電子電路設(shè)計(jì)與仿真精選(九篇)

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第1篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；交通燈控制器；電路仿真

前言：數(shù)字電路早在上世紀(jì)中后期就已經(jīng)形成，其主要由組合邏輯電路以及時(shí)序邏輯電路所組成。就當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，交通燈控制器的顯示設(shè)計(jì)均采用單片機(jī)的原理，為了能夠?qū)で笠环N更加簡(jiǎn)便的方法，設(shè)計(jì)者利用數(shù)字集成電路來(lái)完成交通燈控制器，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路通信號(hào)燈的控制。通過(guò)一系列的仿真與修改，能夠得知，和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，利用數(shù)字電路的技術(shù)，具有靈活性強(qiáng)、效率高以及成本低等特點(diǎn)。

1 交通燈控制器的設(shè)計(jì)要求

本次設(shè)計(jì)的交通燈控制器所工作的條件是由甲、乙兩個(gè)交叉路口所構(gòu)成，通過(guò)對(duì)交通燈控制器的設(shè)計(jì)，要求其控制的任務(wù)是：在甲路口綠燈亮的同時(shí)，要求乙路口紅燈亮，這樣的狀態(tài)保持3s。在3s之后，甲路口綠燈停，黃燈亮，保持1s，1s之后甲路口的黃燈以及乙路口的紅燈同時(shí)停止，甲路口紅燈亮，乙路口綠燈亮，保持3s。3s之后乙路口的綠燈停，黃燈亮，保持1s，1s之后乙路口的黃燈滅，亮起紅燈，同時(shí)甲路口綠燈亮起，并以此循環(huán)。

而這時(shí)的交通燈控制系統(tǒng)被分為控制器和受控電路兩個(gè)部分，根據(jù)對(duì)交通燈控制器的具體設(shè)計(jì)要求，本次研究中需要設(shè)計(jì)出一個(gè)循環(huán)控制系統(tǒng)，并觀察其控制的狀態(tài)。在下文中，將重點(diǎn)介紹設(shè)計(jì)的具體方案。

2 交通燈控制器的具體設(shè)計(jì)方案

2.1主控制器的設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際情況來(lái)看，在十字路口，車輛通行主要有兩種情況：一種是在交通事故條件下要求車輛禁行。在這種情況下，十字路口的兩端均不通行，這是交通燈需要紅燈亮，倒計(jì)時(shí)功能停止，并保持閃爍的狀態(tài)；另一種就是無(wú)特殊情況的通行，主要包含四種情況：第一，最開始的時(shí)候，東西道路為通行狀態(tài)，綠燈亮，南北道路為禁行狀態(tài)，紅燈亮；第二，十字路口的道路全部禁行東西道路黃燈亮，南北道路紅燈閃爍；第三，東西道路禁行，紅燈亮，南北道路通行，綠燈亮；最后，十字路口全部禁行，南北道路黃燈亮，且東西道路紅燈閃爍。根據(jù)這種情況，主控制器要實(shí)現(xiàn)4種狀態(tài)，并分別定義為S0、S1、S2、S3。要想實(shí)現(xiàn)這4種電路，可以應(yīng)用到數(shù)字電路技術(shù)[1]。設(shè)計(jì)如下圖所示：

在這個(gè)設(shè)計(jì)圖當(dāng)中，我們利用的是兩塊74LS192芯片，K0表示清零，由位置1切換到2，K1和K2是交通道路特殊狀態(tài)的控制鍵，如果有特殊狀態(tài)按K1，特殊狀態(tài)處理后，再按K2，表示恢復(fù)了正常的通車控制。A、B、C三種信號(hào)均用于對(duì)信號(hào)燈的控制，同時(shí)C還兼做停止計(jì)時(shí)時(shí)的閃爍效果控制。

2.2狀態(tài)譯碼器的設(shè)計(jì)

上文中提到，主控制器在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生四種狀態(tài)，而狀態(tài)譯碼器則要求分別控制十字路口上紅、綠、黃燈的狀態(tài)，而這3種燈的狀態(tài)和主控制器的輸出可以用R1來(lái)表示。與此同時(shí)，利用信號(hào)真值表能夠設(shè)計(jì)出交通燈控制器狀態(tài)譯碼器的電路。

在本次設(shè)計(jì)中的數(shù)字電路技術(shù)，共分為8個(gè)雙向3態(tài)緩沖電路，在其輸入和輸出均為高阻態(tài)的狀態(tài)。高阻態(tài)就是指在應(yīng)用過(guò)程中相當(dāng)于沒(méi)有這個(gè)數(shù)字芯片。在本次研究的電路中，主要是實(shí)現(xiàn)紅燈的閃爍，無(wú)論是在十字路口的主干道和支干道，都能夠利用這個(gè)狀態(tài)譯碼器來(lái)進(jìn)行控制[2]。

2.3倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

在這次的研究中，交通燈控制器的倒計(jì)時(shí)電路主要是利用數(shù)字芯片74LS192來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)如下圖所示：

在倒計(jì)時(shí)電路的脈沖信號(hào)和交通道路特殊情況控制信號(hào)C經(jīng)過(guò)與非門U5：A后，被送入到個(gè)位片U2的DN端口，而十位片則被連接到另外的Q3端口當(dāng)中。通過(guò)預(yù)置數(shù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制下倒計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)，并且十位和個(gè)位片U1和U2的預(yù)置數(shù)據(jù)要按照下表來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

通過(guò)上表能夠得知所預(yù)置的具體數(shù)值，由于U1和U2的預(yù)置時(shí)間是倒計(jì)時(shí)電路到0s時(shí)根據(jù)U1和U2的TCD信號(hào)經(jīng)過(guò)或門U6：A之后才形成的，考慮到數(shù)字芯片的延遲特點(diǎn)，因此選擇03s時(shí)就對(duì)主控制器當(dāng)中的U11產(chǎn)生出驅(qū)動(dòng)脈沖，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)U1和U2的預(yù)置數(shù)據(jù)最終能順利送達(dá)。

3 交通燈控制器的仿真結(jié)果

在本次研究設(shè)計(jì)完成之后，需要利用到Proteus的軟件來(lái)進(jìn)行仿真檢測(cè)，這個(gè)軟件是英國(guó)一家公司專門的EDA的工具軟件。本次設(shè)計(jì)當(dāng)中的所有數(shù)字集成芯片都可以在這個(gè)軟件的元件庫(kù)里找到[3]。在仿真檢測(cè)中，設(shè)計(jì)人員畫好仿真電路并修訂出元件的具體參數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)仿真。通過(guò)仿真，數(shù)字電路對(duì)于交通的燈的基本控制功能就能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還具有倒計(jì)時(shí)及時(shí)間設(shè)置功能，能夠被廣泛運(yùn)用。

結(jié)論：本次研究設(shè)計(jì)是通過(guò)將數(shù)字電路的分析設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化相互結(jié)合，能夠完成交通燈控制器中各個(gè)單元電路以及整體信號(hào)電路的設(shè)計(jì)。為了能夠進(jìn)一步驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，本次研究還通過(guò)Proteus軟件來(lái)進(jìn)行仿真觀察，通過(guò)仿真檢測(cè)，可以看出仿真的結(jié)果符合設(shè)計(jì)的具體要求，并達(dá)到了所預(yù)期的目的。本次設(shè)計(jì)的交通燈控制器是在數(shù)字電路的基礎(chǔ)上完成的，相比于傳統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)交通燈控制器，這種設(shè)計(jì)方法更加簡(jiǎn)單便捷，不需要再次進(jìn)行軟件的編程和調(diào)試，并且成本低廉，適合在實(shí)際應(yīng)用中廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋朝君.基于數(shù)字電路的交通燈控制器的設(shè)計(jì)與仿真[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，11（20）：96-97.

