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電路設(shè)計(jì)及仿真范文第1篇

1Proteus仿真軟件簡(jiǎn)述

Proteus軟件是英國LabCenterElectronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步,但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。該軟件包含ISIS和ARES兩個(gè)軟件部分,這兩個(gè)部分在大環(huán)境下扮演著兩個(gè)不同的重要角色,都有著舉足輕重的作用。在日常工作中,ARES部分是用來當(dāng)PCB設(shè)計(jì)工作的助手,進(jìn)行有效輔佐,而ISIS則是主要負(fù)責(zé)在仿真開啟的環(huán)境下對(duì)電路原理和模擬電路的設(shè)計(jì)工作。

2Proteus仿真軟件進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)的過程分析

在電子電路實(shí)訓(xùn)過程中,proteus仿真軟件在進(jìn)行仿真電路設(shè)計(jì)時(shí),要在軟件編輯界面,按照需要模擬的實(shí)際電路思路,設(shè)計(jì)出一套最符合實(shí)際情況的電子電路圖,再通過許多相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算,盡可能在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)電路的初步設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量與計(jì)算整理,最后完成整體的模擬電路設(shè)計(jì),然后利用軟件的電路生成功能,輸出最后的電路設(shè)計(jì)圖。為了確保電路設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行,仿真電路設(shè)計(jì)過程可以這樣:先確定核實(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,然后運(yùn)行proteus軟件,繪制初步的電路原理圖,然后根據(jù)原理確定需要的元件種類和數(shù)量,啟動(dòng)仿真系統(tǒng),用虛擬儀器檢測(cè)然后讀出數(shù)據(jù),分析結(jié)果,如不符合要求,對(duì)元件或者電路作適當(dāng)修改然后再次檢測(cè),當(dāng)符合要求時(shí),要對(duì)電路進(jìn)行完善,確定無誤后敲定最終設(shè)計(jì)方案,然后系統(tǒng)自動(dòng)生成電路圖。

3Proteus仿真軟件的仿真電路設(shè)計(jì)與調(diào)試

在進(jìn)行電路工作前,相關(guān)人員要檢查虛擬測(cè)量?jī)x器與被測(cè)量點(diǎn)的兩個(gè)終端是否處于正常連接狀態(tài),還要確定信號(hào)源良好的接地情況,其中還要注意示波器與地線的連接狀況。測(cè)量結(jié)束后要確保測(cè)量結(jié)果是GND的相反波形,有利于后續(xù)對(duì)電路的研究。實(shí)驗(yàn)過程中,要時(shí)刻注意電壓表,電流表的指針位置,而在仿真電路時(shí),要注意串聯(lián)電路中電流指針的指數(shù),如有任何問題,要及時(shí)地在相應(yīng)的執(zhí)行操作界面,通過網(wǎng)絡(luò),對(duì)電壓作出適當(dāng)調(diào)整,然后繼續(xù)進(jìn)行仿真電路的研究試驗(yàn),推動(dòng)proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中的發(fā)展。

4Proteus仿真軟件的實(shí)用電路分析

在今后的與電路設(shè)計(jì)有關(guān)的工作當(dāng)中,我們不光要充分發(fā)揮并發(fā)展proteus仿真軟件,還要通過合理的方法來判斷研究proteus仿真軟件在未來電路研究中的發(fā)展趨勢(shì),然后進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。而proteus軟件還需要通過傳感器電路,正弦電路等實(shí)用電路中不斷的進(jìn)行試驗(yàn)和探索,最后才能把此項(xiàng)技術(shù)落實(shí)到實(shí)際電子科技產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中去。所以,我們?cè)偈褂迷撥浖M(jìn)行電路設(shè)計(jì)和分析時(shí),要把重點(diǎn)放到傳感器電路和正弦電路等電路的實(shí)用性上,結(jié)合實(shí)際情況探究,才能更好地讓軟件適用于各種實(shí)用電路的應(yīng)用。還能開發(fā)出仿真系統(tǒng)的其他用法和功能,促使電子行業(yè)發(fā)展,為以后的研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5結(jié)語

