●提供配套电子课件、程序代码等●将电路与模拟电子电路仿真分析实验整合,实行贯通教学●兼顾文本输入和电路图输入两种仿真模式●模拟电路分析与设计并重●推导BJT和MOS器件的等效电路模型,并对其SPICE模型参数进行说明●增加行为级仿真分析实例●突出实际应用,强调电路性能指标的分析与设计●遵循循序渐进的规律
本书从电路与模拟电子电路的计算机辅助分析与设计的基本概念出发,系统介绍用PSpice仿真软件分析与设计电子电路的技术及方法;以电路理论与模拟电子电路课程中的基本定律和典型单元电路为例,介绍具体电路的描述方法及性能指标的仿真方法与步骤;电路仿真时采用以SPICE文本输入仿真为主,文本输入法和Capture电路图输入法相结合的方式进行,对采用电路图输入法仿真的实例同时给出对应的PSpice仿真程序,并对仿真结果进行理论分析;在此基础上,以运算放大器及其应用电路设计为例,详细讨论模拟电路的综合仿真设计与优化方法。 全书共6章,主要包括:概论,电路元器件描述,电路特性分析与点命令,电路基础仿真分析,线性电子电路仿真分析,电子线路PSpice仿真设计。本书提供配套电子课件、仿真程序代码等。 本书可供物理类、电子信息类专业的本、专科生使用,也可供从事电路分析、模拟电路分析与设计的工程技术人员学习、参考。
杨维明,博士,湖北大学计算机与信息工程学院教授。学士毕业于北京理工大学无线电技术,硕士毕业于华中科技大学通信与信息系统,博士毕业于北京工业大学微电子学与固体电子学。现任教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会理事。长期讲授本科生微波技术基础、电子信息技术导论、数字电路、模拟电路PSpice仿真等课程。
第1章 概论 1
1.1 传统的电子电路设计 1
1.2 电子电路CAD技术 1
1.2.1 电子电路CAD流程 1
1.2.2 电子电路CAD技术优势 2
1.2.3 电子电路仿真程序的构成 3
1.3 OrCAD/PSpice软件简介 4
1.3.1 SPICE发展历程 4
1.3.2 OrCAD/PSpice支持的元器件类型与电路分析特性 4
本章小结 8
习题 8
第2章 电路元器件描述 9
2.1 PSpice输入描述语句 9
2.2 常用无源器件的描述 12
2.3 常用有源器件的描述 16
2.3.1 二极管模型及描述 16
2.3.2 双极型晶体管(BJT)模型及描述 19
2.3.3 MOSFET模型及描述 25
2.3.4 结型场效应管描述 32
2.3.5 GaAs MESFET描述 33
2.4 电源的描述 35
本章小结 39
习题 39
第3章 电路特性分析与点命令 40
3.1 直流分析 40
3.1.1 基本原理 40
3.1.2 点命令 40
3.1.3 灵敏度分析 45
3.2 交流小信号分析 47
3.2.1 基本原理 47
3.2.2 点命令 47
3.2.3 噪声分析 50
3.3 瞬态分析 52
3.3.1 基本原理 52
3.3.2 点命令 53
3.3.3 傅里叶分析 55
3.4 温度分析 56
3.5 任选项 56
3.6 容差分析 57
3.6.1 蒙特卡罗分析 58
3.6.2 最坏情况分析 61
3.7 通用参数扫描分析(.STEP) 62
3.8 函数定义语句 64
3.9 分析放大电路主要性能指标的方法 65
3.9.1 增益的点命令设置方法 65
3.9.2 输入电阻、输出电阻 65
3.9.3 最大不失真输出幅值 65
3.9.4 功率 66
3.9.5 频带 66
本章小结 66
习题 66
第4章 电路基础仿真分析 68
4.1 电路基本定理仿真分析 68
4.1.1 基尔霍夫定律应用与仿真分析 68
4.1.2 叠加定理应用与仿真分析 71
