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【原創】Pspice仿真——常用信號源及一些波形產生方法

要進行仿真,那么就必須給電路提供電源與信號。這次我們就來說說常用的信號源有哪些。

 

首先說說可以應用與時域掃描的信號源。在Orcad Capture的原理圖中可以放下這些模型,然后雙擊模型,就可以打開模型進行參數設置。參數被設置了以后,不一定會在原理圖上顯示出來的。如果想顯示出來,可以在某項參數上,點擊鼠標右鍵,然后選擇display,就可以選擇讓此項以哪種方式顯示出來了。

1Vsin

這個一個正弦波信號源。

相關參數有:

VOFF:直流偏置電壓。這個正弦波信號,是可以帶直流分量的。

VAMPL:交流幅值。是正弦電壓的峰值。

FREQ:正弦波的頻率。

PHASE:正弦波的起始相位。

TD:延遲時間。從時間0開始,過了TD的時間后,才有正弦波發生。

DF:阻尼系數。數值越大,正弦波幅值隨時間衰減的越厲害。

2Vexp

指數波信號源。

相關參數有:

V1:起始電壓。

V2:峰值電壓。

TC1:電壓從V1V2變化的時間常數。

TD1:從時間0點開始到TC1階段的時間段。

TC2:電壓從V2V1變化的時間常數。

TD2:從時間0點開始到TC2階段的時間段。

3Vpwl

這是折線波信號源。

這個信號源的參數很多,T1~T8V1~V8其實就是各個時間點的電壓值。一種可以設置8個點的坐標,用直線把這些坐標連起來,就是這個波形的輸出了。

4Vpwl_enh

周期性折線波信號源。

它的參數是這樣的:

FIRST_NPAIRS:第一轉折點坐標,格式為(時間,電壓)。

SECOND_NPAIRS:第二轉折點坐標。

THIRD_NPAIRS:第三轉折點坐標。

REPEAT_VALUE:重復次數。

5Vsffm

單頻調頻波信號源

參數如下:

VOFF:直流偏置電壓。

VAMPL:交流幅值。正弦電壓峰值。

FC:載波信號頻率

MOD:調制系數

FM:被調制信號頻率。

函數關系:Vo=VOFF+VAMPL×sin×(2πFC×t+MOD×sin2πFM×t))

6Vpulse

脈波信號源。這大概是我最常用到的信號源了。用它可以實現很多種周期性的信號:方波、矩形波、三角波、鋸齒波等。可以用來模擬和實現上電軟啟動、可以用來產生PWM驅動信號或功率信號等等。

參數如下:

V1:起始電壓

V2:脈沖電壓

TD:從時間零開始到V1開始跳變到V2的延遲時間。

TR:從V1跳變到V2過程所需時間。

TF:從V2跳回到V1過程所需時間。

PW:脈沖寬度,就是電壓為V2的階段的時間長度。

PER:信號周期

 

在以上的幾種信號源中,還有兩個參數,ACDC。說實話,我不是很清楚是做什么用的。一般這兩個參數都是空著不要設置的。

 

與以上電壓源信號對應的還有一組電流源信號,只需要把模型名稱的第一個字母由V改成I就可以得到。其相關參數的意義是相同的。唯一的區別就是把電壓信號變成電流信號。大家可以自己去看看學習一下。

 

還有幾個比較重要的信號源:

1VDC

不用多說了,這個是最基本的電壓源,可以作為直流信號源,或者電源給電路供電。唯一需要設置的參數就是電壓值。

 

2VAC

這個信號源有兩個參數

DC:直流偏置值。

ACMAG:交流電壓幅值。

ACPHASE:交流起始相位,一般不設置這項。

這個交流信號源,是用來做頻率掃描用的,可以用來觀察一個電路的頻域特性。

 

同樣的,也有與上面兩個信號源相對應的電流信號源。

 

下面,我們來通過仿真,實際嘗試一下這些模型的應用,先在Capture環境中建立新項目,在原理圖中放置如下的模型,并設置相關參數:

 

然后設置10ms時間的時域掃描,步長100ns,待仿真完成后,入圖所示自最后一個開始,每放一個探頭,就在仿真結果的窗口中選擇一次菜單plot->add plot to window。然后在調整仿真結果的坐標軸,把X\Y軸的坐標表格細節換成點狀,便于觀察波形。可以看到如下波形:

 

