电子线路CAD—PSPICE1．PSPICE介绍电子线路CAD中的典型软件PSPICE是电子电路计算机辅助分析与设计中的电子电路模拟软件它具有功能强、速度快、精度高、容量大、使用方便、价格低廉等优点,受到人们的普遍欢迎,它主要用在对所设计的电路硬件实现之前,先对电路进行模拟,进行不同输入状态的时间响应、交流小信号分析最坏情况分析以及其它有关信息分析和优化,以保证所设计的电路达到性能指标最优。
特别用PSPICE分析低频电路具有很大的优越性。
与人工计算比较,它快捷得多,而且对于复杂电路的各种特性,人工计算实验法测定频率特性相比较,它相对准确很多,并且既可以打印各频率点的准确计算值,又能很方便地显示和打印频率特性曲线,包括用对数坐标所表示的波特图。
2.PSPICE程序的性能特点2.1通用性强PSPICE程序能够进行各种基本电路的分析，处理常用的无源和有源器件，自动地根据用户提出的各种分析要求列出方程求解、给出分析结果。
2.2简单易学PSPICE程序中有各种自建的数学模型，使用PSPICE时，用户无需自建数学模型，只要将被分析电路的拓扑信息、电路参数及分析内容以自由格式编写输入源程序，并送入计算机，计算机便可自动运行给出结果，整个过程简单易行，便于掌握。
2.3性能优良PSPICE程序可分析电路规模:最大节点号9999。
器件数目:受内存限制，对于内存为512K字节的IBM／PC机限定为120个管子。
电路中可包含元件种类:电阻、电容、电感、互感五种独立源、四种受控源、四种半导体器件。
分析类型:直流工作点、交流传输特性、瞬态分析、频率响应、直流小信号传递函数(包括放大倍数、输入电阻、输出电阻)等。
2.4 PSpice可分析的电路特性(1)直流分析，包括静态工作点、直流灵敏度、直流传输特性、直流特性扫描分析。
(2)交流分析，包括频率特性、噪声分析。
(3)瞬态分析，包括瞬态响应分析、傅里叶分析。
(4)参数扫描，包括温度特性分析、参数扫描分析。
(5)统计分析，包括蒙托卡诺分析、最坏情况分析。
(6)逻辑模拟，包括逻辑模拟、数/模混合模拟、最坏情况时序分析。
3．PSpice仿真实验教学的特点3.1扩展了实验内容，加强了实验力度根据三相半波可控整流电路的特点，应用PSpice软件可方便地把单一的实验内容和类型扩展为内容丰富、层次分明的实验训练。
配合与辅助实际动手，使整个实验教学更充实、更完善。
不但深化了对理论的理解，而且引导学生步步提高，通过软硬结合、相互补充的方式强化了对学生工程实践能力的培养，加强了实验力度。
3.2扩充了实验设备和元器件库采用PSPice软件仿真实验，除计算机外无需其他特殊的硬件，因为该软件可在不同场合分别实现示波器、扫频仪、频谱仪、逻辑分析仪、器件特性分析仪及信号源等几乎所有电子仪器的功能。
实验中利用时域波形显示取代了示波器的功能。
该软件除本身具有强大的元器件库外，还可自行建立器什件模型，以构成所需的元器件库，从而不受经费的限制，不受数量品种的限制，在任何时候可调入任何所需器件，且不存在损坏问题。
可方便地调整出所列的元件参数，而不用为没有某些元件而发愁。
3.3有利于电路优化设计和实验效率的提高由于PSPice软件采用菜单操作方式方便灵活，因此，这种方式可取代实验中的面板阶段。
通过理论分析与实验仿真，不断调整电路，使之更好地逼近设计要求。
它特别有利于电路的优化设计。
又由于仿真实验不仅可以分析一些较难测量的电路特性，而且无需担心损坏昂贵仪器设备的事故发生。
3.4实验教学中需要注意的问题 (1)分析功能的选择与设置问题。
实验前教师应强调不同分析功能的应用场合及持点。
需选择瞬时分析功能，并设置合理的分析步长参数和终结参数，否则不是使分析时间过长，就是根本得不到仿真波形输出。
(2)仿真实验与实际实验的关系问题。
实验教学中我们一定要强调仿真的辅助作用，强调实际工程能力的重要性，因此设计实验时注意两者的结合，不能完全用仿真代替实际动手操作。
在电力电子系统的研究中仿真技术日益受到重视，已有一些系统仿真软件如MATLAB受到广泛应用。
系统仿真关键是建立对象的数学模型和选择相应的算法。
由于电力电子电路拓扑结构的多样性，建模比较复杂、涉及网络和图论等许多专门知识，不易掌握。
Pspice电子电路的通用仿真软件，普遍应用于电子电路的研究和设计，它是面向电路的仿真软件，编程直观，无须研究建立电路方程和求解。
应用PSPICE仿真具有独到之处的探针功能可以使研究者观察电路中任意一点的电压和电流，达到与研究者平时用示波器观测的习惯完全一致，使用很方便。
4．PSpice应用4.1应用范围PSPICE是当今世界上著名的电路仿真标准工具之一，MicroSim公司出版的基于Windows平台的PSPICE可以对电路进行以下一些工作：（1）制作实际电路之前，仿真该电路的电性能，如计算直流工作点（Bias Point），进行直流扫描（DC Sweep）与交流扫描（AC Sweep），显示检测点的电压电流波形等。
