Ｐｓｐｉｃｅ電路仿真軟件在《電子技術基礎》教學中的應用

摘要：該文介紹了Pspice軟件的電路仿真功能及其在電子技術基礎教學中的應用，結合教學中的具體例子，說明了進行電路仿真的過程。

關健詞：Pspice；電路仿真；教學；應用

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：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

《電子技術基礎》是工科電類專業的一門專業基礎課程，該門課程的重要性是不言而喻的。隨著近二十年來以集成技術為代表的半導體技術的飛速發展，新的器件、組件不斷涌現，與這些新的器件、組件伴隨而來的新的概念與新的分析方法也不斷出現，該課程的教學內容也在近二十年來增加和變化了許多，給教學的實施和教學目標的達成提出了新的挑戰，迫切需要我們進行教學的改革，而教學手段的變革不僅可以為教學內容的優化重組提供了可能與基礎，同時，也可以為優化重組后的教學內容得以實施提供了保證。

電路仿真軟件的采用為課程教學手段的改革開拓了一個新的方向，由于電路仿真軟件能靈活、動態、有機地對電路進行各種實時的性能分析并以圖形的方式輸出各種結果與測量值，并能方便地多次重復再現整個分析過程，較好地克服了傳統教學手段中要么是靜態顯示（如幻燈投影片），要么是現場作圖，難以精確，再現困難等難題。將電路仿真軟件引入教學中，還可以大大降低教員在課堂上的簡單勞動時間，從而使教師將精力與時間更多地集中在重點知識與重要分析方法的講解上，同時增加學生對電路、元器件的性能理解與認識，提高學生對問題的理解、感知與動手實踐能力。在電子技術的教學中，我們把Pspice電路仿真軟件應用到課堂上，取得了較好的效果。

2 Pspice軟件介紹

Pspice是美國MicroSim公司推出的當今世界上最著名的電路仿真標準工具之一，可以對電路進行性能仿真、參數分析、優化設計等工作，幾乎可以完全取代電路和電子電路實驗中的元件、面包板、信號源、示波器和萬用表。由于Pspice具有圖形界面友好、仿真效果好、功能強大、實用性強的特點，受到廣大電子設計工作者、科研人員和高校師生的熱烈歡迎，目前國內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）來進行仿真說明，該軟件主要包括Schematics、PSpice、Probe、Stmed（Stimulus Editor）、Parts、PSpice Optimizer等部分，適于做系統及電路級仿真，具有快速、準確的仿真能力。

3 實例

為了了解模擬電子線路中的比較簡單的二極管限幅器的工作原理，我們對簡單的限幅器進行電路仿真說明：

3.1 編輯原理圖

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

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

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

然后進行元件參數設置。用鼠標雙擊相應元件或在編輯（EDIT）菜單中用鼠標單擊性質（Attribute）對話框，對相應的參數進行修改（也可以用鼠標雙擊相應元件處的參數框進行修改）。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。參數確定后，可用鼠標雙擊需要標注的節點連線，在LABEL 內輸入數字（節點數）vss與out即可。

3.2 仿真運行

首先進行仿真分析的設置。本例的仿真內容為瞬態分析，在Schematics主菜單下，用鼠標單擊分析（Analysis）中的設置（Setup），選中瞬態分析Transient設置（在選項前的小框內打勾），并將打印步長Print Setup設為20ns，最終時間Final Time設為1ms，計算步長設為2μs；然后退出，再用鼠標單擊Analysis中的Library and Include Files，將二極管所在的元件庫Eval．lib加入Library Files一欄中。

接著就可以點中Analysis中的Creat Netlist建立電路網絡表，此時，會要求你存盤，并自動進行電路檢查（Electrical Rule Check），如有錯誤將給出提示。

最后就可以點中Analysis中的仿真計算Simulate（或按快捷鍵F11）進行仿真。在仿真過程中，會看到界面。計算結束，可點中該界面的File下的Examine Output檢查仿真結果。

3.3 結果顯示

仿真結束后，進入Probe（可通過主菜單的選項Opition設置自動進入，也可在Analysis中點中Run Probe運行），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。若在電路圖中改變元器件的參數值（如將V3改成1v）后再運行仿真，我們則可以很容易地得到不同的仿真結果。

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圖2 輸出波形比較

3.4 仿真結果分析

從圖2的輸出波形我們清楚地了解到，只要V（vss）超過3.6v左右時，V（out）就保持在3.7v上下，達到了限幅的目的，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，因為二極管具有單向導電性：當V（vss）大于3.6v時，加在硅二極管D1N914“PN”結上的正向電壓達到“門檻電壓”（鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V），二極管正向導通，導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V（vss） 小于3.6v時，加在硅二極管D1N914“PN”結上的正向電壓沒有達到“門檻電壓”，二極管處于截止狀態，幾乎沒有電流流過，類似于電路在二極管處開路，此時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，為我們的教學實驗提供了強大的計算機仿真工具。

4 總結

通過兩個學期的教學實踐表明，作為多媒體技術在教學領域中使用的一個例子，Pspice電路仿真軟件運用于電子技術教學課，把電路原理及仿真結果動態地展現出來，能夠讓學生們形象直觀地了解電路的原理、元器件的各類特性，從而激發他們學習電路技術的興趣與動力，并能為他們進行電路實驗打下一定的基礎，從而起到良好的教學效果，并提高《電子技術基礎》課程的教學質量。

參考文獻：

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