【正文】 ice。 在 Start 欄中填入 ，在 End 欄中填入 +，在 Increment 欄中填入 ，意思是 Vs 從 ~+ 作線性變化，步長為 。在 Sweep variable 欄中選 Voltage source，在 Name 欄中填入 Vs， 意思是以電壓源Vs 為變量。 （ 2）設(shè)置分析類型和參數(shù)：單擊 Pspice/New Simulation Profile，在 Name 欄鍵入模擬類型組的名稱，單擊 Create。 電路仿真 電路仿真包括靜態(tài)工作點(diǎn)分析（將電路中的電容開路，電感短路，針對(duì)電流的直流電平值，計(jì)算電路的直流偏置電壓）、瞬 態(tài)分析（求電路的時(shí)域響應(yīng)）、傅里葉分析（在瞬態(tài)分析完成后，計(jì)算輸出波形的直流、基波和各次諧波分量）、直流分析（當(dāng)電路中某一參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)求電路的直流偏置特性）、直流傳輸特性分析 (計(jì)算電路的直流小信號(hào)增益，輸入電阻和輸出電阻 )、交流分析（、參數(shù)掃描分析和溫度分析等?；蛘唠p擊參數(shù)，在 Value 欄下設(shè)置參數(shù)。 Place/Net Alias，在 Alias 中輸入節(jié)點(diǎn)名，單擊 OK，將出現(xiàn)的小方框移到節(jié)點(diǎn)名的位置，單擊左鍵即可，單擊右鍵，選中 End Mode，結(jié)束節(jié)點(diǎn)名設(shè)置。 Place/Wire(shift+w)，單擊右鍵，單擊 End Wire 結(jié)束連線。在 Part 窗口鍵入元器件名稱，點(diǎn)擊 Part Search，查找相應(yīng)的元件 。其主要功能是自動(dòng)調(diào)整元器件的參數(shù)設(shè)計(jì)值，使電路的特性得以改善，實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其主要功能是將 PSpice 的分析結(jié)果用圖形顯示出來。因?yàn)楸M管 PspiceA/D 的模擬庫中提供了 1 萬多種元器件和單元集成電路的模擬參數(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有用戶需采用未包括在模擬參數(shù)庫中的元器件，這是 Model Editor 軟件就顯得至關(guān)重要。 （ 4）模擬參數(shù)編輯模塊。 （ 3）激勵(lì)信號(hào)編輯模塊。其主要功能是以人機(jī)交互方式在屏幕上繪制電路圖，設(shè)置電路中元器件的參數(shù)，生成多種格式要求的電連接網(wǎng)表。仿真的結(jié)果一般由圖形文件（ *.DAT）和數(shù)據(jù)文件（ *.OUT）兩部分組成。第六類邏輯模擬，包括邏輯模擬，數(shù)/?；旌夏M，最壞情況時(shí)序分析。第四類參數(shù)掃描，包括溫度特性分析，參數(shù)掃描分析。第二類交流分析，包括頻率特性，噪聲特性分析。各模塊的功能簡述如下： （ 1）電路模擬分析的核心模塊 PspiceA/D。用指數(shù)表示時(shí)，底數(shù) 10 用 E 來表示。例如給電壓源賦值時(shí)，鍵入 12 和 12V 意思一樣。在運(yùn)行中， PSpice 會(huì)根據(jù)具體對(duì)象自動(dòng)確定其單位。 OrCAD/PSpice9 程序有龐大的元件庫，可以模擬 6 類常用的電路元器件：基本無源元件，如電阻，電容，電感，傳輸線等；常用的半導(dǎo)體器件，如二極管，雙極晶體管，結(jié)型場效應(yīng)管， MOS 管等；獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源；各種受控電壓源，受控電流源和受控開關(guān)；基本數(shù)字電路單 元，如門電路，傳輸門，觸發(fā)器，可編程邏輯陣列等；常用單元電路，如運(yùn)算放大器， 555 定時(shí)器等。 PSpice 可以用兩種方式輸入：網(wǎng)單輸入文件（即程序的輸入）和電路圖輸入。在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化發(fā)展的過程中， PSpice 起到了重要的作用。 要求完成的主要任務(wù) （ 1）熟練運(yùn)用 PSPICE 軟件創(chuàng)建電路、模擬電路、顯示或繪制結(jié)果； （ 2）使用該軟件進(jìn)行電路分析并與理論結(jié)果進(jìn)行比較； （ 3）獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)說明書。 