《电子电路CAD》PPT课件.ppt

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1、电子电路电子电路CAD（二）（二）电路图绘制的流程n1、绘制元器件符号n2、元器件间的电气连接n3、绘制电路图中的辅助元素节点名的设置（Place Net Alias）n例3.12 多看例题应该会更好一点PlaceNetAlias输入节点名称放置在节点放置在节点名的互连线名的互连线或总线上或总线上本节要求n掌握模拟电路分析的基本过程n掌握直流、交流、瞬态特性分析的参数设置n掌握模拟结果的显示和分析。PSpice 分析汇总n标准分析n复运行分析n高级分析nDC Sweep直流nBias PointnAC Sweep交流nTime Domain1、PSpice标准分析分析内容分析内容分析类型分析类

2、型扫描变量扫描变量直流扫描直流扫描DC Sweep激励源激励源参数参数温度温度偏置点偏置点Bias Point小信号直流增益小信号直流增益直流灵敏度直流灵敏度频率响应频率响应AC Sweep/Noise频率频率噪声（需要频率响应分析）噪声（需要频率响应分析）瞬态分析瞬态分析Time Domain(Transient)时间时间傅立叶变换（需要瞬态响应傅立叶变换（需要瞬态响应分析）分析）2、复运行分析分析内容分析内容分析类型分析类型参数参数Parametric(Sweep)温度温度Temperature(Sweep)统计分析统计分析Monte Carlo/Worst Case保存和加载直流工作点保

3、存和加载直流工作点Save PointLoad Point3、高级分析分析内容分析内容分析类型分析类型灵敏度灵敏度Sensitivity统计统计Monte Carlo优化优化Optimize极限极限Smoke3.1 模拟电路分析的基本过程n建立设计项目n绘制电路图n特性分析类型确定和参数设置n运行PSpice A/D程序n模拟结果的显示和分析n电路的优化设计n设计结果输出3.2 直流特性分析分析内容分析内容分析类型分析类型扫描变扫描变量量偏置点偏置点Bias Point小信号增益小信号增益直流灵敏度直流灵敏度直流扫描直流扫描DC Sweep激励源激励源参数参数温度温度1）偏置点n计算电路的偏置

4、点的时候，PSpice将电路中的电容开路、电感短路、信号源取其直流电平，然后用迭代的方法计算出电路中各节点的电压、各回路的电流值及各元器件的功耗。3.2.1 直流工作点分析（Bias point）n直流偏置点n直流灵敏度n小信号增益差分对电路的直流偏置点步骤n打开电路图，选择PSpiceNew Simulation Profilen输入PSpice仿真文件名称后选择“create”仿真仿真文件文件仿真窗口选择分析类型-Bias PointOutput File Options直流偏置点细直流偏置点细节节直流灵敏度直流灵敏度小信号增益小信号增益RunPSpice出错提示出错时的session l

5、ogPSpice 运行界面输出文件n输出文件为“.out”文件，通过PSpice的view方式进行查看n输出文件包括：各节点电压，流过各电压源的电流，总功耗等。在PSpice中view-output file输出文件2）小信号增益n先计算直流偏置点，然后再这个偏置点处对电路元件进行线性化处理，然后计算出线性化电路的小信号增益、输入电阻和输出电阻。n因此，需要指出输入和输出直流偏置点细直流偏置点细节节直流灵敏度直流灵敏度小信号增益小信号增益差分对电路的局部放大输入输入输出输出指定输入输出输出文件3）直流灵敏度n直流灵敏度是计算节点电压节点电压对每个器件参数的灵敏度。这些器件包括电阻、独立电压源和

6、电流源、电压和电流控制开关、二极管、双基型晶体管等。PSpice中的灵敏度nPSpice采用元件灵敏度和相对灵敏度两种方式定量表示直流灵敏度。n元件灵敏度表示电路特性参数对元器件值绝对变化的灵敏度。n相对灵敏度是指电路特性对元器件值相对变化1%情况下的灵敏度。差分对电路中V(OUT2)的直流灵敏度3.2.2 直流特性扫描分析n直流特性扫描分析是指电路中的自变量（某一参数）在一定范围内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。分析内容分析内容分析类型分析类型 扫描变扫描变量量直流扫描直流扫描DC Sweep 激励源激励源参数参数温度温度直流扫描特性DC Sweepn在

7、分析过程中，电容开路、电感短路、各信号源取直流电平值。若电路中还包括逻辑单元，则将每个逻辑器件的延时取为0，逻辑信号激励源取其t=0时的值。nDC Sweep可用于模拟二极管的伏安特性、晶体管的传输特性，分析放大器、比较器的转移特性和逻辑门的电压传输特性等。例3.3n二极管伏安特性的测试实验图如图所示。要求模拟二极管的V-I特性曲线，以及温度为0、27、50、80C时的正向特性曲线。V-I特性n二极管的伏安特性，指。DC Sweep参数设置n电压源电压从-110到10V扫描，步长为0.01VProbeTrace-Add Trace添加曲线双击I(D1)即流过二极管的电流二极管的V-I特性曲线？

