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1、《电力电子设计专题》课程论文PSpice在数模混合电路分析中的应用sj1042201020141076郭宰宏摘要文章介绍了应用PSpice软件对数模混合电路分析时在元件模型库中调用数字电路元件的正确方法,并通过电路分析时经常遇到的几个具体问题介绍了PSpice的应用技术。关键词PSpice 数模混合电路 EDA软件1概述PSPICE是由SPICE（SimulationProgramwithIntergratedCircuitEmphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。于1972年由
2、美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTRAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。随着版本的升级，PSpice的功能不断完善。有用其pspiceAD高超的电路仿真能力，Microsim公司被EDA(ElectronicsDesignAutomation)领域最负盛名的公司OrCAD并购，pspice程序因此正式更名为OrCADPSpiceAD。PSpice是一种模拟/数字电路分析软件,属于SPICE家族的一员,它由美国MicroSim公司开发并于1984年1月首次推
3、出。由于PSpice适合于PC上使用,因此得到了广泛的应用,其版本也不断升级更新。在PSpiceV4.0之前,主要是对模拟电路进行辅助分析,而在V4.0及以后的版本中,增加了对数字逻辑电路及数字模拟混合电路的模拟分析功能,从而进一步拓展了PSpice的应用范围。PSpice主要包括5个软件包：Schematics电路模拟器、PSpiceAD数据处理器、ModelEditor器件建模工具、StimulusEditor产生信号源的工具、Probe后处理器。PSpice程序的特点：集成度高、完整的Pro
4、be观测功能、完整的仿真功能、模块化和层次化设计、模拟行为模块、具有数字和模拟仿真功能、元件库扩充功能。PSpice的仿真分析分为以下两种情况：7《电力电子设计专题》课程论文2PSpice对数模混合电路的分析和处理2.1PSpice在数模混合电路的一般应用PSpice对模拟电路主要计算电路的节点电压支路电流,而对数字电路主要计算电路各节点的逻辑电平,这两者的算法程序有较大的区别。而对既含有数字电路又有模拟电路的数模混合电路进行分析时,PSpice的分析处理方法是:首先对电路中的模拟部分和数字部分分
5、别进行分析,然后在模拟电路和数字电路的界面节点处,通过数字模拟(digitalsimulation)工具提供模拟电路元件和数字电路元件之间的接口程序算法,将模拟电路分析所得的电压转换成数字逻辑电平或将数字电路分析所得的逻辑电平转换成相应的电压和源电阻,从而实现数字电路和模拟电路的接口转换,使数字电路元件可以与模拟电路元件一样被调用(描述),放在电路(输入文件)中。2.2PSpice在数模混合电路故障诊断的应用PspiceA/D是一个通用的微机级电路仿真分析程序,它可以对数字电路、模拟电路及数模混合
6、电路进行仿真[2]。利用PspiceA/D来研究数模混合电路故障诊断问题主要涉及以下几个方面：1、建立仿真模型。Pspice的配套软件Capture是一个功能强大的电路原理图设计软件,它能够采用人机交互图形编辑方式绘制电路原理图。当PSpice自带模型库中定义的器件模型难以满足需要时,还可以自行建模。2、选择故障模式并注入故障。理论上可以分析电路中所有的故障模式,但工程上却难以实现,也没有这个必要。一般是结合具体电路利用故障模式影响及危害性分析(FMECA)来确定发生故障概率较高、对系统危害程度较
7、大的故障模式,将具有这种影响的故障模式构成该电路的故障模式集。将故障模式集中的故障,注入到标称仿真模型中即达到故障注入的目的[3],这可通过修改程序或直接修改仿真模型来实现。3、选测试点采集数据。测试点实际上就是提取电路信息的观测点[4]。测试点数量的多少,要视具体情况而定。一般只要将测试点分布在故障多发部位,并通过计算适当调整测试点的数量和位置就可以最终确定。考虑到故障隔离,初选测试点一般应与故障模式数量相当,而对于无法提供故障诊断信息的测试点应随时取消,并适当增加有用测试点。4、利用仿真结果进
8、行故障诊断。Probe模块是PSpice的输出图形处理软件包,利用Probe模块可以得到电路中任何节点电压和支路电流的信息。PSpice完成电路仿真后可以调用Probe模块,观察仿真结果,检查电路的逻辑是否正确。通过分析电路的各种输出特性波形和数据,来7《电力电子设计专题》课程论文判断电路的故障状态,并结合数模混合电路的故障诊断方法来隔离故障。若对仿真结果波形进行再加工,还可以提取更多的信息。故障仿真的目的是通过仿真提取系统在各种故障状态下的响应特征,用于在实际诊断时与实测的特征响
