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  4-4-3 WC分析实例1(差分对电路)
对图3-1差分对电路，电阻RC1和RC2按5％的误差独立随机变化，试分析最坏情况下，交流小信号AC分析输出电压VM(OUT2)的变化。

图4-13 差分对电路WC分析参数设置
1.电路图修改
WC分析是一种统计分析，因此首先应象4-3-3节的MC分析实例那样，将图3-1差分对电路中电阻RC1和RC2符号换为Rbreak，然后再将其模型参数R＝1设置为DEV＝5％。
2.WC分析参数设置
WC分析参数设置方法如前所述。针对图3-1差分对电路最坏情况分析的设置如图4-13所示。按图中设置，以AC分析的VM(OUT2)为输出变量，以VM(OUT2)~f特性曲线上最大值变小为最坏方向。所有分析数据均存至.OUT输出文件。
3.分析结果
对差分对电路，考虑变化的元器件参数有两个，因此WC分析全过程共包括4次AC分析。第一次为标称值分析。第二、第三次分别对RC1和RC2进行灵敏度分析。最后一次为最坏情况分析。在.OUT文件中存放的4次分析结果如表4-1所示
表4-1 差分对电路WC分析结果
分析批次    模型参数R取值    VM(OUT2)
   RC1    RC2    
1.标称值分析    1    1    11.833
2.RC1灵敏度分析    1.001    1    11.834
3.RC2灵敏度分析    1    1.001    11.845
4.最坏情况分析    0.95    0.95    11.18
由表4-1可见，灵敏度分析时，使RC1和RC2分别增大0.1%进行AC分析。因其结果均大于标称值分析的VM(OUT2)，因此确定出最坏情况对应于RC1和RC2均要减小。对比这两次灵敏度分析可见，RC2对VM(OUT2)的影响要高于RC1。由于RC1和RC2最大误差均为5％，因此，第四次最坏情况分析中，RC1和RC2的模型参数均取为R＝0.95。在.OUT输出文件中存放的最坏情况分析最终结果如图4-14所示。
对照图4-11 MC分析结果可见，在蒙托卡诺分析中，虽然RC1和RC2的变化情况与WC分析中相同，但在差分对电路MC分析的10次AC分析中，偏差最大的一次如图4-12所示，RC1的取值为9.694k，对应偏差为-3.06%，RC2的取值为9.5672k，对应偏差为-4.32%，其绝对值均小于最坏情况下的5％，也就是说，在实际电路中，出现最坏情况的概率非常小。



图4-14 差分对电路WC分析结论

4-4-4关于WC分析的一个重要问题
由前面介绍的Pspice软件WC分析过程可见，WC分析中，对变化元器件按0.1%变化进行灵敏度分析，确定该元器件参数变化的“最坏”方向。在最后一次所有参数同时变化的分析中，每个参数均沿“最坏”方向，按最大偏差值变化。对上述例子中，变化5％，远大于灵敏度分析中的0.1%。显然，只有在以标称值为中心，对应正负最大偏差的参数范围内，输出变量与该参数的变化关系为单调变化，才能保证WC分析结果是正确的。否则将可能导致错误的结果。从图4-7所示双极晶体管单级放大器VM(Out)~Rb2关系曲线上，可以直观地看到这一结论。
若图4-6 .BJT放大器中，偏置电阻Rb2标称值取为725 ，考虑其5％变化，对AC分析的输出VM(Out)进行最坏情况分析。最坏情况指VM(Out)减小。采用Pspice进行WC分析的结果如表4-2所示。
表4-2 Rb2=725 时的WC分析
WC分析中批次    模型参数R取值    Rb2阻值( )    VM(Out)(V)
1.标称值分析       1      725    45.35
2.灵敏度分析       1.001      725.725    46.12
3.WC分析       0.95      688.75    17.44
在灵敏度分析中，Rb2增大0.1%，使输出VM(Out)增大，因此确定出最坏方向是使Rb2减小。在Rb2变化5％，即取值为(688.75，761.25) 范围内，由图4-7可见，VM(Out)随Rb2单调变化，因此可以保证上述WC分析结论是正确的。实际上，若Rb2增大5％，模拟计算得到的VM(Out)=92.59，远大于Rb2减小5％时的VM(Out)值。因此，Rb2减小5％确实是最坏情况。
若将图4-6 BJT放大器中偏置电阻改为800 ，其他均不变，调用Pspice进行WC分析的结果如表4-3所示。
表4-3 Rb2=800 时的WC分析
WC分析中批次    模型参数R取值    Rb2阻值( )    VM(Out)(V)
1.标称值分析       1      800      153.374
2.灵敏度分析       1.001      800.8      154.6
3.WC分析       0.95      760       90.73
在灵敏度分析中，Rb2增大0.1%，使输出VM(Out)增大，因此Pspice认为最坏方向是使Rb2减小。在最后一次分析中，将Rb2减小5％，给出最坏情况结果。
但是，由图4-7可见，在Rb2标称值为800 情况下，其取值变化 5％，即Rb2取值在(760 840)范围内，VM(Out)随Rb2变化不是单调关系，这就可能导致WC分析得出错误的结果。实际上，若使Rb2从标称值800 增大5％，将使晶体管进入饱和，电路增益急剧下降。模拟分析得，Rb2=840 时的VM(Out)=25.89V，远小于Rb2减小5％时的结果。因此，对图4-6所示BJT电路，最坏情况应对应于Rb2增大5％。图4-15标出了上述情况。


