pspice编程技术
学习pspice的入门资料，很适合初学者。EDA工具应用丛书Spice/ PSpice绵程技术高燕梅房蔓楠编A995B9電子工業出版Publishing House of Electronics industry北京· BEIJIⅠNG内容简介在众多的计算机辅助设计(CAD〕工具软件中,pie程序是精度最高、最受欢迎的软件丁具许多EDA系统软件的电路模我都分都是用ice序来完成的。本书系统讲述spie/ PSpice編程技术,并提供大量的编程仿良实例。全书分为7章1第1章介绍Spie程序的功能和特点;第2章和第3章分别介绍 PSpice Is版和wnws版的编程电路图绘制电路分析及波形处理方法;第4章介绍元器件的spce模型及参数;第5章介绍各种spre数学宏模型和系统宏模型;第6章绘出常用电路的仿真实例;第7章讲述运行 Spice序时可能出现的不收敛现象以及克服不收敛问题的方法本书可作为大中专院校电子类专业的教材或实验考书,也可供屯了系统设计、开发人员和电路设计爱好者参考a未经许叮,个得以任何方式复制或抄袋本书之部分或全内容。版权所有,侵权必究图书在版编目【CP}数据Spic:e/FSpice编釋技术/高燕悔房蔓楠编著.—北京:电子工业出版社,2002.6(EDA|县应用丛书sN7553691RI.S…〗.①高…②房…Ⅲ.电子电路一计算机辅助设计一应用软件, pice/Pspice-程序设计tY. TNI02屮国版本图书馆CP数据核字(2002)第035519号责任編辑:张来盛印刷:北京大宇星印圳出版发行:电了工业出版社htp://ww.phei. Com.cn引京市海淀区万寿路173信箱邮编100035经销:各地新华书店于本:787×10921/16印张:1925字数:4928千字版次:2002年6月第1版2002年6月第1次印刷印数:6000册定价:2800元凡购买旦子L业出版社的至书,如有缺损问题请向购买书店调换。若书店售缺请与本社发行部联系联系电话:(C0)68279077臃着计箅机技术的飞速发展,计算杋辅助设计(CA门)技术已成为屯路设计工程师不吁缺少的有力工具。国内外电子线路CA软件的相继推出与版本更新,使CA技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域,如电路图的绘制、模拟电路仿真、逻辑电路分析、优化设计、印刷电路版的布线等。CAD技术的发展使得电子线路设计的速度、质量和精度得以保证在众多的CAD工具软件中,Spce程序是精度最高最受欢迎的软件T具,许多EDA系统软件的电路模拟部分是应用 Spice程序来完成的。Ppie是Spce程序应用在P!上的程序,它的主要算法与 pire相同。由于 PSpice A/程序集成了模拟与数字电路的仿真运算法,它不仅订以仿真单一的模拟电路或数字电路,而H可以有效、完善地仿真模拟和数字混合电路。经过多年的改版, PSpice AD以其强大的功能炇高度的集成性而成为现今最受欢理的电路仿真软件。 PSpice程序已被另一家在FDA领哦的大公司 OCAD并购,更名为 OrAD PSpice A/D,版本升级为v。根据多件来对 Spice程序的学习和讲究我们认为,然pice程序不断升级,各种版本的编辑窗口变化多端而豆新功能不断发展,令初学者眼花缭乱,但如果能首先掌握Spie程序的基本编程语言,即 pice pos版的編程方法,了解Spi程序的基木计算方法和常用模型,就掌握了pice程序的真谛,任何版本的pice程序都能轻松驾驭。基于这一点,衣编群本书时,我们以 PSpice的0s版为例,详细讲解 Spice的基本编程语言,由浅入深,求消晰易懂。这是本书与其他Psce程序书籍不同的重要特点,希望读者在使用木书时会有深刻体径杯书内容分为7章。