浙江大学电子电路设计-第二周报告-OrCAD-分享版

专业：______信息工程___ 姓名：_________

地点：____东4-216_____

课程名称：_______电子电路设计_______ 指导老师：_____李锡华_______ 成绩：__________________ 实验名称：_OrCAD软件的练习使用 __ 实验类型：___电子电工____ 同组学生姓名：（缺席）

一、实验目的和任务 掌握OrCAD套件中Capture和PSpice A/D软件的常用菜单和命令的使用 掌握Capture软件电路输入和编辑的方法 学习OrCAD套件中PSpice A/D软件分析设置、仿真、波形查看的方法 学习半导体特性、电路特性的仿真方法 二、实验原理/设计与仿真 实验一 二极管特性的仿真分析

实验报告

学号：______ 日期：___11.25______

二极管的伏安特性是指流过二极管的电流iD与加于二极管两端的电压uD之间的关系或曲线。主要特点是单向导电性和非线性，并且易受温度影响。仿真电路原理图如下：

实验二 桥式整流电路（瞬态分析）

桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电。

实验三 稳压二极管电路（瞬态分析）

稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。本实验探究稳压二极管电路的电压双向削顶现象。

R1Vo5kD1N750ViD1D1N75010kD2R20

三、主要仪器设备 OrCAD Capture OrCAD PSpice

四、实验过程与数据记录及处理 实验一 二极管特性的仿真分析 （1）实验过程 1、输入电路图

从适当的元件库中找到所需的元件（包括电源、接地等），然后拖放到电路图绘制页面中，通过连线，绘制出完整的电路图。

2、设置分析参数

直流分析。选择分析类型:DC SWEEP，设置中选择Primary Sweep，设置扫描变量为电压源,本例中电压源的名字为V1，设置扫描类型为线性。开始为 0V，结束为 5V，增量为 0.1V。点击运行仿真程序，系统将自动调用PSpice A/D。

温度分析。在Option中选择Temperature (Sweep)，可以选择电路在特定温度下运行，也可以 选择电路在多种温度下运行。选择后者，运行温度分别设置为20，100，200 摄氏度运行仿真程序。

瞬态电路分析。在电路中加入瞬态电源，将电源Vs用VSIN代替，并设置VOFF=0，VAMPL=10V，FREQ=1kHz。设置参数如图二。

3、运行仿真程序 在Capture程序中按F11，调出PSpice A/D程序仿真图 4、查看仿真结果

从PSpice A/D的plot主菜单中选择Axis Setting命令，在弹出的对话框内按下Axis Variable按钮，选择二极管电压V(D:1)作为X轴变量，得到二极管的伏安特性曲线。

为了得到二极管在不同温度下的伏安特性曲线，需要改变X轴Y轴坐标范围。 仿真图结果如下所示：

（2）实验仿真图与分析

50mA

-0mA-50mA-100mA-200VI(D1)-180V-160V-140V-120V-100V-80V V_Vs-60V-40V-20V0V20V40V

I（D）与电源Vs的关系

我们通过仿真发现在给二极管施加100V的反向电压时，二极管被击穿，电路变成线性电路。

50mA-0mA-50mA-100mA-110VI(D1)-100V-90V-80V-70V-60V-50V V(D1:1)-40V-30V-20V-10V0V10V

二极管伏安特性曲线

在对二极管参数单独进行观察时更是发现了这一点，二极管在-100V的时候会被击穿。

40mA30mA20mA10mA0A0VI(D1) V(D1:1)0.1V0.2V0.3V0.4V0.5V0.6V0.7V0.8V0.9V1.0V

5V不同温度下曲线

左边是30℃曲线，右边是-10℃曲线，温度越高二极管的压降越大。

0V-5V-10V0sV(0)

这是交流电下二极管电压值随时间变化的曲线图，在施加正向电压时二极管压降大约有0.7V左右，符合模电中所学到的知识。加反向电压时，电源所有电压都在二极管上，所以曲线正弦变化。

实验二 桥式整流电路（瞬态分析） （1）实验过程 1、输入电路图

从适当的元件库中找到所需的元件（用正弦电压源50Hz、12V VSIN输入；二极管用DIODE库中的D1N4148），然后拖放到电路图绘制页面中，通过连线，绘制出完整的电路图。

