例三：二阶电路的仿真：观察RLC串联电路的方波响应，其中f=1KHz，R=5KΩ，L=10mH，C=0.022uF。改变电阻R值，观察电路在欠阻尼、过阻尼和临界阻尼时Uc波形的变化。

目的：进一步学习在PSpice仿真软件中绘制电路图，掌握激励符号的参数配置、分析类型的设置。深入理解Probe窗口的设置。

步骤：1. 绘制电路原理图（所要绘制图如17－1所示）

 


图17－1 电路原理图

进入[Schematics]主窗口，绘出所示电路原理图。
   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)。取出电阻R1、电感L1、电容C1、接地端EGND、PARAM符号以及信号源V1为脉冲型电压源VPULSE。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）。其中脉冲型电压源VPULSE的参数为V1（起始电压）为0V，V2（峰值电压）为5V，TR（上升时间）为1uS，TF（下降时间）为1uS，PW（脉冲宽度）为500uS，PER（周期）为1mS。
   为了观察V1及C1的波形，可选择Markers=>Mark Voltage/Level取出电压输出标识，指向V1及C1。起名存盘。

2. 在本例中，要进行时域分析即瞬态分析（Transient）和参数扫描分析（Parametric）。
   参数扫描分析通常与其他分析类型（如直流分析、交流分析、瞬态分析等）配合使用，它可以使电路中的某一元件的值按一定方式变化，目的是为了分析电路参数变化时，输出特性曲线或特性参数如何发生变化。它的参数表与直流扫描分析的参数表基本类似，各参数含义也相同。不同之处在于，它用于电路中所有分析类型，而直流扫描分析仅用于直流分析。
   在[Schematics]主菜单下，用鼠标单击分析[Analysis]中的设置(Setup)，选中Transient设置（在选项前的小框内打勾）,将其时间间隔（Print Step）设为20ns及长度（Final Time）为1ms。Step Ceiling是软件内部计算时间间隔，不用管它。在Parametric中，扫描变量仍为全局变量var，可以选择线性扫描，线性扫描的起点设为1P，终点为5K，步长为500；或者取值扫描，取不同的电阻值，以观察无阻尼、欠阻尼、过阻尼和临界阻尼状态下的各种波形。

3. 启动分析后，在Probe窗口观测波形如图17-2，可以观测到电路在欠阻尼、过阻尼和临界阻尼时Uc波形的变化。

 


图17-2 二阶电路的分析结果

注：由例三引出的对一阶电路的仿真，如图17-3。其绘制方法与分析设置同例三。分析结果为图17-4所示。

 

 

图17-3 一阶电路原理图

 


图17-4 一阶电路的分析结果

例四：模拟电子线路中的最为简单的二极管整流电路仿真。

目的：希望借此使大家了解PSpice在模拟电子电路仿真中的应用方法。

步骤：1. 绘制电路原理图（如下图17－5所示）

 


图17－5 电路原理图

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Draw=> Get New Part, 取出电阻R，系统自动命名为R1；正弦电压源VSIN，系统自动命名为V1；取出二极管D1N914，系统自动命名为D1；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]中选择(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=>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。

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。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[Options]设置自动进入，也可选Analysis=>Run Probe运行），选择Trace=>Add，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，分别如图17－6所示。这些波形可以拷贝在贴板上，供用户使用。

 


 图17－6 分析结果

例五：利用555集成电路产生仿真过程。

目的：进一步加深学习在PSpice仿真软件中绘制电路图，掌握参数配置、分析类型的设置。学会应用其分析问题，得出结果。

步骤：

1. 在PSpice程序组中双击[Schematics]，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)。取出555集成电路一只、电阻3只、电容2只、接地端1个、直流电源1个。

2. 按照555的使用电路连接好电路图，如图17－7所示。将元件的参数值

1.     设置好，实例中具体的参数见电路图中的各数值。

图17－7 电路原理图

4. 在菜单中单击[Analysis]选项，首先选“Electronic Rule Cheak”，它会提示你应先存盘，存完盘后就“Creat Netlist”，接下来就是“Setup”选项中选择要仿真的类型，如：暂态、稳态等，选择其中的参数：扫描间隔、扫描时间等等。最后可以按下仿真图标，就可以在形成一个示波器的图形界面，选择所要观测的节点可以看其电流电压的波形，而且还可以利用函数来求节点间或元件间的电压、电流波形。

   在实例的原理图中将输出端设置为节点1，图17－8便是输出端的电压波形与电容上的电压波形的叠加。从图中我们可以清楚的看到方波和放电波形以

及它们的幅度、周期、占空比等一系列参数。

 

 


图17－8 输出显示

如果想改变方波的周期，只需改变原理图充电电容的大小即可以实现。而方波的占空比的改变可以调节R1和R2的阻值来实现。图17－9便是改变了R1和R2阻值的输出端波形，从中可以看出其占空比的变化，因为=RC的改变，所以其周期也改变了。图17－10则是改变了充电电容后输出端的波形，从中可以看出方波周期的变化。

 


图17－9 调节阻值后的输出显示

 


图17－10 调节电容后的输出显示

例六：对欧姆定律的仿真。

目的：加深学习使用电路绘制程序绘制所需的电路图；学习直流扫描分析（DC Sweep）的设置；学习调用电路仿真程序PSpice执行仿真并显示输出波形，再将仿真结果与欧姆定律相验证。

步骤：1. 调用[Schematics]，绘制好电路原理图17-11。按图中所示设置好元器件参数。

图17-11 电路原理图

2. 设置分析类型为直流工作点分析，进入DC Sweep设置窗口后，选Global Parameter（全局参数）和Linear（线性扫描），在Name文本框后第一格内写入全局参数名var，将Start Value（扫描初长）设为10，End Value（扫描终值）设为100，Increment（扫描步长）设为10。单击[OK]结束操作。

3. 启动分析后，进入Probe窗口。选择Trace=>Add...在同一坐标轴上分别加I(Rl)和 I(Vl)变量。如图17-12所示。由此图的分析结果我们便可与欧姆定律相验证。

 


图17-12 分析结果

例七：设下图所示电路的各电阻均为1Ω，实用计算机求解各节点电压。

目的：通过此例熟悉Pspice确省的分析类型即直流工作点分析（Bias Point Detail）。

步骤：1. 调用[Schematics]，绘制好电路原理图17-13。设置好元器件参数，其中所有的电阻值都为1Ω；通用电流信号源（ISRC）的直流电流值（DC）分别为：I1为2A，I2为3A，I3为2A，I4为3A。起名存盘。

 


图17-13 电路原理图

2. 设置分析类型并进行仿真计算。由于在对电路进行任何分析之前，必须首先计算电路的直流工作点，因此，直流工作点分析是PSpice中确省分析类型，而且不需要设置分析参数。通过直流工作点分析，可以求出模拟电路中所有节点的直流电压值，所有电压源支路的电流和功率损耗，所有非线性器件的线性化模型，以及数字接点的逻辑电平。所有这些信息都保存在相应的输出文件（*.out）中，可选Analysis=>Examine Output查看。如图17-14所示电压值。分析后的电路图如图17-15。

 


图17-14 输出文件

 


图17-15 分析后的电路图

从上述的例子可见，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。