摘要：該文介紹了Pspice軟件的電路仿真功能及其在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合教學(xué)中的具體例子，說(shuō)明了進(jìn)行電路仿真的過(guò)程。

關(guān)健詞：Pspice；電路仿真；教學(xué)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)28-0155-02

Application of Pspice in Electronic-Technology-Instruction

YANG Jie-fang

(ZhejiangUniversity of Technology，Hangzhou 310018，China)

Abstract: This paper introduced function of Pspice software and the important simulation role in application of electronic-technology-instruction. Combining with the special circuit in instruction， the ways of circuit simulation is given.

Key words: Pspice; circuit simulation; instruction; application

1 引言

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是工科電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，該門課程的重要性是不言而喻的。隨著近二十年來(lái)以集成技術(shù)為代表的半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，新的器件、組件不斷涌現(xiàn)，與這些新的器件、組件伴隨而來(lái)的新的概念與新的分析方法也不斷出現(xiàn)，該課程的教學(xué)內(nèi)容也在近二十年來(lái)增加和變化了許多，給教學(xué)的實(shí)施和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成提出了新的挑戰(zhàn)，迫切需要我們進(jìn)行教學(xué)的改革，而教學(xué)手段的變革不僅可以為教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化重組提供了可能與基礎(chǔ)，同時(shí)，也可以為優(yōu)化重組后的教學(xué)內(nèi)容得以實(shí)施提供了保證。

電路仿真軟件的采用為課程教學(xué)手段的改革開拓了一個(gè)新的方向，由于電路仿真軟件能靈活、動(dòng)態(tài)、有機(jī)地對(duì)電路進(jìn)行各種實(shí)時(shí)的性能分析并以圖形的方式輸出各種結(jié)果與測(cè)量值，并能方便地多次重復(fù)再現(xiàn)整個(gè)分析過(guò)程，較好地克服了傳統(tǒng)教學(xué)手段中要么是靜態(tài)顯示（如幻燈投影片），要么是現(xiàn)場(chǎng)作圖，難以精確，再現(xiàn)困難等難題。將電路仿真軟件引入教學(xué)中，還可以大大降低教員在課堂上的簡(jiǎn)單勞動(dòng)時(shí)間，從而使教師將精力與時(shí)間更多地集中在重點(diǎn)知識(shí)與重要分析方法的講解上，同時(shí)增加學(xué)生對(duì)電路、元器件的性能理解與認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解、感知與動(dòng)手實(shí)踐能力。在電子技術(shù)的教學(xué)中，我們把Pspice電路仿真軟件應(yīng)用到課堂上，取得了較好的效果。

2 Pspice軟件介紹

Pspice是美國(guó)MicroSim公司推出的當(dāng)今世界上最著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一，可以對(duì)電路進(jìn)行性能仿真、參數(shù)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等工作，幾乎可以完全取代電路和電子電路實(shí)驗(yàn)中的元件、面包板、信號(hào)源、示波器和萬(wàn)用表。由于Pspice具有圖形界面友好、仿真效果好、功能強(qiáng)大、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，受到廣大電子設(shè)計(jì)工作者、科研人員和高校師生的熱烈歡迎，目前國(guó)內(nèi)許多高校已將其列入電子類本科生和碩士生的輔修課程。

本文基于PSpice for Windows（V9.2）來(lái)進(jìn)行仿真說(shuō)明，該軟件主要包括Schematics、PSpice、Probe、Stmed（Stimulus Editor）、Parts、PSpice Optimizer等部分，適于做系統(tǒng)及電路級(jí)仿真，具有快速、準(zhǔn)確的仿真能力。

3 實(shí)例

為了了解模擬電子線路中的比較簡(jiǎn)單的二極管限幅器的工作原理，我們對(duì)簡(jiǎn)單的限幅器進(jìn)行電路仿真說(shuō)明：

3.1 編輯原理圖

首先在Windows界面下的PSPICE程序組中雙擊Schematics，進(jìn)入原理圖編輯。

用鼠標(biāo)單擊繪制（Draw）中的取新元件（Get New Part）項(xiàng)，再單擊對(duì)話框中元件庫(kù)（Libraries）的瀏覽（Browse）。從Analog．slb中取出電阻R，系統(tǒng)自動(dòng)命名為R1；從Sourse．slb中取出正弦電壓源VSIN，系統(tǒng)自動(dòng)命名為V2；從Eval．slb中取出二極管D1N914，系統(tǒng)自動(dòng)命名為D1；從Port．slb中取出地線EGND，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置為0點(diǎn)。