图4-15 Rb2=840 时的WC分析情况

因此，在调用Pspice进行最坏情况分析时，一定要注意，在参数变化范围内，电路特性是否为单调变化。
4-5 输出变量和.OUT输出文件
如前所述，进行某些电路特性分析时，例如直流灵敏度分析、TF分析、噪声分析、MC分析、WC分析、傅立叶分析等，均要求用户指定输出变量名。分析结束后将结果存入.OUT输出文件。本节主要介绍Pspice软件包中输出变量名称的格式规定，以及.OUT输出文件的结构组成。对于一般情况下分析结果只存入.DAT文件的那些电路特性分析类型，例如DC扫描、AC分析、TRAN分析，采用本节介绍的方法，也可以将其分析结果同时存入.OUT文件。
4-5-1输出变量的基本格式
Pspice完成电路特性分析以后，代表分析结果的输出变量基本分为电压名(包括节点电压、元器件引出端电压，或两个节点/或引出端之间的电压)，和电流名(包括流过两端元件的电流或流过多端器件某一引出端的电流)两类。
1.电压变量的基本格式
如果输出变量是一个电压，则电压名的基本格式为
V(节点号1[，节点号2])
其中V是关键字符。在其后括号内指定两个节点号，表示输出变量是节点号1与节点号2之间的电压。若输出变量是某一节点与地之间的电压，则节点号2可省去。
上述格式中，节点号可以采用下面两种形式表示。
(1)电路图上由用户设置的节点名称。在电路图上连击某一段互连线或总线，用户在屏幕上出现的参数设置框中键入的字符就用作为该互连线所在位置的节点名称。例如图3-1中的OUT1和OUT2就是用这一方法确定的节点名称，V(OUT1，OUT2)就代表这两个节点之间的电压。此外电路图中用户为bubble符号确定的名称，例如图6-23中Out，也可作为节点名称，V(Out)就代表节点Out与地之间的电压。
(2)用元器件的引出端作为节点号名称。其一般形式为
元器件编号：引出端名.
其中元器件编号是该元器件在电路图中的编号，其第一个字母必须是代表该元器件类型的关键字符(见表1- )，如R5，CLOAD，Q2等。
对二端元器件，用1和2作为两个引出端名称。
对独立电流源和电压源，用＋和－作为两个引出端名称。
对多端器件，双极晶体管的基极、集电极、发射极和衬底4个引出端名称分别采用字母B、C、E和S。例如V(Q2：C)代表电路图中编号为Q2的双极晶体管的集电极与地之间的电压。
场效应晶体管中，源极、漏极和栅极名称分别采用字母S、D和G。若有衬底引出端，则采用字母B。
对于按层次关系设计的电路图(Hierarchical Design)，在上述节点名称和元器件编号的前面还必须给出其在层次电路图中的层次名称，之间用小数点号隔开。但对于单页式电路图，或多层次电路图中位于最上层(根层次)电路的节点名称和元器件编号，在其前面无需加电路层次说明。
需要指出的是：电路模拟分析结果中，电流计算值的正负与元器件引出端编号顺序有直接的对应关系。按Pspice规定，对无源两端元件，电流定义方向是从1号端流进，2号端流出。对独立源，从正端流进，负端流出。对多端有源器件，电流正方向定义为从引出端流入器件。
2.电流变量的基本格式规定
如果输出变量是一个电流，则电流名的基本格式为：
I（元器件编号[：引出端名]）
对于两端元器件，不需要给出引出端名。
4-5-2输出变量的别名表示(Alias)
对于用元器件编号及其引出端名表示的输出变量，以及交流小信号AC分析中的所有输出变量，除可采用上述基本格式外，还具有“别名”(Alias)表示形式。
1.交流小信号AC分析中的输出变量名
对AC分析，输出变量格式可变化为：
V[AC标示符](节点号1[，节点号2])
I[AC标示符](元器件编号[：引出端名])
即在基本格式中的关键词V和I后面可以加一个表示AC分析输出量类型的标示符字母。表4-4给示了可采用的5种AC标示符及其含义。如果AC分析的输出变量关键词仍采用V或I，未加AC标示符，其含义与采用AC标示符M的作用相同，即表示输出变量的振幅(或称为模值)。
表4-4 AC分析中变量名标示符
AC标示符    含义    例
M    输出变量的振幅    VM(CAP1:1)：电容CAP1的1号引出端上交流电压振幅
       IM(CAP1)：通过电容CAP1的交流电流振幅
DB    输出变量的振幅分贝数    VDB(R1)：电阻R1两端交流电压振幅分贝数
       IDB(R1)：流过电阻R1的交流电流振幅分贝数
P    输出变量的相位    VP(R1)：电阻R1两端交流电压相位
       IP(R1)：流过电阻R1的交流电流相位
R    输出变量的实部    VR(Q1:C)：晶体管Q1集电极交流电压实部
       IR(Q1:C)：流过晶体管Q1集电极的交流电流实部
I    输出变量的虚部    VI(M2)：M2晶体管漏极交流电压实部
       II(M2)：流过M2晶体管漏极的交流电流虚部
2.用元器件引出端名表示的输出变量
如果输出变量中的节点号是用元器件编号及引出端名表示的，可将括号中的引线名称放在关键词V和I后面，在括号内只保留元器件编号名。具体情况为：
(1)两端或多端元器件某一引出端上的电压，可将该引出端名称放于关键词V后面，在括号中只保留元器件编号名。
例如 V(R1:1)可表示为 V1(R1)
