孫水生，喻小平

江西工程學(xué)院，江西 新余 338000

0 引言

迄今為止，PSpice仿真工具依舊是業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的電路仿真工具，也是目前流行的電子電路仿真軟件之一，實(shí)現(xiàn)PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)工作中的運(yùn)用，不僅可以對模擬電路進(jìn)行基本電路特性分析，而且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行蒙特卡羅分析和最壞情況分析，進(jìn)而達(dá)到電子電路設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。因此，文章主要針對PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用進(jìn)行闡述，希望對國內(nèi)電子電路設(shè)計(jì)工作的發(fā)展起到一定的參考作用。

1 PSpice仿真軟件概述

PSpice仿真軟件具有非常強(qiáng)大功能，可以在電子電路設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮重要的作用。該軟件中的電子電路圖繪制功能、電路防震功能等都可以在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行運(yùn)用，將其運(yùn)用在電子電路設(shè)計(jì)工作中能夠?qū)崿F(xiàn)以圖形方式進(jìn)行輸入，同時(shí)可以自動(dòng)檢查電路，節(jié)省了設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間，使其能夠設(shè)計(jì)出更加科學(xué)合理的電子電路，對各項(xiàng)社會事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1]。

將PSpice仿真技術(shù)運(yùn)用在電子電路設(shè)計(jì)中，用戶可以依據(jù)工作需要、自身需要，針對電子電路中不同的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行相對應(yīng)的調(diào)整和處理，從而對所設(shè)計(jì)的電子電路進(jìn)行模擬分析。同時(shí)，通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備，還能夠?qū)ζ渲械念l率響應(yīng)、輸出信號等進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，以便后續(xù)進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果的最優(yōu)化。在傳統(tǒng)電子電路設(shè)計(jì)工作中，需要消耗大量的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，往往需要進(jìn)行多次的往復(fù)循環(huán)和調(diào)整，才可使相關(guān)的電子電路指標(biāo)達(dá)到合格，在這一過程中將耗費(fèi)大量的精力和資源[2]，而在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用PSpice仿真技術(shù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)高性價(jià)比的電子電路設(shè)計(jì)，這也是現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)工作發(fā)展的主要目標(biāo)之一。

2 PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)工作中的具體應(yīng)用

PSpice仿真技術(shù)的功能主要分為以下兩大模塊：基本分析模塊和高級分析模塊。其中，基本分析模塊當(dāng)中包含直流分析、交流分析和瞬態(tài)分析；高級分析模塊則包含參數(shù)掃描、溫度分析、蒙特卡羅分析等。文章主要以RC正弦波振蕩電路介紹瞬態(tài)分析及傅里葉分析為主；并以四階低通巴特沃思濾波器為例介紹交流分析。

2.1 RC正弦波振蕩電路的瞬態(tài)分析

瞬態(tài)分析又被稱為時(shí)域分析，相關(guān)的電子電路設(shè)計(jì)工作人員在給定輸入激勵(lì)信號之后，需要對電子電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算[3]。

傅里葉分析主要指在瞬態(tài)分析過程中，對電子電路輸出端的最后一個(gè)周期性波形進(jìn)行諧波分析，在這一過程中需計(jì)算得出電子電路的直流分量、基波分量等的幅值和相位以及電路失真度等，從而在輸出文本文件中獲取傅里葉分析的具體結(jié)果，從Probe功能窗口能夠觀察得到諧波分布圖。RC正弦波文氏電橋振蕩電路圖[4]如圖1所示。

圖1 RC正弦波文氏電橋振蕩電路圖

2.2 四階低通巴特沃思濾波器的交流分析

四階低通巴特沃思濾波器電路圖如圖2所示。從圖2可以看出，四階低通巴特沃思濾波器的交流分析與正弦穩(wěn)態(tài)電路的頻域分析效果類似[5]。

圖2 四階低通巴特沃思濾波器電路圖

綜上所述，通過運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)能夠分析傳遞函數(shù)的幅頻特性和相拼特性，從而實(shí)現(xiàn)小信號電壓增益、電流增益、互阻增益等，進(jìn)而給電子電路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用帶來便利。

