OrCAD/PSpice9直流扫描分析的应用

—晶体三极管的输出特性曲线

黄康才

一、学习目的：

　 使用OrCAD/PSpice9直流扫描分析(DC Sweep)的嵌套扫描(Nested Sweep)来验证晶体三极管的Vce-Ib 输出特性曲线。

二、练习步骤：

步骤一 绘出电路图
　1．请建立项目Q并绘出如图示1的电路图,并存为q.opj。

图1 测量NPN型晶体管的Vce-Ib曲线的电路

本电路需要使用的元件,如下所示:

元件	元件库	元件编号	元件种类	元件设定
Q1	eval.olb	Q2N2222	三极管
Vce	source.olb	Vdc	直流电压源	DC = 0V
Ib	Source.olb	Idc	直流电流源	DC = 0A
0	Capsym.olb	GND	接地元件

　2、电压源Vce和电流源Idc的元件属性默认都为0，我们不去改动它。因为它只在偏压点分析（Bins Point 　　 Detail）时有用，而本范例将直接使用直流扫描分析(DC Sweep)的嵌套扫描(Nested Sweep)来求解　　　　 Q2N2222的Vce-Ic特性曲线。

步骤二 设置直流扫描分析和直流嵌套扫描的参数

　1．晶体管特性曲线Vce-Ic的横轴为Vce，纵轴为Ic，而随着不同的值会各自有一条对应的曲线。也就是说， 有两个不同的输入变量在改变，而主扫描变量为Vce，副扫描变量为Ib。如果想要在同一张输出波形图上同 时显示这两种扫描的输出结果，使用直流扫描分析(DC Sweep)的嵌套扫描(Nested Sweep)是最方便不过了。

　2、选择Pspice\New Simulation Profile或单击工具栏上的按钮,打开New Simulation对话框，在Neme栏 中输入本仿真文件的名称dc，打开Simulation Setting-dc对话框。

　3、设置DC Sweep仿真参数

（1）设置主扫描参数 在Options栏内勾选Primary Sweep 选项，然后如图2所示输入参数：

图2 DC Sweep(Primary Sweep)仿真参数

（2）设置副扫描参数 在Options栏内勾选Secondary Sweep选项，然后如图3所示输入参数：

图3 DC Sweep(Secondary Sweep)仿真参数

（3）说明：

　　①我们已在设置主扫描变量为电压源Vce，由0V开始线性扫描直到4V，每隔0.01V记录一点。副扫描量为电
流源(Current Source)Ib，Sweep Type栏：选Linear线性扫描，Star Value:栏设为0，End Value栏设 为0.5m，Increment：设为0.1m，如此Ib将在0mA、0.1mA、0.2mA、0.3mA、0.4mA和0.5mA时各扫描出一 条曲线。 　　②副变量Ib也可以用数值列表的方式(Value List)设置。首先在Sweep Type栏选Value List选项，然后直 接在右边的空白栏内输入0mA 0.1mA 0.2mA 0.3mA 0.4mA 0.5mA即可。

步骤三 存档并执行PSpice仿真

　1、用File\Save功能选项或工具栏的钮或快捷键[Ctrl+S]存档一次。

　2、执行PSpice\Run菜单命令或单击按钮，启动PSpice程序执行仿。屏幕上自动打开Probe窗口。

步骤四 使用Probe观察仿真结果

　1、在刚打开的Probe窗口空图，除了X轴变量Vce已经按照我们在DC Sweep的设置设为0-4V之外，Y轴变量则等待着我们的输入选择。

　2、现在选择Trace\Add Trace...或快捷图钮或键盘上的[Insrt]钮。打开如下图的Add Traces对话框，现 在请在Add Traces在对话框左Simulation Output Variables栏内的“Ic（Q1）”处单击鼠标左键，现在 窗口下的Trace Expression栏处应该出项“Ic（Q1）”字样。用鼠标选“OK”钮退出Add Traces窗口。这 时的PSpice窗口的输出波形区出项如图4所示五条曲线。由图可以看到三极管的输出特性曲线。

图4 Q2N2222的Vce-Ib特性曲线

3、说明：

　　①为了标明各曲线属于哪个Ib值，我们可在图上加上说明文字，并启动光标来测量坐标值。

　　②由曲线上，我们大致可以看出在放大区内，当Ib为0.1mA时，Ic为17.8mA，所以β为17.8/0.1=178。而　 　　　Ib为0.2mA、0.3mA、0.4mA和0.5mA时，β值也大约为这个值。所以我们以后使用Q2N2222这个晶体管作 设计时，可以简单地将其β估计为178后再作计算。