例一、在圖16-1所示電路中，當(dāng)電阻Rl的阻值以10Ω為間隔，從1Ω線性增大到1KΩ時(shí)，分析電阻Rl上的電壓變化情況。

1. 目的：通過(guò)本例的介紹，將詳細(xì)說(shuō)明如何運(yùn)用PSpice軟件繪制電路圖，初步掌握符號(hào)參數(shù)、分析類型的設(shè)置，并會(huì)從Probe窗口看輸出結(jié)果。

2. 開始模擬電路之前，必須先用[Schematic]將電路圖畫出來(lái)。

選擇程序項(xiàng)[Schematics]進(jìn)入繪制電路圖窗口如圖16-1所示。

圖16-1 繪制電路圖窗口

窗口頂部行為窗口標(biāo)題欄，顯示當(dāng)前程序項(xiàng)名稱和所編輯的文件名稱，新建電路圖必須以某個(gè)名稱保存以后才有文件名。

第二行為主菜單欄，[Schematics]的所有操作都可通過(guò)選擇菜單中相應(yīng)的欄目來(lái)完成。

第三行為圖標(biāo)工具欄，每個(gè)圖標(biāo)代表菜單中一項(xiàng)常用的操作，點(diǎn)中圖標(biāo)即可完成相應(yīng)的操作，提高了操作效率。各圖標(biāo)對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)如圖16-2所示，

圖16-2 圖標(biāo)工具欄

其功能分別為新建、打開、存盤、打印、剪切、復(fù)制、粘貼、撤消、恢復(fù)、重畫、放大、縮小、部分放大、部分縮小、畫線、畫總線、畫框、選擇元器件、屬性編輯、元件符號(hào)編輯（行為常用快捷按鈕）。

屏幕中間主要區(qū)域?yàn)樵韴D編輯區(qū)，也就是原理圖頁(yè)面。它是一塊均勻劃分的網(wǎng)格區(qū)域，用戶可以選擇Options=>Display Options…顯示方式設(shè)置，打開或關(guān)閉網(wǎng)格開關(guān)（Grid On），也可重新設(shè)置網(wǎng)點(diǎn)之間間隔（Grid Size）。

窗口底部是輔助信息提示欄，顯示當(dāng)前光標(biāo)位置、操作功能提示和操作命令。通過(guò)操作功能提示欄，用戶可得知每一菜單項(xiàng)的功能。

3.步驟：

（一）、繪制電路原理圖（所要繪制圖如16-3所示）

                       圖16-3 電路原理圖

1）. 從符號(hào)庫(kù)中提取元器件符號(hào)或端口符號(hào)

先開啟[Schematic],點(diǎn)選[Draw/Get New Part],或單擊工具欄上的取元件圖標(biāo)，即可打開如圖16-4對(duì)話框。該對(duì)話框列出了全局符號(hào)庫(kù)中的所有符號(hào)?？梢栽赑art Name文本框中鍵入需要的元件符號(hào)，對(duì)于不熟悉的元件也可以通過(guò)符號(hào)名列表的滾動(dòng)條瀏覽。單擊[<<Basic]按鈕可以選擇是否顯示符號(hào)圖形。

找到所需的電路符號(hào)后，單擊該符號(hào)，則該符號(hào)的名稱便顯示在Part Name文本框中，同時(shí)Description文本框中出現(xiàn)一行文字，說(shuō)明該符號(hào)的含義。單擊[Place]鍵可取出元件但不關(guān)閉對(duì)話框；單擊[Place&Close]鍵取出并關(guān)閉對(duì)話框；也可雙擊符號(hào)名列表中某一符號(hào)將其取出。

在本例中不僅需要取出三個(gè)電阻、兩個(gè)直流電壓源和一個(gè)接地端，還要取出符號(hào)PARAM將電阻的阻值定義為全局變量，因本例是一個(gè)以電阻阻值為掃描變量的例子。

圖 16-4 符號(hào)提取對(duì)話框

2）. 擺放元件

（1）擺放前

取出電路符號(hào)后，鼠標(biāo)將自動(dòng)指向符號(hào)的某一個(gè)端子，連成電路后，這個(gè)端子代表符號(hào)的正節(jié)點(diǎn)，因此這個(gè)端子又稱為符號(hào)的正端子。水平擺放時(shí)，通常使正端子在左側(cè)；垂直時(shí)，在上。因此，在擺放符號(hào)前通常需將符號(hào)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。在執(zhí)行[Edit/Rotate]菜單命令或[Ctrl+R]可以將符號(hào)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，執(zhí)行[Edit/Flip]菜單命令或[Ctrl+F]可將其沿垂直方向?qū)φ邸?/SPAN>

