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●提供配套电子课件、程序代码等●将电路与模拟电子电路仿真分析实验整合，实行贯通教学●兼顾文本输入和电路图输入两种仿真模式●模拟电路分析与设计并重●推导BJT和MOS器件的等效电路模型，并对其SPICE模型参数进行说明●增加行为级仿真分析实例●突出实际应用，强调电路性能指标的分析与设计●遵循循序渐进的规律

内容简介

本书从电路与模拟电子电路的计算机辅助分析与设计的基本概念出发，系统介绍用PSpice仿真软件分析与设计电子电路的技术及方法；以电路理论与模拟电子电路课程中的基本定律和典型单元电路为例，介绍具体电路的描述方法及性能指标的仿真方法与步骤；电路仿真时采用以SPICE文本输入仿真为主，文本输入法和Capture电路图输入法相结合的方式进行，对采用电路图输入法仿真的实例同时给出对应的PSpice仿真程序，并对仿真结果进行理论分析；在此基础上，以运算放大器及其应用电路设计为例，详细讨论模拟电路的综合仿真设计与优化方法。全书共6章，主要包括：概论，电路元器件描述，电路特性分析与点命令，电路基础仿真分析，线性电子电路仿真分析，电子线路PSpice仿真设计。本书提供配套电子课件、仿真程序代码等。本书可供物理类、电子信息类专业的本、专科生使用，也可供从事电路分析、模拟电路分析与设计的工程技术人员学习、参考。

作者简介

杨维明，博士，湖北大学计算机与信息工程学院教授。学士毕业于北京理工大学无线电技术，硕士毕业于华中科技大学通信与信息系统，博士毕业于北京工业大学微电子学与固体电子学。现任教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会理事。长期讲授本科生微波技术基础、电子信息技术导论、数字电路、模拟电路PSpice仿真等课程。

目　　录

目录
第1章概论 1
1.1 传统的电子电路设计 1
1.2 电子电路CAD技术 1
1.2.1 电子电路CAD流程 1
1.2.2 电子电路CAD技术优势 2
1.2.3 电子电路仿真程序的构成 3
1.3 OrCAD/PSpice软件简介 4
1.3.1 SPICE发展历程 4
1.3.2 OrCAD/PSpice支持的元器件类型与电路分析特性 4
本章小结 8
习题 8
第2章电路元器件描述 9
2.1 PSpice输入描述语句 9

目    录 第1章  概论 1 1.1  传统的电子电路设计 1 1.2  电子电路CAD技术 1 1.2.1  电子电路CAD流程 1 1.2.2  电子电路CAD技术优势 2 1.2.3  电子电路仿真程序的构成 3 1.3  OrCAD/PSpice软件简介 4 1.3.1  SPICE发展历程 4 1.3.2  OrCAD/PSpice支持的元器件类型与电路分析特性 4 本章小结 8 习题 8 第2章  电路元器件描述 9 2.1  PSpice输入描述语句 9 2.2  常用无源器件的描述 12 2.3  常用有源器件的描述 16 2.3.1  二极管模型及描述 16 2.3.2  双极型晶体管（BJT）模型及描述 19 2.3.3  MOSFET模型及描述 25 2.3.4  结型场效应管描述 32 2.3.5  GaAs MESFET描述 33 2.4  电源的描述 35 本章小结 39 习题 39 第3章  电路特性分析与点命令 40 3.1  直流分析 40 3.1.1  基本原理 40 3.1.2  点命令 40 3.1.3  灵敏度分析 45 3.2  交流小信号分析 47 3.2.1  基本原理 47 3.2.2  点命令 47 3.2.3  噪声分析 50 3.3  瞬态分析 52 3.3.1  基本原理 52 3.3.2  点命令 53 3.3.3  傅里叶分析 55 3.4  温度分析 56 3.5  任选项 56 3.6  容差分析 57 3.6.1  蒙特卡罗分析 58 3.6.2  最坏情况分析 61 3.7  通用参数扫描分析（.STEP） 62 3.8  函数定义语句 64 3.9  分析放大电路主要性能指标的方法 65 3.9.1  增益的点命令设置方法 65 3.9.2  输入电阻、输出电阻 65 3.9.3  最大不失真输出幅值 65 3.9.4  功率 66 3.9.5  频带 66 本章小结 66 习题 66 第4章  电路基础仿真分析 68 4.1  电路基本定理仿真分析 68 4.1.1  基尔霍夫定律应用与仿真分析 68 4.1.2  叠加定理应用与仿真分析 71 4.1.3  戴维南定理仿真分析 75 4.1.4  诺顿定理仿真分析 78 4.2  电路暂态仿真分析 81 4.2.1  一阶RC电路的零输入响应 81 4.2.2  一阶RC电路的零状态响应 84 4.2.3  一阶线性电路的全响应（三要素法）分析 87 4.3  正弦交流电路仿真分析 89 4.3.1  低通RC电路的频率响应 89 4.3.2  高通RC电路的频率响应 92 本章小结 95 习题 95 第5章  线性电子电路仿真分析 99 5.1  共射放大电路分析 99 5.2  差分放大电路分析 104 5.3  集成运算放大器应用 114 5.3.1  有源积分电路 114 5.3.2  比较器电路 116 5.3.3  简易信号发生器 118 5.3.4  比例运算电路设计 121 5.4  MOS电路分析 122 5.4.1  单管MOS放大电路 122 5.4.2  CMOS单级放大电路 124 5.4.3  CMOS差分放大电路 127 5.5  直流稳压电源设计和仿真分析 130 5.5.1  整流滤波电路 130 5.5.2  串联反馈式稳压电路 131 5.6  负反馈放大电路仿真分析 134 5.6.1  晶体管负反馈放大电路仿真分析 134 5.6.2  综合负反馈放大电路仿真分析 139 本章小结 142 习题 143 第6章  电子线路PSpice仿真设计 147 6.1  微弱信号放大器设计 147 6.2  CMOS运算放大器设计与仿真 153 6.2.1  MOS电流镜基本原理 154 6.2.2  CMOS运算放大器设计 155 6.2.3  CMOS运算放大器仿真 159 6.3  晶体管多级放大电路设计 163 6.4  高频微弱声音识别电路设计 167 6.5  PSpice辅助电路优化设计 171 6.5.1  优化设计原理 171 6.5.2  优化设计实例 173 本章小结 178 习题 178 参考文献 182

