激励编辑器使用指南

原创于 2025-10-23 07:55:33 发布 · 1k 阅读

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#激励编辑器 # PSpice # 瞬态源 # 仿真配置 # 波形生成

第六章激励编辑器

章节大纲

6.1. 激励编辑器瞬态源
6.1.1 指数型（Exp）源
6.1.2 脉冲源
6.1.3 VPWL
6.1.4 SIN（正弦波）
6.1.5 SSFM（单频调频）
6.2. 用户生成的时‐压波形
6.3. 仿真配置文件
6.4. 练习

激励编辑器是一种图形化工具，可帮助您定义瞬态模拟和数字源。sourcestm库包含三个源部件，如图6.1所示，每个部件都提供了与激励编辑器中定义的激励的接口。

当您首次放置Sourcestm库中的某个源时，原理图中将显示实现属性。此属性指的是在激励编辑器中定义的激励名称。您可以在原理图上直接输入激励名称开始操作，或者在启动激励编辑器时会被提示输入激励名称。

要启动激励编辑器，请选中一个sourcestm源，右键单击 > 编辑PSpice激励。

启动激励编辑器时，将出现新建激励窗口，如图6.2所示。请注意，在16.3版本中，刺激文件的名称已采用PSpice仿真配置文件的名称，本例中为transient.stl。在早期版本中，激励名称则采用项目名称。

示意图0

图6.1 激励编辑器、瞬态模拟和数字源。

新建激励窗口允许您定义模拟和数字信号，并在Capture中尚未定义激励名称时提示您输入激励名称。

6.1 激励编辑器瞬态源

6.1.1 指数（Exp）源

图6.3和图6.4 显示了两种可能的指数波形，这些波形可以通过VSTIM或ISTIM源分别为电压或电流定义。

两种指数波形均在时间延迟（td1）后开始，然后在电压V1和V2之间以时间常数（tc1）呈指数上升或下降，持续至时间td2。之后，波形在td2之后以时间常数（tc2）进行衰减或上升。

例如，在图6.3中，电压在td1（10 μs）之前为V1（0 伏特）；然后电压以tc1（10 μs）为时间常数向V2（10 伏特）呈指数增长。该指数上升的时间由td2 - td1定义为30 μs（40 - 10 μs），之后电压以时间常数tc2（5 μs）呈指数下降，回到V1。

图6.5 显示了图6.3中波形的属性设置，其中：
- V1 — 0秒时的初始起始值
- V2 — 电压上升或下降到的值
- td1 — 指数上升（或下降）的起始时间（延迟）
- tc1 — 上升（或下降）波形的时间常数
- td2 — 指数下降（或上升）的起始时间（延迟）
- tc2 — 下降（或上升）波形的时间常数

示意图1

图6.3 指数上升电压波形。

示意图2

图6.4 指数衰减电压波形

现在指数电压定义为：
$$ v(t) = (V2 - V1)\left(1 - e^{-\frac{time}{time\ constant}}\right) $$

因此在0秒和td1之间电压为常数：
$$ v(t) = V1 $$

在td1和td2之间
$$ v(t) = V1 + (V2 - V1)\left(1 - e^{-\frac{t - td1}{tc1}}\right) $$

在td2和停止时间之间的时间段内，电压由以下公式给出：
$$ v(t) = V1 + (V2 - V1)\left(1 - e^{-\frac{t - td1}{tc1}}\right)\left(1 - e^{-\frac{t - td2}{tc2}}\right) $$

6.1.2 脉冲源

图6.6 显示了电压脉冲波形的定义，其中：
- V1 — 低电平电压
- V2 — 高电平电压
- TD — 脉冲开始前的时间延迟
- TR — 以秒为单位指定的上升时间，定义为V1和V2之间的时间差
- TF — 以秒为单位的下降时间，定义为V1和V2之间的时间差
- PW — 脉冲的脉冲宽度
- PER — 脉冲的周期，即脉冲频率。同样，电流脉冲可以使用ISTIM元件定义，如图6.7所示。

示意图3

图6.5 指数属性。

首次放置VSTIM、ISTIM或DigSTIM器件时，会显示实现属性的名称和值。您只需显示激励的名称，因此双击名称，这将打开“显示属性”对话框，然后选择Implementation5下的仅值（图6.8）。

