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本书从实用性和先进性出发，较全面地介绍电子线路的基本设计方法和CAD软件的应用，电路包含线性和非线性两部分，是与模拟电子电路、通信电子电路和电子线路CAD等理论课程相配套的教材。全书分为4部分内容：PSpice设计软件简介、基础性分析设计与仿真、综合性设计与仿真、LTSpice设计平台简介，共编排了31个设计仿真任务。其中LTSpice为较新的电路设计仿真软件，该软件除了用于教材设计内容外，还可供高频电路的课程设计及毕业设计等教学方面选用。此外，书中还对各电路的电路结构、工作原理、性能参数、技术指标等理论知识进行简单介绍。

目    录
 
第1章  PSpice设计软件简介	1
1.1  电路图的绘制	1
1.1.1  启动OrCAD Capture CIS	1
1.1.2  绘制元器件	2
1.1.3  信号源与接地	5
1.1.4  互连线绘制	7
1.1.5  节点编号	7
1.1.6  滤波器简介	9
1.2  PSpice电路分析	10
1.2.1  直流分析	10
1.2.2  交流小信号分析	14
1.2.3  瞬态分析	15
1.2.4  傅里叶分析	17
1.2.5  温度分析	17
1.2.6  参数扫描分析	18
1.3  PSpice器件模型和元件的创建	19
1.3.1  PSpice Model Editor模型编辑
器的使用	19
1.3.2  编辑元件符号	23
1.3.3  添加库	25
1.4  实例	26
1.4.1  单级小信号晶体管放大电路	26
1.4.2  基于MC1496的调幅电路	38
1.4.3  基于TDA2030集成芯片的音频
功放电路	49
1.4.4  CMOS放大电路	55
1.5  本章小结	61
第2章  基础性分析设计与仿真	62
2.1  二极管特性分析与仿真	62
2.1.1  学习目的	62
2.1.2  二极管特性及工作原理	62
2.1.3  仿真任务	63
2.1.4  分析要求	65
2.1.5  思考题	66
2.2  晶体三极管和场效应管特性分析
及仿真	66
2.2.1  学习目的	66
2.2.2  器件特性及工作原理	66
2.2.3  仿真任务	68
2.2.4  分析要求	69
2.2.5  思考题	70
2.3  基本的单管放大器分析与仿真	70
2.3.1  学习目的	70
2.3.2  单管放大电路工作原理及性能
指标	70
2.3.3  仿真任务	70
2.3.4  分析要求	73
2.3.5  思考题	73
2.4  负反馈放大电路分析与仿真	73
2.4.1  学习目的	73
2.4.2  负反馈放大电路工作原理及性
能指标	73
2.4.3  仿真任务	74
2.4.4  分析要求	77
2.4.5  思考题	77
2.5  差分放大电路分析与仿真	77
2.5.1  学习目的	77
2.5.2  差分放大电路工作原理及性能
指标	77
2.5.3  仿真任务	78
2.5.4  分析要求	81
2.5.5  思考题	81
2.6  集成运算放大器分析与仿真	81
2.6.1  学习目的	81
2.6.2  集成运放电路工作原理及性能
指标	81
2.6.3  仿真任务	82
2.6.4  分析要求	84
2.6.5  思考题	84
2.7  RC网络分析设计与仿真	84
2.7.1  学习目的	84
2.7.2  RC网络工作原理及性能指标	84
2.7.3  仿真及设计任务	85
2.7.4  分析要求	88
2.7.5  思考题	88
2.8  LC谐振回路分析设计与仿真	88
2.8.1  学习目的	88
2.8.2  LC网络工作原理及性能指标	88
2.8.3  设计任务及参数指标	90
2.8.4  设计要求	91
2.8.5  思考题	91
2.9  单调谐小信号放大器分析设计与
仿真	91
2.9.1  学习目的	91
2.9.2  单调谐小信号放大电路工作
原理及性能指标	91
2.9.3  设计任务及参数指标	93
2.9.4  设计要求	93
2.9.5  思考题	94
2.10  丙类调谐功率放大器分析设计
与仿真	94
2.10.1  学习目的	94
2.10.2  丙类功放工作原理及性能
指标	94
2.10.3  设计任务及参数指标	95
2.10.4  设计要求	96
2.10.5  思考题	96
2.11  倍频器电路分析设计与仿真	96
2.11.1  学习目的	96
2.11.2  倍频器电路工作原理及性能
指标	96
2.11.3  设计任务及参数指标	97
2.11.4  设计要求	97
2.11.5  思考题	97