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前　　言

前言
在电路与模拟电路实验中，引入PSpice仿真软件进行虚拟仿真实验，可大大节省实验成本，缓解实验室建设经费紧张的矛盾；同时可增强实践平台的灵活性，淡化硬件设计和软件设计的界线，优化知识结构。
掌握PSpice电路仿真方法，有利于拓宽思路、开阔视野，不断提高电子设计与创新能力。但是，若以介绍电路仿真软件的操作方法与步骤为主线来讨论电路仿真，不利于深入理解电路与模拟电路的原理及应用；另一方面，若仅讨论电路仿真分析方法，缺少电子电路的综合仿真设计与优化示例，不利于学生掌握电子电路设计及应用技术，也不利于学生综合设计能力的培养。

前    言 在电路与模拟电路实验中，引入PSpice仿真软件进行虚拟仿真实验，可大大节省实验成本，缓解实验室建设经费紧张的矛盾；同时可增强实践平台的灵活性，淡化硬件设计和软件设计的界线，优化知识结构。 掌握PSpice电路仿真方法，有利于拓宽思路、开阔视野，不断提高电子设计与创新能力。但是，若以介绍电路仿真软件的操作方法与步骤为主线来讨论电路仿真，不利于深入理解电路与模拟电路的原理及应用；另一方面，若仅讨论电路仿真分析方法，缺少电子电路的综合仿真设计与优化示例，不利于学生掌握电子电路设计及应用技术，也不利于学生综合设计能力的培养。 在理论教学实践中，编者发现不少学生在学习模拟电路时感觉到困难，主要原因是电路基础理论没有掌握好，不能将电路基础理论及电路分析方法应用到模拟电路的学习中。实验课程教学中，我们发现若单纯介绍模拟电路的仿真方法，缺少对电路直流分析、交流分析、瞬态分析三大电路特性分析原理与内涵的介绍，也不利于学生对电路分析本质的理解。在开设模拟电路仿真实验课之前，先开设电路基础仿真实验课，是一种选择方案。但本人在多年的实验教学中也发现，“电路基础仿真实验”与“模拟电路仿真实验”课程横跨两个学期，会导致不少学生不能将两门课程知识有效地衔接，影响了实验教学效果。 若将“电路理论”与“模拟电路”两门课程整合，实现贯通教学，或许能解决这一实际问题。在这方面，教育部电工电子基础课程教学指导委员会主任委员、东南大学王志功教授率先进行了改革和探索，编写了《电路与电子线路基础》教材，起到了示范效应，也收到了良好的教学效果。编者认为，电路与模拟电路作为一门技术基础课程，在实验环节进行整合也是必要和可行的。 基于以上考虑，我们编写了这本PSpice仿真实验教材，将电路基础与模拟电路仿真分析实验整合，实行贯通教学。全书以电子电路的分析与设计为主线，通过典型实例，介绍了基于PSpice仿真软件的模拟电子电路的仿真分析与设计方法：第1章主要介绍电子电路仿真软件的组成原理，以及电路仿真的方法和基本流程，指出PSpice仿真软件包含Capture电路图输入和SPICE语言文本输入两种仿真方法；第2章和第3章是PSpice文本输入仿真程序设计基础，第2章主要介绍基于SPICE语言文本格式的电路描述方法，第3章主要介绍基于SPICE语言的电路仿真命令格式；由于电路理论是模拟电路分析的基础，因此本书在介绍模拟电路仿真分析（第5章）之前，先介绍电路基础仿真分析方法（第4章），第4章主要以电路图输入仿真分析为主，第5章则根据电路的结构特点选择文本输入或电路图输入仿真，所有以电路图输入仿真的实例，都同时给出了对应的SPICE文本仿真程序代码；为提高学生的设计应用能力，第6章增加了集成运算放大器的设计和仿真优化，以及微弱信号放大、音频识别电路、晶体管多级放大电路等内容，其篇幅与第5章相当。 