Ｐｓｐｉｃｅ电路仿真软件在《电子技术基础》教学中的应用

摘要：该文介绍了Pspice软件的电路仿真功能及其在电子技术基础教学中的应用，结合教学中的具体例子，说明了进行电路仿真的过程。

关健词：Pspice；电路仿真；教学；应用

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：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

《电子技术基础》是工科电类专业的一门专业基础课程，该门课程的重要性是不言而喻的。随着近二十年来以集成技术为代表的半导体技术的飞速发展，新的器件、组件不断涌现，与这些新的器件、组件伴随而来的新的概念与新的分析方法也不断出现，该课程的教学内容也在近二十年来增加和变化了许多，给教学的实施和教学目标的达成提出了新的挑战，迫切需要我们进行教学的改革，而教学手段的变革不仅可以为教学内容的优化重组提供了可能与基础，同时，也可以为优化重组后的教学内容得以实施提供了保证。

电路仿真软件的采用为课程教学手段的改革开拓了一个新的方向，由于电路仿真软件能灵活、动态、有机地对电路进行各种实时的性能分析并以图形的方式输出各种结果与测量值，并能方便地多次重复再现整个分析过程，较好地克服了传统教学手段中要么是静态显示（如幻灯投影片），要么是现场作图，难以精确，再现困难等难题。将电路仿真软件引入教学中，还可以大大降低教员在课堂上的简单劳动时间，从而使教师将精力与时间更多地集中在重点知识与重要分析方法的讲解上，同时增加学生对电路、元器件的性能理解与认识，提高学生对问题的理解、感知与动手实践能力。在电子技术的教学中，我们把Pspice电路仿真软件应用到课堂上，取得了较好的效果。

2 Pspice软件介绍

Pspice是美国MicroSim公司推出的当今世界上最著名的电路仿真标准工具之一，可以对电路进行性能仿真、参数分析、优化设计等工作，几乎可以完全取代电路和电子电路实验中的元件、面包板、信号源、示波器和万用表。由于Pspice具有图形界面友好、仿真效果好、功能强大、实用性强的特点，受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，目前国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。

本文基于PSpice for Windows（V9.2）来进行仿真说明，该软件主要包括Schematics、PSpice、Probe、Stmed（Stimulus Editor）、Parts、PSpice Optimizer等部分，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。

3 实例

为了了解模拟电子线路中的比较简单的二极管限幅器的工作原理，我们对简单的限幅器进行电路仿真说明：

3.1 编辑原理图

首先在Windows界面下的PSPICE程序组中双击Schematics，进入原理图编辑。

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）。从Analog．slb中取出电阻R，系统自动命名为R1；从Sourse．slb中取出正弦电压源VSIN，系统自动命名为V2；从Eval．slb中取出二极管D1N914，系统自动命名为D1；从Port．slb中取出地线EGND，系统自动设置为0点。

把元件放在所需位置，在Draw对话框里选择（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，正弦电压源（Vsin）：起始电压（Voff）为0；幅值电压（Vamp1）为5；频率（Freq）10K；电阻R1：Value电阻值为1k。

其中，电压、电阻、频率的单位缺省值分别为伏特、欧姆和赫兹。参数确定后，可用鼠标双击需要标注的节点连线，在LABEL 内输入数字（节点数）vss与out即可。

3.2 仿真运行

首先进行仿真分析的设置。本例的仿真内容为瞬态分析，在Schematics主菜单下，用鼠标单击分析（Analysis）中的设置（Setup），选中瞬态分析Transient设置（在选项前的小框内打勾），并将打印步长Print Setup设为20ns，最终时间Final Time设为1ms，计算步长设为2μs；然后退出，再用鼠标单击Analysis中的Library and Include Files，将二极管所在的元件库Eval．lib加入Library Files一栏中。

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。

最后就可以点中Analysis中的仿真计算Simulate（或按快捷键F11）进行仿真。在仿真过程中，会看到界面。计算结束，可点中该界面的File下的Examine Output检查仿真结果。

3.3 结果显示

仿真结束后，进入Probe（可通过主菜单的选项Opition设置自动进入，也可在Analysis中点中Run Probe运行），选择增加（Add）曲线（Trace），在给出的菜单中选V（vss）、V（out），就可以看到它们的波形。若在电路图中改变元器件的参数值（如将V3改成1v）后再运行仿真，我们则可以很容易地得到不同的仿真结果。

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图2 输出波形比较

3.4 仿真结果分析

从图2的输出波形我们清楚地了解到，只要V（vss）超过3.6v左右时，V（out）就保持在3.7v上下，达到了限幅的目的，其它情况下，V（vss）与V（out）的波形是相同的。输出波形图与理论分析是完全符合的，因为二极管具有单向导电性：当V（vss）大于3.6v时，加在硅二极管D1N914“PN”结上的正向电压达到“门槛电压”（锗管约为0.2V，硅管约为0.6V），二极管正向导通，导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”，因此V（out）=V3+0.7v约为3.7v；当V（vss） 小于3.6v时，加在硅二极管D1N914“PN”结上的正向电压没有达到“门槛电压”，二极管处于截止状态，几乎没有电流流过，类似于电路在二极管处开路，此时V（out） =V（vss）。

从上述例子可见，Pspice可以方便地做好各种电路分析与仿真，为我们的教学实验提供了强大的计算机仿真工具。

4 总结

通过两个学期的教学实践表明，作为多媒体技术在教学领域中使用的一个例子，Pspice电路仿真软件运用于电子技术教学课，把电路原理及仿真结果动态地展现出来，能够让学生们形象直观地了解电路的原理、元器件的各类特性，从而激发他们学习电路技术的兴趣与动力，并能为他们进行电路实验打下一定的基础，从而起到良好的教学效果，并提高《电子技术基础》课程的教学质量。

参考文献：

[1] 刘湲.PSpice电路设计与实现[M].北京:国防工业出版社,2005.

[2] 张玉平.通用电路模拟技术-PSPICE for Windows[M].北京:机械工业出版社,1999.

[3] 高文焕,汪蕙.模拟电路的计算机分析与设计——PSpice程序应用[M].北京:清华大学出版社,1999.