2.12  石英晶体振荡器电路分析设计
与仿真	97
2.12.1  学习目的	97
2.12.2  石英晶振电路工作原理及
性能指标	97
2.12.3  设计任务及参数指标	99
2.12.4  设计要求	99
2.12.5  思考题	99
2.13  二极管调幅电路分析设计与
仿真	99
2.13.1  学习目的	99
2.13.2  二极管调幅电路工作原理	99
2.13.3  设计任务及参数指标	100
2.13.4  设计要求	100
2.13.5  思考题	100
2.14  二极管峰值包络检波电路分析
设计与仿真	101
2.14.1  学习目的	101
2.14.2  二极管包络检波器工作原理
及性能指标	101
2.14.3  设计任务及参数指标	104
2.14.4  设计要求	104
2.14.5  思考题	104
2.15  单失谐回路斜率鉴频器分析
设计与仿真	104
2.15.1  学习目的	104
2.15.2  单失谐回路斜率鉴频器工作
原理及性能指标	105
2.15.3  设计任务及参数指标	106
2.15.4  设计要求	107
2.15.5  思考题	107
2.16  本章小结	107
第3章  综合性设计与仿真	108
3.1  波形发生器电路的设计与仿真	108
3.1.1  设计内容	108
3.1.2  设计要求及参数指标	108
3.1.3  设计提示	108

3.2  共射-共集组合放大器的设计与
仿真	109
3.2.1  设计内容	109
3.2.2  设计要求及参数指标	109
3.3  心电放大器的设计与仿真	109
3.3.1  设计内容及参数指标	109
3.3.2  设计要求	109
3.3.3  设计提示	109
3.4  直流稳压电源的设计与仿真	110
3.4.1  设计内容	110
3.4.2  设计要求及参数指标	110
3.4.3  设计提示	110
3.5  开关稳压电源的设计与仿真	111
3.5.1  设计内容	111
3.5.2  设计要求	111
3.6  基于运放的压控振荡器设计与
仿真	112
3.6.1  设计内容	112
3.6.2  设计要求	112
3.7  高电平调幅电路的设计与仿真	112
3.7.1  设计内容	112
3.7.2  设计要求及参数指标	112
3.7.3  设计提示	113
3.8  基于变容二极管的压控振荡器
设计与仿真	113
3.8.1  设计简介	113
3.8.2  设计内容	113
3.8.3  设计要求及参数指标	114
3.8.4  设计提示	114
3.9  差分峰值斜率鉴频器在集成电路
中的应用与设计	115
3.9.1  设计内容	115
3.9.2  设计提示	115
3.9.3  设计要求及参数指标	116
3.10  小功率调频发射机电路的设计
与仿真	116
3.10.1  设计内容	116
3.10.2  设计要求及参数指标	117
3.10.3  设计提示	117
3.11  集成锁相环应用电路的设计
与仿真	117
3.11.1  设计内容	117
3.11.2  设计要求及参数指标	118
3.11.3  设计提示	118
3.12  无线广播调幅发射系统的设计
与仿真	119
3.12.1  设计内容	119
3.12.2  设计要求及参数指标	119
3.12.3  设计提示	119
3.13  超外差式接收系统的设计与
仿真	119
3.13.1  设计内容	119
3.13.2  设计要求及参数指标	120
3.14  本章小结	120
第4章  LTSpice设计平台简介	121
4.1  电路图绘制Schematics Capture	122
4.1.1  Schematics Capture的电路
原理图结构	122
4.1.2  Schematics Capture的基本
操作	122
4.1.3  电路图绘制举例	125
4.2  电路性能分析	130
4.3  器件模型与电路图模块化设计	137
4.3.1  外部器件的SPICE模型导入
方法	138
4.3.2  原理图的模块化设计	140
4.4  控制面板的设置	143
4.5  集成可调基准电压源和DC-DC
降压开关电源的仿真	146
4.5.1  基于LT1431的可编程基准
电压源	146
4.5.2  基于TL431的基准电压源	148
4.5.3  DC-DC降压开关稳压电源
仿真	150
4.6  丙类功率放大器的设计与仿真	153
4.7  振幅调制与解调电路仿真	157
4.7.1  振幅调制电路设计与仿真	157
4.7.2  解调电路仿真	162
4.8  设计思考题	165
4.9  本章小结	165
附录A  PSpice库简介一	166
附录B  PSpice库简介二	168

附录C  LTSpice的点命令（Dot 
Commands）功能简表	169
附录D  LTSpice电路器件符号索引简表	170
附录E  AD633的SPICE模型文件	171
参考文献	175

