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目录1

第一章　概论1

§1.1　什么是计算机辅助电路分析1

§1.2　电路模拟的主要内容2

§1.3　电路分析软件的基本组成和使用6

§1.4　SPICE和PSPICE8

一、通用电路模拟程序SPICE简介8

二、PSPICE的特点12

§1.5　SPICE和PSpice软件的运行15

§1.6　程序使用举例18

第二章　电路的描述语句27

§2.1　输入描述语句和规定27

一、输入描述语句的构成及规定27

二、输入描述语句分类29

三、标题语句、注释语句和结束语句29

§2.2　元件描述语句30

二、电容和电感31

一、电阻器R31

三、互感（电感耦合器）K33

四、无损耗传输线T34

五、电压控制开关35

六、电流控制开关36

§2.3　半导体元器件描述语句37

一、结型二极管D38

二、双极型晶体管Q38

四、MOS场效应晶体管M（MOSFET）39

三、结型场效应晶体管J（JFET）39

五、MESFET（SPICE3所特有）Z40

六、半导体电阻器R（SPICE3所特有）41

七、半导体电容器C（SPICE3所特有）41

八、均匀分布的RC传输线U（有损耗）（SPICE3所特有）42

九、砷化镓（GaAs）场效应晶体管B（PSpice所特有）42

十、数字电路器件U（PSpice所特有）43

§2.4　电源描述语句44

一、独立电压源V和独立电流源I44

二、线性受控源52

三、非线性受控源54

一、模型描述语句58

§2.5　模型、子电路的描述语句和库文件的调用语句58

二、子电路描述语句60

三、库文件调用语句（PSpice所特有）62

§2.6　模型、子电路和库的使用65

一、MODEL语句67

二、SUBCKT语句67

三、LIB语句68

一、直流工作点分析．OP72

第三章　电路特性分析和控制语句72

§3.1　分析类型语句72

二、直流扫描分析．DC73

三、交流特性分析．AC75

四、小信号传输函数．TF76

五、直流小信号灵敏度．SENS77

六、噪声分析．NOISE78

七、瞬态特性分析．TRAN79

九、失真分析．DISTO（SPICE所特有）80

八、付里叶分析．FOUR80

十、温度特性分析．TEMP81

§3.2　设置初始状态语句82

一、节点电压设置语句．NODESET82

二、初始条件语句．IC83

§3.3　蒙特卡罗（Monte Carlo）分析．MC（PSpice所特有）84

§3.4　灵敏度／最坏情况分析．WCASE（PSpice所特有）87

§3.5　参数、函数定义语句和参数分析语句（PSpice所特有）89

一、分布参数定义语句．DISTRIBUTION89

二、函数定义语句．FUNC90

三、包括文件语句．INC91

四、参数及表达式定义语句．PARAM92

五、参数分析语句．STEP93

§3.6　输出控制语句和输出变量94

一、打印语句．PRINT94

二、绘图语句．PLOT95

三、探针显示语句．PROBE97

四、输出变量98

一、电路描述的输出102

§3.7　格式固定的输出和运行统计102

二、直接输出103

三、运行统计104

§3.8　任选项语句．OPTIONS106

一、无值任选项107

二、有值任选项108

第四章　元器件模型111

§4.1　元件模型111

一、电阻模型111

二、电容模型113

三、电感模型（PSpice所特有）116

四、均匀分布RC传输线模型（SPICE3所特有）119

五、电感耦合器（PSPICE所特有）120

六、开关模型121

§4.2　二极管模型125

一、二极管的模型参数125

二、二极管的直流电流和电压关系125

三、二极管的电容128

五、噪声模型130

四、温度模型130

六、集成电路中的二极管131

§4.3　NPN和PNP双极型晶体管模型133

一、EM模型和GP模型134

二、双极晶体管模型参数137

三、晶体管的直流模型146

四、晶体管的电容模型148

五、晶体管温度模型150

六、晶体管噪声模型152

七、晶体管的典型参数153

§4.4　MOS效应晶体管模型159

一、MOSFET的模型和直流特性159

二、MOSFET模型的模型参数176

三、MOSFET的电容模型189

四、MOSFET的温度模型194

五、MOSFET的噪声模型196

六、MOSFET的典型参数197

一、模型和模型参数206

§4.5　砷化镓场效应晶体管（GaAsFET）模型206

二、GaAsFET的直流模型209

三、GaAsFET的电容模型212

四、GaAsFET的温度模型213

五、GaAs FET的噪声模型214

§4.6　结型场效应晶体管（JFET）模型214

一、模型和模型参数215

二、JFET的直流模型217

四、JFET温度模型218

三、JFET的电容模型218

五、JFET噪声模型219

六、JFET的典型器件参数219

§4.7　模拟集成电路宏模型220

一、运算放大器宏模型222

二、电压比较器宏模型228

第五章　菜单230

§5.1　PSPICE的控制壳（Control shell）230

一、引言230

二、控制壳的启动功能231

§5.2　PSPICE的FILES菜单243

一、指定当前文件Current File243

二、编辑当前文件Edit245

三、存贮修改结果和新建立的文件Save File245

四、Browse显示输出结果246

五、利用外部编辑文件对当前电路文件编辑的编辑器X—Ex-ternal Lditor247

六、利用外部编辑观查输出结果R—External Editor249

§5.3　PSPICE的Circuit菜单249

§5.4　PSPICE的StmEd菜单251

一、波形产生器StmEd菜单的运行和使用方法252

二、进入模拟座标图主菜单Edit254

三、进入Command File子菜单268