    V(Q2:C)可表示为 VC(Q2)
(2)两端器件两端的电压变量可省去两个引出端号，在括号中直接给出元器件名：
例如，V(R1)表示电阻R1两端的电压。
(3)多端元器件中某两个引出端之间的电压，可将两个引出端名称放在关键词V的后面，在括号中只保留多端器件编号名。
例如 VBC(Q2)表示双极晶体管Q2的基极和集电极之间的电压
(4)流过多端元器件某一引出端的电流，可将该引出端名放在关键词I后面，在括号中只保留多端器件编号名。
例如 I(Q2:C)和IC(Q2)均表示流过双极晶体管Q2集电极的电流。
需要指出的是，对交流小信号AC分析，经上述变化的关键词后面还可以加表4-4所示的各种AC标示符。
4-5-3输出文件(.OUT)
按Pspice的内定设置，电路模拟分析结束以后，与波形曲线有关的计算结果以二进制形式存放在以.DAT为扩展名的文件中，然后需调用波形显示程序Probe来分析模拟结果。与数字有关的计算结果都存放在以.OUT为扩展名的ASCII码文件中。文件主名与电路设计文件名相同。调用文字编辑软件即可查阅该输出文件。
1.输出文件(.OUT)中存放的基本内容
电路模拟结束后，自动生成的.OUT输出文件存放有下述6类内容
(1)电路描述(Circuit Description)：输出文件(.OUT)中开始部分是关于电路分析的描述。这一部分包括的内容有：
(a)电路拓扑连接关系描述。电路图中每个元器件都有其编号，每个节点也均有节点号，包括绘制电路图时用户为部分节点设置的节点名称(见4-5-1节)，以及Pspice为其余节点顺序编排的节点序号($N_0001, $N_0002,…)。电路拓扑关系具体给出了每个元器件在电路中的节点连接关系以及元器件参数值和模型名。为了直接表示每个元器件的类别,在每个元器件编号名前面均加有编号名字母代号和“_”符号。例如，电阻R3表示为R_R3，电压源VIN表示为V_VIN。
(b)对应图3-3中设置的电路模拟分析要求和分析参数描述。
(c)每个元器件的引出端与电路中各个节点名或节点编号的对应连接关系列表。这一部分又称为元器件引出端“别名”(Alias)列表。
(2)电路中涉及的元器件模型参数列表。
(3)与不同电路特性有关的结果。包括：
(a)直流工作点分析(3-2节)产生的偏置解，包括各节点电压，独立信号源的电流和功耗，非线性元器件的工作点线性化参数等。
(b)直流传输特性分析(TF分析，见3-4节)、直流灵敏度分析(3-5节)噪声分析(3-7节)和傅立叶分析(3-9节)的分析结果。相应章节已给出了.OUT文件中这一部分内容实例。
(c)交流小信号AC分析(3-6节)的工作点计算结果(Small Signal Bias Solution)和瞬态特性分析(3-8节)的初始解(Initial Transient Solution).
(4)由用户设置，也可将直流扫描DC分析(3-3节)、交流小信号AC分析(3-6节)和瞬态特性TRAN分析(3-8节)的信号波形分析结果以ASCII码形式存入.OUT文件(见4-5-4节)。
(5)模拟分析中产生的出错信息和警告信息。
(6)关于电路中元器件统计清单、模拟分析中采用的任选项设置值、模拟分析耗用的计算机CPU时间等统计信息。
需要说明的是，采用4-7-2节介绍的任选项设置，可以决定是否将上述所有内容全部存入.OUT文件。
2.输出文件(.OUT)的查阅
在Pspice模拟过程中，可以采用下述两种方法查阅.OUT文件。
(1)在图3-2所示Analysis命令菜单中选择执行Examine Output子命令。
(2)在图3-4所示模拟进程状态显示窗口中，选择执行File主命令下的Examine Output子命令。
4-5-4输出标示符(Printpoints)
如第三章所述，DC扫描分析、交流小信号AC分析和瞬态TRAN分析的结果将存入.DAT文件，供Probe调用，显示信号波形曲线。如果在电路图上添加输出标示符，就可以将标示符所指位置的上述3种分析结果以数据列表和字符图形两种形式存入.OUT文件。
1.输出标示符的类型
Pspice中提供有7种输出标示符图形符号，使DC、AC和TRAN这3种特性分析结果均可以按数据列表和字符图形两种形式存入.OUT文件。
(1)IPLOT：该符号应串联到电路图一个支路中，使该支路电流分析结果以字符图形的形式存入.OUT文件。
(2)IPRINT：该符号与上述IPLOT的区别仅在于现在是将支路电流分析结果以数据列表形式存入.OUT文件。
(3)VPLOT1：将该符号引出端与电路图中某一节点相连，使该节点与地之间的电压分析结果以字符图形的形式存入.OUT文件。
(4)VPLOT2：将该符号两个引出端跨接到电路图中的两个节点上，使这两个节点间的电压分析结果以字符图形的形式存入.OUT文件。
(5)VPRINT1：与VPLOT1的区别仅在于现在是将分析结果以数据列表的形式存入.OUT文件。
(6)VPRINT2：与VPLOT2的区别仅在于现在是以数据列表形式将分析结果数据存入.OUT文件。
(7)PRINTDGTLCHG：将该符号引出端与电路图中某一节点相连，则瞬态分析中该节点处逻辑电平变化情况将以数据列表形式存入.OUT文件。
这7种标示符的图形符号形状如图4-16所示。


