电路分析类型及操作方法

电路分析类型及操作方法 电路分析类型及操作方法电路分析类型及操作方法 3.1 直流分析直流分析 3.2 交流分析交流分析 3.3 时域分析时域分析 3.4 统计分析统计分析 3.5 其它常用功能及命令格式其它常用功能及命令格式 3.6 控制界面控制界面 3.7 后处理功能后处理功能 3.8 鼓励波形的编辑鼓励波形的编辑 3.9 器件模型编辑功能器件模型编辑功能 电路分析类型及操作方法3.1 直流分析直流分析 电路设计时，对各级工作点的分析、计算、测试、调整，是保证电路正常工作的根底。在电路仿真过程中，首先进行的是直流工作点的分析计算。此外，PSPICE仿真软件同时具有直流扫描分析.DC、灵敏度分析.SENS和转移函数计算.TF等功能，扩展了直流分析的功能。电路分析类型及操作方法3.1.1工作点分析.OP.OP的功能在于求解电路的直流工作点，并输出有关信息。工作点分析具有最简单的命令形式，直接用.OP描述。实际上，在各种分析模式下，PSPICE都先要进行电路的工作点计算。但是，相关信息的输出与否取决于.OP的命令。无.OP命令时，仅列表输出各节点的直流工作电压值；有.OP命令时，还将列表输出：各电源的电流消耗及功率消耗；各种非线性控制电源的小信号线性化参数；各种半导体元件的小信号线性化参数等。电路分析类型及操作方法3.1.2直流扫描分析直流扫描分析.DC允许独立电源或其它电参量按照指定规律变化，从而实现电路特性的规律性的研究。DC命令可以同时扫描多个变量。允许扫描的变量包括：(1任意独立电压源或电流源。(2温度参数。(3用.MODEL定义的模型参数温度系数、MOSFET的沟道长度L和宽度W例外。(4用.PARAM定义的总体参数。电路分析类型及操作方法扫描规律的4种形式：(1)线性扫描LIN：扫描变量从始点至终点按规定的步长增量等量变化。(2)倍频程扫描OCT：扫描变量从始点至终点按2倍频程规律变化，且在2倍频程内分析NP个数据点(NP是指定的分析点数)。(3)10倍频程扫描DEC：扫描变量从始点至终点按10倍频程1个数量级规律变化，且在10倍频程内分析NP个数据点。(4)任意扫描(LIST)：按指定的离散值无规律地变化。电路分析类型及操作方法1.命令格式直流扫描分析的命令格式如下：.DCLIN.DCOCTDEC.DCLIST*.DC是直流扫描命令。是扫描变量独立电源、温度、模型参数、总体参数等，是扫描起始值，是扫描终止值，是扫描增量步长，是指定扫描间隔内的分析点数，是指定的离散参数值，右上角的“*表示多个参数值；电路分析类型及操作方法LIN、OCT、DEC和LIST是扫描变量的变化规律，分别是：线性、2倍频程、10倍频程和离散方式。例如：(1.DCOCTVCC3124(2.DCVCE0100.5IB01MA50UA(3.DCDECRESRMOD(R)1001K10(4.DCPARAMRS-110.1(5).DCTEMPLIST020275080 电路分析类型及操作方法范例(1中，电压源VCC在312V范围内按2倍频程规律扫描，在每倍频程内分析4个数据点；范例(2是的双变量VCE和IB按线性缺省方式规律扫描，扫描步长分别为0.5V和50A；范例(3按10倍频程方式扫描电阻模型RMOD，在10倍频程内分析10个数据点：范例(4对参数RS按线性规律扫描，扫描步长0.1；范例(5指定对5个温度值进行分析。电路分析类型及操作方法2应用实例验证最大功率输出条件。(1电路结构如图3.1所示。(2原理推证。电路中，r是电源内阻，R是外电路负载电阻。根据全电路欧姆定律，在R上得到的输出 电路分析类型及操作方法图3.1最大功率测试电路 电路分析类型及操作方法对R求导，得到根据极值条件，令，即 电路分析类型及操作方法(3)输入文件最大功率测试电路的输入描述如下：MAXIMUMPOWERANALYSISVC1010RI1210RL20RL.PARAMRL=5.DCPARAMRL11001.END 电路分析类型及操作方法(4)输出特性如图3.2所示。可以看出，当R=r=5时，电路具有最大功率输出，上述推论得证。.DC命令应用灵活，适用面广，是应用频度很高的重要命令。第2章中对半导体器件特性的模拟测量，均是利用直流扫描功能代替晶体管特性图示仪而实现的。电路分析类型及操作方法图3.2最大功率输出特性 电路分析类型及操作方法3.1.3小信号灵敏度分析灵敏度分析是指在工作点附近将所有元件线性化后，计算各元件参数对直流工作点的敏感程度即影响量。1命令格式小信号直流灵敏度分析的命令格式如下：.SENS*.SENS是直流灵敏度分析命令；*是输出节点变量，可以指定多个输出变量。电路分析类型及操作方法2.应用实例(1)分析图3.3中各元件参数对节点3的小信号直流灵敏度。(2输入文件如下所示：SERNSITIVITYANALYSISVCC1010VR1121KR2231KR3202KR4301K.SENSV3.OPTIONNOPAGE.END 电路分析类型及操作方法图3.3直流灵敏度测试电路 电路分析类型及操作方法(2输入文件如下所示：SERNSITIVITYANALYSISVCC1010VR1121KR2231KR3202KR4301K.SENSV3.OPTIONNOPAGE.END 电路分析类型及操作方法(3)输出局部文件如下所示：ELEMENTELEMENTELEMENTNORMALIZEDNAMEVALUESENSITIVITYSENSITIVITY(VOLTS/UNIT)(VOLTS/PERCENT)R11.000E+03-1.250E-03-1.250E-02R21.000E+03-9.375E-04-9.375E-03R32.000E+033.125E-046.250E-03R41.000E+031.563E-031.563E-02VCC1.000E+012.500E-012.500E-02 电路分析类型及操作方法在输出文件中列出了各元件对节点3的灵敏度。