PSPICE仿真与安装方法.课件.ppt

1、2022-5-301第第4讲、讲、PSPICE仿真方法仿真方法1、电路模拟、电路模拟用途：对电路进行模拟和仿真。最著名的软件：SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis） OrCAD/PSPICE 基本软件由加州大学伯克利分校于1972年研制常用： HSPICE - 文本方式- 电路图方式- 文本方式 (我们要学)2022-5-3022、PSPICE 功能功能一、一、支持的元器件类型支持的元器件类型 基本无源元件：电阻、电容、电感、传输线等； 半导体器件：二极管、双极晶体管、结型场效应管、 MOS管等； 独立电压源和独立

2、电流源； 其它二、二、分析分析类型类型 直流分析：直流特性扫描分析； 交流分析：频率特性、噪声特性分析； 瞬态分析：包括瞬态响应分析，傅立叶分析； 参数扫描：包括温度特性分析，参数扫描分析； 统计分析：包括蒙托卡罗分析、最坏情况分析； 2022-5-3033、OrCAD/PSPICE 9.1安装安装进入源程序安装文件夹，双击运行Setup.exe;2022-5-304填入安装代码，每一个代码代表一种程序，具体参照安装文件中的Crack.txt文件，填完后点击Next;2022-5-305可采用全安装安装代码 0000-00000-0000 for Capture CIS 1000-00000-

3、0000 for Express 2000-00000-0000 for Express Plus 3000-00000-0000 for Layout 4000-00000-0000 for Layout Plus 5000-00000-0000 for Layout Engineers Edition 6000-00000-0000 for PsPice (Analog) 7000-00000-0000 for PsPice A/D 8000-00000-0000 for PsPice A/D Basics 9000-00000-0000 for PsPice Optimizer2022-

4、5-306填入授权代码(Authorization Code)，具体参照Crack.txt,点击Next;2022-5-307最后必须: 把orcad.lic文件复制到OrCAD安装目录下。2022-5-3084、PSPICE 文本方式文本方式4.1 使用举例使用举例 (5级反相器级反相器)1、画出电路图（包括子电路）画出电路图（包括子电路）2、标出节点名标出节点名 所有节点均要编节点名所有节点均要编节点名 “地地”必须编为必须编为03、标出元件名标出元件名 元件名第一个字符：元件名第一个字符： MOS管管-M 电压源电压源 -V 电容电容 -C 电阻电阻 -R4、标出子电路名标出子电路名 （

5、子电路名：字母开头）（子电路名：字母开头） 标出子电路调用名标出子电路调用名 （子电路调用名（子电路调用名- X开头）开头）5、画出预期波形画出预期波形Vininout1out2out3out4out500ddinoutdd0ddinoutVddMp1Mn1 Inv子电路名子电路名子电路子电路xinv1xinv2xinv3xinv4xinv5子电路调用名子电路调用名Vinout12022-5-309* inverter sub-circuit define.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p a

6、s=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uC1 out 0 10f.ends inv* 5 stage invertersxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1dd out2 invxinv3 out2dd out3 invxinv4 out3 dd out4 invxinv5 out4 dd out5 invvdd dd 0 2.5vvin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns

7、20ns).options vntol=0.01uv.options reltol=0.0001.TRAN 0.01ns 100ns.PROBE .END6、写出网表写出网表inoutdd0子电路名子电路名Inv子电路描述注释语句，以*开头电路网表描述Vininout1out2out3out4out500ddVddXinv1Xinv2Xinv3Xinv4Xinv5子电路调用名子电路调用名Vin分析输出结束语句结束语句2022-5-3010一行一条语句一行一条语句 （以（以+开头的行表示续上一行）开头的行表示续上一行）注释语句，以注释语句，以*开头；开头；英文大小写：不区分英文大小写：不区分 4

8、.2 PSPICE一般语法一般语法结束语句总是结束语句总是.END中间语句的次序任意中间语句的次序任意分格符：空格（一至几个）分格符：空格（一至几个）* inverter sub-circuit define.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uC1 out 0 10f.ends inv* 5 st