前    言
在高频、低噪声、大功率及并行处理的应用环境下，模拟电路在通信、导航、信息传输等领域比数字电路更有优势。但模拟电路往往结构复杂多变，电路性能与器件工艺有关，设计周期较长，因此亟需寻找一个适用于模拟电路的自动化设计工具。通过自动化设计工具，可以将设计好的电路图进行实时模拟，根据仿真结果验证功能，再分析改进，实现电路的最优化设计。SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）分析仿真程序正是解决这一问题最有效的CAD工具之一。
PSpice是由SPICE发展而来的计算机辅助设计分析程序，主要用于大规模集成电路的分析，于1972年由美国加州大学伯克利分校推出。PSpice是公认的通用电路模拟程序中最优秀的软件之一，成为了工业和科研中电路模拟的标准。该软件具有强大的电路绘图、电路仿真、图形处理等功能，有集成度高、模块化和层次化设计、完整的Probe观测功能、完整的高级仿真功能、模拟和数字仿真功能和元件库扩充功能等特点，可以自动进行电路检查，模拟和计算电路的各种参数，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于模拟电路、数字电路、数/模混合电路的仿真。而LTSpice是由凌力尔特公司（Linear Technology，LT）推出的免费高性能SPICE电路仿真软件，具有高速、多线程等特点，集成了电路图绘制、新元件符号编辑、波形观测、第三方模型导入等功能，为简化开关电源稳压器的仿真提供模型和改进，大幅度提高了开关电源稳压器的仿真速度。
掌握基本的电路设计和仿真能力是高等学校电子类专业学生的必备技能之一。为了进一步加强电子线路基础教学工作，适应模拟电子电路、通信电子电路等课程的改革及满足本科教学需求，我们编写了这本电子电路PSpice和LTSpice软件的设计与仿真教材。本书具有以下特色：
  对PSpice和LTSpice这两种电子线路仿真软件的操作和应用进行了详细的介绍，特别是较新的LTSpice，目前介绍该软件的教材较少。本书采用了设计与仿真相结合、理论原理与实际应用相结合、根据设计任务和性能指标进行设计、与电子线路硬件实验及理论教材相结合的编写思路，有利于落实拓宽学科口径、强化工程训练、培养创新意识和提高综合素质。
  采用基础仿真分析配合大量综合性的、设计性的任务。本书内容与实际应用和电路相结合，适用于模拟电子电路、模拟电子电路实验、通信电子电路、通信电子电路实验、电子线路CAD等课程。通用性强，弥补了部分课程在开展教学时没有对应硬件电路的不足。
  本书的基本思路分两步走。首先，介绍各种功能电子器件及电路的结构、工作原理、特性等，给出与本书内容密切相关的仿真分析题目；其次，根据实际工程中的应用，布置了各种设计性任务，该部分内容需要学生查找各类课外资料才能完成。两条主线是一个有机的整体，相辅相成，其实质是理论知识与实践应用完美结合的一条综合的知识中轴线。可以根据学生自身的基本情况，进行分层次教学，可选择基础性仿真分析和综合性仿真设计内容，适应性广泛。
本书共分4章，从先进性和实用性出发，包括线性和非线性两部分内容，较全面地介绍了电路的基本结构、工作原理、性能参数、设计技术指标等，主要内容包括：第1章为PSpice设计软件简介，通过3个实例分解式的仿真步骤介绍了PSpice软件在直流工作点、直流分析、交流分析、瞬态分析等电路分析中的应用，同时还介绍了PSpice器件新模型及元件库的创建，以及器件参数的设置；第2章为基础性分析设计与仿真，第3章为综合性设计与仿真，第2、3两章共编排了28个设计仿真任务，这两章是一个逐渐过渡的过程，从一开始给出完整电路做一些验证性仿真，到后面需要独立完成整个电路结构和参数的设计。通过大量的电路原理图及设计任务，让学生加强在各种功能电路设计方面的技能训练。第4章为LTSpice设计平台简介，通过多个实例电路的分析，详细介绍了LTSpice软件的应用，同时编排了3个设计思考题。
通过学习本书，你可以：
  了解模拟电子电路/通信电子电路的工作原理
  掌握模拟电子电路/通信电子电路的性能指标和参数
  具备各种电子电路功能分析与仿真能力
  具备各种电子电路设计能力
  深入理解模拟电子电路、通信电子电路中各主要电路的功能
  熟练使用PSpice软件
  了解LTSpice软件的应用
本书语言简明扼要、通俗易懂，具有很强的专业性、技术性和实用性。本书是作者在电子类专业学生电子线路教学的基础上逐年积累编写而成的，可作为高等学校电子通信类工科专业教师、本科生的基础教材，也可供从事相关领域电子线路设计的工程专业技术人员参考。教学中，可以根据教学对象和学时等具体情况对书中的内容进行删减和组合，也可以进行适当扩展，参考学时为16～32学时。
本书第1、2、3章由林弥编写，第4章由刘国华编写，全书由刘建岚统稿。王光义教授在百忙之中对全书进行了审校。查丽斌副教授对全书的结构和编排提供了宝贵意见，模拟电子电路实验室的李付鹏老师、电路分析实验室的沈怡然老师及章雪玲老师也提供了很多帮助，电子工业出版社的王羽佳编辑和王晓庆编辑为本书的出版做了大量工作。在此一并表示感谢！
本书的编写参考了大量近年来出版的相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此向他们深表谢意。
由于电子技术发展迅速，作者学识有限，书中误漏之处难免，望广大师生和读者批评指正。

作  者     
2014年4月

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电子线路SPICE设计与仿真