模擬電路設計原理
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模擬電路設計原理范文第1篇
一般情況下，半導體集成電路常用直流電壓，電網中的電壓通常是交流電壓，若要將電網中交流電的電壓換成直流電壓，則需要借由電壓變壓器進行降壓，再經由整流電路實現交流電壓轉換為直流電壓的目的。但是，整流過后的直流電壓內還存在著交流電壓的成分，應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。通過利用Protel98軟件進行模擬仿真和分析發現，沒有接連濾波電路之前，整流電路所輸出電壓的波形呈現為直流電壓。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電源的波紋。如果需要較小的電路開關電源波紋，受負載電流大小的影響，應該將電容量調大。由于電流大的時候，放電的速度比較快，最電容量的要求就會增大。而當電路交流成分減少時，也會使電容器的容量減少，因此容量改變以后所輸出的計算結果也會不同于容量改變前的計算結果。通過采用示波器進行測試后發現，利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來圖形同實際電路測試輸出的波形相同。由此可見，若要改變電子電路中的某個元件，只需要利用Protel98軟件修改參數就可以實現，從而達到模擬仿真應實現的目標。Protel98軟件成為修改和優化設計電子電路的有效輔助工具，也是電子電路設計模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設計的具體步驟包括以下幾個方面：第一，根據電子電路設計的主要目標和所需規模繪制準確的電路原理圖。在繪制原理圖時，應選用比較簡單和普及的電路，從而有效實現模擬仿真的目的。第二，繪制完電路原理圖之后，借由Protel98軟件設置元件的參數，通過鼠標選中元件并雙擊元件的性質項目后，就可以修改元件的參數。修改結果可以利用電子電氣法進行測試和檢查，從而找出出現錯誤的地方，再通過有效的分析和科學的修改，就可以完善電路設計。第三，再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖，并對電路功能進行仿真和驗證，從而判斷所設計的電路是否具有可行性。
2基本邏輯門電路的模擬實驗
Protel98軟件的仿真器由實用的數模與模擬混合而組成，利用網表文件將電路的所有元素結合起來，使數字仿真與模擬間的壁壘被有機的打破，再利用波形記錄分析系統將數字波形的結果同模擬結果一起顯示出來，組合成一個各種門電路。在進行模擬實驗時，應首先輸入繪制出來的電路圖，并編輯激勵信號波形和跟蹤誤差信號的波形，再從電子元件的數據庫里找出相關的數據，利用這些數據進行電路模擬，并計算出波形模擬的結果。而從繪制的波形圖中可以發現，當輸入信號的電平組合表現為高—高、高—低、低—低和低—高時，基本邏輯門電路輸出的信號和輸入的信號之間具有可行的邏輯性關系。由此可見，利用Protel98軟件對數字電路進行模擬仿真，不僅能擴大模擬電路設計規模，而且對其進行定時的精確度也非常高，通過采取輸入不同激勵信號波形的方式，可以準確修改基本邏輯門電路數據庫的特性。不但如此，Protel98軟件進行電路模擬仿真，其良好界面對于分析電路設計和修改電路設計具有重要的意義。
3結束語
模擬電路設計原理范文第2篇
【關鍵詞】EDA技術 模擬電路 Multisim 10.0
EDA技術即為通過計算機來設計電子電路和系統的計算機軟件。將其應用在電路設計中能夠顯著提高電路設計的工作效率，減少誤差，增強可靠性。
1 EDA技術概述
1.1 EDA技術特點
