电子电路CAD与ORCAD技术

前言

第1篇 电子电路CAD技术基础

第1章 PSpice程序

1．1 SPICE简介

1．2 程序设计准则

1．2．1 易用性

1．2．2 有效性

1．2．3 比较法

1．3 程序结构

1．3．1 程序结构框图

1．3．2 动态存储管理

1．4 元器件模型化的途径

1．4．1 物理法

1．4．2 黑箱法

1．5 分析子程序

1．6 线性方程组的解法选择

1．6．1 线性直流分析

1．6．2 线性方程组的解法

1．6．3 线性交流分析

1．7 非线性方程组的解法选择

1．7．1 列写方程

1．7．2 非线性方程组的解法

1．8 数值积分法的选择

第2章 网络图论基础

2．1 网络图

2．1．1 网络的图

2．1．2 树

2．1．3 基本回路

2．1．4 基本割集

2．2 关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵

2．2．1 关联矩阵

2．2．2 回路矩阵

2．2．3 割集矩阵

2．3 两种约束关系

2．3．1 KCL的矩阵形式

2．3．2 KVL的矩阵形式

2．3．3 元器件约束关系

第3章 电路方程的建立与编程

3．1 稀疏表格法

3．2 节点分析法

3．2．1 无受控源电路的节点方程

3．2．2 含受控源电路的节点方程

3．3 改进的节点法

3．4 直接列出节点电导矩阵的直流分析程序

第4章 电路的优化设计

4．1 灵敏度分析

4．1．1 灵敏度

4．1．2 灵敏度的重要性

4．1．3 灵敏度的定义

4．1．4 最坏情况分析

4．1．5 灵敏度分析工作流程

4．2 电路优化设计

4．2．1 优化设计工具的工作流程

4．2．2 设计变量

4．2．3 目标函数和约束条件

4．2．4 建立目标函数

4．2．5 单目标函数的优化

4．3 蒙特卡洛法

4．3．1 蒙特卡洛法简介

4．3．2 蒙特卡洛工具的工作流程

第2篇 Cadence OrCADEE简明教程

第5章 Cadence OrCAD Capture CIS简介

5．1 Cadence OrCAD Capture CIS的功能

5．2 Cadence OrCAD Capture CIS的工作环境

5．2．1 Cadence OrCAD Capture CIS结构关系

5．2．2 Cadence OrCAD Capture CIs的用户界面

5．3 Cadence OrCAD Capture CIS的配置

第6章 使用OrCADCaptureCIS绘制电路图

6．1 创建新电路图文件

6．2 绘制电路原理图

6．2．1 加载元器件库

6．2．2 取放元器件

6．2．3 放置偏置电源和接地符号

6．2．4 连接线路和放置节点

6．2．5 元器件属性编辑

6．2．6 设置网络连线节点名称

6．2．7 放置说明文字

第7章 直流分析

7．1 运行PSpice的基本步骤

7．1．1 电路原理图输入方式

7．1．2 创建新仿真文件

7．1．3 执行PSpice程序

7．1．4 输出窗口的常用操作

7．2 例题

7．3 二次扫描

7．4 静态工作点分析

第8章 交流分析

8．1 例题

8．2 交流的输出格式

8．3 游标的功能

8．4 噪声分析

第9章 瞬态分析

9．1 例题

9．2 瞬态源的类型

9．3 傅里叶分析

第10章 温度分析、参数分析与测量性能分析

10．1 温度分析

10．1．1 电路图的绘制

10．1．2 分析参数的设定

10．1．3 执行PSpice程序

10．1．4 查看文字输出文档

10．2 参数分析

10．2．1 电路图的绘制

10．2．2 分析参数的设定

10．2．3 执行PSpice程序

10．3 测量性能分析

10．3．1 电路性能分析

10．3．2 创建测量函数

10．4 参数分析例题

第11章 最坏情况分析和蒙特卡洛分析

11．1 最坏情况分析

11．1．1 电路图的绘制

11．1．2 分析参数的设定

11．1．3 执行PSpice程序

11．1．4 查看文字输出文档

11．2 蒙特卡洛分析

11．3 直方图的使用方法

11．3．1 电路图的绘制

11．3．2 分析参数的设定

11．3．3 执行PSpice程序，创建直方图

第12章 仿真行为模型及模型的创建

12．1 受控源

12．2 仿真行为模型

12．3 编辑和创建模型

12．3．1 元器件模型的编辑

12．3．2 创建新元器件模型

第13章 数字电路分析

13．1 数字电路的基本分析方法

13．2 数字信号源

13．2．1 数字信号源类型

13．2．2 数字信号发生器描述格式

13．2．3 时钟型信号源

13．2．4 基本型信号源

13．2．5 文件型信号源

13．2．6 图形编辑型信号源

13．3 数字电路最坏情况逻辑模拟分析

13．3．1 数字电路模型

13．3．2 最坏情况逻辑模拟分析

13．4 数字电路的自动查错功能

