前 言

在電路與模擬電路實(shí)驗(yàn)中，引入PSpice仿真軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，緩解實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊張的矛盾；同時(shí)可增強(qiáng)實(shí)踐平臺的靈活性，淡化硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的界線，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)。

掌握PSpice電路仿真方法，有利于拓寬思路、開闊視野，不斷提高電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力。但是，若以介紹電路仿真軟件的操作方法與步驟為主線來討論電路仿真，不利于深入理解電路與模擬電路的原理及應(yīng)用；另一方面，若僅討論電路仿真分析方法，缺少電子電路的綜合仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化示例，不利于學(xué)生掌握電子電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)，也不利于學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

在理論教學(xué)實(shí)踐中，編者發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電路時(shí)感覺到困難，主要原因是電路基礎(chǔ)理論沒有掌握好，不能將電路基礎(chǔ)理論及電路分析方法應(yīng)用到模擬電路的學(xué)習(xí)中。實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)若單純介紹模擬電路的仿真方法，缺少對電路直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析三大電路特性分析原理與內(nèi)涵的介紹，也不利于學(xué)生對電路分析本質(zhì)的理解。在開設(shè)模擬電路仿真實(shí)驗(yàn)課之前，先開設(shè)電路基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)課，是一種選擇方案。但本人在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)，“電路基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)”與“模擬電路仿真實(shí)驗(yàn)”課程橫跨兩個(gè)學(xué)期，會導(dǎo)致不少學(xué)生不能將兩門課程知識有效地銜接，影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

若將“電路理論”與“模擬電路”兩門課程整合，實(shí)現(xiàn)貫通教學(xué)，或許能解決這一實(shí)際問題。在這方面，教育部電工電子基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會主任委員、東南大學(xué)王志功教授率先進(jìn)行了改革和探索，編寫了《電路與電子線路基礎(chǔ)》教材，起到了示范效應(yīng)，也收到了良好的教學(xué)效果。編者認(rèn)為，電路與模擬電路作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合也是必要和可行的。

基于以上考慮，我們編寫了這本PSpice仿真實(shí)驗(yàn)教材，將電路基礎(chǔ)與模擬電路仿真分析實(shí)驗(yàn)整合，實(shí)行貫通教學(xué)。全書以電子電路的分析與設(shè)計(jì)為主線，通過典型實(shí)例，介紹了基于PSpice仿真軟件的模擬電子電路的仿真分析與設(shè)計(jì)方法：第1章主要介紹電子電路仿真軟件的組成原理，以及電路仿真的方法和基本流程，指出PSpice仿真軟件包含Capture電路圖輸入和SPICE語言文本輸入兩種仿真方法；第2章和第3章是PSpice文本輸入仿真程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第2章主要介紹基于SPICE語言文本格式的電路描述方法，第3章主要介紹基于SPICE語言的電路仿真命令格式；由于電路理論是模擬電路分析的基礎(chǔ)，因此本書在介紹模擬電路仿真分析（第5章）之前，先介紹電路基礎(chǔ)仿真分析方法（第4章），第4章主要以電路圖輸入仿真分析為主，第5章則根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇文本輸入或電路圖輸入仿真，所有以電路圖輸入仿真的實(shí)例，都同時(shí)給出了對應(yīng)的SPICE文本仿真程序代碼；為提高學(xué)生的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力，第6章增加了集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)和仿真優(yōu)化，以及微弱信號放大、音頻識別電路、晶體管多級放大電路等內(nèi)容，其篇幅與第5章相當(dāng)。

本書的編寫，一方面使學(xué)生掌握集成電路和電子電路計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)工具的操作和使用方法，掌握利用PSpice進(jìn)行電子電路輔助分析與設(shè)計(jì)的一般方法，另一方面，幫助學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)和理解電路與模擬電子電路課程中各章節(jié)內(nèi)容的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用，提高分析問題和解決問題的能力，擴(kuò)展知識面，通過逼真的特性曲線更全面地理解書本上很抽象的概念，使電路理論與模擬電子電路理論的學(xué)習(xí)達(dá)到事半功倍的效果，為今后從事集成電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

本教材的特點(diǎn)如下。

1）電路圖輸入和文本描述兩種仿真方式兼顧。因?yàn)楫?dāng)今流行的IC設(shè)計(jì)工具涉及圖形和文本兩種電路描述方式，仿真編譯結(jié)果均以文本格式的網(wǎng)單文件給出，因此在這本專業(yè)基礎(chǔ)教材中以介紹文本輸入仿真方法為主，文本輸入和電路圖輸入兩種仿真模式兼顧。

2）將電路與模擬電子電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合，使教材內(nèi)容前后銜接更好、更系統(tǒng)。

3）模擬電路分析與設(shè)計(jì)并重。電路分析是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而缺乏設(shè)計(jì)與仿真實(shí)例，也不利于學(xué)生更好地掌握模擬電路基礎(chǔ)理論及提高設(shè)計(jì)應(yīng)用能力。

4）推導(dǎo)了BJT和MOS器件的等效電路模型，并對其SPICE模型參數(shù)進(jìn)行了說明，因?yàn)檫@兩種器件模型是放大電路仿真分析與設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。

5）增加了行為級仿真分析實(shí)例，為讀者在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)提供快捷的參考。

6）突出實(shí)際應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)電路性能指標(biāo)的分析與設(shè)計(jì)。書中無論是單元電路分析實(shí)例，還是綜合設(shè)計(jì)仿真實(shí)例，都與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合；仿真時(shí)強(qiáng)調(diào)電路性能指標(biāo)分析與仿真方法相結(jié)合，性能指標(biāo)設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化相結(jié)合。

7）遵循循序漸進(jìn)規(guī)律。內(nèi)容安排上，先介紹電路基礎(chǔ)仿真，再介紹模擬電路仿真；仿真方式上，先介紹電路圖輸入仿真，再介紹SPICE文本輸入仿真；循序漸進(jìn)，逐步深入，符合學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

雖然本書主要介紹電路理論和模擬電子電路的PSpice仿真分析與設(shè)計(jì)方法，但必須指出，PSpice仿真軟件也可用于數(shù)字電路和高頻電路課程的仿真實(shí)驗(yàn)。如今，已有專門針對數(shù)字電路仿真和高頻電路仿真的EDA軟件，這已經(jīng)超出了本書討論的主題。

全書共含6章。第1章、第2章、第3章由楊維明編寫；第4章由諶雨章編寫；第5章、第6章由楊維明和諶雨章共同編寫。編者感謝在本書編寫過程中提供幫助和指導(dǎo)的有關(guān)企業(yè)專家和工程師，他們是武漢博而碩微電子有限公司總裁張軼偉高工、武漢濱湖電子有限責(zé)任公司楊武韜工程師等。本書提供配套電子課件、仿真程序代碼等，請登錄華信教育資源網(wǎng)（http://www.hxedu.com.cn）注冊下載，也可聯(lián)系本書編輯（wangxq@phei.com.cn）索取。

由于編者的知識水平有限，書中難免存在不妥之處，誠懇希望讀者批評指正。

編者郵箱：20040416@hubu.edu.cn

編 者

2016年6月