PSpice教程

深圳光映计算机软件有限公司

培训目标：

熟悉PSpice的仿真功能，熟练掌握各种仿真参数的设置方法，综合观测并分析仿真结果，熟练输出分析结果，能够综合运用各种仿真对电路进行分析，学会修改模型参数。一、PSpice分析过程

绘制原理图设置仿真参数观测并分析仿真结果运行仿真二、绘制原理图

原理图的具体绘制方法已经在Capture中讲过了，下面主要讲一下在使用PSpice时绘制原理图应该注意的地方。

1、新建Project时应选择AnalogorMixed-signalCircuit2、调用的器件必须有PSpice模型

首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为Capture\\Library\\pspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice模型，可以直接调用。

其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含PSpiceTemplate属性。

3、原理图中至少必须有一条网络名称为0，即接地。4、必须有激励源。

原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。

5、电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的割集。

解决方法：电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。

6、最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。

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三、仿真参数设置

1、PSpice能够仿真的类型

在OrCADPSpice中，可以分析的类型有以下8种，每一种分析类型的定义如下：

直流分析：当电路中某一参数（称为自变量）在一定范围内变化时，对

自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性（称为输出变量）。

交流分析：作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。

噪声分析：计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定

的输入源（的电压或电流源）上。即计算输入源上的等效输入噪声。

瞬态分析：在给定输入激励信号作用下，计算电路输出端的瞬态响应。基本工作点分析：计算电路的直流偏置状态。

蒙托卡诺统计分析：为了模拟实际生产中因元器件值具有一定分散性所

引起的电路特性分散性，PSpice提供了蒙托卡诺分析功能。进行蒙托卡诺分析时，首先根据实际情况确定元器件值分布规律，然后多次“重复”进行指定的电路特性分析，每次分析时采用的元器件值是从元器件值分布中随机抽样，这样每次分析时采用的元器件值不会完全相同，而是代表了实际变化情况。完成了多次电路特性分析后，对各次分析结果进行综合统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。与其他领域一样，这种随机抽样、统计分析的方法一般统称为蒙托卡诺分析（取名于MonteCarlo）,简称为MC分析。由于MC分析和最坏情况分析都具有统计特性，因此又称为统计分析。

最坏情况分析：蒙托卡诺统计分析中产生的极限情况即为最坏情况。参数扫描分析：是在指定参数值的变化情况下，分析相对应的电路特性。温度分析：分析在特定温度下电路的特性。

您对电路的不同要求，可以通过各种不同类型仿真的相互结合来实现。

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2、建立仿真描述文件

在设置仿真参数之前，必须先建立一个仿真参数描述文件，点击或PSpice>Newsimulationprofile，系统弹出如下对话框：

Profile的名称调用以前Profile的参数设置输入name，选择Create，系统将接着弹出如下对话框：

在Analysistype中，你可以有以下四种选择：

TimeDomain(Transient)：时域(瞬态)分析DCSweep：直流分析

ACSweep/Noise：交流/噪声分析Biaspoint：基本偏置点分析

在Options选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进行的分析，其中GeneralSetting是最基本的必选项（系统默认已选）。

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3、设置和运行DCSweep

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择DCSweep，在Options中选中PrimarySweep，如下所示：

Sweepvariable：直流扫描自变量类型Voltagesource：电压源Currentsource：电流源

必须在Name里输入电压源或电流源的Reference，如“V1”、“I2”。

Globalparameter：全局参数变量

Modelparameter：以模型参数为自变量Temperature：以温度为自变量

Parameter：使用Globalparameter或Modelparameter时参数名称Sweeptype：扫描方式

Linear：参数以线性变化

Logarithmic：参数以对数变化Valuelist：只分析列表中的值

Start：参数线性变化或以对数变化时分析的起始值End：参数线性变化或以对数变化时分析的终止值

Increment、Points/Decade、Points/Octave：参数线性变化时的增量，以对数变化时倍频的采样点。

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例：以自变量为Modelparameter为例，对于下示电路，对模型

Q2N2222的参数BF进行DCSweep，参数设置如上图所示，对BF的值从200分析到300，自变量以线性增长，增量为10。

VDDRBIAS20kRC110kC1out1VRC210kout25pQ4Q2N2222RS21kRS1V11kQ3Q2N2222VAMPL = 0.1VFREQ = 5MEG0Q1Q2N2222Q2Q2N2222V2VDD12VV3VEE-12VVEE00在SimulationSetting中按OK按钮退出并保存设置参数。点击或PSpice>Markers>VoltageLevel，放置电压观测探针，位置如上图所示。点击或PSpice>Run运行PSpice，自动调用Probe模块，分析完成后，你将可以看到如下波形：

5.50V

5.45V

5.40V

200

V(OUT1)

250 BF

300

波形显示出输出V(out1)与模型Q2N2222的BF参数变化关系。

对于使用Globalparameter参数，必须在原理图中调用一个器件：Capture\\Library\\PSpice\\Special库中的PARAM器件。然后对PARAM器件添加新属性，新属性即为一个Globalparameter参数。如新建一个RES属性。调用Globalparameter参数采用在PART的VALUE属性值中输入{RES}进行调用。

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4、设置和运行ACSweep

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择ACSweep/Noise，在Options中选中GeneralSettings，如下所示：

ACSweepType：

其中参数的含义与DCSweep的SweepType中的参数含义一样。NoiseAnalysis：噪声分析

Enabled：在ACSweep的同时是否进行NoiseAnalysis。Output：选定的输出节点。

I/V：选定的等效输入噪声源的位置。Interval：输出结果的点频间隔。注意：

对于ACSweep，必须具有AC激励源。产生AC激励源的方法有以下两种：一、调用VAC或IAC激励源；二、在已有的激励源（如VSIN）的属性中加入属性“AC”，并输入它的幅值。

对于NoiseAnalysis，选定的等效输入噪声源必须是的电压源或电流源。分析的结果只存入OUT输出文件，查看结果只能采用文本的形式进行观测。

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例：按上图所设参数进行设置：

ACSweep的分析频率从1Hz到1GHz，采用十倍频增量进行递增，每倍频采样点101。

NoiseAnalysis的输出节点为OUT1，等效噪声源的输入源为V1，每隔5个频率采样点输出一次噪声分析结果。

下图是AC分析结果及在10.23KHz时的噪声分析结果。

20V

Y轴为系统增益与AC信号源幅值的乘积。10V

0V1.0Hz

V(OUT1)

100KHz Frequency

10GHz

****08/01/0014:42:37*********PSpice9.1(Mar1999)********ID#1090601032**circuitfileforprofile:TRAN****NOISEANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC******************************************************************************FREQUENCY=1.023E+04HZ****TRANSISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)Q_Q1Q_Q2Q_Q3Q_Q4RBRCREIBSNICIBFNTOTAL1.033E-141.263E-220.000E+002.3E-171.161E-140.000E+002.196E-141.036E-141.699E-151.696E-159.911E-233.507E-233.270E-230.000E+000.000E+000.000E+001.621E-161.597E-141.313E-141.042E-144.525E-1.404E-150.000E+000.000E+000.000E+002.094E-142.219E-141.923E-14****RESISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES(SQV/HZ)R_RBIASR_RC1R_RC2R_RS2R_RS1TOTAL2.607E-171.530E-163.512E-191.696E-131.699E-13****TOTALOUTPUTNOISEVOLTAGE=4.240E-13SQV/HZ=6.511E-07V/RTHZTRANSFERFUNCTIONVALUE:V(OUT1)/V_V1=1.012E+02EQUIVALENTINPUTNOISEATV_V1=6.432E-09V/RTHZ8

