pspice编程技术
学习pspice的入门资料，很适合初学者。EDA工具应用丛书Spice/ PSpice绵程技术高燕梅房蔓楠编A995B9電子工業出版Publishing House of Electronics industry北京· BEIJIⅠNG内容简介在众多的计算机辅助设计(CAD〕工具软件中,pie程序是精度最高、最受欢迎的软件丁具许多EDA系统软件的电路模我都分都是用ice序来完成的。本书系统讲述spie/ PSpice編程技术,并提供大量的编程仿良实例。全书分为7章1第1章介绍Spie程序的功能和特点;第2章和第3章分别介绍 PSpice Is版和wnws版的编程电路图绘制电路分析及波形处理方法;第4章介绍元器件的spce模型及参数;第5章介绍各种spre数学宏模型和系统宏模型;第6章绘出常用电路的仿真实例;第7章讲述运行 Spice序时可能出现的不收敛现象以及克服不收敛问题的方法本书可作为大中专院校电子类专业的教材或实验考书,也可供屯了系统设计、开发人员和电路设计爱好者参考a未经许叮,个得以任何方式复制或抄袋本书之部分或全内容。版权所有,侵权必究图书在版编目【CP}数据Spic:e/FSpice编釋技术/高燕悔房蔓楠编著.—北京:电子工业出版社,2002.6(EDA|县应用丛书sN7553691RI.S…〗.①高…②房…Ⅲ.电子电路一计算机辅助设计一应用软件, pice/Pspice-程序设计tY. TNI02屮国版本图书馆CP数据核字(2002)第035519号责任編辑:张来盛印刷:北京大宇星印圳出版发行:电了工业出版社htp://ww.phei. Com.cn引京市海淀区万寿路173信箱邮编100035经销:各地新华书店于本:787×10921/16印张:1925字数:4928千字版次:2002年6月第1版2002年6月第1次印刷印数:6000册定价:2800元凡购买旦子L业出版社的至书,如有缺损问题请向购买书店调换。若书店售缺请与本社发行部联系联系电话:(C0)68279077臃着计箅机技术的飞速发展,计算杋辅助设计(CA门)技术已成为屯路设计工程师不吁缺少的有力工具。国内外电子线路CA软件的相继推出与版本更新,使CA技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域,如电路图的绘制、模拟电路仿真、逻辑电路分析、优化设计、印刷电路版的布线等。CAD技术的发展使得电子线路设计的速度、质量和精度得以保证在众多的CAD工具软件中,Spce程序是精度最高最受欢迎的软件T具,许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用 Spice程序来完成的。Ppie是Spce程序应用在P!上的程序,它的主要算法与 pire相同。由于 PSpice A/程序集成了模拟与数字电路的仿真运算法,它不仅订以仿真单一的模拟电路或数字电路,而H可以有效、完善地仿真模拟和数字混合电路。经过多年的改版, PSpice AD以其强大的功能炇高度的集成性而成为现今最受欢理的电路仿真软件。 PSpice程序已被另一家在FDA领哦的大公司 OCAD并购,更名为 OrAD PSpice A/D,版本升级为v。根据多件来对 Spice程序的学习和讲究我们认为,然pice程序不断升级,各种版本的编辑窗口变化多端而豆新功能不断发展,令初学者眼花缭乱,但如果能首先掌握Spie程序的基本编程语言,即 pice pos版的編程方法,了解Spi程序的基木计算方法和常用模型,就掌握了pice程序的真谛,任何版本的pice程序都能轻松驾驭。基于这一点,衣编群本书时,我们以 PSpice的0s版为例,详细讲解 Spice的基本编程语言,由浅入深,求消晰易懂。这是本书与其他Psce程序书籍不同的重要特点,希望读者在使用木书时会有深刻体径杯书内容分为7章。第1章概要介绍$pe序的功能和特点;第2章详细介绍PpieDOS版的编程方法和各种分析功能对各种元器件及电路给出了编程示例使得初学者很容易掌握;第3章洋细介绍 ISpice Windows版应用轶件的电路图绘制和电路分析、数据波形处理方法;第4章详细介绍二极管丑r晶体管、MOS场效应管等器件的模型电路及参数,并有详尽的图形公式讲解;第5章介绍应用 PSpice程序编程功能实现的各种数学宏模型和系统宏模型,这些宏模型可以内置于电路系统中,代替部分电路模块的功能或作为测试源,乜可以代替不需设计的屯路部介,使得电系统的分析测试简化,精度提髙;第6章给出·些常用电路的仿真实例;第7章介绍运行spie程序时可能出现的不收敛现象和克服不收敛问题的方法本书的主要特点(1)适用于初学者。本书对DO版的ppie程序作了详细约介绍,给出了各种电路的编程举例;对 Windows版 PSpice程序的各种菜单命令给出了详细的说明,使初学者能很快学会绘制电路图的方法,并应用各种指令进行分析,打印输出结果。