例如R3的灵敏度为3.125E-04VOLTS/UNIT0.33125mV/，表示R3每增加1，V3将增加0.3125mV；输出文件的末项是用百分比表示的灵敏度。R3的百分比灵敏度为6.25E-03VOLTS/PERCENT，表示R3每增加1%20时，节点3的电压将增加6.25mV。电路分析类型及操作方法3.1.4转移函数分析转移函数分析实现的功能有：(1计算电路的输入、输出阻抗；(2计算工作点附近的小信号直流转移函数，如电压增益、电流增益、互阻抗、互导纳等。1.命令格式转移函数分析的命令格式如下所示：.TF.TF是转移函数分析命令；是输出节点变量，是小信号输入电源名，两者都可以是电压源或电流源。电路分析类型及操作方法2.应用实例分析图3.3电路的直流转移函数。(1输入文件如下所示：TRANSFERFUNCTIONANALYSISVIN10AC5VR1121KR2231KR3202KR4301K.TFV3VIN.END 电路分析类型及操作方法(3局部输出文件如下：*SMALL-SIGNALCHARACTERISTICSV(3)/VIN=2.500E-01INPUTRESISTANCEATVIN=2.000E+03OUTPUTRESISTANCEATV(3)=6.250E+02由输出文件知，电路的电压增益V(3)/VIN=0.25；在VIN端口的输入电阻为2k，在R4端口的输出电阻为625。电路分析类型及操作方法3.2 交流分析交流分析 3.2.1交流分析1命令格式交流分析的命令格式如下：.AC LIN OCT DEC .AC是交流分析命令；选择项LIN、OCT、DEC分别表示频率按线性、2倍频程和10倍频程规律变化。是指定频率范围内分析的数据点数；电路分析类型及操作方法是扫描起始频率，其值应大于零；是终止频率，其值应大于起始频率。假设起始频率和终止频率相等，那么作单点频响分析。扫描类型不同，的含义也不同：线性扫描LIN时，指起始频率至终点频率全频程内的数据点数；2倍频程OCT和10倍频程DEC时，是指定频程内的数据点数。电路分析类型及操作方法例如：(1.ACLIN251020kHZ(2.ACOCT501K16kHZ(3.ACDEC301100kHZ范例(1是频率按线性扫描的交流分析，在10Hz20kHz的频程内分析25个数据点；范例(2中，频率按2倍频程扫描，每2倍频程频率间隔内分析50数据点，频率范围为1kHz16kHz；范例(3中，频率按10倍频程扫描，每10倍频程分析30个数据点，频率范围为1Hz100kHz。电路分析类型及操作方法2输出格式交流分析同样可以采用文本列表和图形输出方式，其格式为.PRINTAC*；文本列表输出.PLOTAC*；低解析度图形输出.PROBE*；高解析度图形输出输出格式中，*是输出节点变量，“*表示可以指定多个输出变量。电路分析类型及操作方法3输出变量类型交流分析的输出内容丰富，应用灵活方便，可根据不同的要求输出各种电特性，如电压或电流的幅值、相位、实部、虚部、对数DB幅频特性及群延迟特性等。各变量的特征符号如下：M：幅频特性。DB：对数幅频特性20lg10|M|。P：相频特性。R：实幅频特性。I：虚幅频特性。G：群延迟特性。电路分析类型及操作方法没有字尾时，采用缺省方式：uf特性输出。例如：(1PRINTACVR3VP3II3(2PLOTACVDB5(3PROBEV5VR5VI5范例(1指定打印输出节点3的实电压幅频特性、相频特性及虚电流幅频特性；范例(2指定用低解析度方式输出节点5的对数电压幅频特性；范例(3指定用高解析度图形方式输出节点5的幅频特性，以及实部、虚部电压幅频特性。电路分析类型及操作方法3.2.2噪声分析模拟电路中的噪声是影响电路性能的重要指标。因而，分析噪声来源，测量噪声指标，成为电路设计的重要内容之一。在电路中，无源器件和有源器件均会产生噪声。例如，电阻的噪声主要为热噪声，半导体器件除热噪声外，还包含闪烁噪声FLICKER等。尽管噪声源的模型相当复杂，但是在处理时，可等效为由电阻产生的热噪声。电路分析类型及操作方法噪声分析计算各器件在某一输出节点产生的总噪声有效值以及某一输入点的等效输入噪声。噪声分析的频率范围由交流分析(.AC)所定义的频率范围确定。所以，噪声分析是和交流分析联用的。1.命令格式噪声分析命令的格式如下：.NOISE.NOISE是噪声分析命令；是噪声输出节点变量，可以是单一节点，也可以是成对节点；是电路中已定义的独立电压源或电流源。电路分析类型及操作方法它不是噪声源，而是用于计算输入噪声时的参考信号源。是噪声输出打印间隔。该选择项只影响文本方式输出，与.PROBE方式的输出无关。电路分析类型及操作方法2.输出格式.PRINTNOISE.PLOTNOISE.PROBE输出变量有下述4种格式：(1ONOISE：输出节点的总噪声。(2INOISE：等效输入噪声。(3DBONOISE：输出总噪声的dB值。(4DBINOISE：等效输入噪声的dB值。电路分析类型及操作方法例如：(1).PRINTNOISEONOISEINOISE(2).PROBENOISEDBNOISEDBINOISE范例(1打印指定节点的输出噪声和等效输入噪声；范例(2用高解析度图形方式输出指定节点的对数输出噪声和等效输入噪声。电路分析类型及操作方法3应用实例(1)分析图3.4有源高通滤波器的频响及噪声特性。(2)输入文件如下所示：ACTIVEHPFAPPLICATONVIN10AC0.1C1120.1UC2230.1UR13016KR24010KR3454.3KR42516K 电路分析类型及操作方法图3.4有源高通滤波电路 电路分析类型及操作方法R24010KR3454.3KR42516KX143675LM324VCC6012VEE70-12.LIBLINEAR.LIB.NOISEV(5)VIN.ACDEC501100K.PROBE.END 电路分析类型及操作方法(3)输出特性。根据定义，信噪比为S/NDB20lg信号电压/噪声电压20lg(Vs/Vn)所以，用.PROBE方式输出S/N曲线如图3.5所示。