四、进入Log to File子菜单：268

§5.5　PSPICE的Analysis菜单268

一、进入Analysis主菜单268

二、子菜单Run PSPICE（Start）269

三、设置分析参数—AC Noise子菜单270

四、设置分析参数—DC Sweep子菜单272

五、设置分析参数Transient274

六、设置分析参数—Parametric子菜单275

七、设置分析参数—Specify Temperature子菜单275

八、设置分析参数的功能—Monte Carlo子菜单275

九、确定和执行—Change Options子菜单276

§5.6　Display主菜单的运行和使用276

§5.7　Probe主菜单的运行和使用276

一、PSPICE的后处理工具PROBE的运行277

二、PROBE菜单的命令282

三、ProBe各层子菜单的功能和执行方法283

第六章　模型参数提取技术和程序312

§6.1　器件模型参数的测定314

一、双极晶体管GP模型参数的测定314

二、MOSFET的MOS1模型参数的测定317

§6.2　由器件电参数优化提取模型参数317

§6.3　由工艺和版图数据文件自动提取模型参数319

一、DEGBAIC器件产生器319

二、由工艺和版图数据文件提取GP模型参数324

一、PARTS程序的运行328

§6.4　PSPICE中的模型参数提取程序PARTS328

二、二极管模型参数提取337

三、双极晶体管模型参数提取341

四、结型场效应晶体管（JFET）的模型参数提取347

五、功率MOS场效应晶体管模型参数提取353

六、运算放大器宏模型的模型参数提取358

七、电压比较器宏模型的模型参数提取362

一、模拟部分Analog Parts364

§6.5　PSpice中的器件模型参数库364

二、数字部分Digital Parts366

第七章　器件特性模拟和新增器件模型368

§7.1　非线性器件特性的模拟368

一、多项式369

二、函数373

三、查表375

四、构造模型377

§7.2　线性器件传输函数的模拟380

一、拉普拉斯变换381

二、频率响应表384

三、频域器件的瞬态分析问题385

§7.3　修改和新增器件模型390

一、修改器件模型391

二、增加一个新的器件模型394

§7.4　器件和系统的的特性模拟技术401

一、模拟器的扩展401

二、器件建模404

三、状态特性建模406

四、系统建模408

第八章　电路的灵敏度和容差分析411

§8.1　灵敏度分析413

§8.2　容差分析和蒙特卡罗分析法416

一、蒙特卡罗（monte carlo）分析法416

二、容差420

三、多次运行424

四、输出425

五、二点建议427

§8.3　最坏情况分析428

一、最坏情况分析方法429

二、PSpice中的．WCASE语句435

第九章　数字电路模拟437

§9.1　引言437

§9.2　数字电路文件（Digital Files）438

一、输入文件格式438

三、器件方程的重新编译和连接439

二、输出文件格式442

三、数字／模拟混合电路模拟实例446

9.3　数字模拟（Digital Simulation）454

一、数字节点和逻辑状态454

二、数字电路器件456

第十章　应用技术和问题讨论477

§10.1　模拟中出现错误信息的解决办法477

一、浮动节点477

二、电压源和电感器回路478

三、电压控制电源479

§10.2　收敛性问题480

四、其它错误480

一、直流偏置点481

二、直流扫描和转移特性484

三、瞬态分析485

§10.3　时间步长问题487

一、减小模拟时间487

二、设置TMAX487

三、设置ITL4488

四、重置METHOD和MAXORD项488

五、重置TRTOL488

六、放宽误差容限488

七、增加寄生电容489

八、增加输入波形的上升和下降时间489

§10.4　任选项中有关项的选取489

一、分析精度489

二、ACCT选项和大规模电路490

四、任选项选取的综合考虑491

三、长的瞬态运行491

§10.5　功能扩展举例—辐射效应的模拟492

一、剂量率的效应493

二、电离粒子辐射效应496

三、总剂量辐射效应497

§10.6　其它模型和模拟方法498

一、电压控制器件498

二、简单的运算放大器499

三、石英晶体振荡器模型500

四、模拟肖特基（Schottky）二极管501

五、自激振荡器502

六、高Q值电路的瞬态分析503

七、功率电路的模拟504

八、缓冲（Snubbing）电阻器的运用505

九、多功能开关的模型及应用506

十、非线性磁性材料模型513

§10.7　PSpice和SPICE应用中的比较516

§11.1　LC低通滤波器518

一、电路图518

第十一章　电路模拟举例518

二、电路模拟输入语句519

三、输出结果519

§11.2　5μm CMOS反相器520

一、电路图520

二、电路模拟输入语句520

三、输出结果522

一、电路图524

二、电路模拟输入语句524

§11.3　传输线反相器524

三、输出结果525

§11.4　拾音器前置放大器525

一、电路图525

二、电路模拟输入语句526

三、输出结果526

§11.5 1.2μm GaAs MESFET527

一、电路图527

二、电路模拟输入语句528

二、电路模拟输入语句529

一、电路图529

三、输出结果529

§11.6　2μm CMOS的九级反相器链529

三、输出结果531

§11.7　高压置率运算放大器HA—2510 112/115532

一、电路图532

二、电路模拟输入语句532

三、输出结果537

§11.8　恒温器537

一、电路图538

二、电路模拟输入语句538

三、输出结果540

§11.9　电压／频率转换器540

一、电路图540

二、电路模拟输入语句540

三、输出结果545

参考文献547

索引550