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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。