綜上所述,現(xiàn)階段proteus仿真軟件的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,而其使用功能也十分便利和強(qiáng)大,在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí),為了能夠更深刻研究電路的工作情況,更準(zhǔn)確地對(duì)電路中存在的不足之處進(jìn)行調(diào)整,我們要進(jìn)一步對(duì)軟件進(jìn)行挖掘研究,明確操作規(guī)范,開發(fā)出更實(shí)用的功能以便使用。還能改善傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)工作,并檢測(cè)出其中的缺陷,為降低電路實(shí)驗(yàn)成本,更有效地完成實(shí)驗(yàn)和縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間等方面,都有積極的推進(jìn)意義。

作者:侯彬 單位:東北石油大學(xué)秦皇島分校

參考文祥

電路設(shè)計(jì)及仿真范文第2篇

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，操作頁面與實(shí)物一樣。

2）強(qiáng)大的元器件庫。在用戶界面的最左側(cè)分為實(shí)際元件庫和虛擬元件庫，實(shí)際元件庫里包含13個(gè)元件庫，而虛擬元件庫包含10個(gè)虛擬元件庫，這些強(qiáng)大的元件庫，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。

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)?？删幊唐骷c普通電路的連接問題，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 仿真過程中的問題及解決辦法

1）元器件缺失。在布置電路圖的過程中，設(shè)計(jì)者有時(shí)找不到仿真的元件，雖然Multisim大量的實(shí)際元件庫和虛擬元件庫，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)過程較為復(fù)雜，還需要設(shè)計(jì)者懂得SPICE語言。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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電路設(shè)計(jì)及仿真范文第3篇

隨著電子電路復(fù)雜程度越來越高、更新速度越來越快、設(shè)計(jì)規(guī)模越來越大、推向市場(chǎng)時(shí)間越來越短，這就迫切需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)的出現(xiàn)，改革了傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)方法。

2 Multisim仿真軟件的功能及特點(diǎn)

Multisim是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，可實(shí)現(xiàn)原理圖捕獲、電路分析、電路仿真、仿真儀器測(cè)試等功能；具有如下特點(diǎn)：界面設(shè)計(jì)人性化、操作簡(jiǎn)潔明了、元件庫規(guī)模龐大、儀器儀表庫種類齊全（包括函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀等）、分析功能強(qiáng)大（包括直流工作點(diǎn)分析、交流分析、噪聲分析等）。

3 應(yīng)用實(shí)例

以數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)為例，闡述采用Multisim仿真軟件進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)的過程。

設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字搶答器，設(shè)計(jì)要求：

1）搶答器可同時(shí)供8名選手參加比賽，每個(gè)選手擁有一個(gè)搶答按鍵，分別用按鍵J0～J7表示，按鍵編號(hào)和選手編號(hào)相同；

2）主持人扳動(dòng)控制開關(guān)J8，可控制系統(tǒng)的復(fù)位和搶答的開始；

3）搶答器具有第一搶答信息的鑒別、鎖存和顯示功能，搶答開始后，第一搶答者按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，該選手的編號(hào)立即被鎖存，并顯示在LED數(shù)碼管上，控制電路使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，并對(duì)輸入電路進(jìn)行封鎖，使其他選手的搶答不起作用；

4）搶答器具有定時(shí)搶答功能，主持人通過設(shè)定一次搶答時(shí)間，控制比賽的開始和結(jié)束[1]。

電路組成 搶答器由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路由主持人控制開關(guān)、搶答按鍵、控制電路、優(yōu)先編碼器、鎖存器、譯碼器、編號(hào)顯示器和報(bào)警電路構(gòu)成，完成基本搶答的功能；擴(kuò)展電路由秒脈沖產(chǎn)生電路、定時(shí)電路、譯碼器和定時(shí)顯示器構(gòu)成，完成定時(shí)搶答的功能。

