电子线路CAD与优化设计 基于Cadence/PSpicePDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1EDA技术和PSpice软件 1

1.1.1 CAD和EDA 1

1.1.2 CAD/EDA技术的优点 1

1.1.3 Cadence/PSpice软件 2

1.2PSpice软件的功能特点 3

1.2.1 PSpice软件的主要构成 3

1.2.2调用PSpice进行电路设计的工作流程 4

1.2.3 PSpice的配套功能软件模块 6

1.2.4 PSpice支持的元器件类型 7

1.2.5 PSpice支持的信号源类型 8

1.2.6电路模拟的基本过程 8

1.3运行PSpice的有关规定 9

1.3.1 PSpice采用的数字 9

1.3.2 PSpice采用的单位 10

1.3.3 PSpice中的运算表达式和函数 10

1.3.4电路图中的节点编号 11

1.3.5输出变量的基本表示格式 12

1.3.6输出变量的别名表示（Alias） 13

第2章 电路图绘制软件Capture 14

2.1电路图绘制软件Capture介绍 14

2.1.1 OrCAD/Capture软件的构成 14

2.1.2 OrCAD/Capture软件的功能特点 15

2.1.3基本名词术语 16

2.1.4电路图生成的基本步骤 18

2.1.5 Page Editor窗口结构和13条主命令 22

2.1.6 Page Editor工具按钮 27

2.2电路图的绘制 29

2.2.1绘制电路图的基本步骤 29

2.2.2元器件的绘制（Place→Part） 30

2.2.3电源与接地符号的绘制（Place→Power和Place→Ground） 35

2.2.4端口连接符号的绘制（Place→Off-Page Connector） 36

2.2.5互连线的绘制（Place→Wire） 36

2.2.6互连线的自动绘制（Place→Auto Wire） 38

2.2.7电连接结点的绘制（Place→Junction） 38

2.2.8节点名的设置（Place→Net Alias） 39

2.2.9引出端开路符号的绘制（Place→No Connect） 40

2.3电路图的编辑修改 40

2.3.1电路图组成元素的选中 40

2.3.2电路元素选中状态的去除 42

2.3.3电路元素的移动（Moving Objects） 42

2.3.4电路元素的复制（Copying Objects） 43

2.3.5电路元素的删除 44

2.3.6电路中元器件的替换和更新（Replace Cache和Update Cache） 45

2.3.7“操作”的撤销、恢复和重复执行（Undo、Redo和Repeat） 46

2.4电路元素属性参数的编辑修改 46

2.4.1属性参数与属性参数编辑器 46

2.4.2修改参数值的途径之一：文本编辑方法 49

2.4.3修改参数值的途径之二：从下拉式列表中选取 49

2.4.4修改参数值的途径之三：打开新的对话框 49

2.5电路图在屏幕上的显示 50

2.5.1电路图显示倍率的调整（Zooming） 50

2.5.2坐标网格点和图幅分区的控制 51

2.5.3电路图特定位置的显示 52

2.6Page Editor运行环境配置 53

2.6.1 Capture运行环境配置 53

2.6.2新设计项目的Design环境设置 59

2.6.3当前Design环境设置的修改 61

2.6.4当前Page Editor环境设置的修改 62

2.6.5自动备份参数设置 62

第3章 基本电路特性分析 64

3.1模拟电路分析计算的基本过程 64

3.1.1绘制电路图 64

3.1.2特性分析类型确定和参数设置 65

3.1.3模拟分析计算 68

3.1.4电路模拟结果分析 68

3.2Bias Point分析 69

3.2.1直流工作点分析 69

3.2.2直流灵敏度（Sensitivity）分析 71

3.2.3直流传输特性（Transfer Function）分析 71

3.3DC Sweep分析 72

3.3.1功能 72

3.3.2 DC分析的参数设置 72

3.3.3分析结果的输出 74

3.3.4实例 74

3.4 AC Sweep/Noise分析 75

3.4.1AC Sweep分析 76

3.4.2噪声分析 77

3.5瞬态分析 79

3.5.1瞬态分析的功能 79

3.5.2瞬态分析参数设置 79

3.5.3 Check Points工作模式与相关参数设置 81

3.5.4用于瞬态分析的5种激励信号 83

3.5.5瞬态分析实例 86

