電子電路CAD二PPT課件

1、電子電路電子電路CAD（二）（二）電路圖繪制的流程n1、繪制元器件符號n2、元器件間的電氣連接n3、繪制電路圖中的輔助元素節(jié)點名的設(shè)置（Place Net Alias）n例3.12 PlaceNetAlias輸入節(jié)點名稱放置在節(jié)點放置在節(jié)點名的互連線名的互連線或總線上或總線上本節(jié)要求n掌握模擬電路分析的基本過程n掌握直流、交流、瞬態(tài)特性分析的參數(shù)設(shè)置n掌握模擬結(jié)果的顯示和分析。 PSpice 分析匯總n標準分析n復(fù)運行分析n高級分析nDC SweepnBias PointnAC SweepnTime Domain1、PSpice標準分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變量掃描變量直流掃描直

2、流掃描DC Sweep激勵源激勵源參數(shù)參數(shù)溫度溫度偏置點偏置點Bias Point小信號直流增益小信號直流增益直流靈敏度直流靈敏度頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)AC Sweep/Noise頻率頻率噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析Time Domain(Transient)時間時間傅立葉變換（需要瞬態(tài)響傅立葉變換（需要瞬態(tài)響應(yīng)分析）應(yīng)分析）2、復(fù)運行分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型參數(shù)參數(shù)Parametric(Sweep)溫度溫度Temperature(Sweep)統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析Monte Carlo/Worst Case保存和加載直流工作點保存和加載直流工作點Save

3、PointLoad Point3、高級分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型靈敏度靈敏度Sensitivity統(tǒng)計統(tǒng)計Monte Carlo優(yōu)化優(yōu)化Optimize極限極限Smoke3.1 模擬電路分析的基本過程n建立設(shè)計項目n繪制電路圖n特性分析類型確定和參數(shù)設(shè)置特性分析類型確定和參數(shù)設(shè)置n運行運行PSpice A/D程序程序n模擬結(jié)果的顯示和分析模擬結(jié)果的顯示和分析n電路的優(yōu)化設(shè)計n設(shè)計結(jié)果輸出3.2 直流特性分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量偏置點偏置點Bias Point小信號增益小信號增益直流靈敏度直流靈敏度直流掃描直流掃描DC Sweep激勵源激勵源參數(shù)參數(shù)溫度溫度

4、1）偏置點n計算電路的偏置點的時候，PSpice將電路中的電容開路電容開路、電感短路電感短路、信號源取信號源取其直流電平其直流電平，然后用迭代的方法計算出電路中各節(jié)點的電壓、各回路的電流值及各元器件的功耗。3.2.1 直流工作點分析 （Bias point）n直流偏置點n直流靈敏度n小信號增益差分對電路的直流偏置點步驟n打開電路圖，選擇PSpiceNew Simulation Profilen輸入PSpice仿真文件名稱后選擇“create” 仿真仿真文件文件仿真窗口選擇分析類型-Bias PointOutput File Options直流偏置點細直流偏置點細節(jié)節(jié)直流靈敏度直流靈敏度小信號增

5、益小信號增益RunPSpice出錯提示出錯時的session logPSpice 運行界面輸出文件n輸出文件為“.out”文件，通過PSpice的view方式進行查看n輸出文件包括：各節(jié)點電壓，流過各電壓源的電流，總功耗等。在PSpice中view-output file輸出文件2）小信號增益n先計算直流偏置點，然后在這個偏置點處對電路元件進行線性化處理，再計算出線性化電路的小信號增益、輸入電阻和輸出電阻。n因此，需要指出輸入和輸出直流偏置點細直流偏置點細節(jié)節(jié)直流靈敏度直流靈敏度小信號增益小信號增益差分對電路的局部放大輸入輸入輸出輸出指定輸入輸出輸出文件3）直流靈敏度n直流靈敏度是計算節(jié)點電壓

