[摘 要]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子電路技術(shù)的快速發(fā)展，電子線路的設(shè)計(jì)也已經(jīng)邁向電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，對(duì)印刷電路板（PCB）而言，通過(guò)使用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)電子線路實(shí)驗(yàn)中的電路、信號(hào)和系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的輔助分析，從而對(duì)電子線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程和工作的效率。目前仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，尤其在電子線路實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)中，Protel 99仿真軟件發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)對(duì)Protel 99仿真軟件的相關(guān)功能和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，分析了Protel 99仿真軟件在電子線路實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并介紹了Protel 99仿真軟件在電子線路設(shè)計(jì)中的具體方法。

[關(guān)鍵詞]Protel 99仿真軟件;電子線路;印刷電路板;實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)

電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了印刷電路板生產(chǎn)制造的發(fā)展，其中的電子線路設(shè)計(jì)也逐漸向電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化發(fā)展，通過(guò)利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真軟件，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以在計(jì)算機(jī)上完成相應(yīng)的電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)以及進(jìn)行相應(yīng)的性能分析等，一直到對(duì)印刷電路板的自動(dòng)設(shè)計(jì)，這也是未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。傳統(tǒng)的手工電子線路設(shè)計(jì)都是以相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和成熟的電路數(shù)據(jù)為根據(jù)，進(jìn)而完成對(duì)電路參數(shù)的預(yù)定，之后通過(guò)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)板，再用實(shí)際的元器件在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)和調(diào)試，測(cè)得相應(yīng)的數(shù)據(jù)后再與原來(lái)的電路參數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)而對(duì)原來(lái)設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改。但針對(duì)實(shí)驗(yàn)室器材和相關(guān)設(shè)備有限的情況，在電子線路的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)中，通過(guò)使用相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)仿真軟件，也能彌補(bǔ)電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足。

一、Protel 99仿真軟件的原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

（一）電路原理圖相關(guān)概念

對(duì)電路原理圖編輯，就是使用相應(yīng)的電子元器件的電氣圖形符號(hào)，以及繪制電路原理圖所需要的導(dǎo)線、總線等繪圖工具，對(duì)電子線路系統(tǒng)中每個(gè)元器件之間的連接關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的描述，這是一種符號(hào)化、圖形化的語(yǔ)言。電阻、電容、三極管等組件，通過(guò)利用導(dǎo)線、電氣節(jié)點(diǎn)以及接地符號(hào)等將上述組件連接在一起。

（二）電路板設(shè)計(jì)的相關(guān)步驟

首先是對(duì)電路原理圖的設(shè)計(jì)，在這個(gè)環(huán)節(jié)中主要是使用Protel 99 SE仿真軟件的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)繪制一張電路原理圖;接著生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲取，也可以從印刷電路板中進(jìn)行提取。然后對(duì)印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)，利用Protel 99仿真軟件完成電路板的版面設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成布線工作;最后生成相應(yīng)的印刷電路板報(bào)表，在生成相應(yīng)的印刷電路板的有關(guān)報(bào)表后，再打印出來(lái)相應(yīng)的印刷電路圖。

二、Protel 99 SE電路仿真

Protel 99 SE電路仿真分析方法Protel 99 SE提供如下仿真分析方法：百流工作點(diǎn)分析;瞬態(tài)/傅立葉分析;直流掃描分析;交流小信號(hào)分析;噪聲分析;參數(shù)掃描分析;溫度掃描分析;傳遞函數(shù)分析;蒙特卡羅分析。

Protel 99電路仿真步驟首先加載仿真元件庫(kù)，然后按照常規(guī)方法繪制電路原理圖，并添加電源和信號(hào)源，再設(shè)定電路中元件的參數(shù)以及電路的初始狀態(tài)，經(jīng)過(guò)ERC檢查無(wú)誤后就可以設(shè)置仿真分析的參數(shù)，進(jìn)行電路的仿真。

三、Protel 99 SE仿真軟件在電子線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

我們以分壓式射極放大電路為例：

在電子線路實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)使用Protel 99仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)共發(fā)射極單管放大電路進(jìn)行應(yīng)用分析。通過(guò)使用rotel99仿真軟件，對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的波形觀察以及交直流分析。