[2]劉建華，龔校偉，崔雅君.交通燈控制器數(shù)字電路的設(shè)計(jì)及仿真[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012，10（01）：1-2+4.

[3]黃鴻鋒.交通燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)集成電路，2010，12（07）：65-67.

第2篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

CAD軟件系統(tǒng)是當(dāng)下電路設(shè)計(jì)軟件中圖形設(shè)計(jì)功能作為全面的應(yīng)用軟件，其在電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用也十分廣泛。在電路設(shè)計(jì)教學(xué)的開展中，CAD軟件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及特征計(jì)算等功能，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師能夠通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行元件設(shè)計(jì)，是學(xué)生進(jìn)一步掌握不同電路元件的功能，并以此為基礎(chǔ)，使學(xué)生利用不同元件的特性進(jìn)行電路的功能設(shè)計(jì)。CAD軟件在為電路教學(xué)設(shè)置元件設(shè)計(jì)功能的同時(shí)，也自帶有元件庫(kù)，電路的實(shí)際設(shè)計(jì)可以直接對(duì)元件進(jìn)行調(diào)用，這也能夠有效節(jié)約電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)間。在利用該軟件開展教學(xué)時(shí)，教師還要強(qiáng)調(diào)實(shí)際元件和虛擬元件的區(qū)別，并通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中著重強(qiáng)調(diào)，以保證學(xué)生實(shí)際電路連接的準(zhǔn)確性和安全性。

2EWB軟件在教學(xué)中的具體應(yīng)用分析

EWB計(jì)算機(jī)軟件是一種用于電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA工具軟件，與CAD軟件不同，EWB軟件中包含更多的高品質(zhì)模擬電路元件和組件模型。教師在開展電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)能夠在元件調(diào)用的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生利用軟件進(jìn)行多種功能仿真，如對(duì)以連接的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行交流頻率特性分析，靜態(tài)分析和參數(shù)掃描分析等。EWB軟件主要結(jié)構(gòu)包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和仿真電路模板等，學(xué)生能夠在課程設(shè)計(jì)中通過(guò)元件調(diào)用和參數(shù)整合，完成電路設(shè)計(jì)，并通過(guò)將電路系統(tǒng)調(diào)用與仿真模板中，對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試。在電路仿真教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)首先開展信號(hào)發(fā)生器教學(xué)，使得學(xué)生能夠依據(jù)實(shí)際電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選定對(duì)應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)，以此保證電子電路結(jié)構(gòu)仿真結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和有效性。

3PSPICE仿真軟件在電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

作為現(xiàn)階段不同類型電路分析與設(shè)計(jì)仿真軟件之一，PSPICE軟件具有十分優(yōu)越的實(shí)用性能。該軟件主要包括電子線路仿真，圖形方式輸出，模擬計(jì)算電路功能和網(wǎng)表生成等功能，不僅能夠?qū)δM電子線路進(jìn)行仿真與模式實(shí)驗(yàn)，也能夠與實(shí)體電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接并開展模擬仿真。在電子電路的設(shè)計(jì)教學(xué)中，教師要將課程演示重點(diǎn)放在利用PSPICE軟件模擬連接電路上，使學(xué)生能夠在掌握元件參數(shù)的基礎(chǔ)上，更為全面的掌握電路波形和電壓電流值的檢測(cè)方法。PSPICE仿真軟件的應(yīng)用，也為電路設(shè)計(jì)教學(xué)中元件參數(shù)的優(yōu)化提供了科學(xué)有效的途經(jīng)，教師通過(guò)對(duì)比軟件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度高和容差關(guān)系穩(wěn)定的軟件開展教學(xué)，這能夠極大的優(yōu)化電路設(shè)計(jì)中的元件參數(shù)，并使得電子電路設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量得到有效提升。

4結(jié)束語(yǔ)

第3篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

一般情況下，半導(dǎo)體集成電路常用直流電壓，電網(wǎng)中的電壓通常是交流電壓，若要將電網(wǎng)中交流電的電壓換成直流電壓，則需要借由電壓變壓器進(jìn)行降壓，再經(jīng)由整流電路實(shí)現(xiàn)交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的目的。但是，整流過(guò)后的直流電壓內(nèi)還存在著交流電壓的成分，應(yīng)采用濾波電路濾除夾雜的交流電壓，得到平滑純正的直流電壓。通過(guò)利用Protel98軟件進(jìn)行模擬仿真和分析發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有接連濾波電路之前，整流電路所輸出電壓的波形呈現(xiàn)為直流電壓。而將濾波電容器加在電路中以后，不僅可以降低整流輸出脈動(dòng)直流電壓，并使電容器的容量得以改變，還能夠改變電路開關(guān)電源的波紋。如果需要較小的電路開關(guān)電源波紋，受負(fù)載電流大小的影響，應(yīng)該將電容量調(diào)大。由于電流大的時(shí)候，放電的速度比較快，最電容量的要求就會(huì)增大。而當(dāng)電路交流成分減少時(shí)，也會(huì)使電容器的容量減少，因此容量改變以后所輸出的計(jì)算結(jié)果也會(huì)不同于容量改變前的計(jì)算結(jié)果。通過(guò)采用示波器進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來(lái)圖形同實(shí)際電路測(cè)試輸出的波形相同。由此可見，若要改變電子電路中的某個(gè)元件，只需要利用Protel98軟件修改參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到模擬仿真應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。Protel98軟件成為修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)電子電路的有效輔助工具，也是電子電路設(shè)計(jì)模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設(shè)計(jì)的具體步驟包括以下幾個(gè)方面：第一，根據(jù)電子電路設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)和所需規(guī)模繪制準(zhǔn)確的電路原理圖。在繪制原理圖時(shí)，應(yīng)選用比較簡(jiǎn)單和普及的電路，從而有效實(shí)現(xiàn)模擬仿真的目的。第二，繪制完電路原理圖之后，借由Protel98軟件設(shè)置元件的參數(shù)，通過(guò)鼠標(biāo)選中元件并雙擊元件的性質(zhì)項(xiàng)目后，就可以修改元件的參數(shù)。修改結(jié)果可以利用電子電氣法進(jìn)行測(cè)試和檢查，從而找出出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，再通過(guò)有效的分析和科學(xué)的修改，就可以完善電路設(shè)計(jì)。第三，再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖，并對(duì)電路功能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，從而判斷所設(shè)計(jì)的電路是否具有可行性。

2基本邏輯門電路的模擬實(shí)驗(yàn)