电路分析类型及操作方法图3.5HPF频响及噪声特性 电路分析类型及操作方法3.3 时域分析时域分析 3.3.1瞬态分析瞬态分析的命令格式如下：.TRAN/OPUIC.TRAN是瞬态分析命令，选择项/OP指定瞬态分析的工作点显示；指定计算结果的输出时间间距。上述两项参数仅在文本输出方式有意义，与后处理程序.PROBE无关。电路分析类型及操作方法是 瞬 态 分 析 的 终 止 时 间；选 择 项是输出数据的开始时间。如果未指定该参数，那么从0秒开始输出数据；定义瞬态分析的最大时间距步长。如果未定义该参数，那么PSPICE自动采用(ftimenoprint)/50的步长进行瞬态分析。UIC定义瞬态分析的初始值。因为瞬态分析时经常会遇到不收敛的问题，因而，设置适当的初始值，可解决瞬态分析的收敛问题。电路分析类型及操作方法使用UIC设定初始条件时，要配合.IC命令。该命令格式如下：.IC=*.IC是初值赋值命令，是节点变量，是初始电压或电流值，可以设置多个变量。在使用UIC定义初始条件时，如果电路描述中没有.IC命令，那么采用电容、电感及半导体元件的初始条件作为瞬态分析的起始值；如果有.IC命令，那么以.IC指令所指定的电压或电流值作为电路分析的初始条件。电路分析类型及操作方法另外，初始条件也可以采用.NODESET赋值命令来设置。例如：(1).TRAN1MS100MS(2).TRAN/OP10U1M50U1UUIC.ICV(5)=0.2V范例(1中，定义输出数据的列表或打印间隔为1ms，分析终止时间是100ms。后两项参数省略，自动采用缺省值：从0秒开始分析，在0100ms间隔内分析50个数据点；范例(2)中，要求打印瞬态分析的工作点。输出数据列表间隔为10s，分析终止时间是1ms，起始时间50s，分析步长为1s，设置节点5的初始电压为0.2V。电路分析类型及操作方法3.3.2傅立叶分析傅立叶分析可完成对周期信号的直流分量和前9次谐波分量的幅、相分析及失真度分析，并在输出文件中以文本方式列表或打印输出。1.命令格式傅立叶分析的命令格式如下：.FOUR*.FOUR是傅立叶分析命令；是基波频率。*是输出节点变量。电路分析类型及操作方法例如：(1).FOUR1KV(6)I(VIN)(2).FOUR1MEGV(5)范例(1)分析节点6的电压频谱和VIN信号的电流频谱，基频1kHz；范例(2)分析节点5的电压频谱，基频1MHz。PSPICE的谐波分析功能可代替选频电平表实现周期信号或非周期信号的频谱分析。谐波分析可计算前9次谐波分量的幅值和相位，然后根据失真度定义(u1基波电压；ui谐波电压)电路分析类型及操作方法利用后处理程序PORBE显示瞬态响应波形的同时，可实现从时域到频域的快速傅立叶变换FFT，完成时域信号的频谱分析。这种高解析度的频谱图形显示方式，可仿真价格昂贵的频谱分析仪。FFT的频域分析范围不限，由瞬态分析定义的时域范围确定。反傅立叶变换可实现从频域到时域的转换。这种过程又可以方便地实现从频谱仪到示波器的功能转换，极其方便快捷。电路分析类型及操作方法2应用范例分析差分放大器的时域特性及频谱特性。(1)差分放大电路结构如图3.6所示。(2)差分电路的输入文件如下：FOURANALYSISFORDIFFAMPVIN10SIN(0.31K)RB1125K1RC1735K1RB2605K1RC2755K1 电路分析类型及操作方法图3.6差分放大电路 电路分析类型及操作方法RE484K7Q1324Q2N696Q2564Q2N696VC7012VE80-6.LIB.TRAN0.1M4M00.01M.FOUR1KV(5).PROBE.END 电路分析类型及操作方法(3局部输出文件如下所示:FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSEV(2)；节点2的傅立叶分析DCCOMPONENT=6.881370E+00；直流分量谐波频率谐波分量(幅)归一化值谐波分量(相)归一化值HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)电路分析类型及操作方法11.000E+035.254E+001.000E+00-1.800E+020.000E+0022.000E+031.814E-023.452E-039.000E+012.700E+0233.000E+036.514E-011.240E-01-1.800E+026.608E-0344.000E+031.768E-033.366E-049.002E+012.700E+0255.000E+031.056E-012.010E-02-1.800E+023.309E-0266.000E+032.497E-044.753E-059.008E+012.701E+0277.000E+031.747E-023.325E-03-1.799E+021.167E-0188.000E+032.734E-055.204E-069.059E+012.706E+0299.000E+032.890E-035.501E-04-1.796E+024.404E-01 电路分析类型及操作方法TOTALHARMONICDISTORTION=1.257028E+01PERCENT；总谐波失真度*11/03/9915:45:13*PSpice5.0(Jul1991)*FOURIERANALYSISFIRDIFFAMPLIFIER*FOURIERANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC*FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(4)；节点4的傅立叶分析DCCOMPONENT=6.906707E+00 