(2)适用干木科、专科学牛和电路设计爱好者。学优布学会应用spic程序后,可以随时方使地利用 Spice软件检查作业,完成电路设计编程和课程设计任务如果他们对电路的基木理论不清楚,就不会有正确的运算步骤也不能从程序中得到正确的解答,这时学生就需要修改稆序。这种反复运算的过程是教会学生本理论的有效方法。电路教学实践表明,孜科书中的与颞没钌作一的题,最好的解答往社是越出常规的。理论学习好的学生,往往不一定能解决实际的工程问题,从而不能话应激烈的市场竞争的需要。实际的工程问题必狐通过反复设计实践来解决。应用 spice程进行设计,能够培养学竺的创造性思绁。(3)Spie序是实验师的好帮手。粗通计算机技术的教帅可以通过本迅速地掌握ice编程技术将其应川于实验教学,既可以鼓助学牛进行创造性的实验活动,可以桰助学生加深理解理论分析的步骤和结果。在应用实际元器件和仪表进行实验时,由于元器件、设备和时间的限制,学生只能徹一些确定的实验:而应用spce教件进行设计,学生可以进行多种电路实验,将多种设计方案输入计算机,用 Spice软件调测设计电路,比较改进设计结果些实际也路的成功设计,可以更加激发同学们的创造热情,迅速提高他们的电路设计能力(4)为1程技术人员提供了详尽的模型资料和有效的宏模型。读者在设计电路时,可根楞设计需要选定模型参数,在调测屯电路时可以通过修改模型参数来得到最设计结果。由于编著者水平有限加之吋问仓促;书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正:。编著者202年1月目录第1章论…(l)第2章 PSpice DOS版编程…看司即甲4p■即甲p甲唱自即看■口口申d『p自11■■督會血血血11■2.概述111……………,……………………(4)版 PSpice的组成2.]2 PSpice的装与运行翻山酯■口鲁鲁■一口即……………(5)2.2屯路描述…………(5)221电路描述语句自■中中■山2.2.2分柝指令格式………2.2.3输出指令格式中·中·P…(10)2.24简单程序举例…………(10)2.3元器件描述………(11)23.1元件描述语付………23.2器件描述语句……………………………………………………………………(20)2.3.3屯源描述语句■■L■昌L山昌山▲(49)4分析指令(55)4.1直流分忻指令……■■卜■P■鲁■自曾血自自血自血自■自血■■血■■血自鲁自■血b曲會血………(55242交流分析指令(57)24.3噪声分析指令57)244膦态分析指令………………亠郾·■·▲·↓↓↓↓中·dpc+■鲁■q(582.4.5傅里叶分析■■■58)2.5输出指令■日「■■■早,■■『卩q卜■↓■4晋b量b………(59)2.s.1数据打印评句……………………(59)2.5.2文本绘图语句…………………f6l2.5.3图形后处理程序(62)2.5.4打印宽枣话何62)2.6其他功能描述语句P·14昌山如■+--中『甲中即『『日『日4d『‘(63)2.0.1任选唤培句4聊ψψ■中φPp中p白pq◆F(63)26,2结束语句……(64)2.6.3包含话句………………………(64)2.7子电路与库函数日申曾·曾平4甲·個■■冒PPPP■宁■4■b■個自自■鲁血自鲁d咖·■卩聊即p聊(64)2.7.l器件模型语句 MODEL〔65)2.7.2库函数调用语句UIB65)2..3子电路调用语句SHKT…………s…………*(66)28数字电路模拟■■■■冒P冒4bb■凸山……………………(6)8.1概述662.8.2数字电路器件………………678.3数宁信号游72)2.8,4数电路的 P=pice分析·督■■『■冒?冒■會4會■1■■■■‘‘■t76第3章 PSpice Windows版编程833.1概述(833.2绘制电路原理图■■冒冒冒■1冒冒■■■『■冒■■■曾■■■■■■■833.2.1打开 Schematics程序项3.22绘图窗计的址能建84)3.2.3绘图常用命令顶853.3电路分析司口■■■◆■●■血曲(92)3.3.1打开Fps耙序项鲁血■923.3.2 PSpic:e常用角令项…923.4杳看输出波形…………………………………(933.4.1打开Prb程序项(933.42Pmhe窗冂的功能键…(3343Prhe常用命令项■■■■■■P■血l自自■L自·_甲■唱司·■■……………(953.5建立元件库……9?3.5.L打开Pats程予项……;………3.52元件库窗口的功能键冒士14■+■b93.5.3Pars常用命仝项……甲甲郾·!···』■▲--rT……(99)3,6激励源编辑器……(1033.6.1打开激励源绢辑窗口,……s"…""………(1033.6.2激源编辑窗口的功能键(104)激动源编器常用命令项3.7设汁举例卜:4幽■山■■■▲甲曾番甲晋P晋量青↓dd画晶1103.7.