5、设置和运行瞬态分析(TimeDomain(Transient))点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择TimeDomain(Transient)，在Options中选中GeneralSettings，如下所示：

Runto：瞬态分析终止的时间

Startsavingdata：开始保存分析数据的时刻Transientoptions：

Maximumstep：允许的最大时间计算间隔

Skiptheinitialtransientbiaspointcalculation：是否进行基本工作点运算

OutputfileOptions：控制输出文件内容，点击后弹出如下对话框：

在OUT文件里存储的数据的时间间隔是否进行傅立叶分析是否详细输出偏置点的信息9

Output：用于确定需对其进行傅里叶分析的输出变量名。

NumberofHarmonics：用于确定傅里叶分析时要计算到多少次谐波。Pspice的内定值是计算直流分量和从基波一直到9次谐波。

Center：用于指定傅里叶分析中采用的基波频率，其倒数即为基波周期。在傅里叶分析中，并非对指定输出变量的全部瞬态分析结果均进行分析。实际采用的只是瞬态分析结束前由上述基波周期确定的时间范围的瞬态分析输出信号。由此可见，为了进行傅里叶分析，瞬态分析结束时间不能小于傅里叶分析确定的基波周期。

例：按上图所设参数进行设置。

从0时刻开始记录数据，到10US结束，分析计算的最大步长为0.1NS，允许计算基本工作点；输出数据时间间隔为20NS，允许进行傅立叶分析，傅立叶分析的对象为V(out2)，基波频率为1MHz，采用默认计算到9次谐波。

分析结果如下：

100mV

0VSEL>>-100mV6.0V5.5V5.0V3.566us

4.000us Time

4.500us

V(V1:+)

V(OUT2)

波形显示出节点OUT2的电压输出波形与输入信号的波形。下图是以文

本的形式来查看傅立叶分析的结果。

FOURIERANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC******************************************************************************FOURIERCOMPONENTSOFTRANSIENTRESPONSEV(OUT2)DCCOMPONENT=5.448508E+00HARMONICFREQUENCYFOURIERNORMALIZEDPHASENORMALIZEDNO(HZ)COMPONENTCOMPONENT(DEG)PHASE(DEG)11.000E+066.658E-051.000E+003.418E+010.000E+0022.000E+061.358E-042.040E+006.676E+01-1.593E+0033.000E+061.729E-042.597E+009.831E+01-4.225E+0044.000E+062.087E-043.134E+001.339E+02-2.812E+0055.000E+063.514E-015.279E+03-1.000E+02-2.709E+0266.000E+061.915E-042.876E+00-1.593E+02-3.3E+0277.000E+061.481E-042.225E+00-1.193E+02-3.585E+0288.000E+069.106E-051.368E+00-8.591E+01-3.593E+0299.000E+063.707E-055.568E-01-3.820E+01-3.458E+02TOTALHARMONICDISTORTION=5.278535E+05PERCENTJOBCONCLUDEDTOTALJOBTIME125.16106、基本工作点分析

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择BiasPoint，在Options中选中GeneralSettings，如下所示：

输出详细的基本工作点信息进行直流灵敏度分析计算直流传输特性直流灵敏度分析：虽然电路特性完全取决于电路中的元器件取值，但是对电路中不同的元器件，即使其变化的幅度（或变化比例）相同，引起电路特性的变化不会完全相同。灵敏度分析的作用就是定量分析、比较电路特性对每个电路元器件参数的灵敏程度。Pspice中直流灵敏度分析的作用是分析指定的节点电压对电路中电阻、电压源和电流源、电压控制开关和电流控制开关、二极管、双极晶体管共5类元器件参数的灵敏度，并将计算结果自动存入.OUT输出文件中。本项分析不涉及PROBE数据文件。需要注意的是对一般规模的电路，灵敏度分析产生的.OUT输出文件中包含的数据量将很大。

直流传输特性分析：进行直流传输特性分析时，Pspice程序首先计算电路直流工作点并在工作点处对电路元件进行线性化处理，然后计算出线性化电路的小信号增益，输入电阻和输出电阻，并将结果自动存入.OUT文件中。本项分析又简称为TF分析。如果电路中含有逻辑单元，每个逻辑器件保持直流工作点计算时的状态，但对模－数接口电路部分，其模拟一侧的电路也进行线性化等效。本项分析中不涉及PROBE数据文件。

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例：按上图的参数进行设置，分析结果如下：

直流灵敏度分析结果

DCSENSITIVITIESOFOUTPUTV(OUT2)ELEMENTNAMEELEMENTVALUEELEMENTNORMALIZEDSENSITIVITYSENSITIVITY(VOLTS/UNIT)(VOLTS/PERCENT)3.274E-04-2.477E-05-6.300E-044.398E-04-4.394E-047.190E-013.577E-011.013E+02-1.920E-03-1.006E-040.000E+00-5.499E-056.887E+114.093E-140.000E+004.498E+14-1.452E-010.000E+006.8E-02-2.477E-03-6.300E-024.398E-03-4.394E-038.629E-02-4.293E-020.000E+00-1.920E-04-1.006E-060.000E+00-1.407E-049.876E-052.494E-150.000E+006.450E-02-1.8E-030.000E+00R_RBIASR_RC1R_RC2R_RS2R_RS1V_V2V_V3V_V1Q_Q1RBRCREBFISEBRISCISNENC2.000E+041.000E+041.000E+041.000E+031.000E+031.200E+01-1.200E+010.000E+001.000E+011.000E+000.000E+002.559E+021.434E-146.092E+000.000E+001.434E-141.307E+002.000E+00直流传输特性分析结果

SMALL-SIGNALCHARACTERISTICSV(OUT2)/V_V1=1.013E+02INPUTRESISTANCEATV_V1=1.534E+04OUTPUTRESISTANCEATV(OUT2)=9.617E+03****12

7、设置和运行MonteCarlo/Worst-Case点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择TimeDomain(Transient)，在Options中选中MonteCarlo/Worst-Case，如下所示：

MonteCarlo：选择进行蒙托卡诺分析Worst-Case/Sensitive：最坏情况分析Outputvariable：选择分析的输出节点

MonteCarlooptions：蒙托卡诺分析的参数选项Numberof：分析采样的次数

Use：使用的器件偏差分布情况（正态分布、均匀分布或自定义）Randomnumber：蒙托卡诺分析的随机种子值Savedata：保存数据的方式

Worst-Case/Sensitivityoptions：最坏情况分析的参数选项Varydevicesthat：分析的偏差对象

Limitdevicesto：起作用的偏差器件对象

Savedatafromeachsensitivity：是否将每次灵敏度分析的结果保存入.OUT输出文件

Moresetting…：点击MoreSetting按钮，将弹出如下对话框

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YMaxMaxMinRise_edgeFall_edgeYMax：求出每个波形与额定运行值的最大差值Max：求出每个波形的最大值Min：求出每个波形的最小值