關(guān)鍵詞 PSpice； RLC； 諧振 1 引 言 課程設(shè)計(jì)的題目 電路 理論 課程設(shè)計(jì) —— 基于 PSPICE RLC 串聯(lián)電路的諧振分析 課程設(shè)計(jì)的目的及意義 （ 1）通過設(shè)計(jì)、調(diào)試、仿真、驗(yàn)證，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電路課程的理解，提高學(xué)生的分析應(yīng)用能力。 基于 PSpiceRLC 串聯(lián)電路的諧振分析 姓名： XXX 指導(dǎo)老師： XXX 摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要目的是為了對(duì) 基于 PSpiceRLC 串聯(lián)電路的諧振分析 進(jìn)行仿真，在課程設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)為 PSpice，程序運(yùn)行平臺(tái)為 Windows XP。 通過對(duì)運(yùn)行結(jié)果的觀察分析 RLC 串聯(lián)電路的諧振。 （ 2）通過訓(xùn)練使學(xué)生掌握正確的測量方法，能夠熟練的使用虛擬儀器和儀表。 2 概 述 PSpice 簡介 PSpice 是一個(gè)電路通用分析程序，它主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)電路進(jìn)行模擬和仿真。該程序通過對(duì)電路進(jìn)行模擬計(jì)算，達(dá)到輔助電路設(shè)計(jì)的目的。由于電路圖輸入更為方便快捷，因此我們常常利用電路圖編輯工具來編輯電路圖以及設(shè)置和分析各種過程參數(shù)。 OrCAD/PSpice9 中采用的是實(shí)用工程單位制，如電壓用伏（ V），電流用安（ A），功率用瓦（Ｗ）等。用戶在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，代表單位的字母可以省去。 PSpice 中的數(shù)字采用科學(xué)表示方式，即可以使用整數(shù)，小數(shù)和以 10 為底的指數(shù)。 Pspice 的仿真軟件結(jié)構(gòu) OrCAD/Pspice9 是一個(gè)軟件包，它共有六大功能模塊，分別是 PspiceA/D， Capture，Probe， Stimulus Editor， Model Editor 和 Optimizer。它實(shí)現(xiàn)電路的仿真與分析，可分析的電路特性有 6 類 15 種：第一類直流分析，包括靜態(tài)工作點(diǎn)，直流靈敏度，直流傳輸特性，直流特性掃描分析。第三類瞬態(tài)分析，包括瞬態(tài)響應(yīng)分析，傅立葉分析。第五類 統(tǒng)計(jì)分析，包括蒙托卡諾分析，最壞情況分析。在使用的過程中，它接受網(wǎng)單文件的輸入，并列方程進(jìn)行計(jì)算求解，最后輸出結(jié)果。 （ 2）電路圖編輯模塊。在改程序中可直接運(yùn)行 Pspice 及其他配套功能模塊。其主要功能是以人機(jī)交互方式生成電路模擬中需要的各激勵(lì)信號(hào) 源，包括瞬態(tài)分析中需要的脈沖，分段線性，調(diào)幅正弦，調(diào)頻，指數(shù)等 5 種信號(hào)波，形和邏輯模擬中需要的時(shí)鐘，脈沖，總線等各種信號(hào)。其主要功能是編輯來自廠家的器件的數(shù)據(jù)信息，生成 Pspice模擬時(shí)所需要的模擬參數(shù)。 （ 5）波形顯示和分析模塊。 （ 6）電路設(shè) 計(jì)優(yōu)化模塊。 PSpice 的基本操作 使用 Capture模塊編輯電路圖 （ 1）新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目 （ 2）放置元器件： 用鼠標(biāo)單擊原理圖繪制窗口，選擇 Place/Part，或點(diǎn)擊窗口右側(cè)對(duì)應(yīng)的繪圖工具快捷鍵，出現(xiàn) Place Part 對(duì)話框。 （ 3）連線與設(shè)置節(jié)點(diǎn)： 電路圖連線 。 設(shè)置節(jié)點(diǎn)名。 （ 4）編輯元件屬性： 雙擊元器件，在 Property Editor 對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)。單擊 OK 即可。 現(xiàn)在就以直流分析為例講述電路仿真的步驟： （ 1）用 Capture 軟件畫好電路圖。在 Analysis type 欄中選 DC Sweep；在 Options 欄中選 Primary Sweep。在 Sweep type 欄中選 Linear。設(shè)置完單擊 OK。 （ 4）在 Probe 窗口中，執(zhí)行 Trace/Add Traces，選擇要顯示的變量名。 3 RLC 串聯(lián)電路的諧振分析 創(chuàng)建電路圖 理論分析 圖 RLC 串聯(lián)諧振電路圖 基本原理 圖 RLC 串聯(lián)電路，在可變頻的正弦電壓源 Us 激勵(lì)下，由于感抗、容抗隨頻率變動(dòng)，所以電路中的電壓、電流響應(yīng)亦隨頻率變動(dòng)。）