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基于OrCAD／PSpice的AD／DA转换电路的仿真实验研究【摘要】分析了A/D D/A转换器的内部结构及其工作原理，并利用OrCAD/PSpice软件所提供的脉冲信号源及瞬态分析功能，解决了以往受传统实验仪器设备限制而难以验证的问题。
结合OrCAD/PSpice软件分别对D/A转换电路、A/D转换电路与及由A/D D/A组成的转换电路进行瞬态分析与仿真。
仿真结果表明所设计电路的仿真波形与理论值一致，当数字信号的转换位数越多，则转换误差越小。
【关键词】A/D D/A；OrCAD/PSpice；瞬态分析1.引言随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，信号的处理无处不在。
自然界中的物理量，例如压力、温度、位移、等都是模拟量。
要对这些物理量进行控制和检测，往往需要一种能在模拟信号与数字信号之间起转换作用的电路——模数转换器和数模转换器。
A/D D/A转换器在电子线路中的应用十分广泛，它沟通了整个电子领域中的模拟域和数字域。
但在A/D D/A转换器的实验教学过程中，由于受传统实验设备的限制，很难对其实际工作过程进行有效的分析与验证。
OrCAD/PSpice提供了一个虚拟实验平台，它克服了传统电子元器件、仪器设备的限制，包含非常丰富的电子元器件库，并且提供功能强大的多种仿真分析功能，本文利用其瞬态分析功能，在A/D和D/A 转换电路的仿真与分析中，很好地捕捉和展现出各种时域暂态的数字信号和相应模拟电压波形，能帮助学生熟悉和快速掌握先进的电路实验方法和技能。
2.A/D D/A转换电路基本原理（1）AD转换电路基本原理A/D转换器是用来将模拟信号转换成一组相应的二进制数字量输出。
图1为8位逐次比较型A/D转换器框图。
它由控制逻辑电路、数据寄存器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。
电路启动后，第一个CP将移位寄存器置为10000000，该数字经数据寄存器送入D/A转换器。
实验六OrCAD综合实验——利用PSpiceA/D程序分析电路一、实验目的（1）进一步熟悉利用CaptureCIS仿真软件绘制电路原理图；（2）全面掌握PSpiceA/D软件中各类仿真分析类型的参数设置；（3）进一步熟悉使用Probe窗口的设置，并学会通过显示波形来分析电路特性。
二、实验原理参看实验一、实验二、实验三、实验四和实验五的实验原理。
三、实验设备个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。
四、实验内容（一）电路如图6-1所示：1、绘制电路原理图，其中三级管T采用Q2N2222，BF=50，其余模型参数为默认值；2、求出该电路的静态工作点值；3、进行瞬态分析，时间范围：0—4ms，时间步长：0.01ms。
输出输入电压Vi和V o处节点的波形；4、幅频特性分析：运行交流扫描分析（ACSweep），将扫描类型设置为十倍频程扫描（Decade），扫描参数为1Hz－100M Hz，输出幅频响应曲线：DB(V(V o)/V(Vi))。
Q1Q2N2222Rb365kCe230uRc22kRf 4.7kR220kVcc12VdcCL 2000pQ2Q2N2222VoC310uRc12kC130uRb1`25kRb420kVs FREQ = 1k VAMPL = 2mV VOFF = 0AC = 2mVRe10.1kR12kViRL 3kCe1100uC210uRe21k图6-1（二）电路如图6-2所示 1、绘制电路原理图；2、进行瞬态分析，分析时间为0－100μs ，输出V(U1:A)、V(Rc:2)、V(V1+)、V(U1:Y)的波形。
