PSPICE仿真与安装方法.ppt

2023/11/8,1,第4讲、PSPICE仿真方法,1、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),2023/11/8,2,2、PSPICE 功能,一、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；独立电压源和独立电流源；其它,二、分析类型,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；,2023/11/8,3,3、OrCAD/PSPICE 9.1安装,进入源程序安装文件夹，双击运行Setup.exe;,2023/11/8,4,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;,2023/11/8,5,可采用全安装,安装代码,0000-00000-0000 for Capture CIS1000-00000-0000 for Express2000-00000-0000 for Express Plus3000-00000-0000 for Layout4000-00000-0000 for Layout Plus5000-00000-0000 for Layout Engineers Edition6000-00000-0000 for PsPice(Analog)7000-00000-0000 for PsPice A/D8000-00000-0000 for PsPice A/D Basics9000-00000-0000 for PsPice Optimizer,2023/11/8,6,填入授权代码(Authorization Code)，具体参照Crack.txt,点击Next;,2023/11/8,7,最后必须:把orcad.lic文件复制到OrCAD安装目录下。,2023/11/8,8,4、PSPICE 文本方式,4.1 使用举例(5级反相器),1、画出电路图（包括子电路）,2、标出节点名 所有节点均要编节点名“地”必须编为0,3、标出元件名 元件名第一个字符：MOS管-M 电压源-V 电容-C 电阻-R,4、标出子电路名（子电路名：字母开头）标出子电路调用名（子电路调用名-X开头）,5、画出预期波形,Vin,in,out1,out2,out3,out4,out5,0,0,dd,Vdd,Mp1,Mn1,Inv子电路名,子电路,2023/11/8,9,*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 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.END,6、写出网表,子电路名Inv,结束语句,2023/11/8,10,一行一条语句（以+开头的行表示续上一行）,注释语句，以*开头；,英文大小写：不区分,4.2 PSPICE一般语法,结束语句总是.END,中间语句的次序任意,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 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.END,2023/11/8,11,常用数量级：f 飞 10-15 p 皮 10-12 n 纳 10-9 u 微 10-6m 毫 10-3,K 千10+3MEG 兆 10+6G 吉10+9,4.3 PSPICE的数与单位,默认物理单位电压：V电流：A频率：Hz电阻：电容：F电感：H角度：deg,单位可缺省,C1 out 0 10f,10f=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=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 0.01ns 100ns.PROBE.END,2023/11/8,12,4.4 PSPICE的取名规则,1、长度 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,3、元件名 元件名第一个字符：电阻 R 电容 C 电感 L 独立电压源 V 独立电压源 I,4、子电路名 字母开头,2、节点名 节点名：字母开头或数字开头（一至八个字母数字串）所有节点均要编节点名“地”必须编为0,MOS管 M 三极管 Q二极管 D结型场效应管 J,5、标出子电路调用名 X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.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 0.01ns 100ns.PROBE.END,2023/11/8,13,一、元件卡,1、电阻：Ryyyyyyy+node-node value,4.5 PSPICE的语句,例如：R12 out in1 10k,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,2023/11/8,14,4、MOS管：Myyyyyyy D端 G端 S端 B端 模型名 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=1.8u,5、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,2023/11/8,15,5、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-node 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 Iyyyyyyy+node-node 幅度值:隐含值=1V（1A）相位值：隐含值=0度,2023/11/8,16,(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 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2,2023/11/8,17,二、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-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,元件卡的模型名 应与模型卡的模型名 一致,mn1 out in 0 0 nMOS w=0.36u l=0.24u ad=0.2736p as=0.2736p pd=1.8u ps=1.8u,2023/11/8,18,三、子电路卡,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 Xyyyyyyy 结点1 结点2.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 inv,2023/11/8,19,四、控制卡 1、电路分析语句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,2023/11/8,20,4）暂态分析.TRAN TSTEP TSTOP TSTEP数据保存步长 终止时间 数据保存起始时间,*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 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.END,暂态分析时间总是从0开始；数据分析步长由精度和数据保存步长 的最小值决定,2023/11/8,21,2、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,2023/11/8,22,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。,