搶答器工作過程：首先，接通搶答器電源，主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置，禁止搶答器工作，編號(hào)顯示器被熄滅，定時(shí)顯示器顯示定時(shí)時(shí)間；然后，主持人將開關(guān)J8置于開始位置，允許搶答器工作，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)；當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，計(jì)數(shù)器停止工作，編號(hào)顯示器顯示搶答選手的編號(hào)，定時(shí)顯示器顯示剩余搶答時(shí)間，并禁止其他選手隨后的搶答；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，但無人搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并禁止選手超時(shí)搶答。

電路設(shè)計(jì)及仿真

1）搶答器電路。搶答器電路如圖1所示。優(yōu)先編碼器74LS148能鑒別第一搶答者的按鍵操作，并使其他選手的操作無效；RS鎖存器74LS279能鎖存第一搶答者的編號(hào)，并經(jīng)譯碼器74LS48譯碼后顯示在LED數(shù)碼管上。

搶答器電路仿真波形如圖2所示。借助于Multisim仿真軟件中的邏輯分析儀，可對(duì)搶答器電路的多路邏輯信號(hào)同步進(jìn)行高速采集和時(shí)序分析。將邏輯分析儀的輸入端口相應(yīng)地連接到電路的如下測(cè)試點(diǎn)上：開關(guān)J8，74LS279的輸出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按鍵J7、J6、J5、J4、

J3、J2、J1、J0。被采集的輸入信號(hào)將顯示在屏幕上。

由圖2可知，在第一個(gè)Clock脈沖的上升沿，主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置時(shí)，74LS279被復(fù)位，禁止鎖存器工作，其輸出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的選通輸入端EI=0，允許優(yōu)先編碼器工作；74LS48的消隱輸入端BI=0，編號(hào)顯示器被熄滅。在第一個(gè)Clock脈沖的下降沿，當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于開始位置時(shí)，允許優(yōu)先編碼器和鎖存器工作。在第二個(gè)Clock脈沖的下降沿，將J6按鍵按下時(shí)，74LSl48的輸出A2A1A0=001，GS=0，經(jīng)RS鎖存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允許74LS48工作；Q4Q3Q2=110，經(jīng)譯碼顯示為“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即在第三個(gè)Clock脈沖的上升沿J3按鍵的輸入）。在第四個(gè)Clock脈沖的上升沿，當(dāng)按下的J6鍵松開后，GS=1，此時(shí)由于仍為Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即第五個(gè)Clock脈沖的下降沿J0按鍵的輸入），從而實(shí)現(xiàn)了搶答的優(yōu)先性，保證了電路的準(zhǔn)確性。在第六個(gè)Clock脈沖的下降沿，主持人將開關(guān)J8重新置于復(fù)位位置，以便進(jìn)行下一輪的搶答。

2）定時(shí)電路。將兩片同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LSl92級(jí)聯(lián)，以串行進(jìn)位方式構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖由555定時(shí)器構(gòu)成的秒脈沖電路提供；通過預(yù)置時(shí)間電路，主持人對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次搶答時(shí)間的預(yù)置；74LS48譯碼器和定時(shí)顯示器構(gòu)成譯碼顯示電路。當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置時(shí)，計(jì)數(shù)器預(yù)置定時(shí)時(shí)間，并顯示在定時(shí)顯示器上。當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于開始位置時(shí)，74LS279的輸出Q1=0，經(jīng)非門反相后，使555定時(shí)器的時(shí)鐘輸出端CP與74LSl92的時(shí)鐘輸入端CPD相連，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)；在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，74LS192的借位輸出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允許74LSl48工作。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，Q1=1，經(jīng)非門反相后，封鎖CP信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止工作，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)復(fù)位為止；同時(shí)，EI=1，禁止74LSl48工作。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到無人搶答時(shí)，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止選手超時(shí)搶答；同時(shí)，BO2=0，封鎖CP信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止工作，定時(shí)顯示器上顯示00[2]。