电路分析类型及操作方法HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)11.000E+035.205E+001.000E+004.712E-040.000E+0022.000E+033.913E-037.518E-04-9.000E+01-9.000E+0133.000E+036.514E-011.252E-017.204E-036.733E-0344.000E+038.472E-041.628E-04-8.997E+01-8.997E+0155.000E+031.056E-012.029E-023.447E-023.400E-0266.000E+031.484E-042.851E-05-8.985E+01-8.985E+0177.000E+031.747E-023.357E-031.229E-011.224E-0188.000E+031.322E-052.540E-06-8.884E+01-8.884E+0199.000E+032.890E-035.554E-044.734E-014.729E-01 电路分析类型及操作方法图3.7时域响应及频谱特性 电路分析类型及操作方法3.4 统计分析统计分析3.4.1蒙特卡罗分析1.命令格式蒙特卡罗分析的命令格式如下：.MCDCACTRAN 电路分析类型及操作方法.MC是蒙特卡罗分析命令；是运行蒙特卡罗分析的次数；DC、AC、TRAN是分析类型选择项，仅限于直流分析、交流分析和瞬态分析模式；是输出节点变量；是MC的分析功能选项；是MC分析结果的输出功能选项。电路分析类型及操作方法2.功能选项执行MC分析时，用以下选项实现不同的分析功能：(1)YMAX:标称输出与容差输出特性之差值。(2)MAX:波形输出的最大值。(3)MIN:波形输出的最小值。(4)RISE-EDGE:输出波形第一次超出给定值的点。称为阈值电平。(5)FALL-EDGE:输出波形低于阈值的第一个点。电路分析类型及操作方法3输出选项对MC分析结果，有以下选项控制：(1)LIST:列表输出每次执行时实际使用的模型参数。(2)RANGE:指定分析的变量范围如频率、时间等。假设省略该项，那么相当于全程分析。电路分析类型及操作方法(3)OUTPUTTYPE：输出类型选择，包括：ALL输出所有统计分析的数据。FIRST输 出 前 N次 分 析 结 果。N由给出。EVERY每运行N次输出一次分析结果。N由给出。RUNS*仅将指定分析次数的结果列表输出。指定分析次数由*给出，最多25个值。电路分析类型及操作方法例如：(1).MC10TRANV(5)YMAX(2).MC20DCI(Q1)YMAXLIST(3).MC10ACVP(2，3)YMAXLISTOUTPUTALL范例(1)指定进行10次MC瞬态分析，并输出节点5的标称输出特性与容差特性的差值波形；范例(2)对I(Q1)进行20次直流MC分析，输出差值波形并列表输出每次执行MC所使用的模型参数；范例(3)对节点(2，3)进行交流MC分析，输出差值波形并列表输出全局部析数据。电路分析类型及操作方法3.应用实例对图3.8所示的单级交流放大器进行MC分析。(1)交流放大器的输入文件如下：MONTECALOANALYSISEXAMPLEVIN10AC.1CB12CMOD22URB52RMOD100KRC531K5RE40100Q1324Q2N696 电路分析类型及操作方法VC506.LIB.MODELRMODRES(R=1DEV=15%LOT=7%).MODELCMODCAP(C=1DEV=10%LOT=5%).ACDEC100130K.MC10ACV(3)YMAXOUTPUTALL.PROBE.END 电路分析类型及操作方法图3.8单管交流放大电路 电路分析类型及操作方法(2)局部输出文件如下所列：MONTECARLOSUMMARY；MC分析总结*MeanDeviation=-.0126；平均偏离Sigma=.0195RUNMAXDEVIATIONFROMNOMINAL；与标称值的最大偏差 电路分析类型及操作方法Pass2.044(2.26sigma)loweratF=1.4125(91.392%ofNominal)Pass10.0245(1.25sigma)loweratF=1.2023(94.675%ofNominal)Pass5.0241(1.24sigma)loweratF=1.5488(95.538%ofNominal)Pass4.0229(1.17sigma)loweratF=1.2023(95.014%ofNominal)电路分析类型及操作方法Pass9.0225(1.15sigma)loweratF=2.8840E+03(97.316%ofNominal)Pass8.0183(.94sigma)higheratF=2.138(102.88%ofNominal)Pass6.0132(.68sigma)higheratF=1.1482(102.98%ofNominal)Pass3.013(.67sigma)loweratF=1.5136E+03(98.451%ofNominal)Pass75.7554E-03(.29sigma)higheratF=1.0965(101.34%ofNominal)电路分析类型及操作方法图3.9MC分析曲线 电路分析类型及操作方法3.4.2最坏情况分析WCASE与MC分析同属统计分析。不同之处在于MC分析是按照指定的统计规律同时发生随机变化，而WCASE分析那么按照下述过程执行分析：(1)进行标称器件的电路特性模拟分析；(2)单独分析每一器件在容差范围内对电路特性的影响量，即求电路特性对各变量的偏导数:其余X不变变化标称值 电路分析类型及操作方法式中，u表示电路的特性函数(如电压、电流、相位等)，YMAX是标称器件特性与容差器件特性之差值，该差值反映了对电路的影响量，即灵敏度特性。(3计算各器件容差变化对电路性能的总影响量，即最坏情况分析。xi表示第i个变量的容差，u为容差范围内的最大变化量。WCASE分析不必指定分析次数，仅由变量个数决定。一般情况下有，n=i+2(n分析次数；i变量个数)电路分析类型及操作方法1.命令格式最坏情况分析的命令格式如下：.WCASEDCACTRAN.WCASE是最坏情况分析命令，DC、AC、TRAN、的意义同MC分析，是输出选择项。