實驗33基于PSPICE的電路模擬與仿真PSPICE簡介傳統電路設計方法缺陷較多、效率低CAD軟件在設計電路方面優勢明顯主流電路分析程序:PSPICE,SMARTSPICE,HSPICE,SPECTRE等PSPICE簡單易學,是電路設計的一種有效手段電路結構描述:按照規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數值<溫度TC=TC1<,TC2>>C×××××N+N-數值<IC=INCOND>L×××××N+N-數值<IC=INCOND>◎獨立源V×××××N+N-<<DC>流值><AC<振幅<相位>>><瞬態值>I×××××N+N-<<DC>直流值><AC<振幅<相位>>><瞬態值>脈沖源:PULSE(V1V2TDTRTFPWPER)正弦源:SIN(VOVAFREQTDTHETA)分段線性源:PWL(T1V1<T2V2···>)VtV1V20TDTRPWTFPERVtVaVaV0TDPER由θ決定的衰減包絡線脈沖源正弦源PSPICE中的電路與控制描述◎半導體器件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1=值1參數2=值2···>模型名應與對應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◎作業控制語句初始條件設置語句:.ICV(節點號)=···V(節點號)=···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,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實例CMOS運算放大器電路CMOS運算放大器電路分析程序實例*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實例.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實驗內容◎分析一數字集成電路(兩輸與非門)的瞬態特性,其中半導體器件的主要模型參數自已估算。由電路結構和參數編寫PSPICE程序,上機計算瞬態特性,找出:1)瞬態特性隨擴散電阻阻值改變的變化規律。2)瞬態特性隨模型參數RB、RC、CJC,CJE,CJS及BF的變化規律。實驗內容◎分析一模擬集成電路(運算放大器)的交直流特性。由給定的電路結構和參數編寫SPICE程序,上機模擬。1)利用直流工作點、轉移函數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。2)分析電路在-55℃和+125℃時特性的變化。3)對雙極型IC計算基區電阻同時增減10%時特性的變化。實驗內容◎分析五管單元TTL門電路(如圖4)的直流、交流和瞬態特性。1)當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(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:Cjc=3pf;Cje=2pf;放大系數BF＝20。3)當Vin為幅值3V的交流信號時,晶體管參數不變,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,節點編號,設定器件參數,按輸入電路描述語言規定,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)建立足夠內存空間的結果文件。3)調SPICE模擬程序子系統,根據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,選合適程序規模,產生JCL文件。4)運行批作業。待運算正常結束后,顯示結果,檢查分析是否滿意,可以修改參數,重新定義輸入數據文件,直接調用JCL再次運算,反復幾次,直至分析結果達到預期要求。5)將模擬結果打印輸出。實驗數據處理和分析◎從打印結果,作數據匯總、對比和整理,根據分析要求寫出模擬結果和結論。如對門電路主要是邏輯功能,瞬態特性,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?！驅Y構參數和工藝參數提出合理化建議。實驗思考題◎在對五管TTL與非門進行瞬態分析時,求得的上升延