8、改变X轴为V(D1)二极管的V-I特性不同温度下的正向特性曲线3.3 交流特性分析分析内容分析内容分析类型分析类型扫描变扫描变量量频率响应频率响应AC Sweep/Noise频率频率噪声（需要频率响应噪声（需要频率响应分析）分析）n交流小信号频率特性分析和噪声分析1)交流小信号频率特性分析n分析传递函数的幅频特性和相频特性，即可得到电路的小信号电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益、输入阻抗、输出阻抗，分析和确定电路的上限和下限频率、通频带宽度等。交流小信号频率特性分析n分析时，首先计算电路的直流工作点，并在工作点处对电路中各个非线性元件做线性化处理，得到线性化的交流小信号等效电路；然后使电路

9、中交流信号源的频率在一定范围内变化，并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。2）噪声分析na)计算所有的电阻和半导体器件的噪声，选定一个节点作为输出节点，将每个电阻的半导体的噪声在指定的输出节点处产生的噪声电压均方根（RMS）值叠加，得到总的输出噪声输出噪声。nb)选定一个独立电压源或独立电流源，计算电路中从该独立电压源（电流源）到指定的输出节点处的增益nc)再将a步计算得到的输出节点处总噪声除以该增益就得到该独立电压源（电流源）处的等效等效输入噪声输入噪声。等效噪声的物理意义n等效输入噪声就相当于是将电路中所有的噪声都集中到选定的独立电压源（电流源）处，其作用相当于是在输入独立源出

10、加上大小等于等效输入噪声的噪声源，则在节点处产生的输出噪声大小正好等于实际电路中所有噪声源在输出节点处产生的噪声。PSpice的噪声表示单位n电阻和半导体器件时以平方噪声（V2/Hz）作为噪声单位n总的输入噪声和等效噪声以平方根噪声为单位（V/Hz）例3.8 差分对放大电路的AC分析和噪声分析将V1改为VAC，幅值为1VAC Sweep频率从1KHz开始，按10倍频变化，直到100MHz，每10倍频取4个点噪声输出节噪声输出节点、等效输点、等效输入噪声源、入噪声源、输出结果间输出结果间隔隔按每十倍按每十倍频或每数频或每数量级计算量级计算点数点数幅频和相频特性 标示标示符符 含含 义义示例示例M

11、输出变量的振幅输出变量的振幅VM（Out）：接点）：接点Out与地之与地之间交流电压振幅间交流电压振幅DB输出变量的振幅输出变量的振幅分贝数分贝数VDB（Out）：接点）：接点Out与地与地之间交流电压振幅分贝数之间交流电压振幅分贝数P输出变量的相位输出变量的相位VDP（Out1，Out2）：接点）：接点Out1与与Out2之间交流电压相之间交流电压相位位R输出变量的实部输出变量的实部VR（Q1：C）：晶体管）：晶体管Q1集集电极的交流电压实部电极的交流电压实部I输出变量的虚部输出变量的虚部 VI（Q1：C）：晶体管）：晶体管Q1集电集电极的交流电压虚部极的交流电压虚部Out2处的幅频特性和相

12、频特性n幅频特性：VDB(out2)n相频特性：VP(out2)输入输出噪声输出以*.out文件存在3.4 瞬态分析分析内容分析内容分析类型分析类型扫描变扫描变量量瞬态分析瞬态分析Time Domain(Transient)时间时间傅立叶变换（需要瞬态响傅立叶变换（需要瞬态响应分析）应分析）瞬态分析的目的和方法n瞬态分析的目的是在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。n进行瞬态分析时，首先计算t=0时的电流初始状态，然后从t=0到某一给定的时间范围内选取一定的步长，计算输出端在不同时刻的输出电平。瞬态分析中的激励源n在PSpice瞬态分析中，输入激励信号的波形可用采用脉冲信号、分段

13、线性信号、正弦调制信号、调频信号和指数信号5种不同形式的波形。1）脉冲信号PulsenV1：起始电压nV2：终止电压nTD：延迟时间nTR：上升时间nTF：下降时间nPW：脉冲宽度nPER：周期2）分段线性信号PWLn只需给出线段转折点的坐标数据3）调幅正弦信号SINnVoff:偏置电压nVampl:峰值幅值nFreq：频率nPhase：相位nDf：阻尼因子nTd：延迟时间4）调频信号SFFMnVOFF：偏置电压nVAMPL：峰值振幅nFC：载波频率nFM:调制频率nMOD：5）指数信号nV1：起始电压nV2：峰值电压nTD1：上升（下降）延迟nTC1：上升（下降）时常nTD2：下降（上升）延

14、迟nTC2：下降（上升）延迟瞬态分析的例子：n3.11 差分对放大电路的瞬态分析和傅立叶分析n将前述差分对电路中的V1改为正弦信号，且设置为等幅正弦信号：nVampl=0.05V,freq=10KHz,Voff=0VTime Domain（Transient）分析终止分析终止时间时间数据存储数据存储的开始时的开始时间间设置分析的设置分析的最大步长最大步长是否跳过初是否跳过初始偏置点始偏置点 输出文件选项Output File Option基波频率基波频率计算的谐波数计算的谐波数傅立叶分析的输傅立叶分析的输出变量名出变量名激励源和输出之间的对比查看输出文件3.5 设置激励信号的另一种方式n前述方法都是直接删除激励源，然后用placepart的方式放置新型式的激励源。n3.12 RC电路在脉冲信号作用下的瞬态响应使用SOURCESTM里的电压源在选中元器件的时候选择Edit-PSpice Stimulus选择信号类型设置脉冲信号的属性输入输出波形Stimulus EditornGet：获取波形的信息并显示nChange Type：更改电源形式