内容简介
《电路PSpice仿真实训教程》紧密结合电路课程的理论教学内容,借助专业的仿真软件,介绍CAD工具在电路原理实践教学中的应用。主要内容包括三大部分:通过PSpice软件的直流分析功能指导学习和理解直流电路基础理论和基本分析方法;通过时域分析功能指导学习和理解动态电路的特点;通过交流分析功能指导学习和理解RLC电路的频率特性曲线。最后简单介绍了PSpice部分常用高级仿真功能。为了方便读者上机练习,《电路PSpice仿真实训教程》附有Cadence公司上海办事处提供的OrCAD16.5软件学习版光盘一张。
《电路PSpice仿真实训教程》可作为高等院校电气信息类专业或其他相关专业本科生电路课程实验教学的教材,也可供从事电子电路CAD的工程技术人员参考。
内页插图
目录
第1章 电路CAD概述
1.1 电路与CAD
1.2 电子设计自动化技术概述
1.3 SPICE软件简介
1.4 SPICE仿真模型及电路描述语句
1.4.1 输入描述语句的构成
1.4.2 输入描述语句的规定
1.5 Cadence OrCAD集成环境简介
1.6 Cadence OrCAD入门
1.7 实训练习:OrCAD Capture使用初步
思考题与习题
第2章 直流分析
2.1 直流分析简介
2.2 直流分析中的电路元器件
2.2.1 独立电源
2.2.2 受控电源
2.2.3 电阻
2.3 静态工作点分析
2.3.1 静态工作点分析设置
2.3.2 静态工作点分析实例
2.4 直流传输特性分析
2.4.1 传输特性分析设置
2.4.2 传输特性分析实例
2.5 直流扫描分析
2.5.1 直流扫描分析设置
2.5.2 直流扫描分析实例
2.5.3 参数扫描分析实例
2.5.4 二次扫描分析实例
2.6 实训练习
2.6.1 练习一:电阻电路的静态工作点及传输特性分析
2.6.2 练习二:含受控源电路的直流分析
2.6.3 练习三:电阻电路的直流扫描分析
思考题与习题
第3章 瞬态分析
3.1 瞬态分析中的电路元器件
3.1.1 电容
3.1.2 电感
3.1.3 开关
3.2 动态电路的时域响应
3.3 SPICE中的瞬态信号源
3.3.1 脉冲源
3.3.2 正弦源
3.3.3 指数源
3.3.4 分段线性源
3.3.5 单频调频源
3.4 瞬态分析参数设置及应用实例
3.4.1 瞬态分析参数设置
3.4.2 动态电路的零输入响应
3.4.3 动态电路的零状态响应
3.4.4 动态电路的全响应
3.4.5 RC电路在周期信号作用下的响应
3.4.6 含开关元件的动态电路
3.5 实训练习
3.5.1 练习一:简单一阶电路的时域分析
3.5.2 练习二:简单二阶电路的时域分析
3.5.3 练习三:混合电路的时域分析
思考题与习题
第4章 交流分析
4.1 交流分析与正弦稳态电路
4.2 电路的频率响应
4.2.1 网络函数与频率响应
4.2.2 频率响应曲线
4.3 交流分析参数设置及应用实例
4.3.1 交流分析信号源
4.3.2 交流分析参数设置
……
第5章 PSpice高级仿真功能简介
附录A 软件安装
附录B PSpice中的有关规定
参考文献
《电路PSpice仿真实训教程(附光盘1张)》是一本专为电子工程、自动化、通信工程以及相关专业学生和从业人员量身打造的实践指导手册。本书的核心目标是系统地引导读者掌握业界领先的电路仿真软件PSpice的各项功能,并将其应用于实际电路的分析与设计。通过大量精心设计的实验案例,读者将能够将理论知识与实践操作紧密结合,从而显著提升电路设计与故障排除的能力。 本书内容涵盖了从PSpice软件的基础操作到高级应用的全过程。首先,我们将从零开始,详细介绍PSpice软件的安装、界面布局、基本元器件的放置与连接、以及如何进行简单的电路搭建。即便您是初次接触电路仿真软件,也能在本书的引导下快速入门,熟悉常用的菜单、工具栏和操作流程。 接着,本书将深入讲解PSpice中各种电路分析方法。这包括直流分析(DC Analysis),如直流工作点分析(Operating Point)、直流扫描(DC Sweep)等,用于了解电路在稳态条件下的参数表现。交流分析(AC Analysis)部分,将重点阐述频率响应分析(Bode Plot, Nyquist Plot等),帮助读者理解电路在不同频率下的行为特性,这对于滤波器设计、信号处理等领域至关重要。瞬态分析(Transient Analysis)是本书的另一个重点,通过仿真电路在时间域上的动态响应,例如信号的上升时间、下降时间、过冲、振荡等,读者可以深入理解电容、电感等储能元件在电路中的作用,以及非线性元件的动态特性。 对于更为复杂的电路,本书还将介绍几种强大的分析工具,如噪声分析(Noise Analysis),帮助分析电路中噪声的来源和大小;傅里叶分析(Fourier Analysis),用于研究电路输出信号的谐波成分;以及蒙特卡洛分析(Monte Carlo Analysis)和参数扫描(Parametric Sweep),这两种方法对于电路的鲁棒性设计和参数优化尤为关键,可以帮助预测电路在元器件参数变化时的性能波动,并找到最优的参数取值范围。 