1、 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 1pspice电路分析与设计电路分析与设计 第第4章章 之电路宏模型之电路宏模型 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 2宏模型概述 宏模型是电子系统或其子系统、子网络的简化等效表示。可以是一个等效电路，也可以是一组数学方程，一组多维数表，或是表达更复杂电路的某种符号形式。特点是在一定精度范围内，模拟原电路端口特性。但降低计算时间，节省内存要求。主要用在模拟电路高层次仿真和大型电路的分析设计中。中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 3概要 4.1 数学函数宏模型 多项式模型，代数方程宏模型，拉氏变换模型 4.2 表格宏模型 一般表格宏模
2、型，频率响应表格宏模型，4.3 构造型宏模型 稳压二极管，施密特触发器，压控振荡器，运算放大器，可控硅器件 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 44.1 数学函数宏模型 数学函数宏模型是指用显示数学函数、方程或传输函数来描述电路特性的一种模型形式，也称为行为及模型，可用来实现较为复杂的模拟电路的功能，进一步扩展电路仿真的能力和灵活性。多项式模型 代数方程宏模型 拉氏变换模型 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 5多项式模型 多项式模型即为非线性受控源，是用一组多项式描述非线性受控源的输入输出的函数关系。可以方便地表示各种不同信号的相加、相减、相乘、开方等运算。关键字为POLY，
3、主要是确定：自变量的维数，多项式的一组系数。中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 6 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 7F=p0+p1*x 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 8 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 922012345.fpp xp yp xp xyp yEMOD 3 0 POLY(2)(1,0)(2,0)0 0 0 0 1举举例例 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 10AN AMPLITUDE-MODULATED CIRCUITV1 1 0 SIN(0 1 50K)V2 2 0 SIN(1 0.9 1K)R1 1 0 1E9R2 2
4、 0 1E9EMOD 3 0 POLY(2)(1,0)(2,0)0 0 0 0 1RL 3 0 1E6.TRAN 10U 1.6M.PROBE.END 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 11 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 12代数方程宏模型 这是一种用简单数学表达式描述非线性受控员的输入输出关系的宏模型。输入格式：E(G)XXX N+N-VALUE=表达式 举例：G1 0 2 POLY(1)(1,0)1 0 -1 G1 0 2 VALUE=1-V(1)*V(1)G2 2 0 POLY(1)(2,0)0 0 1 G2 2 0 VALUE=V(2)*V(2)中北大学中北大学
5、 2022年年8月月9日日 13 ES 2 0 POLY(4)(1,0)(3,0 (4,0)(5,0)0 +0.7157 -1.2529 -1.5349 -0.7157 ES 2 0 VALUE=0.7157*V(1)-1.2529*V(3)-1.5349*V(4)-0.7157*V(5)数学表达式描述非线性受控源比多项式更加直观和方便。通用性不及多项式模型 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 14拉氏变换模型 PSPICE中可以用拉式变换的系统函数来定义非线性受控源。从而求得电路的频域特性和时域特性。输入格式：E(G)XX N+N-LAPLACE EXPRESSION=LAPLACE
6、 TRANSFORM 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 15 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 164.2.1 一般表格宏模型 表格宏模型使用前提：非线性特性的函数关系未知 虽然函数形式已知，但很复杂，为了节省时间 使用方法：把测试数据制成表格，让计算机通过查表实现。用非线性受控源表示，具体格式：E(G)XX N+N-TABLEEXPRESSION=INPUT VALUE,OUTPUT VALUE 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 17 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 184.2.2 频率响应表格宏模型 用表格模型表示电路频率特性，具体格式：E(G)X
7、X N+N-FREQ EXPRESSION=FREQUENCY,MAGNITUDE,PHASE 输入数据为频率 输出数据为电压或电流的幅度和相位 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 19 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 20 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 214.3 构造型宏模型 构造型宏模型可以由简单的数学宏模型或表格宏模型和电阻、电容，以及尽可能少的二极管、BJT、MOS、JFET等有源器件组成更加复杂的宏模型。中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 224.3.1 稳压二极管虚线框内为稳压二极管宏模型，其中D1模拟正向特性；二极管D2、电压源VZ和电
8、阻RZ模拟反向特性，D2为理想二极管(n=0.001),VZ等于击穿电压 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 23 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 244.3.2 施密特触发器 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 25 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 26 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 27A SCHMITT TRIGGER MODELRI 1 0 1MEGE1 2 0 POLY(2)(1,0)(3,0)+2.5E7 -1E7 1.5E7R1 2 3 1TC1 3 0 1E-15D1 3 4 DMV1 4 0 1D2 5 3 DMV2 5
9、0 -1 E2 6 0 POLY(1)(3,0)2 -1R2 7 0 1GRO 6 7 1K.MODEL DM D N=0.001VI 1 0 PWL(0 -5 2U 5 4U -5).TRAN 10N 4U.PROBE.END 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 284.3.3 压控振荡器 压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中最基本的电路单元。它的特点是输出振荡频率与输入直流控制电压成线性比例关系。宏模型框图如图4.3.7 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 29 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 30VCO MACROMODEL CIRCUITRI 1 0 1
10、E6G1 0 2 POLY(2)(1,0)(4,0)+0 0 -2E-4 0 -1E-4R1 2 0 1TCT 2 3 1NVS 3 0 PULSE(1 0 1N)G2 0 4 POLY(2)(2,0)(4,0)0 1 1 C2 4 0 100PR2 4 0 1E3D1 4 5 DSD2 6 4 DSVBH 5 0 DC 1VBL 6 0 DC -1 VI 1 0 PWL(0 0 100U 0 110U 1 200U 1 210U 2 300U 2 310U 3 400U 3).MODEL DS D(N=0.01).OPTIONS ITL5=0.TRAN 1US 400U.PROBE.END
11、中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 31 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 324.3.4 运算放大器 在模拟集成电路中研究最早、最充分的就是运算放大器的宏模型，而且已被广泛应用与电路仿真中。中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 33运算放大器OP07宏模型如下 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 34SQUARE WAVE GENERATORR1 3 5 100KR2 4 5 100KR3 4 0 100KC1 3 0 33300PXOP 4 3 11 12 5 uA741VDD 11 0 15VEE 12 0 -15.LIB E:PSPICEUserLibe
12、val.lib.TRAN 0.01M 10M UIC .PROBE.END 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 35 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 364.3.5 可控硅器件 可控硅器件又称为晶闸管，是一种大功率半导体器件，具有耐压高、容量大、控制灵敏、效率高等一系列有点，常用作对大功率电源进行控制和变换。一些可控硅模型的下载：http:/ 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 37 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 38A SCR CIRCUIT.INC MM2.CIRVI 2 1 SIN(0 311 50)D1 3 2 MDD2 3 1 MDD3 2 4 MDD4 1 4 MDRL 4 0 100XSCR 0 5 3 SCR_MMT08B350T3RS 5 6 1KVG 6 3 PULSE(0 10 TD 0 0 2M 10M).MODEL MD D.OP.TRAN 0.1M 40M 0 0.1M.PARAM TD=2M.STE PARAM TD LIST 3M 5M.OPTIONS ITL5=0.PROBE.END 中北大学中北大学 2022年年8月月9日日 39