U1A740412Cb120uRb 300kV212VdcCb220uVCCRc4kC110pR11kVCCV1FREQ = 100kVAMPL = 1v VOFF = 0Q1Q2N2222图6-2（三）电路如图6-3所示1、绘制电路原理图，运放采用741，电源电压V+=+12V ，V-=-12V ，R1=10KΩ，R2=100KΩ；2、当vi =0.5sin2π×50t（V）时，绘出输入电压vi、输出电压vo和输入电流ii的波形；3、当vi =1.5sin2π×50t（V）时,绘出vi、vo的波形。
Orcad PSpiceOrCAD PSpice培训教材培训目标:熟悉PSpice的仿真功能,熟练掌握各种仿真参数的设置方法,综合观测并分析仿真结果,熟练输出分析结果,能够综合运用各种仿真对电路进行分析,学会修改模型参数。
一、 PSpice分析过程设置仿真参数绘制原理图运行仿真观测并分析仿真结果二、绘制原理图原理图的具体绘制方法已经在Capture中讲过了，下面主要讲一下在使用PSpice时绘制原理图应该注意的地方。
1、新建Project时应选择Analog or Mixed-signal Circuit2、调用的器件必须有PSpice模型首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为Capture\Library\pspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice模型，可以直接调用。
其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含PSpice Template属性。
3、原理图中至少必须有一条网络名称为0，即接地。
4、必须有激励源。
原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。
5、电源两端不允许短路，不允许仅由电源和电感组成回路，也不允许仅由电源和电容组成的割集。
解决方法:电容并联一个大电阻，电感串联一个小电阻。
6、最好不要使用负值电阻、电容和电感，因为他们容易引起不收敛。
三、仿真参数设置2PSpice能够仿真的类型在OrCAD PSpice中，可以分析的类型有以下8种，每一种分析类型的定义如下:直流分析:当电路中某一参数(称为自变量)在一定范围内变化时，对自变量的每一个取值，计算电路的直流偏置特性(称为输出变量)。
交流分析:作用是计算电路的交流小信号频率响应特性。
噪声分析:计算电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源(独立的电压或电流源)上。
即计算输入源上的等效输入噪声。
OrCAD仿真与仿真模块库介绍PSpice A/D9.1个别时候可能会出现异常现象，例如：某⼀步后，突然电路图的电源极性被⾃动改变了！造成直流电压和直流电流不正常，输出⽆波形。
所以应该趁正常的时候做好备份是明智的。
PSpice A/D9.1没有提供变压器仿真，但是可以⽤⼀个磁芯和3只电感来模拟。
PSpice A/D9.2提供了变压器仿真库模块。
默认环境温度是27℃。
电阻的单位是：(Ω)（默认），K(Ω)，MEG(MΩ)；允许使⽤4R7、4K7的标注⽅法；但是，0.1Ω不能标成容易混淆的R1，也不⽀持4M7或4MEG7的⽤法电容的单位是：p ，n（千p），u (微法) <没有默认单位，否则可能不正常！>电感的单位是：uH，mH，H频率的单位是：Hz（默认），K(Hz)，MEG(Hz)，G(Hz)电平的单位是：uV，mV，V（默认）时间的单位是：nS，uS，mS，S零件的任何数值不能为“0”。
不允许电解电容器背对背连接。
允许电阻数值后⾯加/3W，电容后⾯加/50或/50V等标⽰。
*.DSN是设计管理⽂件；*．opj是电路图⽂件；(这两个⽂件是最重要的源⽂件) *.olb是电路图库⽂件；*．net是⽹络表⽂件；*．ALS是与⽹络表同时⽣成的⽂件；频响曲线不能确定最⼤输出幅度，因为它可以随输⼊信号⽆限制的增加，甚⾄远远超过电源电压！这是Pspice9.1的bug。
⽤点频看波形，可以确定最⼤正弦输出电平，亦即限幅电平，可以看出：当输出接近电源幅度时，波形就限幅了。