图4-16输出标示符(Printpoints)

由图4-16可见，有些符号对应两种作用。其区别是使用时的连接方式不同。例如具有两个引出端的VPRINT2符号，跨接在两个节点上，就起VPRINT2的作用。同样形状的符号，串接在某一支路上，就起IPRINT的作用。
2.输出标示符的放置
在Pspice中，图4-16所示几种输出标示符均按图形符号处理，存放在SPECIAL.SLB图形符号库中。在电路图中放置这些符号的方法与第二章介绍的放置通常元器件符号(如电阻，晶体管等)的方法完全一样。
3.输出标示符的分析类型设置
上述(1)-(6)这6种符号用于输出那几种类型的分析结果，需要由用户设置。
用鼠标左键连击输出标示符，屏幕上出现图4-17所示设置框。要输出某种分析结果，只需首先在图4-17中以连击方式选中该分析类型名，其名称即出现在图中Name框内。然后在图中Value框内键入非空格字符，例如y，yes，或者1等均可。最后按图中Save Attr按钮，即完成对该分析类型的选择设置。用户可以选择设置多种分析类型。若未选择设置任一种分析类型，则按输出TRAN分析结果对待。对AC分析，还可以在MAG(振幅)，PHASE(相位)，REAL(实部)，IMAG(虚部)和DB(振幅分贝数)中选择设置一种或多种。若选择设置了AC，但未在这几种中选择设置任何一种，则按输出MAG(振幅)对待。


图4-17 输出标示符分析类型设置框
4.应用实例
对图3-1所示差分对电路，3-6节曾对其进行了交流小信号分析，并在图3-19中给出了Probe程序显示的OUT2节点处交流输出信号振幅和相位随频率变化的曲线。如果在图3-1中OUT2节点处放置VPLOT1符号，并在图4-17所示设置框中，进行下述3项设置：
AC＝Y
MAG＝Y
PHASE＝Y
则AC分析结束后，OUT2节点处交流输出信号振幅和相位随频率变化关系将以字符图形形式存入.OUT文件。存放内容如图4-18所示。由图可见，在图形曲线左侧，还给出了曲线上每一位置的频率和信号振幅数值。



图4-18 存入.OUT文件中的差分对电路AC分析结果
4-5-5 显示标示符(Viewpoints)

图4-19 显示标示符
在电路图上放置显示标示符，可以在Pspice模拟过程中使标示符所在位置的分析结果直接显示在屏幕上，或存入.OUT文件中。下面介绍Pspice提供的3种显示标示符(见图4-19)的作用。这3个显示标示符图形符号存放在图形符号库SPECIAL.SLB中。在电路图上放置这些标示符与放置常规元器件符号的方法完全相同。
1. IPROBE
支路电流显示标示符IPROBE相当于是一个0伏电压源。将其串接在电路的一个支路上，可以使该支路直流偏置电流数据存入.OUT文件
2. VIEWPOINT
将节点电压显示标示符VIEWPOINT的端头与电路中一段互连线或节点相接触，可以使该标示符所指处的直流偏置电压计算结果直接显示在电路图上。
3. WATCH1
电路特性分析监测符WATCH1的作用是监测DC、AC和TRAN这3种电路特性分析过程中特性数据是否超出用户预先设置的范围。
(1)标示符参数设置：将该标示符放于电路图上后，连击该标示符，屏幕上出现标示符参数设置框，如图4-20所示。
在图4-20中，将“analysis =”设置为待监测的特性分析类型，如DC、AC或TRAN。将“lo=”设置为低端阈值，“hi=”项设置为高端阈值。

图4-20 WATCH1 标示符参数设置框


图4-21 WATCH1标示符的监测作用(例)
(2)运行过程特性数据显示和监测：完成图4-20设置后，按3-1节介绍的方法，调用Pspice程序。在Pspice运行的同时，屏幕上出现的模拟进程状态显示窗口中显示出WATCH1标示符所指位置电路特性分析数据的变化情况。当分析数据低于图4-20中lo的设置值或高于hi的设置值时，窗口中给出警告信息，图4-21为一具体实例。
图中最底部给出了分析参数(从10到100.0E+06)以及当前分析的进程(3.981E＋03)，V($N_0002)=2.932是该时刻由WATCH1标示符所指位置(2号节点)的特性分析数据。由于此时该数据超出了设置的阈值范围，因此窗口中部给出了警告信息。
在同一个电路图中可以放置多个WATCH1标示符，每个标示符的参数均可单独设置。但在图4-21所示窗口中最多只显示3个标示符的监测数据。

图4-22 运行暂停状态下的
   File命令菜单
(3)对警告信息的处理：出现了超出阈值范围的情况后，图4-21窗口中File主命令下的命令菜单如图4-22所示。
由图4-22可见，这时图中Pause Simulation子命令处于选中状态，即Pspice暂停运行。对此有两种处理方式。
若单击Pause Simulation子命令，使其脱离选中状态，则Pspice将继续运行，直至结束。
若选择执行图4-22中“Terminate Simulation”子命令，则中止Pspice程序的运行。

