《直流bias傳輸特性》PPT課件.ppt

1、第四章 PSpice軟件與電路特性模擬,1.熟悉PSpice的仿真功能;,2.熟練掌握各種仿真參數(shù)的設(shè)置方法， 綜合觀測(cè)并分析仿真結(jié)果;,3.熟練輸出分析結(jié)果，能夠綜合運(yùn)用各種 仿真對(duì)電路進(jìn)行分析;,4.會(huì)修改模型參數(shù)。,（1）對(duì)模擬電路進(jìn)行直流、交流、瞬態(tài)等基本電路特性分析，而且可進(jìn)行參數(shù)掃描分析和統(tǒng)計(jì)分析。（2）以O(shè)rCAD/Capture 作為前端，除了以利用Capture 的電路圖輸入這一基本功能外，還可以實(shí)現(xiàn)OrCAD中設(shè)計(jì)項(xiàng)目統(tǒng)一管理。（3）將電路模擬結(jié)果和波形顯示分析兩個(gè)模塊集成在一起。Probe只是其中的一個(gè)窗口。（4）使用PSpice 優(yōu)化器能調(diào)整電路,在一定的約束條件下，對(duì)

2、電路的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到電路的性能達(dá)到要求為止。,OrCAD/PSpice 軟件的功能特點(diǎn)有：,(1) PSpice中的各種分析功能分為基本分析功能和選項(xiàng)分析功能兩類。 基本分析功能分為4組，對(duì)應(yīng)4種分析類型： Bias Points DC Sweep AC Sweep/Noise Time Domain,PSpice分析過程:,1.新建Project時(shí)應(yīng)選擇Analog or Mixed-signal Circuit 2.調(diào)用的器件必須有PSpice模型 首先，調(diào)用OrCAD軟件本身提供的模型庫，這些庫文件存儲(chǔ)的路徑為CaptureLibrarypspice，此路徑中的所有器件都有提供P

3、Spice模型，可以直接調(diào)用。 其次，若使用自己的器件，必須保證*.olb、*.lib兩個(gè)文件同時(shí)存在，而且器件屬性中必須包含PSpice Template屬性。 3.原理圖中至少必須有一條網(wǎng)絡(luò)名稱為0，即接地。,在使用PSpice時(shí)繪制原理圖應(yīng)該注意的地方：,4.必須有激勵(lì)源。 原理圖中的端口符號(hào)并不具有電源特性，所有的激勵(lì)源都存儲(chǔ)在Source和SourceTM庫中。 5.電源兩端不允許短路，不允許僅由電源和電感組成回路，也不允許僅由電源和電容組成的回路。 解決方法：電容并聯(lián)一個(gè)大電阻； 電感串聯(lián)一個(gè)小電阻。 6.最好不要使用負(fù)值電阻、電容和電感，因?yàn)樗麄內(nèi)菀滓鸩皇諗俊?電路模擬分析的步

4、驟,1. 繪制電路圖，包括設(shè)置元器件參數(shù)。 2. Simulation Profile 設(shè)置。 (1) 執(zhí)行PSpice/New Simulation Profile命令。 (2) 給Simulation Profile確定一個(gè)名稱。 (3) 設(shè)置Simulation Profile參數(shù)。 3. 執(zhí)行PSpice/Run命令，啟動(dòng)模擬進(jìn)程。 4. 調(diào)用Probe模塊，顯示、分析模擬結(jié)果。,PSpice應(yīng)用中最重要的一個(gè)概念 Simulation Profile,(1) 進(jìn)行模擬分析時(shí)，一次只能進(jìn)行一種類型的功能分析，包括基本功能分析和相應(yīng)的選項(xiàng)分析。 由此引入Simulation Profil

5、e的概念。一個(gè)Simulation Profile 的設(shè)置包括名稱、進(jìn)行哪幾種功能分析、以及每種分析的具體要求。 (2) 對(duì)同一個(gè)電路，可以建立多個(gè)Simulation Profile。而且不同Simulation Profile中的分析類型可以相同，當(dāng)然，分析要求不會(huì)相同。 (3) 模擬分析時(shí)只能針對(duì)一個(gè)Simulation Profile的要求進(jìn)行。每個(gè)Simulation Profile 的設(shè)置以及分析結(jié)果單獨(dú)存放。 (4) 同一電路的多個(gè)Simulation Profile由項(xiàng)目管理器管理。,建立仿真描述文件在設(shè)置仿真參數(shù)之前，必須先建立一個(gè)仿真參數(shù)描述文件，點(diǎn)擊PSpiceNew s