Protel98軟件的仿真器由實(shí)用的數(shù)模與模擬混合而組成，利用網(wǎng)表文件將電路的所有元素結(jié)合起來(lái)，使數(shù)字仿真與模擬間的壁壘被有機(jī)的打破，再利用波形記錄分析系統(tǒng)將數(shù)字波形的結(jié)果同模擬結(jié)果一起顯示出來(lái)，組合成一個(gè)各種門電路。在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)首先輸入繪制出來(lái)的電路圖，并編輯激勵(lì)信號(hào)波形和跟蹤誤差信號(hào)的波形，再?gòu)碾娮釉臄?shù)據(jù)庫(kù)里找出相關(guān)的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行電路模擬，并計(jì)算出波形模擬的結(jié)果。而從繪制的波形圖中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入信號(hào)的電平組合表現(xiàn)為高—高、高—低、低—低和低—高時(shí)，基本邏輯門電路輸出的信號(hào)和輸入的信號(hào)之間具有可行的邏輯性關(guān)系。由此可見，利用Protel98軟件對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行模擬仿真，不僅能擴(kuò)大模擬電路設(shè)計(jì)規(guī)模，而且對(duì)其進(jìn)行定時(shí)的精確度也非常高，通過(guò)采取輸入不同激勵(lì)信號(hào)波形的方式，可以準(zhǔn)確修改基本邏輯門電路數(shù)據(jù)庫(kù)的特性。不但如此，Protel98軟件進(jìn)行電路模擬仿真，其良好界面對(duì)于分析電路設(shè)計(jì)和修改電路設(shè)計(jì)具有重要的意義。

3結(jié)束語(yǔ)

第4篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞：電子電路；仿真；電子應(yīng)用開發(fā)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)電子行業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。電子行業(yè)是技術(shù)更新?lián)Q代非?？斓男袠I(yè)，在電子行業(yè)中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展就必須要重視電子技術(shù)的創(chuàng)新，尤其是電子應(yīng)用開發(fā)的創(chuàng)新，電子應(yīng)用開發(fā)是電子元器件生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)電子應(yīng)用開發(fā)的創(chuàng)新是電子元器件實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代的前提，是電子企業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵。

電子電路仿真技術(shù)是電子應(yīng)用開發(fā)的一種最為典型的方式，電子電路技術(shù)是多種技術(shù)的結(jié)合，它在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下產(chǎn)生的一種新型的電子電路設(shè)計(jì)方法。仿真技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了電子行業(yè)的發(fā)展。電子電路仿真技術(shù)具備多種功能，它能提高電子元器件的性能，因而它在電子應(yīng)用開發(fā)中最為普遍。

一、電子電路仿真技術(shù)概述

電子電路仿真技術(shù)主要指的是電子設(shè)計(jì)人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)電子電路工作狀態(tài)進(jìn)行圖形化或數(shù)字化方式的顯示。電子電路仿真技術(shù)能夠充分反映電子電路的實(shí)際工作狀況，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用這種技術(shù)能夠輕松地實(shí)現(xiàn)對(duì)電路功能和電路特性的分析。通常意義上而言，電子電路仿真技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)電子器件以及電路模塊，用數(shù)學(xué)模型的方式表達(dá)出來(lái)，而后再通過(guò)精確的樹脂分析，最終精確的把握電路的實(shí)際工作狀態(tài)，電路仿真技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了電子應(yīng)用開發(fā)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué)，向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì)，同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù)，其體積和重量都會(huì)大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中，更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開關(guān)電源改變用電頻率，從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開關(guān)電源技術(shù)，更是各種大功率開關(guān)電源（逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等）的核心技術(shù)。

二、電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開發(fā)中的作用

上文提到電子電路仿真技術(shù)是電子應(yīng)用的核心技術(shù)，筆者經(jīng)過(guò)對(duì)電子元器件應(yīng)用開發(fā)進(jìn)行深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開發(fā)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用使得大規(guī)模集成電路成為可能，二是它改變了電子應(yīng)用開發(fā)方式。

集成電路的實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，芯片級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想逐漸成為電子設(shè)計(jì)的主流，集成電路的逐漸形成了一套完整的設(shè)計(jì)思路。實(shí)現(xiàn)集成電路的前提，是要對(duì)原有電路進(jìn)行仿真，這主要是為了確保電路的正確性。電子電路仿真技術(shù)的出現(xiàn)能夠輕易地實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路的仿真，從而最終實(shí)現(xiàn)了集成電路。

電子應(yīng)用開發(fā)方式得以改變。電子應(yīng)用開發(fā)是電子產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，電子應(yīng)用開發(fā)是電子產(chǎn)品的核心。電路仿真技術(shù)的出現(xiàn)使得電路仿真技術(shù)發(fā)生了很大的變化，電子應(yīng)用開發(fā)難度也明顯降低。現(xiàn)代電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)向運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)完成電子電路的調(diào)試工作。

三、電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開發(fā)中的應(yīng)用

電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開發(fā)中的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是驗(yàn)證整個(gè)電路的正確性，二是對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，三是對(duì)電路特性進(jìn)行虛擬測(cè)試。下面，筆者就來(lái)詳細(xì)論述這三個(gè)方面。

（1）驗(yàn)證電路的正確性。在電子應(yīng)用開發(fā)中針對(duì)整個(gè)電路的驗(yàn)證是其中重要的環(huán)節(jié)，仔細(xì)認(rèn)真的驗(yàn)證電路對(duì)于提高電子設(shè)計(jì)的水平具有重要意義。電子電路仿真技術(shù)的運(yùn)用使得電路驗(yàn)證水平得到很大提高。仿真技術(shù)驗(yàn)證電路主要是消除電子設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。仿真技術(shù)的運(yùn)用使得設(shè)計(jì)人員能夠有效地消除系統(tǒng)的功能性錯(cuò)誤，對(duì)提高電子設(shè)計(jì)的水平具有重要意義。電子設(shè)計(jì)效率的提高，最終縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。

（2）有助于對(duì)電子設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。電子設(shè)計(jì)過(guò)程中由于電子元器件本身都是敏感性器件，對(duì)周圍環(huán)境溫度的變化非常敏感，此時(shí)仿真技術(shù)的運(yùn)用可以模擬不同的環(huán)境溫度來(lái)考察電子元器件的反應(yīng)，對(duì)于那些反應(yīng)過(guò)大的元器件可以及時(shí)進(jìn)行改良，電子電路仿真技術(shù)除了可以模擬各種不同的環(huán)境溫度外，它還可以確定最佳元器件參數(shù)，最佳電路結(jié)構(gòu)，對(duì)于整個(gè)電路的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)都很有幫助，在電子設(shè)計(jì)中運(yùn)用電子電路仿真技術(shù)能夠?qū)﹄娮釉骷灰恢碌牡胤郊皶r(shí)進(jìn)行處理。在某種程度上仿真技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電子元器件本身的批量生產(chǎn)也會(huì)造成影響。

（3）電路特性的虛擬測(cè)試。在電子設(shè)計(jì)完成后一般都要進(jìn)行電路特性測(cè)試，電路測(cè)試的主要目的是要確定電路在極端惡劣的環(huán)境下電路極限工作狀態(tài)。運(yùn)用電子仿真技術(shù)的可以輕松地實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境或者是高電壓，大電流參數(shù)下電路特性的虛擬測(cè)試，這對(duì)于提高電路設(shè)計(jì)水平很有幫助。

在技術(shù)更新?lián)Q代日新月異的背景下，電子行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)自身的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，就必須要實(shí)現(xiàn)不斷創(chuàng)新。電子電路的創(chuàng)新在很大程度上取決于電子應(yīng)用開發(fā)的水平，而電子應(yīng)用開發(fā)的關(guān)鍵在于電子電路仿真技術(shù)。電子電路仿真技術(shù)的運(yùn)用推動(dòng)了電子設(shè)計(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