第1章概要介绍$pe序的功能和特点;第2章详细介绍PpieDOS版的编程方法和各种分析功能对各种元器件及电路给出了编程示例使得初学者很容易掌握;第3章洋细介绍 ISpice Windows版应用轶件的电路图绘制和电路分析、数据波形处理方法;第4章详细介绍二极管丑r晶体管、MOS场效应管等器件的模型电路及参数,并有详尽的图形公式讲解;第5章介绍应用 PSpice程序编程功能实现的各种数学宏模型和系统宏模型,这些宏模型可以内置于电路系统中,代替部分电路模块的功能或作为测试源,乜可以代替不需设计的屯路部介,使得电系统的分析测试简化,精度提髙;第6章给出·些常用电路的仿真实例;第7章介绍运行spie程序时可能出现的不收敛现象和克服不收敛问题的方法本书的主要特点(1)适用于初学者。本书对DO版的ppie程序作了详细约介绍,给出了各种电路的编程举例;对 Windows版 PSpice程序的各种菜单命令给出了详细的说明,使初学者能很快学会绘制电路图的方法,并应用各种指令进行分析,打印输出结果。(2)适用干木科、专科学牛和电路设计爱好者。学优布学会应用spic程序后,可以随时方使地利用 Spice软件检查作业,完成电路设计编程和课程设计任务如果他们对电路的基木理论不清楚,就不会有正确的运算步骤也不能从程序中得到正确的解答,这时学生就需要修改稆序。这种反复运算的过程是教会学生本理论的有效方法。电路教学实践表明,孜科书中的与颞没钌作一的题,最好的解答往社是越出常规的。理论学习好的学生,往往不一定能解决实际的工程问题,从而不能话应激烈的市场竞争的需要。实际的工程问题必狐通过反复设计实践来解决。应用 spice程进行设计,能够培养学竺的创造性思绁。(3)Spie序是实验师的好帮手。粗通计算机技术的教帅可以通过本迅速地掌握ice编程技术将其应川于实验教学,既可以鼓助学牛进行创造性的实验活动,可以桰助学生加深理解理论分析的步骤和结果。在应用实际元器件和仪表进行实验时,由于元器件、设备和时间的限制,学生只能徹一些确定的实验:而应用spce教件进行设计,学生可以进行多种电路实验,将多种设计方案输入计算机,用 Spice软件调测设计电路,比较改进设计结果些实际也路的成功设计,可以更加激发同学们的创造热情,迅速提高他们的电路设计能力(4)为1程技术人员提供了详尽的模型资料和有效的宏模型。读者在设计电路时,可根楞设计需要选定模型参数,在调测屯电路时可以通过修改模型参数来得到最设计结果。由于编著者水平有限加之吋问仓促;书中难免有不妥之处,敬请读者批评指正:。编著者202年1月目录第1章论…(l)第2章 PSpice DOS版编程…看司即甲4p■即甲p甲唱自即看■口口申d『p自11■■督會血血血11■2.概述111……………,……………………(4)版 PSpice的组成2.]2 PSpice的装与运行翻山酯■口鲁鲁■一口即……………(5)2.2屯路描述…………(5)221电路描述语句自■中中■山2.2.2分柝指令格式………2.2.3输出指令格式中·中·P…(10)2.24简单程序举例…………(10)2.3元器件描述………(11)23.1元件描述语付………23.2器件描述语句……………………………………………………………………(20)2.3.3屯源描述语句■■L■昌L山昌山▲(49)4分析指令(55)4.1直流分忻指令……■■卜■P■鲁■自曾血自自血自血自■自血■■血■■血自鲁自■血b曲會血………(55242交流分析指令(57)24.3噪声分析指令57)244膦态分析指令………………亠郾·■·▲·↓↓↓↓中·dpc+■鲁■q(582.4.5傅里叶分析■■■58)2.5输出指令■日「■■■早,■■『卩q卜■↓■4晋b量b………(59)2.s.1数据打印评句……………………(59)2.5.2文本绘图语句…………………f6l2.5.3图形后处理程序(62)2.5.4打印宽枣话何62)2.6其他功能描述语句P·14昌山如■+--中『甲中即『『日『日4d『‘(63)2.0.1任选唤培句4聊ψψ■中φPp中p白pq◆F(63)26,2结束语句……(64)2.6.3包含话句………………………(64)2.7子电路与库函数日申曾·曾平4甲·個■■冒PPPP■宁■4■b■個自自■鲁血自鲁d咖·■卩聊即p聊(64)2.7.l器件模型语句 MODEL〔65)2.7.2库函数调用语句UIB65)2..3子电路调用语句SHKT…………s…………*(66)28数字电路模拟■■■■冒P冒4bb■凸山……………………(6)8.1概述662.8.2数字电路器件………………678.3数宁信号游72)2.8,4数电路的 P=pice分析·督■■『■冒?