电路分析类型及操作方法2输出选择项对WCASE的分析结果，通过以下选项进行控制：(1OUTPUTALL要求输出所有计算结果，如各变量的灵敏度分析、标称值电路特性和最坏情况分析等。(2 RANGE(，)与MC分析的意义相同。(3VARYDEV独立变量按随机分布规律变化。(4VARYLOT不同变量按同一随机分布规律变化。电路分析类型及操作方法(5VARYBOTH指定分析变量一局部有独立容差，一局部为相关容差。假设该项省略，即表示对于任何一种形式，该变量均适合。(6DEVICE可对指定的器件类型进行WCASE分析。是器件类型名称，可用PSPICE规定的元器件特征字来表示。例如仅分析电阻器件，其形式为DEVICER假设仅对电阻、电容和双极晶体管分析，那么DEVICERCQ 电路分析类型及操作方法例如：(1).WCASEDCIE(Q2)YMAX(2).WCASEACVP(5，7)YMAXVARYDEV(3).WCASETRANV(6)YMAXDEVICERQOUTPUTALL范例(1)中，指定对Q2的射极电流作直流WCASE分析，并输出各变量与标称值的差值；范例(2)是对节点(5，7)作交流相频特性WCASE分析，各变量按随机规律独立变化；范例(3)对节点6的电压作瞬态WCASE分析，并输出全部数据。电路分析类型及操作方法3应用实例对图3.10的低通滤波电路进行WCASE分析。(1)输入文件如下所示：WCASEANALYSISVIN10AC5R112RMOD110KC120CMOD11U.MODELRMOD1RES(R=1DEV=15%LOT=7%).MODELCMOD1CAP(C=1DEV=7%LOT=4%).ACDEC10015K.WCASEACV(2)YMAXVARYDEV.END 电路分析类型及操作方法图3.10低通滤波电路 电路分析类型及操作方法2局部输出文件如下所示:*12/24/9922:35:37*PSpice5.0(Jul1991)*WCTEST；WC测试*SORTEDDEVIATIONSOFV(2)TEMPERATURE=27.000DEGCSENSITIVITYSUMMARY；灵敏度分析总结*电路分析类型及操作方法MeanDeviation=-1.9236E-03；平均偏差Sigma=0RUNMAXDEVIATIONFROMNOMINAL；与平均值的最大偏差C1CMOD1C1.9236E-03loweratF=22.387(.664%changeper1%changeinModelParameter)R1RMOD1R1.9236E-03loweratF=22.387(.664%changeper1%changeinModelParameter)电路分析类型及操作方法*12/24/9922:35:37*PSpice5.0(Jul1991)*WCTEST*UPDATEDMODELPARAMETERSTEMPERATURE=27.000DEGCWORSTCASEALLDEVICES；全部器件最坏情况分析*DEVICEMODELPARAMETERNEWVALUE 电路分析类型及操作方法C1CMOD1C.93(Decreased)R1RMOD1R.85(Decreased)*12/24/9922:35:37*PSpice5.0(Jul1991)*WCTEST*SORTEDDEVIATIONSOFV(2)TEMPERATURE=27.000DEGCWORSTCASESUMMARY全部器件最坏情况总结 电路分析类型及操作方法*RUNMAXDEVIATIONFROMNOMINAL；与标称值的最大偏差ALLDEVICES.451higheratF=25.119(116.85%ofNominal)(3输出特性如图3.11所示。电路分析类型及操作方法3.5 其它常用功能及命令格式其它常用功能及命令格式3.5.1参数分析参数分析的作用是：(1)用PARAM语句定义和设置参数，并在程序中把已定义参数作为常数应用或参加运算；(2)配合参数扫描命令.STEP实现任意已定义参数的扫描分析。电路分析类型及操作方法图3.11WCASE输出特性 电路分析类型及操作方法1.参数定义命令格式如下所示：.PARAM=*.PARAM是参数定义命令；是任意参数或标号，可以是常数，也可以是带有任意电参量的数值。这些已定义参数可以用直接调用或参加数学运算。例如：.PARAMVIN=5.0V.PARAMMA=0.8VOUT30VIN*MA范例中描述了一个乘法器。用参数赋值命令.PARAM定义输入电压为5V，调幅系数为0.8，输出电压为其乘积。用调用并完成乘法运算。电路分析类型及操作方法2.参数扫描分析命令格式如下所示：.STEPLIN.STEPOCTDEC.STEPLIST参数扫描分析命令的格式及参数意义类似于直流扫描分析命令的。例如：(1).STEPVIN-0.250.250.05(2).STEPLINI25MA-2MA0.1MA(3).STEPRESRMOD(R)0.91.10.001 电路分析类型及操作方法(4).STEPTEMPLIST020275080(5).PARAMCMOD=1N.STEPPARAMCMOD100P1500P50P范例(5)指定参数的批处理扫描分析，用以实现参数的优选及电路特性变化规律的分析等。电路分析类型及操作方法3.5.2温度分析温度分析的作用在于模拟指定温度的电路特性。在实际电路调试时，某些温度条件也许是破坏性质的恶劣工作条件。利用温度分析功能，可以平安地实现各种温度条件下的电路性能测试与分析。1命令格式温度分析的命令格式为.TEMP.TEMP是温度分析命令；TN是指定温度，可以有多个温度值。N个温度对应N条输出曲线，或N组分析输出数据。电路分析类型及操作方法例如：.TEMP-10050100分析电路在-10、0、50、和1004种温度条件下的输出特性。温度的单位为，在描述时采用缺省方式。温度分析时，保持原输入文件结构及控制命令不变，只需参加温度分析命令.TEMP，并指定温度值即可。