6、imulation profile，系統(tǒng)彈出如下對(duì)話框：,Profile的名稱,調(diào)用以前Profile的參數(shù)設(shè)置,給模擬類型分組確定一個(gè)名稱(無任何限制)。 可以從Inherit From 下拉列表中選用一個(gè)已有的分組為基礎(chǔ)設(shè)置參數(shù)。若要重新設(shè)置分析參數(shù),應(yīng)在該列表中選擇none。,輸入name，選擇Create，系統(tǒng)將接著彈出如下對(duì)話框：,在Analysis type中有以下四種選擇： Time Domain(Transient)：時(shí)域(瞬態(tài))分析 DC Sweep：直流分析 AC Sweep/Noise ：交流/噪聲分析 Bias point：基本偏置點(diǎn)分析 在Options選項(xiàng)中你可以選

7、擇在每種基本分析類型上要附加進(jìn)行的分析，其中General Setting是最基本的必選項(xiàng)（系統(tǒng)默認(rèn)已選）。,基本電路特性分析參數(shù)的設(shè)置,對(duì)每種電路特性分析應(yīng)明確下面4個(gè)問題： (1)這種特性分析的功能是什么。 (2)進(jìn)行這種特性分析需設(shè)置哪些參數(shù)。 (3)特性分析結(jié)果以什么方式輸出。 默認(rèn)狀態(tài)下,若分析結(jié)果中沒有波形或變化量，則結(jié)果存放在 .OUT文本輸出文件中,否則存入.DAT二進(jìn)制文件,需調(diào)用后處理模塊PROBE顯示結(jié)果波形。 (4)與這種特性分析有關(guān)的注意事項(xiàng)和易出錯(cuò)的問題。,直流工作點(diǎn)分析,1. 直流工作點(diǎn)分析 (Bias Point Detail): 計(jì)算電路的直流工作狀態(tài)，并給出

8、非線性器件的工作點(diǎn)和線性化參數(shù)。 主要包括： 各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓； 流過電壓源的電流； 總功耗； 半導(dǎo)體器件的線性化參數(shù)；,2. 直流靈敏度分析 (DC Sensitivity) 分析電路特性對(duì)電路元器件參數(shù)的敏感程度； 包括節(jié)點(diǎn)直流電壓對(duì)電阻、 獨(dú)立源、控制開關(guān)、二極管、雙極晶體管參數(shù)的靈敏度。 元件靈敏度： S(T,X)=dT/dX 相對(duì)靈敏度： 電路特性T對(duì)元器件值變化1的靈敏度 SNX*S(T,X)/100,舉例： 電阻分壓電路,輸出電壓對(duì)電阻的元件靈敏度：,輸出電壓對(duì)電阻的相對(duì)靈敏度：,3. 直流傳輸特性分析 (Transfer Function)：將電路在直流工作點(diǎn) 處作線性化處理，計(jì)算

9、下述3個(gè)參數(shù)： 輸出端和輸入端直流電壓之比 輸入電阻 輸出電阻,這三種直流分析結(jié)果均存入.OUT輸出文件。 思考題： (1)直流工作點(diǎn)分析對(duì)AC交流小信號(hào)分析和TRAN瞬態(tài)分析有什么作用？如果要分析電路的AC、TRAN特 性，是否必須設(shè)置直流工作點(diǎn)分析？ (2)直流傳輸特性分析的結(jié)果與AC交流小信號(hào)分析結(jié)果有什么關(guān)系？,1、畫好下面的電路圖，并存盤,元件元件庫元件種類元件設(shè)定 RL analog.olb電阻RL= 100 Vi source.olb直流電源DC = 5V 0 Source.olb接地元件,2、DC Bias Detail偏壓點(diǎn)分析步驟一：設(shè)置DC Bias Detail偏壓點(diǎn)分