示意图4

示意图5

图6.7 使用ISTIM定义电流脉冲波形。

示意图6

图6.9 显示了ISTIM元件及其定义的电流激励Ipulse。与之前相同，要启动激励编辑器，右键单击并选择激励编辑器，然后为新建激励选择脉冲。图6.10 显示了使用ISTIM元件为电流脉冲定义的脉冲属性。生成的电流波形如图6.11所示。

示意图7

图6.9 显示了定义电流激励Ipulse的ISTIM部件。

示意图8

6.1.3 VPWL

分段线性(PWL) 是指实际绘制电压或电流波形的方法。您需要定义时间和电压（或电流）轴，然后使用光标来绘制波形。本章节末尾的练习中给出了一个示例。

6.1.4 正弦波（SIN）

图6.12 显示了正弦波的属性。完整的定义包括阻尼正弦波的属性，以及相位角和偏移量。偏移量是时间0秒时的初始电压或电流，幅值是最大电压或电流，频率（赫兹）是每秒的周期数，时间延迟（秒）是启动延迟，阻尼系数（1/秒）是指数衰减，相位角（度）是相位角（图6.13）。

6.1.5 单频调频（SSFM）

该源生成如图6.14所示的频率调制正弦波，其显示了载波频率的调制。该正弦波由以下公式给出：
$$ v(t) = V_{off} + V_{ampl} \cdot \sin\left[2\pi f_c t + mod \cdot \sin(2\pi f_m t)\right] $$

其中，$ V_{off} $ 是偏移电压，$ V_{ampl} $ 是电压最大值，mod是调制指数，fc是载波频率，fm是调制频率。

示意图9 )

图6.11 使用图6.10中的属性生成的电流脉冲波形。

示意图10

6.2 用户生成的时‐压波形

您还可以在Probe中使用瞬态分析生成的波形作为时间‐电压源。在Probe中，选择文件 > 导出，将显示图6.15所示的选项。

示意图11 )

图6.13 频率调制正弦波。

示意图12

示意图13

创建时间‐电压文本文件的另一种方法是在探针中选择轨迹名称，选择复制并将数据粘贴到文本文件中。

6.3 仿真配置文件

在版本16.3之前，当你启动激励编辑器时，会创建一个与项目同名的刺激文件；例如，名为stimulus的项目将创建一个stimulus.stl文件。你创建的所有激励都将保存在stimulus.stl文件中，因此在原理图中只需更改VSTIM、ISTIM或DigSTIM源上显示的名称，即可选择不同的激励。

从版本16.3开始，刺激文件与当前活动的仿真配置文件相关联，并可通过“配置文件”选项卡下的仿真配置文件进行访问。在早期版本中，激励、库和包含选项分别有独立的选项卡。

在已配置的文件下，您将看到stimulus.stl文件（参见图6.23）。如果未看到刺激文件，则可以浏览查找文件名。然后，您可以将刺激文件添加到配置文中（添加到配置文件）。

但还有其他选项：
- 全局添加：所有设计都将可以访问该刺激文件。
- 添加到设计：仅当前设计可以访问。

如果已创建一组标准激励来测试所有电路，将刺激文件添加为全局文件会非常有用。您可以添加多个刺激文件，并通过点击上下箭头来调整顺序。红色叉号可删除所选文件。

6.4 练习

注意
从版本16.3开始，与以前的版本存在一些差异。在任何版本中首次创建新项目时，默认会创建一个PSpice偏置仿真配置文件。您可以在项目管理器中的PSpice资源 > 仿真配置文件下看到该配置文件。为了保持版本间的兼容性，请在项目管理器中删除该偏置仿真配置文件。

新建一个名为stimulus的项目。
在项目管理器中，展开PSpice资源 > 仿真配置文件，如图6.16所示，并删除SCHEMATIC1‐偏置配置文件。
绘制图6.17中的电路图。VSTIM源（V1）来自Sourcestm库。