3）報(bào)警電路。報(bào)警電路由555定時(shí)器、三極管推動(dòng)級(jí)和揚(yáng)聲器構(gòu)成。由若干電阻、電容和555定時(shí)器接成多諧振蕩器，將時(shí)序電路控制信號(hào)PR接至555定時(shí)器的清零端，以控制多諧振蕩器振蕩的起停，多諧振蕩器輸出信號(hào)控制三極管的導(dǎo)通、截止，從而推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，畫出各單元電路的仿真電路圖，先對(duì)各單元電路逐個(gè)進(jìn)行仿真調(diào)試，再將各單元電路連接起  isim仿真，觀察各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系，測(cè)量電路各項(xiàng)性能指標(biāo)，調(diào)整部分元器件參數(shù)，檢查電路各部分功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求；最后進(jìn)行電路焊接與裝配，并對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行測(cè)試。

4 結(jié)語

Multisim是電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)，在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用Multisim仿真軟件，把虛擬仿真和硬件實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，可以節(jié)約設(shè)計(jì)成本、縮短開發(fā)周期和提高設(shè)計(jì)效率，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐、綜合分析和開發(fā)創(chuàng)新能力，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)工具的能力。

參考文獻(xiàn)

電路設(shè)計(jì)及仿真范文第4篇

劉佳

（正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211006）

【摘要】介紹了一種應(yīng)用集成乘法器MC1496實(shí)現(xiàn)無線電調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)中的典型幅度調(diào)制電路的仿真調(diào)測(cè)分析及其硬件電路的調(diào)試實(shí)現(xiàn)的過程。對(duì)于采用軟硬件相結(jié)合的手段實(shí)現(xiàn)高頻無線電電路的調(diào)試具有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞 無線電發(fā)射系統(tǒng)；調(diào)幅；MC1496；Multisim

Simulation and Implementation of a Typical Amplitude Modulation Circuit in the Radio Transmission Systems

LIU Jia

(Zhengde Polytechnic College, Nanjing Jiangsu 211006, China)

【Abstract】This paper describes a typical application of MC1496 achieves amplitude modulation circuit simulation analysis and hardware circuit debugging in the AM radio transmission system. It has a certain reference value in the using of combination of software and hardware to achieve high-frequency radio circuit debugging.

【Key words】Radio transmission systems; AM; MC1496; Multisim

在無線電通信系統(tǒng)中，調(diào)幅、檢波等電路有著極其廣泛的應(yīng)用，其中最具代表性的是調(diào)幅發(fā)射機(jī)和超外差式的調(diào)幅接收機(jī)，在發(fā)射機(jī)中，調(diào)幅電路起到調(diào)制的作用，本文主要介紹了一種運(yùn)用集成乘法器MC1496實(shí)現(xiàn)調(diào)幅電路的過程。

首先運(yùn)用Multisim仿真軟件模擬調(diào)幅電路的實(shí)現(xiàn)情況，在仿真環(huán)境下對(duì)MC1496工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制，并分析其頻譜；然后根據(jù)仿真電路搭建實(shí)際硬件電路，并通過調(diào)試實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能。

在調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)的過程中，可以充分運(yùn)用仿真軟件的便利，對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的電路進(jìn)行仿真、分析、調(diào)試。在仿真環(huán)境下，通過調(diào)試使之較為完整地實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能，再付諸硬件電路的搭建與調(diào)試。