（2）擺放符號(hào)

取出符號(hào)后，單擊繪圖工作區(qū)中的某一點(diǎn)，按一下鼠標(biāo)左鍵，符號(hào)將沿該點(diǎn)擺放?？啥啻螖[放，單擊右鍵結(jié)束。

（3）擺放后

擺好后，選中相應(yīng)的符號(hào)（為紅色）可對(duì)其進(jìn)行各種操作，如拖動(dòng)、刪除、拷貝及旋轉(zhuǎn)等，也可同時(shí)選擇多個(gè)符號(hào)（按住[Shift]鍵）。

3）. 連線

PSpice有兩種連線方式：水平和垂直折線連接，斜線連接。采用哪種方式取決于直角連線開關(guān)的設(shè)置情況。

（1）利用連線工具[Draw Wire]畫導(dǎo)線。

（2）點(diǎn)選畫線工具后，即可看到一個(gè)鉛筆狀的指示。將畫筆移到起始端，按鼠標(biāo)左鍵，開始引線，要轉(zhuǎn)彎時(shí)可按以下鼠標(biāo)左鍵，畫筆移到終點(diǎn)后在按以下鼠標(biāo)左鍵，完成接線。繼續(xù)畫線，直到全部完成后，按鼠標(biāo)右鍵結(jié)束畫線。

（3）你可和雙擊如何一段導(dǎo)線，即會(huì)出現(xiàn)LABEL的對(duì)話框，可以給這條線段一個(gè)名稱。在模擬后很有用。

（4）及時(shí)保存電路圖。

4）. 定義或修改元器件符號(hào)及導(dǎo)線屬性

下面以R1為例，介紹兩種修改符號(hào)屬性值的方法。

方法一：利用電阻R1的屬性表修改其值。

（1）雙擊R1符號(hào)，打開R1屬性表，如圖16-5所示。

圖16-5 電阻R1屬性表

（2） 單擊屬性項(xiàng)VALUE=1K，屬性名VALUE和值1K分別出現(xiàn)在Name和Value文本框中。

（3）將Value文本框中1K改為100，并單擊[Save Attr]，保存新屬性。單擊[OK]確認(rèn)退出。

方法二：?jiǎn)为?dú)修改R1的各屬性值。

（1）單擊R1的編號(hào)R1，打開圖16-6所示符號(hào)參考編號(hào)對(duì)話框。

（2）將對(duì)話框中的R1改為修改的編號(hào)，并按[OK]。

（3）用同樣的方法，雙擊電阻R1的阻值1K，可以將阻值改為100。

按上述方法修改其他符號(hào)。在修改PARAM的屬性表中，代表Rl阻值的變量名var定義為PARAM的一個(gè)參數(shù)名，即NAME1=var，阻值定義為1k的相應(yīng)參數(shù)值，即VALUE1=1k。一個(gè)PARAM符號(hào)多可以定義三個(gè)全局變量。

圖16-6 R1符號(hào)參考編號(hào)對(duì)話框

定義各符號(hào)的參數(shù)后，終的電路圖如前所示。在電路中，電阻的阻值是變化的，注意要將變量名var加大括號(hào)。

5. 根據(jù)電路分析需要，在圖中加入特殊用途符號(hào)和注釋文字。

6. 起名存盤。

（二）、設(shè)定要模擬的內(nèi)容

1. 執(zhí)行[Analysis/Setup]菜單命令，進(jìn)入分析類型對(duì)話框，如圖16-7。

圖16-7 分析類型對(duì)話框

2. 點(diǎn)選你想要模擬的項(xiàng)目，然后進(jìn)入個(gè)別設(shè)定視窗。常用的模擬內(nèi)容有：

AC Sweep:交流掃描分析（包括躁聲分析），要找頻率響應(yīng)用這項(xiàng)。
　　DC Sweep:直流掃描分析，一般的I-V特性用這項(xiàng)。
　　Bias Point Detail:直流工作點(diǎn)分析即可節(jié)點(diǎn)的偏壓分析，通常一定選，是確省狀態(tài)。
　　Parametric:參數(shù)掃描分析，你可以在電路中設(shè)定參數(shù)（可以是元件參數(shù)、溫度等），做改變此項(xiàng)參數(shù)的分析。
　　Transfer Function :直流小信號(hào)傳輸函數(shù)，你可以定義一個(gè)輸入和輸出，找它們之間的關(guān)系（比值）。
　 Transient:瞬態(tài)分析（包括傅里葉分析），尋找信號(hào)時(shí)間的關(guān)系。