。 當(dāng) w=w0 時(shí)， X（ jw0） =0,電路 的工作狀況將出現(xiàn)一些重要的特征，現(xiàn)分述如下： （ 1） 0)( 0 ?jw? ，就是 I（ jw0） 與 Us(jw0)同相，工程上將電路的這一特殊狀態(tài)定義為諧振，由于是在 RLC 串聯(lián)電路中發(fā)生的諧振，又常稱為串聯(lián)諧振。 W0（或 f0）稱為電路的固有頻率。 取電阻 R上的電壓 U0作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓 Ui的幅值維持不變時(shí)，在不同頻率的信號(hào)激勵(lì)下，測出 U0 之值，然后以 f 為橫坐標(biāo)，以 U0/Ui 為縱坐標(biāo)，會(huì)出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，如圖： 在 LCff ?2 1?? 處，即幅頻特性曲 線尖峰所在的頻率點(diǎn)產(chǎn)生諧振，此時(shí)， XL=Xc, 電路呈純阻性，電路阻抗的的模為最小。從理論上講，此時(shí) Ui=UR=U0,UL=UC=QUi,式中的 Q稱為電路得品質(zhì)因數(shù)。因此可以看出 |Z（ jw） |是隨著頻率的變化先從無窮大減小，再又增加到無窮大的，最小值所對(duì)應(yīng)的 w是諧振頻率 0w ，如圖 。因此阻抗角φ (jw)先從2??減小到 0，再從 0 增加到2?。 由于電壓值保持恒定，故電流的幅頻響應(yīng)曲線應(yīng)和電阻 的相反，為先從 0增加到某一最大值（ U/R），再從這一最大值減小至 ，對(duì)于電阻 R上的電壓，由于電阻不變，由 U=IR知，電阻上的電壓的幅頻曲線與電流曲線相一致。 圖 阻抗的幅頻響應(yīng) 圖 阻抗的相頻響應(yīng) 根據(jù)原理，我們知道???????? ????????? ????22222 1111?? UwCwLRw L Uw L IUL， ? ? 222222 111 ????????? ?????? UwCwLRwCUwLU C其中0ww?? ，理論曲線如圖 所示。 對(duì)于 Q值，由公式 Q=wL/R 可以得出， Q隨電阻增大而減小。設(shè)置好參數(shù)后，單擊 Analysis 中的 Setup 進(jìn)行仿真設(shè)置。在 Sweep Parameters 欄中的 Start Freq 中填 1K， End Freq 中填 1MEG，單擊 OK 即可 。在彈出的 Probe 窗口中，可執(zhí)行 Trace/Add Trace 命令，在 Trace Expression 文本框中輸入自己需要觀察的變量即可看到相應(yīng)的波形。如圖 所示。 電感上和電抗上的電壓，在 200 歐姆和 400 歐姆時(shí)，趨勢是電抗上電壓先從某一值增加達(dá)到最大值再相交，電感先相交后達(dá)到最大值再減小，而在電阻值為 800 歐姆時(shí)，電抗是直接從最大值再減小和電感曲線相交的，電感 是相交后就增加達(dá)到最大值，電抗少了一個(gè)從某一值增加到最大值的過程，而電感則少了一個(gè)從最大值減小的過程。同時(shí)，我們可以從圖觀察到，（ c） 電阻值為 800 歐姆 （ b） 電阻值為 400 歐姆 圖 阻抗角的諧振曲線 隨著電阻值的增大，電抗曲線和電感曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值減小，即 UC(jw0)=UL(jw0)減小。 對(duì)于阻抗值和阻抗角變化趨勢是一樣的，只是阻抗值的最小值會(huì)隨著電阻值的增加而增加。阻抗角的變化更為平緩一些。因此只要電感和電容沒變，諧振頻率就不會(huì)變。 5 結(jié)束語 彈指一揮間，一學(xué)期的電路課程就結(jié)束了。非常感謝向老師把我們的考試設(shè)置為課程設(shè)計(jì)和答辯的形式，不僅可以讓我們鞏固所學(xué)的電路理論知識(shí)，更讓我們接觸到電路的仿真，將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中來，培養(yǎng)我們的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力。作業(yè)答辯更是為我們的畢業(yè)答辯鋪平了道路，讓我們及早的認(rèn)識(shí)畢業(yè)答 辯的情形，在畢業(yè)答辯時(shí)能有思想準(zhǔn)備，穩(wěn)定發(fā)揮。再次感謝老師辛勤授課和指導(dǎo)。 具體 分述如下： （一） 題目 題目應(yīng)力求簡短、精確、有概括性，直接反映畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的中心內(nèi)容和學(xué)科特點(diǎn)。 （二）目錄 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)