EDA技術就是以計算機為基本工作平臺，結合了多種現代計算機技術而形成的開展電子產品設計技術。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器，通過EDA技術能夠在設計電子系統時減少大量的工作量而交由計算機完成。并且通過EDA技術能夠將電子產品從電路設計直至設計版圖的整個流程都在計算機上實現自動智能化處理。當前EDA技術的應用范圍十分寬廣，例如機械、航空、生物、軍事、教學等各個領域都已經廣泛開展使用EDA技術。
1.2 EDA技術類別
EDA軟件大致能夠分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件以及系統設計輔助軟件三大主要類別。通過EDA軟件的功能和應用領域可以將其分為電路設計、仿真工具、IC設計軟件與其他EDA軟件等。常用的模擬電子電路包括晶體管放大電路、集成運算放大器以及電源電路等。
2 Multisim 10.0軟件的應用
2.1 Multisim 10.0特點
2.1.1 元件庫豐富
Multisim 10.0配備了海量的元件模型數據庫，其中有數以千計的電路元件，其中包括基本元件、基礎電路、繼電器等元器件。同時，用戶還能夠根據自己需求來新建元器件庫，給客戶提供了極大的便捷。該軟件中各元器件的參數可以根據需求調節。
2.1.2 強大的虛擬儀表與分析功能
Multisim 10.0中配備了雙蹤示波器，邏輯分析儀、頻譜分析儀等十余種虛擬儀器儀表，并且操作界面十分友好，不論是專業人士還是學生都能夠快捷方便的進行操作。
2.1.3 仿真范圍大
Multisim 10.0不僅可以對數字或模擬電路實現仿真，還能夠仿真射頻電路。
2.1.4 兼容性良好
Multisim 10.0網絡表文件可以與Spice網絡表文件進行相互轉換，并且形成電路原理圖。Multisim 10.0中電路原理圖還能夠與PCB軟件進行傳輸，進行印刷電路板設計。可以看出，Multisim 10.0能夠全程完成電路設計與印刷電路板所有設計工作，電子產品開發速度得到了提升。
2.2 Multisim 10.0應用實例
2.2.1 差動放大電路與差模信號
差動放大電路在電子技術與IC制造業中應用十分普及，其能夠放大差模信號，對共模信號起到抑制作用，因此可以有效的避免零點漂移，妥善解決了直流放大電路中增益與零點漂移的問題。圖1為恒流源的差動放大電路圖。如不加輸入信號時，首先調節R2，輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號電路圖，輸入端加上50mV，1KHz的差模信號，對節點8與節點3進行瞬態分析，獲得兩個大小相同，方向相反的差模輸出信號。
用后處理器獲得雙端輸出電壓波形曲線圖。最大輸出電壓為Vod=4.1034V。
2.2.2共模信號
使用相同的方法對節點8與節點3進行分析，可以得到兩個大小相同，方向也相同的共模輸出信號。單端輸出最大電壓值為38.04Pv.從該數據可以得知，共模信號單端輸出的抑制程度也較高。
2.2.3 結論
Multisim 10.0是一個系統的，功能齊全的電路仿真軟件，其強大的元件數據庫與大量的虛擬儀表具有多種分析方式。Multisim 10.0軟件存在以下幾大優勢：
（1）進行模擬電路能夠調整電路參數，觀察不同參數與電路性能之間的關系，同時可以重復多次的選擇最合適的元件參數來設計方案。
（2）Multisim 10.0能夠在電路測試中分析數據、曲線圖形都集中在單一的設計窗口中，使用人員可以直觀形象的觀察到數據和圖形的改編。其所顯示的曲線圖也較為平滑，這是其他硬件測試中無法比擬的優勢。
（3）Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調試十分便捷，信號干擾因素小，雙蹤顯示時不會出現斷斷續續和閃爍的現象。相對于傳統的模擬電路方式來說，其十分容易受到外界電源信號的影響，并且實驗設備不先進，十分容易導致測量結果精確度欠佳。然而該測量結果將通過數字表現，其精確度較高。
3 結束語