谩计一个数字电路……(LlO3.7.2温度分析实例………■音鲁白中中P中甲甲P『TPP■個◆自冒t(1I537.3噪声分析实例…(1203.7.4傅甲叶分析实例…;;…7.5多数分析实例………………(124)3.7.6 Mante Carlo分析与性能分析…………………(127)37.7最荣悟况分析;q■■T■■■■(l3第4章Spce元件模型与模型参数…………………(1344. I Spice二极管模刑■冒■1■■中1344.1.Ⅰ大注人电流的-极管静态DC模型(]364.1.2极管信号模型…■■■■■■■I38极管的温度模型1384.2双极型晶体管模型和参数提取……(1394.2.上BT模型慨述∴……………………"…(l39)4.2.2lrs-M钏l模型…(14l)4.2.3 Gummel-Pon模型p:4日由·亠‘(1454.3MGS场效应管(MOET)模型参数和提取(150)4.3.1 MOSFET的Sice一级静态镆型(150)4.3.2 MOSFET_·级静态模型·(1524.3.3M0SFET_级静态模型·A.·.日.B4L日.BB昌吾4↓bh如昌4吾山聶如亠↓4亠(154)4.3.4 MOSFET Spice棋型的比较■1■‘』中中中中中中中山十啬4鲁山平『■+一(155)44结型场效应晶体管(JFFT)模型和参数提取………………………………(157)4.4]N沟道JFF静态模型…■血■函■幽血………(158)4.4.2JEY大信号模型(159)4.5砷化镓金属≯导体场效应晶体管( GaAs mesfet)模型1自中……(160)4.6数字器件模型(161)4.6.l逻辑门电路………………………………**……(1614.6.2融漫平卩■甲P甲↓甲罾↓晋甲■■!甲青罾晉甲■■『卜鲁昏■晋}■_■■d晋d矗啬(16446.3可编程逻辑器件(PLA……(167)4.6.4数字UO接口子电路……………………………;……"(]70)4.6.57400系列TT和CMOS模型库(173)4.66CM84000系列模型库(184)4.6.7数字器件型举例………r…………………(187)第5章Spce数学宏横型(192)5.1数学功能宏模型……………………………………………………(192)5.L.电压加法器太模型T平■■『冒■■■■■■■■昌…(192)5.1.2电压乘法器宏模型…■甲qF『冒PP■曾………s…s……s………:(193)5.1.3电生除状器宏模型(195)5L4电压平方室模型(196)5..5理想变压宏模型h■甲甲普平罾甲甲■p■■b▲pt(197)5.L.6电压求平主根宏模型………………(198)5..7三角波/弦波转换器(20)5..8电压柑移电路(202)5l.9电压积分器宏模型看号『冒晋■■血dq·号司鲁■■■唱自血◆血■■自■■■p甲聊要L4↓(204)s.上,10电压徽分宏模型…;(206)5.].1电压绝对连宏模型…■■■矗■bt(207)5.].12电压峰值深测器宏模型LL山L山(2105.1.13频率乘法………………∴…(2lt)s.1.14频率除法据……(213)5.1.15频率加法据减法器……(215)5.].16相泣探测器(217)5.1.17传输线宏嫫型…号P■甲↓【■冒h219)5.1.18施密特触发器宏模型……;………………………………………(220)5.1.19电压取样一保持电路宏模型4■郾司郾■4L晶………………………(223)5.].2咏冲宽变调制器宏模芈…………(2245.1.21电压填度调制器宏模型……(226)5.L.22电压对数放大器宏模型■■■(228)5.1,23N次根提取电路宏模型…(229)5.1.24拉氏变换宏模型…………………(232)5.2系统方程去模型…(232)52.]微分方程纤的积分型模拟法……………………………(232)5.2.2微分方程组的微分型模拟法………(236)5.23网络函数的Sice电路模型…(238)53非线性器件的Srie模型…………………,…………(246)5.3.1传感器件的Sice瞬念分析…:(246)5.3.2负值电慼和电容的Spie宏模型T?冒■T冒P250533运算放大器的Spe宏模型…………………(252第6章常用电路编程实刨…………………………………………………………(259)第7章 Spice的收斂问题(290)7.1什么是收敛问题鱼山d山血d血血dp血■■p甲1甲4·甲"qP+P290)7.2如何解决收敛问题……bdd■d…(290)7.2.]解次不收敛问题的思路……(290)7,2.2解决不收敛问题的可行力法…………(291)7.2-3解袂不收问题的条件参数和指令…(2927.3常见的错误信息…………甲甲司罪郾甲【即着L着4■■d·4画斗香山4·…(293)參考文献………………………(299)
