[组图]《电路理论》实验十六 PSPICE的应用Ⅰ

6787grws

例一、在图16-1所示电路中，当电阻Rl的阻值以10Ω为间隔，从1Ω线性增大到1KΩ时，分析电阻Rl上的电压变化情况。1. 目的：通过本例的介绍，将详细说明如何运用PSpice软件绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置，并会从Probe窗口看输出结果。2. 开始模拟电路之前，必须先用[Schematic]将电路图画出来。选择程序项[Schematics]进入绘制电路图窗口如图16-1所示。 图16-1绘制电路图窗口窗口顶部第一行为窗口标题栏，显示当前程序项名称和所编辑的文件名称，新建电路图必须以某个名称保存以后才有文件名。第二行为主菜单栏，[Schematics]的所有操作都可通过选择菜单中相应的栏目来完成。第三行为图标工具栏，每个图标代表菜单中一项最常用的操作，点中图标即可完成相应的操作，提高了操作效率。各图标对应的菜单项如图16-2所示， 图16-2 图标工具栏其功能分别为新建、打开、存盘、打印、剪切、复制、粘贴、撤消、恢复、重画、放大、缩小、部分放大、部分缩小、画线、画总线、画框、选择元器件、属性编辑、元件符号编辑（第一行为常用快捷按钮）。屏幕中间主要区域为原理图编辑区，也就是原理图页面。它是一块均匀划分的网格区域，用户可以选择Options=>Display Options…显示方式设置，打开或关闭网格开关（Grid On），也可重新设置网点之间间隔（Grid Size）。窗口底部是辅助信息提示栏，显示当前光标位置、操作功能提示和操作命令。通过操作功能提示栏，用户可得知每一菜单项的功能。3.步骤：（一）、绘制电路原理图（所要绘制图如16-3所示） 图16-3电路原理图1）. 从符号库中提取元器件符号或端口符号先开启[Schematic],点选[Draw/Get New Part],或单击工具栏上的取元件图标，即可打开如图16-4对话框。该对话框列出了全局符号库中的所有符号。可以在Part Name文本框中键入需要的元件符号，对于不熟悉的元件也可以通过符号名列表的滚动条浏览。单击[Examine Output可查看分析结果。其波形则需要在Probe中看。图16-8分析参数设置对话框（三）、执行模拟（仿真计算）当一切设置完之后，便可以启动分析程序[PSpice]对电路进行分析。选择Analysis=>Simulate，或单击常用工具栏中相应的按钮，或按快捷键F11，可以启动（自动建立电路网络表（Analysis=>Create Netlist）,自动进行电路检查（Analysis=>Electrical Rule Check））。在分析过程中，会显示其运行窗口，如图16-9。如在电路中发现错误，会在运行中用红色文字显示，如图16-10。选择Analysis=>Examine Output可查看错误原因。 图16-9分析运行窗口 图16-10PSpice 分析电路出错显示若在Analysis=>Probe Setup...中选定Automatically Run Probe After Simulation，在分析无误后自动进入Probe图形后处理器，显示观察波形。（四）、显示波形Probe是PSpice对分析结果进行波形处理、显示和打印的有效工具，Probe可以给出波形各点的精确数据，可以迅速找到波形的极大、极小值点及其他特殊点，给波形加标注，按所需添加坐标设置，还可以保存波形显示屏幕等。它有被称为“软件示波器”。有两种方法启动Probe程序：（1）在[Schematics]中，Analysis=>Probe Setup => Auto-run Option设置为Automatically…时，选择Analysis=>Simulate进行仿真分析后会自动调用Probe程序；（2）在[Schematics]中，选择Analysis=>Run Probe。有两种方法可以查看变量波形：（1）利用Probe中的波形跟踪命令Add Trace 输入待观测的变量名或变量的函数名来查看。在Probe窗口，选择Trace=>Add,可以打开波形跟踪对话框。单击变量名列表中的某变量名，使该变量名出现在Trace Command中，单击[OK]，该变量的波形将出现在窗口中；（2）在电路中加各输出标识来查看。在[Schematics]中，选Markers=>Mark Voltage /Level,可以取出电压观测标识，将其加在电路的某节点上，在分析结束后在Probe窗口会显示该节点电压波形。在本例中结束分析程序后，将自动进入Probe窗口显示结果如图16-11所示。由图我们可以看出当R1的阻值变化时其电压的变化曲线。 图16-11分析结果点选[Tools/Cursor...]可以打开游标工具，可以读曲线上的值，即各电阻值所对应的电压值。游标有两个，一个是由较密的点构成的十字线，另一个点较疏。此外它还可以找最大/最小值，最大斜率点。例二：用PSpice软件模拟戴维南定理和诺顿定理。1. 测量有源一端口网络等效入端电阻Req和对外电路的伏安特性。其中U1=5V,R1=100Ω,U2=4V,R2=50Ω,R3=150Ω。2. 根据任务1中测出的开路电压Uoc、输入电阻Req，组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。