orCAD PSpice电路特性分析实习报告

北华大学

OrCAD/PSpice电路分析

实习报告

学院：电气信息学院 专业：电子信息工程专业

学号：20121605...

姓名：

指导老师：孙继元 实习日期：2013.06.03~2013.06.07

目录

一、 OrCCAD软件简介……………3 二、 实习内容……………………6 三、 实习目的……………………6 四、 六个电路图…………………7 五、 电路特性分析………………11 1. 偏压点分析…………………11 2. 直流扫描分析………………14 3. 交流扫描分析………………18 4. 瞬态分析……………………22 5. 噪声分析……………………25 6. 温度分析……………………29 六、 实习心得……………………33

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一、 OrCAD软件简介

PSpice( Simulation Programwith IntegratedCircuit Emphasis) 是在20世纪70年代，由美国加利福尼亚大学伯克莱分校在模拟电子电路的研究中开发的一种用以分析、设计和测试复杂电子电路的软件工具。在商品化社会中，美国的MicroSim公司进一步将其逐步完善，包装为一个能应用于不同领域的商品化版本。为了能在PC机上运行SPICE, MicroSim公司在1983年推出PSPICE软件产品，PSPICE与SPICE，使用同样的运算规则和语法，该产品分教育版和工业版两种。教育版在国外大学中非常流行，是电类师生必备的计算机辅助教学工具之一。教育版较工业版，除了提供的技术支持和用户需求不同外，减少了许多功能; 但从教学角度看，教育版完全能满足电路分析和设计在教学上的需要。

MicroSim公司是欢迎和支持人们使用教育版的，HELP 中所有实例是在免费使用的PSPICE版本上运行的。PSPICE软件中有世界主要半导体元件公司提供的元件库供调用，主要用在电子电路的分析与设计之中。电路课程中只用到由理想电路元件所组成的各种理想模型，而不涉及具体的电子元器件。因此用

PSPICE辅助电子电路教学，更简单、更方便。从而使PSPICE成为最流行的电子电路的仿真软件。80年代以来，采用自由格式语言的PSPICE5.0 版本，在我国得到广泛应用。PSPICE 从6.0 版本开始引入图形界面。1998 年世界上著名的EDA 商业软件开发商

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ORCAD公司与MicroSim公司正式合并，此MicroSim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业CAD系统中ORCAD公司正式推出的ORCAD PSPICE Release 9.0 与传统的SPICE相比较，PSPICE9.0具有六大功能模块: *核心模块PSPICEA/D; * 电路原理图设计模块Capture, *激励信号编辑模块StimulusEditor; * 模型参数提取模块; * 模拟显示和分析模块; *优化模块Optimizer

PSPICE9.0 在以下三个方面有重大变革:

(1) 不但能对模拟电路进行仿真，还能对数字电路、数/ 模混合电路进行仿真;

(2) 在对电路进行直流、交流和瞬态分析的基础上，对较复杂电路还能实现蒙特卡罗分析，最坏环境分析及优化分析;

(3) 电路图绘制完成后，不仅可以直接进行电路仿真，还可随时分析观察仿真结果。现在广泛使用的是OrCADPSPICE9.0版，可在www.orcad.com网站上下载相关软件。如在模拟电子技术、数字电子技术及高频电子技术的教学环节中应用该教育软件，对于提高电子技术的教育质量将起到积极的推动作用 主要功能及特点：

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1.不仅可以对模拟电路进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，而且可进行噪声分析、温度分析、优化设计等复杂的电路特性分析。

2.不仅可以对模拟电路进行计算机辅助分析，而且可对数字电路、数/模混合电路进行计算机模拟。

3.科研再WINDOWS环境下，以人机交互方式运行。绘制好电路图以后，即可直接进行电路模拟，无需用户编制繁杂的输入文件。再模拟过程中，可以随时分析观察模拟结果，从电路图上修改设计。

4.OrCAD软件集成了电路原理图绘制、印制电路板设计、数字/模拟电路仿真、可编程逻辑器建设计等等功能，它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的，再世界上它一只是EDA软件的首选。