Time0.2msV(D1:1)0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms

2、设置分析参数

运行时间0.02s，运行间隔0.1ms，按照时间跑仿真。 3、运行仿真程序 在Capture程序中按F11，调出PSpice A/D程序仿真图 4、查看仿真结果 仿真结果如下所示 （2）实验仿真图与分析 A.电流分析

我们观察了通过R1的电流变化，结果如下。我们得到了预期的双峰结果，结果与预计符合的很好。在10mA的地方我们看见有一段曲线和X轴贴合，这应该是电源电压小于二极管正向阈值电压所致。

12mA8mA4mA0A0sI(R1)2ms4ms6ms8ms10ms Time12ms14ms16ms18ms20ms

通过下面这张图（红线是通过电压源的电流，黑色是二极管电流），我们可以清楚地看到桥式整流电路的双向导通功能。

20mA10mA0A-10mA-20mA0sI(R1)I(V1) Time2ms4ms6ms8ms10ms12ms14ms16ms18ms20ms

B.电压分析

下面这张图中黑色是R1的1端口，红线是R1的2端口，我们用黑线减去红线就可以得到类似于第一张图的双峰电压曲线。

20V10V0V-10V-20V0sV(R1:1)

单独看某一个二极管，黑线和红线分别是二极管的两个端口电压，我们可以看到正向导通时二极管上只有阈值电压，而反向导通时二极管上加了整个电源电压。这间接说明了桥式整流电路具有双向导通功能。

Time4V2msV(R1:2)4ms6ms8ms10ms12ms14ms16ms18ms20ms0V-4V-8V-12V0sV(D1:1)2msV(D1:2)4ms6ms8ms10ms Time12ms14ms16ms18ms20ms

实验三 稳压二极管电路（瞬态分析） （1）实验过程 1、输入电路图

从适当的元件库中找到所需的元件（采用50Hz、9V正弦电压源Vi；稳压二极管可用DIODE库中的D1N750），然后拖放到电路图绘制页面中，通过连线，绘制出完整的电路图。

2、设置分析参数

时间总共跑0.04s，时间间隔用0.1ms，按照时间跑仿真。 3、运行仿真程序 在Capture程序中按F11，调出PSpice A/D程序仿真图 4、查看仿真结果 仿真结果如下所示 （2）实验仿真图与分析

10V5V0V-5V-10V

0sV(Vi:+)4msV(R2:2)8ms12ms16ms20ms Time24ms28ms32ms36ms40ms

黑线是电源电压，红线是R2两端电压，我们可以看到它的电压最高为4.7V，图中有很明显

的双向削顶现象。

五、讨论总结、体会 实验过程比较顺畅，我和几个同学交流讨论后的结果是，OrCAD实验最难的部分在于软件的下载和破解，尤其是破解部分，不少同学重装四五次都没能搞定。 六、思考题

1、OrCAD软件在电路分析级设计中起什么作用？ 软件验证电路设计方案的正确性，进行电路特性的优化设计，还实现电路性能的模拟测试功能。 2、用OrCAD软件对电路进行仿真分析时，是否要求每个节点必须有标号？在电路中设置节点标号有何作用？ 每一个节点都有标号，但不都需要手工设置。设置节点标号可以在复杂的电路图中找到关键的节点以及附近的电压电流值，方便仿真的时候分析。

3、用OrCAD的PSpice A/D中的Probe图形处理后程序查看图形，对于不同的分析设置，缺省的横坐标是那个变量？

直流扫描时是所选的扫描变量；交流扫描是频率变量；瞬态扫描是时间变量。

4、在仿真分析二极管特性测试电路的电压波形是，若不设置Maximum step size参数，则会出现什么情况？ 无法出现仿真图像

5、若要分析三极管特性测试电路的输入特性，应如何设置扫描方式和参数？

直流扫描分析，并设置直流次要分析。 直流扫描分析参数设置为：扫描变量类型为电压源，扫描变量为电源输出电压，扫描类型为线性扫描，初始值为0v，终止值为0.1v.

直流次要分析参数: 设置为扫描变量为电流源，扫描变量为电流源输出电流，扫描类型为线性扫描，初始值为0，终值为100uA，增量为10uA

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