1運(yùn)用Multisim對(duì)調(diào)幅電路進(jìn)行仿真、調(diào)試

1.1在仿真環(huán)境下創(chuàng)建集成乘法器MC1496子電路

本次實(shí)現(xiàn)的調(diào)幅電路的核心元器件為集成乘法器MC1496，這是一款雙差分對(duì)模擬相乘器，由于在Multisim仿真軟件的元器件庫中并沒有MC1496，因此需要通過構(gòu)建子電路的方式，對(duì)照MC1496的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖，自己手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)MC1496。創(chuàng)建的MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，子電路符號(hào)通過調(diào)整、美化后如圖2所示。

1.2運(yùn)用子電路構(gòu)建無線電調(diào)幅仿真電路

利用已經(jīng)構(gòu)建好的MC1496子電路，參考MC1496的數(shù)據(jù)手冊(cè)選擇適當(dāng)電路元器件創(chuàng)建一個(gè)普通調(diào)幅AM仿真電路，如圖3所示。

在該電路的設(shè)計(jì)中，電阻R1、R2、R4、R5、R6為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)。載波信號(hào)uc通過J1加到10、8引腳上（u2=uc）；調(diào)制信號(hào)uΩ通過J5加到1、4引腳上，W1調(diào)節(jié)引腳1、4之間的直流電壓uQ（u1=uQ+uΩ）。2、3腳外接1KΩ電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)電阻增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。引腳10、8之間的電壓是和u2相乘的積uo，uo經(jīng)U2A放大后從AMout端口輸出AM或DSB信號(hào)。

1.3仿真電路調(diào)試

（1）MC1496的直流工作點(diǎn)調(diào)測(cè)

已知MC1496在正常工作時(shí)，各引腳偏置電壓的參考電壓值如表1所示。

在調(diào)測(cè)MC1496靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，電路輸入端不能輸入信號(hào)，即電路中的J1、J5處應(yīng)先斷開，運(yùn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析功能（DCOperatingPointAnalysis）如圖4所示，分析MC1496的對(duì)應(yīng)管腳的直流工作點(diǎn)電壓，并與表1參考值進(jìn)行比對(duì)。

在仿真調(diào)測(cè)的過程中，需要通過不停調(diào)整電位器W1，使得芯片的1、4管腳電壓接近于0V,以確保MC1496工作于小信號(hào)放大狀態(tài)。仿真運(yùn)行后數(shù)據(jù)結(jié)果如圖5所示。

將該仿真分析結(jié)果與參考電壓值進(jìn)行比對(duì)，得出以下結(jié)論：

①芯片的靜態(tài)偏置電壓滿足v(u1/8)=v(u1/10)，v(u1/1)=v(u1/4)，v(u1/6)=v(u1/12)，保證了芯片工作于小信號(hào)放大狀態(tài)；

②芯片的1、4號(hào)管腳的電壓通過調(diào)試不能完全減小到0，只能盡量接近于0，與理論參考值無法達(dá)到完全一致，但是也在可接受范圍內(nèi)；

③仿真結(jié)果與參考值并不完全相等，但是能達(dá)到基本相符，關(guān)鍵點(diǎn)的電壓值符合芯片工作要求，能夠確保MC1496正常工作于小信號(hào)放大狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)相乘功能。

（2）調(diào)幅電路仿真調(diào)試及分析

在仿真電路的兩個(gè)輸入端分別輸入10kHz的低頻調(diào)制信號(hào)和465kHz的高頻載波信號(hào)，對(duì)電路進(jìn)行仿真，運(yùn)用示波器和頻譜分析儀分別觀察時(shí)域下的波形及頻域下的頻譜分布。需要注意的是，該電路可以實(shí)現(xiàn)AM調(diào)幅和DSB調(diào)幅，為了便于分析觀察，先通過調(diào)整電位器W1，將輸出波形調(diào)整為一個(gè)調(diào)幅系數(shù)小于1的AM信號(hào)，如圖6所示。

