特特性性曲曲线线,从曲线上可读出最大输出幅度。从曲线上可读出最大输出幅度。通通过过直直流流扫扫描描分分析析,也也可可得得到到电电路路的的输输出出功功率率、管管耗耗和和电电源源提提供供的的功功率率随随输输出出电电压压变变化化的的曲曲线线,从从曲曲线线上可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功率。上可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功率。但这一方法不能用于有隔直电容的电路。但这一方法不能用于有隔直电容的电路。2设置瞬态分析设置瞬态分析 通通过过瞬瞬态态分分析析,可可得得到到电电路路的的输输出出波波形
8、形,然然后后将将横横轴轴改改为为输输入入变变量量,得得到到电电路路的的输输入入输输出出特特性性曲曲线线,从从曲曲线线上上可可读读出最大输出幅度。出最大输出幅度。瞬态分析后,根据输出功率的定义瞬态分析后,根据输出功率的定义 利利用用Probe中中信信号号运运算算的的功功能能可可得得到到上上述述积积分分曲曲线线,在在t等等于周期于周期T时刻曲线上的值,就是相应的功率值。时刻曲线上的值,就是相应的功率值。这一方法也适用于有隔直电容的电路。这一方法也适用于有隔直电容的电路。举举例例:互互补补对对称称功功率率放放大大器器如如图图所所示示。求求最最大大不不失失真真输输出出幅幅度度V Vomom、最大输出功
9、率、最大输出功率P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P Pv v。解:分别用上述两种方法测量。解:分别用上述两种方法测量。(1 1)用直流扫描分析。)用直流扫描分析。求最大不失真输出幅度求最大不失真输出幅度V Vomom。进进行行直直流流(DCDC)扫扫描描分分析析:设设置置输输入入信信号号VINVIN为为变变量量,扫扫描描范范围围为为-12-12+12V+12V。运运行行后后,得得到到如如图图2.5.62.5.6所所示示的的电电压压传传输输特特性性曲曲线线。启启动动标标尺尺,可可读读出出最最大不失真输出幅度大不失真输出幅度V Vomom6.5V6.5V。求最大输出功率求最大输出功率
10、P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P Pv v。进进行行直直流流(DCDC)扫扫描描分分析析,将将X X轴轴变变量量改改为为V V(OutOut),将将X X轴轴刻度范围改为(刻度范围改为(0 07V7V)。)。根根据据P Po o、P Pv v的的定定义义,执执行行TraceTrace/AddAdd TraceTrace命命令令后后,在在“TraceTrace ExpressionExpression”文文 本本 框框 中中 键键 入入“V V(OutOut)*I I(RLRL)/2”/2”,得得到到P Po o曲曲线线。同同理理键键入入“ABSABS(V V(VCCVCC1:+
11、1:+)*I I(VCCVCC1 1)/1.414)”/1.414)”,可可得得电电源源提提供供功功率率P Pv v曲曲线线。启启动动标标尺可读出最大输出功率尺可读出最大输出功率P PomomW W,此时电源提供的功率,此时电源提供的功率P Pv vW W。注注:由由于于功功率率的的定定义义是是有有效效值值电电压压乘乘以以有有效效值值电电流流,而而直直流流分分析析得得到到的的相相当当于于峰峰值值电电压压和和峰峰值值电电流流,所所以以在在求求P Po o曲曲线线时时,用用电电压压乘乘以以电电流流再再除除以以2 2(即即)。电电源源电电压压V VCC1CC1和和V VCC2CC2是是直直流流量量,
12、所所以以在在求求P Pv v曲曲线线时时只只除除以以即即可可。又又因因为为V VCC1CC1和和V VCC2CC2只只在在半半个个周周期期有有电电流流,当当电电路路对对称称时时,表表达达式式ABSABS(V V(VCC1:+VCC1:+)*I*I(VCC1VCC1)/1.414/1.414)求出的是两个电源的总功率。)求出的是两个电源的总功率。(2 2)用瞬态分析。)用瞬态分析。求最大不失真输出幅度求最大不失真输出幅度V Vomom。将将输输入入信信号号振振幅幅设设置置为为12V12V(电电源源电电压压),进进行行瞬瞬态态分分析析,得得到到电电路路的的输输出出波波形形。然然后后将将横横轴轴改改
