實驗33-基于PSPICE的電路模擬與仿真課件

實驗33基于PSPICE的電路模擬與仿真PSPICE簡介傳統(tǒng)電路設(shè)計方法缺陷較多、效率低CAD軟件在設(shè)計電路方面優(yōu)勢明顯主流電路分析程序:PSPICE,SMARTSPICE,HSPICE,SPECTRE等PSPICE簡單易學(xué),是電路設(shè)計的一種有效手段電路結(jié)構(gòu)描述:按照規(guī)定格式將元件連接方式輸入計算機器件模擬:包括有完整的器件行為描述模型計算部分:可以進行AC、DC、TRAN等計算輸出打印:輸出文字結(jié)果、表格和圖形PSPICE中的電路與控制描述◎電阻、電容和電感R×××××N1N2數(shù)值<溫度TC=TC1<,TC2>>C×××××N+N-數(shù)值<IC=INCOND>L×××××N+N-數(shù)值<IC=INCOND>◎獨立源V×××××N+N-<<DC>流值><AC<振幅<相位>>><瞬態(tài)值>I×××××N+N-<<DC>直流值><AC<振幅<相位>>><瞬態(tài)值>脈沖源:PULSE(V1V2TDTRTFPWPER)正弦源:SIN(VOVAFREQTDTHETA)分段線性源:PWL(T1V1<T2V2···>)VtV1V20TDTRPWTFPERVtVaVaV0TDPER由θ決定的衰減包絡(luò)線脈沖源正弦源PSPICE中的電路與控制描述◎半導(dǎo)體器件D×××××N+N-模型名<面積因子><OFF><IC=VD>Q×××××NCNBNE<NS>模型名<面積因子><OFF><IC=VBE,VCE>J×××××NDNGNS模型名<面積因子><OFF><IC=VDS,VGS>M×××××NDNGNSNB模型名<L=VAL,W=VAL><AD=VAL><AS=VAL><PD=VAL><PS=VAL><NRD=VAL><NRS=VAL><OFF><IC=VDS,VGS,VBS>◎子電路X×××××N1<N2···>子電路名PSPICE中的電路與控制描述◎模型語句.MODEL模型名類型<參數(shù)1=值1參數(shù)2=值2···>模型名應(yīng)與對應(yīng)元件描述語句中所指相同類型:D、NPN、PNP、NJF、PJF、NMOS、PMOSPSPICE中的電路與控制描述◎作業(yè)控制語句直流工作點分析語句:.OP直流傳輸特性分析語句:.DC源名1始值1終值1步長1<源名2始值2終值2步長2>直流小信號傳遞函數(shù)分析語句:.TF輸出量輸入源交流分析語句:.ACDECND起始頻率終止頻率.ACOCTNO起始頻率終止頻率.ACLINNF起始頻率終止頻率瞬態(tài)分析語句:.TRANt步長終止t<起始t<最大計算步長>><UIC>PSPICE中的電路與控制描述◎作業(yè)控制語句初始條件設(shè)置語句:.ICV(節(jié)點號)=···V(節(jié)點號)=···直流小信號靈敏度分析語句:.SENS輸出量1<輸出量2···>噪聲分析語句.NOISE輸出端輸入基準端打印點間隔溫度特性分析語句.TEMPT1T2···可選項語句:.OPTIONS<可選項1><可選項6><可選項7=值>···<可選項32=值>PSPICE中的電路與控制描述◎輸出控制語句.PRINT輸出類型輸出量1<輸出量2···>.PLOT輸出類型輸出量1<(a,b)><輸出量2><(c,d)>···◎PSPICE中其它語句輸入源程序第一行是標題語句,最后一行必須是結(jié)束語語句,形式為.END其它語句順序任意,插入注釋行可以提示和解釋程序,注釋行必須以星號“*”開頭。一個語句一行未完,可在下一行繼續(xù),行首加“+”號PSPICE中的電路與控制描述CMOS運算放大器電路分析程序?qū)嵗鼵MOS運算放大器電路CMOS運算放大器電路分析程序?qū)嵗?ACMOSOPERATIONALAMPLIFIERUSEDINHIGHGAINM131244MOD1W=214UL=4UM22144MOD1W=214UL=4UM3451111MOD1W=52UL=4UM4331010MOD2W=104UL=4UM5231010MOD2W=104UL=4UM6621010MOD2W=50UL=4UM7721010MOD2W=384UL=4UM8651111MOD1W=30UL=4UM9781111MOD1W=66UL=4UM10881