例一、在圖16-1所示電路中,當(dāng)電阻Rl的阻值以10Ω為間隔,從1Ω線性增大到1KΩ時,分析電阻Rl上的電壓變化情況。
1. 目的:通過本例的介紹,將詳細(xì)說明如何運用PSpice軟體繪制電路圖,初步掌握符號參數(shù)、分析類型的設(shè)置,并會從Probe窗口看輸出結(jié)果。
2. 開始模擬電路之前,必須先用[Schematic]將電路圖畫出來。
選擇程序項[Schematics]進入繪制電路圖窗口如圖16-1所示。
圖16-1 繪制電路圖窗口
窗口頂部第一行為窗口標(biāo)題欄,顯示當(dāng)前程序項名稱和所編輯的文件名稱,新建電路圖必須以某個名稱保存以后才有文件名。
第二行為主菜單欄,[Schematics]的所有操作都可通過選擇菜單中相應(yīng)的欄目來完成。
第叁行為圖標(biāo)工具欄,每個圖標(biāo)代表菜單中一項最常用的操作,點中圖標(biāo)即可完成相應(yīng)的操作,提高了操作效率。各圖標(biāo)對應(yīng)的菜單項如圖16-2所示,
圖16-2 圖標(biāo)工具欄
其功能分別為新建、打開、存檔、列印、剪切、復(fù)制、粘貼、撤消、恢復(fù)、重畫、放大、縮小、部分放大、部分縮小、畫線、畫匯流排、畫框、選擇元器件、屬性編輯、元件符號編輯(第一行為常用快捷按鈕)。
屏幕中間主要區(qū)域為塬理圖編輯區(qū),也就是塬理圖頁面。它是一塊均勻劃分的網(wǎng)格區(qū)域,用戶可以選擇Options=》Display Options…顯示方式設(shè)置,打開或關(guān)閉網(wǎng)格開關(guān)(Grid On),也可重新設(shè)置網(wǎng)點之間間隔(Grid Size)。
窗口底部是輔助信息提示欄,顯示當(dāng)前游標(biāo)位置、操作功能提示和操作命令。通過操作功能提示欄,用戶可得知每一菜單項的功能。
3.步驟:
?。ㄒ唬?、繪制電路塬理圖(所要繪制圖如16-3所示)
圖16-3 電路塬理圖
1)。 從符號庫中提取元器件符號或埠符號
先開啟[Schematic], 點選[Draw/Get New Part],或單擊工具欄上的取元件圖標(biāo),即可打開如圖16-4對話框。該對話框列出了全局符號庫中的所有符號??梢栽赑art Name文本框中鍵入需要的元件符號,對于不熟悉的元件也可以通過符號名列表的滾動條瀏覽。單擊[《《Basic]按鈕可以選擇是否顯示符號圖形。
找到所需的電路符號后,單擊該符號,則該符號的名稱便顯示在Part Name文本框中,同時Description文本框中出現(xiàn)一行文字,說明該符號的含義。單擊[Place]鍵可取出元件但不關(guān)閉對話框;單擊[Place&Close]鍵取出并關(guān)閉對話框;也可雙擊符號名列表中某一符號將其取出。
在本例中不僅需要取出叁個電阻、兩個直流電壓源和一個接地端,還要取出符號PARAM將電阻的阻值定義為全局變數(shù),因本例是一個以電阻阻值為掃描變數(shù)的例子。
圖 16-4 符號提取對話框
2)。 擺放元件
?。?)擺放前
取出電路符號后,滑鼠將自動指向符號的某一個端子,連成電路后,這個端子代表符號的正節(jié)點,因此這個端子又稱為符號的正端子。水平擺放時,通常使正端子在左側(cè);垂直時,在上。因此,在擺放符號前通常需將符號旋轉(zhuǎn)一個角度。在執(zhí)行[Edit/Rotate]菜單命令或[Ctrl+R]可以將符號逆時針旋轉(zhuǎn)90度,執(zhí)行[Edit/Flip]菜單命令或[Ctrl+F]可將其沿垂直方向?qū) ?/p>
(2)擺放符號
取出符號后,單擊繪圖工作區(qū)中的某一點,按一下滑鼠左鍵,符號將沿該點擺放一次??啥啻螖[放,單擊右鍵結(jié)束。
(3)擺放后
擺好后,選中相應(yīng)的符號(為紅色)可對其進行各種操作,如拖動、刪除、拷貝及旋轉(zhuǎn)等,也可同時選擇多個符號(按?。跾hift]鍵)。