Rise_edge：找出第一次超出域值的波形Fall_edge：找出第一次低于域值的波形Threshold：设置域值

Evaluateonlywhenthesweepvariableisin：定义参数允许的变化范围

Worst-Casedirection：设定最坏情况分析的趋向Listmodelparametervaluesintheoutputfile：是否在输出文件里列出模型参数的值

注意：运行蒙托卡诺分析的前提条件是必须有元器件含有偏差属性关于器件参数偏差的设置方法，请阅读以下说明：

为了适应统计分析中模型参数要在一定范围内变化的要求，PSpice中专门提供了统计分析用的元器件符号库，其名称为BREAKOUT。库中每种无源元器件符号名为关键字母后加BREAK，如电阻、电容和电感符号的名称分别为RBREAK、CBREAK和LBREAK。对半导体有源器件，为了进一步区分其不同类别，在BREAK后还可再加一些字符。例如双极晶体管符号名又分为代表横向PNP（LPNP）的QBREAKL，代表NPN晶体管的QBREAKN等，代表PNP管的QBREAKP等。进行统计分析时，要考虑其参数变化的那些元器件必须改用BREAKOUT库中的符号。对这些元器件符号，再在其模型参数的设置中，在需要考虑参数变化的那些模型参数常规设置项“参数名＝参数值”的后面，添加下面介绍的设置，具体描述该参数的变化。

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由于一个电路中可能有多个元器件共用一个模型，如果在MC分析中每次分析时的随机抽样方式是这几个元器件值按同一个分布规律变化相同的值，则用关键词LOT表示。如果这几个元器件值各自变化，则用关键词DEV表示。每次分析中的抽样是按照随机数发生器产生的随机数进行的。PSpice对LOT和DEV两种发生器均提供有10个编号的随机数发生器，用0,…,9表示。如果希望同一个模型中的几个模型参数甚至不同模型间的模型参数按同一组随机数产生的随机数抽样，只需要在这几个模型参数的设置中，在LOT或DEV后面紧跟同一个编号的lot#，其中lot#为0,…,9中的某一数字，在lot#前需加斜杠符号“/”。如果在模型参数的设置中未采用lot#,则表示该参数按单独一个发生器产生的随机数变化。

模型参数的变化模式设置应根据实际情况确定。如果设计的电路要用印刷电路板（PCB）装配，则不同PCB采用的元器件参数将随机变化，因此应选用DEV。但是如果设计的电路用于集成电路生产，由于工艺条件的变化，将会使一批晶片上的元器件参数有一种同时增大或减小的趋势，这就应该用LOT表示。但在集成电路生产中，同一晶片上不同管芯之间的参数又存在随机起伏，这就需要用DEV表示。这就是说，对用于集成电路生产的电路设计进行MC分析时，对要考虑其变化的参数，应同时采用LOT和DEV两种变化模式。

为了反映实际生产中元器件参数的分布变化情况，PSpice提供了正态分布（又称高斯分布）和均匀分布两种分布函数，供用户选用。在设置时，应在参数变化模式设置的后面紧跟代表选用分布规律的关键词GAUSS（若选用正态分布）或UNIFORM（若选用均匀分布）。在关键词前应加有斜杠符号“/”。

根据上述分析，在MC分析中描述元器件参数统计变化是在需考虑其参数值变化的“参数名＝参数值”后面加上变化规律描述，其一般格式为：

参数名＝参数值[DEV[lot#][/分布规律名]<变化值>[％]]+[LOT[/lot#][/分布规律名]<变化值>[％]]

其中“参数名”即为要考虑其参数变化的模型参数名称。“参数值”为该模型参数的中心值，或标称值。上述格式中用方括号括起来的表示并非一定要给出。DEV、LOT为关键词，表示参数变化模式。lot#可取0，…,9，分布规律名可以是GAUSS，UNIFORM或用户定义的分布函数名。注意这两项赋值前面的斜杠符号不可少，且斜杠号前后均不应留空格。

下面几个实例都是符合规定格式的正确表示。

IS=1E－9DEV0.5%LOT10%C=1DEV5%

R=1DEV/4/GAUSS1%LOT/UNIFORM5%TC1=0.02TC2=0.005

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例：以下图为例：

VDDRBIAS20kRC110kC1out15pR1V1VRbreakRC210kout2VQ3Q2N2222Q4Q2N2222RS21kVAMPL = 0.1VFREQ = 5MEG0Q1Q2N2222Q2Q2N2222V2VDD12VV3VEE-12VVEE00把前面电路中的电阻RS1替换为breakout库中的电阻Rbreak，并选中该器件，点击Edit>PspiceModel，调出如下对话框：

把内容按图修改，然后存盘并退出即可。

蒙托卡诺分析的输出节点设为V(out2)，采样次数为20，保存所有数据，参数分布为平均分布，随机种子值采用默认值。

瞬态分析的终止时间设为1US。分析结果如下：

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6.44V

6.00V

5.50V

5.00V

300ns

400ns Time

500ns

V(OUT2)

上图波形显示出电路输出V(out2)在电阻R1阻值在DEV偏差为10%、LOT偏差为20%的均匀分布状态下，随机采样20次的分析结果。

8、设置和运行参数分析(ParametricSweep)点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择TimeDomain(Transient)，在Options中选中ParametricSweep，如下所示：

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参数分析的设置方法与DCSweep的设置方法完全一样，只是在DCSweep时，把电路中的电感短路、电容开路。

例：以下图为例，下图是一个简单的RLC滤波器，将分析在输入阶跃信号作用下，输出信号的上升时间以及过冲与电阻R1的关系。

T1 = 0ST2 = 10MST3 = 10.1MST4 = T5 = T6 = T7 = T8 = AC = 1a

I1 = 0AI2 = 0AI3 = 1AI4 = I5 = I6 = I7 = I8 =

I1L1R1{R}1HC11

I0PARAMETERS:R = 0.5

电路输入源采用Source库中的IPWL，0-10MS时没有电流，从10MS-10.1MS电流线性上升，直达1A，然后保持不变。

在瞬态分析下附带对全局参数变量R进行参数分析。瞬态分析时间为0-20S，最大步长为100MS；参数分析采用线性变化，从0.5-1.5欧姆，增量为0.1。

完成分析参数设置后，首先按常规方法进行模拟分析，然后在Probe窗口中调入参数扫描分析的全部11批数据。用户可选择显示某一批分析数据，以查看分析结果。

例如，选择执行Trace/AddTrace子命令，并在Trace/AddTrace设置框中指定显示的信号为：I(L1)@9，即显示第9批分析中(对应R1＝1.5Ω)，流过电感L1的电流。

1.5A1.0A0.5A0A0sI(L1)@9

5s10s Time

15s20s18

“上升时间”以及“过冲”性能分析：

选择执行Plot/XAxisSettings子命令，并在屏幕上显示的x轴设置框(见图6-21)的ProcessingOptions子框内，选中“电路性能分析(PerformanceAnalysis)”，然后单击OK按钮，启动电路性能分析过程。屏幕上出现电路性能分析显示窗口，x轴成为参数扫描分析中的变量，即电阻R。