例如，对图3.6差分放大器进行温度分析时，只需参加.TEMP-102580控制语句，便可以分析在-10、25和80时的电路特性，应用非常简便。电路分析类型及操作方法3.5.3器件库调用命令电路里采用的元器件，可以利用.MODEL命令定义，也可以利用库调用命令.LIB直接调用。PSPICE软件包提供了包括模拟、数字、A/D、D/A以及磁性元件等多个厂家、多种型号的通用器件。由于实际器件的模型参数更真实，将使仿真结果更精确。1命令格式器件库调用的命令格式为.LIB.LIB是库调用命令。是调用的库文件名。电路分析类型及操作方法例如:.LIB.LIBLINEAR.LIB.LIBC:PS50BIPOLAR.LIB利用LIB命令调用元件时，必须在元件描述行中指明元件型号，同时该器件必须在对应的器件库里，否那么，在PSPICE执行前的侦错过程中将提示出错信息并中断分析。电路分析类型及操作方法2.应用实例采用库调用的输入文件如下：Q2743Q2N696U53015169LM324.LIBBIPOLAR.LIB.LIBLINEAR.LIB范例中指出Q2的型号是2N696，前缀Q表示双极型晶体管，不能省略。双极型晶体管所在的库文件名是BIPOLAR.LIB；U5表示LM324线性放大器，所在库文件名是LINEAR.LIB，均用.LIB调用。电路分析类型及操作方法3.5.4子电路描述及调用在含有多个功能相同、电路结构相同的电路中，为了简化电路输入描述，PSPICE软件设置了子电路描述及调用功能。该功能与用任何语言编程时的子程序编制及调用颇为相似。其方法是：(1)按照规定的格式，像定义器件一样定义一个或多个子电路。(2)在主电路描述中调用对应的子电路。子电路可以无限制地被主电路调用，也可以被子电路嵌套调用。这种方法适用于含有多个重复电路的应用情况。电路分析类型及操作方法1.子电路定义子电路定义命令格式为.SUBCKT*PARAM:=.ENDS.SUBCKT是子电路定义命令；是子电路名；*是子电路的外部节点号,可以为多个节点；PARAM:=是参数定义选择项。ENDS是子电路的结束符号，区别于主电路的结束符END。电路分析类型及操作方法2.子电路调用子电路调用命令格式为X*X是子电路调用命令。是8个字元的子电路序号，可以是字元符号，也可以是数字序号；*是子电路的外部节点号；是已定义的子电路名；选择项PARAM:=的意义同上。电路分析类型及操作方法例如：(1)X21213505115OPAMP(2)XBUF56UNITAMPX2是被调用的运算放大器，其输入、电源及输出端分别接在主电路的12、13、50、51和15节点；XBUF是调用已定义的缓冲放大器，其输入、输出端分别接在主电路的5、6节点上。电路分析类型及操作方法3.应用实例如图3.12所示的4节RC滤波电路，因其输入文件冗长、重复，所以可考虑采用子电路描述和调用方法，以简化输入。图3.124节RC滤波电路 电路分析类型及操作方法(1)子电路结构如图3.13所示。图3.13子电路定义及调用 电路分析类型及操作方法(2)子电路定义及输入描述如下所示：SUB-CIRCUITDESCRIBING.SUBCKTRC13R11260R22050R32380C1301U.ENDSVIN10ACX112RC 电路分析类型及操作方法X223RCX334RCX445RCRL50100.ACDEC10011MEG.PROBE.END子电路的引入只能简化电路的输入描述，并不能减少内存和电路的分析时间，这正如计算机编程时调用子程序只能简化程序结构而不能减少程序的执行时间一样。电路分析类型及操作方法3.5.5常用选项参数在前面的应用范例中，屡次用到了选项参数。PSPICE的选项参数很多，这里仅列出常用的选项参数。1.功能选项参数NOPAGE不分页打印NOECHO输出文件*.OUT中不重复列表输入文件NODE产生节点列表NOMOD不列表由.MODEL定义的模型参数LIST列印所有输入元件的全部信息 电路分析类型及操作方法OPTS列印所有的选项参数ACCT输出计算和运行时间统计结果EXPAND列出子电路嵌套扩展后的器件NOBIAS不列印工作点参数LIBRARY列出库调用的器件清单WIDTH输出文件宽度与WIDTHOUT的意义相同 电路分析类型及操作方法2.缺省值选项参数缺省值选项参数如下所列：参数名称意义单位缺省值DEFLMOSFET的沟道长度m100mDEFWMOSFET的沟道宽度m100mDEFADMOSFET的漏极面积(AD)m20DEFASMOSFET的源极面积(AS)m20TNOM标称温度27 电路分析类型及操作方法NUMDGT输出变量的小数点有效位数08位4CPTIME执行一次分析所允许的CPU时间s1E+6LIMPTS列印或绘图所允许的最大点数ITL1直流和偏压点迭代极限40ITL2直流转移曲线迭代极限20ITL4瞬态特性迭代极限10ITL5瞬态特性所有点之和的迭代极限5000RELTOL电压或电流的相对精度0.001 电路分析类型及操作方法TRTOL瞬态分析的精确度调整7.0ABSTOL电流精度调整A1pACHGTOL电荷精度调整C0.01pCVNTOL电压精度调整V1mVGMIN任意支路的最小电导S1E-12 电路分析类型及操作方法3.6 控制界面控制界面 PSPICE软件包是由电路分析主程序PSPICE1.EXE和辅助程序模块组成的，包括：(1)PSPICE软件包控制界面。(2)后处理显示模块PROBE.EXE。(3)鼓励波形显示模块STMED.EXE。(4)器件模型建立模块PARTS.EXE。电路分析类型及操作方法3.6.1功能PSPICE的控制外壳PSpiceControlShell是集各功能及主要模块于一体的操作界面，其主要功能有：(1)软硬件配置功能；(2)电路文件的文本编辑和交互式模型参数修改功能；(3)输入文件的错检信息提示功能；(4)模拟分析主程序功能选择、参数配置及运行控制功能；(5)鼓励信号产生与编辑功能；(6)输出文本文件*.OUT显示功能；(7)PROBE后处理功能。