Multisim是美國(guó)NI公司推出的一款原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，適合電子技術(shù)教學(xué)。利用Multisim對(duì)電子電路進(jìn)行虛擬仿真，有助于通過(guò)簡(jiǎn)化電路模型來(lái)學(xué)習(xí)電子電路中的基本概念、基本理論和基本方法。在利用軟件Multisim對(duì)模擬電子電路分析和仿真時(shí)應(yīng)明確如下問(wèn)題。（1）應(yīng)用Multisim仿真工具進(jìn)行電路仿真的基礎(chǔ)是建立相應(yīng)的電路模型，搭建電路原理圖，定性分析電路中元器件的參數(shù)要求。（2）模擬電子電路的分析是利用理論分析和仿真分析對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，明確該電路要分析的基本概念，進(jìn)而指導(dǎo)電路調(diào)試和測(cè)試。理論分析是指理解電路的工作原理、明確電路的功能特點(diǎn)、建立電路的等效模型，即將非線性的半導(dǎo)體器件進(jìn)行線性等效。根據(jù)電路理論，估算該電路的重要基本概念，如基本放大電路需要估算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等重要參數(shù)。（3）仿真分析需要考慮半導(dǎo)體器件的非線性特性，分析結(jié)果在一定程度上接近理論分析，是比較精確的計(jì)算，可將理論分析作為指導(dǎo)進(jìn)行仿真分析。理論分析和仿真分析相結(jié)合，可用于試驗(yàn)性的電路設(shè)計(jì)，邊仿真邊設(shè)計(jì)電路中元器件的參數(shù)，達(dá)到電路設(shè)計(jì)的要求。

2、基于Multisim仿真軟件的教學(xué)實(shí)例

2.1理論分析

一個(gè)實(shí)際放大電路的構(gòu)成要滿足直流通路和交流通路都正確這個(gè)條件。直流通路為偏置電路，保證放大電路有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。而交流通路則決定了放大電路的組態(tài)，保證輸入信號(hào)能夠加入放大電路，輸出信號(hào)能夠正常取出，最終實(shí)現(xiàn)放大。構(gòu)建共射基本放大電路，如圖1所示。給定三極管的UBE=0.7V，β=50，rbb'=300Ω。直流通路和小信號(hào)等效電路如圖1（b）和圖1（c）所示。（1）直流分析：根據(jù)輸入回路和輸出回路，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的電壓和電流如下：基極電流IBQ=26μA，集電極、發(fā)射極電流ICQ=IEQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V。（2）交流分析：根據(jù)小信號(hào)等效電路，計(jì)算性能指標(biāo)如下：電壓放大倍數(shù)≈-94.7，輸入電阻Ri≈1.32kΩ，輸出電阻Ro=5kΩ。

2.2仿真分析

Multisim提供的虛擬三極管（BJT_NPN_VIRTUAL）采用的是低頻小信號(hào)模型，其特性接近理想三極管。電路仿真中使用虛擬三極管，其參數(shù)輸入電阻為0，電流放大倍數(shù)恒定，輸入與輸出特性均為線性，器件特性與頻率無(wú)關(guān)。搭建仿真電路，如圖2所示，選擇虛擬三極管，雙擊彈出三極管“屬性”編輯窗口，在其中的“編輯模型”對(duì)話框中編輯參數(shù)，更改β=BE=50，rbb'=RB=300Ω=0.3kΩ。其他元器件參數(shù)選取參照?qǐng)D1。（1）直流分析。利用Multisim10基本分析方法中的直流工作點(diǎn)分析法（DCOperatingPoint）來(lái)分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置情況。啟動(dòng)“仿真”，單擊“分析”功能中的“直流工作點(diǎn)分析”命令，打開Multisim10的“直流工作點(diǎn)分析”對(duì)話框，如圖3所示。單擊“輸出”選項(xiàng)，添加仿真變量到右邊選項(xiàng)框，然后單擊“仿真”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)顯示運(yùn)行結(jié)果，如圖4所示。根據(jù)圖4可知，各個(gè)仿真節(jié)點(diǎn)的變量含義為V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V，I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA。（2）交流分析。給定10mV/10kHz的正弦波輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)和輸出信號(hào)連接到虛擬儀器示波器，打開仿真開關(guān)，雙擊示波器得到輸入和輸出信號(hào)波形，如圖5所示。根據(jù)輸入、輸出波形標(biāo)尺線處的讀數(shù)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)為根據(jù)輸入電阻Ri的定義，Ri=Ui/Ii，其中Ui是輸入端口的電壓，Ii是輸入端口的電流。在放大電路的輸入回路接入電壓表和電流表，仿真時(shí)利用電壓表測(cè)量輸入端口基極和發(fā)射極之間的電壓為7.071mV；利用電流表測(cè)量輸入端口基極的電流為5.439μA，如圖6所示。可得放大電路的輸入電阻為Ri=7.071mV/5.439μA=1.3kΩ。注意在使用萬(wàn)用表測(cè)量電壓和電流時(shí)要設(shè)置為相應(yīng)的電壓、電流作為電壓表和電流表，以及設(shè)置為交流來(lái)測(cè)量。在輸出回路采用外加電壓方法，斷開負(fù)載電阻，將電路中的信號(hào)源置零，在輸出端接入一個(gè)10mV/10kHz的正弦信號(hào)源，同時(shí)在輸出端接入電流表用來(lái)測(cè)量端口電流，接入電壓表用來(lái)測(cè)量端口電壓，單擊“仿真”按鈕，雙擊電流表及電壓表，創(chuàng)建的電路如圖7所示，可得放大電路R0=10mV/2μA=5kΩ。

2.3分析總結(jié)

（1）直流分析的目的是估算或測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)Q，確定三極管是否工作在放大區(qū)。當(dāng)Q點(diǎn)過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生飽和失真，當(dāng)Q點(diǎn)過(guò)低時(shí)會(huì)產(chǎn)生截止失真。該電路的直流偏置電路為固定偏置電路，若出現(xiàn)飽和失真，可增大Rb電阻，使Q點(diǎn)沿交流負(fù)載線向下移動(dòng)；若出現(xiàn)截止失真，可減小Rb電阻，使Q點(diǎn)沿交流負(fù)載線向上移動(dòng)。直流分析的內(nèi)容是輸入回路的電流IBQ和電壓UBEQ，輸出回路的電流ICQ和電壓UCEQ。根據(jù)理論分析估算可知，集電極電流ICQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V；而仿真分析得到的參數(shù)為：I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA，V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V?？芍o態(tài)工作點(diǎn)Q位置合適，保證放大電路能夠正常工作。對(duì)比結(jié)果可知理論估算和仿真分析的結(jié)果近乎相等。理論估算時(shí)給定UBE=0.7V，β==50為一個(gè)常數(shù)，沒(méi)有考慮三極管的非線性，所以不是精確計(jì)算。而仿真分析是根據(jù)三極管的模型分析驗(yàn)證，考慮了三極管的非線性問(wèn)題。（2）交流分析的目的是觀察輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的關(guān)系，分析的內(nèi)容是放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等性能指標(biāo)。三極管放大電路的放大作用是利用三極管的基極對(duì)集電極電流的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)化為負(fù)載所需要的能量。放大的實(shí)質(zhì)是能力的控制和轉(zhuǎn)換，是對(duì)變化量的放大。（3）仿真分析與理論分析的結(jié)論相一致，驗(yàn)證了理論分析的正確性。