选择执行Trace/Add子命令，并在屏幕上显示的Trace/AddTrace设置框中，确定显示的特征值函数及自变量为：genrise(I(L1))，然后单击OK按钮，屏幕上显示出上升时间与R的关系曲线(见图6-32)。

选择执行Plot/AddYAxis子命令，在电路性能分析显示窗口再增加一根y轴，用于显示过冲特性。

重复上述步骤(b)，确定显示的特征值函数及自变量为Overshoot(I(L1))，然后单击OK按钮，屏幕上增加显示过冲与R的关系曲线，结果如下图所示。

1 4.02.00

2 4020SEL>>

00.51 2.0A1.0A0A1.0

GenRise(I(L1))2 Overshoot(I(L1))

R

1.5

0sI(L1)@9

5s10s Time

15s20s19

9、温度分析Temperature(Sweep)

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，在Analysistype中选择ACSweep/Noise，在Options中选中Temperature(Sweep)，如下所示：

在指定的温度下分析在指定的一系列温度下进行分析例：对下图差动放大电路进行温度分析。分析电路在27、40、60

度下的频响情况。ACSweep的频率从1-1GHz，倍频采样点为101。

VDDRBIAS20kRC110kC1out15pR1V1RbreakQ3Q2N2222Q4Q2N2222out2RC210kVRS21kVAMPL = 0.1VFREQ = 5MEG0Q1Q2N2222Q2Q2N2222V2VDD12VV3VEE-12V00VEE20

分析结果如下：

10V5V0V1.1Hz1.0KHz1.0MHzV(OUT2)

Frequency

1.0GHz三条波形对应于三个不同的温度下电路对V(out2)节点的增益

四、初始偏置条件的设置

1.设置初始偏置条件的必要性

在实际电路中，存在有很多非线性器件以及双稳态或多稳态器件。采用常规方法计算其偏置解时往往出现不收敛问题，或得不到预定的稳定解。在电路规模较大时，这一问题更加突出。对此，Pspice中提供了多种方法，供用户根据自己对电路工作原理的分析，设置电路初始偏置条件。采用这种方法给电路分析带来下述2点好处。

(1)对一般非线性电路，可以帮助尽快得到直流偏置解。这样不但可防止可能出现的电路不收敛或很难收敛的问题，而且也可以节省大量的计算时间。

(2)对双稳或稳态电路，例如触发器，通过设置电路初始偏置条件，可以使电路呈现选定的稳定状态。2.设置初始偏置条件的方法

Pspice提供了4种方法，用于设置初始偏置条件。按这些方法的使用环境可将其分为两类。

(1)在电路图中设置初始偏置条件：在Pspice软件包的电路图绘制部分，用户可采用下述3种不同的方式，在绘制电路图的过程中同时设置好相应的初始条件。

(a)采用IC符号。

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(b)采用NODESET符号。

(c)设置电容和电感元件的IC属性。

(2)在电路分析模拟过程中采用以前的直流偏置计算结果作为本次直流偏置的初始条件。本方法涉及到直流偏置信息文件的存取问题。

本节将分别介绍这几种方法之间的区别及其具体使用步骤。IC符号1.功能

IC是InitialCondition的缩写。在电路符号库Special.slb中，IC1和IC2两个符号（见右图）用于设置电路中不同节点处的偏置条件。在电路图中放置IC

IC符号（例）符号的方法与放置元器件图形符号的方

法相同。其中IC1为单引出端符号，用于指定与该引出端相连的节点的偏置条件。在电路中放置了IC1符号后，连击该符号，从屏幕上弹出的参数设置框中将该符号的VALUE属性设置为该偏置条件值即可。图4-23中的实例表示将相应节点处的初始偏置定为3.4V。IC2是具有两个引出端的符号，用于指定与这两个引出端相连的两个节点间的偏置条件。在交流小信号AC分析（见3-6节）和瞬态TRAN分析（见3-8节）需要求解偏置解的整个过程中，采用IC符号的那些节点，其偏置一直保持在由IC符号指定的数值上。这就是说，IC符号实际上是指定了相应节点处的偏置解。

在Pspice运行过程中，实际上是在连有IC符号的节点处附加有一个内阻为0.0002Ω的电压源，电压源值即为IC符号的设置值。2.说明

(1)IC符号设置的偏置条件在直流特性扫描分析过程中不起作用。

(2)若某一节点处同时加有IC符号和下面要介绍的NODESET符号，则以IC符号的作用优先，即对该节点不考虑NODESET符号的作用。

22

NODESET符号1.功能

电路符号库Special.slb中NODESET1和NODESET2两个符号如右图所示。其使用方法与IC符号类似。但这两类符号的作用有根

NODESET符号（例）本的区别。不像IC符号那样用于

指定节点处的直流偏置解。NODESET符号的作用只是在迭代求解直流偏置解时，指定单个节点或两个节点之间的初始条件值，即在求解直流偏置解进行初始迭代时，这些节点处的初始条件取为NODESET符号的设置值，以帮助收敛。2.说明

(1)NODESET符号设置值将作为AC交流小信号分析和TRAN瞬态分析求解直流偏置解迭代过程的初始条件。对DC扫描分析，只是在扫描过程的第一步求解直流解时，以NODESET设置值作为迭代求解的初始条件。从DC直流分析的第二步扫描开始，进行迭代求解时NODESET的设置值将不再起作用。

(2)由于NODESET符号只用于设置直流迭代求解时的初始条件，而IC符号设置的是节点处的直流偏置解，因此当某一节点同时连有这两类符号时，以IC符号的设置值为准，NODESET对该节点的设置不起作用。

电容、电感初始解的设置

电容和电感元件有一项名为IC的属性设置，用于设置电容和电感元件两端的初始条件。这些设置在所有的直流偏置求解计算过程中均起作用。但是在TRAN瞬态分析中，如果选中了参数“Skipinitialtransientsolution”，则瞬态分析前将不求解直流偏置工作点。设置有IC属性的元器件将以其IC属性设置值作为偏置解，其他元器件的初始电压或电流值取为0。

对电容，IC属性的设置相当于在求解时与电容并联一个串联电阻为0.002Ω的电压源。对电感，相当于与电感串联一个恒流源，而与恒流源并联一个1GΩ的电阻。

23

PTIONS)五、Pspice中的任选项设置(O(OPTIONS)

1.作用

为了克服电路模拟中可能出现的不收敛问题，同时兼顾电路分析的精度和耗用的计算机时间，并能控制模拟结果输出的内容和格式，Pspice软件提供了众多的任选项供用户选择设置。根据设置内容的不同，可将这些任选项分为两类。一类属于选中型任选项，用户只需选中该任选项，即可使其在模拟分析中起作用，无需赋给具体数值。另一类为赋值型任选项，对这类任选项，系统均提供有内定值。2.任选项的设置方法

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，选中Options，窗口弹出如下对话框：

AnalogSimulation任选项1．基本任选参数

（1）RELTOL：设置计算电压和电流时的相对精度。（2）VNTOL：设置计算电压时的精度。（3）ABSTOL：设置计算电流时的精度。（4）CHGTOL：设置计算电荷时的精度。

