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序言 電子設計自動(dòng)化EDA技術(shù)的發(fā)展和應用對電子設計的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。EDA技術(shù)的深入發(fā)展和廣泛應用，帶給電子設計師更完善的設計方法，更短的設計周期，使其產(chǎn)品更具競爭力。 ORCAD/PSPICE是ORCAD公司與MICROSIM公司將兩公司在電子設計領(lǐng)域得到廣泛應用的ORCAD軟件包和PSPICE軟件集成在一起而構成的EDA軟件系統，其功能相當完整和強大。前段處理程序為ORCAD CAPTURE，負責電路圖的繪制、仿真參數的設置以及產(chǎn)生網(wǎng)表等報告文件。在電路圖通過(guò)驗證后，可以進(jìn)入后續的LAYOUT PLUS程序進(jìn)行印刷電路板的設計，或是進(jìn)入EXPRESS程序進(jìn)行可編程邏輯元件PLD或FPGA的設計。后段ORCAD PSPICE負責軟件的仿真驗證。 本文著(zhù)重介紹元件符號庫的建立、參數的修改、新元件的模型建立。 符號庫的修改和建立 EDA軟件的元件模型包括符號庫和相應的參數。如果僅僅是電路原理圖或PCB圖的需要，則只需要符號庫的內容。如果對該符號還必須作仿真，則該符號所代表的器件必須有參數的支持，即必須對符號賦予參數。所以一個(gè)元件模型是由符號和參數兩部分組成的。 ORCAD/PSPICE已經(jīng)內建了約2萬(wàn)個(gè)常見(jiàn)的電子元件模型，但是隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展和新元件的不斷問(wèn)世，或出于個(gè)性化設計需要，又或者內建元件庫內沒(méi)有合適的元件，這時(shí)就需要通過(guò)修改原有元件或創(chuàng )建新的元件等方法來(lái)建立符合要求的新元件。 1．修改原有元件的符號 修改原有元件的符號一般有復制、修改和保存三個(gè)步驟。 下面以NMOS管為例子，將原有如圖1所示的元件修改為圖2表示的新元件。如果不對新建符號的參數做修改，則新建模型的參數屬性將保持不變，所以無(wú)論使用哪個(gè)元件，對仿真結果都沒(méi)有影響。 (1)復制。在原有的元件庫BREAKOUT.OLB中，選取MbreakN，將其復制，粘貼到新建的庫如LIBRARY2.OLB內，選中復制后的元件，并點(diǎn)擊右鍵，出現如圖3的菜單。 (2)修改。點(diǎn)擊圖3菜單中的Edit Part，即出現元件編輯圖窗口，利用窗口右邊的畫(huà)圖工具欄或PLACE菜單中的繪圖指令將原MOS管(圖1)修改為新MOS管(圖2）。 (3)保存。將修改后的符號存盤(pán)（可按存盤(pán)快捷鍵）。 在完成以上三個(gè)步驟后，已經(jīng)建立起一個(gè)名為MbreakN'的新元件。因為未修改其模型參數，所以新元件的特性與原有的晶體管MbreakN完全一樣。 2．創(chuàng )建新的元件符號 其一般步驟：開(kāi)啟所要新增元件的元件庫，或全新的元件庫；編輯新元件圖,元件圖可由其他已有的元件復制過(guò)來(lái)；建立新元件管腳；編輯新元件屬性；存盤(pán)。 下面以一復合包裝LED為例，按照上述過(guò)程介紹創(chuàng )建新元件的步驟。 (1)打開(kāi)一新元件庫，并選取EDIT菜單里的NEW PART，則出現新元件屬性對話(huà)框，定義新元件的名稱(chēng)為L(cháng)ED-BAR, 元件序號前綴為U，PCB元件封裝名稱(chēng)DIP10,定義每一封裝里的單元件的數目為5，設定封裝內單元件的類(lèi)型為相同。所有設置完成后按確定。 (2)在出現的新元件編輯圖窗口中，利用右邊的畫(huà)圖工具欄或PLACE菜單中的指令畫(huà)出一個(gè)LED，同時(shí)也可復制已有的LED。例如我們選取Discrete.lib里的LED, 按EDIT開(kāi)啟元件編輯，而編輯區中正是這個(gè)元件，選取整個(gè)元件圖粘貼到新元件編輯圖上即可，如圖4。 (3)對各個(gè)單元件的引腳進(jìn)行定義。點(diǎn)擊某個(gè)引腳后會(huì )出現一引腳屬性對話(huà)框，將各引腳進(jìn)行定義，此處定義為(A,1)和 (K,10)，如圖5。 (4)選取VIEW菜單中的NEXT PART，出現一同圖4相同的LED，重復步驟3定義其管腳。 (5)重復步驟4，將剩余的三個(gè)LED管腳分別定義完畢。 (6)編輯新元件屬性。選取OPTION菜單中的PART PROPERTIES，出現元件屬性對話(huà)框，如圖6，在其中修改各個(gè)LED管的基本屬性，如管腳名，管腳數的顯示與否等。 (7)選取VIEW 菜單中的PACKAGE來(lái)觀(guān)看整個(gè)包裝的元件情況，如圖7。如果必要還可選取OPTION菜單中的PACKAGE PROPERTIES修改包裝屬性。也可通過(guò)雙擊任一單元件，切換到單個(gè)元件圖中。 (8)存盤(pán)完成新元件創(chuàng )建。 模型參數的修改 當我們需要一些特定性能的元件而庫中沒(méi)有該元件時(shí)，可以通過(guò)元件編輯程序新建其仿真模型參數或修改現有元件的仿真模型參數以做出合乎要求的新元件。 一般而言，比較快捷的模型建立方法是直接由元件廠(chǎng)商提供。而用戶(hù)較常用的情況就是在已有元件的仿真模型參數基礎上將其修改為合乎要求的元件。上面兩種建立符號庫的方法得到的新元件也可在調用后通過(guò)修改其原有的參數得到符合要求的新參數模型元件。 參數修改的一般步驟是：調用庫中的原有元件；打開(kāi)原有元件的模型參數窗口；修改參數；保存參數修改后的元件，即得新元件；仿真驗證。 下面以硅整流二極管D1N4002為例，通過(guò)如上步驟來(lái)修改參數，以降低其門(mén)檻電壓Vb。 (1)調用原有的元件。從原有的元件庫Diod.odb中調用硅整流二極管D1N4002。為了驗證的方便，繪制如圖8所示電路。 (2)打開(kāi)原有元件模型參數窗口。選中電路圖中的D1N4002，點(diǎn)擊右鍵，后選取菜單中EDIT PSPICE MODEL，則出現如圖9所示的model EDITOR窗口。 圖9中左邊是元件模型名稱(chēng)D1N4002，右邊用PSPICE模型語(yǔ)句定義了它的所有模型參數。 .MODEL D1N4002 D(IS=14.11E-9 N=1.984 RS=33.89E-3 +EG=1.110 CJO=51.17E-12 M=.2762 VJ=.3905 FC=.5 +NR=2 BV=100.1 IBV=10 TT=4.761E-6) 二極管模型語(yǔ)句的一般格式如下： .MODEL 其中model name是模型名，D是二極管的類(lèi)型代號，model parameters是模型參數及其值，在本例中IS是飽和電流，N是注入系數，RS是歐姆電阻，EG是禁帶寬度，CJO是零偏PN結電容，M是梯度因子，VJ是結電勢，FC是正偏耗盡電容系數，NR是ISR的發(fā)射系數，BV是反向擊穿電壓，IBV是反向擊穿電流，TI是渡越時(shí)間。 (3)修改參數。將飽和電流參數IS由原來(lái)的14.11E-9改為14.11E-8 (4)存盤(pán)。將參數修改后的元件保存，則得到符合要求的新元件。 (5)仿真驗證。如圖8所示，對新、老兩個(gè)元件設置相同的直流掃描分析參數，掃描電壓為Vi，由-100V到20V，步長(cháng)為0.01V，分別對原有元件和新元件進(jìn)行仿真。運行后將其各自的特性曲線(xiàn)集合到同一窗口下，得到圖10。對比兩二極管V-I特性曲線(xiàn)，左邊是修改后的，右邊是未修改的，可以看到整個(gè)正向偏壓部分的曲線(xiàn)向左移動(dòng)，門(mén)檻電壓Vb變小了�？梢�(jiàn)修改后的二極管即是符合要求的新元件。 此外也可以從廠(chǎng)家的網(wǎng)站上查找和下載所需的元件。對于入網(wǎng)的ORCAD用戶(hù)可以利用其元件信息系統(CIS COMPENT INFORMATION SYSTEM)從50多萬(wàn)個(gè)遠程數據庫查找或下載120萬(wàn)個(gè)元件，雙擊感興趣的元件就可以把它們擺到原理圖上，同時(shí)圖上的元件的參數及信息和數據庫的紀錄保持著(zhù)一致，可以從原理圖上直接查看有關(guān)該元件的信息，或者把這些信息打印出來(lái)。選擇和搜尋的功能被集成在ORCAD Capture的界面上，非常直觀(guān)，只要輸入元件號、封裝形式等其他數據，就能自動(dòng)查找到和下載所需元件。 結束語(yǔ) 通過(guò)以上幾種途徑，工程師就可以得到任何所需的元件，可以將更多的精力集中在設計和仿真環(huán)節，從而使整體的設計周期大幅縮短。 |