隨著自動化水平的提高和電子領域的迅猛發展，EDA技術在電路設計中的作用越來越明顯。利用EDA技術電路設計師能夠高效、準確的設計電路。Multisim 10.0能夠提供強大的元件數據庫與虛擬儀表，分析方法十分多元，是電路設計教學、電路設計模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發展的關鍵時刻，EDA技術將電子設計技術推向了新的階段，未來EDA技術將會向新器件、新工具軟件等趨勢發展。
作者簡介
高昀（1984-）女，四川省遂寧人。大學本科學歷。現供職于四川職業技術學院。主要研究方向為Eda技術。
模擬電路設計原理范文第3篇
通過光敏三極管將光的強弱轉換成光強的電信號，該信號送入放大器經放大處理，同時送入兩路比較器，其中一路是上限比較器，一路是下限比較器.通過光電轉換模塊對光強的轉換，當輸出電壓達到0.4~0.45V時，放大器輸出信號小于下限比較電平，下限比較器翻轉，信號送入反相器，通過顯示模塊進行顯示，隨著光強的增強，當輸出電壓達到0.55V，放大器輸出信號小于上限比較電平，上限比較器輸出發生翻轉，信號送入反相器。
2照明燈電壓閉環控制
光敏三極管接收的光強信號經處理送入壓控開關電源的控制端，對輸出電壓進行控制，使加在燈絲兩端的電壓隨光強的變化而改變，從而實現照明燈電壓的自動調節。通過設計的硬件電路，可以實現設備所需的標準背景電平，調節出口處光強的強與弱，都可以根據信號的變化，自動將輸出燈壓調到合適范圍內，實現照明燈的閉環控制。
3設計方法
3.1電源模塊
本電源是兩個獨立電源的組合體，其中主控電源是一個可靠、大電流壓控電源，其輸出電壓隨其控制端外加的直流電壓的改變而變化。輸出電壓為交流220V+20%,50Hz。輸出電壓精度及負載能力、電路保護功能都有輸出短路保護。圖4為電源控制特性曲線，可清晰的看出電源模塊輸出電壓隨控制電壓的關系。
3.2運算放大器
運算放大器[4-5]具有兩個輸入端和一個輸出端，如圖5所示，其中標有“+”號的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端)，另一只標有“一”號的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負端，如果先后分別從這兩個輸入端輸入同樣的信號，則在輸出端會得到電壓相同但極性相反的輸出信號：輸出端輸出的信號與同相輸人端的信號同相，而與反相輸入端的信號反相。本文設計應用LM型運算放大器，通過電路設計來完成合理控制電壓輸出。
3.3ProtelDXP
ProtelDXP2004[6]是一個32位的電子設計系統，它是一套構建在板級設計與實現特性基礎上的EDA設計軟件，其主要功能包括電路原理圖設計、印刷電路板設計、改進型拓撲自動布線、模擬/數字混合信號仿真、布局前/后信號完整性分析、PLD2004可編程邏輯系統，以及完整的計算機輔助（CAM）輸出和編輯性能等。原理圖設計系統是ProtelDXP2004的主要功能模塊之一，提供了強大的電路原理圖繪制功能：1)功能完善的多功能編輯器；2)層次化、多通道的原理圖編輯環境；3)交互式全局編輯功能；4)強大的電路設計自動化功能。本文通過此軟件設計背景電路模塊，實現背景目標的模擬，也為工程實踐打下基礎。圖6為背景目標電路的主要設計部分，可實現背景照明等的電壓調控，再根據電壓控制電路調節獲得檢測儀所需要的背景電平信號，從而達到標準。
3.4Multisim
Multisim[7]是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。仿真的內容：1）器件建模及仿真；2）電路的構建及仿真；3）系統的組成及仿真；4）儀表儀器原理及制造仿真。
4研究結果與分析
4.1電路仿真圖
如圖7為模擬背景電路電壓輸出仿真，根據仿真圖可以得出電路反應時間以及輸出電壓值，根據設計，得到電壓值為0.424V，基本上符合研究計劃的0.4~0.55V標準，可以為此檢測儀進行設備的性能參數檢測提供均勻的符合標準的光源。通過主控計算機輸出的控制指令，使輸出的背景在0.4~0.45V區間，進行設備的各性能參數測試。