其中,最下面的三個波形是用Vpulse這個模型通過設置不同的參數構造的矩形波、三角波和鋸齒波。

 

接下來,讓我們看看VAC這個模型,是如何應用與頻域掃描的。

首先建立一個如下圖的原理圖,并在輸入端放一個Vin的網絡標識,在RC的輸出放一個VRC的網絡標識,在LC的輸出放一個VLC的網絡標識。

 

然后,設定如下圖的AC掃描:

 

掃描范圍不能從0開始,這里是從1Hz開始,掃描到30KHz,在這個范圍內掃描10000個點。頻率坐標采用以10的對數坐標。

掃描結束后,先選擇plot->add plot to window,把掃描結果的屏幕分成上下兩個,上面的用來顯示幅頻特性,下面的用來顯示相頻特性。

先點擊顯示波形圖的半部分,然后點擊

 

這個工具欄按鈕,添加一個波形,在彈出的對話框里,從右邊選擇函數DB(),然后在出來的DB()函數括號內先點擊左邊信號列表里的V(VRC),再輸入一個除號“/”,再點擊V(Vin)。得到一個函數表達式DB(V(VRC)/V(Vin))。見下圖:

 

然后點擊OK,就可以得到RC那部分電路的幅頻特性。同樣的操作,繼續在波形圖上半部分添加LC部分的幅頻特性。在波形圖下半添加兩個電路的相頻特性。相頻特性是用的函數P()。最后,我們可以得到如下的結果:

 

由圖中可以看出,LC電路的最大相移為180度,而RC90度。而過了極點之后,LC電路的幅值下降斜率是RC2倍。這是與理論上的結果是一致的。這里就不細述了。

 

對于一些復雜的信號,我們可以通過一些模型之間進行運算而得到。例如,中波調幅的無線電信號,就是用一個頻率作為載波,用另一個頻率去調制它,從而實現了在高頻載波中包含音頻信息的一種信號。這個怎么實現呢?

我們可以通過乘法器來實現,看下圖:

 

圖中,V1信號為低頻音頻信號,V2為高頻載波信號。用一個乘法器實現了用V1去調制V2,設置一個2ms的時域掃描看看結果吧:

 

最近論壇里LLC電路比較流行。我們知道,LLC是變頻控制的。需要用反饋電路來控制電路的驅動頻率。那么如何實現可以調節頻率的信號源呢?我們上面介紹的幾個信號源,頻率一旦設定好,就不能更改了,怎么辦呢?

我們可以用VCO系列的壓控信號源。例如下圖:

 

我在這里用了一個折線波信號源和一個壓控方波振蕩器。折現波信號源用來產生一個從5V0V的負斜率的電壓,模擬電源的啟動的軟啟動過程。壓控振蕩器為了便于觀察,我把中心頻率設定在1K。另外,我發現,這個壓控振蕩器的最低頻率是在(VMAX+VMIN/2的地方,那么為了實現05V范圍頻率的變化,我把VMAX設定在5VVMIN設定在-5V,這樣當輸入在50V之間變化的時候,輸出的信號的頻率在50KHz1KHz之間變化。進行一個長度為10ms的時域仿真,讓我們看看仿真的結果吧:

 

可以看到當最后輸入電壓為0V的時候,VCO的輸出信號頻率也穩定在了1KHz上。如此我們就得到了通過電壓調節頻率的一個電路。仿真LLC閉環就方便多了。

 

接下來,讓我們想想,如何實現PWM的脈寬,從低占空比到高占空比逐漸變化,從而實現PWM電源的軟啟動呢?

可以用一個鋸齒波信號、一個折線波信號,一個理想運放作為比較器來實現。看原理圖:

 

為了便于觀察,信號源的頻率取的比較低。下面是仿真結果,把結果輸出在上下兩個部分,便于觀察:

 

從仿真結果可以看到,PWM的脈寬從小的占空比逐漸增加到大占空比。從而可以用這個方法來實現電源的軟啟動過程。有了軟啟動的這個過程,就可以讓我們電路的仿真與實際工作的表現更加接近了。

 

以上是我的一些心得,在此與大家分享,希望關注的朋友多多參與討論,一起進步!謝謝!

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2011-12-07 11:26

沙發!雪版又開帖嘍!

這個是基礎,大家來學習哦!