（2）估计元器件变化（Parametric）对电路造成的影响。
（3）分析一些较难测量的电路特性，如进行噪声（Noise）、频谱（Fourier）、器件灵敏度（Sensitivity）、温度（Temperature）分析等。
（4）优化设计。
PSPICE主要包括Schematics、Pspice、Probe、Stmed（Stimulus Editor）、Parts等5个软件包。
其中： ①Schematics是一个电路模拟器。
它可以直接绘制电路图，自动生成电路描述文件；并可对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、傅立叶分析、环境温度分析、蒙特卡罗分析和灵敏度分析等多种分析；而且还可以对元件进行修改和编辑。
②Pspice是一个数据处理器。
它可以对在Schematics中所绘制的电路进行模拟分析，运算出结果并自动生成输出文件和数据文件。
③Probe是后处理器，相当于一个示波器。
它可以将在Pspice运算的结果在屏幕或打印设备上显示出来。
模拟结果还可以接受由基本参量组成的任意表达式。
④Stmed是产生信号源的工具。
它在设定各种激励信号时非常方便直观，而且容易查对。
⑤Parts是对器件建模的工具。
它可以半自动地将来自厂家的器件数据信息或用户自定义的器件数据转换为Pspice中所用的模拟数据，并提供它们之间的关系曲线及相互作用，确定元件的精确度。
4.2应用举例下面就以模拟电子线路中的最为简单的二极管整流电路为例，详细介绍其操作过程，希望借此大致了解PSPICE在模拟电子电路仿真中的应用方法。
（1）编辑原理图首先在Windows界面下的PSPICE程序组中双击Schematics，进入原理图编辑。
用鼠标单击绘制(Draw)中的取新元件( Get New Part)项，再单击对话框中元件库(Libraries)的浏览(Browse)。
从Analog．slb中取出电阻R，系统自动命名为R1；从Sourse．slb中取出正弦电压源VSIN，系统自动命名为V1；从Eval．slb中取出二极管D1N914，系统自动命名为D1；从Port．slb中取出地线EGND，系统自动设置为0点。
把元件放在所需位置，在Draw对话框里选择(Wire),用鼠标画线将元件连接起来，这样电路图的初绘就完成了。
然后进行元件参数设置。
用鼠标双击相应元件或在编辑(EDIT)菜单中用鼠标单击性质(Attribute)对话框，对相应的参数进行修改（也可以用鼠标双击相应元件处的参数框进行修改）。
其中，正弦电压源(Vsin)：起始电压(Voff)为0；幅值电压(Vamp1)为10；频率(Freq)10K；电阻R1：Value电阻值为100。
其中，电压、电阻、频率的单位缺省值分别为伏特、欧姆和赫兹。
参数确定后，可用鼠标双击需要标注的节点连线，在LABEL 内输入数字（节点数）即可。
至此，原理图编辑就结束了。
(2)仿真计算首先进行仿真分析的设置。
本例的仿真内容为瞬态分析，在Schematics主菜单下，用鼠标单击分析(Analysis)中的设置(Setup)，选中瞬态分析Transient设置（在选项前的小框内打勾），并将打印步长Print Setup设为20ns，最终时间Final Time设为1ms，计算步长设为2μs；然后退出，再用鼠标单击Analysis中的Library and Include Files，将二极管所在的元件库Eval．lib加入Library Files一栏中，这样设置就完毕了。
接着就可以点中Analysis 中的Creat Netlist建立电路网络表，此时，会要求你存盘，并自动进行电路检查（Electrical Rule Check），如有错误将给出提示。
最后就可以点中Analysis中的仿真计算Simulate（或按快捷键F11）进行仿真。
在仿真过程中，会看到界面。
计算结束，可点中该界面的File下的Examine Output检查仿真结果。
(3)波形显示计算结束后，进入Probe（可通过主菜单的选项Opition设置自动进入，也可在Analysis中点中Run Probe运行），选择增加（Add）曲线（Trace），在给出的菜单中选ID1（电流）、V1和V2（分别为节点1、2的电压），就可以看到它们的波形。
这些波形可以拷贝在贴板上，供用户使用。
从上述例子可见，PSPICE是一个模拟的“实验台”。
在它上面，你可以做各种电路实验和测试，以便修改与优化设计。
它为我们分析与设计电路提供了强大的计算机仿真工具，利用它对电路、信号与系统进行辅助分析和设计，对电子工程、信息工程和自动控制等领域工作的人员具有很高的实用价值。