Chapter 7 模擬電路分析的種類及輸出格式 (Part I)

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Chapter 7 模擬電路分析的種類及輸出格式 (Part I)

直流分析 偏壓點分析 小信號直流轉移函數分析 靈敏度分析 直流掃描分析

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直流分析

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偏壓點分析 .OP (Operating Point) Example Find (1) Ic,Ib, Vce, Vbe

(2)Q1 operating situation

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Simulation By SPICEOperating point example 7-4VCC 1 0 12vR1 1 2 120KR2 2 0 80KRC 1 3 10KRE 4 0 5KQ1 3 2 4 Q2N2222.Model Q2N2222 NPN(BF=110).OP.Options nopage.END

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Simulation Output File

Vbe=0.766

v

Vce=0.929

v

Vbc=-0.163v -> Active Region

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Simulation By OrCAD PSpice

0

2

R1

120k

2

13

Vcc

12V

1

Re

5k

2

1

Q1

Q2N2222

Rc

10k

2

1

4

R2

80k

2

1

7

Simulation Setting

.op

Analysis

Type

8

Simulation Output File

0

2

R1

120k

2

13

Vcc

12V

1

Re

5k

2

1

Q1

Q2N2222

Rc

10k

2

1

4

R2

80k

2

1

4.541

4.2507

3.9016

hfe=255.9

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小信號直流轉移函數分析 主要功能在計算電路之

小信號之直流輸入電阻 Rin=Vin/Iin

小信號之直流輸出電阻 Rout=Vo/Io

小信號之直流轉移函數 (1) Av=Vout/Vin (2) AI=Iout/Iin

(3) Gm=Io/Vin (4) Rm=Vo/Iin

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轉移函數之描述 TF: Transfer Function .TF OutvarI Insource Examples

.TF V(8) Vin .TF I(V1) VG .TF V(5,0) Is

若該電流沒有流過一獨立之電壓電源 , 則應串一電壓

為零的獨立電壓電源

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ExampleFrom the follows circuit, please use OrCAD PSpice to find (1) Vo/Vin (2) Input Resistance (Rin)(3) Output Resistance (Rout)

Rout

Rin

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Simulation Setting

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Simulation Results

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靈敏度分析 (Sensitivity Analysis) 靈敏度分析是在計算某一個或多個輸出

電壓或電流變數對每一個裝置參數的直流小信號之靈敏度

靈敏度分析之描述 .SENS VA1<VA2>…. Example V(1) I(V1) V(5,6) I(VS)

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Example Find the DC small-signal sensitivities

of VR3 from the following circuit.

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Circuit

3

R3

2k

R2

1kVR3

Vcc100V

1R1

1k

2

0

17

Simulation settings

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Simulation Results 3

R3

2k

R2

1kVR3

Vcc100V

1R1

1k

2

0

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直流掃描分析 (DC Sweep Analysis) 求出電路的某一電源 ( 或兩個以上 ) 全域參數 ,

模型參數或溫度變數在某一範圍變化時 , 其電路的某一元件 ( 電壓或電流 ) 輸出之變化

直流掃描分析可分為兩種 一般直流掃描 : 只掃描一個變數 巢狀掃描 (Nested DC Sweep): 同時掃描兩個變數 ,

第二個掃描變數每變化一次 , 第一個掃描變數要全部變化完畢

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直流掃描分析所做的工作 求出電路之直流工作點 , 電感器視為短路 ,

電容器視為開路 進行直流掃描

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直流掃描分析描述格式 SPICE 之格式

.DC SName Start Stop Incre<SName2 Start2 Stop2 Incre2>

OrCAD PSpice 之格式 .DC SName Start Stop Incre<SName2 Start2 Sto

p2 Incre2> 或 .DC <LIN> SWN Start Stop Incre< SWN2 Start2 St

op2 Incre2>… 或 .DC <OCT><DEC> SWN Start Stop NO< SWN2 Sta

rt2 Stop2 NO2> .DC SWN LIST VALUE…

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Example( 一般直流掃描 ).DC VIN -1 2 0.5.PRINT DC V(R1)

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Example( 巢狀掃描 ).DC IB 0 12ma 2 ma VCE 0 6 2

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直流掃描分析輸出描述 ( 電路描述法 ).PRINT DC VA1 <VA2…..VA8>.PLOT DC VA1<LO1,HI1>

VA2<LO2,HI2> …. VA8<LO8,HI8>.PROBE (PROBE.DAT).PROBE VA1<VA2….> (PROBE.DAT) Example

.PRINT DC V(5) V(3,4) I(V1) I(R1) .PROBE

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直流掃描分析輸出描述 (OrCAD PSpice 描述法 )

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Watch 之操作

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直流掃描分析實例( 使用電路描述 ) 求出電路在 Vin=0v~12v, 每次增加 1v 時 ,

VR4 及 IR2 的變化如何 ?

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Input File

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Output File (1)

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Output File (2)

31

PLOT

32

Insert I(R2)

33

Vin vs I(R2) Curve

I(R2

)

VIN

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Insert V(3)

V(3) i.e. VR4

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Vin vs VR4 Curve

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直流掃描分析實例( 使用 OrCAD PSpice 繪圖方式 ) 利用 OrCAD PSpice

求出二極體電路之伏安特性曲線

D1

D1N4002

0

VD3V

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Simulation Settings

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Insert I(D1)

39

PLOT VD vs I(D1)

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Example 利用 OrCAD PSpice 求出 Q2N2222 電晶

體的輸出特性曲線 ? 若 VCC 為 10V, 負載電阻為 5K, 試繪出其負載線 .

Vcc15V

Q1

Q2N2222

1

2

0

Ib

10uA

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Simulation Settings (1)

42

Simulation Settings (2)

43

Plot Setting

IC(Q1)

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Plot Curve (Vcc vs IC(Q1))

IC(Q1)

Vcc

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負載線之設定

10V-V_VCC

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負載線

刮子家It’s m

e!

0 (10,0)

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Axis Setting

48

Y Axis Setting

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最後之負載線Q 點

(5V,1mA)

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Question & Answer