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2011-12-07 11:28
雪版真好~又發帖子了
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2011-12-07 11:34

我給大家來個基礎資料嘍。

ORCAD PSpice基礎資料 

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ctx1211
LV.7
5
2011-12-07 12:32
雪版真是大好人啊,最近在接觸這一塊,很多不懂的,現在可以剛好學習一下,贊一個
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2011-12-07 15:56
支持
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p7811087
LV.3
7
2011-12-08 11:00

頂,學習

0
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stonemore
LV.3
8
2011-12-11 17:51
@p7811087
頂,學習

看了bz這貼……我突然覺得……這幾天的功夫都白費了……

 

用運放搭了個積分、滯回電路來形成鋸齒波。。。。原來只要一個Vpwl_enh就可以了。。。

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stonemore
LV.3
9
2011-12-11 20:57

又仔細看了bz的帖子……學到很多……

 

曾經考慮過用Vpulse產生鋸齒波。。。但是pw那個值設置成0,但是發現不好使……看見bz應用的設置……恍然大悟!!!確實可以設置的非常小。。。以至于可以忽略不計

 

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gold_fency
LV.5
10
2011-12-15 20:15
@stonemore
又仔細看了bz的帖子……學到很多…… 曾經考慮過用Vpulse產生鋸齒波。。。但是pw那個值設置成0,但是發現不好使……看見bz應用的設置……恍然大悟!!!確實可以設置的非常小。。。以至于可以忽略不計 
我來晚了。頂下!
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xgipm
LV.6
11
2011-12-16 23:32
@stonemore
看了bz這貼……我突然覺得……這幾天的功夫都白費了…… 用運放搭了個積分、滯回電路來形成鋸齒波。。。。原來只要一個Vpwl_enh就可以了。。。

再來一更精彩的,用VPWL_ENH產生的這種驅動波形。

 

 

 

 

 

 

 

 

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2011-12-17 00:26
請問乘法器在哪個庫?
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gold_fency
LV.5
13
2011-12-19 08:20
請教雪版個問題。這個pspicE里面仿真是出現undefined的問題怎么解決。我看網上有個說delete norm庫。然后一起可以仿真的文件現在也成了undefined了。真糾結!(已解決,在option里面添加庫文件)
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w802kx
LV.2
14
2011-12-19 21:35
感謝樓主,正學習這方面知識呢~
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themarine
LV.5
15
2012-01-15 15:02
@xgipm
再來一更精彩的,用VPWL_ENH產生的這種驅動波形。[圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片]   

感謝這位兄弟的精彩創意,一直以為周期直線源只能設置3個轉折點。這下就可以設置無限個轉折點了。

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waterayay
LV.7
16
2012-01-20 21:39
@w802kx
感謝樓主,正學習這方面知識呢~

路過~~

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lmxaut
LV.4
17
2012-02-12 23:15
學習,雖然軟件我都還沒有安裝成功。
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jade1988
LV.4
18
2012-02-28 15:55

多謝版主;;

初學orcad,,,那個乘法器,壓控振蕩源都在什么庫里;

看了library里面好多庫啊,不知道哪些常用不常用;版主講解下啊

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yyh788
LV.3
19
2012-08-03 17:30
頂BZ,有點看不懂哦
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逆就變
LV.3
20
2012-09-27 18:44
頂LZ,希望有更多的PSPICE帖子
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逆就變
LV.3
21
2012-10-01 22:46

 

請問一下我做了樓主的最后一個仿真,這個輸出波形有個上升時間呢,是不是運放那邊設置的不太對,沒有達到理想的狀態。求指導

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逆就變
LV.3
22
2012-10-01 23:31
@xgipm
再來一更精彩的,用VPWL_ENH產生的這種驅動波形。[圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片] [圖片]   
TSF和VSF是什么意思呀
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bumper_163
LV.7
23
2012-10-04 12:15
@themarine
感謝這位兄弟的精彩創意,一直以為周期直線源只能設置3個轉折點。這下就可以設置無限個轉折點了。

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75482758
LV.6
24
2013-03-19 12:21
好貼,謝謝分享
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2013-08-08 08:58
是個好帖,估計樓主也是pspice大神吧,最近在用pspice仿真,聽說庫里面沒有功放器件,不知道樓主能否給指點一二
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75482758
LV.6
26
2013-09-14 08:36
正在學習仿真,好貼收藏了
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2014-08-11 16:45
@75482758
正在學習仿真,好貼收藏了
真不錯,正是想要的,好好學習了
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asonrs
LV.1
28
2017-03-11 14:18
學習了,頂起
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