4－6 初始偏置条件的设置
4-6-1概述
1.设置初始偏置条件的必要性
在实际电路中，存在有很多非线性器件以及双稳态或多稳态器件。采用常规方法计算其偏置解时往往出现不收敛问题，或得不到预定的稳定解。在电路规模较大时，这一问题更加突出。对此，Pspice中提供了多种方法，供用户根据自己对电路工作原理的分析，设置电路初始偏置条件。采用这种方法给电路分析带来下述2点好处。
(1)对一般非线性电路，可以帮助尽快得到直流偏置解。这样不但可防止可能出现的电路不收敛或很难收敛的问题，而且也可以节省大量的计算时间。
(2)对双稳或稳态电路，例如触发器，通过设置电路初始偏置条件，可以使电路呈现选定的稳定状态。
2.设置初始偏置条件的方法
Pspice提供了4种方法，用于设置初始偏置条件。按这些方法的使用环境可将其分为两类。
(1)在电路图中设置初始偏置条件：在Pspice软件包的电路图绘制部分，用户可采用下述3种不同的方式，在绘制电路图的过程中同时设置好相应的初始条件。
(a)采用IC符号。
(b)采用NODESET符号。
(c)设置电容和电感元件的IC属性。
(2)在电路分析模拟过程中采用以前的直流偏置计算结果作为本次直流偏置的初始条件。本方法涉及到直流偏置信息文件的存取问题。
本节将分别介绍这几种方法之间的区别及其具体使用步骤。
4-6-2 IC符号
1.功能


图4-23  IC符号（例）

IC是Initial Condition的缩写。在电路符号库Special.slb中，IC1和IC2两个符号（见图4-23）用于设置电路中不同节点处的偏置条件。在电路图中放置IC符号的方法与放置元器件图形符号的方法相同。其中IC1为单引出端符号，用于指定与该引出端相连的节点的偏置条件。在电路中放置了IC1符号后，连击该符号，从屏幕上弹出的参数设置框中将该符号的VALUE属性设置为该偏置条件值即可。图4-23中的实例表示将相应节点处的初始偏置定为3.4V。IC2是具有两个引出端的符号，用于指定与这两个引出端相连的两个节点间的偏置条件。在交流小信号AC分析（见3-6节）和瞬态TRAN分析（见3-8节）需要求解偏置解的整个过程中，采用IC符号的那些节点，其偏置一直保持在由IC符号指定的数值上。这就是说，IC符号实际上是指定了相应节点处的偏置解。
在Pspice运行过程中，实际上是在连有IC符号的节点处附加有一个内阻为0.0002 的电压源，电压源值即为IC符号的设置值。
2.说明
(1)IC符号设置的偏置条件在直流特性扫描分析（见3-3节）过程中不起作用。
(2)若某一节点处同时加有IC符号和下面要介绍的NODESET符号，则以IC符号的作用优先，即对该节点不考虑NODESET符号的作用。
4-6-3 NODESET符号

图4-24 NODESET符号（例）
1.功能
电路符号库Special.slb中NODESET1和NODESET2两个符号如图4-24所示。其使用方法与图4-23中的IC符号类似。但这两类符号的作用有根本的区别。不像IC符号那样用于指定节点处的直流偏置解。NODESET符号的作用只是在迭代求解直流偏置解时，指定单个节点或两个节点之间的初始条件值，即在求解直流偏置解进行初始迭代时，这些节点处的初始条件取为NODESET符号的设置值，以帮助收敛。
2.说明
(1)NODESET符号设置值将作为AC交流小信号分析（见3-6节）和TRAN瞬态分析（见3-8节）求解直流偏置解迭代过程的初始条件。对DC扫描分析（见3-3节），只是在扫描过程的第一步求解直流解时，以NODESET设置值作为迭代求解的初始条件。从DC直流分析的第二步扫描开始，进行迭代求解时NODESET的设置值将不再起作用。
(2)由于NODESET符号只用于设置直流迭代求解时的初始条件，而IC符号设置的是节点处的直流偏置解，因此当某一节点同时连有这两类符号时，以IC符号的设置值为准，NODESET对该节点的设置不起作用。
4-6-4电容、电感初始解的设置
1.功能
如第 章所述，电容和电感元件有一项名为IC的属性设置，用于设置电容和电感元件两端的初始条件。这些设置在所有的直流偏置求解计算过程中均起作用。但是在TRAN瞬态分析中，如果选中了参数“Skip initial transient solution”（见图3-20），则瞬态分析前将不求解直流偏置工作点。设置有IC属性的元器件将以其IC属性设置值作为偏置解，其他元器件的初始电压或电流值取为0。
对电容，IC属性的设置相当于在求解时与电容并联一个串联电阻为0.002 的电压源。对电感，相当于与电感串联一个恒流源，而与恒流源并联一个1G 的电阻。
2.说明
在TRAN瞬态分析中未选中参数“Skip initial transient solution”（见图3-20）的情况下，如果不希望元器件IC属性设置值起作用，只要在图3-3电路特性分析类型窗口中，设置Options时，选中NOICTRANSLATE参数即可（见4-7节）。
4-6-5直流偏置解文件（Load Bias Point）的调用
1.功能