示意图14

示意图15

图6.17 VSTIM 100Hz正弦波生成。

选中VSTIM并右键单击 > 编辑PSpice激励。在新建激励窗口中，将源命名为sin100Hz，并选择正弦波源（图6.18）。

示意图16

创建一个100赫兹、无偏移且幅值为1伏特的正弦波。将所有其他值保留其默认值0（图6.19）。单击确定并保存激励源，当提示时点击更新原理图并退出激励编辑器。
在Capture中，激励名称现在显示在V1上。双击实现¼ sin100Hz并选择仅值（图6.20）。

仅显示激励名称，如图6.21所示。

示意图17

示意图18

示意图19

图6.21 仅显示激励名称。

创建一个PSpice仿真配置文件 (PSpice > 新建仿真配置文件) 并将其命名为瞬态。在分析类型：下拉菜单中，选择时域（瞬态）并将运行至时间：设置为20毫秒（图6.22）。单击应用但不要退出该配置文件。
选择配置文件 > 类别 > 激励，您应该会看到stimulus.stl文件已列出（图6.23）。

示意图20

选中stimulus.stl文件，然后点击编辑。激励编辑器将启动并显示sin100Hz激励。
这是快速查看刺激文件中可用激励的一种方法。关闭仿真配置文件。
9. 在节点输出（图6.24）放置一个电压标记，运行仿真（PSpice > 运行），并确认电阻两端出现正弦波电压。

注意
如果在探针窗口中看到一条平坦的电压线，则可能尚未删除默认bias.stl文件。
请参阅练习开始处的说明。此时激励编辑器会以默认bias.stl作为活动的仿真配置文件启动。如果在仿真配置文件中未看到刺激文件（图6.23），则浏览查找该文件，文件位于bias文件夹中，然后选择添加到设计。

图6.24 放置电压标记。

在项目管理器中，展开PSpice > 资源 > 刺激文件，您应该可以看到transient.stl刺激文件，如图6.25所示。您可以在此处双击该文件以打开激励编辑器来检查激励。
在Capture中高亮显示VSTIM并启动激励编辑器。在激励编辑器中将显示先前的SIN属性。点击取消。
创建一个名为Vpulse（激励 > 新建）的脉冲源，其初始值为0伏特，幅值为1伏特，无初始延迟，上升时间为500 μ秒，下降时间为1毫秒，脉冲宽度为2毫秒，周期为10毫秒（图6.26）。单击确定并保存激励，但在提示时不要选择更新原理图。退出激励编辑器。

注意
输入属性值时，请按键盘上的TAB键移动到下一个属性框。

注意
该激励在Capture中已命名为sin100Hz，无法从激励编辑器更新。在以前的软件版本中，如果对更新原理图选择是，光标将变为沙漏并停滞不动。您需要切换到Capture，此时会看到图6.27中的对话框。只需单击确定即可。

在Capture中，双击激励名称sin100Hz，并将其更改为Vpulse，如图6.28所示。
运行仿真。在PSpice中选择 > 运行，或单击蓝色播放按钮。
确认电阻两端出现电压脉冲波形。
在Capture中选中VSTIM并右键单击 > 编辑激励源编辑器。在激励编辑器中将显示先前的PULSE属性。单击取消。
创建一个新的激励，激励 > 新建。将激励命名为Vin，并选择PWL（分段线性）。

注意
您可能会被询问是否要更改轴设置。

从顶部工具栏中选择绘图 > 坐标轴设置。将波形绘制分辨率设置为图6.29中所示。

图6.28 使用Vpulse源。

将出现一个笔形光标。绘制一个相应的分段线性图，以近似图6.30中所示的分段线性电压。第一个点(0,0)已经被选中。只要定义了三个峰值，精度无关紧要。该激励将在第7章的瞬态分析中使用。按escape键退出绘图模式。
如果要删除或移动一个点，请先退出绘图模式，将光标放在一个点上，该点会变为红色，然后删除或移动该点。要返回绘图模式，请选择编辑 > 添加，或选择相应图标。

注意
在版本16.3之前，您只能按时间顺序向前添加点；无法向后操作。如果要删除或移动某个点，请先按退出键退出绘图模式，然后将光标放在一个点上（该点会变为红色），再删除或移动该点。