冒■會4會■1■■■■‘‘■t76第3章 PSpice Windows版编程833.1概述(833.2绘制电路原理图■■冒冒冒■1冒冒■■■『■冒■■■曾■■■■■■■833.2.1打开 Schematics程序项3.22绘图窗计的址能建84)3.2.3绘图常用命令顶853.3电路分析司口■■■◆■●■血曲(92)3.3.1打开Fps耙序项鲁血■923.3.2 PSpic:e常用角令项…923.4杳看输出波形…………………………………(933.4.1打开Prb程序项(933.42Pmhe窗冂的功能键…(3343Prhe常用命令项■■■■■■P■血l自自■L自·_甲■唱司·■■……………(953.5建立元件库……9?3.5.L打开Pats程予项……;………3.52元件库窗口的功能键冒士14■+■b93.5.3Pars常用命仝项……甲甲郾·!···』■▲--rT……(99)3,6激励源编辑器……(1033.6.1打开激励源绢辑窗口,……s"…""………(1033.6.2激源编辑窗口的功能键(104)激动源编器常用命令项3.7设汁举例卜:4幽■山■■■▲甲曾番甲晋P晋量青↓dd画晶1103.7.谩计一个数字电路……(LlO3.7.2温度分析实例………■音鲁白中中P中甲甲P『TPP■個◆自冒t(1I537.3噪声分析实例…(1203.7.4傅甲叶分析实例…;;…7.5多数分析实例………………(124)3.7.6 Mante Carlo分析与性能分析…………………(127)37.7最荣悟况分析;q■■T■■■■(l3第4章Spce元件模型与模型参数…………………(1344. I Spice二极管模刑■冒■1■■中1344.1.Ⅰ大注人电流的-极管静态DC模型(]364.1.2极管信号模型…■■■■■■■I38极管的温度模型1384.2双极型晶体管模型和参数提取……(1394.2.上BT模型慨述∴……………………"…(l39)4.2.2lrs-M钏l模型…(14l)4.2.3 Gummel-Pon模型p:4日由·亠‘(1454.3MGS场效应管(MOET)模型参数和提取(150)4.3.1 MOSFET的Sice一级静态镆型(150)4.3.2 MOSFET_·级静态模型·(1524.3.3M0SFET_级静态模型·A.·.日.B4L日.BB昌吾4↓bh如昌4吾山聶如亠↓4亠(154)4.3.4 MOSFET Spice棋型的比较■1■‘』中中中中中中中山十啬4鲁山平『■+一(155)44结型场效应晶体管(JFFT)模型和参数提取………………………………(157)4.4]N沟道JFF静态模型…■血■函■幽血………(158)4.4.2JEY大信号模型(159)4.5砷化镓金属≯导体场效应晶体管( GaAs mesfet)模型1自中……(160)4.6数字器件模型(161)4.6.l逻辑门电路………………………………**……(1614.6.2融漫平卩■甲P甲↓甲罾↓晋甲■■!甲青罾晉甲■■『卜鲁昏■晋}■_■■d晋d矗啬(16446.3可编程逻辑器件(PLA……(167)4.6.4数字UO接口子电路……………………………;……"(]70)4.6.57400系列TT和CMOS模型库(173)4.66CM84000系列模型库(184)4.6.7数字器件型举例………r…………………(187)第5章Spce数学宏横型(192)5.1数学功能宏模型……………………………………………………(192)5.L.