PSpice仿真技術在電子電路設計中的運用

孫水生，喻小平

江西工程學院，江西 新余 338000

0 引言

迄今為止，PSpice仿真工具依舊是業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的電路仿真工具，也是目前流行的電子電路仿真軟件之一，實現(xiàn)PSpice仿真技術在電子電路設計工作中的運用，不僅可以對模擬電路進行基本電路特性分析，而且能夠對其進行蒙特卡羅分析和最壞情況分析，進而達到電子電路設計的主要目標。因此，文章主要針對PSpice仿真技術在電子電路設計中的運用進行闡述，希望對國內(nèi)電子電路設計工作的發(fā)展起到一定的參考作用。

1 PSpice仿真軟件概述

PSpice仿真軟件具有非常強大功能，可以在電子電路設計過程中發(fā)揮重要的作用。該軟件中的電子電路圖繪制功能、電路防震功能等都可以在設計過程中進行運用，將其運用在電子電路設計工作中能夠實現(xiàn)以圖形方式進行輸入，同時可以自動檢查電路，節(jié)省了設計人員的工作時間，使其能夠設計出更加科學合理的電子電路，對各項社會事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1]。

將PSpice仿真技術運用在電子電路設計中，用戶可以依據(jù)工作需要、自身需要，針對電子電路中不同的參數(shù)設置進行相對應的調(diào)整和處理，從而對所設計的電子電路進行模擬分析。同時，通過運用計算機設備，還能夠對其中的頻率響應、輸出信號等進行設計和處理，以便后續(xù)進行分析，進而實現(xiàn)設計效果的最優(yōu)化。在傳統(tǒng)電子電路設計工作中，需要消耗大量的時間進行設計和分析，往往需要進行多次的往復循環(huán)和調(diào)整，才可使相關的電子電路指標達到合格，在這一過程中將耗費大量的精力和資源[2]，而在電子電路設計中應用PSpice仿真技術后，能夠實現(xiàn)高性價比的電子電路設計，這也是現(xiàn)代電子電路設計工作發(fā)展的主要目標之一。

2 PSpice仿真技術在電子電路設計工作中的具體應用

PSpice仿真技術的功能主要分為以下兩大模塊：基本分析模塊和高級分析模塊。其中，基本分析模塊當中包含直流分析、交流分析和瞬態(tài)分析；高級分析模塊則包含參數(shù)掃描、溫度分析、蒙特卡羅分析等。文章主要以RC正弦波振蕩電路介紹瞬態(tài)分析及傅里葉分析為主；并以四階低通巴特沃思濾波器為例介紹交流分析。

2.1 RC正弦波振蕩電路的瞬態(tài)分析

瞬態(tài)分析又被稱為時域分析，相關的電子電路設計工作人員在給定輸入激勵信號之后，需要對電子電路輸出端的瞬態(tài)響應進行計算[3]。

傅里葉分析主要指在瞬態(tài)分析過程中，對電子電路輸出端的最后一個周期性波形進行諧波分析，在這一過程中需計算得出電子電路的直流分量、基波分量等的幅值和相位以及電路失真度等，從而在輸出文本文件中獲取傅里葉分析的具體結果，從Probe功能窗口能夠觀察得到諧波分布圖。RC正弦波文氏電橋振蕩電路圖[4]如圖1所示。

圖1 RC正弦波文氏電橋振蕩電路圖

2.2 四階低通巴特沃思濾波器的交流分析

四階低通巴特沃思濾波器電路圖如圖2所示。從圖2可以看出，四階低通巴特沃思濾波器的交流分析與正弦穩(wěn)態(tài)電路的頻域分析效果類似[5]。

圖2 四階低通巴特沃思濾波器電路圖

綜上所述，通過運用PSpice仿真技術能夠分析傳遞函數(shù)的幅頻特性和相拼特性，從而實現(xiàn)小信號電壓增益、電流增益、互阻增益等，進而給電子電路設計的設計和應用帶來便利。