（5）GMIN：电路模拟分析中加于每个支路的最小电导。

24

（6）ITLI：在DC分析和偏置点计算时以随机方式进行迭代次数上限。（7）ITL2：在DC分析和偏置点计算时根据以往情况选择初值进行的迭代

次数上限。

（8）ITL4：瞬态分析中任一点的迭代次数上限，注意，在SPICE程序中有

ITL3任选项，Pspice软件中则未采用ITL3。

（9）TNOM：确定电路模拟分析时采用的温度默认值。（10）useGMINsteppingtoimproveconvergence：在出现不收敛的情况时，

按一定方式改变GMIN参数值，以解决不收敛的问题。

2．

与MOS器件参数设置有关的任选项

在图4-38中按“MOSFETOptions…按钮，屏幕上出现下图所示任选项参数设置框，其中包括4项与MOS器件有关的任选项：

（1）DEFAK：设置模拟分析中MOS晶体管的漏区面积AD内定值；（2）DEFAS：设置模拟分析中MOS晶体管的源区面积AS内定值；（3）DEFL：设置模拟分析中MOS晶体管的沟道长度L内定值；（4）DEFW：设置模拟分析中MOS晶体管的沟道宽度W内定值。

3．

AdvancedOptions参数设置

按“AdvancedOptions”按钮，屏幕上出现下图所示任选项参数设置框。

（1）ITL5：设置瞬态分析中所有点的迭代总次数上限，若将ITL5设置为

0（即内定值）表示总次数上限为无穷大。

（2）PIVREL：在电路模拟分析中需要用主元素消去法求解矩阵议程。求

解议程过程中，允许的主元素与其所在列最大元素比值的最小值由

25

本任选项确定。

（3）PIVTOL：确定主元素消去法求解矩阵议程时允许的主元素最小值。

用于控制输出文件的任选项

在Category栏选择：“OuputFile”，屏幕上即出现图4-41所示的任选项数设置框。图中所示任选项的选中情况是系统的内定设置。下面解释各任选项被选中后产生的作用。

（1）ACCT：该任选项名称是Account的缩写。若选中该项，则在输出关

于电路模拟分析结果的信息后面还将输出关于电路结构分类统计、模拟分析的计算量以及耗用的计算机时间等统计结果。

（2）EXPAND：列出用实际的电路结构代替子电路调用以后新增的元器件

以及子电路内部的偏置点信息。

（3）LIBRARY：列出库文件中在电路模拟过程被调用的那部分内容。（4）LIST：列出电路中元器件统计清单。

（5）NOBIAS：不在输出文件中列出节点电压信息。

（6）NODE：以节点统计表的形式表示电路内部连接关系。

（7）NOECHO：不在输出文件中列出描述电路元器件拓扑连接关系有及

与分析要求有关的信息。

（8）NOMOD：不在输出文件中列出模型参数值及其在不同温度下的更新

26

结果。

（9）NOPAGE：不在输出文件中保存模拟分析过程产生出错信息。

（10）NOPAGE：在打印输出文件时代表模拟分析结果的各部分内容（如

偏置解信息、DC、AC和TRAN等不同类型的分析结果等）均自动另起一页打印。如果选中NOPAGE任选项，则各部分内容连续打印，不再分页。

（11）OPTS：列出模拟分析采用的各任选项的实际设置值。

（12）NUMDG：确定打印数据列表时的数字倍数（最大8位有效数字）。（13）OutputFile（）Characters：确定输出打印时每行字符数（可设置为80

或132）。

六、设置波形显示方式

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，选择ProbeWindow，对话框如下所示：

当.DAT文件打开的时候才显示波形分析的过程中显示波形分析完成后才显示波形显示所有在原理图中标注位置的波形显示上一次观测点的波形不显示波形七、数据保存选项

点击或PSpice>EditSimulationprofile，调出SimulationSetting对话框，选择DataCollection，对话框如下所示：

27

保存所有节点的电压、电流、数字数据保存除阶层内部节点外的数据只保存要观测的节点处的数据不保存数据以CSDF的格式保存数据八、分析并处理波形

下图是PSpice专门用来显示和处理波形的工具窗口，所有对波形的分析与处理，都是由它来完成。

28

对X轴坐标在对数或线性变化之间互相转换对波形进行傅立叶变换添加性能分析波形显示窗口查找波形上的点对Y轴坐标在对数或线性变化之间互相转换添加波形计算全局函数值显示出波形计算点查找波形上的最大值查找下一个波谷查找下一个波形数据点标注当前点的坐标查找波形上的最小值查找拐点查找下一个波峰九、直方图绘制

对电路特性进行蒙托卡诺(MC)分析以后，调用Probe绘制出描述电路特性分散情况的分布直方图，就可以预计该电路设计投入生产时的成品率。直方图的绘制实际上是电路性能分析(PerformanceAnalysis)功能的一部分。1、绘制直方图的基本步骤

完成参数扫描分析以后，在PSpiceA/D的Probe窗口中，不管以那种方法启动电路性能分析(PerformanceAnalysis)，Probe将分析“电路特性”随“元器件参数”的变化。其中“电路特性”就是选用的特征值函数，在电路特性分析显示窗口中成为y轴坐标变量。“元器件参数”是参数扫描分析中的变量参数，在显示窗口中是x轴坐标变量。

如果在完成蒙托卡诺分析以后启动电路性能分析(PerformanceAnalysis)，Probe窗口将转化为直方图绘制窗口，选用的特征值函数在显示窗口中成为x轴坐标变量，y轴坐标刻度为百分数。这就是说，只要在MC分析以后启动电路性能分析，就自动进入直方图绘制状态。因此绘制直方图包括MC分析和电路性能分析(PerformanceAnalysis)两个分析过程。

29

2、直方图绘制实例：Chebyshev滤波器分析

下面电路图是一个Chebyshev4阶有源滤波器电路图。图中元器件参数值是按照中心频率为10KHZ，带宽为1.5KHZ的要求设计的。其中V1为AC分析输入激励信号源，电压源V2为直流+15V，V3为直流－15V。如果投入生产时要组装100套滤波器，所有的电阻采用精度为1％的电阻器，所有电容采用精度为5％的电容器，试绘制100套滤波器的1db带宽和中心频率分布直方图。[1].直方图绘制

绘制直方图的过程可分为下述6个阶段。(1)绘制电路图。其中应注意下面几个问题。

(a)将输入端的AC分析激励信号源V3设置为AC＝1。这样，输出信号的幅度即为电路的增益。

(b)由于MC分析产生的数据量很大，而分析中直接有用的是输出电压，因此PROBE数据文件中只存放Marker符号所指向的输出端电压信号数据。

(c)MC分析中要考虑电阻和电容参数容差的影响。电路中的电阻和电容应分别采用BREAKOUT符号库中的Rbreak和Cbreak符号，并将他们的模型设置为：

.modelRMODRES(R=1DEV=1%).modelCMODCAP(C=1DEV=5%)