图4-25 “Load Bias Point…”
参数设置
设置偏置解初始条件的另一种方法是直接调用已有的直流偏置解文件。文件中偏置解信息将作为当前电路分析计算直流偏置解的初值。该方法只适用于DC分析（见3-3节）、AC交流小信号分析（见3-6节）和TRAN瞬态分析（见3-8节）。当然调用的前提是已经用4-6-6节介绍的方法形成了直流偏置解文件。
2.步骤
调用直流偏置解文件的步骤为：
(1)在图3-3所示电路特性分析类型选择窗口中按“Load Bias Point…”按钮，屏幕上出现图4-25参数设置对话框。
(2)在图4-25中设置需调入的直流偏置解文件全名，包括路径名（若该文件不在当前工作目录下）。然后按OK按键即可。
注意：在图3-3所示电路特性分析类型设置窗口中，必须选中“Load Bias Point…”，即该项左侧必须出现选中标志“√”符号，在进行模拟分析时，该项选择才会起作用。
3.说明
直流偏置解文件是ASCII码可读文件。其中包括了一系列.NODESET命令，给电路中的节点设置了迭代计算直流偏置解的初始条件，其作用与前面介绍的NODESET符号相当。
4-6-6直流偏置解文件的建立
1.功能
建立直流偏置解文件的目的是将当前DC直流扫描分析、AC交流小信号分析和TRAN瞬态分析中的直流偏置解信息存入文件，供下次电路模拟时作为直流偏置解初始条件。


图4-26 “Save Bias Point…”参数设置

2.参数设置
在图3-3所示电路特性分析类型设置窗口中按“Save Bias Point…”按钮，屏幕上出现图4-26所示参数设置框。图中DC和TRAN分别指DC直流扫描分析和TRAN瞬态分析的直流偏置解。OP指AC交流小信号分析时的直流偏置工作点（Operating Point）。对这3种分析，建立直流偏置解文件时需设置的大部分参数是相同的。但对DC和TRAN两种分析还有一些需要单独设置的参数。
(1)NOSUBCKT：若选中本项参数，即在其左侧出现选中符号“√”，在建立的直流偏置解文件中将不包括子电路内部的节点电压和流过电感的电流直流偏置解等信息。
(2)File Name：用于设置存放直流偏置解信息的文件名。对DC、AC和TRAN3种分析，分别设置存放其直流偏置解信息的文件名。
(3)Step：用于参数扫描分析（见4-2节）中指定存放那一步扫描时的直流偏置解信息。
(4)MC RUN：用于蒙托卡诺分析（见4-3节）和最坏情况分析（见4-4节）中指定存放那一次分析的直流偏置解信息。
(5)Temp：用于温度分析（见4-1节）中指定存放那一个温度下的直流偏置解信息。
(6)DC分析中的特殊设置：如3-3节所述，DC扫描分析中可以同时指定自变量参数和参变量参数。图4-26中的DC1和DC2两项分别用于指定存放的直流偏置解信息对应于自变量和参变量扫描取什么值时的情况。若DC分析中未采用参变量，则只需设置DC1项即可。若DC1和DC2均未设置，则只存放开始进行DC分析时的直流偏置结果。
(7)TRAN分析中的特殊设置：在图4-26中“Time”项用于设置TRAN瞬态分析中存放那个时间的偏置解信息。如果在图4-26中 还选中“Time Repeat”，则每隔Time的设置时间值，均存放该时刻的瞬态分析偏置解信息，但同时自动覆盖掉前一次存放的内容。如果该指定时刻并不正好对应瞬态分析中采用的时间值，则将大于该指定时刻但与其最近的那一时刻的偏置解存入文件。
3.说明
(1)存放直流偏置解的文件是一个ASCII码可读文件。文件中包括有一些注释行（注释行标志是该行第一个字符为星号“*”），给出文件中偏置解信息所对应的电路名称、标题、分析类型、批次、温度和日期。同时还包括有.NODESET语句，给出存放的偏置节结果。
(2)在以后模拟中要调用该文件中的信息时，必须首先进行设置，即在图3-3电路特性分析类型设置窗口中，使“Save Bias Point…”脱离选中状态。然后选中“Load bias Point…”，并按图4-25的要求设置好文件名，再按3-1节介绍的步骤进行模拟分析，才会调用指定文件中存放的直流偏置信息。换句话说，在图3-3中不能同时选中“Save Bias Point…”和“Load Bias Point…”。
(3)如果在建立了直流偏置解信息文件以后，电路的拓扑结构发生了少量的变化。用户可以用通常的文本编辑软件对文件进行修改，人为设置变化了的节点处的偏置解。这样对结构发生了变化的电路仍可调用经修改的直流偏置解信息文件。
(4)Pspice软件在进行DC扫描分析以及第四章介绍的温度分析、参数扫描分析、蒙托卡诺分析和最坏情况分析时，具有自动存放与调用直流偏置解信息的功能。例如若要求在00C、100C、200C、300C 4个温度下进行瞬态分析，则在开始新的一个温度（例如100C）分析时，自动用前一个温度（对本例即为00C）的偏置解为初值，计算新温度下的偏置解。在这种情况下，就没有必要通过改变图3-3电路特性分析类型设置的方法存取直流偏置解信息。
但是在利用上述直流偏置解信息自动存取功能时，Pspice既要进行模拟分析，同时还要存放偏置解信息，这就要占用太多的内存。如果要使这种自动存取功能不起作用，只需在4-7节介绍的OPTIONS设置中选中任选项NOREUSE。
4－7 Pspice中的任选项设置(OPTIONS)
4-7-1概述
1.作用