电压加法器太模型T平■■『冒■■■■■■■■昌…(192)5.1.2电压乘法器宏模型…■甲qF『冒PP■曾………s…s……s………:(193)5.1.3电生除状器宏模型(195)5L4电压平方室模型(196)5..5理想变压宏模型h■甲甲普平罾甲甲■p■■b▲pt(197)5.L.6电压求平主根宏模型………………(198)5..7三角波/弦波转换器(20)5..8电压柑移电路(202)5l.9电压积分器宏模型看号『冒晋■■血dq·号司鲁■■■唱自血◆血■■自■■■p甲聊要L4↓(204)s.上,10电压徽分宏模型…;(206)5.].1电压绝对连宏模型…■■■矗■bt(207)5.].12电压峰值深测器宏模型LL山L山(2105.1.13频率乘法………………∴…(2lt)s.1.14频率除法据……(213)5.1.15频率加法据减法器……(215)5.].16相泣探测器(217)5.1.17传输线宏嫫型…号P■甲↓【■冒h219)5.1.18施密特触发器宏模型……;………………………………………(220)5.1.19电压取样一保持电路宏模型4■郾司郾■4L晶………………………(223)5.].2咏冲宽变调制器宏模芈…………(2245.1.21电压填度调制器宏模型……(226)5.L.22电压对数放大器宏模型■■■(228)5.1,23N次根提取电路宏模型…(229)5.1.24拉氏变换宏模型…………………(232)5.2系统方程去模型…(232)52.]微分方程纤的积分型模拟法……………………………(232)5.2.2微分方程组的微分型模拟法………(236)5.23网络函数的Sice电路模型…(238)53非线性器件的Srie模型…………………,…………(246)5.3.1传感器件的Sice瞬念分析…:(246)5.3.2负值电慼和电容的Spie宏模型T?冒■T冒P250533运算放大器的Spe宏模型…………………(252第6章常用电路编程实刨…………………………………………………………(259)第7章 Spice的收斂问题(290)7.1什么是收敛问题鱼山d山血d血血dp血■■p甲1甲4·甲"qP+P290)7.2如何解决收敛问题……bdd■d…(290)7.2.]解次不收敛问题的思路……(290)7,2.2解决不收敛问题的可行力法…………(291)7.2-3解袂不收问题的条件参数和指令…(2927.3常见的错误信息…………甲甲司罪郾甲【即着L着4■■d·4画斗香山4·…(293)參考文献………………………(299)
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控制理论导论：从基本概念到研究前沿
控制理论导论：从基本概念到研究前沿 很详细的理论介绍前言维纳(N. Wiener)在1948年出版的专著《控制论,或关于在动物和机器中的控制与通讯》,标志着控制论作为科学的一门重要分支正式诞生.维纳也因此成为控制论的主要创始人之一,我国著名科学家钱学森在1954年出版的专著《工程控制论》又进一步推动了控制论与工程技术问题的峦切结合从那时到现在,控制论经历了半个世纪的迅猛发展.工业化和高科技的发展,对工业控制提出了越来越高的要求,特别是制导和航天技术的发展,促进了自20世纪60年代初以来现代控制理论的诞生和发展.而计算机的出现和高速发展,网络技术的日新月异使得高精度控制的在线实现成为可能半个世纪后的今天,控制论已经成为一门理论严谨、内容丰富、分支众多、发展迅速、应用广泛的学科领域.钱学森曾经从生产力,特别是技术革命的进程分析了控制论的产生和发展,他强调:“我们可以毫不含糊地说,从科学理论的角度来看,20世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论,也许可以称它们为三项科学革命,是人类认识客观世界的三大飞跃控制理论发展到今天,恐怕没有一位系统与控制专家能够同时掌握控制理论的所有前沿分支,正如当今一个数学家很难同时是拓扑学、几何学、代数学、微分方程、泛函分析、概率统计、数论等各方面的专家.