4.2背景目標實現
應用ProtelDXP2004軟件進行PCB板設計連接，以此進行實裝電路構造，并組合此檢測系統，驗證此設計的正確性。圖8為本文設計電路所生成的目標背景信號源，根據主控計算機的輸出命令，調節輸出電壓，應用設備對背景目標進行信號采集觀測，可觀測到圖8中的亮斑即為目標源。為下一步進行目標跟蹤、數據處理打下基礎。
5結論
模擬電路設計原理范文第4篇
關鍵詞： OrCAD PSpice； 仿真； 模擬電子技術； 模擬電子教學
中圖分類號： TN710?34； TP302.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）01?0131?04
0 引 言
計算機模擬設計方法的運用使得模擬電路的設計已經發生了巨大的變化。計算機特別是高性能軟件的普及，使電路模擬器得到廣泛的應用。在模擬電路設計領域，要求電路設計工程師能夠采用最新、最適合的模擬電子器件進行電路設計。眾所周知，模擬技術所涉及的知識面更寬，要想從眾多的模擬電路中挑選出最適合的器件，不僅需要有豐富的經驗，更需要具備最新的模擬器件知識。一方面，模擬電子技術是電氣、電子信息類和部分非電專業本科生電子技術方面的重要基礎課程，應該予以充分的重視與加強；另一方面，現有實驗條件的落后導致學生無法接觸最新的模擬電子器件從而與現代模擬電子電路設計脫節。OrCAD是世界上使用最廣泛的EDA軟件，它的最大特點是匯集了模擬與數字電路混合仿真等功能，其電路仿真元器件庫更達到8 500個，收入了幾乎所有的通用型電子元器件模塊。此外，OrCAD軟件還可以根據模擬電子器件生產廠家給出的最新集成電路的SPICE模型自行設計新的電路仿真元件，便于電子設計工程師跟蹤最新的模擬電子器件的發展。基于這些優點，本文提出采用OrCAD PSpice設計部分模擬電子技術實驗，使學生不但能夠從實驗中了解模擬電路的基本原理，也能夠掌握這種應用最廣泛的模擬電路設計工具。通過與以往設計的模擬電路實驗對比，可以看到采用OrCAD軟件進行模擬電路實驗即能兼顧基礎教學實驗，又為學生將來成為模擬電路設計工程師奠定了必要的技術基礎。
1 模擬電子技術教學現狀
由于模擬電子技術的教學需要一定的電路分析知識作為基礎，很多新的知識點、概念、器件和分析方法被引用，增加了學習的困難。傳統的教學模式受到了很大的挑戰，課堂上老師要在有限的時間內講授大量的知識點；課下同學們需要進行很多的計算，普遍反映對重要知識點掌握不深，教學效果很難令人滿意。實驗教學方面，問題也十分突出。實驗課上，一方面，學生機械地完成實驗指導書中的實驗要求和測試表格，做不到對理論的理解和鞏固[1?5]。另一方面，學生人數增多，實驗儀器不足，導致多人共用一套儀器，最后學生掌握知識的效果欠佳。更有，受多方因素的影響，實驗室設備不能及時更新，不能緊跟先進技術發展的步調，導致實驗內容局限，實驗教學缺乏生機，學生興趣不高，技能達不到現代應用的要求。
因此，采取適應的教學改革，把先進的模擬電路設計技術應用到基礎教學環節，幫助學生理解掌握各種元器件、電路的原理和性能并與技術進步相互適應就顯得極其重要。由于理論性、實踐性、應用性強的特點，先進仿真分析的引用可以使教學和實驗設計更加直觀、更加生動，也能夠突破現有實驗條件的局限，帶動學生的積極性，提高其掌握知識的深度和寬度。
2 模擬電子技術OrCAD PSpice仿真方法的應
用探討
OrCAD PSpice具有強大的電路分析及仿真能力，這在模擬電路設計領域優勢凸顯。如果將OrCAD引入教學環節，就可能從學生接觸模擬電路時就逐步習慣于設計之初首先進行性能分析。下面以雙極性結型晶體共射極放大器教學為例[6]，結合傳統課堂教學，闡述模擬電子OrCAD PSpice仿真技術方法的應用。
2.1 傳統教學
