第十章 用OrCADPspice测量电子电路的常用方法

四 .根据指标要求确定某元件的参数值
这属于电路的设计方法，常用两种方法来完成。 （1）设置直流扫描分析：这种方法主要用来分析与
直流有关的性能分析，如静态工作点等。 （2）电路性能分析（Performance Analysis）与参 数扫描分析、瞬态分析、交流分析、直流分析等相 配合：可分析参数变化对电路各种性能指标的影响， 依此来确定元件的参数值。
为了适应不同的分析要求，每个AtoD和DtoA子电路模型均分 为4个级别，设置方法是双击逻辑单元符号，在出现的参数设 置框中的一项名为IO-LEVEL的参数栏中键入1、2、3或4。 该参数内定值为1。
举例：计数器与A/D转换器组成的阶梯波发生器如 图所示，分析各点波形。
DSTM1
CLK
Cp
HI
DSTM3 Cr
本 框 中 键 入 积 分 表 达 式 “ S （ V （ VCC1:+ ） * I （VCC1））*1000”，可得如图2.5.9所示的积分
曲线。启动标尺读出在t=1ms（周期）时的值，即
此时电源提供的功率≈1.74W。
用积分表达式算出的是一个电源提供的功率，
两个电源提供的总功率PV≈3.48W。
用标尺测出中频区的输入电阻、输出电阻。 （2）设置瞬态分析，按照输入电阻、输出电阻的实际测试方
法测出。
举例：实验3 基本放大器。求输入电阻、输出电阻。
解：用设置交流分析的方法测量
（ 1 ） 进 行 交 流 分 析 后 ， 在 Probe 窗 口 中 ， 执 行 Trace/Add Trace命令，选择V（Vs:+）/I（C1）作输出量，显示出 输入电阻的频率特性，启动标尺测出在ƒ =10kHz处的输 入电阻≈888.8W。
解：（1）输入信号选分段线性源，设置参数为：T1=0s，V1=10V；T2=1s，V2=10V；T3=2s，V3=-10V。得一三角波形信 号。
uA741
V2 15V 0
4
V-
R1 2 -
10k 3
+
R2 6
OUT
1k V1
Out D1N750
7 V+
Vi
15V D2
0
R3
R4
D1
20k
20k
0
（2）设置瞬态分析。 运行后，将X轴变量 改为V（VIN：+），即可得到具有迟滞回环的传
Vo
10 R2 10k
0
解：（1）设置脉冲信号
时钟脉冲CP：选用时钟信号源DigClock，参数设置为OFFTIME =0.05ms，ONTIME=0.05ms。
清零脉冲Cr：选用基本信号源符号STIM1。参数设置为： COMMAND1：0s 1 COMMAND2：0.1ms 0 COMMAND3：0.2ms 1 （2）各逻辑单元的接口模型级别均采用内定值。 （3）进行瞬态分析。分析时间：0～4ms，运行后，在Probe窗口
（VCC1:+）* I（VCC1）/1.414）求出的是两个电源的总功率。
（2）用瞬态分析。
① 求最大不失真输出幅度Vom。
将输入信号振幅设置为12V（电源电压），进行瞬态分析，得到
电路的输出波形。然后将横轴改为V（VIN：+），得到电路的
输入、输出特性曲线与图2.5.6基本一致，启动标尺可读出最
（2）进行瞬态分析，得到输入输出波形。启动标尺测出阈值电压
VT+、VT-的值。
（3）电压传输特性。在瞬态分 析后，点选V（VO）并将X 轴变量改为V（Vi：+）， 即可得到电压传输特性。
（4）输入正弦信号（振幅=5V ，Vi 频率=1kHz ），观看输出
Vcc +5V
R1
8
VCC
10K C1
2
4 TR IGGER
举例：实验3 基本放大器
解：用上述两种方法测试。
（1）进行瞬态分析。运行后得到输入输出波形。启动标尺测 出VO、VS的峰值，两者相除，得到电压放大倍数。
（2）进行交流分析。运行后 在 Probe 窗 口 中 ， 执 行 Trace/Add Trace命令， 选 择 V （ Out ） / V （Vs:+）作输出量。启 动标尺测出中频处的电
一 .测量电压放大倍数
1．直耦放大器 用直流传输特性分析（TF分析）最方便，并能同时求出电 路输入电阻和输出电阻。 举例：实验6 差动放大器 注意该法只能用于分析直耦电路，不能分析阻容耦合电路。 2．阻容耦合放大器 可用以下方法测量阻容耦合放大器的电压放大倍数。 （1）设置瞬态分析。分析后，得到输出、输入的波形图，启 动标尺测出它们的峰值，两者相除，即得到电压放大倍数。 （2）设置交流分析。分析后，得到幅频特性，可直接测出电 压放大倍数。
关系曲线，启动标尺测出Re=15k时，VO=0V。
五 .测量具有滞回特性器件的传输特性