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FLUENT经典算例合集7个
案例分析的电子书《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)目录前言..2目录FLUENT经典算例翻译之一算例1介绍如何使用 Fluent算例4非定常可压缩流动模型.52算例5辐射与自然对流模拟·:······99FLUENT经典算例翻译之二算例13使用非预混燃烧模型151算例15蒸发性液体喷雾建模.∴214算例18使用混合物多相模型和欧拉多相模型..∴252算例21使用欧拉多相粒子传热模型垂··D垂垂垂。看垂垂垂看D看垂·D4。垂278ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)算例1介绍如何使用 Fluent引言此向导通过图例说明了一个发生在混合弯管处的两维湍流流动和传热问题的求解方法和过程。这种混合弯管的结构常见于发电厂和化工厂的管道系统中。正确计算出弯管内流体交汇处附近的流场和温度场分布,对于设计合适的入口管道位置具有重要意义通过此向导,用户可学会以下内容●在 Fluent中输入网格文件使用混合单位制去定义儿何体和流体的属性设置强制对流的湍流流动的流体物性和边界条件迭代计算并使用残差监视器监测计算过程及其收敛性●使用隔离求解器进行求解使用等势图检察流场和温度场●运用二阶离散化方法重新计算以获得更佳的温度分布对网格进行温度梯度自适应,进一步求解更佳的温度场分布前提条件在学习此向导之前,假设用户还没有使用 Fluent的给验,不过,已经学习过用户指南第一章中的简单算例,并且熟悉 Fluent的界面及其指南中的规约可题描述问题如图1-1所小。一股温度为26℃的冷流体流入大管道,在弯管处与另股温度为40℃热流体混合。管道的长度单位为英寸,而流体的属性和边界条件则使用国际单位。入口管道的雷诺数为2.03×105,因此,选择湍流流动模型。4ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)P =100 kg/viscosity8x14FConductivity: k=0.537 Y4 miK2SpC Ic Heat 9=4216 Jkg-k6酽.2mT1121m图图1-1问题说明准备工作1.从 Fluent的文件光盘中拷贝文件 elbow/ elbow, msh到电脑的 Fluent作日录中对于Unⅸx系统,当把文件光盘放入电脑光驱后,可以在以下目录找到这个文件:/ edrom/uent61/help/ tuttles述 cdrom为电脑的光驱目录对于 windows系统,当把文件光盘放入电脑光驱后,可以在以下冂录找到个文件cdrom: fluent 6.1 help tutfiles上述 cdrom为电脑的光驱目录2.启动 Fluent,选择2D求解器。ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)第1步:与网格相关的操作读取网格文件 elbow, mshFilc→Read+}CascSelect fileFiterh,于d,SH,GRdirectoriesFileshome user tutorial/elbow. msh/home userautorialaCase Filehome /user/tutorialoKFiterCancela)在 Files项中点击选中 elbow. msh,然后点击OK完成操作。注意当 Fluent读取网格文件的同时,信息会不断显示在反馈窗口内,报告网格转化的过程。当读取网格文件完毕, Fluent的反馈窗凵会显示共读取了918个三角形的流体单元,以及许多带着不同分区标识符的边界面。2.网格检查。Grid→} Check6ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)F1uent的信息反馈窗口会显示如下信息:Grid checkDomain extentscoordinate:min(m)=0.0000009+00,max(m)=6.400001e+01y- coordinate:min(m)=-4.538534e+00,max(m)=6.400000e+01Volume slatisticsminimum volume (m3): 2.782193c-01maximum volume (m3):3.926232e+00total volume (m3):1.682930e+03Face area statisticsminimum face area (m2):8.015718e-01maximum face area(m2):4. 