3、結(jié)語(yǔ)

第6篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞 模擬仿真；電路設(shè)計(jì)；虛擬儀器

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0089-01

對(duì)電子電路性能的規(guī)劃和測(cè)試，以前往往采用兩個(gè)方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算或者將電路圖制成電路板進(jìn)行測(cè)試，但是這兩種方法都太麻煩了，一是計(jì)算量大，二是電路板的設(shè)計(jì)過(guò)程中不可控因素太多，因此這兩種方法都不能滿足現(xiàn)在電子產(chǎn)品大規(guī)模集成化的需求。在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)及仿真等各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試已經(jīng)成為主流。在這樣的大環(huán)境下，加拿大nteractivi Image Technologies公司設(shè)計(jì)出了用于電子設(shè)計(jì)與仿真的軟件Electronics workbench，而Multisim模塊是最具特色的，其操作頁(yè)面簡(jiǎn)單易學(xué)，分析功能強(qiáng)大，在菜單欄中提供了本軟件所有的指令，深入電子線路設(shè)計(jì)者的內(nèi)心。

1 Multisim的組成及功能

加拿大Interactive lmage Technologies公司在E1ectmnicS Workbench的基礎(chǔ)上推出專門用于電子電路設(shè)計(jì)與仿真的軟件Multisim，包括VHDL/Verilog編輯/編譯模塊。根據(jù)自己的設(shè)計(jì)目的，在Multisim里畫出完整的電子線路圖，進(jìn)行模擬、數(shù)字或者模數(shù)混合的電路仿真，對(duì)整體的電路圖進(jìn)行定性的分析。Multisim不需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制語(yǔ)言，也不需要編寫電子電路圖的程序，本身軟件的環(huán)境就適合實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求。仿真分析是對(duì)電路估算的一種數(shù)學(xué)方法。每一個(gè)元件都是一個(gè)“數(shù)學(xué)模型”。

2 Multisim的基本特點(diǎn)

1）直觀的圖形操作頁(yè)面。整個(gè)軟件猶如windos下的一個(gè)軟件似的操作簡(jiǎn)單，易于上手。Muhisim基本界面由菜單欄、使用中的元件列表、系統(tǒng)工具欄、設(shè)計(jì)工具欄、元件工具欄、儀表工具欄、仿真開關(guān)、電路窗口、狀態(tài)欄構(gòu)成。與所有的Windows應(yīng)用軟件類似，菜單欄提供了本軟件幾乎所有的命令。在元件庫(kù)中選取所需的元器件，直接拖到拖放到屏幕上，用鼠標(biāo)進(jìn)行連線，用于仿真的虛擬儀器相當(dāng)多，操作頁(yè)面與實(shí)物一樣。

2）強(qiáng)大的元器件庫(kù)。在用戶界面的最左側(cè)分為實(shí)際元件庫(kù)和虛擬元件庫(kù)，實(shí)際元件庫(kù)里包含13個(gè)元件庫(kù)，而虛擬元件庫(kù)包含10個(gè)虛擬元件庫(kù)，這些強(qiáng)大的元件庫(kù)，足夠電子線路設(shè)計(jì)者使用，為設(shè)計(jì)者既節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。按著邏輯分又包含l4個(gè)元器件箱，每個(gè)元器件箱又含有多個(gè)元件數(shù)據(jù)庫(kù)。

3）強(qiáng)大的仿真功能。Multisim可以對(duì)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路以及射頻電路進(jìn)行仿真，顯示出仿真的結(jié)果，其中包括錯(cuò)誤的信息和出錯(cuò)的原因。例如節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤或者未找到、設(shè)計(jì)規(guī)則不對(duì)等錯(cuò)誤提示。

4）強(qiáng)大的分析能力。Multisim提供了失真度分析、最壞情況分析、交流分析、直流工作點(diǎn)分析、射頻分析等18種分析能力，提高了設(shè)計(jì)者的整體分析能力和電子自動(dòng)化水平。

5）強(qiáng)大的虛擬儀器。虛擬儀器種類繁多，可以支持各種各樣的電子線路的仿真實(shí)驗(yàn)。如邏輯分析儀、函數(shù)發(fā)生器、波特圖示儀等，這些虛擬儀器的操作面板與實(shí)物相同，易于上手。

6）VHDL、Verilog及SPICE設(shè)計(jì)輸人和仿真。Muhisim軟件里包含SPICE、VHDL、Verilog等模型，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模可編程器件與普通電路的連接問(wèn)題，控制仿真器之間的數(shù)據(jù)傳輸，提高了電子線路自動(dòng)化的程度。

7）與電路板設(shè)計(jì)的無(wú)縫連接。Muhisim軟件可以將已經(jīng)完成的電子系統(tǒng).net網(wǎng)絡(luò)表文件和.plc元件文件輸出到輸出到Ultiboard PCB進(jìn)行電路板走線，最終輸出PCB圖形文件。

8）支持遠(yuǎn)程控制功能。Muhisim軟件具有遠(yuǎn)程控制功能，可以進(jìn)行交互式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、討論和仿真。

3 Multisim的仿真與分析

1）電子線路的輸入。在Multisim的頁(yè)面上，“Basic”里選取和放置元器件，“Source”里選擇信號(hào)源、接地端，右側(cè)儀器箱中選擇虛擬儀器。按著電路圖放置元件，用鼠標(biāo)進(jìn)行布線。雙擊修改需要設(shè)計(jì)參數(shù)的激勵(lì)源、虛擬儀器等。

3）仿真分析。對(duì)電子電路檢查后，點(diǎn)擊虛擬電源開關(guān)，雙擊虛擬儀器，調(diào)整所用的數(shù)據(jù)，然后在虛擬顯示儀器上便可以得出圖像曲線和數(shù)據(jù)結(jié)果。

圖1 Multisim仿真圖

4 仿真過(guò)程中的問(wèn)題及解決辦法

1）元器件缺失。在布置電路圖的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者有時(shí)找不到仿真的元件，雖然Multisim大量的實(shí)際元件庫(kù)和虛擬元件庫(kù)，仍不能滿足所有用戶的需求，缺少一個(gè)元件都會(huì)影響仿真，提示仿真錯(cuò)誤。因此提出了幾個(gè)解決的辦法：①用相近的元器件代替，但性能上會(huì)有差異。②自建元件，這個(gè)過(guò)程較為復(fù)雜，還需要設(shè)計(jì)者懂得SPICE語(yǔ)言。③利用元件編輯工具，對(duì)已有的相近元器件進(jìn)行修改。④在EDAparts.corn 網(wǎng)站中購(gòu)買器件模型。

2）仿真提示錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)者在仿真電子線路時(shí)，有時(shí)會(huì)提示仿真失敗。一般引起仿真失敗的錯(cuò)誤有以下幾點(diǎn)：①節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤：對(duì)照電路圖分析，找出錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行修正。②設(shè)計(jì)規(guī)則錯(cuò)誤：設(shè)計(jì)的仿真圖與設(shè)置的電氣規(guī)則不同，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。③提示“No convergence in Dc analysis”：找到Miscellaneous options菜單，將ITL1改為500～1000之間的數(shù)。④提示“Time step too small”或者“No convergence inTtransient analysis”：找到Miscellaneousoptions菜單，將ITL4改為15～20之間的數(shù)。

5 結(jié)論

本文對(duì)Multisim軟件做了簡(jiǎn)略的介紹，作為電子仿真軟件，功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單，易于修改電路圖，對(duì)各種電路無(wú)論是數(shù)字電路還是模擬電路都能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。將Multisim與Ultiboard結(jié)合在一起，最終制成印刷電路板。同時(shí)也能解決高校經(jīng)費(fèi)不足，設(shè)備落后等情況，順利地進(jìn)行有關(guān)電工方面的教學(xué)。對(duì)于這樣多樣化的仿真軟件是當(dāng)今電子仿真軟件的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]王子玲，劉福太，林洪文.叢瑜.基于仿真技術(shù)的電子線路課程教學(xué)優(yōu)化[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013（16）：41-42.

