PSpice仿真技术在电子电路设计中的运用

2022-01-14孙水生喻小平

光源与照明 2021年5期

孙水生，喻小平

江西工程学院，江西新余 338000

0 引言

迄今为止，PSpice仿真工具依旧是业内最优秀的电路仿真工具，也是目前流行的电子电路仿真软件之一，实现PSpice仿真技术在电子电路设计工作中的运用，不仅可以对模拟电路进行基本电路特性分析，而且能够对其进行蒙特卡罗分析和最坏情况分析，进而达到电子电路设计的主要目标。因此，文章主要针对PSpice仿真技术在电子电路设计中的运用进行阐述，希望对国内电子电路设计工作的发展起到一定的参考作用。

1 PSpice仿真软件概述

PSpice仿真软件具有非常强大功能，可以在电子电路设计过程中发挥重要的作用。该软件中的电子电路图绘制功能、电路防震功能等都可以在设计过程中进行运用，将其运用在电子电路设计工作中能够实现以图形方式进行输入，同时可以自动检查电路，节省了设计人员的工作时间，使其能够设计出更加科学合理的电子电路，对各项社会事业的发展具有重要的意义[1]。

将PSpice仿真技术运用在电子电路设计中，用户可以依据工作需要、自身需要，针对电子电路中不同的参数设置进行相对应的调整和处理，从而对所设计的电子电路进行模拟分析。同时，通过运用计算机设备，还能够对其中的频率响应、输出信号等进行设计和处理，以便后续进行分析，进而实现设计效果的最优化。在传统电子电路设计工作中，需要消耗大量的时间进行设计和分析，往往需要进行多次的往复循环和调整，才可使相关的电子电路指标达到合格，在这一过程中将耗费大量的精力和资源[2]，而在电子电路设计中应用PSpice仿真技术后，能够实现高性价比的电子电路设计，这也是现代电子电路设计工作发展的主要目标之一。

2 PSpice仿真技术在电子电路设计工作中的具体应用

PSpice仿真技术的功能主要分为以下两大模块：基本分析模块和高级分析模块。其中，基本分析模块当中包含直流分析、交流分析和瞬态分析；高级分析模块则包含参数扫描、温度分析、蒙特卡罗分析等。文章主要以RC正弦波振荡电路介绍瞬态分析及傅里叶分析为主；并以四阶低通巴特沃思滤波器为例介绍交流分析。

2.1 RC正弦波振荡电路的瞬态分析

瞬态分析又被称为时域分析，相关的电子电路设计工作人员在给定输入激励信号之后，需要对电子电路输出端的瞬态响应进行计算[3]。

傅里叶分析主要指在瞬态分析过程中，对电子电路输出端的最后一个周期性波形进行谐波分析，在这一过程中需计算得出电子电路的直流分量、基波分量等的幅值和相位以及电路失真度等，从而在输出文本文件中获取傅里叶分析的具体结果，从Probe功能窗口能够观察得到谐波分布图。RC正弦波文氏电桥振荡电路图[4]如图1所示。

图1 RC正弦波文氏电桥振荡电路图

2.2 四阶低通巴特沃思滤波器的交流分析

四阶低通巴特沃思滤波器电路图如图2所示。从图2可以看出，四阶低通巴特沃思滤波器的交流分析与正弦稳态电路的频域分析效果类似[5]。

图2 四阶低通巴特沃思滤波器电路图

综上所述，通过运用PSpice仿真技术能够分析传递函数的幅频特性和相拼特性，从而实现小信号电压增益、电流增益、互阻增益等，进而给电子电路设计的设计和应用带来便利。

3 PSpice仿真技术在电子电路设计中的应用效果

传统的电子电路设计工作需要反复进行设计和试验的循环，但是难以达到既定的工作效率目标，对电子电路设计质量将造成较大的负面影响。在电子电路设计中运用PSpice仿真技术，能够促进电子电路设计水平的提升，降低资源上的消耗，实现高性价比的电子电路设计。

3.1 促进集成电路的发展

实现电子电路设计中PSpice仿真技术的运用后，能够使得集成电路获得较好的发展。从集成电路的角度上来说，伴随着不同电子技术产品的迭代更新，其对于集成电路的要求和需求都具有较大的提升[6]，这一点在逐年增加的密度指标上尤为明显。其中，加热电路广泛应用于飞机、电子留言板、医疗存储设备等设施中。与其他大多数加热元件一样，加热电路通过电阻加热工作，其中涉及电流、热传递和结构变形的多物理过程。通过运用PSpice仿真技术，可以对加热电子电路的设计进行优化，实现高性价比的电子电路设计。因此，在后续的电子产品设计和研发工作中，需要促进电子电路设计中PSpice仿真技术的运用，提升电子产品的可靠性。同时，在电子电路设计中运用PSpice仿真技术能够提升电子电路设计工作的效率，提升电路设计的准确率。

3.2 促进电子产品开发方式的多样化

目前，传统的电子产品开发方式和模式已经难以满足社会发展的需求，因此在电子产品的开发设计和电子电路设计工作中，需要促进其多样化的发展。在电子电路设计中运用PSpice仿真技术，可以使电子电路的设计修改、调试等工作的准确性得以提升，而且能够打破电子电路的设计开发的局限性，这是传统的电子电路设计开发方式、模式所难以做到的。因此，在后续的电子电路设计和开发工作过程中，需要重视仿真技术的运用，尤其是PSpice仿真技术的运用。其中，使用模拟滤波器向导和实际运算放大器在几分钟内设计低通、高通或带通滤波器。设计过程中，可以观察滤波器设计的理想规格与实际电路行为特性，快速评估权衡运算放大器规格（包括增益带宽、噪声和电源电流），以确定满足用户需要的最佳滤波器设计。

3.3 使电路功能得到有效的验证

在传统电子电路设计和开发工作中，由于受到技术的限制，导致电路功能得不到有效的验证，导致容易出现资源浪费，难以保障其工作效率和质量。在电子电路设计中运用PSpice仿真技术，可以有效验证电路设计的功能性，降低相关问题的发生概率，从而提升产品质量，减少相关电子产品的研发时间。例如，运用PSpice仿真技术，可以模拟使用光电二极管向导设计跨导放大器电路与光电二极管接口，从工具内置器件库中选择一个光电二极管或输入自定义光电二极管规格，快速考量权衡带宽、峰值（Q）和ENOB/SNR，同时修改电路参数，并立即查看图中的脉冲响应、频率响应和噪声增益结果，这是传统的电子电路设计模式所难以达到的效果。