本書在闡述電子線路CAD和優化設計技術基本概念的基礎上，結合目前在電子設計領域廣泛使用的Cadence/PSpice軟件的最新版本16.6，介紹CAD和優化設計的基本原理及相關軟件工具的使用方法，包括電路圖設計模塊Capture、電路基本特性模擬軟件PSpice AD、電路高級分析工具PSpice AA，以及與MATLAB/ Simulink相結合進行行為級和電路級協同模擬仿真的模塊SLPS。
本書在介紹Cadence/PSpice 16.6 軟件的功能和使用方法時，不但結合具體實例，而且對于初學者難以理解的概念和容易發生的問題，特別給予詳細的說明。為了方便讀者上機練習，本書還提供下載PSpice 16.6的演示版軟件及本書電路實例的網頁地址。
目 錄
第1章 概論
1.1 EDA技術和PSpice軟件
1.1.1 CAD和EDA
1.1.2 CAD/EDA技術的優點
1.1.3 Cadence/PSpice軟件
1.2 PSpice軟件的功能特點
1.2.1 PSpice軟件的主要構成 目 錄
第1章 概論
1.1 EDA技術和PSpice軟件
1.1.1 CAD和EDA
1.1.2 CAD/EDA技術的優點
1.1.3 Cadence/PSpice軟件
1.2 PSpice軟件的功能特點
1.2.1 PSpice軟件的主要構成
1.2.2 調用PSpice進行電路設計的工作流程
1.2.3 PSpice的配套功能軟件模塊
1.2.4 PSpice支持的元器件類型
1.2.5 PSpice支持的信號源類型
1.2.6 電路模擬的基本過程
1.3 運行PSpice的有關規定
1.3.1 PSpice采用的數字
1.3.2 PSpice采用的單位
1.3.3 PSpice中的運算表達式和函數
1.3.4 電路圖中的節點編號
1.3.5 輸出變量的基本表示格式
1.3.6 輸出變量的別名表示（Alias）
第2章 電路圖繪制軟件Capture
2.1 電路圖繪制軟件Capture介紹
2.1.1 OrCAD/Capture軟件的構成
2.1.2 OrCAD/Capture軟件的功能特點
2.1.3 基本名詞術語
2.1.4 電路圖生成的基本步驟
2.1.5 Page Editor窗口結構和13條主命令
2.1.6 Page Editor工具按鈕
2.2 電路圖的繪制
2.2.1 繪制電路圖的基本步驟
2.2.2 元器件的繪制（Place→Part）
2.2.3 電源與接地符號的繪制（Place→Power和Place→Ground）
2.2.4 端口連接符號的繪制（Place→Off-Page Connector）
2.2.5 互連線的繪制（Place→Wire）
2.2.6 互連線的自動繪制（Place→Auto Wire）
2.2.7 電連接結點的繪制（Place→Junction）
2.2.8 節點名的設置（Place→Net Alias）
2.2.9 引出端開路符號的繪制（Place→No Connect）
2.3 電路圖的編輯修改
2.3.1 電路圖組成元素的選中
2.3.2 電路元素選中狀態的去除
2.3.3 電路元素的移動（Moving Objects）
2.3.4 電路元素的復制（Copying Objects）
2.3.5 電路元素的刪除
2.3.6 電路中元器件的替換和更新（Replace Cache和Update Cache）
2.3.7 “操作”的撤銷、恢復和重復執行（Undo、Redo和Repeat）
2.4 電路元素屬性參數的編輯修改
2.4.1 屬性參數與屬性參數編輯器
2.4.2 修改參數值的途徑之一：文本編輯方法
2.4.3 修改參數值的途徑之二：從下拉式列表中選取
2.4.4 修改參數值的途徑之三：打開新的對話框
2.5 電路圖在屏幕上的顯示
2.5.1 電路圖顯示倍率的調整（Zooming）
2.5.2 坐標網格點和圖幅分區的控制
2.5.3 電路圖特定位置的顯示
2.6 Page Editor運行環境配置
2.6.1 Capture運行環境配置
2.6.2 新設計項目的Design環境設置
2.6.3 當前Design環境設置的修改
2.6.4 當前Page Editor環境設置的修改
2.6.5 自動備份參數設置
第3章 基本電路特性分析
3.1 模擬電路分析計算的基本過程
3.1.1 繪制電路圖
3.1.2 特性分析類型確定和參數設置
3.1.3 模擬分析計算
3.1.4 電路模擬結果分析
3.2 Bias Point分析
3.2.1 直流工作點分析
3.2.2 直流靈敏度（Sensitivity）分析
3.2.3 直流傳輸特性（Transfer Function）分析
3.3 DC Sweep分析
3.3.1 功能