10、析參數(shù),所謂偏壓點(diǎn)分析就是只計(jì)算Vi為5V時(shí)（用Capture繪制電路圖時(shí)，已經(jīng)設(shè)置VDC元件Vi的DC屬性為5V)，電路內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的電壓值與各分支的電流值。 功能主要在驗(yàn)證某一個(gè)電路在當(dāng)時(shí)的直流電壓或直流電流源時(shí)，是否可以正常工作；尤其在設(shè)計(jì)類似晶體管放大器之電路時(shí)，這是一個(gè)必要的步驟。,（1）選擇PspiceNew Simulation Profile或單擊工具欄上的按鈕,打開New Simulation對(duì)話框 在Name中輸入本仿真參數(shù)文件的名稱BIAS。在Inherit Fome中設(shè)為none。,（2）單擊Create按鈕，打開Simulation Setting-BIAS對(duì)話框 步驟二

11、：存檔,步驟三：?jiǎn)?dòng)PSpice進(jìn)行仿真并觀察輸出文檔內(nèi)容,（1）執(zhí)行PSpiceRun菜單命令或單擊按鈕：,畫面中央呈現(xiàn)灰色的部分是輸出波形圖區(qū)，波形觀察程序Probe的主要工作區(qū)就在這里。 畫面左下方是輸出窗口(Out Window)，顯示本仿真操作目前的進(jìn)度與執(zhí)行內(nèi)容的信息。 畫面右下方是仿真狀態(tài)窗口（Simulation Status Window)，顯示本仿真執(zhí)行內(nèi)容的信息。,完成仿真，Output Window內(nèi)應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)上圖所示的“Simulation Complete”信息。 Window內(nèi)回出現(xiàn)錯(cuò)誤及警告信息,“GND”，不是數(shù)字“0”,ViewOutput File功能選項(xiàng)

12、來觀察偏壓點(diǎn)分析后結(jié)果。 執(zhí)行命令，出現(xiàn)下圖文本窗口，窗口內(nèi)就是ch1-SCHEMATIC1-BIAS.out仿真輸出文件的內(nèi)容。,下表是ch1-SCHEMATIC1-BIAS.out的內(nèi)容 * 05/25/02 22:14:53 * Evaluation PSpice (Nov 1999) * * Profile: SCHEMATIC1-BIAS e:Pspiceschch1-schematic1-bias.sim * CIRCUIT DESCRIPTION *,* Creating circuit file ch1-schematic1-bias.sim.cir * WARNING: TH

13、IS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS *Libraries: * Local Libraries : * From PSPICE NETLIST section of pspiceev.ini file: .lib nom.lib 區(qū)域性模擬元件目前只有nom.lib *Analysis directives: .PROBE .INC ch1-SCHEMATIC 將ch1-SCHEMATIC包含進(jìn)來，一個(gè)由Capture產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)文件,* INCLUDING ch1-SCHEMA

14、TIC1.als * .ALIASES)以下兩行描述元件管腳上的網(wǎng)絡(luò)別名 R_RL RL(1=0 2=N00058 V_Vi Vi(+=N00058 -=0 ) .END ALIASES * RESUMING ch1-schematic1-bias.sim.cir * .END 下面才是真正的模擬輸出結(jié)果 * 05/25/02 22:14:53 * Evaluation PSpice (Nov 1999) * * Profile: SCHEMATIC1-BIAS e:Pspiceschch1-schematic1-bias.sim * SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TE

15、MPERATURE = 27.000 DEG C,NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (N00058) 5.0000 節(jié)點(diǎn)N00058偏壓點(diǎn)電壓5V VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_Vi -5.000E-02流出電壓源Vi電流0.05A TOTAL POWER DISSIPATION 2.50E-01WATTS 消耗電功率為0.25W J OB CONCLUDED TOTAL JOB TIME .06本模擬耗時(shí)0.06秒 。 注意： PSpice對(duì)于電壓源電流的定義是流出為負(fù)，流入為正，所以記錄的V_Vi電流是-5.000E-02A。,*,計(jì)算線性化電路的小信號(hào)增益、輸入電阻和輸出電阻,功能：,參數(shù)設(shè)置：,TF分析只涉及輸入信號(hào)源和輸出變量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。 在電路特性分析類型和參數(shù)設(shè)置框的Analysis typ欄中選擇“Bias Point”,設(shè)置顯示內(nèi)容 :,果存入.out文件。,直流傳輸特性分析（簡(jiǎn)稱TF分析）,結(jié),基本工作點(diǎn)分析 點(diǎn)擊 或PSpiceEdit Simulation p