[3]吳冬妮.淺談電子線路設(shè)計(jì)中仿真設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用[J].電源應(yīng)用技術(shù)，2013（2）：16-17.

第7篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞：Multisim；電路仿真設(shè)計(jì)；分析；研究

隨著國(guó)際電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品發(fā)展和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了密切的關(guān)聯(lián)，電子產(chǎn)品智能化程度加深，電路的集成越來(lái)越高，產(chǎn)品的更新周期則是越來(lái)越短。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）能夠讓電子線路設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)獨(dú)立完成電路的性能分析、功能設(shè)計(jì)。Multisim作為重要的EDA軟件之一，在眾多線路中具有高互動(dòng)性、電路仿真分析豐富、器件庫(kù)完全的特征。

1 Multisim下的電路設(shè)計(jì)和仿真分析

1.1 Multisim電路設(shè)計(jì)

Multisim電路設(shè)計(jì)只需要在電路設(shè)計(jì)窗口內(nèi)部放置設(shè)計(jì)好的虛擬電子元件和虛擬儀器就能完成，在連線和節(jié)點(diǎn)連接的虛擬器和儀器儀表測(cè)量接口處就能觀察到虛擬儀器表上的仿真波形及數(shù)據(jù)，具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)。以Multisim設(shè)計(jì)模擬電路中的基本單管放大電路為例，具體的設(shè)計(jì)步驟如下：第一，進(jìn)入Multisim界面設(shè)計(jì)儀器和儀表，并在Basic元件箱中調(diào)出電阻，從工作界面的右邊調(diào)節(jié)出雙蹤示波器、數(shù)字萬(wàn)用表等。第二，實(shí)現(xiàn)電路布線。將鼠標(biāo)放置在元件管腳上或者儀器的重要接口上，當(dāng)鼠標(biāo)的指示提示為+之后，再將鼠標(biāo)放置在另一個(gè)元件管腳處，實(shí)現(xiàn)二者之間的連接。第三，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。利用鼠標(biāo)雙擊已經(jīng)被編輯好的元件，當(dāng)彈出相應(yīng)的對(duì)話框之后繼續(xù)設(shè)置有關(guān)元件參數(shù)信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三極管電壓的放大倍數(shù)。電壓放大倍數(shù)的仿真圖設(shè)計(jì)如圖1所示。假設(shè)信號(hào)源頭的XFGI幅度為100MV，頻率為1000Hz的正弦信號(hào)。打開相關(guān)的仿真開關(guān)，在輸出端的波形不失真的情況下，對(duì)Ui和Uo的值進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果放大一定的倍數(shù)，即Kv=Uo/Ui，具體如表1所示。根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三極管在放大電路元件的參數(shù)不發(fā)生變化時(shí)，電路電壓放大倍數(shù)不會(huì)發(fā)生變化。

圖1 電壓放大倍數(shù)測(cè)試電路圖

表1 波形不失真的輸入輸出電壓值

1.3 二階低通濾波器的仿真分析

仿真電路圖如圖2所示，為實(shí)際應(yīng)用的50Hz低通濾波器電路參數(shù)。根據(jù)上述參數(shù)信息，可以計(jì)算出其截止頻率為fn=53HZ。在Multisim中調(diào)用Bode plotter，仿真電路的幅頻特性，得二階系統(tǒng)幅頻特性如圖3所示。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)仿真所得截止頻率為50Hz，和理論設(shè)計(jì)值（通過(guò)公式計(jì)算為53Hz）基本一致，證明仿真設(shè)計(jì)結(jié)果可以真實(shí)反映電路實(shí)際工作狀態(tài)，為電路設(shè)計(jì)提供便捷。

圖2 二階低通濾波器仿真電路圖

圖3 幅頻特性曲線圖

2基于Multisim的電路仿真設(shè)計(jì)中常見的及問(wèn)題解決方法

2.1 常見的問(wèn)題

在Multisim的電路仿真設(shè)計(jì)中常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如找不到仿真元件。導(dǎo)致這種問(wèn)題主要是因?yàn)镸ultisim雖然是多種仿真元件構(gòu)成的，但仍無(wú)法滿足所有用戶的使用要求，一旦出現(xiàn)缺失的問(wèn)題就會(huì)對(duì)仿真運(yùn)行產(chǎn)生影響，導(dǎo)致仿真運(yùn)行的失敗。

2.2 常見問(wèn)題的處理方式

第一，應(yīng)用性能基本相似的元器件來(lái)代替相關(guān)元件，但是這種方式會(huì)在一定程度上影響元件應(yīng)用的準(zhǔn)確性。第二，利用EDA網(wǎng)站和FTZD進(jìn)行聯(lián)系，從大量的元器件中來(lái)尋找并購(gòu)買所需要器件的模型，并根據(jù)模型對(duì)引腳進(jìn)行處理。第三，利用Multisim提供的元件編輯工具對(duì)現(xiàn)有的元件模型進(jìn)行重新的編輯修改。第四，自己重新創(chuàng)建一個(gè)元件，利用SPICE語(yǔ)言加強(qiáng)對(duì)各種元件、電器等參數(shù)信息的熟悉。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符號(hào)、元件模型、元件封裝、元件的電器參數(shù)。

2.3 仿真失敗的提示處理

關(guān)于仿真失敗的提示處理主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，沒(méi)有找到相關(guān)的節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤。這種情況，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)系統(tǒng)提示來(lái)對(duì)仿真原理圖進(jìn)行處理，及時(shí)找出缺失節(jié)點(diǎn)的出處，從而及時(shí)糾正這種錯(cuò)誤。第二，設(shè)計(jì)規(guī)則上的沖突。設(shè)計(jì)規(guī)則上的沖突主要是指設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出來(lái)的仿真原理圖和之前預(yù)想好的不一致。這個(gè)時(shí)候需要根據(jù)仿真原理圖或者電氣規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的修改和處理。第三，一旦出現(xiàn)"No convergence in Ttransient analysis"時(shí)，可以對(duì)選項(xiàng)菜單中的Misce LLaneous options菜單進(jìn)行分析，將其中的默認(rèn)值由原來(lái)的10增加到15或者20。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，Multisim軟件以其自身操作簡(jiǎn)單、方便、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)得到有關(guān)人員的應(yīng)用。通過(guò)上文的電路設(shè)計(jì)實(shí)例分析可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Multisim能夠建立各種設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電路的仿真分析，節(jié)省不必要的元器件安裝調(diào)試電路實(shí)踐，提升電路設(shè)計(jì)電子集成驅(qū)動(dòng)器的總體效率。