6、節(jié)點電壓對每個器件參數(shù)的靈敏度。這些器件包括電阻、獨立電壓源和電流源、電壓和電流控制開關(guān)、二極管、雙基型晶體管等。PSpice中的靈敏度nPSpice采用元件靈敏度和相對靈敏度兩種方式定量表示直流靈敏度。n元件靈敏度表示電路特性參數(shù)對元器件值絕對變化的靈敏度。n相對靈敏度是指電路特性對元器件值相對變化1%情況下的靈敏度。差分對電路中V(OUT2)的直流靈敏度3.2.2 直流特性掃描分析n直流特性掃描分析是指電路中的自變量（某一參數(shù)）在一定范圍內(nèi)變化時，對自變量的每一個取值，計算電路的直流偏置特性（稱為輸出變量）。分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量直流掃描直流掃描DC Sweep激

7、勵源激勵源參數(shù)參數(shù)溫度溫度直流掃描特性DC Sweepn在分析過程中，電容開路、電感短路、各信號源取直流電平值。若電路中還包括邏輯單元，則將每個邏輯器件的延時取為0，邏輯信號激勵源取其t=0時的值。nDC Sweep可用于模擬二極管的伏安特性、晶體管的傳輸特性，分析放大器、比較器的轉(zhuǎn)移特性和邏輯門的電壓傳輸特性等。例3.3n二極管伏安特性的測試實驗圖如圖所示。要求模擬二極管的V-I特性曲線，以及溫度為0、27、50、80C時的正向特性曲線。V-I特性n二極管的伏安特性，指。DC Sweep參數(shù)設(shè)置n電壓源電壓從-110到10V掃描，步長為0.01VProbeTrace-Add Trace添加曲

8、線雙擊I(D1)即流過二極管的電流二極管的V-I特性曲線？改變X軸為V(D1)二極管的V-I特性不同溫度下的正向特性曲線3.3 交流特性分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)AC Sweep/Noise頻率頻率噪聲（需要頻率響應(yīng)噪聲（需要頻率響應(yīng)分析）分析）n交流小信號頻率特性分析和噪聲分析1)交流小信號頻率特性分析n分析傳遞函數(shù)的幅頻特性和相頻特性，即可得到電路的小信號電壓增益、電流增益、互阻增益、互導(dǎo)增益、輸入阻抗、輸出阻抗，分析和確定電路的上限和下限頻率、通頻帶寬度等。交流小信號頻率特性分析n分析時，首先計算電路的直流工作點，并在工作點處對電路中各個非線性元

9、件做線性化處理，得到線性化的交流小信交流小信號等效電路號等效電路；然后使電路中交流信號源的頻率在一定范圍內(nèi)變化，并用交流小交流小信號等效電路信號等效電路計算電路輸出交流信號的變化。2）噪聲分析na)計算所有的電阻和半導(dǎo)體器件的噪聲，選定一個節(jié)點作為輸出節(jié)點，將每個電阻的半導(dǎo)體的噪聲在指定的輸出節(jié)點處產(chǎn)生的噪聲電壓均方根（RMS）值疊加，得到總的輸出噪聲輸出噪聲。nb)選定一個獨立電壓源或獨立電流源，計算電路中從該獨立電壓源（電流源）到指定的輸出節(jié)點處的增益nc)再將a步計算得到的輸出節(jié)點處總噪聲除以該增益就得到該獨立電壓源（電流源）處的等效等效輸入噪聲輸入噪聲。等效噪聲的物理意義n等效輸入噪聲

10、就相當(dāng)于是將電路中所有的噪聲都集中到選定的獨立電壓源（電流源）處，其作用相當(dāng)于是在輸入獨立源處加上大小等于等效輸入噪聲的噪聲源，則在節(jié)點處產(chǎn)生的輸出噪聲大小正好等于實際電路中所有噪聲源在輸出節(jié)點處產(chǎn)生的噪聲。PSpice的噪聲表示單位n電阻和半導(dǎo)體器件時以平方噪聲（V2/Hz）作為噪聲單位n總的輸入噪聲和等效噪聲以平方根噪聲為單位（ V/ Hz ）例3.8 差分對放大電路的AC分析和噪聲分析將V1改為VAC，幅值為1VAC Sweep頻率從1KHz開始，按10倍頻變化，直到100MHz，每10倍頻取4個點噪聲輸出節(jié)噪聲輸出節(jié)點、等效輸點、等效輸入噪聲源、入噪聲源、輸出結(jié)果間輸出結(jié)果間隔隔按每十