图4-27 OPTIONS设置对话框
为了克服电路模拟中可能出现的不收敛问题，同时兼顾电路分析的精度和耗用的计算机时间，并能控制模拟结果输出的内容和格式，Pspice软件提供了众多的任选项供用户选择设置。根据设置内容的不同，可将这些任选项分为两类。一类属于选中型任选项，用户只需选中该任选项，即可使其在模拟分析中起作用，无需赋给具体数值。另一类为赋值型任选项，对这类任选项，系统均提供有内定值。
2.任选项的设置方法
在图3-3电路特性分析类型设置窗口中，按“Options…”按钮，屏幕上出现图4-27所示任选项设置对话框，供用户选择设置有关任选项。其中左边子框中列出了选中型任选项的名称及其内定值。由图4-27可见，选中型任选项的内定值均为 N，即不选用。要改变某一项的选中状态，只要用鼠标连击该任选项即可。右边子框内为赋值型任选项，列出了每一任选项的名称及其赋值。若要改变某一项的赋值，只需先选中该项，再在右上方的New Value框内键入新的赋值并按Accept按钮即可。若在图4-27中按Reset All按钮，将使所有任选项恢复其内定值。完成设置后按OK按钮即可。若按Cancel按钮则放弃对设置值所作的改变。下面分两小节详细介绍每一项的含义。
4-7-2选中型任选项的含义
表4-5列出了Pspice中的15项选中型任选项。由表4-5中作用一栏可见，他们主要是控制输出文件的格式和内容，同时有几项用于帮助解决电路分析的收敛性问题。下面分类介绍每一项的基本含义。
表4-5 选中型任选项（按字母顺序）
任选项名称    作   用
ACCT    控制输出内容
EXPAND    控制输出内容
LIBRARY    控制输出内容
LIST    控制输出内容
NOBIAS    控制输出内容
NODE    控制输出内容
NOECHO    控制输出内容
NOICTRANSLATE    改善收敛性
NOMOD    控制输出内容
NOOUTMSG    控制输出内容
NOPAGE    控制输出内容
NOPRBMSG    控制输出内容
NOREUSE    改善收敛性
OPTS    控制输出内容
STEPGMIN    改善收敛性
1.用于控制输出文件的任选项
下面的解释是指该任选项被选中后所产生的作用。
(1)ACCT：该任选项名称是Account的缩写。若选中该项，则在输出关于电路模拟分析结果的信息后面还将输出关于电路结构分类统计、模拟分析的计算量以及耗用的计算机时间等统计结果。
(2)EXPAND：列出用实际的电路结构代替子电路调用以后新增的元器件，以及子电路内部的偏置点信息。
(3)LIBRARY：列出库文件中在电路模拟过程被调用的那部分内容。
(4)LIST：列出电路中元器件统计清单。
(5)NOBIAS：在输出文件中不要列出节点电压信息。
(6)NODE：以节点统计表的形式表示电路内部连接关系。
(7)NOECHO：在输出文件中不要列出描述电路元器件拓扑连接关系以及分析要求的信息内容。
(8)NOMOD：在输出文件中不要列出模型参数值及其在不同温度下的更新结果。
(9)NOOUTMSG：在输出文件中不要保存模拟分析过程产生的出错信息。
(10)NOPAGE：在打印输出文件时代表模拟分析结果的各部分内容（如偏置解信息、DC、AC和TRAN等不同类型的分析结果等）均自动另起一页打印。如果选中NOPAGE任选项，则各部分内容将连续打印，不再分页。
(11)NOPRBMSG：在PROBE数据文件中不要包括模拟分析过程产生的出错信息。
(12)OPTS：列出模拟分析中采用的各任选项的实际设置值。
2.用于改善收敛性的任选项
(1)NOICTRANSLATE和NOREUSE：这两项的作用是在计算电路直流偏置解时调节初始条件的设置。详细内容请分别参见4-6-4和4-6-6节。
(2)STEPGMIN
4-7-3赋值型任选项
表4-6列出了Pspice中32项赋值型任选项的名称、作用范畴、单位及内定值。这些任选项的主要作用是控制模拟分析的进程和精度以及设置元器件的结构参数、电学参数或模型类别。还有几项通过参数设置来控制输出文件的格式。下面分类介绍每一个任选项的含义。
表4-6 赋值型任选项（按字母顺序）
任选项名称    作用范畴    单 位    内定值
ABSTOL    设置分析精度    A（安培）    1pA
CHGTOL    设置分析精度    C（库仑）    0.01pC
CPTIME    设置分析进程控制参数    S（秒）    0（注1）
DEFAD    设置元器件参数    M2 (平方米)    0
DEFAS    设置元器件参数    M2 (平方米)    0
DEFL    设置元器件参数    m(米)    100 m
DEFW    设置元器件参数    m(米)    100 m
DIGDRVF    设置元器件参数     （欧姆）    2
DIGDRVE    设置元器件参数     （欧姆）    20K
DIGERRDEFAUT    设置分析进程控制参数        20
DIGERRLIMIT    设置分析进程控制参数        0（注1）
DIGFREQ    设置分析进程控制参数    Hz（赫兹）    10GHz
DIGINITSTATE    设置元器件参数        2
DIGIOLVL    设置元器件参数        1