3)。 連線
PSpice有兩種連線方式:水平和垂直折線連接,斜線連接。採用哪種方式取決于直角連線開關(guān)的設(shè)置情況。
?。?)利用連線工具[Draw Wire]畫導(dǎo)線。
?。?)點選畫線工具后,即可看到一個鉛筆狀的指示。將畫筆移到起始端,按滑鼠左鍵,開始引線,要轉(zhuǎn)彎時可按以下滑鼠左鍵,畫筆移到終點后在按以下滑鼠左鍵,完成接線。繼續(xù)畫線,直到全部完成后,按滑鼠右鍵結(jié)束畫線。
(3)你可和雙擊如何一段導(dǎo)線,即會出現(xiàn)LABEL的對話框,可以給這條線段一個名稱。在模擬后很有用。
?。?)及時保存電路圖。
4)。 定義或修改元器件符號及導(dǎo)線屬性
下面以R1為例,介紹兩種修改符號屬性值的方法。
方法一:利用電阻R1的屬性表修改其值。
(1)雙擊R1符號,打開R1屬性表,如圖16-5所示。
圖16-5 電阻R1屬性表
(2) 單擊屬性項VALUE=1K,屬性名VALUE和值1K分別出現(xiàn)在Name和Value文本框中。
?。?)將Value文本框中1K改為100,并單擊[Save Attr],保存新屬性。單擊[OK]確認(rèn)煺出。
方法二:單獨修改R1的各屬性值。
?。?)單擊R1的編號R1,打開圖16-6所示符號參考編號對話框。
?。?)將對話框中的R1改為修改的編號,并按[OK]。
(3)用同樣的方法,雙擊電阻R1的阻值1K,可以將阻值改為100。
按上述方法修改其他符號。在修改PARAM的屬性表中,代表Rl阻值的變數(shù)名var定義為PARAM的一個參數(shù)名,即NAME1=var,阻值定義為1k的相應(yīng)參數(shù)值,即VALUE1=1k。一個PARAM符號最多可以定義叁個全局變數(shù)。
圖16-6 R1符號參考編號對話框
定義各符號的參數(shù)后,最終的電路圖如前所示。在電路中,電阻的阻值是變化的,注意要將變數(shù)名var加大括弧。
5. 根據(jù)電路分析需要,在圖中加入特殊用途符號和註釋文字。
6. 起名存檔。
?。ǘ┰O(shè)定要模擬的內(nèi)容
1. 執(zhí)行[Analysis/Setup]菜單命令,進入分析類型對話框,如圖16-7。
圖16-7 分析類型對話框
2. 點選你想要模擬的項目,然后進入個別設(shè)定視窗。常用的模擬內(nèi)容有:
AC Sweep:交流掃描分析(包括躁聲分析),要找頻率響應(yīng)用這項。
DC Sweep:直流掃描分析,一般的I-V特性用這項。
Bias Point Detail:直流工作點分析即可節(jié)點的偏壓分析,通常一定選,是確省狀態(tài)。
Parametric:參數(shù)掃描分析,你可以在電路中設(shè)定參數(shù)(可以是元件參數(shù)、溫度等),做改變此項參數(shù)的分析。
Transfer Function :直流小信號傳輸函數(shù),你可以定義一個輸入和輸出,找它們之間的關(guān)係(比值)。
Transient:瞬態(tài)分析(包括傅里葉分析),尋找信號時間的關(guān)係。
在本例中是一個以電阻的阻值為掃描變數(shù)的例子,所以我們要用到DC Sweep。在使用DC Sweep時應(yīng)注意事項為:
可以做掃描的不是只有直流電壓或交流電壓,還有所列的其它參數(shù), 圖右必須鍵入電源名稱或全局參數(shù)名,掃描範(fàn)圍及間隔。假如要掃描的參數(shù)不只一個,則可使用Nested Sweep設(shè)定第二個掃描。
3. 進入DC Sweep設(shè)置窗口后,選Global Parameter(全局參數(shù))和Linear(線性掃描),在Name文本框后第一格內(nèi)寫入全局參數(shù)名var,將Start Value(掃描初長)設(shè)為1,End Value(掃描終值)設(shè)為1k,Increment(掃描步長)設(shè)為10。單擊[OK]結(jié)束操作。如圖16-8。