4.1.3 戴维南定理仿真分析 75
4.1.4 诺顿定理仿真分析 78
4.2 电路暂态仿真分析 81
4.2.1 一阶RC电路的零输入响应 81
4.2.2 一阶RC电路的零状态响应 84
4.2.3 一阶线性电路的全响应(三要素法)分析 87
4.3 正弦交流电路仿真分析 89
4.3.1 低通RC电路的频率响应 89
4.3.2 高通RC电路的频率响应 92
本章小结 95
习题 95
第5章 线性电子电路仿真分析 99
5.1 共射放大电路分析 99
5.2 差分放大电路分析 104
5.3 集成运算放大器应用 114
5.3.1 有源积分电路 114
5.3.2 比较器电路 116
5.3.3 简易信号发生器 118
5.3.4 比例运算电路设计 121
5.4 MOS电路分析 122
5.4.1 单管MOS放大电路 122
5.4.2 CMOS单级放大电路 124
5.4.3 CMOS差分放大电路 127
5.5 直流稳压电源设计和仿真分析 130
5.5.1 整流滤波电路 130
5.5.2 串联反馈式稳压电路 131
5.6 负反馈放大电路仿真分析 134
5.6.1 晶体管负反馈放大电路仿真分析 134
5.6.2 综合负反馈放大电路仿真分析 139
本章小结 142
习题 143
第6章 电子线路PSpice仿真设计 147
6.1 微弱信号放大器设计 147
6.2 CMOS运算放大器设计与仿真 153
6.2.1 MOS电流镜基本原理 154
6.2.2 CMOS运算放大器设计 155
6.2.3 CMOS运算放大器仿真 159
6.3 晶体管多级放大电路设计 163
6.4 高频微弱声音识别电路设计 167
6.5 PSpice辅助电路优化设计 171
6.5.1 优化设计原理 171
6.5.2 优化设计实例 173
本章小结 178
习题 178
参考文献 182
前 言
在电路与模拟电路实验中,引入PSpice仿真软件进行虚拟仿真实验,可大大节省实验成本,缓解实验室建设经费紧张的矛盾;同时可增强实践平台的灵活性,淡化硬件设计和软件设计的界线,优化知识结构。
掌握PSpice电路仿真方法,有利于拓宽思路、开阔视野,不断提高电子设计与创新能力。但是,若以介绍电路仿真软件的操作方法与步骤为主线来讨论电路仿真,不利于深入理解电路与模拟电路的原理及应用;另一方面,若仅讨论电路仿真分析方法,缺少电子电路的综合仿真设计与优化示例,不利于学生掌握电子电路设计及应用技术,也不利于学生综合设计能力的培养。
在理论教学实践中,编者发现不少学生在学习模拟电路时感觉到困难,主要原因是电路基础理论没有掌握好,不能将电路基础理论及电路分析方法应用到模拟电路的学习中。实验课程教学中,我们发现若单纯介绍模拟电路的仿真方法,缺少对电路直流分析、交流分析、瞬态分析三大电路特性分析原理与内涵的介绍,也不利于学生对电路分析本质的理解。在开设模拟电路仿真实验课之前,先开设电路基础仿真实验课,是一种选择方案。但本人在多年的实验教学中也发现,“电路基础仿真实验”与“模拟电路仿真实验”课程横跨两个学期,会导致不少学生不能将两门课程知识有效地衔接,影响了实验教学效果。
若将“电路理论”与“模拟电路”两门课程整合,实现贯通教学,或许能解决这一实际问题。在这方面,教育部电工电子基础课程教学指导委员会主任委员、东南大学王志功教授率先进行了改革和探索,编写了《电路与电子线路基础》教材,起到了示范效应,也收到了良好的教学效果。编者认为,电路与模拟电路作为一门技术基础课程,在实验环节进行整合也是必要和可行的。