3 PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果

傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)工作需要反復(fù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的循環(huán)，但是難以達(dá)到既定的工作效率目標(biāo)，對電子電路設(shè)計(jì)質(zhì)量將造成較大的負(fù)面影響。在電子電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)，能夠促進(jìn)電子電路設(shè)計(jì)水平的提升，降低資源上的消耗，實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的電子電路設(shè)計(jì)。

3.1 促進(jìn)集成電路的發(fā)展

實(shí)現(xiàn)電子電路設(shè)計(jì)中PSpice仿真技術(shù)的運(yùn)用后，能夠使得集成電路獲得較好的發(fā)展。從集成電路的角度上來說，伴隨著不同電子技術(shù)產(chǎn)品的迭代更新，其對于集成電路的要求和需求都具有較大的提升[6]，這一點(diǎn)在逐年增加的密度指標(biāo)上尤為明顯。其中，加熱電路廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、電子留言板、醫(yī)療存儲設(shè)備等設(shè)施中。與其他大多數(shù)加熱元件一樣，加熱電路通過電阻加熱工作，其中涉及電流、熱傳遞和結(jié)構(gòu)變形的多物理過程。通過運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)，可以對加熱電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的電子電路設(shè)計(jì)。因此，在后續(xù)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)工作中，需要促進(jìn)電子電路設(shè)計(jì)中PSpice仿真技術(shù)的運(yùn)用，提升電子產(chǎn)品的可靠性。同時(shí)，在電子電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)能夠提升電子電路設(shè)計(jì)工作的效率，提升電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確率。

3.2 促進(jìn)電子產(chǎn)品開發(fā)方式的多樣化

目前，傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品開發(fā)方式和模式已經(jīng)難以滿足社會發(fā)展的需求，因此在電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)和電子電路設(shè)計(jì)工作中，需要促進(jìn)其多樣化的發(fā)展。在電子電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)，可以使電子電路的設(shè)計(jì)修改、調(diào)試等工作的準(zhǔn)確性得以提升，而且能夠打破電子電路的設(shè)計(jì)開發(fā)的局限性，這是傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)開發(fā)方式、模式所難以做到的。因此，在后續(xù)的電子電路設(shè)計(jì)和開發(fā)工作過程中，需要重視仿真技術(shù)的運(yùn)用，尤其是PSpice仿真技術(shù)的運(yùn)用。其中，使用模擬濾波器向?qū)Ш蛯?shí)際運(yùn)算放大器在幾分鐘內(nèi)設(shè)計(jì)低通、高通或帶通濾波器。設(shè)計(jì)過程中，可以觀察濾波器設(shè)計(jì)的理想規(guī)格與實(shí)際電路行為特性，快速評估權(quán)衡運(yùn)算放大器規(guī)格（包括增益帶寬、噪聲和電源電流），以確定滿足用戶需要的最佳濾波器設(shè)計(jì)。

3.3 使電路功能得到有效的驗(yàn)證

在傳統(tǒng)電子電路設(shè)計(jì)和開發(fā)工作中，由于受到技術(shù)的限制，導(dǎo)致電路功能得不到有效的驗(yàn)證，導(dǎo)致容易出現(xiàn)資源浪費(fèi)，難以保障其工作效率和質(zhì)量。在電子電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)，可以有效驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的功能性，降低相關(guān)問題的發(fā)生概率，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少相關(guān)電子產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間。例如，運(yùn)用PSpice仿真技術(shù)，可以模擬使用光電二極管向?qū)гO(shè)計(jì)跨導(dǎo)放大器電路與光電二極管接口，從工具內(nèi)置器件庫中選擇一個(gè)光電二極管或輸入自定義光電二極管規(guī)格，快速考量權(quán)衡帶寬、峰值（Q）和ENOB/SNR，同時(shí)修改電路參數(shù)，并立即查看圖中的脈沖響應(yīng)、頻率響應(yīng)和噪聲增益結(jié)果，這是傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)模式所難以達(dá)到的效果。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)工作存在較大的限制，在設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)效率方面都得不到有效的保障，在這種情況下，需要加強(qiáng)電子電路設(shè)計(jì)中PSpice仿真技術(shù)的運(yùn)用。同時(shí)，PSpice仿真技術(shù)還具有較大的發(fā)展空間，后續(xù)需要進(jìn)一步優(yōu)化和完善PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中的相關(guān)運(yùn)用。