Chebyshev有源滤波器

(2)设置AC分析参数。考虑到滤波器的中心频率为10KHZ，带宽为1.5KHZ，因此AC交流小信号分析中的扫描频率范围设置为：

30

StartFreg:100HZEndFreg:1MEGHZPts/Decade:50

频率扫描类型选为Decade。

(3)设置MC分析参数。根据要求，MC分析的参数设置如下图：(4)进行模拟分析。设置好AC和MC分析参数后，运行PSpice，进行MC分析。

(5)选定分析结果数据：由于MC分析中包括有多批次AC分析，屏幕上将提示用户确定选用那些批次的数据(见5-3-5节)。若要采用所有批次的数据，选择“All”并单击OK按钮，则全部数据均调入Probe，供分析。屏幕上为通常的Probe信号波形显示窗口。

MC分析参数设置(例)

(6)绘制带宽直方图

(a)进入直方图绘制状态：在PSpiceA/D窗口中选择执行Plot/AxisSettings子命令，并从屏幕上出现的x轴设置框内，选择ProcessingOptions子框中的“PerformanceAnalysis”选项，然后单击OK按钮。由于现在是在MC分析以后启动电路性能分析(PerformanceAnalysis)，因此屏幕显示就进入直方图绘制状态。Y轴坐标刻度变为百分数。

(b)绘制直方图。首先选择执行Trace/Add子命令，并在屏幕上弹

31

出的AddTrace设置框中，按1db带宽的分析要求，依次选择特征值函数Bandwidth(1,db-level)以及作为自变量的信号变量名V(Out)，则设置框底部TraceExpression一栏显示出Bandwidth(V(Out),)。按1db带宽的要求，还需要采用通常文字编辑方法，将其改为:

Bandwidth(VDB(Out),1)

完成上述特征值函数及自变量设置后，单击OK按钮，屏幕上即出现1db带宽分布直方图，如下图：[2].直方图信息分析

上图一方面以直方图图形方式显示了带宽数值在不同范围内的滤波器所占的比例。同时在图的下方显示了直方图有关信息说明和统计分析结果，共有9项。包括：MC分析包括1db带宽分布直方图的批次(nsamples)、直方图x坐标数据范围划分区间(ndivisions)、平均值(mean)、标准偏差(sigma)、最小值(minimum)、10％分位数(10th%ile)、中位数(median)、90％分位数(90th%ile)和最大值(maximum)。

其中，“中位数”就是50％分位数。如果将所有样本的带宽按从小到大的顺序排列，50％分位数是指在顺序排列的样本中，正好位于中间位置的那个样本的带宽，也就是说，整个样本中有50％的样本带宽小于等于中位数。同样有50％样本的带宽大于等于中位数。如果样本个数是奇数个，用数学表示为(2n+1)个，则50％分位数就是第(n+1)个样本的带宽。如果样本个数为偶数个，用数学表示为2n，则50％分位数取为第n个样本的带宽和第(n+1)个样本的带宽的平均值。

对上述滤波器的MC分析，共有100个样本，如果将这100个样本按其带宽值从小到大的顺序重新排列，则50％分位数，即中位

32

数，就是第50号样本和第51号样本的带宽的平均值。显然，中位数不一定等于平均值。因为平均值是对这100个样本的带宽求平均的结果。只有在样本带宽分布完全对称的情况下，即直方图分布完全对称时，平均值才等于中位数。

与50％分位数概念类似，10％分位数就是按从小到大顺序排列的100个滤波器样本中第10号样本和第11号样本的带宽平均值。这就是说，有10％的样本的带宽小于等于10％分位数，有90％的样本的带宽大于等于10％分位数。

同理可知，90％分位数是按从小到大顺序排列的100个样本中，第90号和第91号样本的带宽的平均值。[3].直方图的添加

在直方图绘制状态下，添加有关直方图的过程与前面“(b)绘制直方图”的过程一样，分为4步。按本节开始的要求，绘制中心频率分布直方图的步骤如下。

(a)选择执行Trace/AddTrace子命令，屏幕上出现Trace/AddTrace设置框。

(b)按绘制“中心频率”直方图的要求，在设置框中依次选择特征值函数Centerfreg(1,db-level)和作为自变量的输出信号名V(Out)，这时在设置框底部TraceExpression一栏显示出Centerfreg(V(Out),)。

(c)本例所要求的中心频率是指1db带宽的中心位置频率。因此还需采用通常文字编辑方法，将上述表式改为

Centerfreg(VDB(Out),1)

(d)完成上述设置后，单击OK按钮，屏幕上便显示出1db带宽中心频率直方图，代替原来的1db带宽直方图，如下图所示：

33

说要在屏幕示上述两图，应在一个直方先执行Plot子命一个图形然后在新中按上述第二个直

1db带宽的中心频率分布直方图

明：如果上同时显个直方绘制好第图后，首Plot/Add令，新增显示区，的显示区步骤绘制方图。

3、与直方图绘制有关的选项设置

直方图x轴数据范围划分的区间数，以及直方图下方是否同时显示有关信息和统计分析结果，均可以由用户通过有关任选项设置确定。

在PSpiceA/D窗口主命令栏中选择执行Tools/Options子命令，屏幕上将出现图5-5所示Probe任选项设置框。其中有两项与直方图的绘制有关。

(1)“NumberofHistogramDivision”：本项的作用是确定绘制直方图时，在x坐标的整个数据范围内，一共划分多少个区间，用于统计在不同区间内样品数的多少。为了在直方图上较好地反映出参数的统计分布情况，一方面要求样本数不能太少，起码要大于30，最好为100～200。同时对区间的划分个数也有一定的要求。从绘制直方图的基本原理考虑，应根据样本数确定区间划分个数。一般来说，若样本不到50个，可分为5～7个区间。50～100个样本，可分为6～10个区间。100～200个样本，分为7～12个区间。若样本大于200个，可分为10～20个区间。Probe的内定默认值是划分10个区间。

(2)DisplayStatistics：若选中本任选项(这是系统的内定默认设置)，则在绘制的直方图下方同时显示出关于直方图的有关信息说明和统计分析结果。若使该任选项脱离选中状态，则在绘制的直方图下方将不给出任何其他信息。

34

十、激励源的设置

（一）、用于瞬态分析的五种激励信号

Pspice软件为瞬态分析提供了五种激励信号波形供用户选用。下面介绍这五种信号的波形特点和描述该信号波形时涉及到的参数。其中电平参数针对的是电压源。对电流源，只需将字母V改为I，其单位由伏特变为安培。(1).脉冲信号(Pulse)Pulse)

脉冲信号是在瞬态分析中用得较频繁的一种激励信号。描述脉冲信号波形涉及到7个参数。表1列出了这些参数的含义、单位及内定值。表2给出了不同时刻脉冲信号值与这些参数之间的关系。下图为一具体实例。图中给出了该波形对应的参数。