3.6傅里叶分析（Fourier Analysis） 88

3.6.1傅里叶分析的功能 88

3.6.2傅里叶分析的参数设置 88

3.6.3傅里叶分析结果输出 89

3.7输入激励信号波形的设置 89

3.7.1模拟信号激励源图形符号 89

3.7.2信号源波形的参数设置方法 90

3.8数字电路的逻辑模拟 92

3.8.1逻辑模拟的基本概念 92

3.8.2逻辑模拟中的激励信号源 94

3.8.3逻辑模拟的基本步骤 95

3.9数/模混合模拟 98

3.9.1数/模混合模拟中两类信号的处理方式 98

3.9.2数/模混合模拟步骤 99

第4章 参数扫描分析和统计分析 101

4.1温度分析（Temperature Analysis） 101

4.1.1功能 101

4.1.2参数设置 101

4.2参数扫描分析（Parametric Analysis） 103

4.2.1功能 103

4.2.2参数扫描分析的步骤 103

4.3蒙特卡罗（Monte Carlo）分析 106

4.3.1概述 106

4.3.2进行MC分析需要解决的问题 107

4.3.3 MC分析步骤 112

4.4最坏情况分析（Worst-Case Analysis） 116

4.4.1最坏情况分析的概念和功能 116

4.4.2最坏情况分析参数设置 118

4.4.3 WC分析实例（差分对电路） 119

4.4.4保证WC分析结果可信度的条件 121

第5章 波形显示和分析模块（Probe） 122

5.1Probe的调用方式和运行参数设置 122

5.1.1 Probe的功能 122

5.1.2 Probe调用和运行模式 123

5.1.3 Probe启动后窗口显示状态的设置 124

5.1.4 Probe数据文件存放内容和格式的设置 125

5.1.5 Probe运行过程中的任选项设置 126

5.1.6 Probe模块的命令系统 126

5.1.7 Probe窗口的工具按钮 128

5.1.8 Probe中的数字和单位 129

5.2信号波形的显示 129

5.2.1 Probe窗口中显示信号波形的基本步骤 129

5.2.2与波形显示有关的Probe选项设置 130

5.2.3 Probe窗口中显示波形的增减 132

5.2.4输出变量列表控制 133

5.2.5模拟信号的运算处理 133

5.2.6多批模拟分析结果波形的显示 134

5.2.7波形显示标示符（Marker）与信号波形的自动显示 135

5.2.8特大数据文件的显示处置 137

5.3Probe窗口波形显示界面设置 140

5.3.1两根Y轴 140

5.3.2坐标轴的设置 141

5.3.3坐标网格的设置 143

5.3.4标尺（Cursor） 145

5.3.5标注符（Label） 150

5.3.6波形的缩放 151

5.3.7波形显示区的控制 151

5.3.8波形显示窗口的控制 152

5.3.9波形显示窗口内容的存储与调用 154

5.4电路特性值的计算（Measurement函数） 156

5.4.1 Probe提供的Measurement函数 156

5.4.2电路特性值的计算方法一 156

5.4.3电路特性值的计算方法二 158

5.5电路性能分析（Performance Analysis） 159

5.5.1电路性能分析的基本过程 159

5.5.2电路性能分析的基本步骤 160

5.5.3继续进行电路性能分析的方法之一：屏幕引导方式 161

5.5.4继续进行电路性能分析的方法之二：用户进行方式 164

5.5.5关于Performance Analysis的其他操作 165

5.5.6 Performance Analysis状态下的信号波形显示 166

5.5.7 Performance Analysis应用实例 168

5.6直方图绘制 171

5.6.1绘制直方图的基本过程 171

5.6.2直方图绘制实例：Chebyshev滤波器分析 171

5.6.3与直方图绘制有关的选项设置 175

5.7傅里叶变换 175

5.7.1 Probe中的傅里叶分析 175

5.7.2与PSpice中傅里叶分析的比较 176

5.8Probe的监测运行模式 176

5.8.1 Probe的监测运行模式（Monitor Mode） 176

5.8.2模拟过程中间结果的检查 177

5.8.3电路特性分析监测符号（WATCH1） 178

附录：PSpice提供的Measurement函数 180

第6章 PSpice高级分析 185

6.1概述 185

6.1.1 PSpice高级分析工具的功能 185

6.1.2高级分析参数库 186