111MOD1W=20UL=8UM11661010MOD2W=50UL=4UM12861010MOD2W=50UL=4UM135111010MOD3W=4UL=12UM14551111MOD1W=16UL=4UCMOS運算放大器電路分析程序?qū)嵗?MODELMOD1NMOSLEVEL=2VTO=0.8NSUB=1.17E16TOX=0.08U+CGSO=4E0-11CGDO=4E-11CGBO=2E-10UO=383TPG=1LAMBDA=0.03.MODELMOD2PMSLEVEL=2VTO=-0.8NSUB=6E14TOX=0.08U+CGSO=4E-11CGDO=4E–1CGBO=2E-10UO=180TPG=-1.MODELMOD3PMOSLEVEL=2VTO=-0.8NSUB=6E14TOX=0.08U+CGSO=4E–11CGDO=4E-11CGBO=2E-10UO=180TPG=-1LAMBDA=0.02C277PFVDD100DC2.5VSS110DC-2.5V11120.66MVIN120AC0.1.TFV(7)VIN.ACDEC101100MEG.PRINTACVM(7).OPTIONLIMPTS=1000.END實驗內(nèi)容◎分析一數(shù)字集成電路(兩輸與非門)的瞬態(tài)特性,其中半導(dǎo)體器件的主要模型參數(shù)自已估算。由電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)編寫PSPICE程序,上機計算瞬態(tài)特性,找出:1)瞬態(tài)特性隨擴散電阻阻值改變的變化規(guī)律。2)瞬態(tài)特性隨模型參數(shù)RB、RC、CJC,CJE,CJS及BF的變化規(guī)律。實驗內(nèi)容◎分析一模擬集成電路(運算放大器)的交直流特性。由給定的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)編寫SPICE程序,上機模擬。1)利用直流工作點、轉(zhuǎn)移函數(shù)和交流等控制語句計算運放的直流工作點、放大特性及頻率響應(yīng)。2)分析電路在-55℃和+125℃時特性的變化。3)對雙極型IC計算基區(qū)電阻同時增減10%時特性的變化。實驗內(nèi)容◎分析五管單元TTL門電路(如圖4)的直流、交流和瞬態(tài)特性。1)當(dāng)Vin=1V時,求各電阻上流過的電流和輸出電壓;2)求Vin為頻率10Mhz的方波時該電路輸出的頻率響應(yīng)(上升延時,下降延時和輸出電壓峰值)。Vin的峰值為2V。晶體管參數(shù):Cjc=3pf;Cje=2pf;放大系數(shù)BF＝20。3)當(dāng)Vin為幅值3V的交流信號時,晶體管參數(shù)不變,分析該電路的交流特性(電路的交流截止頻率等)。實驗內(nèi)容五管單元TTL門電路實驗要求◎編寫PSPICE電路描述程序,畫出待分析電路圖,電路圖中元件命名,節(jié)點編號,設(shè)定器件參數(shù),按輸入電路描述語言規(guī)定,編寫輸入源程序?！蛏蠙C運算模擬,1)檢查后的輸入程序由鍵盤送入計算機,建立PSPICE輸入文件。2)建立足夠內(nèi)存空間的結(jié)果文件。3)調(diào)SPICE模擬程序子系統(tǒng),根據(jù)屏幕上顯示的一些說明信息進行鍵入,給出輸入、輸出文件名,選合適程序規(guī)模,產(chǎn)生JCL文件。4)運行批作業(yè)。待運算正常結(jié)束后,顯示結(jié)果,檢查分析是否滿意,可以修改參數(shù),重新定義輸入數(shù)據(jù)文件,直接調(diào)用JCL再次運算,反復(fù)幾次,直至分析結(jié)果達到預(yù)期要求。5)將模擬結(jié)果打印輸出。實驗數(shù)據(jù)處理和分析◎從打印結(jié)果,作數(shù)據(jù)匯總、對比和整理,根據(jù)分析要求寫出模擬結(jié)果和結(jié)論。如對門電路主要是邏輯功能,瞬態(tài)特性,傳輸時間及功耗等,運放電路主要是工作點,交直流特性,頻響以及溫度范圍等。◎?qū)Y(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)提出合理化建議。實驗思考題◎在對五管TTL與非門進行瞬態(tài)分析時,求得的上升延