直流bias传输特性.ppt

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1、第四章 PSpice软件与电路特性模拟1.熟悉PSpice的仿真功能;2.熟练掌握各种仿真参数的设置方法，综合观测并分析仿真结果;3.熟练输出分析结果，能够综合运用各种仿真对电路进行分析;4.会修改模型参数。(1)PSpice中的各种分析功能分为基中的各种分析功能分为基本分析功能和选项分析功能两类。本分析功能和选项分析功能两类。基本分析功能分为基本分析功能分为4组，对应组，对应4种分析种分析类型：类型：Bias Points DC Sweep AC Sweep/Noise Time DomainPSpice分析过程:绘制原理图绘制原理图设置仿真参数运行仿真观测并分析仿真结果1.1.新建新建Pr

2、ojectProject时应选择时应选择Analog or Mixed-signal CircuitAnalog or Mixed-signal Circuit2.2.调用的器件必须有调用的器件必须有PSpicePSpice模型模型首先，调用首先，调用OrCADOrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为的路径为CaptureLibrarypspiceCaptureLibrarypspice，此路径中的所有器件都有，此路径中的所有器件都有提供提供PSpicePSpice模型，可以直接调用。模型，可以直接调用。其次，若使用自己的器件，必须保证其次，若

3、使用自己的器件，必须保证*.olb*.olb、*.lib*.lib两个文件两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含同时存在，而且器件属性中必须包含PSpice TemplatePSpice Template属性。属性。3.3.原理图中至少必须有一条网络名称为原理图中至少必须有一条网络名称为0 0，即接地。，即接地。在使用在使用PSpicePSpice时绘制原理图应该注意的地方：时绘制原理图应该注意的地方：4.4.必须有激励源。必须有激励源。原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在励源都存储在SourceSource和和SourceTM

4、SourceTM库中。库中。5.5.电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的回路。组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的回路。解决方法：电容并联一个大电阻；解决方法：电容并联一个大电阻；电感串联一个小电阻。电感串联一个小电阻。6.6.最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。们容易引起不收敛。电路模拟分析的步骤电路模拟分析的步骤1.1.绘制电路图，包括设置元器件参数。绘制电路图，包括设置元器件参数。绘制电路图，包括设置元器件参数。绘制电路图，包括设置元器件参数。

5、2.Simulation Profile 2.Simulation Profile 设置设置设置设置。(1)(1)执行执行执行执行PSpice/New Simulation ProfilePSpice/New Simulation Profile命令。命令。命令。命令。(2)(2)给给给给Simulation ProfileSimulation Profile确定一个名称。确定一个名称。确定一个名称。确定一个名称。(3)(3)设置设置设置设置Simulation ProfileSimulation Profile参数。参数。参数。参数。3.3.执行执行执行执行PSpice/RunPSpice/

6、Run命令，启动模拟进程。命令，启动模拟进程。命令，启动模拟进程。命令，启动模拟进程。4.4.调用调用调用调用ProbeProbe模块，显示、模块，显示、模块，显示、模块，显示、分析模拟结果。分析模拟结果。分析模拟结果。分析模拟结果。PSpicePSpice应用中最重要的一个概念应用中最重要的一个概念 Simulation Profile (1)(1)进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括进行模拟分析时，一次只能进行一种类型的功能分析，包括基本功能分析和相应的选项分析。基本功能

7、分析和相应的选项分析。基本功能分析和相应的选项分析。基本功能分析和相应的选项分析。由此引入由此引入由此引入由此引入Simulation ProfileSimulation Profile的概念。一个的概念。一个的概念。一个的概念。一个Simulation Simulation Profile Profile 的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的的设置包括名称、进行哪几种功能分析、以及每种分析的具体要求。具体要求。具体要求。具体要求。(2)(2)对同一个电路，可以建立多个对同一个电路

8、，可以建立多个对同一个电路，可以建立多个对同一个电路，可以建立多个Simulation ProfileSimulation Profile。而且。而且。而且。而且不同不同不同不同Simulation ProfileSimulation Profile中的分析类型可以相同，当然，分析要求中的分析类型可以相同，当然，分析要求中的分析类型可以相同，当然，分析要求中的分析类型可以相同，当然，分析要求不会相同。不会相同。不会相同。不会相同。(3)(3)模拟分析时只能针对一个模拟分析时只能针对一个模拟分析时只能针对一个模拟分析时只能针对一个Simulation ProfileSimulation Prof