把元件放在所需位置，在Draw對(duì)話框里選擇（Wire），用鼠標(biāo)畫線將元件連接起來(lái)，這樣電路圖的初繪就完成了。

然后進(jìn)行元件參數(shù)設(shè)置。用鼠標(biāo)雙擊相應(yīng)元件或在編輯（EDIT）菜單中用鼠標(biāo)單擊性質(zhì)（Attribute）對(duì)話框，對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改（也可以用鼠標(biāo)雙擊相應(yīng)元件處的參數(shù)框進(jìn)行修改）。其中，正弦電壓源（Vsin）：起始電壓（Voff）為0；幅值電壓（Vamp1）為5；頻率（Freq）10K；電阻R1：Value電阻值為1k。

其中，電壓、電阻、頻率的單位缺省值分別為伏特、歐姆和赫茲。參數(shù)確定后，可用鼠標(biāo)雙擊需要標(biāo)注的節(jié)點(diǎn)連線，在LABEL 內(nèi)輸入數(shù)字（節(jié)點(diǎn)數(shù)）vss與out即可。

3.2 仿真運(yùn)行

首先進(jìn)行仿真分析的設(shè)置。本例的仿真內(nèi)容為瞬態(tài)分析，在Schematics主菜單下，用鼠標(biāo)單擊分析（Analysis）中的設(shè)置（Setup），選中瞬態(tài)分析Transient設(shè)置（在選項(xiàng)前的小框內(nèi)打勾），并將打印步長(zhǎng)Print Setup設(shè)為20ns，最終時(shí)間Final Time設(shè)為1ms，計(jì)算步長(zhǎng)設(shè)為2μs；然后退出，再用鼠標(biāo)單擊Analysis中的Library and Include Files，將二極管所在的元件庫(kù)Eval．lib加入Library Files一欄中。

接著就可以點(diǎn)中Analysis中的Creat Netlist建立電路網(wǎng)絡(luò)表，此時(shí)，會(huì)要求你存盤，并自動(dòng)進(jìn)行電路檢查（Electrical Rule Check），如有錯(cuò)誤將給出提示。

最后就可以點(diǎn)中Analysis中的仿真計(jì)算Simulate（或按快捷鍵F11）進(jìn)行仿真。在仿真過(guò)程中，會(huì)看到界面。計(jì)算結(jié)束，可點(diǎn)中該界面的File下的Examine Output檢查仿真結(jié)果。

3.3 結(jié)果顯示

仿真結(jié)束后，進(jìn)入Probe（可通過(guò)主菜單的選項(xiàng)Opition設(shè)置自動(dòng)進(jìn)入，也可在Analysis中點(diǎn)中Run Probe運(yùn)行），選擇增加（Add）曲線（Trace），在給出的菜單中選V（vss）、V（out），就可以看到它們的波形。若在電路圖中改變?cè)骷膮?shù)值（如將V3改成1v）后再運(yùn)行仿真，我們則可以很容易地得到不同的仿真結(jié)果。

■

圖2 輸出波形比較

3.4 仿真結(jié)果分析

從圖2的輸出波形我們清楚地了解到，只要V（vss）超過(guò)3.6v左右時(shí)，V（out）就保持在3.7v上下，達(dá)到了限幅的目的，其它情況下，V（vss）與V（out）的波形是相同的。輸出波形圖與理論分析是完全符合的，因?yàn)槎O管具有單向?qū)щ娦裕寒?dāng)V（vss）大于3.6v時(shí)，加在硅二極管D1N914“PN”結(jié)上的正向電壓達(dá)到“門檻電壓”（鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V），二極管正向?qū)ǎ瑢?dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”，因此V（out）=V3+0.7v約為3.7v；當(dāng)V（vss） 小于3.6v時(shí)，加在硅二極管D1N914“PN”結(jié)上的正向電壓沒(méi)有達(dá)到“門檻電壓”，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，類似于電路在二極管處開路，此時(shí)V（out） =V（vss）。

從上述例子可見，Pspice可以方便地做好各種電路分析與仿真，為我們的教學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)仿真工具。

4 總結(jié)

通過(guò)兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐表明，作為多媒體技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中使用的一個(gè)例子，Pspice電路仿真軟件運(yùn)用于電子技術(shù)教學(xué)課，把電路原理及仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出來(lái)，能夠讓學(xué)生們形象直觀地了解電路的原理、元器件的各類特性，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)電路技術(shù)的興趣與動(dòng)力，并能為他們進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)打下一定的基礎(chǔ)，從而起到良好的教學(xué)效果，并提高《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉湲.PSpice電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[2] 張玉平.通用電路模擬技術(shù)-PSPICE for Windows[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3] 高文煥，汪蕙.模擬電路的計(jì)算機(jī)分析與設(shè)計(jì)——PSpice程序應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，1999.