再運(yùn)用頻譜分析儀分析普通調(diào)幅AM信號(hào)的頻譜，如圖7所示，為調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖，可以很清晰地看到載波與上下邊頻分量的頻譜分布，運(yùn)用軟件中的光標(biāo)，如圖8所示，可以自動(dòng)測(cè)讀到幅度最大的載波分量頻率為464.39kHz，幅度約為327mV，下邊頻頻率約為454.07kHz，幅度約為61.2mV。

通過比較和分析可以看出，該仿真結(jié)果與理想AM調(diào)幅信號(hào)的頻譜分布及幅度關(guān)系基本一致，說明該電路的調(diào)幅功能在仿真環(huán)境下已實(shí)現(xiàn)。

2調(diào)幅硬件電路的搭建與調(diào)試

2.1調(diào)幅電路的搭建

由于在仿真環(huán)境下已經(jīng)較為完整地實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路的功能，因此，可較為放心的搭建對(duì)應(yīng)的硬件電路。

在焊接搭建硬件電路時(shí)需要注意電源部分的電路引線，由于在仿真環(huán)境下，運(yùn)放元器件的電源并未連接，系統(tǒng)在仿真時(shí)會(huì)自動(dòng)給對(duì)應(yīng)引腳提供供電電壓，但是在實(shí)際電路中TL082的4、8號(hào)管腳務(wù)必分別連接到-12V、+12V的電源上，以保證運(yùn)放的正常運(yùn)作。搭建好的電路如圖9所示。電路前半部分為調(diào)幅電路，后半部分為由MC1496構(gòu)成的同步檢波電路。

2.2調(diào)幅電路的調(diào)試與分析

該調(diào)幅電路的調(diào)試過程與仿真環(huán)境下的調(diào)試過程基本相似。

首先，應(yīng)對(duì)搭建的硬件電路進(jìn)行整體的檢查，包括電路的連線，電源的連接，元器件的外觀是否有損壞等，確保電路連接的正確性。

第二，調(diào)節(jié)MC1496的靜態(tài)工作點(diǎn)，使之工作于小信號(hào)放大狀態(tài)。在調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的時(shí)候必須注意：電路此時(shí)僅接入直流供電電源而不接入載波信號(hào)、調(diào)制信號(hào)。此時(shí)，調(diào)節(jié)電路中的電位器W1，用萬用表測(cè)量芯片1、4端口的電壓，使之盡可能趨近于零。

第三，分別測(cè)量MC1496各管腳電壓值，將測(cè)得的值與參考值進(jìn)行比對(duì)，判斷MC1496是否正常工作。

第四，當(dāng)MC1496工作正常時(shí)，在電路的輸入端分別輸入465kHz的載波信號(hào)與10kHz的調(diào)制信號(hào)，用示波器觀測(cè)電路輸出端波形的變化，根據(jù)要求，調(diào)節(jié)W1，使得示波器輸出端輸出一個(gè)不失真的AM信號(hào)。與此同時(shí)，可以調(diào)節(jié)連接于MC1496的2、3號(hào)管腳間的電位器R3，以調(diào)整調(diào)制信號(hào)的輸入動(dòng)態(tài)范圍，來控制乘法器的增益。示波器輸出波形如圖10所示。

最后，可根據(jù)電路設(shè)計(jì)的需要，調(diào)節(jié)電位器W1，輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅DSB信號(hào)。

3總結(jié)

調(diào)幅是無線電發(fā)射系統(tǒng)中的典型電路之一，本文中運(yùn)用了集成乘法器MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路，采用仿真手段驗(yàn)證電路的可行性，并在此基礎(chǔ)上搭建、調(diào)試硬件電路予以實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制功能。通過這一過程，實(shí)現(xiàn)了高頻無線電電路的軟件仿真調(diào)試與硬件搭建調(diào)試的結(jié)合，為其他高頻無線電電路的調(diào)測(cè)提供了一種參考方法。

參考文獻(xiàn)

［1］朱小祥.高頻電子技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2012.

［2］蔣卓勤,等.Multisim及其在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].2版.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2011.

