计算机仿真与故障定位实习报告

计算机仿真与故障定位实习报告一、实习的性质和目的：计算机仿真与故障定位实习是电子信息类各专业本科生的必修课。计算机辅助设计技术范畴包含电子系统设计和开发的全过程，可分为系统级、电路级和物理级。本实习的目的是借助现代EDA技术进行系统电路设计，侧重于综合应用所学知识，设计较为复杂的功能电路或小型电子系统，培养学生的现代电路设计与综合应用的能力，提高电路设计水平，培养现代电子系统设计能力和创新研究能力。二、实习内容：1、熟悉ProtelDXP设计环境。2、通过电源电路、双稳态振荡电路和138译码器电路的设计和仿真，进一步掌握ProtelDXP电路仿真基本概念和仿真元件参数设置，完成电路的基本仿真。3、通过设计有源带通滤波器电路，将50HZ的方波进行分解，得到基波，二次谐波，三次谐波，观测各次谐波，并将各次谐波接至加法器的相应输入端，进行仿真后，观测分析各次谐波和加法器的输出波形，掌握ProtelDXP仿真分析方式。三、实习过程：让我们了解protelDXP的设计环境，ProtelDXP在早期版本的基础上加强了软件的仿真功能。通过对电源电路的设计仿真，我们了解了ProtelDXP电路仿真设计的一般步骤，电路仿真是指在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程，并计算出在给定条件下电路中各节点（包括中间节点和输出节点）的输出波形。电路仿真是否成功，取决于电路原理图、元件模型的仿真属性、电路的网表结构以及仿真设置等。它的设计流程图如下：电路仿真流程图1、电源设计与仿真一、原理图设计：首先，新建一个原理图文件*.schdoc,打开编辑环境，与普通原理图大致相同;然后，打开Libraries，加载必要的元器件库，添加元器件并设置参数，这里所有的元器件都必须具有Simulation仿真属性，否则仿真时将出现错误信息，在DXP中假定所有元器件都是理想元器件;最后,用导线进行电气连接或网络标号,对整个电路进行编译ERC校验，确保整个电路没有错误。下面是我们对电源设计的原理图：图一：电源电路原理图二、设置仿真环境：执行菜单命令，打开Analysessetup对话框，设置仿真方式并指定要显示的数据,DXP提供10种分析仿真方式，包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、Fourier、噪声、传输函数、温度扫描、参数扫描以及蒙特卡罗分析等。在这其中我们还要对元件的参数设计，设置好仿真元器件之后，还必须对仿真元件的属性进行修改。还要设置仿真激励源。由于电路原理图中绘制的电路，仅仅是能够实现一定功能的电路，如果没有电源的输入供电是无法工作的。所谓仿真激励源，其实就是输入信号，使电路可以开始工作。仿真测试电路要想正常工作，必须至少包含一个激励源。一般来说，常用的激励源有以下几种：直流源、脉冲信号源、正弦信号源等。三、仿真：设置仿真环境后单击OK按钮，系统进行电路仿真，生成一*.sdf文件，同时打开窗口显示分析结果。四、分析结果:观察电路仿真结果，分析仿真波形是否符合电路设计要求，如果不符合，则重新调整电路参数进行仿真,直到满意为止。对电源的仿真波形如下：

75.00•百QO丘000mEflMni90Mir.17^013075.00/25002500"QOTOn0000MJEm75.00•百QO丘000mEflMni90Mir.17^013075.00/25002500"QOTOn0000MJEmJJkLII]JJkLII]Iao.oom若触发信号使原来ON的变成OFF，则原来OFF的必转为ON，此种状态会继续保持至下一触发信号。如图2.1所示，虽然Q1Q2使用相同编号品体管，偏压条件相同，但因晶体电流增益。的差异，必定有一三极管会进入饱和状态VCE=0.2V。另一三极管在无法获得偏压状况下，会被强迫截止。在此假设Q1ON、Q2OFF，C1充电至VCC，C2=0，当输入负脉冲信号至二个三极管基极时，Q1Q2同时OFF，Q2因为重新获得偏压而导通，Q1因电容电压VC1=VCC，无法马上获得偏压，所以Q2ON而迫使Q1OFF后，C1经RB2放电，C2充电至VCC。838电子pzr838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号当第二个负脉冲进入时，状况相反使Q1ON，Q2OFF，如此周而复始，若无输入信号则电路保持当时状态，所以正反器有记忆作用。图2.2为其波形。图2.1双稳态多谐振荡器原理图5.0004.5004.0003.5003.0002.500200015001.0000.5000.000Tidi117.5015.00X2.5010.007.5005.0002.5000.000-2.500O.OOOu17.5015.0012.5010.007.5005.0002.5000.000-2.500fff\[F_LcJk1=|JIIIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlli图2.2双稳态多谐振荡器仿真图3.138译码器电路的设计和仿真:图3.1138译码器电路原理图图3.2138译码器电路仿真图实习设计实习要求为：将50Hz的方波进行分解，得到基波，二次谐波，三次谐波，观测各次谐波，并将各次谐波接至加法器的相应输入端，观测加法器的输出波形,即设计有源带通滤波器。确定了要求实现的功能和达到的指标，可以开始运用所学的知识和掌握的技能以及工具软件对实习任务就进行总体方案的设计。1、带通滤波器的原理带通滤波器只允许在某一个通频带范围内的信号通过，比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。这种滤波器经常用在于抗干扰的设备中，以便接收某一频带范围内的有效信号，而消除高频段及低频段的干扰和噪声。带通滤波器原理示意图：joIpIX.UV咀』通尸咀u0+*二阶带通滤波器的电路原理及对数幅频特性示意图：由图可见，Q值越大，则通频带越窄，即选择性好。带通滤波器主要性能参数有：（1）通带增益A:upR+RupRRCB⑵中心频率f0:TOC\o"1-5"\h\z11(+—)RC2RR13（3）通带宽度B:（4）品质因素Q:有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95%以上，补偿无功细致。缺点为价格高，容量小。一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态，给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80%，对基波的无功补偿也是一定的。由于实习要求分解方波得到基波和高次谐波，综合考虑选择了有源滤波。综上，根据实习要求，中心频率圭=50Hz，所以根据基本的原理可以计算得出电路的电阻值、电容值，滤波器的参数得以确定。2、谐波谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量.产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。实习要求方波分解得到基波（一次谐波），三次谐波，五次谐波，故方波信号的傅立叶级数展开式为由上式可以看出三次谐波的中心频率为基波的3倍，五次谐波的为基波的5倍，根据带通滤波器中心频率公式即可求得产生三次谐波和五次谐波的电路参数。

Ci.2000.1000.0000.000m20.00m40.00m60.00m80.00mCi.2000.1000.0000.000m20.00m40.00m60.00m80.00m100.0m

Time(s)四、实习总结：虽然得出了较为接近的仿真结果，但是从波形上看，还是有较严重的失真，可以推断是电路设计参数的设置及仿真参数的设置出现偏差所致，由于能力和时间有限，经过调整仍不能改善输出波形。不过我是不会就此放弃的，在实习结束后仍将利用空闲时间解决遗留问题，为的是能彻底了解自己所学