13、为为V V(VINVIN:+),得得到到电电路路的的输输入入、输输出出特特性性曲曲线线与与图图2.5.62.5.6基基本本一一致致,启启动动标标尺尺可可读读出出最最大不失真输出幅度大不失真输出幅度V Vomom6.5V6.5V。求最大输出功率求最大输出功率P Pomom和电源提供的功率和电源提供的功率P PV V。V V,频频率率=1kHz=1kHz。进进行行瞬瞬态态分分析析,分分析析时时间间为为:0 01ms1ms(1 1个个周周期期)。运运行行后后,根根据据P Po o的的定定义义,在在“Trace“Trace Expression”Expression”文文本本框框中中键键入入输输出出功
14、功率率的的积积分分表表达达式式“S“S(V V(OutOut)*I I(RLRL)*1000”*1000”,得得到到P Po o的的积积分分曲曲线线。启启动动标标尺尺读读出出在在t=Tt=T(周周期期)=1ms1ms时时的的值,即最大输出功率值,即最大输出功率P Pomom1.16W1.16W。(表表达达式式中中乘乘以以10001000是是因因为为P Po o等等于于积积分分表表达达式式除除以以周周期期T T,T T=1ms=1ms,所以要乘以,所以要乘以10001000)同同理理,根根据据P PV V的的定定义义在在“Trace“Trace Expression”Expression”文文本
15、本 框框 中中 键键 入入 积积 分分 表表 达达 式式“S“S(V V(VCC1:+VCC1:+)*I I(VCC1VCC1)*1000”*1000”,可可得得如如图图2.5.92.5.9所所示示的的积积分分曲线。启动标尺读出在曲线。启动标尺读出在t t=1ms=1ms(W W。用用积积分分表表达达式式算算出出的的是是一一个个电电源源提提供供的的功功率率,两个电源提供的总功率两个电源提供的总功率P PV V3.48W3.48W。四四 .根据指标要求确定某元件的参数值根据指标要求确定某元件的参数值 这属于电路的设计方法,常用两种方法来完成。这属于电路的设计方法,常用两种方法来完成。(1)设设置
16、置直直流流扫扫描描分分析析:这这种种方方法法主主要要用用来来分分析析与与直流有关的性能分析,如静态工作点等。直流有关的性能分析,如静态工作点等。(2)电电路路性性能能分分析析(Performance Analysis)与与参参数数扫扫描描分分析析、瞬瞬态态分分析析、交交流流分分析析、直直流流分分析析等等相相配配合合:可可分分析析参参数数变变化化对对电电路路各各种种性性能能指指标标的的影影响响,依此来确定元件的参数值。依此来确定元件的参数值。举例:举例:放大电路如图所示,要求放大电路如图所示,要求V Vi i=0=0时时V VO O=0=0,求,求R Re e的取值。的取值。解:用上述两种方法分
17、析解:用上述两种方法分析(1 1)用直流扫描分析。)用直流扫描分析。将将R Re e设置成全局变量设置成全局变量RvalRval。设设置置直直流流扫扫描描分分析析:在在参参数数设设置置框框中中,选选Global Global ParameterParameter作作变变量量类类型型,“扫扫描描变变量量”选选为为RvalRval,变变量量的的变变化化范范围围:101030k30k,步长:,步长:2k2k。运运行行后后,得得到到V VO O与与R Re e的的关关系系曲曲线线,启启动动标标尺尺测测出出R Re e=15k=15k时,时,V VO O=0V=0V。(2 2)用用电电路路性性能能分分析
18、析(Performance Performance AnalysisAnalysis)与与参参数数扫扫描描分分析、瞬态分析相配合。析、瞬态分析相配合。将将R Re e设置成全局变量设置成全局变量RvalRval。输入信号输入信号VinVin选正弦电压源,并将其振幅选正弦电压源,并将其振幅VampVamp设置成设置成0 0。进进行行瞬瞬态态特特性性分分析析和和参参数数扫扫描描分分析析,在在参参数数对对话话框框中中将将“扫扫描变量描变量”选为选为RvalRval,变化范围:,变化范围:101030k30k,步长:,步长:2k2k。运行运行PspicePspice。在多批运行结果选择框,将其全部选入
19、。在多批运行结果选择框,将其全部选入。在在ProbeProbe窗窗口口中中执执行行Trace/Performance Trace/Performance AnalysisAnalysis命命令令,出出现对话框后,按现对话框后,按“OK”“OK”按钮。屏上出现电路性能分析窗口。按钮。屏上出现电路性能分析窗口。执执行行Trace/Add Trace/Add TraceTrace命命令令,选选中中特特征征函函数数MaxMax(),再再选选输输出出变变量量V V(VoVo),则则屏屏上上出出现现MaxMax(V V(VoVo)与与RvalRval的的关关系系曲曲线线,启动标尺测出启动标尺测出R Re
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