PSPICE制作一个加法器

Question

在仿真电路中需要一个加法器，请问如何在PSPICE制作一个类似的加法器：

Answer 1

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在PSPICE中，没有直接的“加法器”元件。你需要使用运算放大器 (Op-Amp) 来构建加法器电路。以下是如何在PSPICE (OrCAD Capture) 中创建一个基于运算放大器的反相加法器和同相加法器的示例：

1. 反相加法器:

• 原理图:

      R1
V1 ---/\/\/\----+--- Output
                 |
      R2         |
V2 ---/\/\/\----+---
                 |
      R3         |
V3 ---/\/\/\----+---
                 |
                 |
             ----|-\
                 |  | Rf
                 +  |
                 |  |
             ----|+/
                 |
                GND

• 元件选择:

  • 运算放大器: 选择理想运算放大器 (opamp) 或通用运算放大器，例如 uA741、LM358 等。 根据你的应用选择合适的运放模型。
  • 电阻: 使用标准电阻元件 (R)。

• 元件值:

  • R1, R2, R3: 输入电阻，选择相等的值以实现简单的加法。 例如，都设置为 1kΩ。
  • Rf: 反馈电阻。其值决定放大倍数。 例如，设置为 1kΩ 将使每个输入的放大倍数为 -1。 如果 Rf = 2kΩ，则每个输入的放大倍数为 -2。

• 连接: 按照上面的原理图连接元件。

• 仿真设置:

  • 添加电压源 (V1, V2, V3) 并设置所需的输入电压。
  • 添加电压探针 (voltage marker) 到输出节点以观察输出电压。
  • 运行瞬态分析 (Transient analysis) 来观察输出波形。

2. 同相加法器:

• 原理图:

      R1              Rf
V1 ---/\/\/\----+------/\/\/\---+--- Output
                 |      |
      R2         |      |
V2 ---/\/\/\----+------+
                 |      |
      R3         |      |
V3 ---/\/\/\----+------+
                 |
                 |
                 R
                 |
                GND

• 元件选择: 与反相加法器相同。

• 元件值:

  • R1, R2, R3: 输入电阻，选择相等的值。 例如，都设置为 1kΩ。
  • Rf: 反馈电阻。
  • R: 接地电阻，其值计算公式为： R = (R1 || R2 || R3) / (Rf / (1 + (R1 || R2 || R3) * (1/Rf + 1/R1 + 1/R2 + 1/R3) ) - 1) (其中 || 表示并联电阻的计算)

  例如，如果 R1 = R2 = R3 = 1kΩ，并且你希望放大倍数为 +1 (即输出 = V1 + V2 + V3)，那么Rf 也应该为 1kΩ， R 的值可以计算得到。 这个电路的设计比较复杂，需要仔细计算电阻值。

• 连接: 按照上面的原理图连接元件。

• 仿真设置: 与反相加法器相同。

代码示例 (反相加法器，使用uA741):

此代码片段可以复制到OrCAD Capture的*.cir* 文件中。

* 反相加法器

V1 1 0 DC 1V
V2 2 0 DC 2V
V3 3 0 DC 3V

R1 1 4 1k
R2 2 4 1k
R3 3 4 1k
Rf 4 5 1k

XU1 4 5 0 uA741

.op ;  进行直流工作点分析
.tran 0.1m 10m ;  进行瞬态分析

.probe V(5) ;  探测输出电压

.lib "nom.lib"  ;  加载模型库 (根据你的PSPICE版本修改)

.end

关键点：

• 选择合适的运算放大器模型。
• 仔细计算电阻值，特别是对于同相加法器。
• 使用电压探针观察输出。
• 运行合适的仿真类型 (例如，.tran 用于时域分析，.op 用于直流分析)。

希望这些信息能帮助你在PSPICE中创建一个加法器。 反相加法器更常用，因为它设计更简单。 如果需要实现精确的同相加法，需要仔细计算电阻值，并且可能需要考虑使用更高精度的运算放大器模型。

建议在实际操作中参考PSPICE的文档和教程，以及一些运算放大器电路设计的书籍或网站。 这将帮助你更好地理解电路原理和仿真方法。