3.3.2 DC分析的參數設置
3.3.3 分析結果的輸出
3.3.4 實例
3.4 AC Sweep/Noise分析
3.4.1 AC Sweep分析
3.4.2 噪聲分析
3.5 瞬態分析
3.5.1 瞬態分析的功能
3.5.2 瞬態分析參數設置
3.5.3 Check Points工作模式與相關參數設置
3.5.4 用于瞬態分析的5種激勵信號
3.5.5 瞬態分析實例
3.6 傅里葉分析（Fourier Analysis）
3.6.1 傅里葉分析的功能
3.6.2 傅里葉分析的參數設置
3.6.3 傅里葉分析結果輸出
3.7 輸入激勵信號波形的設置
3.7.1 模擬信號激勵源圖形符號
3.7.2 信號源波形的參數設置方法
3.8 數字電路的邏輯模擬
3.8.1 邏輯模擬的基本概念
3.8.2 邏輯模擬中的激勵信號源
3.8.3 邏輯模擬的基本步驟
3.9 數/�；旌夏M
3.9.1 數/�；旌夏M中兩類信號的處理方式
3.9.2 數/�；旌夏M步驟
第4章 參數掃描分析和統計分析1
4.1 溫度分析（Temperature Analysis）
4.1.1 功能
4.1.2 參數設置
4.2 參數掃描分析（Parametric Analysis）
4.2.1 功能
4.2.2 參數掃描分析的步驟
4.3 蒙特卡羅（Monte Carlo）分析
4.3.1 概述
4.3.2 進行MC分析需要解決的問題
4.3.3 MC分析步驟
4.4 最壞情況分析（Worst-Case Analysis）
4.4.1 最壞情況分析的概念和功能6
4.4.2 最壞情況分析參數設置
4.4.3 WC分析實例（差分對電路）
4.4.4 保證WC分析結果可信度的條件
第5章 波形顯示和分析模塊（Probe）
5.1 Probe的調用方式和運行參數設置
5.1.1 Probe的功能
5.1.2 Probe調用和運行模式
5.1.3 Probe啟動后窗口顯示狀態的設置
5.1.4 Probe數據文件存放內容和格式的設置
5.1.5 Probe運行過程中的任選項設置
5.1.6 Probe模塊的命令系統
5.1.7 Probe窗口的工具按鈕
5.1.8 Probe中的數字和單位
5.2 信號波形的顯示
5.2.1 Probe窗口中顯示信號波形的基本步驟
5.2.2 與波形顯示有關的Probe選項設置
5.2.3 Probe窗口中顯示波形的增減
5.2.4 輸出變量列表控制
5.2.5 模擬信號的運算處理
5.2.6 多批模擬分析結果波形的顯示
5.2.7 波形顯示標示符（Marker）與信號波形的自動顯示
5.2.8 特大數據文件的顯示處置
5.3 Probe窗口波形顯示界面設置
5.3.1 兩根Y軸
5.3.2 坐標軸的設置
5.3.3 坐標網格的設置
5.3.4 標尺（Cursor）
5.3.5 標注符（Label）
5.3.6 波形的縮放
5.3.7 波形顯示區的控制
5.3.8 波形顯示窗口的控制
5.3.9 波形顯示窗口內容的存儲與調用
5.4 電路特性值的計算（Measurement函數）
5.4.1 Probe提供的Measurement函數
5.4.2 電路特性值的計算方法一
5.4.3 電路特性值的計算方法二
5.5 電路性能分析（Performance Analysis）
5.5.1 電路性能分析的基本過程
5.5.2 電路性能分析的基本步驟
5.5.3 繼續進行電路性能分析的方法之一：屏幕引導方式
5.5.4 繼續進行電路性能分析的方法之二：用戶進行方式
5.5.5 關于Performance Analysis的其他操作
5.5.6 Performance Analysis狀態下的信號波形顯示
5.5.7 Performance Analysis應用實例
5.6 直方圖繪制
5.6.1 繪制直方圖的基本過程
5.6.2 直方圖繪制實例：Chebyshev濾波器分析
5.6.3 與直方圖繪制有關的選項設置
5.7 傅里葉變換
5.7.1 Probe中的傅里葉分析
5.7.2 與PSpice中傅里葉分析的比較
5.8 Probe的監測運行模式
5.8.1 Probe的監測運行模式（Monitor Mode）
5.8.2 模擬過程中間結果的檢查
5.8.3 電路特性分析監測符號（WATCH1）
附錄：PSpice提供的Measurement函數
第6章 PSpice高級分析
6.1 概述
6.1.1 PSpice高級分析工具的功能
6.1.2 高級分析參數庫
6.1.3 創建用于高級分析的電路設計
6.1.4 高級分析工具窗口
6.1.5 高級分析窗口命令菜單
6.2 Sensitivity工具與靈敏度分析
6.2.1 靈敏度分析的相關概念
6.2.2 靈敏度分析的步驟
6.2.3 靈敏度分析過程控制