6.1.3创建用于高级分析的电路设计 191

6.1.4高级分析工具窗口 191

6.1.5高级分析窗口命令菜单 193

6.2Sensitivity工具与灵敏度分析 195

6.2.1灵敏度分析的相关概念 195

6.2.2灵敏度分析的步骤 197

6.2.3灵敏度分析过程控制 203

6.2.4灵敏度分析结果的处理 204

6.3Optimizer工具与电路优化设计 205

6.3.1概述 206

6.3.2 Optimizer工具窗口和命令系统 208

6.3.3设置待优化调整的元器件参数 209

6.3.4设置优化指标 212

6.3.5优化设计过程的启动和结果显示分析 214

6.3.6采用离散引擎确定有效值 218

6.3.7优化过程的控制 219

6.3.8曲线拟合优化 220

6.3.9“曲线拟合”应用实例 223

6.4Monte Carlo工具与“可制造性”分析 228

6.4.1 Monte Carlo分析的步骤 228

6.4.2显示有直方图的Monte Carlo分析结果 230

6.4.3 Monte Carlo结果分析之一：原始数据表 230

6.4.4 Monte Carlo结果分析之二：分析结果统计信息 233

6.4.5 Monte Carlo结果分析之三：概率密度函数（PDF）图 234

6.4.6 Monte Carlo结果分析之四：累计分布函数（CDF）曲线 236

6.4.7 Monte Carlo分析过程控制 236

6.5Smoke工具与元器件热电应力分析 237

6.5.1降额设计与Smoke工具 237

6.5.2 “No Derating”运行模式 239

6.5.3 Smoke运行结果的分析 240

6.5.4 Standard Derating运行模式 243

6.5.5 Custom Derating运行模式 245

6.6多层次参数扫描分析 248

6.6.1 Parametric Plotter的功能特点 248

6.6.2 Parametric Plotter的操作步骤 248

6.6.3选择扫描参数和扫描类型 251

6.6.4选择电路特性Measurement 254

6.6.5参数扫描结果分析一：在Results子窗口查看参数扫描结果 255

6.6.6参数扫描结果分析二：在Plot Information子窗口查看参数扫描结果 257

第7章 PSpice的深层次应用 261

7.1创建自定义Measurement函数 261

7.1.1 Measurement函数的定义格式 261

7.1.2 Measurement函数的重要构成元素：搜寻命令 263

7.1.3 Measurement的基本构成元素之二：特征数据点表达式 266

7.1.4典型Measurement函数剖析 266

7.1.5用户自建Measurement函数 268

7.1.6 Measurement函数的编辑处理 271

7.2Smoke参数与自定义降额文件 272

7.2.1 Smoke参数的设置方法 272

7.2.2用户自定义降额文件 276

7.3PSpice输出文件与数据转换 277

7.3.1文本型输出文件（.OUT文件） 277

7.3.2 DAT文件数据格式的转换 280

7.3.3电路图和模拟结果波形的引用 282

7.4记录PSpice AD模拟过程中间结果的文件 284

7.4.1 OUT文件中存放的模拟过程中间结果数据 284

7.4.2直流工作点数据的存放与调用 289

7.4.3 MC分析中随机数数据的存放与调用 291

7.4.4记录运行命令的CMD文件 292

7.5记录PSpice AA分析过程的Log文件 292

7.5.1 Log文件中的元器件Sensitivity计算结果 293

7.5.2 Log文件中存放的其他几种分析中间结果 294

7.6收敛性问题 296

7.6.1概述 296

7.6.2关键节点初始偏置条件的设置 298

7.6.3 PSpice中的任选项设置（OPTIONS） 299

第8章 PSpice-MATLAB协同仿真与数据交互 304

8.1概述 304

8.1.1 SLPS简介 304

8.1.2 Simulink简介 306

8.2SLPS协同仿真技术 310

8.2.1 SLPS协同仿真的具体步骤 310

8.2.2 DC/DC转换器应用实例 314

8.2.3 SLPS优点和适用范围 318

8.3复杂激励信号的MATLAB产生法 318

8.3.1产生复杂激励信号源的基本思路 318

8.3.2基于MATLAB生成PSpice复杂信号源的基本步骤 319

8.4PSpice仿真结果的MATLAB分析法 323

参考资料 326