   在本例中是一個(gè)以電阻的阻值為掃描變量的例子，所以我們要用到DC Sweep。在使用DC Sweep時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)為：

可以做掃描的不是只有直流電壓或交流電壓，還有所列的其它參數(shù)， 圖右必須鍵入電源名稱或全局參數(shù)名，掃描范圍及間隔。假如要掃描的參數(shù)不只一個(gè)，則可使用Nested Sweep設(shè)定第二個(gè)掃描。

3. 進(jìn)入DC Sweep設(shè)置窗口后，選Global Parameter（全局參數(shù)）和Linear（線性掃描），在Name文本框后格內(nèi)寫入全局參數(shù)名var，將Start Value（掃描初長(zhǎng)）設(shè)為1，End Value（掃描終值）設(shè)為1k，Increment（掃描步長(zhǎng)）設(shè)為10。單擊[OK]結(jié)束操作。如圖16-8。

在設(shè)置每一種分析類型時(shí)，幾乎都要在相應(yīng)的分析參數(shù)表中給出具體的分析（輸出）變量名。輸出變量的分析結(jié)果可以通過(guò)四種形式表現(xiàn)出來(lái)：數(shù)值、表格、圖案和波形，其中前三種保存在輸出文件（*.out）中，在[Schematics]中選中Analysis=>Examine Output可查看分析結(jié)果。其波形則需要在Probe中看。

圖16-8 分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框

（三）、執(zhí)行模擬（仿真計(jì)算）

當(dāng)一切設(shè)置完之后，便可以啟動(dòng)分析程序[PSpice]對(duì)電路進(jìn)行分析。選擇Analysis=>Simulate，或單擊常用工具欄中相應(yīng)的按鈕，或按快捷鍵F11，可以啟動(dòng)（自動(dòng)建立電路網(wǎng)絡(luò)表（Analysis=>Create Netlist）,自動(dòng)進(jìn)行電路檢查（Analysis=>Electrical Rule Check））。

在分析過(guò)程中，會(huì)顯示其運(yùn)行窗口，如圖16-9。如在電路中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)在運(yùn)行中用紅色文字顯示，如圖16-10。選擇Analysis=>Examine Output可查看錯(cuò)誤原因。

圖16-9 分析運(yùn)行窗口

圖16-10 PSpice 分析電路出錯(cuò)顯示

若在Analysis=>Probe Setup...中選定Automatically Run Probe After Simulation，在分析無(wú)誤后自動(dòng)進(jìn)入Probe圖形后處理器，顯示觀察波形。

（四）、顯示波形

Probe是PSpice對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行波形處理、顯示和打印的有效工具，Probe可以給出波形各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以迅速找到波形的極大、極小值點(diǎn)及其他特殊點(diǎn)，給波形加標(biāo)注，按所需添加坐標(biāo)設(shè)置，還可以保存波形顯示屏幕等。它有被稱為“軟件示波器”。

有兩種方法啟動(dòng)Probe程序：

（1）在[Schematics]中，Analysis=>Probe Setup => Auto-run Option設(shè)置為Automatically…時(shí)，選擇Analysis=>Simulate進(jìn)行仿真分析后會(huì)自動(dòng)調(diào)用Probe程序；

（2）在[Schematics]中，選擇Analysis=>Run Probe。

有兩種方法可以查看變量波形：

（1）利用Probe中的波形跟蹤命令A(yù)dd Trace 輸入待觀測(cè)的變量名或變量的函數(shù)名來(lái)查看。在Probe窗口，選擇Trace=>Add,可以打開波形跟蹤對(duì)話框。單擊變量名列表中的某變量名，使該變量名出現(xiàn)在Trace Command中，單擊[OK]，該變量的波形將出現(xiàn)在窗口中；

（2）在電路中加各輸出標(biāo)識(shí)來(lái)查看。在[Schematics]中，選Markers=>Mark Voltage /Level,可以取出電壓觀測(cè)標(biāo)識(shí)，將其加在電路的某節(jié)點(diǎn)上，在分析結(jié)束后在Probe窗口會(huì)顯示該節(jié)點(diǎn)電壓波形。