13．5 数字电路分析例题

13．6 CadenceOrCADPSpiceA/D分析

小结

第14章 PSpice—AA模型参数库

14．1 查找PSpice—AA模型参数库

14．2 查找元器件

14．3 设置高级分析参数

14．3．1 高级分析的元器件参数

14．3．2 设计变量表

第15章 灵敏度分析工具的使用

15．1 电路原理图设计及电路模拟仿真

15．1．1 电路原理图设计

15．1．2 电路模拟仿真

15．2 确定电路特性参数

15．3 调入、运行灵敏度分析工具

15．3．1 电路特性函数调整区

15．3．2 Parameters元器件数据显示区

15．4 灵敏度结果的分析

第16章 优化工具的使用

16．1 优化设计引擎

16．2 启动Optimizer工具

16．3 调整元器件参数

16．3．1 设计变量

16．3．2 调整设计变量——在Parameters表格区调整

16．3．3 调整目标函数——在Specifications表格区调整

16．3．4 误差图

16．3．5 优化的最佳结果

16．3．6 运用离散引擎确定参数值

16．4 曲线拟合分析

16．4．1 电路原理图设计及电路模拟仿真

16．4．2 曲线拟合参考文件的设置

16．4．3 曲线拟合规范的曲线参数设置在Curent表格区调整

16．4．4 优化结果的分析

第17章 蒙特卡洛工具的使用

17．1 蒙特卡洛分析参数设置

17．1．1 分布参数的设置

17．1．2 与蒙特卡洛分析相关参数的设置

17．1．3 确定电路特性函数

17．2 运行蒙特卡洛的结果分析

17．2．1 查看电路特性函数蒙特卡洛分析统计数据

17．2．2 查看PDF、CDF图

17．2．3 蒙特卡洛统计结果的分析处理

第18章 热电应力工具的使用

18．1 降额设计

18．2 Smoke工具的工作流程

18．3 无源元器件的Smoke参数设置及电路模拟仿真

18．3．1 无源元器件的Smoke参数设置

18．3．2 电路模拟瞬态仿真

18．4 调用、运行Smoke分析工具

18．5 标准降额和自定义降额方法的使用

18．5．1 标准降额条件的使用方法

18．5．2 自定义降额文件条件的使用方法

18．6 有源元器件的Smoke参数和设置方法

第3篇 CadenceorCADEE应用实例

第19章 电路的计算机分析例题

19．1 直流分析例题

19．2 交流分析例题

19．3 瞬态分析例题

19．4 交流分析和瞬态分析的比较

第20章 拉普拉斯变换、傅里叶变换和非线性电路

20．1 拉普拉斯变换

20．2 傅里叶变换

20．3 非线性电路简介

第21章 模拟电路分析

21．1 常用半导体器件

21．1．1 二极管

21．1．2 双极结型晶体管

21．1．3 场效应晶体管

21．2 模拟电路分析例题

第22章 运算放大器、数字逻辑电路分析

22．1 运算放大器

22．2 逻辑电路分析

附录

附录ACadenceOvCADPSpice提供的电路特性函数

附录B常用元器件及其参数

参考文献

……

电子电路CAD与ORCAD技术光电探测器

光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号，然后经过放大器将电信号放大，从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外，光电二极管、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号，可以用雪崩光电二极管来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下，微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区，由于碰撞电离而数量倍增，因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外，还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。

电子电路CAD与ORCAD技术半导体发光二极管

半导体发光二极管的结构是一个PN结，它正向通电流时，注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。

电子电路CAD与ORCAD技术半导体激光器

如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内，则可以得到激光输出。这种器件称为半导体激光器或注入式激光器。最早的半导体激光器所用的PN结是同质结，以后采用双异质结结构。双异质结激光器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光，同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结激光器有较低的阈值电流密度，可以在室温下连续工作。