3 PSpice仿真技術在電子電路設計中的應用效果

傳統(tǒng)的電子電路設計工作需要反復進行設計和試驗的循環(huán)，但是難以達到既定的工作效率目標，對電子電路設計質量將造成較大的負面影響。在電子電路設計中運用PSpice仿真技術，能夠促進電子電路設計水平的提升，降低資源上的消耗，實現(xiàn)高性價比的電子電路設計。

3.1 促進集成電路的發(fā)展

實現(xiàn)電子電路設計中PSpice仿真技術的運用后，能夠使得集成電路獲得較好的發(fā)展。從集成電路的角度上來說，伴隨著不同電子技術產(chǎn)品的迭代更新，其對于集成電路的要求和需求都具有較大的提升[6]，這一點在逐年增加的密度指標上尤為明顯。其中，加熱電路廣泛應用于飛機、電子留言板、醫(yī)療存儲設備等設施中。與其他大多數(shù)加熱元件一樣，加熱電路通過電阻加熱工作，其中涉及電流、熱傳遞和結構變形的多物理過程。通過運用PSpice仿真技術，可以對加熱電子電路的設計進行優(yōu)化，實現(xiàn)高性價比的電子電路設計。因此，在后續(xù)的電子產(chǎn)品設計和研發(fā)工作中，需要促進電子電路設計中PSpice仿真技術的運用，提升電子產(chǎn)品的可靠性。同時，在電子電路設計中運用PSpice仿真技術能夠提升電子電路設計工作的效率，提升電路設計的準確率。

3.2 促進電子產(chǎn)品開發(fā)方式的多樣化

目前，傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品開發(fā)方式和模式已經(jīng)難以滿足社會發(fā)展的需求，因此在電子產(chǎn)品的開發(fā)設計和電子電路設計工作中，需要促進其多樣化的發(fā)展。在電子電路設計中運用PSpice仿真技術，可以使電子電路的設計修改、調(diào)試等工作的準確性得以提升，而且能夠打破電子電路的設計開發(fā)的局限性，這是傳統(tǒng)的電子電路設計開發(fā)方式、模式所難以做到的。因此，在后續(xù)的電子電路設計和開發(fā)工作過程中，需要重視仿真技術的運用，尤其是PSpice仿真技術的運用。其中，使用模擬濾波器向導和實際運算放大器在幾分鐘內(nèi)設計低通、高通或帶通濾波器。設計過程中，可以觀察濾波器設計的理想規(guī)格與實際電路行為特性，快速評估權衡運算放大器規(guī)格（包括增益帶寬、噪聲和電源電流），以確定滿足用戶需要的最佳濾波器設計。

3.3 使電路功能得到有效的驗證

在傳統(tǒng)電子電路設計和開發(fā)工作中，由于受到技術的限制，導致電路功能得不到有效的驗證，導致容易出現(xiàn)資源浪費，難以保障其工作效率和質量。在電子電路設計中運用PSpice仿真技術，可以有效驗證電路設計的功能性，降低相關問題的發(fā)生概率，從而提升產(chǎn)品質量，減少相關電子產(chǎn)品的研發(fā)時間。例如，運用PSpice仿真技術，可以模擬使用光電二極管向導設計跨導放大器電路與光電二極管接口，從工具內(nèi)置器件庫中選擇一個光電二極管或輸入自定義光電二極管規(guī)格，快速考量權衡帶寬、峰值（Q）和ENOB/SNR，同時修改電路參數(shù)，并立即查看圖中的脈沖響應、頻率響應和噪聲增益結果，這是傳統(tǒng)的電子電路設計模式所難以達到的效果。

4 結論

傳統(tǒng)的電子電路設計工作存在較大的限制，在設計質量、設計效率方面都得不到有效的保障，在這種情況下，需要加強電子電路設計中PSpice仿真技術的運用。同時，PSpice仿真技術還具有較大的發(fā)展空間，后續(xù)需要進一步優(yōu)化和完善PSpice仿真技術在電子電路設計中的相關運用。