电路仿真软件：PSPICE二次开发_（8）.PSPICE自定义元件开发.docx

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PSPICE自定义元件开发

1.引言

在电路仿真软件PSPICE中，虽然已经提供了大量的标准元件库，但在实际工程应用中，常常需要开发自定义元件以满足特定的设计需求。自定义元件的开发不仅可以扩展PSPICE的功能，还可以提高仿真精度和效率。本节将详细介绍如何在PSPICE中开发自定义元件，包括模型定义、参数设置、子电路创建等方面的内容。

2.自定义元件的基本概念

2.1模型与子电路的区别

在PSPICE中，自定义元件可以通过两种方式实现：模型（Model）和子电路（Subcircuit）。模型主要用于描述简单的元件，如二极管、晶体管等，而子电路则用于描述复杂的电路结构，如运算放大器、滤波器等。

模型：模型是通过数学方程或已知的行为模型来描述元件的行为。模型可以包含参数，这些参数可以在仿真时进行调整。

子电路：子电路是由多个基本元件组成的复杂电路结构。子电路可以包含内部节点和参数，这些参数可以在调用子电路时进行设置。

2.2自定义元件的优势

灵活性：自定义元件可以根据特定需求进行设计，不受标准库元件的限制。

精度：通过自定义模型或子电路，可以更精确地模拟实际元件的行为。

可扩展性：自定义元件可以方便地添加到现有的电路设计中，提高设计的可扩展性。

仿真效率：自定义元件可以减少仿真时的计算量，提高仿真效率。

3.自定义模型开发

3.1模型定义文件

自定义模型通常通过模型定义文件（.mod）来实现。模型定义文件包含元件的数学方程和行为描述。以下是一个简单的二极管模型定义文件的例子：

*ExampleDiodeModel

.modelD1D(IS=1E-14RS=0.1BV=100IBV=1E-3CJO=1E-12M=0.5VJ=0.75FC=0.5)

3.2参数设置

在模型定义文件中，可以通过参数来调整元件的行为。参数的设置方式如下：

IS：饱和电流

RS：串联电阻

BV：击穿电压

IBV：反向击穿电流

CJO：零偏置结电容

M：结电容的指数

VJ：势垒高度

FC：前向偏置结电容的系数

3.3例子：自定义二极管模型

假设我们需要创建一个自定义的二极管模型，其参数如下：

饱和电流：1E-12A

串联电阻：0.5Ω

击穿电压：120V

反向击穿电流：1E-4A

零偏置结电容：1E-13F

结电容的指数：0.6

势垒高度：0.8V

前向偏置结电容的系数：0.7

可以通过以下模型定义文件来实现：

*CustomDiodeModel

.modelD_CUSTOMD(IS=1E-12RS=0.5BV=120IBV=1E-4CJO=1E-13M=0.6VJ=0.8FC=0.7)

在电路文件中调用该模型：

*ExampleCircuit

V101DC5

D112D_CUSTOM

R12010

.end

3.4复杂模型的开发

对于更复杂的模型，如MOSFET、BJT等，可以通过扩展模型定义文件来实现。以下是一个MOSFET模型的例子：

*ExampleMOSFETModel

.modelMOSFET_MODELNMOS(VTO=0.4KP=20E-6L=1UW=100U)

在这个例子中，MOSFET模型的参数包括：

VTO：阈值电压

KP：跨导系数

L：沟道长度

W：沟道宽度

4.自定义子电路开发

4.1子电路定义文件

自定义子电路可以通过子电路定义文件（.subckt）来实现。子电路定义文件包含子电路的拓扑结构和元件参数。以下是一个简单的运算放大器子电路定义文件的例子：

*ExampleOpAmpSubcircuit

.subcktOPAMP_IN123

Q1423QN

Q2513QP

R146100K

R256100K

V160DC0

.modelQNNPN(IS=1E-15BF=100)

.modelQPPNP(IS=1E-15BF=100)

.ends

4.2子电路调用

在电路文件中调用子电路时，需要指定子电路名称和对应的节点。以下是一个调用上述运算放大器子电路的例子：

*ExampleCircuit

V101DC5

R1121K

C12010U

X1230OPAMP_IN

.end

4.3例子：自定义运算放大器

假设我们需要创建一个自定义的运算放大器子电路，其内部结构包含两个NPN晶体管和一个PNP晶体管，以及一些电阻和电压源。内部结构如下：

Q1：NPN晶体管，基极连接到输入1，集电极连接到输出

Q2：PNP晶体管，基极连接到输入2，