（一） 創(chuàng)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路

通過(guò)使用Protel 99仿真軟件新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，在新建的數(shù)據(jù)庫(kù)中構(gòu)建相應(yīng)的原理圖。將電路圖中所有的元件從元件仿真庫(kù)調(diào)出來(lái)，進(jìn)行相應(yīng)的布局并設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，接著再連接相應(yīng)的導(dǎo)線。電路所用的元件均取自于仿真庫(kù)，但在電路圖中需要觀察波形的地方必須添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)：ui、uo。電源需添加一個(gè)直流電壓源：VCC，其電壓為V。繪制好放大電路仿真電路圖，如圖1所示。

（二）印刷電路板PCB設(shè)計(jì)

啟動(dòng)印刷電路板設(shè)計(jì)編輯器，在Protel 99 SE仿真軟件中創(chuàng)建一個(gè)新的PCB文件，執(zhí)行菜單命令，系統(tǒng)會(huì)顯示出新建文件對(duì)話框，選擇創(chuàng)建新的PCB文件，同時(shí)文件名的設(shè)置可以被更改。接著規(guī)劃好相應(yīng)的電路板，根據(jù)電路的設(shè)計(jì)要求確定好電路板的尺寸，在確定好相應(yīng)的尺寸后，在禁止布線層繪制相應(yīng)的電路板。

共發(fā)射極單管放大電路PCB，如圖2所示。

（三）電路的仿真分析

首先是針對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的分析，在Protel 99仿真軟件中執(zhí)行相應(yīng)的菜單，在彈出的相應(yīng)設(shè)置窗口頁(yè)面選擇Operating Point Analysis，這時(shí)就會(huì)得到電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析表，其分析表如圖3所示，通過(guò)對(duì)分析表的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)正確，并且電路處于放大的狀態(tài)。

對(duì)電路的交流小信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的菜單，在彈出的相應(yīng)設(shè)置窗口頁(yè)面選擇AC Small Signal Analysis，這時(shí)就可以得到電路的交流信號(hào)分析表，可以發(fā)現(xiàn)該共射放大電路的放大倍數(shù)。

（四）電路的動(dòng)態(tài)分析仿真

此電路為放大電路，欲找出在定時(shí)元件RB1和RB2的不同取值時(shí)，電路的輸出波形。為此在仿真分析類別選項(xiàng)中，設(shè)置了“動(dòng)態(tài)分析”（nsientAnalysis）。如圖4所示，RB1和RB2的不同取值Uo的輸出信號(hào)出現(xiàn)的不同波形。

通過(guò)上述一些實(shí)例，可以看出運(yùn)用Protel 99SE能將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反映得淋漓盡致，有助于對(duì)難點(diǎn)的理解。使用Protel 99 SE仿真軟件進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中，Protel 99 SE仿真軟件提供了豐富的設(shè)計(jì)規(guī)則，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比較，使用Protel 99 SE仿真軟件這種開(kāi)放的仿真電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用戶可以通過(guò)操縱相應(yīng)的程序就可以進(jìn)行電路板相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，以及控制自動(dòng)布線的過(guò)程，減少了實(shí)現(xiàn)布線后的手動(dòng)修改工作。使用該軟件能進(jìn)行各種類型、不同程度的電子線路設(shè)計(jì)，從而對(duì)相關(guān)電子線路進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)在電子線路設(shè)計(jì)中使用Protel 99 SE仿真軟件，可以大大提高PCB的設(shè)計(jì)效率，極大地減輕用戶的設(shè)計(jì)工作量。在電子線路實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)中，使用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思想，在計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)中，也能為學(xué)生進(jìn)行電子線路設(shè)計(jì)提供更好地手段。

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[作者簡(jiǎn)介]

王風(fēng)（1981—），女，江西景德鎮(zhèn)人，漢族，本科，中一，研究方向：電子信息方向。

[作者單位]

廣東省中山市港口理工學(xué)校

（編輯：王潔雅）