电子电路CAD与ORCAD技术光电池

当光线投射到一个PN结上时，由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离，因此在PN结两端产生一个电动势，这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池很受人们重视。最先应用的日光电池都是用硅单晶制造的，成本太高，不能大量推广使用。国际上都在寻找成本低的日光电池，用的材料有多晶硅和无定形硅等。

电子电路CAD与ORCAD技术其它

利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏晶体管和表面波器件等。2100433B

《电子电路CAD与ORCAD技术》首先介绍电路CAD的基础知识，然后针对OrCAD l6．O，着重介绍OrCAD软件的使用方法，内容包括仿真图形输入模块Capture的使用，经典PSpice（直流、交流、瞬态、温度、噪声、傅里叶、数/模和数字等电路分析）的使用，高级PSpice—AA（其中有灵敏度、优化、蒙特卡洛、热电应力和参数测绘仪等工具）的使用。各部分均配以相应例题，便于读者学习该软件。《电子电路CAD与ORCAD技术》配有OrCADl6．O演示光盘，它的功能和规模可以满足一般科研和教学的需要。电子工程师和相关大专院校电类、非电类的学生。只要具备电工学的基本知识，都能掌握OrCAD的操作方法，使之成为从事教学，生产和科研的得力助手。

本书介绍了电子电路CAD技术基本理论知识及国际上流行的电子设计自动化(EDA)软件OrCAD/PSpiceMD9.2.3--模拟/数字混合电路分析的使用方法以及软件在电路、模拟电路分析中的应用，书后附有OrCAD公司提供的OrCADUnison Suite 9.2.3(简称OrCAD9.2.3) (大学生版)光盘。实践表明，它的功能和规模可以满足电路、电子电路CAD的教学、课程设计和毕业设计的需要。电类、非电类工科大专院校学生和工程师，只要具备电工学基本知识，都可以理解和掌握这个具有多功能的软件模拟电子实验台的使用方法。

第1篇 电子电路CAD技术基础

第1章 网络图论基础

1.1 网络图

1.2 关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵

1.3 两种约束关系

第2章 电路方程的建立与编程

2.1 节点分析法

2.2 含受控源电路的节点方程

2.3 改进的节点法

2.4 直接列出节点电导矩阵的直流分析程序

第3章 瞬态分析

3.1 常用的数值积分法

3.2 刚性(Stiff)问题

3.3 瞬态伴随网络模型第1篇 电子电路CAD技术基础

第1章 网络图论基础

1.1 网络图

1.2 关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵

1.3 两种约束关系

第2章 电路方程的建立与编程

2.1 节点分析法

2.2 含受控源电路的节点方程

2.3 改进的节点法

2.4 直接列出节点电导矩阵的直流分析程序

第3章 瞬态分析

3.1 常用的数值积分法

3.2 刚性(Stiff)问题

3.3 瞬态伴随网络模型

3.4 瞬态伴随网络模型分析法

第4章 容差分析

4.1 灵敏度

4.2 容差分析

第5章 程序结构与算法

5.1 SPICE简介

5.2 程序设计准则

5.3 程序结构

5.4 器件模型化的途径

5.5 分析子程序

5.6 线性方程组解法的选择

5.7 非线性方程组解法的选择

5.8 数值积分法的选择

5.9 OrCAD9.2的结构

第6章 电路的优化设计

6.1 概述

6.2 基本概念

6.3 建立目标函数

6.4 单目标函数的优化

6.5 多目标函数的优化

第7章 逻辑仿真(simulation)

7.1 概述

7.2 逻辑仿真的模型

7.3 逻辑仿真的算法

7.4 寄存器级和高层次仿真

第8章 集成电路的布局与布线简介

8.1 板图设计的步骤

8.2 布图的方法

8.3 布线的方法

第2篇 OrCAD/PSpiceA/D9.2.3简明教程

第9章 安装OrCAD9.2.3

第10章 使用Captare9.2.3绘制电路图

10.1 启动Capture

10.2 创建新电路图文件

10.3 绘制电路原理图

10.4 连接线路和放置节点

10.5 元器件属性编辑

第11章 直流分析(·DC)

11.1 电路原理图输入方式

11.2 创建新仿真文件

11.3 执行PSpice程序

11.4 输出窗口的常用操作

11.5 直流分析及例题

第12章 交流分析(·AC)

12.1 例题

12.2 交流的输出格式

12.3 游标

12.4 参数分析

12.5 元器件类型及关键字

第13章 瞬态分析(·TRAN)