6.2.4 靈敏度分析結果的處理
6.3 Optimizer工具與電路優化設計5
6.3.1 概述
6.3.2 Optimizer工具窗口和命令系統
6.3.3 設置待優化調整的元器件參數
6.3.4 設置優化指標
6.3.5 優化設計過程的啟動和結果顯示分析
6.3.6 采用離散引擎確定有效值
6.3.7 優化過程的控制
6.3.8 曲線擬合優化
6.3.9 “曲線擬合”應用實例
6.4 Monte Carlo工具與“可制造性”分析
6.4.1 Monte Carlo分析的步驟
6.4.2 顯示有直方圖的Monte Carlo分析結果
6.4.3 Monte Carlo結果分析之一：原始數據表
6.4.4 Monte Carlo結果分析之二：分析結果統計信息
6.4.5 Monte Carlo結果分析之三：概率密度函數（PDF）圖
6.4.6 Monte Carlo結果分析之四：累計分布函數（CDF）曲線
6.4.7 Monte Carlo分析過程控制
6.5 Smoke工具與元器件熱電應力分析
6.5.1 降額設計與Smoke工具
6.5.2 “No Derating”運行模式
6.5.3 Smoke運行結果的分析
6.5.4 Standard Derating運行模式
6.5.5 Custom Derating運行模式
6.6 多層次參數掃描分析
6.6.1 Parametric Plotter的功能特點
6.6.2 Parametric Plotter的操作步驟
6.6.3 選擇掃描參數和掃描類型
6.6.4 選擇電路特性Measurement
6.6.5 參數掃描結果分析一：在Results子窗口查看參數掃描結果
6.6.6 參數掃描結果分析二：在Plot Information子窗口查看參數掃描結果
第7章 PSpice的深層次應用
7.1 創建自定義Measurement函數
7.1.1 Measurement函數的定義格式
7.1.2 Measurement函數的重要構成元素：搜尋命令
7.1.3 Measurement的基本構成元素之二：特征數據點表達式
7.1.4 典型Measurement函數剖析
7.1.5 用戶自建Measurement函數
7.1.6 Measurement函數的編輯處理
7.2 Smoke參數與自定義降額文件
7.2.1 Smoke參數的設置方法
7.2.2 用戶自定義降額文件
7.3 PSpice輸出文件與數據轉換
7.3.1 文本型輸出文件(.OUT文件)
7.3.2 DAT文件數據格式的轉換
7.3.3 電路圖和模擬結果波形的引用
7.4 記錄PSpice AD模擬過程中間結果的文件
7.4.1 OUT文件中存放的模擬過程中間結果數據
7.4.2 直流工作點數據的存放與調用
7.4.3 MC分析中隨機數數據的存放與調用
7.4.4 記錄運行命令的CMD文件
7.5 記錄PSpice AA分析過程的Log文件
7.5.1 Log文件中的元器件Sensitivity計算結果
7.5.2 Log文件中存放的其他幾種分析中間結果
7.6 收斂性問題
7.6.1 概述
7.6.2 關鍵節點初始偏置條件的設置
7.6.3 PSpice中的任選項設置(OPTIONS)
第8章 PSpice-MATLAB協同仿真與數據交互
8.1 概述
8.1.1 SLPS簡介
8.1.2 Simulink簡介
8.2 SLPS協同仿真技術
8.2.1 SLPS協同仿真的具體步驟
8.2.2 DC/DC轉換器應用實例
8.2.3 SLPS優點和適用范圍
8.3 復雜激勵信號的MATLAB產生法
8.3.1 產生復雜激勵信號源的基本思路
8.3.2 基于MATLAB生成PSpice復雜信號源的基本步驟
8.4 PSpice仿真結果的MATLAB分析法
參考資料
前 言
隨著計算機技術的迅速發展，計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）技術已滲透到電子線路設計的方方面面。微型計算機的迅速普及，以及可用于微機系統的電子CAD軟件的推出和不斷完善，為CAD技術的推廣應用創造了無比良好的條件。為保證電子線路和系統設計的速度和質量，CAD軟件已經成為不可缺少的重要工具。電路和系統的相當一部分設計任務是采用在微機系統上運行的CAD軟件完成的。離開CAD技術，很難圓滿完成一個電路和系統的設計任務。
針對這一情況，我們于1992年出版了《電子電路CAD技術》、1994年出版了《電子線路CAD技術與應用軟件》、1999年出版了《PSpice 9實用教程》。它們都是結合當時最新版本的Cadence/PSpice軟件，來介紹CAD技術的。