9、age invertersxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1dd out2 invxinv3 out2dd out3 invxinv4 out3 dd out4 invxinv5 out4 dd out5 invvdd dd 0 2.5vvin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns).options vntol=0.01uv.options reltol=0.0001.TRAN 0.01ns 100ns.PROBE .END2022-5-3011常用数量级：f 飞 10-15 p 皮 10-12 n 纳 10-9 u 微

10、 10-6m 毫 10-3 K 千10+3MEG 兆 10+6G 吉10+9 4.3 PSPICE的数与单位的数与单位 默认物理单位默认物理单位电压：电压：V电流：电流：A频率：频率：Hz电阻：电阻：电容：电容：F电感电感：H角度角度：deg单位可缺省C1 out 0 10f10f=10fF* inverter sub-circuit define.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l

11、=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uC1 out 0 10f.ends inv* 5 stage invertersxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1dd out2 invxinv3 out2dd out3 invxinv4 out3 dd out4 invxinv5 out4 dd out5 invvdd dd 0 2.5vvin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns).options vntol=0.01uv.options reltol=0.0001.TRAN 0

12、.01ns 100ns.PROBE .END2022-5-3012 4.4 PSPICE的取名规则的取名规则1、长度、长度 名字（节点名、元件名、子电路调用名、子电名字（节点名、元件名、子电路调用名、子电路调用名）均为一至八个字母数字串路调用名）均为一至八个字母数字串3、元件名、元件名 元件名第一个字符：元件名第一个字符： 电阻电阻 R 电容电容 C 电感电感 L 独立电压源独立电压源 V 独立电压源独立电压源 I 4、子电路名、子电路名 字母开头字母开头2、节点名、节点名 节点名：字母开头或数字开头节点名：字母开头或数字开头 （一至八个字母数字串）（一至八个字母数字串） 所有节点均要编节点名

13、所有节点均要编节点名 “地地”必须编为必须编为0MOS管管 M 三极管三极管 Q二极管二极管 D结型场效应管结型场效应管 J 5、 标出子电路调用名标出子电路调用名 X开头开头* inverter sub-circuit define.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uC1 out 0 10f.e

14、nds inv* 5 stage invertersxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1dd out2 invxinv3 out2dd out3 invxinv4 out3 dd out4 invxinv5 out4 dd out5 invvdd dd 0 2.5vvin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns).options vntol=0.01uv.options reltol=0.0001.TRAN 0.01ns 100ns.PROBE .ENDinoutdd02022-5-3013一、元件卡一、元件卡1、电阻：Ry

15、yyyyyy +node -node value 4.5 PSPICE的语句的语句例如：R12 out in1 10k R开头的字符数字串，不超过8个电压调用V(R12) ：out正 in1负 电流调用I(R12) ：out 流向in1 2、电容：Cyyyyyyy +node -node value例如：Cin2 in2 0 10f 3、电感：Lyyyyyyy +node -node value例如：L2 2 0 20mH 注：SPICE中有关RLC的其它描述 非线性电感电容电阻，传输线，互感，温度系数，初始条件2022-5-30144、MOS管： Myyyyyyy D端 G端 S端 B端 模

16、型名 W=值 L=值 AD= 值 AS=值 PD=值 PS=值 沟长L沟宽W漏扩散面积AD源扩散面积AS漏结周长PD源结周长PS mn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uinoutdd05、二极管： Dyyyyyyy +node -node 模型名6、三极管： Qyyyyyyy C极 B极 E极 模型名7、结型场效应管： Jyyyyyyy D极 G极 S极 模型名2022-5-30155、独立源(1)、直流独立源 (直流分析，交流分析，瞬态分析起作用） Vyyyyyyy +node -no

17、de 电压值 Iyyyyyyy +node -node 电流值(2)、交流独立源 (仅交流分析起作用，直流分析与瞬态分析不起作用） Vyyyyyyy +node -node 幅度值 Iyyyyyyy +node -node 幅度值 幅度值: 隐含值=1V （1A） 相位值：隐含值=0度2022-5-3016(3)、瞬态独立源(仅瞬态分析起作用，直流分析与交流分析不起作用）1）脉冲源 Vyyyyyyy +node -node pulse ( V1 V2 TD TR TF PW PER) Iyyyyyyy +node -node pulse ( V1 V2 TD TR TF PW PER) 电压1