OrCAD软件系统中主要包括：OrCAD/Capture CIS(电路图设计)；OrCAD/PSpice A/D （数/模混合模拟）；OrCAD/Layout Plus(PCB设计)等，其中每一部分可以根据需要单独使用，也可以共同组成完整的EDA系统。

OrCAD软件系统的几个主要软件的功能和特点：

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OrCAD/Capture：它是OrCAD软件包中的共用软件，也是其他两个软件的基础。OrCAD/Capture操作界面友好、直接形象、使用方便；操作功能强大、灵活，项目管理科学有效，适应性很强，支持国际上多种标准。

OrCAD/PSpice A/D：这是一个通用电路模拟软件，除了对数字电路和数/模混合电路模拟外，还具有优化设计功能。

OrCAD/Layout Plus：这是一个印制电路板PCB设计软件，可以直接将生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为PCB设计。它的元器件封装库非常丰富，是一款名副其实的高档、专业PCB设计的EDA软件。

二、 实习内容

OrCAD Capture的使用，控制元件属性显示，绘制总线，折线，椭圆等，并且可放置说明文字及文件插图，绘制电路图并对电路图进行偏压点分析（Bias Point Detail）、直流分析(DC SWEEP)、交流分析(AC

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Sweep)、瞬态分析(Transient Analysis)、噪声分析(Noise Analysis)、温度分析(Temperature Amalysis)。常用的元件库有：source.olb pwrmos.olb analog.olb diode.olb

opmap.olb

7400.olb

discrete.olb

bipolar.olb breakout.olb。

三、 学习目的

1. 学会安装OrCAD软件，了解并熟悉使用OrCAD PSpice软件系统。

2. 学会在Capture中创建电路并运行出指定分析类型及仿真类型。

3. 掌握运行仿真结果的方法，并学会分析数据及图形。

4. 了解电路一些基本原件的使用方法。

5. 此次实习的目的不仅让大家如何使用Capture的绘图页编辑程序同时也增强大家的动手能力和实践能力。

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6. 认识到该软件对今后学习专业知识的重要性，让我们意识到应该如何学习一个新的软。

四、 六个电路图

图一：

图二：

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图三：

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图四：

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2. 直流扫描分析（DC SWEEP）

所谓直流扫描分析就是当电路中某一参数（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）。 操作步骤：

1、设置DC SWEEP直流扫描分析参数

使用 PSpice\\Edit Simulation Setting 功能选项打开已建好的BIAS仿真设置文件。在Analysis 页的Analysis type 栏下拉列表里选择DC SWEEP选项来设置执行直流扫描分析。（扫描模式）栏选择Linear线性模式，Start（起始值）栏设为0,End(结束值)栏

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设为5，Increment( 增加量)栏设为0.1。点击【确定】退出Simulation Setting-BIAS对话框。 2、存档并执行仿真。 3、观察仿真波形结果

（1） 选择Trce\\Add Trace或【Insert】打开 Add Trace

对话框。在Trace Expression栏内选择I(Rl)或输入I（Rl）.然后点击【OK】。这时的 PSpice 窗口就输出如下图波形。

（2）.要显示波形的另一种做法就是会Capture窗口用放探针的方法。

6个直流扫描分析后的仿真图形

第一个：

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第二个：

第三个：

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第四个：

第五个：

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3. 交流扫描分析（AC SWEEP）

是针对电路性能因信号频率改变所作的频域分析。作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。它能够计算出电路的幅频各相频相应。

操作步骤： 1、分析参数的设置

使用 PSpice\\New Simulation Profile。在name栏里输入如AC-sweep的名称。点击【Create】.在Analysis 页的Analysis type 栏下拉列表里选择A C SWEEP/Noise选项来设置执行交流扫描分析。AC sweep Type栏内各项设置：Logarthmi:Decade （以十倍频方式扫描）；Start（起始频率）栏设为10K；

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End(终止频率)栏设为10Meg;Points/Decade(表示每十倍频所计算的点) .AC sweep Type栏内设为Decade，Points/Decade栏内设为101。 。点击【确定】退出Simulation Setting- AC-SWEEP对话框。 2、存档并执行仿真 选择显示的波形