在過去的十幾年中，電子CAD技術又取得了很大的發展。Cadence/PSpice軟件除了在模型和模型庫、算法和計算精度、收斂性等方面有所改善外，2003年推出的Cadence/PSpice 10版本增加了高級分析（Advanced Analysis）模塊，簡稱PSpice AA，拓寬了電路的靈敏度分析、優化設計、可制造性設計、可靠性設計等方面的功能，使得PSpice軟件真正具有一部分EDA（Electronic Design Automation）的功能。Cadence/PSpice 10.5版本中又增加了SLPS（SL代表SimuLink、PS代表PSpice）模塊，可以同時調用MATLAB/Simulink和PSpice對電路系統進行聯合模擬仿真，使得模擬仿真精度接近單獨調用PSpice進行電路級模擬的水平，而運行時間僅略大于單獨調用Simulink進行行為級仿真所需要的時間。
針對上述情況，本書結合最新的Cadence/PSpice 16.6版本，詳細介紹如何對電路進行模擬仿真驗證，以及進一步進行優化設計。
本書共分8章。
第1章在簡要介紹電子CAD技術的基本概念和OrCAD軟件系統的結構組成與功能特點的基礎上，對Cadence/PSpice軟件的功能和發展情況做了比較全面的分析。
第2章以簡單的單頁式電路圖為例，簡要介紹如何調用Capture軟件的主要命令生成電路圖，為PSpice電路模擬做好準備。
第3章結合Cadence/PSpice軟件的基本電路特性分析功能，介紹直流分析、交流小信號頻率響應分析、瞬態特性分析、直流靈敏度分析、噪聲計算、傅里葉分析、邏輯模擬和數/模混合模擬等技術的概念與模擬分析方法。
第4章介紹溫度特性分析、參數掃描技術、蒙特卡羅分析（成品率計算）和最壞情況分析等統計模擬技術的原理與方法。
第5章介紹Cadence/PSpice軟件中波形顯示模塊Probe的功能和使用方法，包括模擬結果波形的顯示和分析處理、電路特性參數的提取、電路設計的性能分析與直方圖繪制等。
第6章結合電路實例，介紹靈敏度分析、優化設計、可制造性設計、降額設計與熱電應力分析的概念和基本原理，以及如何調用Cadence/PSpice軟件的高級分析功能，完成這些分析和優化設計。
第7章涉及的是Cadence/PSpice軟件的深入應用問題，包括相關中間文件和結果文件的格式與數據的調用、提取電路特性參數的Measurement函數編寫、自定義降額因子文件的編寫、改善收斂性的策略、電路模擬仿真過程中常見問題的分析與解決方法等內容。
第8章結合實例，介紹應用SLPS模塊對電路系統進行MATLAB/Simulink和PSpice協同仿真的策略與實現方法，以及MATLAB和PSpice的數據交互問題。
本書在內容的組織和編寫風格上具有下述5個特點：
1. 本書在介紹電子線路CAD技術的基礎上，進一步介紹了電路優化設計的概念、原理以及電路優化設計的實用技術，在國內同類教材和著作中這方面內容尚不多見。
2. 本書結合目前在電子設計領域廣泛使用的Cadence/PSpice 軟件的最新版本16.6，介紹CAD和優化設計的基本原理與實現方法，具有很大的實用性。本書并不是軟件電子文檔的簡單翻譯，而是可以同時起到教材和用戶指南的雙重作用。
3. 本書在介紹Cadence/PSpice 16.6軟件的使用方法時，從基本概念入手，根據電路設計任務分類介紹相關命令的使用，并結合具體實例說明主要命令的使用步驟和注意事項，而不像一般的用戶手冊那樣只是孤立地介紹一條條命令。
4. 根據前三本書的經驗，本書采用教材的編寫風格，結合實例，深入淺出介紹基本概念和實用技術，還以“說明”、“提示”及“注意”的形式，強調說明容易出現的問題和解決方法。
5. 為了方便讀者上機練習，使用本書的讀者可從下述網址下載PSpice 16.6的演示版軟件及本書采用的電路實例：
http://www.bjdihao.com.cn/cn/download/orcad-166-lite-download.html
本書由賈新章主編。編寫得到Cadence/PSpice軟件中國代理北京迪浩公司的大力支持，公司總經理黃勝利任審校，并參與編寫了第2章。參加編寫的還有游海龍（編寫第3章、第4章）、高海霞（編寫第8章）、張巖龍（參與編寫了3.5節、4.3節、5.3.4節、第5章附錄、6.6節，協助整理了前7章的圖表以及前7章的實例運行驗證）。賈新章編寫其余章節并對全書進行統稿。
由于Cadence/PSpice 16.6版本推出的時間不長，擴展的功能多，涉及面廣，實用性強，加之編者時間倉促，水平有限，書中難免有不妥甚至錯誤之處，歡迎讀者提出寶貴意見。
編 者
于西安電子科技大學微電子學院
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