测量传输特性一般用直流（DC）分析。但直 流分析不易作出迟滞回环。因此测量施密特触 发器、迟滞比较器等这类具有滞回特性器件的 传输特性时应用瞬态分析，在瞬态分析后，将 X轴变量改为输入变量即可。
举例1：迟滞比较器电路如图所示，作出其电压传输特性。
（1）用直流扫描分析。
R1
12V 0
① 求最大不失真输出幅度Vom。
0.5k Q1
进 行 直 流 （ DC ） 扫 描 分 析 ：
D1
Out
设置输入信号VIN为变量，扫描
范围为-12～+12V。运行后，得
D2
RL
Vin
到如图2.5.6所示的电压传输特
Q2 16
性曲线。启动标尺，可读出最 6.5V
R2
从曲线上可读出最大输出幅度。 通过直流扫描分析，也可得到电路的输出功率、管耗
和电源提供的功率随输出电压变化的曲线，从曲 线上可读出最大输出功率或某一输出幅值下的功 率。 但这一方法不能用于有隔直电容的电路。
2．设置瞬态分析
通过瞬态分析，可得到电路的输出波形，然后将横轴改为 输入变量，得到电路的输入输出特性曲线，从曲线上可读 出最大输出幅度。 瞬态分析后，根据输出功率的定义
Rc1 Rc2 10k 10k
Rb1
Q1 Q2
0
Re3 3k
Q3 Vo
30k，步长：2k。
1k Vin
③ 运行后，得到VO与Re的
关系曲线，启动标尺测出
Re=15k时，VO=0V。
0 PARAMETERS:
Re {re}
Rb2 Rc3
1k 12k
0
VEE
12V
0
（2）用电路性能分析（Performance Analysis）与参数扫描 分析、瞬态分析相配合。 ① 将Re设置成全局变量{Rval}。 ② 输入信号Vin选正弦电压源，并将其振幅Vamp设置成0。 ③ 进行瞬态特性分析和参数扫描分析，在参数对话框中将 “扫描变量”选为Rval，变化范围：10～30k，步长：2k。 ④ 运行Pspice。在多批运行结果选择框，将其全部选入。 ⑤ 在Probe窗口中执行Trace/Performance Analysis命令， 出现对话框后，按“OK”按钮。屏上出现电路性能分析窗口。 ⑥ 执行Trace/Add Trace命令，选中特征函数Max（），再 选输出变量V（Vo），则屏上出现Max（V（Vo））与Rval的
大不失真输出幅度Vom≈6.5V。 ② 求最大输出功率Pom和电源提供的功率PV。
将输入信号设置为振幅=6.5V，频率=1kHz。进行瞬态分析，分
析时间为：0～1ms（1个周期）。
运行后，根据Po的定义，在“Trace Expression”文本框中键
入输出功率的积分表达式“S（V（Out）* I（RL））*1000”，
大不失真输出幅度Vom≈6.5V。
0.5k
0
0
Vcc2
0
12V
② 求最大输出功率Pom和电源提供的功率Pv。
进行直流（DC）扫描分析，将X轴变量改为V（Out），将X轴
刻度范围改为（0～7V）。
根 据 Po 、 Pv 的 定 义 ， 执 行 Trace/Add Trace 命 令 后 ， 在
“Trace Expression”文本框中键入“V（Out）* I（RL）
3
5 R ES ET OUTP UT
6 C ONTR OL
7 THR ESHOLD
DISC HAR GE
1 GND
0.01u
555D
0
Vo
RL 1G
波形。
0
六 .数/模混合电路的分析测量
对于数/模混合电路，内部节点可分为模拟型节点、数字型节 点和接口型节点3种。Pspice9处理接口型节点的基本方法是为 数字逻辑单元库中的每一个逻辑单元同时配备AtoD和DtoA两 类接口型等效子电路。其中AtoD子电路的作用是将模拟信号 转换成数字信号，DtoA子电路则相反。在分析数/模混合电路 时，Pspice9会根据电路的具体情况自动插入一个或多个接口 型子电路，以实现数字和模拟两类信号之间的转换。所以数/ 模混合电路的分析与数字电路的分析基本相同。
得到Po的积分曲线。启动标尺读出在t=T（周期）= 1ms时的值， 即最大输出功率Pom≈1.16W。 （ 表 达 式 中 乘 以 1000 是 因 为 Po 等 于 积 分 表 达 式 除 以 周 期 T ， T=1ms，所以要乘以1000）
同理，根据PV的定义在“Trace Expression”文
（2）将电路的输入端短路，负载开路，在输出端加一信号源 VO。进行交流分析后，在Probe窗口中，执行Trace/Add Trace命令，选择V（VO:+）/I（C2）作输出量，显示出 输出电阻的频率特性。启动标尺测出在ƒ=10kHz处的输 出电阻≈1.78KW。