选择Trce\\Add Trace或【Insert】打开 Add Trace 对话框。在Functions Macros 列表中选择DB()函数。在Trace Expression栏内输入DBV(V0)/V(Vi).然后点击【OK】。这时的Probe窗口就输出如下图波形。 3、 增加一条Y轴坐标以显示相位频谱图

使用Plot\\Add Y Asis选项打开另一个Y轴，在Add Trace 对话框中在Trace Expression栏处输入P(V(V0)/V(Vi)),单击【OK】。输出如下图。 4、为波形图加上说明文字

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选Plot\\Label\\Poly-line选项；Plot\\Label\\Text选项，在此选项中输入Phase(Degree)用来表示P(V(V0)/V(Vi))；Plot\\Label\\Arrow选项。输出如下波形：

6个交流扫描分析后的仿真图形

第一个：

第二个：

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第三个：

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第六个：

4. 瞬态分析（Transient Analysis）

电路的瞬态分析就是求电路的时域响应。它可作大信号非线性电路分析，可在给定激励信号情况下求电路输入算的实践响应、延迟特性；也可在没用任何激励信号的情况下，仅由电路中贮能元件（如L和C）存储的电磁场能量作用下求振荡波形、

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振荡周期（注意：对于数字电路只有瞬态分析，而无直流和交流分析）。

做瞬态分析时，常用的由5种独立源：脉冲波VPULSE、IPULSE，正弦电VSIN、ISIN，指数源VEXP或IEXP，分段线性VPWL或IPWL，周期行者现原VPWL_ENH或IPWL_ENH。 操作步骤： 1、设置瞬态分析参数

使用 PSpice\\New Simulation Profile。在name栏里输入如ti 的名称。在 Inherit From栏内设为none.最后点击 [create]按钮，将会打开Simulation Setting-ti对话框。在Analysis 页的Analysis type 栏下拉列表里选择Time Domain(Transient)选项来设置暂态分析参数值，Run to Time 栏设为 200ms，指定暂态分析的最终时间是200ms ，在Start saving data栏内键入“0”，表示瞬态分析文件或波形输出的起始时间。设置完后【Create】.

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2、存档并执行仿真

3、使用Probe观察仿真结果增加窗口。采用“Plot”命令，2次选用”Add Piot to Window” 命令，输出如下波形：

6个瞬态分析后的仿真图形 第一个：

第二个：

第三个：

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第四个：

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第六个：

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5. 噪声分析（Transient Analysis）

电阻和半导体都会自然而然地产生噪声，这对电路工作会产生相当程度的影响。而Pspise提供的噪声分析（Noise Analysis）就是将噪声对输出信号所造成的影响给以数值化，以供设计师评估电路性能之用。

元件自然产生的噪声一般成为白噪声（White Noise）或是热噪声（Thermal Noise）。它所涵盖的频率范围由0Hz延伸至频率无限大。由于它是随即地产生，无法知道其却是的大小及发生的时间，而且无法避免，所以只能用统计的方式估算它。这种噪声能量会因为温度的升高而变大，也就是说，电路在高温状态下较易受到白噪声的影响。

操作步骤：

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1、设置分析参数

使用 PSpice\\New Simulation Profile。在name栏里输入sim.点击【Create】.在Analysis 页的Analysis type 栏下拉列表里选择A C SWEEP/Noise选项来设置执行交流扫描分析。交流扫描分析将Start Frequency栏设为10；End frequency栏设为1G .AC sweep Type栏内设为Decade，Points/Decade栏内设为101。 设置Noise Analysis栏内各噪声分析的参数。Enable：噪声分析使能。Output Voltage:执行噪声分析的电压差这里选V(V0)。I/V Source:指定等效输入噪声信号源。Interval:每隔多少频率计算一次点这里设为10 。 2、存档并执行仿真

3、使用Probe观察仿真结果。

选择Trce\\Add Trace或【Insert】打开 Add Trace 对话框。选择V(INOISE)和V(ONOISE).并将横轴坐标

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的范围调整为10HZ到1Ghz。这时的Probe窗口就输出如下波形：

6个噪声分析后的仿真图形

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第二个：

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6. 温度分析（Temperature Analysis）

