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電路設計和仿真范文1
關鍵詞：Multisim；單管放大電路；仿真分析；放大電路
中圖分類號：TN7；TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）05-0-02
0 引 言
模擬電子技術是電子、通信類專業的一門專業基礎課。通過這門課的學習，使學生掌握電子電路的基本理論與基本實驗技能，并初步具有電子電路的設計和創新能力。隨著科技的發展，電子電路分析和設計方法實現了現代化和自動化，在教學中適當引用計算機輔助工具實現硬件設計軟件化，讓實驗變得簡單、方便，同時可幫助學生快速理解理論知識。使用Multisim軟件不僅可以快速設計電路，還可與理論設計進行比較，為電路的進一步調試提供便利，極大地縮短了產品的研發周期。
本文以典型的單管放大電路為例，具體介紹了利用Multisim設計單管放大電路，并對其進行靜態和動態分析，得到放大電路的靜態工作點，分析靜態工作點的影響因素；在動態分析的基礎上得到了電路的電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻及帶寬。
1 Multisim仿真軟件功能及特點
學習電子技術，不僅要熟練掌握電子器件以及電路的基本原理、參數計算方法，更重要的是對電路的分析、應用以及開發。Multisim是一款在業內廣泛采用的電子電路仿真與設計軟件，其功能強大，能最大化滿足使用者的需求，其擁有的專業功能可以輕松處理較為復雜的電路設計。它包含電路原理圖的輸入、電路硬件描述語言輸入，具有豐富的仿真分析能力，元件庫中提供了大量仿真模型，確保了仿真結果的準確性、真實性和實用性，并集成了多種虛擬儀表，包含大量設計實例、課程設計和研究項目，使得實驗更加簡便快捷。
2 單管共射放大電路設計
根據NPN型晶體管的特性，設計一個輸入電阻為Ri、輸出電阻為Ro、電壓放大倍數為Au的共射放大電路，電路設計具體過程如下：
（1）晶體管是放大的核心元件，輸入信號為正弦波電壓Ui。在輸入回路中，加入基極電源VBB使晶體管基極與集電極之間的電壓UBE大于開啟電壓UON，并與基極電阻Rb同時決定基極電流IB；在輸出回路中，應該讓集電結反向偏置，使晶體管處在放大狀態，所以集電極電源VCC應該足夠高，這里取12 V，基本共射放大電路如圖1所示。
（2）在實際電路中，通常用一個直流電源代替基極電源和集電極電源，為了設置合適的靜態工作點，在輸入回路中增加一個電阻Rb1，得到如圖2所示的直接耦合共射放大電路。
（3）加入輸入信號時，圖1的Rb和圖2的Rb1上均有電壓損失，減小了基極與發射極之間的電壓差值，影響了電路的放大能力。由于電容有“隔直通交”的作用，在輸入端加入大電容C1，使輸入信號可以無損失地加在基極與發射極之間，在輸出端加入電容C2，連接放大電路與負載。為了穩定靜態工作點，并增大放大電路的交流電壓增益，在發射極端增加一個電阻Re和一個電容Ce并聯電路，具體電路如圖3所示。
3 靜態工作點分析
為保證放大電路不失真地對已知小信號進行放大，設置合m的靜態工作點非常必要。將輸入信號置零，使直流電源單獨作用時，將基極電流、集電極電流、晶體管b-e間電壓和管壓降稱為靜態工作點Q，通常記為IbQ、IcQ、UBEQ、UCEQ。在圖3所示的阻容耦合共射放大電路中，已知Vcc=12 V，Rb1=5kΩ，Rb2=15 kΩ，Re=2.3 kΩ，Rc=5.1 kΩ，RL=5.1 kΩ；晶體管的β=50，rbe=1.5 kΩ，UBEQ=0.7 V，分別取C1、C3、Ce為30 μF、10 μF、50 μF。根據晶體管特性以及回路方程，估算靜態工作點。因為（1+β）Re>>Rb1∥Rb2，所以 ：
（1）
（2）
（3）
（4）
然后通過Multisim的仿真功能與菜單欄Simulate選項中Analysis and Simulation中的DC Operating Point Analysis直接測出b、c、e的節點電壓和Rc的支路電流。靜態工作點分析如圖4所示，其中V（b）=2.98 V， UCEQ=V（c）-V（b）= 6.80V-2.35 V=4.45 V， I（Rc1）=1.01 mA，由此可以看出仿真結果與理論估計值接近。
通過公式（1）～（4）可知，靜態工作點與Rb2的取值有關，Rb2越小，靜態工作點越高。將Rb2換成最大阻值為100 kΩ的滑動變阻器。改變Rb2，采用直流仿真方法測出四組不同阻值下的靜態工作點，數據結果見表1所列，可以看出隨著Q點的增高，IEQ越大。
4 動態參數分析
