通用电路模拟技术及软件应用SPICE和PSpicePDF电子书下载

目录 1

第一章　概论 1

§1.1　什么是计算机辅助电路分析 1

§1.2　电路模拟的主要内容 2

§1.3　电路分析软件的基本组成和使用 6

§1.4　SPICE和PSPICE 8

一、通用电路模拟程序SPICE简介 8

二、PSPICE的特点 12

§1.5　SPICE和PSpice软件的运行 15

§1.6　程序使用举例 18

第二章　电路的描述语句 27

§2.1　输入描述语句和规定 27

一、输入描述语句的构成及规定 27

二、输入描述语句分类 29

三、标题语句、注释语句和结束语句 29

§2.2　元件描述语句 30

二、电容和电感 31

一、电阻器R 31

三、互感（电感耦合器）K 33

四、无损耗传输线T 34

五、电压控制开关 35

六、电流控制开关 36

§2.3　半导体元器件描述语句 37

一、结型二极管D 38

二、双极型晶体管Q 38

四、MOS场效应晶体管M（MOSFET） 39

三、结型场效应晶体管J（JFET） 39

五、MESFET（SPICE3所特有）Z 40

六、半导体电阻器R（SPICE3所特有） 41

七、半导体电容器C（SPICE3所特有） 41

八、均匀分布的RC传输线U（有损耗）（SPICE3所特有） 42

九、砷化镓（GaAs）场效应晶体管B（PSpice所特有） 42

十、数字电路器件U（PSpice所特有） 43

§2.4　电源描述语句 44

一、独立电压源V和独立电流源I 44

二、线性受控源 52

三、非线性受控源 54

一、模型描述语句 58

§2.5　模型、子电路的描述语句和库文件的调用语句 58

二、子电路描述语句 60

三、库文件调用语句（PSpice所特有） 62

§2.6　模型、子电路和库的使用 65

一、MODEL语句 67

二、SUBCKT语句 67

三、LIB语句 68

一、直流工作点分析．OP 72

第三章　电路特性分析和控制语句 72

§3.1　分析类型语句 72

二、直流扫描分析．DC 73

三、交流特性分析．AC 75

四、小信号传输函数．TF 76

五、直流小信号灵敏度．SENS 77

六、噪声分析．NOISE 78

七、瞬态特性分析．TRAN 79

九、失真分析．DISTO（SPICE所特有） 80

八、付里叶分析．FOUR 80

十、温度特性分析．TEMP 81

§3.2　设置初始状态语句 82

一、节点电压设置语句．NODESET 82

二、初始条件语句．IC 83

§3.3　蒙特卡罗（Monte Carlo）分析．MC（PSpice所特有） 84

§3.4　灵敏度／最坏情况分析．WCASE（PSpice所特有） 87

§3.5　参数、函数定义语句和参数分析语句（PSpice所特有） 89

一、分布参数定义语句．DISTRIBUTION 89

二、函数定义语句．FUNC 90

三、包括文件语句．INC 91

四、参数及表达式定义语句．PARAM 92

五、参数分析语句．STEP 93

§3.6　输出控制语句和输出变量 94

一、打印语句．PRINT 94

二、绘图语句．PLOT 95

三、探针显示语句．PROBE 97

四、输出变量 98

一、电路描述的输出 102

§3.7　格式固定的输出和运行统计 102

二、直接输出 103

三、运行统计 104

§3.8　任选项语句．OPTIONS 106

一、无值任选项 107

二、有值任选项 108

第四章　元器件模型 111

§4.1　元件模型 111

一、电阻模型 111

二、电容模型 113

三、电感模型（PSpice所特有） 116

四、均匀分布RC传输线模型（SPICE3所特有） 119

五、电感耦合器（PSPICE所特有） 120

六、开关模型 121

§4.2　二极管模型 125

一、二极管的模型参数 125

二、二极管的直流电流和电压关系 125

三、二极管的电容 128

五、噪声模型 130

四、温度模型 130

六、集成电路中的二极管 131

§4.3　NPN和PNP双极型晶体管模型 133

一、EM模型和GP模型 134

二、双极晶体管模型参数 137