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电子元件的值受温度影响而改变，所以设计电路时

必须考虑电路是否可以在规格限定内的所有温度状态下均能正常工作。也就是说，在电路仿真中必须加入温度的考虑才算是完整的设计流程。

对于电子元件值受温度影响的情况，一般是以温度系数来描述。温度系数并非是一个固定不变的常数值，必要时用一个函数来表示它。如果电子元件的值受温度上升而变大，我们称它具有正温度系数效应；如果电子元件的值受温度上升而变小，我们称它具有温度系数效应。

操作步骤： 1、 绘制出电路图：

（1） 建立一个新项目，然后绘制电路图; （2） 设置电压源Vpulse的各项元件属性； （3） 要做温度分析的电路就必须改用具有温度系数的元

件，它们分别是电阻（Rbreak）、电容（Cbreak）和电感（Lbreak）。现在设置电阻、电容的温度系数。首先在Rbreak元件上单击鼠标左键，然后选Edit\\pspice Model选项，打开Model Editor窗口，在

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窗口中键入一次项系数tc1=0.02和二次项系数tc2=0.04;然后以同样的方式在Cbreak的Model Editor窗口中输入tc1=0.03 tc2=0.04。 2、 设置瞬态分析和温度分析参数：

（1）选择Pspice\\New Simulation Profile功能选项或单击工具栏的快捷按钮，在Name一栏里输入本仿真参数文件名称，单击“Create”按钮，在simulation Settings-BIAS

对话框中，选择

Time

Domain(Transient)Analysis,在此窗口中设置Run to time为6us,Maximum step size栏设为 6ns. (2)再将Option栏内的Temperature(Sweep)选项打勾设置温度参数。选中Repeat the simulation for each of the temperature选项，输入20 30 40 50 这几个数值。

3、观察仿真结果

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6个温度分析后的仿真图形

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六、 实习心得

通过这次实习我不仅加深了我与同学、老师的了解，它不仅加深同学与老师的了解，还学到了好多现代化的东西，让我受益匪浅！感谢老师这一周来的悉心指导！

这次实习让我知道要想真正熟练的掌握一门东西不仅需要老师的指导还需要自己认真的理解和摸索，这一周我们实习了《OrCAD/PSpice电路分析》，又学到了很多东西，而且感到非常有趣，同时感到这一软件给我们电路分析上带来的方便与快捷，我们主要学习电路图的绘制和分析过程。而且通过这一周的学习我们可以轻松的完成一个电路和系统的设计任务。

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通过本次的PSpice实习，我初步掌握了PSpice软件的使用方法，它是一个很有用的软件，对我们以后的工作很有帮助。在这次实习之前，我曾经在实验室了解过有关该软件的一些内容，但没有具体操作过该软件，这次实习给了我一次很好的实践机会。在练习PSpice中遇到的问题做了总结，能够熟练地画出原理图，对于在生成各种波形图过程中出现的错误，有了许多经验，能够很快地找出解决，并且在平时的时间里我也在不断的练习PSpice,我根据模电书上的仿真图，练习了很多次，为下一步自己能够熟练的掌握这个软件做好了准备。在练习过程中，我感觉到学习一种技术，不仅需要掌握相关的知识，还需要冷静的头脑，遇到问题能够分析解决，不能自乱阵脚。

这次实习让我懂得，做技术活的我要通过不断地学习锻炼自己心态。另外通过学习PSpice我对自己的专业又有了不少的兴趣，我觉得要想学好PSpice也不是一两天是事，那也是一个不断学习，不断探索的过程，许多细节问题不经过专业的学习

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和磨练还是不行的，不过我相信，在我以后运用PSpice的过程中我的水平还会有进一步的提高。虽然实习结束了，但是我会在课余时间坚持练习PSpice软件，争取能够早日熟练的掌握这个软件，为以后的工作早做准备。

虽然有些东西还没彻底明白，但我已经学会了很多东西，明白了很多东西，以上所说的只是一小部分，很多东西没法具体说，最为一名新世纪的大学生，在大学中要努力学习知识，充实自己，希望学校能多组织这样的实习机会，让我们能更加锻炼自己的能力！

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