13.1 例题

13.2 瞬态源的类型

第14章 直流(静态)工作点分析(·OP)

14.1 直流(静态)工作点分析

14.2 例题

第15章 温度、噪声和傅里叶分析

15.1 温度分析(·TEMP)

15.2 噪声分析(·NOISE)

15.3 Probe的用法

15.4 傅里叶分析(·FOUR)

第16章 最坏情况分析(·Wcase)和蒙特卡洛分析(·MC)

16.1 最坏情况分析(·Wcase)

16.2 蒙特卡洛分析(·MC)

16.3 Probe的功能

16.4 直方图的使用方法

第17章 仿真行为模型

17.1 受控源

17.2 仿真行为模型

第18章 数字电路分析

18.1 例题

18.2 数字信号源

18.3 数/模混合电路分析

18.4 PSpiceA/D9.2.3分析小结

第3篇 电路、模拟电路的计算机分析

第19 章电路的计算机分析例题--直流、瞬态分析法

19.1 直流分析(·DC)

19.2 瞬态分析(·TRAN)

第20章 电路的计算机分析例题--交流(稳态)分析(·AC)

第21章 电路的计算机分析例题--拉普拉斯变换、傅里叶变换和非线性电路

21.1 拉普拉斯变换

21.2 傅里叶变换

21.3 非线性电路分析简介

第22章 常用半导体器件

22.1 二极管(D)伏安特性

22.2 双极型晶体管(BJT)的共射伏安特性

22.3 结型场效应晶体管(PET)的伏安特性

习题

第23章 B9T基本放大电路

23.1 基本共射极放大电路

23.2 共集电极放大电路和共基极放大电路

习题

第24章 场效应晶体管(PET)基本放大电路

24.1 JFET与BJT的比较

24.2 固定偏置电路

24.3 采用自给偏置的放大电路

24.4 分压式偏置电路

24.5 MOSFET的特性

24.6 FET直流偏置放大电路小结

习题

第25章 BJT放大电路的小信号分析

25.1 放大的概念

25.2 BJT放大器的动态工作情况分析

25.3 PSpice的数据输出

25.4 BJT的建模

25.5 基本放大电路的动态分析

25.6 放大电路的频率响应

第26章 FigT放大电路的小信号分析

26.1 FET的小信号模型

26.2 JFET放大电路分析

26.3 由MOSFET组成的放大电路的分析

26.4 小结

习题

第27章 功率放大电路

27.1 功率放大器的定义和类型

27.2 共射极甲类功率放大器

27.3 乙类互补推挽式功率放大器

27.4 OP-AMP推挽式功率放大器

习题

第28章 反馈和振荡器

28.1 反馈的概念与类型

28.2 实用的反馈电路

28.3 相和频率对反馈的重要性

28.4 正弦波振荡器

28.5 非正弦信号产生电路

28.6 555定时器

习题

第29章 运算放大器(Op-Amp)

29.1 0p-Amp的基本知识

29.2 实用的Op-AmP

29.3 Op-Amp的宏模型

29.4 差分放大电路

习题

第30章 直流稳压电源

30.1 概述

30.2 分立元件稳压电源电路

30.3 集成稳压器

附录

附录 A

A.1 线性代数方程组的解法

A.2 非线性代数方程组的解法

A.3 节点法(增量网络法)

A.4 特勒根(Tellesen)伴随网络法

附录 B 元器件的模型参数和常用电路、电子电路元器件

B.1 元器件的模型参数

B.2 常用电路、电子电路元器件

B.3 数字电路

参考文献

谭阳红编著的《基于OrCAD16.3的电子电路分析与设计》是针对OrCADl6．3编写的，介绍了软件的使用方法。除了常用OrCAD Capture、OrCAD PSpice A/D和OrCAD Layout Plus的使用方法外，还介绍了OrCAD/PSpiee AA高级分析、与MATLAB软件的数据通信使用方法和一般教材上没有的使用技巧，如创建新的元件符号及外观符号的编辑、PSpice模型参数的修改和设置、文本描述PSpice程序的运行、PSpice宏模型的建立、动态系统仿真及PSpice常见问题及解决办法等。

《基于OrCAD16.3的电子电路分析与设计》可作为高等院校电子电路分析与设计等课程的参考用书，也可供电子电路相关专业的研究生、高级本科生和广大科研工作者作为参考资料使用。对其他领域的工作人员也有一定的借鉴作用。