三、晶体管的直流模型 146

四、晶体管的电容模型 148

五、晶体管温度模型 150

六、晶体管噪声模型 152

七、晶体管的典型参数 153

§4.4　MOS效应晶体管模型 159

一、MOSFET的模型和直流特性 159

二、MOSFET模型的模型参数 176

三、MOSFET的电容模型 189

四、MOSFET的温度模型 194

五、MOSFET的噪声模型 196

六、MOSFET的典型参数 197

一、模型和模型参数 206

§4.5　砷化镓场效应晶体管（GaAsFET）模型 206

二、GaAsFET的直流模型 209

三、GaAsFET的电容模型 212

四、GaAsFET的温度模型 213

五、GaAs FET的噪声模型 214

§4.6　结型场效应晶体管（JFET）模型 214

一、模型和模型参数 215

二、JFET的直流模型 217

四、JFET温度模型 218

三、JFET的电容模型 218

五、JFET噪声模型 219

六、JFET的典型器件参数 219

§4.7　模拟集成电路宏模型 220

一、运算放大器宏模型 222

二、电压比较器宏模型 228

第五章　菜单 230

§5.1　PSPICE的控制壳（Control shell） 230

一、引言 230

二、控制壳的启动功能 231

§5.2　PSPICE的FILES菜单 243

一、指定当前文件Current File 243

二、编辑当前文件Edit 245

三、存贮修改结果和新建立的文件Save File 245

四、Browse显示输出结果 246

五、利用外部编辑文件对当前电路文件编辑的编辑器X—Ex-ternal Lditor 247

六、利用外部编辑观查输出结果R—External Editor 249

§5.3　PSPICE的Circuit菜单 249

§5.4　PSPICE的StmEd菜单 251

一、波形产生器StmEd菜单的运行和使用方法 252

二、进入模拟座标图主菜单Edit 254

三、进入Command File子菜单 268

四、进入Log to File子菜单： 268

§5.5　PSPICE的Analysis菜单 268

一、进入Analysis主菜单 268

二、子菜单Run PSPICE（Start） 269

三、设置分析参数—AC Noise子菜单 270

四、设置分析参数—DC Sweep子菜单 272

五、设置分析参数Transient 274

六、设置分析参数—Parametric子菜单 275

七、设置分析参数—Specify Temperature子菜单 275

八、设置分析参数的功能—Monte Carlo子菜单 275

九、确定和执行—Change Options子菜单 276

§5.6　Display主菜单的运行和使用 276

§5.7　Probe主菜单的运行和使用 276

一、PSPICE的后处理工具PROBE的运行 277

二、PROBE菜单的命令 282

三、ProBe各层子菜单的功能和执行方法 283

第六章　模型参数提取技术和程序 312

§6.1　器件模型参数的测定 314

一、双极晶体管GP模型参数的测定 314

二、MOSFET的MOS1模型参数的测定 317

§6.2　由器件电参数优化提取模型参数 317

§6.3　由工艺和版图数据文件自动提取模型参数 319

一、DEGBAIC器件产生器 319

二、由工艺和版图数据文件提取GP模型参数 324

一、PARTS程序的运行 328

§6.4　PSPICE中的模型参数提取程序PARTS 328

二、二极管模型参数提取 337

三、双极晶体管模型参数提取 341

四、结型场效应晶体管（JFET）的模型参数提取 347

五、功率MOS场效应晶体管模型参数提取 353

六、运算放大器宏模型的模型参数提取 358

七、电压比较器宏模型的模型参数提取 362

一、模拟部分Analog Parts 364

§6.5　PSpice中的器件模型参数库 364

二、数字部分Digital Parts 366

第七章　器件特性模拟和新增器件模型 368

§7.1　非线性器件特性的模拟 368

一、多项式 369

二、函数 373

三、查表 375