9、ile的要求进行。的要求进行。的要求进行。的要求进行。每个每个每个每个Simulation Profile Simulation Profile 的设置以及分析结果单独存放。的设置以及分析结果单独存放。的设置以及分析结果单独存放。的设置以及分析结果单独存放。(4)(4)同一电路的多个同一电路的多个同一电路的多个同一电路的多个Simulation ProfileSimulation Profile由项目管理器管理。由项目管理器管理。由项目管理器管理。由项目管理器管理。建立仿真描述文件在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，点击PSp

10、iceNew simulation profile，系统弹出如下对话框：Profile的名称调用以前Profile的参数设置 给模拟类型分组确定一个名称给模拟类型分组确定一个名称给模拟类型分组确定一个名称给模拟类型分组确定一个名称(无任何限制无任何限制无任何限制无任何限制)。可以从可以从可以从可以从Inherit From Inherit From Inherit From Inherit From 下拉列表中选用一个已有下拉列表中选用一个已有下拉列表中选用一个已有下拉列表中选用一个已有的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数的分组为基础设置参数。若

11、要重新设置分析参数的分组为基础设置参数。若要重新设置分析参数,应应应应在该列表中选择在该列表中选择在该列表中选择在该列表中选择nonenonenonenone。输入name，选择Create，系统将接着弹出如下对话框：在Analysis type中有以下四种选择：Time Domain(Transient)：时域(瞬态)分析 DC Sweep：直流分析 AC Sweep/Noise：交流/噪声分析 Bias point：基本偏置点分析在Options选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进行的分析，其中General Setting是最基本的必选项（系统默认已选）。基本电路特性分析参数的设

12、置基本电路特性分析参数的设置对每种电路特性分析应明确下面对每种电路特性分析应明确下面4个问题：个问题：(1)这种特性分析的功能是什么。这种特性分析的功能是什么。(2)进行这种特性分析需设置哪些参数。进行这种特性分析需设置哪些参数。(3)特性分析结果以什么方式输出。特性分析结果以什么方式输出。默认状态下默认状态下默认状态下默认状态下,若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在若分析结果中没有波形或变化量，则结果存放在 .OUT.OUT文本输出文件中文本输出文件中文本输出文件中文本输出文件中,否则存入否则存入否则存

13、入否则存入.DAT.DAT二进制文件二进制文件二进制文件二进制文件,需调用后处需调用后处需调用后处需调用后处理模块理模块理模块理模块PROBEPROBE显示结果波形。显示结果波形。显示结果波形。显示结果波形。(4)与这种特性分析有关的注意事项和易出错的问与这种特性分析有关的注意事项和易出错的问题。题。直流工作点分析直流工作点分析 1.直流工作点分析直流工作点分析(Bias Point Detail):计算电路的直流工作状态，并给出非线性器计算电路的直流工作状态，并给出非线性器件的工作点和线性化参数。件的工作点和线性化参数。主要包括：主要包括：各个节点电压；各个节点电压；流过电压源的电流；流过电

14、压源的电流；总功耗；总功耗；半导体器件的线性化参数；半导体器件的线性化参数；2.直流灵敏度分析直流灵敏度分析(DC Sensitivity)分析分析电路特性对电路元器件参数的敏感程度；电路特性对电路元器件参数的敏感程度；包括包括节点直流电压对电阻、节点直流电压对电阻、独立源、控制开独立源、控制开关、二极管、双极晶体管参数的灵敏度。关、二极管、双极晶体管参数的灵敏度。元件灵敏度元件灵敏度：S(T,X)=dT/dX 相对灵敏度相对灵敏度：电路特性电路特性T对元器件值变化对元器件值变化1的灵敏度的灵敏度 SNX*S(T,X)/100举例：电阻分压电路输出电压对电阻的元件灵敏度：输出电压对电阻的相对灵

15、敏度：3.直流传输特性分析直流传输特性分析(Transfer Function)：将电路在直流工作点将电路在直流工作点 处作线性化处理，计算处作线性化处理，计算下述下述3个参数：个参数：输出端和输入端直流电压之比输出端和输入端直流电压之比 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻这三种直流分析结果均存入这三种直流分析结果均存入这三种直流分析结果均存入这三种直流分析结果均存入.OUT.OUT输出文件。输出文件。输出文件。输出文件。思考题思考题思考题思考题：(1)(1)直流工作点分析对直流工作点分析对直流工作点分析对直流工作点分析对ACAC交流小信号分析和交流小信号分析和交流小信号分析和交流小信号分析和

16、TRANTRAN瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的瞬态分析有什么作用？如果要分析电路的ACAC、TRANTRAN特特特特 性，是否必须设置直流工作点分析？性，是否必须设置直流工作点分析？性，是否必须设置直流工作点分析？性，是否必须设置直流工作点分析？(2)(2)直流传输特性分析的结果与直流传输特性分析的结果与直流传输特性分析的结果与直流传输特性分析的结果与ACAC交流小信号交流小信号交流小信号交流小信号分析结果有什么关系？分析结果有什么关系？分析结果有什么关系？分析结果有什么关系？1、画好下面的电路图，并存盘 元件元件库