但是,与纯数学不同的是,一个优秀的系统与控制科学家,应该能对不同的控制理论与控制方法有一个比较全面的了解.控制论是一门应用性很强的科学理论,它面对的是各种各样错综复杂的实际系统.宇宙飞船到底是有夯维模型还是无穷维模型,是随机系统还是确定性系统,是该采用最优控制还是用鲁棒控制,抑或是多种模型和多种控制手段的综合,不可能有现成的答案模型的刻画、控制手段的选择,都是控制工程师自己的事情.这种以问题为导向、以解决问题为目标的研究路线,要求系统与控制的理论工作者和工程师面对需求或实际对象,有宽阔的知识面,对本学科各个重要分支的理论和方法有一个全面、综合的了解.这也是我们对研究生,特别是对那些有志在系统与控制科学的理论与应用研究方面,实现其人生宏伟理想的博士研究生们的要求和期盼.控制论方面的书籍汗牛充栋,文献更是如山似海,但不求甚解的“泛读”不如“不读精读一本好的工具书,可以让人达到事半功倍的效果20世纪70年代中期至80年代,我们的老研究室主任关肇直主编的“现代控制前言理论小丛书”,为现代控制理论在中国的传播和发展起到了历史性的作用.20多年过去∫,控制论有了长足的发展,相当一部分内容亟待更新.另外,“小丛书”虽册数较多,但系统性和整体性还不完善.所以,我们希望本书能达到以下几点要求(1)从必要的数学基础到控制理论,基本上自成体系,一个具有现代工程数学背景的大学毕业生就能读懂它的主要部分(2)它具有全方位性,能够对控制理论的几个主要方向都作出一定深度的介绍.使“读破”这卷书的读者能对现代控制理论有一个较为全面的了解3)它是一本综合性的教科书,基本部分论述详尽具体,每节后附有启发性的习题,可供学生循序渐进地学习,引导研究生迅速进入研究前沿(4)它又是一本前沿性的参考书,提高部分对现代控制理论的最新进展和挑战性课题作了专门介绍,可供有关科学和工程研究工作者参考这样一个目标绝非一两个人所能完成的,国内外也未曾见过此类书籍,这是一个创新的尝试.本书是由八位资深研究员执笔,十多位一线科研人员参与,依靠大家的协作、奉献和团队精神完成的.部分内容曾作为中国科学院有关专业博士生课程教材试讲本书的内容大体上可分为两大部分.第一部分前5章)是工具篇,介绍本书及控制理论中用到的一些基本数学工具.这些可以看作是对控制论专业博士研究生的基本要求,也可以作为有关科研工作者理论进修的参考或工具型手册第1章包括线性代数和线性系统两部分.在线性代数部分中给出一些在一般大学教科书中不多见的内容,如张量积、奇异值分解等,可以看作是标准线性代数课程的补充.线性系统部分则包括能控性、能观测性、标准分解等一些基本知识现在这些内容不仅对于控制专业,而且对许多相近专业已经成为必修的基础理论了第2章介绍常微分方程的基本理论,包括解的存在和唯一性、解的延拓及解对初值和参数的连续依赖性;线性常微分方程的基本结果;稳定性理论和平面定性理论初步.这些内容是集中参数控制理论的必不可少的数学工具第3章的内容包括抽象代数、拓扑及微分几何.对抽象代数只讨论群、环与代数概念.对点集拓扑作了较全面的介绍.对代数拓扑,只涉及同伦、基本群等.微分几何因为是非线性系统研究的基本工具,本章对它的讨论相对而言较详细.对流形、向量值纤维丛、黎曼流形、辛几何等均作了讨论第4章从测度论的观虑引进严格的概率空间、事件独立性等概念,介绍概率中的独立变量、极限定理等基本工具,然后介绍鞅与鞅差序列.并讲述随机过程和前言随机微分方程初步.为随机控制系统提供理论基础第5章介绍分布参数系统控制所要用的泛函分析、线性算子半群理论和偏微分方程的一些基本知识主要内容包括 Hilbert空间和 Banach空间、线性算子理论、谱理论、线性发展方程、 Sobolev空间、偏微分方程边值问题等.当然这些基本理论的深入掌握则需要读者去阅读有关的专著了本书的第二部分后6章)是控制篇,介绍现代控制理论中最活跃的几个理论分支,目的是帮助研究生了解有关控制理论,并引导他们进入科研前沿,也可以作为相关研究人员的参考资料第6章首先讨论了线性系统H控制的基础理论与设计方法.