四、构造模型 377

§7.2　线性器件传输函数的模拟 380

一、拉普拉斯变换 381

二、频率响应表 384

三、频域器件的瞬态分析问题 385

§7.3　修改和新增器件模型 390

一、修改器件模型 391

二、增加一个新的器件模型 394

§7.4　器件和系统的的特性模拟技术 401

一、模拟器的扩展 401

二、器件建模 404

三、状态特性建模 406

四、系统建模 408

第八章　电路的灵敏度和容差分析 411

§8.1　灵敏度分析 413

§8.2　容差分析和蒙特卡罗分析法 416

一、蒙特卡罗（monte carlo）分析法 416

二、容差 420

三、多次运行 424

四、输出 425

五、二点建议 427

§8.3　最坏情况分析 428

一、最坏情况分析方法 429

二、PSpice中的．WCASE语句 435

第九章　数字电路模拟 437

§9.1　引言 437

§9.2　数字电路文件（Digital Files） 438

一、输入文件格式 438

三、器件方程的重新编译和连接 439

二、输出文件格式 442

三、数字／模拟混合电路模拟实例 446

9.3　数字模拟（Digital Simulation） 454

一、数字节点和逻辑状态 454

二、数字电路器件 456

第十章　应用技术和问题讨论 477

§10.1　模拟中出现错误信息的解决办法 477

一、浮动节点 477

二、电压源和电感器回路 478

三、电压控制电源 479

§10.2　收敛性问题 480

四、其它错误 480

一、直流偏置点 481

二、直流扫描和转移特性 484

三、瞬态分析 485

§10.3　时间步长问题 487

一、减小模拟时间 487

二、设置TMAX 487

三、设置ITL4 488

四、重置METHOD和MAXORD项 488

五、重置TRTOL 488

六、放宽误差容限 488

七、增加寄生电容 489

八、增加输入波形的上升和下降时间 489

§10.4　任选项中有关项的选取 489

一、分析精度 489

二、ACCT选项和大规模电路 490

四、任选项选取的综合考虑 491

三、长的瞬态运行 491

§10.5　功能扩展举例—辐射效应的模拟 492

一、剂量率的效应 493

二、电离粒子辐射效应 496

三、总剂量辐射效应 497

§10.6　其它模型和模拟方法 498

一、电压控制器件 498

二、简单的运算放大器 499

三、石英晶体振荡器模型 500

四、模拟肖特基（Schottky）二极管 501

五、自激振荡器 502

六、高Q值电路的瞬态分析 503

七、功率电路的模拟 504

八、缓冲（Snubbing）电阻器的运用 505

九、多功能开关的模型及应用 506

十、非线性磁性材料模型 513

§10.7　PSpice和SPICE应用中的比较 516

§11.1　LC低通滤波器 518

一、电路图 518

第十一章　电路模拟举例 518

二、电路模拟输入语句 519

三、输出结果 519

§11.2　5μm CMOS反相器 520

一、电路图 520

二、电路模拟输入语句 520

三、输出结果 522

一、电路图 524

二、电路模拟输入语句 524

§11.3　传输线反相器 524

三、输出结果 525

§11.4　拾音器前置放大器 525

一、电路图 525

二、电路模拟输入语句 526

三、输出结果 526

§11.5 1.2μm GaAs MESFET 527

一、电路图 527

二、电路模拟输入语句 528

二、电路模拟输入语句 529

一、电路图 529

三、输出结果 529

§11.6　2μm CMOS的九级反相器链 529

三、输出结果 531

§11.7　高压置率运算放大器HA—2510 112/115 532

一、电路图 532

二、电路模拟输入语句 532

三、输出结果 537

§11.8　恒温器 537

一、电路图 538

二、电路模拟输入语句 538

三、输出结果 540

§11.9　电压／频率转换器 540

一、电路图 540

二、电路模拟输入语句 540

三、输出结果 545

参考文献 547

索引 550