根據筆者于EDA實訓室多年的實踐經驗, 在這里進行舉例 (圖1功率放大電路) 說明電子電路PSPICE程序輔助分析的步驟及方法, 與同行一起分享, 以便日后的各類培訓及教學。
第一步:按圖1畫出原理圖。
第二步:設置DC Sweep分析。
將Ui的掃描范圍定為-12V到+12V, 仿真后可得到圖2所示的電壓傳輸特性曲線。
第三步:設置Transient分析。
仿真后得到Uo的瞬態波形, 再選擇菜單Plot/X Axis Setlings, 打開X Axis Settings對話框, 單擊Axis Variable按鈕, 打開X軸變量選擇窗 (X Axis Varaiable) , 從中選出V (Ui:+) , 返回Porobe主窗口。此時, 橫軸變成輸入變量V (Ui) 。電壓傳輸特性曲線如圖3所示。 (注意, 通過X Axis Variable選擇窗口重選變量后, 橫軸變量就以所選變量V (Ui:+) 的形式出現, 而不是U-Ui。)
第四步:設置Transientp和Parametrc分析。
(1) 為了在Parametric分析時能對Ui的幅值進行掃描, 必須將Ui的幅值定義成變量, 即, 在信號源Ui的屬性編輯對話框中, 設置VAMPL={Ui}。 (注意, PSPICE將“{}”中的內容看作自定義變量或表達式。自定義變量也稱為通變量 (global) , 變量名可任意取) 。
(2) 在原理圖編輯中增加一個預定義參數元件PARAM。打開元件屬性編輯對話框, 設置變量名和預定義參數值, 即:NAME1=Ui, VALU E1=0 V。
(3) 打開Analysis Setup對話框, 單擊按鈕Parametric彈出對話框, 按圖中設置好掃描變量。掃描類型和掃描范圍及步長, 如圖4所示, 然后返回。 (注意:此時Transient也應設置好終結時間 (Final Times=2ms) 。
(4) 仿真后, 進入Probe程序窗口, 選擇菜單項Plot|X Axis Settings, 打開X Axis Settings對話框, 選中特性分析選項 (Performance Analysis) , 或在Probe程序窗中直接單擊工具欄“”圖標。此時, 波形顯示框的橫軸變成Ui變量。
(5) 選擇菜單項T r a c e|A d d, 打開A d d Trace對話框, 對話框中不僅顯示出電路中電壓、電流變量, 而且還有很多目標函數 (Goal Functions) , 其中包括Max (1) 。在Trace Expression編輯框中輸入Max (V (Uo) ) , 便得到如圖5所示的傳輸特性曲線。由圖看出, 最大輸出電壓幅值與前兩個結果基本相同。
(注意, 圖5的曲線是Uo的最大值與Ui的關系曲線, Max (V (Uo) ) 已將Uo的負值轉換為正值, 因此, 曲線中沒有Uo的負值部分。)
對于圖1所示的功率放大電路如果需要求出電路的輸出功率。那么我們分析放大電路功率時就可以采用下面兩種分析方法。
(1) 設置直流掃描分析 (DCSweep) 。
通過DC Sweep分析, 可以得到輸出功率管耗和電源提供的功率隨電壓變化的曲線, 從曲線上可以讀出它們的最大功率或某一輸出幅值下的功率。注意這一方法不能用于有隔直電容的功放電路。
(2) 設置瞬態分析 (Transient) 。
根據功率的定義, 輸出功率等于負載上瞬時電壓與瞬時電流的乘積在一個周期內積分的平均值, 即:同理, 電源提供的功率利用Transient分析可以得到上述的積分曲線。在t等于周期T時刻曲線上的值, 就是相應的功率值, 從而實現了研究目標。這種方法大大簡化了人工演算與推理, 給研究帶來了很大的方便。
摘要：一般來說, 對于掌握電子電路PSPICE程序輔助分析的一般步驟后, 就可以研究PSPICE程序輔助分析的方法。當然, 熟悉PSPICE中的電路描述, PSPICE的集成環境, PSPICE中的有關規定和PSPICE輔助分析的一般步驟是關鍵, 進而熟悉PSPICE的直流掃描分析, 瞬態分析。
關鍵詞：PSPICE程序輔助,仿真,直流掃描分析,瞬態分析,研究
參考文獻
[1] 陳梓城.模擬電子技術基礎[M].高等教育出版社, 2003.
[2] 張龍興.電子技術基礎[M].高等教育出版社, 2002.
[3] 電子電路PSPICE程序輔助分析, http://www.docin.com/p-42050427.html#.