然后讨论非线性系统H-控制问题它在理论与设计上都与线性系统有显著区别最后给出一些它在上程设计中应用的典型例子第7章介绍集中参数系统最优控制理论的基本绪果.从T程实际问题归纳出最优控制问题的共同特点和数学描述开始,讲述最优控制理论的基本结果.包括最大值原理;线性系统时间最短控制;线性二次最优控制;双方极限原理及其与H灬控制的关系,为了解20世纪60年代的最优控制理论与9年代的干扰抑制控制之间的区别和联系提供“桥”第8章讨论非线性系统控制理论.由于非线性系统控制的理论与方法十分丰富,这里着重于非线性系统的几何理论.内容包括主要的经典方法与理论结果如能控性、能观测性、不变分布及解耦、线性化与近似线性化等.也包括新近发展起来的后推式自适应控制,中心流形方法,耗散理论,哈密顿系统理论等第9章讨论自适应系统.内容包括自适应估计和自适应控制两部分.该章将首先对自适应系统作以综合介绍,然后讨论定常及时变参数系绕的自适应估计理论和方法,其中涉及线性时变随机系统的稳定性研究;接着给出自校正调节器和自适应极点配置等典型自适应控制器的基本理论与设计技巧.该章的习题也是从事该领域进一步研究的必要基础第10章讨论分布参数控制系统的基本理论,包括无穷维线性系统的稳定性、能控性、能观测性、反馈镇定、弹性梁振动控制、波动方程的控制和无穷维线性系统二次型最优控制,以及时域乘子法、频域乘子法、Resz基方法等各种具体方法的介绍第1章研究关于以制造系统,计算机网等为应用背景的离散事件动态系统先简单综述了各种方法,然后主要论述了极大代数方法,包括建模与分析,能达能观测性,周期(“极点”)配置与稳定性,最优控制与调度等.最后论述了这个方向aIy.前言的两个最新进展:双子(Did代数方法与极小极大函数方法本书各章的执笔人为:张纪峰(第1章),秦化淑(第2章),程代展(第3章),陈翰酸(第4章,冯德兴(第5章).申铁龙(第6章),秦化淑(第7章),程代展(第8章)郭雷第9章),冯德兴(第10章),陈文德第11章)最后,由郭雷、程代展和冯德兴等负责统编如今,复杂系统科学、信息科学与生命科学的发展,社会与生态问蔥,高科技与经济全球化都给控制理论提出了新的挑战,同时也给予控制理论发展以新的机遇希望寄托于年轻的一代,寄托于现在的大学生和研究生们、伴随着中华民族的腾飞,他们必将成为未来国际系统与控制科学主导潮流的弄潮几.如果能用我们的肩膀为他们的成长起一点铺路石子的作用,那么本书的目的也就达到了笔者感谢华夏英才基金对本书出版的支持,感谢常金玲、刘智敏等同志在本书打印、编排等方面的贡献,感谢科学出版社的支持与帮助.本书的出版还得到国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金和重点项目(60334040)的资助笔者学识浅薄,错误和疏漏在所难免,愿专家和读者不吝赐教编者2004年3月中国科学院数学与系统科学研究院系统控制重点实验室数学符号表属于∈C∩u包含于集合交运算集合并运算集合差运算蕴含当且仅当实数域RCzzN复数域整数域4非负整数集自然数集,即正整数集空集Re实部虚部pan M由M中向量的线性组合构成的线性子空间SIRI符号函数LP(9)可测集92上p次可积函数空间LPJ; Rn)区间J到Rm上的p次可积函数空间r(a)矩阵A的迹A矩阵A的转置Reo(A)矩阵A的特征值的实部dim M子空间M的维数cool子空间N的余维数ker(A)矩阵A的零(核)空间Image (A)矩阵A的值域直和宜交和第3、8章专用符号MnX弧m×n矩阵集n×"矩阵集TI數学符号友GL(n, r)一般线性群gl(n, R)般线性代数So(n, R)特殊正交线性群特殊正交线性代数p(n, R)辛群sp(n, R)辛代数李括号协变张量的外积泊桑括号H
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