基于以上考虑,我们编写了这本PSpice仿真实验教材,将电路基础与模拟电路仿真分析实验整合,实行贯通教学。全书以电子电路的分析与设计为主线,通过典型实例,介绍了基于PSpice仿真软件的模拟电子电路的仿真分析与设计方法:第1章主要介绍电子电路仿真软件的组成原理,以及电路仿真的方法和基本流程,指出PSpice仿真软件包含Capture电路图输入和SPICE语言文本输入两种仿真方法;第2章和第3章是PSpice文本输入仿真程序设计基础,第2章主要介绍基于SPICE语言文本格式的电路描述方法,第3章主要介绍基于SPICE语言的电路仿真命令格式;由于电路理论是模拟电路分析的基础,因此本书在介绍模拟电路仿真分析(第5章)之前,先介绍电路基础仿真分析方法(第4章),第4章主要以电路图输入仿真分析为主,第5章则根据电路的结构特点选择文本输入或电路图输入仿真,所有以电路图输入仿真的实例,都同时给出了对应的SPICE文本仿真程序代码;为提高学生的设计应用能力,第6章增加了集成运算放大器的设计和仿真优化,以及微弱信号放大、音频识别电路、晶体管多级放大电路等内容,其篇幅与第5章相当。
本书的编写,一方面使学生掌握集成电路和电子电路计算机辅助分析与设计工具的操作和使用方法,掌握利用PSpice进行电子电路辅助分析与设计的一般方法,另一方面,帮助学生更深入地学习和理解电路与模拟电子电路课程中各章节内容的原理、特点及应用,提高分析问题和解决问题的能力,扩展知识面,通过逼真的特性曲线更全面地理解书本上很抽象的概念,使电路理论与模拟电子电路理论的学习达到事半功倍的效果,为今后从事集成电路和系统设计打下良好的基础。
本教材的特点如下。
1)电路图输入和文本描述两种仿真方式兼顾。因为当今流行的IC设计工具涉及图形和文本两种电路描述方式,仿真编译结果均以文本格式的网单文件给出,因此在这本专业基础教材中以介绍文本输入仿真方法为主,文本输入和电路图输入两种仿真模式兼顾。
2)将电路与模拟电子电路实验内容整合,使教材内容前后衔接更好、更系统。
3)模拟电路分析与设计并重。电路分析是设计的基础,而缺乏设计与仿真实例,也不利于学生更好地掌握模拟电路基础理论及提高设计应用能力。
4)推导了BJT和MOS器件的等效电路模型,并对其SPICE模型参数进行了说明,因为这两种器件模型是放大电路仿真分析与设计的重要基础。
5)增加了行为级仿真分析实例,为读者在进行电路设计方案选择时提供快捷的参考。
6)突出实际应用,强调电路性能指标的分析与设计。书中无论是单元电路分析实例,还是综合设计仿真实例,都与实际应用紧密结合;仿真时强调电路性能指标分析与仿真方法相结合,性能指标设计与仿真优化相结合。
7)遵循循序渐进规律。内容安排上,先介绍电路基础仿真,再介绍模拟电路仿真;仿真方式上,先介绍电路图输入仿真,再介绍SPICE文本输入仿真;循序渐进,逐步深入,符合学生知识结构和认知发展规律。
虽然本书主要介绍电路理论和模拟电子电路的PSpice仿真分析与设计方法,但必须指出,PSpice仿真软件也可用于数字电路和高频电路课程的仿真实验。如今,已有专门针对数字电路仿真和高频电路仿真的EDA软件,这已经超出了本书讨论的主题。
全书共含6章。第1章、第2章、第3章由杨维明编写;第4章由谌雨章编写;第5章、第6章由杨维明和谌雨章共同编写。编者感谢在本书编写过程中提供帮助和指导的有关企业专家和工程师,他们是武汉博而硕微电子有限公司总裁张轶伟高工、武汉滨湖电子有限责任公司杨武韬工程师等。本书提供配套电子课件、仿真程序代码等,请登录华信教育资源网(http://www.hxedu.com.cn)注册下载,也可联系本书编辑(wangxq@phei.com.cn)索取。
由于编者的知识水平有限,书中难免存在不妥之处,诚恳希望读者批评指正。
编者邮箱:20040416@hubu.edu.cn
编 者
2016年6月