电路分析类型及操作方法图3.14控制界面 电路分析类型及操作方法3.6.2菜单命令及功能PSPICE控制外壳采用下拉式菜单结构，有7种功能选项，各功能选项对应一级或多级子命令。这些命令的操作可用鼠标或光标键，也可以用命令关键字大写字母操作。各功能选项及其下级菜单命令的意义如下：(1)Files：文件操作选项。包括：输入文件编辑、保存、输出文件显示及硬件配置等。Files的下级菜单命令及其功能如表3.1所示。电路分析类型及操作方法表3.1Files下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(2)Circuit：电路参数修改选项，包括：器件参数、模型参数及用.PARAM定义的总体参数。Circuit下级菜单命令及其功能如表3.2所示。表3.2Circuit下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(3)StmEd：鼓励源产生、编辑与修改选项。StmEd下级菜单命令及功能如表3.3所示。表3.3stmEd下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(4)Analysis：电路分析类型选择。Analysis下级菜单命令及功能如表3.4所示。表3.4Analysis下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(5)Display：打印指定的输出变量，同“.PRINT命令。Display无下级菜单命令。(6)Probe：执行后处理PROBE程序及相关参数设置。其下级菜单命令如表3.5所示。(7)Quit：退出命令。其下级菜单命令及功能如表3.6所示。电路分析类型及操作方法表3.5PROBE下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.6Quit下级菜单及命令格式 电路分析类型及操作方法(8)DOS功能键操作界面底部的提示行有F1F6、ESC等DOS功能键，各键功能定义如表3.7所示。表3.7各功能键定义 电路分析类型及操作方法3.7 后处理功能后处理功能PROBE 3.7.1启动PROBEPROBE在运行前，要对硬件进行配置，包括：显示器规格、打印设备类型、输出端口选择等。在PSpiceControlShell界面，选择Probe选项并运行，进入PROBE页面。选择页面底部的分析类型选项Dc-sweep、Ac-sweep、Transient-analysis，进入PROBE操作主界面，如图3.15所示。电路分析类型及操作方法图3.15PROBE主界面 电路分析类型及操作方法3.7.2PROBE命令及功能PROBE主界面底部的命令集，也包含一级或多级子命令。各级命令功能如下：(1)Exit：退出PROBE界面。(2)Add-trace：参 加 显 示 曲 线；用Remove-trace命令删除曲线。(3)X-axis:X变量操作，包括：X变量范围、类型、幅值及分析类型等项操作。其下级菜单命令及功能如表3.8所示。(4)Y-axis：Y轴操作，包括Y轴刻度、范围、改变标题等项操作。其下级菜单命令及功能如表3.9所示。电路分析类型及操作方法表3.8X-axis下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.9Y轴下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(5)Plot-control：显示窗口控制、曲线符号标志、数据点显示等。其下级菜单命令及功能如表3.10所示。(6)Display-control：分析结果的存储、调用、删除等处理。其下级菜单命令及功能如表3.11所示。(7)Macros：宏命令定义及操作。其下级菜单命令及功能如表3.12所示。(8)Hard-copy：曲线打印。其下级菜单命令及功能如表3.13所示。(9)Cursor：活动游标，精确测量曲线及特征点。其下级菜单命令及功能如表3.14所示。(10)Zoom：局部放大，用于精确观察曲线的特征点。其下级菜单命令及功能如表 电路分析类型及操作方法表3.10Plot-control下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.11Display-control下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.12Macros下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.13Hard-copy下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.14Cursor下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.15Zoom下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法(11)Label：曲线标号,可在显示曲线的任意位置增、删文本或图形标识符号。其下级菜单命令及功能如表3.16所示。(12)Config-color：颜色设置，包括：屏幕、曲线、光标及鼠标等项设置。其下级菜单命令及功能如表3.17所示。电路分析类型及操作方法表3.16Label下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法表3.17Config-color下级菜单命令及功能 电路分析类型及操作方法3.7.3PROBE操作要点1.电参量量纲后处理显示时，PROBE可用的电参量单位同节的规定。2.曲线显示曲线显示方式有两种：(1直接显示，如V(3)；VP(6)；DBV(2,3)等。(2选择显示，从多条曲线中选择某一条曲线显示。