在仿真刚开始的时候，Netlist会检查电路是否合乎要求，它不允许三极管管脚悬空。
PSpice9.1只能在瞬态⽅式的正弦信号对⼆极管钳位仿真，对交流信号的频响⽅式⽆效。
电流探头只能放在各零件的红脚连接点上，⽽不能放到连接线上。
电压探头则全可以。
电位差探头，应该成对放置，先放的是正电位，后放的是负电位。
要仿真，必须使⽤Pspice下的库模块，⽽不能⽤⼀般的库模块，先画仿真的电路图：1．进⼊OrCAD Capture CIS窗⼝；2．点击菜单的File---New---Project，出New Project窗⼝，在“Name”空⽩栏中填⼊欲⽤的电路图名，在“Create New Project Using”窗⼝选中“Analog or Mixed A/D”，在“Location”空⽩栏填⼊或通过“Browse”，确定存放设计⽂件的⽂件夹。
PSpiceA/D电路分析基本操作编写：樊伟敏Orcad中的Pspice A/D可对电路进行各种数模混合仿真，以检验电路的各项指标是否达到设计要求。
PSpiceA/D电路分析的基本过程包括电路原理图输入、特性分析类型确定和参数设置、模拟分析计算和模拟结果分析四个阶段。
一、电路原理图输入Pspice的电路原理图输入有文本输入和电路图输入两种方式。
文本输入时PSpice接收按一定的语法规定输入的网单文件，将电路图用某种约定的格式描述出来，然后添加各种分析语句；利用Schematics绘制电路原理图作为输入时，Pspice也会将电路图转化为网单文件。
目前一般都采用电路原理图输入方式，并统一由Capture窗口进行输入和调用PSpice分析。
Pspice的默认电路原理图输入文件为.CIR文件。
它是一种文本文件，由输入语句组成。
输入文件是以行为单位的，每一行表示一个输入语句，两个输入语句不能放在同一行中。
用户可以在任何一个文本编辑器中对输入语句进行编辑。
每次开始绘制新电路图时，需要首先创建仿真电路图文件，创建仿真电路图文件地方法参见“OrCAD Capture CIS软件基本操作”中“新建设计项目（Project）”部分内容。
二、创建新仿真文件当仿真电路图绘制完毕后，首先存盘，然后创建新仿真文件。
执行PSpice/ New Simulation Profile菜单子命令，或点击工具栏图标，打开如图1所示的新仿真对话框。
图1 新仿真对话框在新仿真对话框的Name 栏中输入仿真文件名，单击【Create】，弹出如图2所示的仿真分析参数设置对话框。
单击【确定】，返回电路图窗口。
图2 仿真分析参数设置对话框仿真参数设置对话框在仿真分析过程中经常要使用，对于不同的分析内容有不同的设置方法。
因此如何正确设置显得十分重要，在下面通过举例，说明此对话框中的参数设定方法。
三、执行Pspice A/D程序当分析参数设定完毕后，就可执行Pspice A/D程序对电路进行分析了。
2010年4月刊人工智能与识别技术信息与电脑China Computer&Communication1. 引言近年来，随着科学技术特别是微电子技术的迅猛发展，电路的规模和复杂性都急剧加大。
工业过程的模拟特性和微芯片的使用，使得数模混合电路的应用越来越广泛。
在实际电路系统中，由于模数两种电路的诊断方法不同，使得混合电路在故障测试与诊断上比单纯的模拟或数字电路的测试与诊断都要困难。
故障字典诊断法是目前最具实用价值的电路故障诊断方法，故障字典法的基本思想是预先根据经验或实际需要，确定所要诊断的故障集，求出电路在每一个故障时的响应并做必要的处理，最终形成故障字典。
在利用该故障字典实施诊断时，需要对被测电路施加与仿真时完全相同的激励，取得相应的特征之后，在故障字典中查找与此特征相同的故障，最终实现故障诊断。
本文将故障字典诊断法的具体实现进行了扩展，采用混合编码方式，并借助PSPICE 仿真软件进行了数模混合电路故障诊断方法研究。
2. PSPICE的电路诊断过程PSPICE 是一个通用的微机级电路仿真分析程序，它可以对数字电路、模拟电路及数模混合电路进行仿真。