3. 根据任务1中测出的短路电流Isc、输入电阻Req，组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。目的：学习在PSpice仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置和Probe窗口的简单设置。步骤：1. 绘制电路原理图（所要绘制图如16-12所示） 图16-12电路原理图首先在Windows界面下的PSpice程序组中双击[Schematics]，进入电路原理图编辑。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R，系统自动命名为R1、R2…R8；直流电压源VDC，自动命名为V1、V2、V3；直流电流源IDC，自动命名为I1；地线EGND，自动设置为0点；一个PARAM符号(为测量原网络的伏安特性，在原a,b端口加一个负载电阻Rl，测其伏安特性时为变量，因此在PARAM中定义一个全局变量var,其参数值为1k，并定义Rl的阻值为变量{var})。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，电压、电阻的单位缺省值分别为伏特、欧姆。参数确定后，原理图编辑就结束了。其中左图为原网络及参数，中图为其戴维南等效电路，右图为其诺顿等效电路，等效参数待定。起名存盘。2. 设定要模拟的内容本例为测电路的开路电压Uoc及短路电流Isc，设定分析类型为。在[Schematics]主菜单下，用鼠标单击分析[Analysis]中的设置(Setup)，选中DC Sweep设置（在选项前的小框内打勾），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1P，End Value（扫描终值）设为1G，Increment（扫描步长）设为1MEG。单击[OK]结束操作。(因需要测短路电流，故起点电阻要尽量小，但不能为0；欲测开路电压，终点电阻要尽量大；此时不需要中间数据，为了缩短分析时间步长可以设置大一些。)3. 仿真计算和显示波形接着就可以点中[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。或是可以点中[Analysis]中的仿真计算Simulate（或按快捷键F11）进行仿真。系统会自动进入Probe窗口。（1）增加坐标轴：由例1的简单介绍可知在 Probe中可以观察变量的波形，有时需要在同一Probe窗口中显示多个变量的波形，可以通过增加X轴或增加Y轴的方法来实现。在Probe窗口，选择Plot=>Add Plot可以增加一个新坐标；选择Plot=>Add Y Axis可以在同一X轴上增加一刻度不同的Y轴。（2）观测波形各点的数据：在Probe窗口，选择Tools=>Cursor=>Display,活动显示区中会出现十字交叉线，同时，屏幕右下角出现曲线数据显示框，数据框中有三行数据，A1、A2为两个数据指针，dif为A1与A2的差值。利用鼠标或键盘可使十字交叉线左右移动，两个数据指针中的一个始终跟踪着十字交叉点的位置，并将其位置坐标随时记录在数据框中，另一个指针中数据不变，代表十字交叉点的最初位置，差值dif随十字交叉点的移动而不断变化。在许多情况下，我们并不仅仅满足于利用十字交叉线逐点观测数据，常常需要迅速地找到波形的最大值、最小值等特殊点，有时还需要在波形上将这些点标注出来；有时为了区分同一显示区的不同波形，也需对波形的名称进行标注。在Probe中都有选项可以直接进行。（3）在此例中我们要同时测得I(Rl)最大值即短路电流Isc的值和V(Rl:1)最大值即开路电压Uoc的值，从而得到输入电阻Req。选择Plot=>Add Plot增加一个新坐标，选择Trace=>Add...分别在两轴上加I(Rl)和 V(Rl:1)变量。激活显示电流的坐标轴（用鼠标点击该坐标区域），如图16-13。选择Tools=>Cursor=>Display--显示电流的坐标值列表，选择Tools=>Cursor=>Max显示电流的最大值，同样可以显示电压的最大值。测得Isc=130mA，Uoc=3.5455V，则Req= Uoc/ Isc=3.5455/0.13=27.273Ω。 图16－13Probe窗口4. 由测得的等效参数修改原电路，得出最后结果。回到[Schematics]界面，按测得的等效参数修改电路参数，如图16－14。重新设定扫描参数（），扫描变量仍为全局变量var，线性扫描的起点为1，终点为10K，步长为100。重新启动分析，进入Probe窗口。选择Plot=>X Axis Settings...=>Axis Variable,设置横轴为V(Rl:1)，选择Trace=>Add...分别在三轴上加I(Rl)、I(Rld)和I(Rln)变量。显示结果如图16－15。 图16－14修改后的电路图 图16－15分析结果选择Tools=>Cursor=>Display显示坐标值列表，点击I(Rl)、I(Rld)和I(Rln)前面的小方块，数值列表中将显示相应坐标中的坐标值。用鼠标拖动十字交叉线，可显示不同电压时的相应电流值。比较三条伏安特性曲线，便可验证戴维南定理和诺顿定理。