表1描述波形的参

脉冲信号数

脉冲信号波形（例）

参数V1V2perpwtdtftr

名称起始电压脉冲电压脉冲周期脉冲宽度延迟时间下降时间上升时间

单位伏特伏特秒秒秒秒秒

内定值无内定值无内定值TSTOPTSTOP0TSTEPTSTEP

注：表中TSTOP是瞬态分析中参数FinalTime的设置值；TSTEP是参数PrintStep的设置值。

表2脉冲信号电平值与参数的关系

时间0td

脉冲电平v1v1

35

td+trtd+tr+pwtd+tr+pw+tftd+pertd+per+tr

v2v2v1v1v2

(2).分段线性信号（PWL:Piece-WiseLinear）

分段线性信号波形由几条线段组成。因此，为了描述这种信号，只需给出线段转折点的坐标数据即可。下图是一个分段线性信号波形实例。图中同时给出了描述该波形的数据。（3）.调幅正弦信号

N（SISIN:SinusoidalWaveform）

描

述调幅正弦信号涉及6个参数。表3列出了这些分段线性信号波形（例）参数的含义、单位和内定值。表4给出了调幅正弦信号波形的变化与这6个参数的关系。下图为一具体实例，图中同时给出了该信号波形对应的参数。

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表3描述的参数

调幅信号

调幅正弦信号波形(例)

参数voffvamplfreqphasedftd

名称偏置值峰值振幅频率相位阻尼因子延迟时间

单位伏特伏特赫兹度1/秒秒

内定值无内定值无内定值1/TSTOP

000

注：表中TSTOP为瞬态分析中参数FinalTime的设置值。

表4调幅信号波形与参数的关系时间范围0－tdtd－TSTOP

调幅信号波形

voff+vampl*sin(2π*phase/360)

voff+vampl*sin(2π*(freg*(TIME-td)+phase/360))*exp(-(TIME-td)*df)

说明：此处描述的调幅正弦信号只用于瞬态分析。若阻尼因子与偏置值均为0，则调幅信号成为标准的正弦信号，但是在进行3-6节介绍的AC分析时，本信号并不起作用。

(4).调频信号（SFFM:Single-FrequencyFrequency-Modulated）描述调频信号需要5个参数，表5列出了这些参数的含义、单位和内定值。调频信号与这些参数之间的关系为：

voff+vampl*sin(2π*fc*TIME+mod*sin(2π*fm*TIME))下图为一个调频信号波形实例。图中同时给出了描述该波形的参数数据。

表5描述调频信号的参数

参数voff

含义偏置电压

单位伏特

内定值无内定值

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vamplfcfmmod

峰值振幅载频调制频率调制因子

伏特赫兹赫兹

无内定值1/TSTOP1/TSTOP

0

注：表中TSTOP是瞬态特性分析中参数FinalTime的设置值。5.指数信号(EXP:ExponentialWaveform)

下

图给出了一个指数信号波形实例。描述该信号要有6个参

调频信号（例）

数，如表6所示。表7列出了不同时刻指数信号电平值与这6个参数的关系。图中所示波形对应的参数如图中所示。由图可见，在时间0－td1这段时间内，信号电平为v1,接着以tc1为时常数，从v1指数变化至v2，直到时刻td2为止。然后又以tc2为时常数，按指数规律变化至v1。

表6描述指数信号的参数

参数v1v2td1tc1td2tc2

名称起始电压峰值电压上升（下降）延迟上升（下降）时常数下降（上升）延迟下降（上升）时常数

单位伏特伏特秒秒秒秒

内定值无内定值无内定值

0TSTEPTd1+TSTEPTSTEP

注：表中TSTEP为瞬态分析中参数PrintStep的设置值。

表7指数信号电平值与参数的关系

时间范围0-td1td1-td2td2-TSTOP

电平值v1

v1+(v2-v1)(1-exp(-(TIME-td1)/tc1)

v1+(v2-v1)((1-exp(-(TIME-td1)/tc1)(1-exp(-(TIME-td2)/tc2))

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注：表中TSTOP为瞬态分析中参数FinalTime的设置值。

（二）、STIM号源设置

指数信号波形（例）

FILEn类信波形

FILESTIMn的信号波形由一个波形描述文件中的数据确定。如果描述波形的数据量较大，或者激励信号是另一次逻辑模拟的输出波形，甚至是另一个模拟软件的输出结果，采用波形描述文件是一种比较好的方法。本节在介绍波形描述文件结构和格式的基础上，具体说明FILESTIMn的信号波形设置方法。A、激励信号波形描述文件格式

波形描述文件由两个部分组成。1文件头(Header)

波形描述文件的开始部分称为文件头，包括时间值倍乘因子定义和信号名列表两部分。其一般格式如下所示：

TIMESCALE＝<时间倍乘因子值><信号名1>，…<信号名n>

OCT(…)HEX(…)

(1)时间倍乘因子值：这是任选项参数。若有此项，在文件头中必须单独列为一行。波形描述部分的时间值等于设置值乘“时间倍乘因子值”。本参数内定值为1。

(2)一般信号名列表：在文件头的信号名列表区中，用二进制数描述的信号只需列出信号名，不同信号名之间应该用空格或逗号等分隔符隔开。文件头中最多允许指定255个信号名，可以分成几行表示。每一行字符数不得超过300个。不同行的行首不要加续行标注符。

(3)OCT和HEX信号名组：PSpice可以用一个8进制数表示3

39

个信号的逻辑电平值，用一个16进制数表示4个信号的逻辑电平值。在前一种情况下，相应的3个信号名合为一组，用关键词OCT作为该分组标志名。在后一种情况下，相应的4个信号名合为一组，用关键词HEX作为其标志名。显然，在OCT右侧括号中必须有3个信号名。在HEX右侧括号内必须有4个信号名。需要强调的是，在文件头中，OCT和HEX分组信号以及一般信号的顺序应该与文件中波形描述部分逻辑电平设置值的顺序相对应。对高、低电平值，一般信号对应的是二进制数，而一个OCT分组和HEX分组分别对应于一个8进制数和16进制数。

2.波形描述

在文件头后面即为波形描述。这两部分之间至少用一个空行隔开。波形描述部分由若干行组成。每一行格式为：

时间值逻辑电平值

其中时间值与逻辑电平值之间应该用空格分开。(1)时间值：时间单位为秒。时间值可以用绝对模式(如45ns，1.2e-8等)，或相对模式(如+5ns，+1e-9等)表示。如果在文件头中有TIMESCALE设置值，则每一个时间值还应用该设置相乘(见下面图7-7例3)。

(2)逻辑电平值：波形描述部分逻辑电平值可采用的字符及其含义如表8所示。

表8逻辑电平设置值

二进制

高低电平(High/Low)不确定(Unknown)高阻(Hi-impedance)

上升(Rising)下降(Falling)

0,1XZRF

OCT(8进制)

0-7XZRF

HEX(16进制)

0-FXZ

如表8所示，在设置逻辑电平时，对OCT和HEX，同一个分组中的几个信号高低电平分别用一个8进制和16进制数表示，但程序运行时会自动将其转换为等价的二进制数，并按从最高位(msb)到最低位(lsb)的顺序依次将每一位二进制数分别赋给分组括号中的每一个信号。如果逻辑电平值设置为X、Z、R或F，则分组内的每一个