11、倍按每十倍頻或每數(shù)頻或每數(shù)量級計算量級計算點數(shù)點數(shù)幅頻和相頻特性 標示標示符符 含含 義義示例示例M輸出變量的振幅輸出變量的振幅VM（Out）：接點）：接點Out與地之與地之間交流電壓振幅間交流電壓振幅DB輸出變量的振幅輸出變量的振幅分貝數(shù)分貝數(shù)VDB（Out）：接點）：接點Out與地與地之間交流電壓振幅分貝數(shù)之間交流電壓振幅分貝數(shù)P輸出變量的相位輸出變量的相位VDP（Out1， Out2）：接點）：接點Out1與與Out2之間交流電壓相之間交流電壓相位位R輸出變量的實部輸出變量的實部VR（Q1：C）：晶體管）：晶體管Q1集集電極的交流電壓實部電極的交流電壓實部I輸出變量的虛部輸出變量的虛部

12、VI（Q1：C）：晶體管）：晶體管Q1集電集電極的交流電壓虛部極的交流電壓虛部Out2處的幅頻特性和相頻特性n幅頻特性：VDB(out2)n相頻特性：VP(out2)輸入輸出噪聲輸出以*.out文件存在3.4 瞬態(tài)分析分析內(nèi)容分析內(nèi)容分析類型分析類型掃描變掃描變量量瞬態(tài)分析瞬態(tài)分析Time Domain(Transient)時間時間傅立葉變換（需要瞬態(tài)響傅立葉變換（需要瞬態(tài)響應(yīng)分析）應(yīng)分析）瞬態(tài)分析的目的和方法n瞬態(tài)分析的目的是在給定輸入激勵信號作用下，計算電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)。n進行瞬態(tài)分析時，首先計算t=0時的電流初始狀態(tài)，然后從t=0到某一給定的時間范圍內(nèi)選取一定的步長，計算輸出端在不同

13、時刻的輸出電平。瞬態(tài)分析中的激勵源n在PSpice瞬態(tài)分析中，輸入激勵信號的波形可用采用脈沖信號、分段線性信號、正弦調(diào)制信號、調(diào)頻信號和指數(shù)信號5種不同形式的波形。1）脈沖信號PulsenV1：起始電壓nV2：終止電壓nTD：延遲時間nTR：上升時間nTF：下降時間nPW：脈沖寬度nPER：周期2）分段線性信號PWLn只需給出線段轉(zhuǎn)折點的坐標數(shù)據(jù)3）調(diào)幅正弦信號SINnVoff:偏置電壓nVampl:峰值幅值nFreq：頻率nPhase：相位nDf：阻尼因子nTd：延遲時間4）調(diào)頻信號SFFMnVOFF：偏置電壓nVAMPL：峰值振幅nFC：載波頻率nFM:調(diào)制頻率nMOD：5）指數(shù)信號nV1

14、：起始電壓nV2：峰值電壓nTD1：上升（下降）延遲nTC1：上升（下降）時常nTD2：下降（上升）延遲nTC2：下降（上升）延遲瞬態(tài)分析的例子：n3.11 差分對放大電路的瞬態(tài)分析和傅立葉分析n將前述差分對電路中的V1改為正弦信號，且設(shè)置為等幅正弦信號：nVampl=0.05V,freq=10KHz,Voff=0VTime Domain（Transient）分析終止分析終止時間時間數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲的開始時的開始時間間設(shè)置分析的設(shè)置分析的最大步長最大步長是否跳過初是否跳過初始偏置點始偏置點 輸出文件選項Output File Option基波頻率基波頻率計算的諧波數(shù)計算的諧波數(shù)傅立葉分析的輸傅立葉分析的輸