PSPICE 的配套软件Capture 是一个功能强大的电路原理图设计软件 ,它能够采用人机交互图形编辑方式绘制电路原理图。
完成电路仿真分析后，可以得到各种电路特性分析的波形和数据，作为后续诊断的基础。
利用仿真研究电子系统的故障诊断问题，主要有以下几个环节如图1所示。
建立仿真模型好坏直接影响精度，也是利用仿真软件研究故障诊断的关键环节。
在后续环节需要对现有的仿真模型进行适当修改，以满足故障注入的要求。
一般电路的故障模式有开路、短路、参漂和固高、固低、反相、桥接等。
理论上可以对所有的故障模式进行分析，但某些故障模式发生的概率极低，因此必须结合具体电路，利用故障模式影响及危害性分析(FMECA)来确定发生故障概率较高、对系统危害程度较大的故障模式。
PSpice A/D数模电路混合仿真孙海峰Cadence的PSpice A/D可以对电路进行各种数模混合仿真，以验证电路的各个性能指标是否符合设计要求。
PSpice A/D主要功能是将Capture CIS产生的电路或文本文件（*.cir）进行处理和仿真，同时附属波形观察程序Probe对仿真结果进行观察和分析。
PSpice A/D数模仿真技术主要包括以下几类仿真：1、直流扫描分析（DC Sweep）：电路的某一个参数在一定范围内变化时，电路直流输出特性的分析和计算。
2、交流扫描分析（AC Sweep）：计算电路的交流小信号线性频率响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及输入输出阻抗。
3、噪声分析（Noise）：在设定频率上，计算电路指定输出端的等效输出噪声和指定输入端的等效输入噪声电平。
4、直流偏置点分析（Bias Point）：当电路中电感短路，电容断路时，电路静态工作点的计算。
进行交流小信号和瞬态分析之前，系统会自动计算直流偏置点，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号条件下的非线性器件的线性化模型参数。
5、时域/瞬态分析（Transient）：在给定激励下，电路输出的瞬态时域响应的计算，其初始状态可由用户自定义，也可是直流偏置点。
6、蒙特卡洛分析（Monte-Carlo）：根据实际情况确定元件参数分布规律，然后多次重复进行指定电路特性的分析，每次分析时的元件参数都采用随机抽样方式，完成多次分析后进行统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。
7、最坏情况分析（Worst）：电路中元件处于极限情况时，电路输入输出特性分析，是蒙特卡洛的极限情况。
8、参数扫描分析（Parametric Sweep）电路中指定元件参数暗规律变化时，电路特性的分析计算。
9、温度分析（Temperature）：在指定温度条件下，分析电路特性。
10灵敏度分析（Sensitivity）：计算电路中元件参数变化对电路性能的影响。
OrCAD-PSpice混合电路仿真1 OrCAD PSpice简介1.1 SPICE的起源Simulation Program with IntegratedCircuit Emphasis美国加州伯克莱大学雏形EDA（Electronic Design Automation）厂家OrCADSpice→OrCAD PSpice A/DCapture CIS Capture CISPSpice PSpiceExpress ExpressLayout Plus Layout Plus 图1 OrCAD 设计环境1.2 OrCAD PSpice的特点集成度高完整的Probe观测功能完整的仿真功能模块化和层次化设计模拟行为模块具有数字和模拟仿真功能元件库扩充功能1.3PSpice的仿真分析基本分析基本分析高级分析高级分析直流分析直流分析交流分析交流分析时域信号分析时域信号分析温度分析温度分析参数分析参数分析蒙地卡罗分析蒙地卡罗分析灵敏度/最差情况分析灵敏度/最差情况分析偏压点分析偏压点分析直流扫描分析直流扫描分析直流灵敏度分析直流灵敏度分析小信号直流转移分析小信号直流转移分析交流扫描分析交流扫描分析噪声分析噪声分析暂态分析暂态分析傅立叶分析傅立叶分析1.4 