40

信号均取该设置值。由于F是16进制数中的一个数，因此对HEX分组，不允许设置“下降”逻辑状态。

例3：下述文件内容描述了13个信号的波形。其中Addr7,…Addr0共8个信号分别用两个HEX分组表示。在文件头中设置了时间倍乘因子值。

TIMESCALE=10nsClock,Reset,In1,In2

HEX(Addr7,Addr6,Addr5,Addr4)HEX(Addr3,Addr2,Addr1,Addr0)RW012+378

0000000110R4E001014E111114E1011FC3011X0C31

在上述波形描述中，同时采用了绝对时间模式和相对时间模式两种表示方式，分别给出了t=0，10ns，20ns，50ns，70ns和80ns六个时刻的波形变化。

由于文件头中包括5个一位信号，两个HEX分组信号，因此在波形描述部分，时间值后面逻辑电平设置项共有7个字符。前4个对应4个一般信号的逻辑状态设置，第5和第6个字符为两个16进制数，对应两个HEX分组内一共8个信号的逻辑状态设置。最后一个字符用于描述文件头中最后一个一般信号RW的信号逻辑电平。

41

述述信如示。

上文件描的13个号波形上图所

波形描述文件确定的信号波形(例3)

B、FILESTIMn信号源波形设置

由于FILESTIMn类信号源波形由波形描述文件中数据确定，因此其信号设置比较简单。在电路图中连击该类信号源符号，屏幕上出现元器件属性设置框，如下图所示，常规元器件属性参数项外，FILESTIMn所特有的参数有4项。1.FILENAME（波形描述文件

FILESTIMn参数设置名）

本

项参数的作用是指定调用那一个波形描述文件。2.SIGNAME(信号名)

该项参数用于指定从波形描述文件中读取那几个信号名对应的波形描述数据。下面以前面例3所示波形描述文件的调用为例，说明与该参数设置有关的几个问题。设存放例3所示数据的文件名为DIG1.STL文件。上图中已将FILENAME项设置为DIG1.STL。

(1)1位信号源FILESTIM1：对这种信号源，只需要指定一个信号名。若SIGNAME参数设置为Reset，则PSpice将从DIG1.STL文件中读取信号名为Reset的波形描述数据，作为该信号源的激励信号波形。显然，被调用的波形描述文件中一定要有一个名称与SIGNAME参数设置名或信号源输出端节点名相同的信号名。

42

(2)多位信号源FILESTIMn：这种信号源有4、8、16或32位输出，因此，需从波形设置文件中读取多组数据。具体设置方法与上述1位信号源情况类似。

波形描述文件中的信号名个数与信号源位数(即信号源输出端节点名个数)不一定相等。即不要求文件中每一个信号名均被调用。但波形描述文件中一定要有与信号源输出端节点名称相同的信号名。在一个电路图中，可以有多个FILESTIMn信号源调用同一个波形描述文件

十一、模型编辑

在PSpice中，为了方便用户修改器件模型，提供了一个模型编辑器（PSpiceModelEditor），通过PSpiceModelEditor，也可以新建自己的模型。

1、编辑器件模型

在Capture的Schematic中，选中需要编辑的器件，点击Edit>PspiceModel，系统将会自动到PSpice的模型库中查找该器件的模型，并弹出如下窗口：

通过修改窗口中的文本，并保存退出，即已经修改了该模型。但是修改后的模型只对该设计起作用，并不会影响到PSpice的仿真库。

另外一种方法是直接从开始菜单中打开PSpiceModelEditor，然后直接打开相对应的库文件，选中相应的器件然后开始修改，这样

43

将会直接影响以后该器件的模型。

2、新建器件模型

从开始菜单中打开PSpiceModelEditor，从菜单Model>New，系统弹出如下对话框：

在Model中输入模型名称，点击OK，即会出现如下窗口：

你可以通过View菜单中的Normal或Modeltext选择以波形或文本的形式来编辑器件模型。

44

注意：PSpice支持的模型参数含义，在软件光盘的下面文件中有详细的介绍：

<光盘>\\Document\\pspcref.pdf

在附件A中举出三极管的模型参数。可以参阅。

附件A：三极管模型参数

45

46

B：PSpice常用的全局函数

47

附件C：ABM行为器件库的应用实例

48

附件一、Modelingvoltage-controlledandtemperature-dependentresistors

Voltage-controlledresistor

IfaResistancevs.Voltagecurveisavailable,alook-uptablecanbeusedintheABMexpression.Thistablecontains(Voltage,Resistance)pairspickedfrompointsonthecurve.Thevoltageinputisnonlinearlymappedfromthevoltagevaluesinthetabletotheresistancevalues.Linearinterpolationisusedbetweentablevalues.

Let’ssaythatpointspickedfromaResistancevs.Voltagecurveare:

TheABMexpressionforthisisshowninFigure1.

Figure1-Voltagecontrolledresistorusinglook-uptableTemperature-dependentresistor

Atemperature-dependentresistor(orthermistor)canbemodeledwithalook-uptable,oranexpressioncanbeusedtodescribehowtheresistancevarieswithtemperature.ThedenominatorintheexpressioninFigure2isusedtodescribecommonthermistors.TheTEMPvariableintheexpressionisthesimulationtemperature,inCelsius.ThisisthenconvertedtoKelvinbyadding273.15.Thisstepisnecessarytoavoidadividebyzeroprobleminthedenominator,whenT=0C.

NOTE:TEMPcanonlybeusedinABMexpressions(E,Gdevices).

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Figure3showstheresultsofaDCsweepoftemperaturefrom-40to60C.They-axisshowstheresistanceorV(I1:-)/1A.

Figure2-TemperaturecontrolledresistorFigure3-PSpiceplotofResistancevs.Temperature(current=1A)VariableQRLCnetwork

Inmostcircuitsthevalueofaresistorisfixedduringasimulation.WhilethevaluecanbemadetochangeforasetofsimulationsbyusingaParametricSweeptomovethroughafixedsequenceofvalues,avoltage-controlledresistorcanbemadetochangedynamicallyduringasimulation.ThisisillustratedbythecircuitshowninFigure5,whichemploysavoltage-controlledresistor.

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Figure4-ParametersweepofcontrolvoltageThiscircuitemploysanexternalreferencecomponentthatissensed.Theoutputimpedanceequalsthevalueofthecontrolvoltagetimesthereference.Here,wewilluseRref,a50ohmresistorasourreference.Asaresult,theoutputimpedanceisseenbythecircuitasafloatingresistorequaltothevalueofV(Control)timestheresistancevalueofRref.Inourcircuit,thecontrolvoltagevalueissteppedfrom0.5voltto2voltsin0.5voltsteps,therefore,theresistancebetweennodes3and0variesfrom25ohmsto100ohmsin25ohm-steps.

Figure5-VariableQRLCcircuitAtransientanalysisofthiscircuitusinga0.5mswidepulsewillshowhowtheringingdiffersastheQisvaried.

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UsingProbe,wecanobservehowtheringingvariesastheresistancechanges.Figure6showstheinputpulseandthevoltageacrossthecapacitorC1.Comparingthefouroutputwaveforms,wecanseethemostpronouncedringingoccurswhentheresistorhasthelowestvalueandtheQisgreatest.Anysignalsourcecanbeusedtodrivethevoltage-controlledresistance.Ifwehadusedasinusoidalcontrolsourceinsteadofastaircase,theresistancewouldhavevarieddynamicallyduringthesimulation.

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