電路設(shè)計(jì)及仿真范文第5篇

【關(guān)鍵詞】輸配電線路；施工技術(shù)；仿真；系統(tǒng)開發(fā)

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)開發(fā)的意義

目前在許多發(fā)達(dá)的西方國家都使用輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)對(duì)技工進(jìn)行培訓(xùn)，并取得了很好的收效，這樣培訓(xùn)出來的員工技能都你較高，因?yàn)橛辛藢?shí)際操作的機(jī)會(huì)。但是中國目前還沒有這樣的系統(tǒng)對(duì)輸配電線路施工技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，只是在一些大型的變壓器等的操作上使用，因此對(duì)輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)是有重大意義的。

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)開發(fā)的理念是讓輸配電線路施工技術(shù)工人在學(xué)習(xí)理論的時(shí)候能同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地操作，那樣可以更好的掌握理論和實(shí)地操作的技術(shù)，以便工作后工作效率更高。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)模擬的主要是500kV一下的輸配線路的操作環(huán)境，這樣可以更好的提高技工操作的規(guī)范性，更熟練的掌握技術(shù)，可以提高工作后輸配電線路施工的質(zhì)量，能對(duì)中國的電力事業(yè)做出積極地貢獻(xiàn)。

2輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

(1)輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念主要是采用C語言編程來做的，這種模型的程序是用類似程方式代碼嵌在里面，為了達(dá)到畫面的效果，又采用了運(yùn)行軟件和運(yùn)行數(shù)據(jù)單獨(dú)割裂出來的方式來設(shè)計(jì)的。那么在數(shù)據(jù)運(yùn)用方面，為了到達(dá)減輕教練機(jī)的負(fù)荷，這種數(shù)據(jù)一般都會(huì)設(shè)在學(xué)員機(jī)上。這種輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)是可以很快的把學(xué)員的信息傳遞到教練機(jī)上，還可以實(shí)時(shí)傳遞學(xué)院的成績(jī)，做到方便快捷。

(2)建構(gòu)適合的輸配電線路施工技術(shù)仿真訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫。目前用的是傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有一個(gè)顯著缺點(diǎn)就是沒有一個(gè)有效的管理數(shù)據(jù)的工具。在一個(gè)仿真系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的關(guān)鍵，因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)里的各項(xiàng)運(yùn)行功能主要是通過這個(gè)數(shù)據(jù)庫來完成的，這個(gè)數(shù)據(jù)庫可以說是整個(gè)軟件的核心部位。

3輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，各個(gè)領(lǐng)域都在運(yùn)用這個(gè)仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬化實(shí)驗(yàn)，而且都在朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)在現(xiàn)在的仿真系統(tǒng)面前算是徹底落伍了，已經(jīng)跟不上發(fā)展的變化了。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的仿真系統(tǒng)具有很多的局限性，主要表現(xiàn)為：使用起來不方便；不對(duì)外開放；生命力短；資源繁雜等?，F(xiàn)在的仿真系統(tǒng)隨著WEB技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，客戶端已經(jīng)能使用通用的瀏覽器了，這種新型的仿真系統(tǒng)具有以下顯著特點(diǎn)：

(1)不需要安裝客戶端。目前使用的是B/S模式，這種模式是一種瘦客戶機(jī)模式，也就是說客戶端不需要下載專業(yè)的瀏覽器，而可以使用通用的瀏覽器。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來說，瀏覽器只是附帶的工具，在其中可以任意使用通用的瀏覽器，這就節(jié)省了不少的開發(fā)資源。

(2)使用統(tǒng)一的客戶端界面。此系統(tǒng)使用瀏覽器作為客戶端，而且可以使用通用的瀏覽器，這對(duì)于很多計(jì)算機(jī)使用者來說，不需要使用專門開發(fā)的瀏覽器，而是使用自己熟悉的瀏覽器的界面，不需要再進(jìn)行復(fù)雜的培訓(xùn)就可以使用，就為很多人省去了麻煩。