本书的编写，一方面使学生掌握集成电路和电子电路计算机辅助分析与设计工具的操作和使用方法，掌握利用PSpice进行电子电路辅助分析与设计的一般方法，另一方面，帮助学生更深入地学习和理解电路与模拟电子电路课程中各章节内容的原理、特点及应用，提高分析问题和解决问题的能力，扩展知识面，通过逼真的特性曲线更全面地理解书本上很抽象的概念，使电路理论与模拟电子电路理论的学习达到事半功倍的效果，为今后从事集成电路和系统设计打下良好的基础。 本教材的特点如下。 1）电路图输入和文本描述两种仿真方式兼顾。因为当今流行的IC设计工具涉及图形和文本两种电路描述方式，仿真编译结果均以文本格式的网单文件给出，因此在这本专业基础教材中以介绍文本输入仿真方法为主，文本输入和电路图输入两种仿真模式兼顾。 2）将电路与模拟电子电路实验内容整合，使教材内容前后衔接更好、更系统。 3）模拟电路分析与设计并重。电路分析是设计的基础，而缺乏设计与仿真实例，也不利于学生更好地掌握模拟电路基础理论及提高设计应用能力。 4）推导了BJT和MOS器件的等效电路模型，并对其SPICE模型参数进行了说明，因为这两种器件模型是放大电路仿真分析与设计的重要基础。 5）增加了行为级仿真分析实例，为读者在进行电路设计方案选择时提供快捷的参考。 6）突出实际应用，强调电路性能指标的分析与设计。书中无论是单元电路分析实例，还是综合设计仿真实例，都与实际应用紧密结合；仿真时强调电路性能指标分析与仿真方法相结合，性能指标设计与仿真优化相结合。 7）遵循循序渐进规律。内容安排上，先介绍电路基础仿真，再介绍模拟电路仿真；仿真方式上，先介绍电路图输入仿真，再介绍SPICE文本输入仿真；循序渐进，逐步深入，符合学生知识结构和认知发展规律。 虽然本书主要介绍电路理论和模拟电子电路的PSpice仿真分析与设计方法，但必须指出，PSpice仿真软件也可用于数字电路和高频电路课程的仿真实验。如今，已有专门针对数字电路仿真和高频电路仿真的EDA软件，这已经超出了本书讨论的主题。 全书共含6章。第1章、第2章、第3章由杨维明编写；第4章由谌雨章编写；第5章、第6章由杨维明和谌雨章共同编写。编者感谢在本书编写过程中提供帮助和指导的有关企业专家和工程师，他们是武汉博而硕微电子有限公司总裁张轶伟高工、武汉滨湖电子有限责任公司杨武韬工程师等。本书提供配套电子课件、仿真程序代码等，请登录华信教育资源网（<a href="http://www.hxedu.com.cn">http://www.hxedu.com.cn</a>）注册下载，也可联系本书编辑（<a href="mailto:wangxq@phei.com.cn">wangxq@phei.com.cn</a>）索取。 由于编者的知识水平有限，书中难免存在不妥之处，诚恳希望读者批评指正。 编者邮箱：<a href="mailto:20040416@hubu.edu.cn">20040416@hubu.edu.cn</a>
编  者      2016年6月

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