摘 要：通過共發(fā)射極分壓式偏置放大電路仿真項目，掌握Protel99 SE仿真功能、仿真庫中主要元件的使用與操作、如何運行電路仿真的基本步驟，通過電路仿真的設(shè)置電路參數(shù)，調(diào)試電路。

關(guān)鍵詞：Protel99 SE 電路 仿真 項目

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-02

用EDA軟件實現(xiàn)電子電路的設(shè)計與仿真，極大地提高了電子電路設(shè)計的效率和效益，已成為電路設(shè)計的重要手段。學(xué)習(xí)和掌握這一技術(shù)十分重要。在各種仿真軟件中，Protel99 SE獨領(lǐng)風(fēng)騷，它豐富的仿真器件庫和齊全的仿真功能，使它能勝任大多數(shù)電路的仿真工作，再加上前端的原理圖輸人和后端的仿真結(jié)果輸出都具有易學(xué)易用的風(fēng)格，從而倍受廣大電路設(shè)計人員的青睞。使用Protel99 SE進行電路仿真時，不需要編寫網(wǎng)表文件（盡管它使用與PSPICE相同的仿真內(nèi)核），系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路圖自動生成網(wǎng)表文件并進行仿真，仿真類型的選擇通過對話框完成，十分方便。然而，仿真時有關(guān)參數(shù)的設(shè)置仍然具有較高的技術(shù)含量，它既需要對電路原理的深刻把握，又需要注意軟件的特點。如圖1所示的共發(fā)射極分壓式偏置放大電路，實行Protel99 SE仿真操作過程，計算靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻，并進行瞬態(tài)分析。

圖1 共發(fā)射極分壓式偏置放大電路

1 編輯電原理圖

在仿真操作前，先建立原理圖文件，這是進行仿真的基礎(chǔ)和前提。在編輯過程中，只需注意：電路圖中所有元件的電氣圖形符號一律取自“Design Explorer 99 SE＼Library＼Sch”文件夾下的Sim.ddb仿真測試用元件電氣圖形符號數(shù)據(jù)庫文件包內(nèi)相應(yīng)的元件庫文件；在元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗口內(nèi)，設(shè)置元件的屬性選項（Designate、Part及Part Fields 1-16），然后放置相應(yīng)的仿真激勵信號源；接著在感興趣的節(jié)點上，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。

2 靜態(tài)工作點分析（Operating Point Analyses）

在進行工作點分析時，仿真程序?qū)㈦娐分械碾姼性?為短路，電容視為開路，然后計算出電路中各節(jié)點對地電壓、各支路（每一元件）電流—這就是常說的靜態(tài)工作點分析。仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Operating Point Analyses”選項前的復(fù)選框，選中“工作點分析”選項；執(zhí)行Run Analyses仿真操作后，仿真波形觀察窗口下方“仿真結(jié)果列表”欄內(nèi)的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口內(nèi)觀察到工作點計算結(jié)果，如圖2所示。

圖2 工作點分析結(jié)果

3 交流小信號分析（AC Small Signal Analysis）

3.1 AC小信號分析參數(shù)設(shè)置

單擊“Simulate”菜單，指向并單擊“Setup”命令，在“Analyses Setup”對話框內(nèi)，單擊“AC Small Signal”標(biāo)簽，即可進入 “AC Small Signal”設(shè)置框。

3.2 輸出端電壓out的頻率特性

輸出結(jié)果見交流分析sdf，如圖3所示。它是輸出端電壓out的頻率特性，可以使用View/Scaling菜單將X軸的標(biāo)尺（X-Scale）改為對數(shù)（Log）。

圖3 頻率特性曲線

圖4 放大倍數(shù)曲線

3.3 求該電路的放大倍數(shù)

單擊New按鈕，在屏幕彈出窗口中，選擇out信號。然后選擇除號，再選擇in信號，單擊Create按鈕關(guān)閉該窗口，屏幕就顯示放大倍數(shù)曲線。可以看出中頻放大倍數(shù)為26.90，如圖4所示。尋找放大倍數(shù)的0.707倍數(shù)點，可以找到上下限頻率。

4 阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis）

Protel99 SE仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不單獨列出，而是放在AC小信號分析方式中，即在AC小信號波形窗口內(nèi)選擇激勵源阻抗，如Vin（z）、VCC（z）等作為觀察對象，即可得到電路的輸入、輸出阻抗曲線。

由于電路輸入阻抗是前一級電路或信號源的負載，而電路輸出阻抗體現(xiàn)了電路輸出級的負載驅(qū)動能力，因此在電路設(shè)計中常需要了解電路的輸入、輸出阻抗。

4.1 求輸入阻抗Ri

根據(jù)電路輸入阻抗Ri的定義，求電路輸入阻抗Ri時，無須改動電路結(jié)構(gòu)。在AC小信號分析窗口內(nèi)，選擇輸入信號源阻抗，如圖1中的信號源的阻抗V1（z）作為觀察對象即可獲得放大器輸入阻抗Ri曲線，如圖5所示（中頻段約為7.1k）。

圖5 輸入阻抗Ri特性曲線

4.2 求輸出阻抗Ro

圖6 輸出阻抗求解電路及結(jié)果

求所示的放大電路的輸出阻抗電路，而輸出阻抗特性曲線如圖6所示。

5 瞬態(tài)特性分析（Transient Analysis）

Transient Analysis屬于時域分析，用于獲得節(jié)點電壓、支路電流或元件功率等信號的瞬時值，即信號隨時間變化的瞬態(tài)關(guān)系，相當(dāng)于在示波器上直接觀察信號的波形，因此Transient Analysis是一種最基本、最常用的仿真分析方式。在輸入端加入振幅（Amplitude）為10 mV，頻率（Frequency）為1kHz的正弦信號。首先，設(shè)置General頁面，然后設(shè)置瞬態(tài)分析。單擊Run Analyses按鈕開始仿真，輸出波形見瞬態(tài)分析.sdf，如圖7所示，可以使用單曲線顯示方式和光標(biāo)，使顯示滿足要求。

圖7 瞬態(tài)分析顯示結(jié)果

6 結(jié)語

用Prote199SE仿真電路是一件輕松愉快的工作，而且仿真結(jié)果相當(dāng)精確。實驗表明，仿真的大部分指標(biāo)與在實驗室用示波器等儀器測試的結(jié)果誤差不超過1%，通過電路仿真的設(shè)置電路參數(shù)，調(diào)試電路是非常方便的。該文共發(fā)射極分壓式偏置放大電路仿真的例子，其思想?yún)s可以適用于更多的電路和仿真類型，期望給讀者一個有益的啟示。

參考文獻

[1]趙莎茹.基于Protel 99 SE技術(shù)的電子電路設(shè)計與研究[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2010，12（2）.

[2]王莉莉.WANG Li-li Protel 99 SE和Multisim軟件在電路仿真中的應(yīng)用比較[J].南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，15（4）.