OrCAD应用术语1、电气对象元件（parts）、连线（wires）、接点（junctions）、总线（buses）、直线（lines）、文字（text）2、元件、元件库和模型元件：实现某特定功能的电气连接集合元件库：.olb文件模型：Property Editor/PspiceTemplate3、网络标号网络别名、跨页连接端口、层次输入输出端口、电源对象名、隐藏的管脚1.5 文件系统.DSN 电路文件.OPJ 项目文件.CIR 电路设置情况文件.NET 网络连接文件.ALS 元件连接别名文件.OLB 元件符号定义文件.LIB 元件模型定义文件.PRB 波形文件.OUT 输出错误信息文件.DAT 输出结果信息文件2 OrCAD CaptureCapture的作用：绘制电路图设置仿真要求与PSpice交互2.1 Capture 环境启动初始环境启动初始环境建立新项目建立新项目生成新图纸生成新图纸最大化最大化菜单栏菜单栏主工具栏主工具栏PSpice工具栏PSpice工具栏绘图工具栏绘图工具栏2.2 基本操作元件选择和右键菜单元件选择和右键菜单项目管理显示项目管理显示层次结构层次结构3 环境设置属性设置菜单属性设置菜单图纸大小菜单图纸大小菜单参考网格设置参考网格设置属性选项菜单属性选项菜单设计样式选项设计样式选项4 第一张电路图习题绘制如下电路CMOS差动放大电路OP-Amp全波整流电路OP-Amp低通滤波电路TTL IC 的脉冲产生电路IC 555 脉冲波发生电路应用元件库analog.olb source.olb eval.olb5 高级电路图绘制技巧5.1 图纸的打开Edit PageEdit Page5.2 新增元件库添加元件库添加元件库寻找元件库路径寻找元件库路径方法2Place Part Add Library 方法2Place Part Add Library。
Cadence/OrCAD/PSpice_AD模拟仿真贾新章(2010. 5)引言：PSpice软件的发展Berkley:1972 首次推出SPICE(S imulation P rogram with I ntegrated C ircuit E mphasis) 1975 SPICE实用版(博士论文)免费推广使用。
1982 发展为电路模拟的“标准”软件。
开始有偿使用。
MicroSim:1983 用于P C机的P Spice1 (对应SPICE2G5版本)OrCAD:1998 MicroSim并入OrCAD，推出OrCAD/ PSpice8 Cadence：2000 OrCAD并入Cadence，推出PSpice9.22003 OrCAD/PSpice10增加“Advanced Analysis”高级分析功能。
2005 增加与MatLab的接口SLPS2009 版本16.3电路模拟软件PSpice工作原理一个电路能否用PSpice仿真，取决于3个条件：(1) 电路中的元器件必须有相应的模型和模型参数描述。
PSpice支持的器件模型PSpice提供的模型库中包括有20多类共3万多个商品化的器件模型参数，存放在100多个模型参数库中，供用户选用。
PSpice支持的器件模型PSpice提供的模型库中包括有20多类共3万多个商品化的器件模型参数，存放在100多个模型参数库中，供选用。
如果电路中采用了尚未包含在模型库中的元器件，PSpice 提供三种建立模型和提取模型参数的方法，供用户选用。
(1) 对于晶体管一类器件，可以调用Model Editor模块以及高级分析中的Optimizer模块，提取模型参数。
(2) 对于集成电路，可以调用Model Editor模块建立宏模型，描述该集成电路功能。
(3) 对于特殊器件（如光耦器件），可以调用ABM（Analog Behavioral Modeling），建立描述该器件功能的”黑匣子“模型，满足电路模拟仿真的要求。