參考文獻(xiàn)

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第8篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞：EWB；電子電路仿真設(shè)計(jì)

1 軟件的性能和特點(diǎn)

(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取。

(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。

(3)EWB軟件帶有豐富的電路元件庫(kù)，提供多種電路分析方法。

(4)作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。

(5)EWB還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測(cè)量方法。

2 軟件的操作說(shuō)明

2.1 元件與信號(hào)源

EWB軟件的工作界面具備美觀大方、簡(jiǎn)捷明了的特點(diǎn)。在基本工作區(qū)上方有菜單欄、工具欄、元件庫(kù)欄。從菜單欄可以選擇所需的各種命令，從元件庫(kù)欄中根據(jù)圖標(biāo)選擇所需要的的元件或儀表，使用鼠標(biāo)拖放操作安放元器件到工作平臺(tái)，完成實(shí)驗(yàn)電路連接。選中虛擬儀器圖標(biāo)，通過(guò)使用鼠標(biāo)拖放操作，可以安放儀器儀表，設(shè)置好儀器儀表的參數(shù)后，按下仿真開關(guān)控制電路的運(yùn)行與停止，即可觀察測(cè)試結(jié)果，在基本工作區(qū)下方是電路描述窗口，可根據(jù)需要輸入有關(guān)電路的介紹或說(shuō)明。

EWB提供了豐富的元器件庫(kù)，根據(jù)不同類型可分成：信號(hào)源和電源庫(kù)，基本元件庫(kù)、二極管庫(kù)、三極管庫(kù)、模擬集成電路庫(kù)、數(shù)字集成電路庫(kù)、邏輯門電路庫(kù)、數(shù)字觸發(fā)器庫(kù)、指示器件庫(kù)、控制器件庫(kù)、雜元件庫(kù)和自定義庫(kù)。

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要從該庫(kù)中進(jìn)行查找與選取元器件，對(duì)選中的元件用鼠標(biāo)左鍵將其拖放到電子平臺(tái)工作區(qū)，同時(shí)可利用旋轉(zhuǎn)、平翻、直翻調(diào)整元件方向。為了使電路便于連線，圖形整齊，還可以通過(guò)鼠標(biāo)操作對(duì)元件進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制與刪除。為了使電路連接簡(jiǎn)單明了，還可以將一些常用電路定為子電路，子電路相當(dāng)于用戶自己定義的小型模塊電路，存放在自己定義的元件圖標(biāo)庫(kù)里，供以后反復(fù)調(diào)用。

2.2 虛擬儀器儀表的使用

EWB提供七種虛擬儀器，每種只有一臺(tái)，在電路設(shè)計(jì)中，每種儀器只可使用一次，這是其軟件設(shè)計(jì)的局限性，而目前其升級(jí)版本Multisim已將虛擬儀器增加到11個(gè)，而且同一種儀器可以多次取用。

模擬儀器儀表主要包括萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀(掃頻儀)以及電壓表、電流表，數(shù)字儀器儀表包括數(shù)字發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器。這些儀器儀表(除波特圖儀)，在接入電路后，開啟仿真開關(guān)，若改變電路的測(cè)試點(diǎn)，則顯示的數(shù)據(jù)和波形也會(huì)相應(yīng)變化，而不用重新啟動(dòng)電路。EWB的虛擬測(cè)試設(shè)備能提供快捷簡(jiǎn)單的分析，主要包括直接工作點(diǎn)，瞬態(tài)，交流頻率掃描，付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。

3 軟件在廣播電視技術(shù)工作中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 在廣播電視技術(shù)培訓(xùn)工作中的應(yīng)用

EWB軟件是一款優(yōu)秀的EAD軟件，推出后得到了社會(huì)各界的好評(píng)。尤其是在教育領(lǐng)域取得了巨大的成功，許多院校把EWB作為電子類專業(yè)課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的各種輔助手段，最大限度的滿足了廣大學(xué)生和工程技術(shù)人員的迫切需求。針對(duì)軟件的這種特殊效能，近年來(lái)在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域中，EWB也同樣得到了普遍應(yīng)用，尤其是許多單位把EWB 軟件應(yīng)用在了技術(shù)隊(duì)伍培訓(xùn)工作中收效顯著。廣播電視高新技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)廣播電視技術(shù)從業(yè)人員的整體素質(zhì)提出了更高要求，需要廣泛開展技術(shù)培訓(xùn)工作，但是在職教育和在校學(xué)習(xí)有著很大的差別，資金、場(chǎng)地、設(shè)備、設(shè)施等諸多因素制約了技術(shù)培訓(xùn)工作的良性發(fā)展，EWB軟件的應(yīng)用不僅較好的解決了這一問(wèn)題，而且體現(xiàn)了三個(gè)優(yōu)越特點(diǎn)：(1)節(jié)約資金、高質(zhì)高效；(2)功能強(qiáng)大、直觀形象；(3)操作簡(jiǎn)便、方便普及。許多單位還把EWB軟件應(yīng)用在了廣播電視技術(shù)能手競(jìng)賽中，更是得到了意想不到的效果。通過(guò)對(duì)軟件的應(yīng)用不僅克服了客觀條件給技術(shù)競(jìng)賽多形式、多層面開展帶來(lái)的制約，同時(shí)也可以全面的考查參賽選手的實(shí)踐技能，為展示技術(shù)人員的綜合技術(shù)水平搭建了最佳平臺(tái)。

3.2 利用EWB軟件進(jìn)行電子電路仿真設(shè)計(jì)

EWB的優(yōu)越性能為激發(fā)廣大技術(shù)人員的潛在智能提供了廣闊空間。利用EWB可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、復(fù)雜、模擬、數(shù)字等各式電路。這為廣大技術(shù)人員開展技術(shù)改造、技術(shù)革新工作提供了非常實(shí)用的工具。尤其是廣播電視發(fā)射設(shè)備的固態(tài)化、數(shù)字化、自動(dòng)化的發(fā)展方向，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、測(cè)量、維護(hù)等在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，EWB軟件的出色性能表現(xiàn)，也得到了廣大技術(shù)人員的青睞。下面僅以雙音報(bào)警器電路的仿真實(shí)驗(yàn)為例，向大家簡(jiǎn)單介紹其電路設(shè)計(jì)與分析。首先設(shè)計(jì)電路原理圖(見圖1)并根據(jù)電路需要選擇所需元件參數(shù)。

圖1

用鼠標(biāo)將元件、儀器拖到電子工作平臺(tái)，根據(jù)電路原理圖調(diào)整元件，儀器布局，并設(shè)定元件標(biāo)值，調(diào)整儀器設(shè)置的選項(xiàng)，按通仿真開關(guān)，即可進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，如果電路設(shè)計(jì)、連接正確，此時(shí)揚(yáng)聲器應(yīng)該發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”…..的雙聲音，用示波器觀察IC1、IC2的輸出波形，應(yīng)該是頻率不同的兩個(gè)方波(見圖2)，可通過(guò)打印機(jī)打印出來(lái)，進(jìn)行實(shí)際電路的組裝。