2.1.1 計算直流偏壓點
通過計算直流偏壓點，保證晶體管在適當的放大區內工作，調整偏壓點位置，使其位于放大區的中心處。直流偏壓點靠5個電阻器來建立，[R2]和[R3]形成電阻分壓，提供基極合適的直流電壓。[R5]和[R6]提供偏壓，也提供一條負反饋路徑，使放大器更穩定。[R4]是負載電阻，負責將流入Q1的電流轉換成電壓信號后輸出。
假設Q2N2222的[β]約為178，且[βac=βdc，]計算直流特性結果如下：
[Vb=Vcc×R2（R2+R3）=1.75 V]
[Ve=Vb-Vbe=1.75-0.7=1.05 V][Ic≈Ie=Ve（R5+R6）=1.12 mA]
[Vc=Vcc-Ic×Re=5.26 V]
2.1.2 計算交流特性
輸入的交流信號經過電容[C1]耦合進入晶體管基極，輸出的交流信號由集電極經電容[C2]耦合到負載電阻上。發射機旁路電容[C3]減少發射集電阻對放大倍數的損耗。
BJT的交流射極電阻為：
[Re=25 mVIe=25 mV1.12 mA=22.32 Ω]
交流基極等效電阻：
[Rb≈βac×（Re+R5）=178×496.32=87.6 kΩ]
輸入等效電阻為：
[Rin=R3∥R2∥Rb=7.53 kΩ]
交流集電極電阻為：
[Rc=Rc∥R1=4.27 kΩ]
電壓增益為：[AV=Rc（Re+R5）=8.67]
模擬電路設計原理范文第5篇
一、課例簡介
（一）課例名稱
基本RS觸發器
（二）課例內容
基本RS觸發器的概念及其應用。觸發器是構成時序邏輯電路的基本單元，而基本RS觸發器又是各種類型觸發器的基本形式，因此它對整個章節的學習具有重要的意義。
二、學生特征
學生為電子技術專業一年級學生，通過前期課程《電工基礎》、《模擬電子技術》和本課程前一階段的學習，已具備了一定的電路的分析、設計及制作的能力。已在本課程學習了“與”、“或”、“非”及其復合邏輯的邏輯符號、邏輯表達式及邏輯運算規則，具備了學習本課的基本知識，對將觸發器用于實際電路的設計與制作有強烈的認知愿望，因此對本節課的學習很感興趣，但又覺得難度大。
三、教學設計
（一）教學目標分析
1．知識與技能目標。讓學生了解觸發器的概念及其應用；學會分析基本RS觸發器的電路結構、工作原理，掌握觸發器在實際電路設計中的應用。
2．方法和能力目標。讓學生初步掌握分析電路的方法，進一步培養學生的電路設計與制作的能力和分析、解決問題的能力；培養學生獲取數字電子技術的能力，交流表達的能力和自主學習的內在發展能力 。
3．情感與態度目標。通過讓學生積極參與探究，投入到課堂教學雙邊活動中，培養學生的合作意識；通過讓學生體驗成功，享受發現的樂趣，培養學生學習數字電子技術的自信心。
（二）教學重點和難點
1.重點：基本RS觸發器工作原理及在實際電路設計中的應用。
2.難點：如何根據基本RS觸發器的電路結構分析其工作原理。
（三）教學目標實現策略
1．通過課件中的實物圖片、動畫、模擬仿真等手段將學生帶進形象的教學情境之中，突出教學內容中的重點、難點，激發學生學習興趣，提高教學效率。
2．采用問題解決的教學策略，以引導式的問題循序漸進地教學，提高學生分析問題、解決問題的能力。
3．采用教師引導、啟發。首先教師提出問題、然后學生討論、發言、同學點評、教師點評；培養學生的認知能力、問題解決與處理能力及交流溝通能力，使學生在雙向互動的教學活動中掌握知識。
（四）教學過程
結構如下圖所示：
（五）學習評價
采用過程性評價和形成性評價相結合的方法進行學習評價，注重利用學生學習質量反饋結果改進教學。
1．過程性評價。（1）通過課堂教學中與學生的互動情況反饋。（2）學生討論及上臺演示的表現。（3）通過學生完成“在線測試”情況了解教學效果。
2．形成性評價。通過查閱網絡課程的“電路設計與制作指導”欄目，完成“由觸發器構成的改進型搶答器”電路的設計與制作。要求學生能正確選擇和測試所使用的元件，電路設計正確、布線合理、制作美觀，電路通過檢測能實現相應的功能。
