PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計中的運用

孫水生，喻小平

江西工程學院，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，實現(xiàn)PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計工作中的運用，不僅可以對模擬電路進行基本電路特性分析，而且能夠?qū)ζ溥M行蒙特卡羅分析和最壞情況分析，進而達到電子電路設(shè)計的主要目標。因此，文章主要針對PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計中的運用進行闡述，希望對國內(nèi)電子電路設(shè)計工作的發(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大功能，可以在電子電路設(shè)計過程中發(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)計過程中進行運用，將其運用在電子電路設(shè)計工作中能夠?qū)崿F(xiàn)以圖形方式進行輸入，同時可以自動檢查電路，節(jié)省了設(shè)計人員的工作時間，使其能夠設(shè)計出更加科學合理的電子電路，對各項社會事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1]。

將PSpice仿真技術(shù)運用在電子電路設(shè)計中，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)置進行相對應(yīng)的調(diào)整和處理，從而對所設(shè)計的電子電路進行模擬分析。同時，通過運用計算機設(shè)備，還能夠?qū)ζ渲械念l率響應(yīng)、輸出信號等進行設(shè)計和處理，以便后續(xù)進行分析，進而實現(xiàn)設(shè)計效果的最優(yōu)化。在傳統(tǒng)電子電路設(shè)計工作中，需要消耗大量的時間進行設(shè)計和分析，往往需要進行多次的往復循環(huán)和調(diào)整，才可使相關(guān)的電子電路指標達到合格，在這一過程中將耗費大量的精力和資源[2]，而在電子電路設(shè)計中應(yīng)用PSpice仿真技術(shù)后，能夠?qū)崿F(xiàn)高性價比的電子電路設(shè)計，這也是現(xiàn)代電子電路設(shè)計工作發(fā)展的主要目標之一。

2 PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計工作中的具體應(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)分析又被稱為時域分析，相關(guān)的電子電路設(shè)計工作人員在給定輸入激勵信號之后，需要對電子電路輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)進行計算[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周期性波形進行諧波分析，在這一過程中需計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，從而實現(xiàn)小信號電壓增益、電流增益、互阻增益等，進而給電子電路設(shè)計的設(shè)計和應(yīng)用帶來便利。

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

傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計工作需要反復進行設(shè)計和試驗的循環(huán)，但是難以達到既定的工作效率目標，對電子電路設(shè)計質(zhì)量將造成較大的負面影響。在電子電路設(shè)計中運用PSpice仿真技術(shù)，能夠促進電子電路設(shè)計水平的提升，降低資源上的消耗，實現(xiàn)高性價比的電子電路設(shè)計。

3.1 促進集成電路的發(fā)展

實現(xiàn)電子電路設(shè)計中PSpice仿真技術(shù)的運用后，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]，這一點在逐年增加的密度指標上尤為明顯。其中，加熱電路廣泛應(yīng)用于飛機、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。通過運用PSpice仿真技術(shù)，可以對加熱電子電路的設(shè)計進行優(yōu)化，實現(xiàn)高性價比的電子電路設(shè)計。因此，在后續(xù)的電子產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)工作中，需要促進電子電路設(shè)計中PSpice仿真技術(shù)的運用，提升電子產(chǎn)品的可靠性。同時，在電子電路設(shè)計中運用PSpice仿真技術(shù)能夠提升電子電路設(shè)計工作的效率，提升電路設(shè)計的準確率。

3.2 促進電子產(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)計和電子電路設(shè)計工作中，需要促進其多樣化的發(fā)展。在電子電路設(shè)計中運用PSpice仿真技術(shù)，可以使電子電路的設(shè)計修改、調(diào)試等工作的準確性得以提升，而且能夠打破電子電路的設(shè)計開發(fā)的局限性，這是傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計開發(fā)方式、模式所難以做到的。因此，在后續(xù)的電子電路設(shè)計和開發(fā)工作過程中，需要重視仿真技術(shù)的運用，尤其是PSpice仿真技術(shù)的運用。其中，使用模擬濾波器向?qū)Ш蛯嶋H運算放大器在幾分鐘內(nèi)設(shè)計低通、高通或帶通濾波器。設(shè)計過程中，可以觀察濾波器設(shè)計的理想規(guī)格與實際電路行為特性，快速評估權(quán)衡運算放大器規(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。

3.3 使電路功能得到有效的驗證

在傳統(tǒng)電子電路設(shè)計和開發(fā)工作中，由于受到技術(shù)的限制，導致電路功能得不到有效的驗證，導致容易出現(xiàn)資源浪費，難以保障其工作效率和質(zhì)量。在電子電路設(shè)計中運用PSpice仿真技術(shù)，可以有效驗證電路設(shè)計的功能性，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)時間。例如，運用PSpice仿真技術(shù)，可以模擬使用光電二極管向?qū)гO(shè)計跨導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)計模式所難以達到的效果。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計工作存在較大的限制，在設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計效率方面都得不到有效的保障，在這種情況下，需要加強電子電路設(shè)計中PSpice仿真技術(shù)的運用。同時，PSpice仿真技術(shù)還具有較大的發(fā)展空間，后續(xù)需要進一步優(yōu)化和完善PSpice仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計中的相關(guān)運用。