圖2

此電路原理主要是應(yīng)用555時(shí)基電路組成兩個(gè)多諧振蕩器，用IC1輸出的方波信號(hào)通過(guò)R5去控制IC2的5腳電平，當(dāng)IC1輸出高電平時(shí)，IC2的振蕩頻率低，當(dāng)IC1輸出低電平時(shí)，IC2的振蕩頻率高，因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，所以揚(yáng)聲器發(fā)出雙音聲響。此電路可應(yīng)用在發(fā)射臺(tái)鐵塔匹配間防盜報(bào)警，也可在改進(jìn)后應(yīng)用于水箱上水報(bào)警等其他方面。

參考文獻(xiàn)

第9篇：電子電路設(shè)計(jì)與仿真范文

關(guān)鍵詞：ORCAD；Pspice；電路；仿真

中圖分類號(hào)：F407.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1前言

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)是以電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件為工具，借助于計(jì)算機(jī)來(lái)完成數(shù)據(jù)處理、模擬評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等工序，以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品的整個(gè)或大部分設(shè)計(jì)過(guò)程的技術(shù)。它具有設(shè)計(jì)周期短、設(shè)計(jì)費(fèi)用低、設(shè)計(jì)質(zhì)量高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)資源可以共享等特點(diǎn)。電路通用分析軟件OrCAD／PSpice以其良好的人機(jī)交互性能，完善的電路模擬、仿真、設(shè)計(jì)等功能，已成為微機(jī)EDA的標(biāo)準(zhǔn)系列軟件之一[1]。

2 OrCAD／Pspice 介紹

Spice最開始是由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)小組于1972年開發(fā)出的用于分析復(fù)雜電路特別是集成電路的一套程序，在1984年正式由美國(guó)MicroSim公司開發(fā)了一種SPICE的個(gè)人計(jì)算機(jī)版本，稱為PSPICE，在這個(gè)版本中，最突出的特點(diǎn)就是利用PROBE功能可以對(duì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化顯示，比較直觀。后來(lái)， OrCAD公司將其并購(gòu)，這套程序就正式更名為了OrCAD Capture。使用該軟件可以直接利用Capture軟件在屏幕上繪制出原理圖，并執(zhí)行程序，然后由PSpice A/D部分進(jìn)行分析，并輸出結(jié)果。

OrCAD／Pspice是個(gè)通用的電子線路計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)軟件，具備強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)與仿真能力，可對(duì)電路進(jìn)行各種分析，包括直流工作點(diǎn)分析、交流掃描分析、瞬態(tài)分析、參數(shù)掃描分析、溫度分析、靈敏度分析、直流傳輸特性分析等基本電路特性分析，以及蒙特卡羅分析、最壞情況分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等較為復(fù)雜的電路特性分析，能實(shí)現(xiàn)數(shù)／模混合電路仿真，且功能強(qiáng)大，可隨時(shí)分析觀察仿真結(jié)果[2]。

隨著OrCAD／Pspice快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)各種功能時(shí)的操作變得更為簡(jiǎn)化，受編程過(guò)程限制也越來(lái)越少，且對(duì)電路的計(jì)算和仿真更加準(zhǔn)確。在掌握電路原理的基礎(chǔ)上，能方便地利用電子輔助仿真設(shè)計(jì)軟件Pspice完成所需電路的設(shè)計(jì)分析[3-4]和器件特性分析[5]。

利用PSpice進(jìn)行電路分析的基本操作流程如圖1所示。

圖1 PSpice 分析流程圖

3 電子電路仿真實(shí)例

下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例，介紹一下用PSpice對(duì)電路進(jìn)行性能分析的具體方法和步驟。一個(gè)簡(jiǎn)單的差分電路如圖2所示，分別進(jìn)行直流掃描分析、交流掃描分析和瞬態(tài)分析。

圖2 差分電路圖

在ORCAD Capture中繪制差分電路原理圖，如圖2所示。其中，電阻取自analog模型庫(kù)，電壓源和地取自source模型庫(kù)，三極管在bipolar模型庫(kù)中。

圖3 直流分析結(jié)果

PSpice的直流分析功能可以分析電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、直流小信號(hào)傳遞特性、直流掃描特性、直流靈敏度。分析時(shí)設(shè)定電路中某一參數(shù)(稱為自變量)在一定范圍內(nèi)變化，計(jì)算電路的直流偏置特性。在此選定以電壓源V3為自變量，令其取值從-0.5V線性增長(zhǎng)到0.5V，步長(zhǎng)為0.01V。圖3為直流分析的結(jié)果，圖中兩條曲線分別是三極管Q1和Q2集電極的直流工作狀態(tài)。

圖4 交流/噪聲分析結(jié)果

交流/噪聲分析是計(jì)算電路中交流小信號(hào)的頻率響應(yīng)特性，并將電路中各個(gè)器件對(duì)選定的輸出點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲等效到選定的輸入源上，研究差分放大電路的頻率特性就是研究其在不同信號(hào)頻率下的增益以及通頻帶。設(shè)置交流分析的掃描頻率從10KHZ到1GHZ。采用l0倍頻增量進(jìn)行遞增。需要注意的是，應(yīng)用OrCAD進(jìn)行交流分析時(shí)，必須在電路圖中設(shè)置相應(yīng)的獨(dú)立交流激勵(lì)源，否則仿真無(wú)法進(jìn)行。在此， 可將圖2中的正弦激勵(lì)源V3改為幅值固定、頻率可變的交流激勵(lì)源VAC。OrCAD仿真結(jié)果如圖4所示，從圖4中可見，當(dāng)激勵(lì)源保持幅值0.1V不變，而頻率從10KHZ遞增到1GHZ時(shí)，三極管Q2集電極的電壓幅值和相位特性。

圖5 瞬態(tài)分析結(jié)果

在電路進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，需要給定輸入信號(hào)和初始值。為了能夠獲得可靠的數(shù)值分析結(jié)果，時(shí)間步長(zhǎng)的選取是很重要的，最大計(jì)算步長(zhǎng)則限定PSpice的內(nèi)部計(jì)算步廠不得超過(guò)此值。瞬態(tài)分析可以計(jì)算動(dòng)態(tài)電路的結(jié)點(diǎn)電壓、支路電壓和支路電流瞬態(tài)值，能夠獲得瞬時(shí)值隨時(shí)間的變化曲線。從圖5中可以得到Q1和Q2集電極在不同時(shí)刻的瞬時(shí)電壓值，該分析中設(shè)置的參數(shù)為：從零時(shí)刻開始記錄數(shù)據(jù)，到400ns結(jié)束，最大步長(zhǎng)為0.1ns。

4結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用OrCAD／PsDice對(duì)電路進(jìn)行分析，極大地改進(jìn)了傳統(tǒng)的電路實(shí)物分析理念，使用該軟件只需畫出電路仿真圖形，就能獲取和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成直觀的波形圖，非常方便快捷，減少了使用實(shí)物進(jìn)行分析的復(fù)雜性并大大降低了開發(fā)成本。所設(shè)計(jì)的電路和實(shí)物電路相比較，能夠隨意更改參數(shù)，同時(shí)也能及時(shí)觀察電路的變化，使設(shè)計(jì)過(guò)程得到了很大的簡(jiǎn)化，方便了開發(fā)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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