Protel99SE仿真在模拟电路中的应用

1、Protel 99SE 仿真在模拟电路中的应用摘要本文主要介绍了 Protel 99SE仿真的特点与功能，并通 过实例介绍了其仿真功能在模拟电路中的应用，同时对所得 的仿真结果进行了详细的分析。关键词 Protel 99SE 仿真 模拟电子电路 电子设计自动 化( EDA)1 Protel 99SE仿真功能特点1.1 分析功能强大Protel 99 SE仿真器具有9种仿真项目，包括仿真点分析(Operating Point)，瞬态傅里叶分析(Transient Fourier)，交 流小信号分析 ( AC Small Signa)l 直流扫描分析 ( DC Sweep)， 噪声分析(Noise

2、)，传递函数分析(Transfer Function)，温度 扫描分析(Temperature Sweep), 参数扫描分析( ParameterSweep),蒙特卡罗分析(Montel Carlo )在每种仿真分析类 型中都提供了一组参数，通过对话框可以方便地进行设置。1.2 操作界面友好Protel 99 SE具有十分友好的操作环境，其仿真环境也是如此。该仿真环境不需复杂的手工输入， 只需用户点点鼠标， 然后再输入几个与分析类型有关的参数即可。其特点有：( 1)无需手工编写电路网络表文件；( 2)通过对话框完成电路分析和参数设置； ( 3)方便直观地观察波形信号。1.3 信号源的种类丰富

3、信号源在电路仿真中是必不可少的。仿真之前，用户要为设计电路加入激励源，才能使电路工作，进行相关的性能 仿真。因此，为了得到准确的分析结果，需选用精确的信号 源模型来激励电路。Protel 99 SE提供了丰富的信号源，包括 基本信号源、直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频 源、分段线性源，同时还提供了齐备的线性和非线性受控源 包括简单的线性或基于电压、电流的复杂数学函数。这些受 控源以“黑匣子”方式定义了电路的行为。受控源模型可以 将电压、电流控制器件引入到电路中，从而构成电路的宏模 型。1.4 仿真器件模型库中的模型齐全Protel 99 SE支持所有标准Spice模型，提供了 20多个

4、模 拟和数字器件仿真元件库共包含 5800 多个常用元器件。这些器件库囊括了常用的二极管、三极管、 MOS 管、单结晶体 管、晶振和变压器等分立元器件，同时还有大量的数字器件 和其他集成电路器件，如74系列、CMOS系列、运算放大器、 比较器和数 / 模转换器等。这些常用器件可以满足一般用户的 需求。2 单管放大电路的仿真实例2.1 交流小信号分析第一步利用 Protel 99SE中的仿真原件库 sim.ddb建立如图 1 所示的电路原理图并设置好元器件参数，选择正弦仿真激励源作为输入，设定电压幅值(AC Magnitude )字段内容为5mV，然后执行菜单 Simulate/Set up进行

5、仿真设置，分析方法为交流小信号分析，交流分析的起始频率为1H Z，结束频率为10MHZ，输出网络节点设为 OUT，最后执行Simulate 命令得到输出结果。输出结果如图 2 所示。求该电路的放大倍数： 单击 New 按钮，在该窗口先选择 out 信号，然后选择除号，再在选择 in 信号，单击 Create 按 钮关闭该窗口，屏幕就显示如图 3 所示的放大倍数曲线。从 图中可以看出中频放大倍数为97.4。寻找放大倍数的 0.707倍数点，可以找到上下限频率。图 3 放大倍数曲线2.2 瞬态特性分析（ 1）利用瞬态分析观察输入输出波形：该项分析相当 于使用多踪示波器来直接测量（观察）各点信号的波

6、形，在 仿真软件中利用“仿真”菜单下的“设置”命令，进行相关 设置之后选择瞬态特性分析就能得到图 4 所示的仿真结果。由以上分析结果可以看出：当Vin=10mV时，Vout=1.25V因此总结出输出电压是输入电压的 125 倍，说明此电路对输 入信号具备放大作用；同时从波形图中发现输出波形与输入 波形反相，且没有失真。（2）观察静态工作点对输出波形的影响：如果电路中 的静态工作点改变，对输出有无影响呢？我们通过改变基极 偏置电阻RB （ RB=R1/ R2）来达到改变静态工作点的目的。 如果将电路中的 R2电阻由原来的5K增大到10K，三极管的 状态有何变化？输出波形有什么影响？在仿真原理图中

7、将 电阻R2的阻值改为10K，设置好仿真参数运行后就得到如图 5 所示的输入输出波形。由图 5 可以判断输出波形有失真，而且是发生在波形的 负半周。出现失真是因为改变基极偏置电阻使静态工作点进 入饱和区而引起的失真，因此上述失真称为“饱和”失真。3 结束语本文讨论了采用 Protel99SE 仿真器，对模拟电子教学中 的实用电路进行了仿真分析，得到了与理论分析相吻合的结 果，验证了理论分析的正确性，说明电子线路设计与仿真软件可以在软件环境下完成电路设计、参数的设置、调整、寻优，以及波形处理、扫描分析等一系列功能，给电子技术基础课程的教学注入了新的活力，同时已经成为电子工程师进 行电路设计不可或缺的工具。参考文献：1 宗荣芳.基于Protel DXP的电路仿真设计J.电子工程 师.2 李东生，张勇，许四毛.Protel