(3)高效率的開發(fā)。現(xiàn)在很多公司要為客戶設(shè)計(jì)一個(gè)完整的方案，再開發(fā)出成熟的產(chǎn)品，再投入使用，這樣下來，一整套的程序既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，倘若使用這種軟件，可以直接就到開發(fā)環(huán)節(jié)，可以為開發(fā)商省去不少步驟，還能高效率的完成客戶的要求，可謂一舉兩得。

(4)跨平臺(tái)的能力強(qiáng)大。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)可以使用通用的瀏覽器作為界面，也就是說這種客戶端對(duì)于服務(wù)器、使用的網(wǎng)絡(luò)沒有任何的要求，只要能正常通信運(yùn)作就可以了，而且只要可以聯(lián)網(wǎng)的得互聯(lián)網(wǎng)都可以任意使用和互通，只要是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)都可以，這樣的跨平臺(tái)能力真的很強(qiáng)大，具有很強(qiáng)的開放性。

通過上述四點(diǎn)優(yōu)勢(shì)分析，輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)選擇B/S模式來架構(gòu)輸配電線路仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系是可行的，且是目前最優(yōu)的選擇。

4輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的訓(xùn)練

(1)可以評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)主要是通過數(shù)據(jù)庫來完成的，這種軟件在實(shí)地培訓(xùn)過程中，只要把所有學(xué)員的信息注冊(cè)進(jìn)去，然后對(duì)學(xué)員的考試過程和考試結(jié)果進(jìn)行管理，只要輸入學(xué)員的主要信息，就可以隨時(shí)查詢學(xué)員的某次考試的成績(jī)，還可以看學(xué)員在考試過程中的操作信息。這種系統(tǒng)可以使學(xué)員的學(xué)習(xí)、考試過程一目了然。同時(shí)這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫會(huì)自動(dòng)對(duì)學(xué)員的訓(xùn)練效果信息進(jìn)行分層，主要是分成三層，依次為所有人員列表、考核摘要和考試、某次考試的信息。同時(shí)每一次分層還有四個(gè)項(xiàng)目，它們是：現(xiàn)場(chǎng)情況、操作情況、評(píng)分結(jié)果、報(bào)警記錄。而且對(duì)上述這些記錄情況可以刪除、打印和瀏覽。

(2)可以操作評(píng)分。輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)對(duì)學(xué)員的評(píng)分情況可以由操作步驟、操作質(zhì)量和操作報(bào)警三部分組成，只要三部分成績(jī)加起來才算是總成績(jī)，在這一過程中，要設(shè)置相對(duì)應(yīng)的分值，分值的設(shè)置主要是由操作的重要性來定。這一過程中最重要的是要考慮操作步驟，要考慮其中可能存在的問題，例如某些數(shù)值如何會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生之類的。那么為了評(píng)分的公平性，就會(huì)在其中加入一些評(píng)分規(guī)則，每個(gè)學(xué)員都由多為評(píng)委來評(píng)分，算出平均值就是該學(xué)員的成績(jī)了。

5結(jié)論

輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)經(jīng)過了近20年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)有了顯著的提高，特別是在航天、電力和軍事等方面有了突出的成就。同時(shí)輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)也得到了更多人的認(rèn)可，同時(shí)更多的電力公司為采用此系統(tǒng)對(duì)技工進(jìn)行培訓(xùn)，此系統(tǒng)不僅在短時(shí)間內(nèi)可以提高培訓(xùn)的質(zhì)量，還能快速提高員工的技能，為電力事業(yè)做出了不小的貢獻(xiàn)，因此開發(fā)此系統(tǒng)意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]湯曉青,周林,栗秋華.輸配電線路施工技術(shù)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川電力技術(shù),2007(2):67-68.

[2]姜作有.探討輸配電線路施工仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略及應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2012(8):98-99.