在本例中結(jié)束分析程序后，將自動(dòng)進(jìn)入Probe窗口顯示結(jié)果如圖16-11所示。由圖我們可以看出當(dāng)R1的阻值變化時(shí)其電壓的變化曲線。

圖16-11 分析結(jié)果

點(diǎn)選[Tools/Cursor...]可以打開游標(biāo)工具，可以讀曲線上的值，即各電阻值所對(duì)應(yīng)的電壓值。游標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是由較密的點(diǎn)構(gòu)成的十字線，另一個(gè)點(diǎn)較疏。此外它還可以找/值，斜率點(diǎn)。

例二：用PSpice軟件模擬戴維南定理和諾頓定理。

1. 測(cè)量有源一端口網(wǎng)絡(luò)等效入端電阻Req和對(duì)外電路的伏安特性。其中U1=5V,R1=100Ω,U2=4V,R2=50Ω,R3=150Ω。

2. 根據(jù)任務(wù)1中測(cè)出的開路電壓Uoc、輸入電阻Req，組成等效有源一端口網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量其對(duì)外電路的伏安特性。

3. 根據(jù)任務(wù)1中測(cè)出的短路電流Isc、輸入電阻Req，組成等效有源一端口網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量其對(duì)外電路的伏安特性。

目的：學(xué)習(xí)在PSpice仿真軟件中繪制電路圖，初步掌握符號(hào)參數(shù)、分析類型的設(shè)置和Probe窗口的簡(jiǎn)單設(shè)置。

步驟：1. 繪制電路原理圖（所要繪制圖如16-12所示）

圖16-12 電路原理圖

首先在Windows界面下的PSpice程序組中雙擊[Schematics]，進(jìn)入電路原理圖編輯。
   用鼠標(biāo)單擊繪制[Draw]中的取新元件( Get New Part)項(xiàng)，再單擊對(duì)話框中元件庫(kù)（Libraries）的瀏覽(Browse)。取出電阻R，系統(tǒng)自動(dòng)命名為R1、R2…R8；直流電壓源VDC，自動(dòng)命名為V1、V2、V3；直流電流源IDC，自動(dòng)命名為I1；地線EGND，自動(dòng)設(shè)置為0點(diǎn)；一個(gè)PARAM符號(hào)(為測(cè)量原網(wǎng)絡(luò)的伏安特性，在原a,b端口加一個(gè)負(fù)載電阻Rl，測(cè)其伏安特性時(shí)為變量，因此在PARAM中定義一個(gè)全局變量var,其參數(shù)值為1k，并定義Rl的阻值為變量{var})。
   把元件放在所需位置，在[Draw]中選擇(Wire),用鼠標(biāo)畫線將元件連接起來(lái)，這樣電路圖的初繪就完成了。
   然后進(jìn)行元件參數(shù)設(shè)置。用鼠標(biāo)雙擊相應(yīng)元件或在編輯[EDIT]菜單中用鼠標(biāo)單擊性質(zhì)(Attribute)對(duì)話框，對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改（也可以用鼠標(biāo)雙擊相應(yīng)元件處的參數(shù)框進(jìn)行修改）。

其中，電壓、電阻的單位缺省值分別為伏特、歐姆。參數(shù)確定后，原理圖編輯就結(jié)束了。其中左圖為原網(wǎng)絡(luò)及參數(shù)，中圖為其戴維南等效電路，右圖為其諾頓等效電路，等效參數(shù)待定。起名存盤。

2. 設(shè)定要模擬的內(nèi)容

本例為測(cè)電路的開路電壓Uoc及短路電流Isc，設(shè)定分析類型為DC Sweep。

在[Schematics]主菜單下，用鼠標(biāo)單擊分析[Analysis]中的設(shè)置(Setup)，選中DC Sweep設(shè)置（在選項(xiàng)前的小框內(nèi)打勾），進(jìn)入DC Sweep設(shè)置窗口后，選Global Parameter（全局參數(shù)）和Linear（線性掃描），在Name文本框后格內(nèi)寫入全局參數(shù)名var，將Start Value（掃描初長(zhǎng)）設(shè)為1P，End Value（掃描終值）設(shè)為1G，Increment（掃描步長(zhǎng)）設(shè)為1MEG。單擊[OK]結(jié)束操作。(因需要測(cè)短路電流，故起點(diǎn)電阻要盡量小，但不能為0；欲測(cè)開路電壓，終點(diǎn)電阻要盡量大；此時(shí)不需要中間數(shù)據(jù)，為了縮短分析時(shí)間步長(zhǎng)可以設(shè)置大一些。)