除了基础和进阶的分析方法,本书还重点关注实际电路设计中的应用。我们将通过一系列详实的项目实例,演示如何使用PSpice进行: 模拟电路设计与分析: 放大器设计: 包括单级和多级放大器的设计,如共射极放大器、共集电极放大器、共基极放大器、差分放大器等。读者将学习如何根据增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽等指标来选择合适的晶体管型号、偏置电阻和电容,并通过仿真验证其性能。 滤波器设计: 介绍低通、高通、带通、带阻等各种滤波器类型,如RC滤波器、RL滤波器、LC滤波器,以及更复杂的有源滤波器(如Sallen-Key结构)。读者将学习如何通过选择元件参数来精确控制滤波器的截止频率、阻带衰减、通带平坦度等关键指标。 振荡器设计: 讲解不同类型的振荡器,如RC振荡器(相移、韦尔森)、LC振荡器(哈特莱、科尔皮兹)、晶体振荡器等。读者将学会如何配置反馈网络和有源器件,以实现稳定可靠的特定频率振荡。 电源电路设计: 涵盖线性稳压器、开关电源(Buck, Boost, Buck-Boost)的基本设计原理和仿真验证。读者将了解如何处理纹波、负载调整率、效率等关键参数。 数字电路设计与分析: 组合逻辑电路: 介绍基本门电路(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR)的使用,以及如何构建更复杂的组合逻辑,如译码器、编码器、多路复用器、全加器等。 时序逻辑电路: 讲解触发器(SR, JK, D, T)、寄存器、计数器(同步、异步)的设计与仿真。读者将理解时钟信号、时序约束以及状态机的概念。 微控制器(MCU)与FPGA的接口仿真: 虽不直接深入MCU/FPGA内部编程,但会演示如何将PSpice与其他仿真环境(如Verilog/VHDL仿真器)相结合,或者通过激励文件模拟MCU/FPGA的输入输出,分析其对模拟电路的影响,以及模拟信号如何被ADC采样等。 混合信号电路分析: 模数(A/D)和数模(D/A)转换器: 介绍SAR ADC、Sigma-Delta ADC等基本原理,并通过PSpice仿真理解其采样、量化和编码过程,以及D/A转换器的重建过程。 基于运算放大器的混合信号电路: 学习如何将数字逻辑与模拟电路结合,例如,使用数字控制信号来切换模拟电路的增益或滤波器类型。 本书最大的亮点在于其附带的光盘,其中包含了所有实验案例的PSpice电路网表文件(.sch/.lib)、仿真设置文件(.sim)以及详细的仿真结果报告。读者可以直接导入光盘中的文件,运行仿真,并对照本书中的讲解,进行深入的学习和对比。此外,光盘还可能包含一些常用的PSpice库文件,以方便读者快速搭建更复杂的电路。 在学习过程中,本书将着重引导读者掌握以下关键能力: 准确理解电路原理: 通过仿真结果与理论计算的对比,加深对电路工作原理的认识。 高效的电路建模: 学习如何根据实际电路原理图,准确地在PSpice中进行元器件选择、参数设置和连接。 灵活运用仿真工具: 熟练掌握各种分析方法的设置,并根据具体分析需求选择合适的工具。 解读与优化仿真结果: 能够清晰地理解波形图、数值报告等仿真输出,并根据结果发现电路潜在的问题,提出优化方案。 跨越理论与实践的鸿沟: 建立将理论知识应用于实际电路设计的能力,并为毕业设计、工程项目打下坚实基础。 本书的语言风格力求清晰、简洁、易懂,避免使用过于晦涩的技术术语,而是采用循序渐进的方式,让不同层次的学习者都能轻松掌握。大量的图示、表格和实例代码,将极大地增强学习的直观性和可操作性。 总之,《电路PSpice仿真实训教程(附光盘1张)》是一本集理论讲解、软件操作、实践训练、案例分析于一体的综合性教材。它将成为您在电路设计与仿真领域学习道路上不可或缺的良师益友,帮助您在竞争日益激烈的电子技术领域脱颖而出。
老实说,我拿到这本书之前,对PSpice的认知仅仅停留在“一个电路仿真软件”的层面。但读完这本书,我才真正体会到PSpice强大的能量,以及这本书在引导我发掘这种能量方面的价值。作者在讲解电路原理时,并没有过于深奥的技术术语,而是用非常通俗易懂的语言来解释,即使是对电路理论掌握不牢固的读者,也能轻松理解。然后,他会将这些理论知识巧妙地转化为PSpice中的仿真操作,让你在实践中巩固理论。我特别喜欢书中关于“仿真结果分析”的部分,作者不仅仅是展示仿真波形,更重要的是教会我们如何从这些波形中提取有用的信息,如何判断电路设计的合理性,以及如何根据仿真结果来改进电路。这一点对于工程师来说至关重要,因为仿真不仅仅是为了得到一个结果,更是为了通过结果来指导设计。这本书让我深刻体会到,PSpice不仅仅是一个工具,更是一种解决问题的思维方式。