DIGMNTYMX    设置元器件参数        2
DIGMNTYSCALE    设置元器件参数        0.4
DIGOVRDRV    设置元器件参数        3
DIGTYMXSCALE    设置元器件参数        1.6
GMIN    设置元器件参数    1/ （1/欧姆）    1E-12
ITL1    设置分析进程控制参数        150
ITL2    设置分析进程控制参数        20
ITL4    设置分析进程控制参数        10
ITL5    设置分析进程控制参数        0（注1）
LIMPTS    设置输出控制参数        0（注1）
NUMDG    设置输出控制参数        4
PIVREL    设置分析进程控制参数        1E-3
PIVTOL    设置分析进程控制参数        1E-13
RELTOL    设置分析进程控制参数        0.001
TNOM    设置温度参数    0C（摄氏度）    27
VNTOL    设置分析精度    V（伏特）    1 V
WIDTH    设置输出控制参数        80
DISTRIBUTION    设置元器件参数        UNIFORM
注1：此处内定值设置为0表示实际取值为无穷大。
1.设置元器件模型和有关参数的任选项
(1)DEFAD：设置模拟分析中MOS晶体管的漏区面积AD内定值。
(2)DEFAS：设置模拟分析中MOS晶体管的源区面积AS内定值。
(3)DEFL：设置模拟分析中 MOS晶体管的沟道长度L内定值。
(4)DEFW：设置模拟分析中MOS晶体管的沟道宽度W内定值。
(5)DIGDRVF：设置UIO型输入/输出模型、DRVH（高）和DRVL（低）的驱动电阻最小值。
(6)DIGDRVZ：设置UIO型输入/输出模型、DRVH（高）和DRVL（低）的驱动电阻最大值。
(7)DIGINITSTATE：设置电路中所有触发器和锁存器的初始状态。本选项设置为0时，初始状态为Clear(清零)；为1时，初始状态为Set（置1）；为2时，初始状态为X（不确定）。
(8)DIGIOLVL：设置UIO模型中I/O逻辑电平采用的级别是1－4级中的那一级（详见  ）。
(9)DIGMNTYMX：确定逻辑模拟时采用什么类型延迟时间。若本任选项设置为1，表示采用最小值；设置为2，采用典型延迟；设置为3，采用最大延迟；设置为4，采用最小/最大延迟，对应于最坏情况逻辑模拟（参见第  节）。
(10)DIGMNTYSCALE：由典型延迟乘以本任选项确定的比例因子即得最小延迟。显然本选项设置值必须在0－1之间，内定值为0.4。
(11)DIGOVRDRV：在同一个节点处有两个驱动信号作用的情况下，为了能使其中一个信号起主导作用，其驱动电阻必须至少是另一个的多少倍，由本任选项的设置决定。
(12)DIGTYMXSCALE：由典型延迟乘以本任选项确定的比例因子即得最大延迟。显然本任选项设置值必须大于1。
(13)DISTRIBUTION：确定蒙托卡诺分析和最坏情况分析中元器件参数随机变化的规律服从那一种分布（详见4-3节）。
(14)GMIN：电路模拟分析中加于每个支路的最小电导。
(15)TNOM：确定电路模拟分析时采用的温度默认值。
2.控制模拟分析进程和精度的任选项
要能比较好地设置这类任选项需要对Pspice软件内部采用的模型和算法有较好的了解。对一般用户，可直接采用其内定值即可。不要盲目修改这些任选项的设置。
(1)ABSTOL：计算电流时的精度。
(2)CHGTOL：计算电荷时的精度。
(3)CPTIME：确定在模拟分析时允许使用的CPU时间。若将CPTIME设置为0（即为内定值）表示对CPU时间的使用没有限制。
(4)DIGFREQ：通过本任选项的设置确定逻辑分析的最小时间步长为1/DIGFREQ。
(5)DIGERRDEFAUT：确定每个逻辑器件的出错限制。若出错数超过本项设置值，则软件中止运行。
(6)DIGERRLIMT：逻辑模拟时出错信息数的上限。若将本任选项设置为0（即为内定值），表示对出错信息条数没有限制。
(7)ITL1：在DC分析和偏置点计算时以随机方式进行的迭代次数上限。
(8)ITL2：在DC分析和偏置点计算时根据以往情况选择初值进行的迭代次数上限。
(9)ITL4：瞬态分析中任一点的迭代次数上限。
(10)ITL5：瞬态分析中所有点的迭代总次数上限。若将ITL5设置为0（即为内定值）实际表示总次数上限为无穷大。
说明：在SPICE程序中有ITL3任选项，在Pspice软件中未采用ITL3。
(11)PIVREL：在电路模拟分析中需要用主元素消去法求解矩阵方程。求解方程过程中，允许的主元素与其所在列最大元素比值的最小值由本任选项确定。
(12)PIVTOL：确定主元素消去法求解矩阵方程时允许的主元素最小值。
(13)RELTOL：计算电压和电流时的相对精度。
(14)VNTOL：计算电压时的精度。
3.控制输出打印格式的任选项
(1)LIMPTS：确定打印数据列表或绘图时允许的最多点数。若将本选项设置为0（即为内定值）表示对此没有限制。
(2)NUMDG：确定打印数据列表时的数字位数（最大8位有效数字）。
(3)WIDTH：确定输出打印时每行的字符数（可设置为80或132）。