118252e+00Checking number of nodes per cellChecking number of faces per cellChecking thread pointers.Checking number of cells per faceChecking face cellsChecking bridge facesChecking right-handed cellsChecking face handednessChecking element type consistencyChecking boundary typesChecking face pairs.Checking periodic boundaries.Checking node countChecking nosolve cell countChecking nosolve face countChecking face childrenChecking cell childrenChecking storageww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)Done注意网格检查结東后,信息反馈窗∏会以默认的SI单位制给出网格在ⅹ轴和Y轴上的最大和最小值,并将报告出网格的賦它特性。网格检查还会报告出有关网格的任何错误。需要特别注意的是,确保最小体积不能是负值,否则 Fluent无法进行计算。在SI单位制中,默认单位是m,若想改变单位制,使用 in ches:可以打开 Scale grid对话框。3.平滑(或者交换)网格Grid→} Smooth/swap…Smooth/Swap GridsmoothSwap InfoMethodNumber SwappedskewnessMinimum skewnesscumber visitedNumher of lerationsSmoothCloseFluent读取网格文件后,平滑三角形或四边形网格是一个良好的习惯,那样能确保使用质量铰好的网格进行计算。a)点击按钮 Smooth,再点击按钮Swap,重复上述操作,直到 Fluent报告没有需要交换的面为止。若 Fluent再无法通过交换改善网格质量,则没有平面可被交换了。b)点击 Close关闭对话框。ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)4.更改网格的长度单位Grid→ scalea)在 Units conversion(单位转换)项的 Grid was created ln(网格长度单位)的右侧下拉列表中选择In(代表选择了英寸b)点击 Scale按钮,更改长度单位。在 Domain extents栏中采用了默认的SI单位制,长度单位为mc)点击按钮 Change length Units,设定 inches(英寸)为此次计算采用的长度单位确保Xmax(in)和Ymax(in)中数值为64英尺。(如图1.1)Scale gridScale factorsUnit a conversion00254rid Was Created In inY0+0254Change Length UnitsDomain extentsXmax [in]E4400001Ymin (in534Ymax(in) 64scaleUnscaleCloseHeld)计算采川的长度单位已被吏改为 inches(英寸),此时便能正确反映网格的几何尺寸注意此算例的求解过程中,除了长度外,其它单位均采用SI制。一般来说,没有必要对其它单位进行改动。按照上述的操作,长度单位已被确定为 inches若用户想采用别的单位制作为长度单位,如mm,可以在 Define的下拉菜单中打开 Set units对话框,进行更改。ww.myCFDcn《数值计算与工程仿真》专刊一 FLUENT HELP算例精选中文版(→)5.显示网格。(图1.2)Display→Grid,,Grid DisplOptionsEdge TypeSurfaces三彐p Mores今Atermal-3pressure-outlet-7H Edgesv feature velocity-inlet-5p facesy outlineuelocily-inlet-rall-4Partitionswall-iiShrink factor到终安Surface Types且彐Surface eame patternclip-surfHatchfanOutline InteriorDIsplayColorsCloseHelpa)确保在 surfaces项屮的所有表面都被选屮,然后点击 Display。ww.myCFDcn
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