背景介绍:PSpice仿真分析类型通常有四种,分别是时域分析、直流特性扫描、交流特性扫描/噪声分析、直流工作点计算。交流扫描分析是线性分析,可对电路性能因输入信号频率不同而变化的过程进行分析,获得电路的幅频响应和相频特性以及转移导纳等特性参数,比如分压随频率的变化。本期将对如何进行交流扫描分析,通过简单电路的仿真实操演示,来对交流扫描分析中所涉及到的一些功能和设置方法进行讲解。
接下来就来介绍一下。
一、交流扫描分析设置
步骤一:打开一个可仿真的工程,我们以一个简单电路为例,如图1所示。
图1 仿真用的电路
设置仿真配置文件。点击顶端菜单栏【PSpice】>>【New Simulation Profile】,在弹出窗口中为新配置输入名称,这里我们命名为Clipper_AC,如图2所示。
图2 新建仿真配置
步骤二:点击“Create”后打开仿真设置界面。我们在“Analysis”中的“Analysis Type”选择 “AC Sweep/Noise”。这里我们仅对General Settings进行设置,交流扫描模式选用对数扫描,以10倍频对数方式扫描,起始频率10Hz,结束频率100MegHz,扫描间隔数设为11,设置如图3所示。
图3 交流扫描设置
其中AC Sweep所包含的所有选项说明如表1所示。
表1 AC Sweep选项说明
序号 | 项目 | 说明 |
1 | General Settings | 一般设置。 其中交流扫描模式可以选择线性扫描或对数扫描,可对起始频率、结束频率、对数间隔之间扫描次数进行设置;可勾选噪声分析,并设置需要分析的噪声节点,I/V Source为设置电路的输入电流源或电压源,Interval为设置记录数据需要的频度, 需要输入整数。如图3所示。 |
2 | Monte Carlo/Worst Case | 蒙特卡罗/最坏情况分析。 可分别对蒙特卡罗分析和最坏情况分析进行设置,均需要设置输出变量。其中蒙特卡罗选项中可以对分析次数、分布方式等进行设置;最坏情况选项中可设置分析偏差的对象(器件误差、批误差)、设置展示所选元件的分析、是否将灵敏度分析结果存入输出文件等。如下图所示。 |
3 | Parametric Sweep | 参数扫描。 可扫描的变量有电压源、电流源、全局参数变量、元器件模型参数变量、温度;扫描模式有线性、对数、按值列表三种,按需求自定义扫描参数。如下图所示。 |
4 | Temperature (Sweep) | 温度扫描。 可以选择在指定温度运行仿真,或设置若干温度同时分析,多个温度数值间用逗号或空格隔开。如下图所示。 |
5 | Save Bias Point | 保存直流工作点。 可以设置保存信息的文件名和地址,选择在达到何种变量值保存直流工作点信息,可以选择不保存子电路的电压和电流。如下图所示。 |
6 | Load Bias Point | 调用直流工作点。 指定直流工作点的文件,如下图所示。 |
步骤三:“Analysis”设置完毕后,我们再根据实际需求,对“Data Collection”和“Probe Window”进行设置,确认我们采集数据的范围以及探测窗口的显示。我们以默认设置为例,如图4所示。
图4 数据采集设置以及探测窗口设置
步骤四:完成仿真配置设置后,点击OK关闭窗口,在电路的网络MID和OUT上摆放探针。选择菜单栏【PSpice】>>【Markers】>>【Advanced】,这里选择电压dB幅度探针,如图5所示。
图5 摆放探针
二、进行仿真
步骤一:点击顶端菜单栏【PSpice】>>【Run】,或者通过点击工具栏中的快捷按钮运行仿真,如图6所示。也可以直接按快捷键F11运行(需要在其他软件无占用快捷键的情况下)。
图6 工具栏中的运行仿真按钮
PSpice A/D启动后仿真结果如图7所示,两个探针展示了网络MID和OUT的电压dB幅度。
图7 在波特图中显示的dB幅度(20log10)曲线
我们也可以自定义波特图中所需展示的迹线,并通过新增Y轴坐标系,将其与原有迹线的坐标系区分开来,方便用户观察特性曲线。
步骤二:更改波特图显示。首先在波特图中选中V(MID)变量名点击Delete键删除,如图8所示。
图8 删去V(MID)迹线后只剩下V(OUT)
点击菜单栏【Plot】>>【Add Y Axis】,添加Y轴,如图9所示。
图9 存在多个Y轴时会自动添加对应的编号
注意:Y轴之多存在3个。
步骤三:点击菜单栏【Trace】>>【Add Trace...】打开添加迹线窗口,在左侧输出变量栏中左键单击V(OUT),软件就会帮我们自动将变量添加到下方Trace编辑栏中,在编辑栏中对变量进行修改,修改为VP(OUT),点击OK,如图10所示。
图10 添加迹线以及修改迹线输出变量
对已有的变量,可以双击变量名打开迹线编辑窗口,例如我们将原有的变量DB(V(OUT))更改为V(OUT),点击OK完成变量编辑,如图11所示。
图11 更改已有迹线变量
完成变量的更改后,仿真结果如图12所示。
图12 仿真变量完成更改后PSpice可以立刻输出结果
三、小结
本节主要对如何进行交流扫描分析作简单介绍,以及在仿真的同时,如何对仿真变量进行更换和修改作了演示,便于用户在仿真中根据需求查看不同仿真变量的特性曲线,便于用户快速上手使用该分析模式。