在設(shè)置每一種分析類型時,幾乎都要在相應(yīng)的分析參數(shù)表中給出具體的分析(輸出)變數(shù)名。輸出變數(shù)的分析結(jié)果可以通過四種形式表現(xiàn)出來:數(shù)值、表格、圖案和波形,其中前叁種保存在輸出文件(*.out)中,在[Schematics]中選中Analysis=》Examine Output可查看分析結(jié)果。其波形則需要在Probe中看。
圖16-8 分析參數(shù)設(shè)置對話框
?。ㄈ﹫?zhí)行模擬(模擬計算)
當(dāng)一切設(shè)置完之后,便可以啟動分析程序[PSpice]對電路進行分析。選擇Analysis =》Simulate,或單擊常用工具欄中相應(yīng)的按鈕,或按快捷鍵F11,可以啟動(自動建立電路網(wǎng)路表(Analysis=》Create Netlist),自動進行電路檢查(Analysis=》Electrical Rule Check))。
在分析過程中,會顯示其運行窗口,如圖16-9。如在電路中發(fā)現(xiàn)錯誤,會在運行中用紅色文字顯示,如圖16-10。選擇Analysis=》Examine Output可查看錯誤塬因。
圖16-9 分析運行窗口
圖16-10 PSpice 分析電路出錯顯示
若在Analysis=》Probe Setup.。。中選定Automatically Run Probe After Simulation,在分析無誤后自動進入Probe圖形后處理器,顯示觀察波形。
?。ㄋ模╋@示波形
Probe是PSpice對分析結(jié)果進行波形處理、顯示和列印的有效工具,Probe可以給出波形各點的精確數(shù)據(jù),可以迅速找到波形的極大、極小值點及其他特殊點,給波形加標(biāo)註,按所需添加坐標(biāo)設(shè)置,還可以保存波形顯示屏幕等。它有被稱為“軟體示波器”。
有兩種方法啟動Probe程序:
?。?)在[Schematics]中,Analysis=》Probe Setup =》 Auto-run Option設(shè)置為Automatically…時,選擇Analysis=》Simulate進行模擬分析后會自動調(diào)用Probe程序;
?。?)在[Schematics]中,選擇Analysis=》Run Probe。
有兩種方法可以查看變數(shù)波形:
?。?)利用Probe中的波形跟蹤命令Add Trace 輸入待觀測的變數(shù)名或變數(shù)的函數(shù)名來查看。在Probe窗口,選擇Trace=》Add,可以打開波形跟蹤對話框。單擊變數(shù)名列表中的某變數(shù)名,使該變數(shù)名出現(xiàn)在Trace Command中,單擊[OK],該變數(shù)的波形將出現(xiàn)在窗口中;
?。?)在電路中加各輸出標(biāo)識來查看。在[Schematics]中,選Markers=》Mark Voltage /Level,可以取出電壓觀測標(biāo)識,將其加在電路的某節(jié)點上,在分析結(jié)束后在Probe窗口會顯示該節(jié)點電壓波形。
在本例中結(jié)束分析程序后,將自動進入Probe窗口顯示結(jié)果如圖16-11所示。由圖我們可以看出當(dāng)R1的阻值變化時其電壓的變化曲線。
圖16-11 分析結(jié)果
點選[Tools/Cursor.。。]可以打開游標(biāo)工具,可以讀曲線上的值,即各電阻值所對應(yīng)的電壓值。游標(biāo)有兩個,一個是由較密的點構(gòu)成的十字線,另一個點較疏。此外它還可以找最大/最小值,最大斜率點。
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