18、 电压2 延时 上升 下降 脉宽 周期 2）正弦源 Vyyyyyyy +node -node sin ( V0 VA FREQ TD THETA) 偏移值 振幅 频率 延时 阻尼系数 3） 指数源4）单频频率调制源5）分段线性源 Vyyyyyyy +node -node PWL (t1 v1 t2 v2 ) 时刻1 电压1 时刻2 电压22022-5-3017二、模型卡二、模型卡.MODEL 模型名 Type (参数名1=值 参数名2=值 )例如：.MODEL nMOS NMOS ( LEVEL = 7+VERSION = 3.1 TNOM = 27 TOX = 5.7E-9+XJ = 1E-

19、7 NCH = 2.3549E17 VTH0 = 0.3865307 )Type: D 二极管 NPN PNP NJE N型结型场效应管 PJE P型结型场效应管 NMOS PMOS元件卡的卡的模型名 应与模模型卡的型卡的模型名 一致mn1 out in 0 0 nMOS w=0.36u l=0.24u ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u2022-5-3018三、子电路卡三、子电路卡子电路定义卡子电路定义卡.subckt 子电路名 结点1 结点2 . 子电路体 .ends 子电路名子电路调用卡子电路调用卡 Xyyyyyyy 结点1 结点2 . 子电路名端

20、口名，排列一致端口名，排列一致使用相同子电路名使用相同子电路名.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u.ends invxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1 dd out2 invinoutdd0关键字x带头2022-5-3019四、控制卡四、控制卡 1、电路分析语句、电路分

21、析语句1）直流工作点分析 .OP2）直流扫描分析 .DC 扫描独立电源 起始值 终止值 增量对扫描独立电源的每一个值进行直流工作点分析3）交流分析 .AC DEC 每数量级的扫描频率点数 起始频率 结束频率 按数量级变化 .AC OCT 每倍频的扫描频率点数 起始频率 结束频率 按倍频变化 .AC LIN 总的扫描频率点数 起始频率 结束频率 按线性变化交流分析前自动进行直流工作点分析2022-5-30204）暂态分析）暂态分析.TRAN TSTEP TSTOP TSTEP数据保存步长数据保存步长 终止时间终止时间 数据保存起始时间数据保存起始时间 * inverter sub-circuit

22、 define.subcktinv in dd outmp1 out in dd dd pmos w=0.72u l=0.24u+ ad=0.432p as=0.432p pd=1.92u ps=1.92umn1 out in 0 0 nmos w=0.36u l=0.24u+ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8uC1 out 0 10f.ends inv* 5 stage invertersxinv1 in1 dd out1 invxinv2 out1dd out2 invxinv3 out2dd out3 invxinv4 out3 dd out4 in

23、vxinv5 out4 dd out5 invvdd dd 0 2.5vvin in1 0 pulse(0v 2.5v 0ns 0ns 0ns 10ns 20ns).options vntol=0.01uv.options reltol=0.0001.TRAN 0.01ns 100ns.PROBE .END暂态分析时间总是从暂态分析时间总是从0开始；开始；数据分析步长由精度和数据保数据分析步长由精度和数据保存步长存步长 的最小值决定的最小值决定2022-5-30212、可选项卡.options VNTOL = 0.001uV 绝对电压误差容限.options ABSTOL = 0.001uA 绝对电流误差容限.options RELTOL = 0.0001 相对误差容限误差容限决定分析步长.options TNOM = 20 标称温度 （隐含值27度）3、初始条件卡.IC V(节点名1) = 值 V(节点名2) = 值 初始条件用于分析时的收敛；最后分析结果仍按电路计算为准2022-5-3022学生作业：安装ORCAD；0.13u工艺十级反相器仿真，测试rise与fall 时间，并测试能耗。