3. 仿真計(jì)算和顯示波形

接著就可以點(diǎn)中[Analysis]中的Creat Netlist建立電路網(wǎng)絡(luò)表，此時(shí)，會(huì)要求你存盤，并自動(dòng)進(jìn)行電路檢查（Electrical Rule Check），如有錯(cuò)誤將給出提示。或是可以點(diǎn)中[Analysis]中的仿真計(jì)算Simulate（或按快捷鍵F11）進(jìn)行仿真。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入Probe窗口。

（1）增加坐標(biāo)軸：由例1的簡(jiǎn)單介紹可知在 Probe中可以觀察變量的波形，有時(shí)需要在同一Probe窗口中顯示多個(gè)變量的波形，可以通過(guò)增加X(jué)軸或增加Y軸的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Probe窗口，選擇Plot=>Add Plot可以增加一個(gè)新坐標(biāo)；選擇Plot=>Add Y Axis可以在同一X軸上增加一刻度不同的Y軸。

（2）觀測(cè)波形各點(diǎn)的數(shù)據(jù)：在Probe窗口，選擇Tools=>Cursor=>Display,活動(dòng)顯示區(qū)中會(huì)出現(xiàn)十字交叉線，同時(shí)，屏幕右下角出現(xiàn)曲線數(shù)據(jù)顯示框，數(shù)據(jù)框中有三行數(shù)據(jù)，A1、A2為兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，dif為A1與A2的差值。利用鼠標(biāo)或鍵盤可使十字交叉線左右移動(dòng)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針中的一個(gè)始終跟蹤著十字交叉點(diǎn)的位置，并將其位置坐標(biāo)隨時(shí)記錄在數(shù)據(jù)框中，另一個(gè)指針中數(shù)據(jù)不變，代表十字交叉點(diǎn)的初位置，差值dif隨十字交叉點(diǎn)的移動(dòng)而不斷變化。

在許多情況下，我們并不僅僅滿足于利用十字交叉線逐點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，常常需要迅速地找到波形的值、值等特殊點(diǎn)，有時(shí)還需要在波形上將這些點(diǎn)標(biāo)注出來(lái)；有時(shí)為了區(qū)分同一顯示區(qū)的不同波形，也需對(duì)波形的名稱進(jìn)行標(biāo)注。在Probe中都有選項(xiàng)可以直接進(jìn)行。

（3）在此例中我們要同時(shí)測(cè)得I(Rl)值即短路電流Isc的值和V(Rl:1)值即開路電壓Uoc的值，從而得到輸入電阻Req。

選擇Plot=>Add Plot增加一個(gè)新坐標(biāo)，選擇Trace=>Add...分別在兩軸上加I(Rl)和 V(Rl:1)變量。激活顯示電流的坐標(biāo)軸（用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該坐標(biāo)區(qū)域），如圖16-13。選擇Tools=>Cursor=>Display­­顯示電流的坐標(biāo)值列表，選擇Tools=>Cursor=>Max顯示電流的值，同樣可以顯示電壓的值。測(cè)得Isc=130mA，Uoc=3.5455V，則Req= Uoc/ Isc=3.5455/0.13=27.273Ω。

圖16－13 Probe窗口

4. 由測(cè)得的等效參數(shù)修改原電路，得出結(jié)果。

回到[Schematics]界面，按測(cè)得的等效參數(shù)修改電路參數(shù)，如圖16－14。

重新設(shè)定掃描參數(shù)（DC Sweep），掃描變量仍為全局變量var，線性掃描的起點(diǎn)為1，終點(diǎn)為10K，步長(zhǎng)為100。重新啟動(dòng)分析，進(jìn)入Probe窗口。選擇Plot=>X Axis Settings...=>Axis Variable,設(shè)置橫軸為V(Rl:1)，選擇Trace=>Add...分別在三軸上加I(Rl)、I(Rld)和I(Rln)變量。顯示結(jié)果如圖16－15。

圖16－14 修改后的電路圖

圖16－15 分析結(jié)果

選擇Tools=>Cursor=>Display顯示坐標(biāo)值列表，點(diǎn)擊I(Rl)、I(Rld)和I(Rln)前面的小方塊，數(shù)值列表中將顯示相應(yīng)坐標(biāo)中的坐標(biāo)值。用鼠標(biāo)拖動(dòng)十字交叉線，可顯示不同電壓時(shí)的相應(yīng)電流值。

比較三條伏安特性曲線，便可驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理。

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