这本书的内容真的让我感到惊喜。我一直对电子电路充满了好奇,但苦于缺乏系统性的学习指导。这本书从最基础的模拟电子电路知识讲起,循序渐进地引导读者了解各种元器件的特性和电路的基本构成。然后,它巧妙地引入了PSpice仿真工具,将枯燥的理论知识转化为直观的仿真结果。让我印象深刻的是,书中不仅仅是教你如何操作软件,更重要的是教会你如何“思考”电路,如何根据电路的预期功能来搭建仿真模型,以及如何通过分析仿真数据来验证你的设计思路。其中的一些小技巧和注意事项,都是作者在实际工程经验中总结出来的宝贵财富,这让我少走了很多弯路。这本书让我觉得学习电子电路不再是遥不可及的,而是充满乐趣和成就感的探索过程。
评分坦白说,我抱着试试看的心态购买了这本书,因为市面上关于模拟电子电路和PSpice仿真的书籍确实不少。但这本书给我带来了完全不同的阅读体验。它没有像很多书籍那样堆砌大量的公式和复杂的理论,而是用一种更加注重实际操作和结果导向的方式来展开。每个章节都配有清晰的电路图和详细的PSpice仿真步骤,并且对仿真结果的解读也十分到位,能够帮助读者理解电路的实际工作状态。我最喜欢的一点是,它不仅展示了如何“正确”地进行仿真,还提及了仿真过程中可能遇到的“陷阱”和“误区”,以及如何去规避它们。这种“反面教材”式的讲解,反而让我对PSpice仿真有了更深刻和全面的认识,学会了更加严谨地对待仿真结果。
评分我一直觉得,理论知识只有与实践相结合才能真正发挥价值。这本书完美地做到了这一点。它将理论讲解和PSpice仿真实践无缝对接,让我在学习过程中能够不断地验证和巩固所学知识。书中的每一个案例都精心设计,既能体现理论的精髓,又能展示PSpice强大的仿真能力。我尤其喜欢书中对一些经典模拟电路的深入剖析,例如运算放大器的应用、滤波器设计等,作者通过PSpice仿真,将这些电路的各种工作模式和性能指标清晰地展现出来,让我对它们的理解更加透彻。读完这本书,我感觉自己不仅掌握了模拟电子电路的基本理论,更重要的是获得了独立进行电路设计和仿真的能力,这对我未来的学习和工作都将大有裨益。
评分作为一名有几年经验的模拟电子工程师,我一直想在PSpice仿真方面有所精进,以便更高效地进行产品开发和故障排查。这本书的深度和广度都超出了我的预期。它并没有停留在基础的仿真操作层面,而是深入探讨了PSpice在复杂模拟电路设计中的高级应用,比如瞬态分析、交流小信号分析、噪声分析、失真分析等,这些都是我在工作中经常会遇到的挑战。书中对各种分析方法的原理进行了深入剖析,并结合具体电路实例,演示了如何利用PSpice进行精确的参数提取和性能预测。我特别欣赏它对模型库的使用和自定义模型的创建的讲解,这对于仿真精度和效率的提升至关重要。读完这本书,我感觉自己对模拟电路的仿真能力有了质的飞跃,能够更有信心地应对更具挑战性的项目。
评分这本书简直是为我量身定做的!我是一名刚开始接触电子设计领域的学生,之前学过的理论知识总是感觉零散,遇到实际问题时常常无从下手。这本书就像一座灯塔,为我指明了方向。PSpice仿真部分的讲解非常详尽,从最基础的元器件模型建立,到复杂的电路搭建和参数设置,都一步步清晰地演示。我尤其喜欢它将理论知识与实际仿真紧密结合的方式,每次学习完一个章节的理论,都能立刻在PSpice中进行验证,这种即时反馈极大地加深了我对电路工作原理的理解。书中提供的案例也十分贴切,涵盖了许多实际应用中常见的电路,例如放大器、滤波器、电源等。通过亲手操作仿真,我不仅掌握了这些电路的设计思路,还学会了如何分析仿真结果,找出电路的性能瓶颈并进行优化。这本书让我摆脱了“纸上谈兵”的困境,真正迈入了实践的大门。
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.teaonline.club All Rights Reserved. 图书大百科 版权所有