17、元件种类元件设定 RL analog.olb电阻RL=100 Vi source.olb直流电源DC=5V 0 Source.olb接地元件 2、DC Bias Detail偏压点分析步骤一：设置DC Bias Detail偏压点分析参数所谓偏压点分析就是只计算Vi为5V时（用Capture绘制电路图时，已经设置VDC元件Vi的DC属性为5V)，电路内各节点的电压值与各分支的电流值。功能主要在验证某一个电路在当时的直流电压或直流电流源时，是否可以正常工作；尤其在设计类似晶体管放大器之电路时，这是一个必要的步骤。（1）选择PspiceNew Simulation Profile或单击工具栏上的按

18、钮,打开New Simulation对话框 在Name中输入本仿真参数文件的名称BIAS。在Inherit Fome中设为none。（2）单击Create按钮，打开Simulation Setting-BIAS对话框 步骤二：存档步骤三：启动PSpice进行仿真并观察输出文档内容 （1）执行PSpiceRun菜单命令或单击按钮：画面中央呈现灰色的部分是输出波形图区，波形观察程序Probe的主要工作区就在这里。画面左下方是输出窗口(Out Window)，显示本仿真操作目前的进度与执行内容的信息。画面右下方是仿真状态窗口（Simulation Status Window)，显示本仿真执行内容的信

19、息。完成仿真，Output Window内应该会出现上图所示的“Simulation Complete”信息。Window内回出现错误及警告信息“GND”，不是数字“0”ViewOutput File功能选项来观察偏压点分析后结果。执行命令，出现下图文本窗口，窗口内就是ch1-SCHEMATIC1-BIAS.out仿真输出文件的内容。下表是ch1-SCHEMATIC1-BIAS.out的内容 *05/25/02 22:14:53*Evaluation PSpice(Nov 1999)*Profile:SCHEMATIC1-BIAS e:Pspiceschch1-schematic1-bias.

20、sim *CIRCUIT DESCRIPTION*Creating circuit file ch1-schematic1-bias.sim.cir *WARNING:THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries:*Local Libraries:*From PSPICE NETLIST section of pspiceev.ini file:.lib nom.lib 区域性模拟元件目前只有nom.lib *Analysis directives:.PROBE

21、 .INC ch1-SCHEMATIC 将ch1-SCHEMATIC包含进来，一个由Capture产生的网络文件*INCLUDING ch1-SCHEMATIC1.als*.ALIASES)以下两行描述元件管脚上的网络别名 R_RL RL(1=0 2=N00058 V_Vi Vi(+=N00058-=0).END ALIASES *RESUMING ch1-schematic1-bias.sim.cir*.END 下面才是真正的模拟输出结果下面才是真正的模拟输出结果 *05/25/02 22:14:53*Evaluation PSpice(Nov 1999)*Profile:SCHEMATIC

22、1-BIAS e:Pspiceschch1-schematic1-bias.sim *SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE=27.000 DEG C NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (N00058)5.0000 节点N00058偏压点电压5V VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vi-5.000E-02流出电压源流出电压源Vi电流电流0.05A TOTAL POWER DISSIPATION 2.50E-01WATTS 消耗电功率为0.25W

23、 J OB CONCLUDED TOTAL JOB TIME.06本模拟耗时0.06秒。注意：PSpice对于电压源电流的定义是流出为负，流入为正，所以记录的V_Vi电流是-5.000E-02A。*计算线性化电路的小信号增益、输入电阻和输出电阻计算线性化电路的小信号增益、输入电阻和输出电阻,功能：功能：参数设置参数设置：TF分析只涉及分析只涉及输入信号源输入信号源和和输出变量输出变量两个参数。两个参数。在电路特性分析类型和参数设置框的在电路特性分析类型和参数设置框的Analysistyp栏栏中选择中选择“BiasPoint”,设置显示内容设置显示内容:果存入果存入.out文件。文件。直流传输特性分析直流传输特性分析（简称TF分析）结结基本工作点分析 点 击 或 PSpiceEdit Simulation profile，调 出Simulation Setting对话框，在Analysis type中选择Bias Point，在Options中选中General Settings，如下所示：计算直流传输特性*SMALL-SIGNALCHARACTERISTICSV(OUT2)/V_V1=1.013E+02INPUTRESISTANCEATV_V1=1.534E+04OUTPUTRESISTANCEATV(OUT2)=9.617E+03直流传输特性分析结果