曲线显示的一般格式为V(X)n其中，V(X)是输出变量名，可为电压源或电流源，n表示选择第n条曲线予以显示。电路分析类型及操作方法例如：V(5)4；选择节点5输出电压曲线族中的第4条曲线显示V(4,3)3；显示V(4,3)曲线族中第3条曲线(3)变量运算显示。通过简单的+、*、/等算术运算得到新的变量并显示。例如：V(1)/Ri；显示节点1的阻抗特性曲线V(5)*IC(Q1)；显示双极晶体管的功耗曲线 电路分析类型及操作方法(4)函数运算显示。对节点变量进行标准函数运算并显示其特性曲线。PROBE可用的函数类型如表3.18所示。电路分析类型及操作方法表3.18RPOBE显示函数表 电路分析类型及操作方法 电路分析类型及操作方法应用举例：SGNV(3)；显示节点3的符号函数曲线dI(R1)；显示I(R1)的微分曲线VP(3)；显示节点3的相位特性曲线 电路分析类型及操作方法3.曲线输出曲线输出以英寸为单位，有下述4种规格：A=811；B=1117；C=1722；D=2234打印尺寸通过HARD-COPY命令的下级菜单进行选择：1-one-page11:输出A、B规格，1页长度缺省输出尺寸。2-Two-page22：输出C、D规格，2页长度。Other：用户自定义尺寸，除上述规格之外的任意长度尺寸，但总高度不变。电路分析类型及操作方法3.8 鼓励波形的编辑鼓励波形的编辑 电路的鼓励波形，通过两种途径得到：输入文件描述参阅第2章内容；对话式直接图形编辑方法STMED。STMED是可在DOS环境单独运行或在PSpiceControlShell界面运行的鼓励波形编辑模块。在PSpiceControlShell界面，选择Files项，输入*.CIR文件名后，STMED项加亮，允许波形编辑。假设原电路文件不含鼓励源，那么进行新建波形操作；否那么，进行鼓励波形的修改、编辑操作。两种情况的界面命令和操作过程不同。电路分析类型及操作方法3.8.1新建波形界面及操作1新建鼓励源选择控制界面鼓励源选择、控制界面如图3.16所示。对该界面命令的功能说明如下：(1)Exit:退出新建波形编辑主界面。(2)New-stimulus：新建并编辑鼓励源。(3)Plot-control：曲线控制。包括：增删显示曲线、鼓励源显示、曲线标志显示等。电路分析类型及操作方法图3.16鼓励源选择、控制界面 电路分析类型及操作方法(4)X-axis：X轴显示范围设置。(5)Y-axis：Y轴显示范围设置。(6)Select-digital：选择数字鼓励源编辑缺省:模拟鼓励源编辑。(7)Hard-copy：打印曲线。电路分析类型及操作方法2操作方法选择New-stimulus命令，输入欲新建的电压或电流源名称，按照提示选择鼓励源类型：EXP；PULSE；PWL；SFFM；SIN。然后，根据对话框提示输入波形特征参数见第2章内容，鼓励波形建立，显示波形，同时进入波形修改主界面，如图3.17。电路分析类型及操作方法图3.17新建波形修改、编辑界面 电路分析类型及操作方法3新建波形修改、编辑命令新建波形修改、编辑界面中有以下命令：(1)Exit:退出本界面，进入波形修改编辑主界面。(2)Transient-parameter：修改新建鼓励源的波形特征参数。(3)Spec-type：选择、改变源类型。(4)Other-info：其它选择项，如鼓励源名、直流参数、交流参数、节点编号等。电路分析类型及操作方法(5)X-axis：X轴显示范围选择。(6)Y-axis：Y轴显示范围选择。(7)Display-help：在线帮助当前波形的特征参数意义及参数值。(8)Hard-copy：曲线打印，同PROBE的操作。(9)Cursor：游标测量并标出选定的坐标值。电路分析类型及操作方法3.8.2波形修改、编辑主界面如果电路输入文件中含有鼓励源，那么启动STMED后，直接进入波形修改、编辑主界面，如图3.18所示。该界面中的命令及功能说明如下：(1)Exit：退 出 波 形 修 改、编 辑 界 面，返 回PSpiceControlShell界面。(2)New-stimulus：新建鼓励源操作，同中相同命令的操作。(3)Modify-stimulus：修改鼓励源的特征参数。电路分析类型及操作方法图3.18波形修改、编辑主界面 电路分析类型及操作方法(4)Delete-stimulus：消除某一个或全部鼓励源。(5)Plot-control：曲线控制：增删显示窗口、选择显示曲线、曲线标记等。(6)X-axis：X轴显示范围设置。(7)Y-axis：Y轴显示范围设置。(8)Select-digital：选择数字鼓励源编辑。(9)Hard-copy：曲线打印。(10)Cursor：游标测量并标出选定点的坐标值。电路分析类型及操作方法3.9 器件模型编辑功能器件模型编辑功能电路的模拟精度与器件模型相关。一般来说，用模型定义命令.MODEL和库调用命令.LIB可以满足大多数用途的精度要求。但是，模型库的元件毕竟有限，在某些特殊应用以及器件代换时，就需要建立新器件的模型参数，这就是器件参数提取程序PARTS的作用。电路分析类型及操作方法PARTS是独立于控制界面的功能模块。用PARTS提取器件参数有两种途径：直接测试器件参数并输入；根据产品手册提供的器件特征参数直接输入。1.参数提取功能和选择在PSPICE路径下键入PARTS，进入PARTS页面。该页面共有7项选择，提供6种类型的器件模型参数提取功能，即：(0EXIT；退出PARTS页面(1DIODE；二极管模型(2BIPOLAR；双极晶体管模型 电路分析类型及操作方法(3JFET；结型场效应管模型(4POWER；功率MOS型场效应管(5OPERATIONALAMPLIFIER；运算放大器(6VOLTAGECOMPARATOR；电压比较器 电路分析类型及操作方法2器件类型选择键击对应的数字序号键并回车缺省方式为1：二极管模型参数建立，此时，屏幕底部提示输入器件名。器件名是*.MOD。省略后缀时，自动采用缺省后缀名.MOD。建立二极管模型时，自动加前缀D；建立双极晶体管模型时自动加前缀Q。例