在電路的交流通路中，用h參數等效模型代替晶體管得到交流等效電路，這樣的分析方式稱為h參數等效模型分析。電容對交流信號短路，晶體管用h參數模型代替，畫出圖3的交流等效電路圖如圖5所示。電路的放大倍數Au、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro稱之為動態參數，根據電路的回路方程，可以得到動態參數的表達式：
（5）
（6）
（7）
在輸入輸出端接入萬用表，設置為交流電壓檔，測得輸入端電壓為14 .142 mV記作Ui，輸出端電壓為1.173 V記作Uo，根據公式（5）計算得到放大增益Au為83.57，輸入輸出電壓如圖6所示。也可以放入雙蹤示波器，A通道連接輸入端，B通道連接輸出端，打開仿真開關，得到圖7所示的輸入、輸出波形，可以看出輸入輸出波形有180°的相位差，并且輸入波形被放大了81.5倍，與理論值相差甚微。
在輸入端并聯一個電壓表，串聯一個電流表，測得輸入端電壓和電流，通過計算得出輸入端電阻Ri為1 kΩ；在輸出端采用同樣的方式得到輸出電阻Ro為5 kΩ，電表均設置為交流檔（即AC檔）。由以上分析可知理論計算數值與仿真結果基本一致。
用波特圖示儀測試電路的幅頻特性曲線，共射放大電路幅頻如圖8所示。由圖可知中頻電壓增益為39.834 dB，根據頻帶寬度的測量原理，移動測試指針，使幅度值下降3dB，找到半功率點，低端頻率fL約為134.4 Hz，高端l率fH約為1.425 MHz，同時計算出放大器的頻帶寬度fW=fH-fL≈1.4MHz。
5 結 語
利用Multisim仿真軟件對單管共射放大電路進行設計和仿真，對電路的靜態工作點和動態參數進行詳細分析，理論與仿真結果基本相同。在仿真過程中充分利用Multisim的多種仿真方式，快速得到仿真結果，先仿真后制作增加了設計成功率，提高了實驗效率。作為教學輔助工具，該設計方法對其他電子電路的設計有一定的參考價值與不可估量的作用。
參考文獻
[1]肖淵.基于Multisim的放大電路設計及仿真研究[J].陜西科技大學學報，2009，27（4）：126-128.
[2]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2001.
[3]呂曙東.Multisim10在差動放大電路分析中的應用[J].現代電子技術，2010，33（22）：24-27.
[4]劉俊清，趙海，張玉梅.基于multisim10的單管放大電路的仿真[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2012，8（4）：55-56，66.
[5]代素梅，劉照紅，鐘寧.單管放大電路靜態工作點仿真分析[J].測控技術，2014，33（12）：143-146.
[6]付揚.Multisim在仿真在電工電子實驗中的應用[J].實驗室研究與探索，2011，30（4）：120-122.
電路設計和仿真范文2
電子電路教學的開展，為計算機軟件和電路設計應用的結合提供了發展前提，這也為我國電子電路技術的發展奠定了基礎。
2電子電路設計教學中軟件應用意義探討
在電子電路的實際設計與開發中，電路結構的軟件設計仿真測試已成為當下最具有效性的技術，加之越來越多的電子電路設計者選擇運用計算機軟件對電子電路設計進行研究，這就使計算機軟件應用在電子電路的設計中具有十分重要的意義。計算機軟件提供的軟件仿真功能為電子電路的方案設計提供了有力的參考，學生能夠利用軟件進行對預先設計好的電路方案進行仿真，并通過對比方案設計與當真結果對具體內容進行改進，這在幫助學生完善仿真方案的同時，也進一步鞏固了其對知識的掌握，提升了電路設計中發現問題和處理問題的能力。與傳統形式的電路測量檢驗方式不同，計算機軟件的應用僅需要將電路接口連接到實驗箱，通過程序調試模擬實際應用環境，以更為高效率的檢測出電路系統的設計錯誤。軟件應用在為電子電路設計提供仿真環境的同時，也能夠在學生的電子理論學習中起到極大的輔助作用。在電子電路教學開展過程中，課程理論和實驗設計的有機結合能夠進一步加深學生對電路知識的理性認知，而在電路的設計和應用檢測過程中，由于校園客觀環境的限制，電路的檢驗與應用通常無法得到充分開展，而利用計算機軟件設計則能夠有效實現對電路設計的檢驗和校正，使得學生能夠在真正意義上掌握電子電路設計課程中的研究方法。
3各類軟件在電子電路教學中的具體運用
3.1CAD軟件在電子電路教學中的應用
CAD軟件系統是當下電路設計軟件中圖形設計功能作為全面的應用軟件，其在電子電路設計教學中的應用也十分廣泛。在電路設計教學的開展中，CAD軟件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及特征計算等功能，在進行電路設計過程中，教師能夠通過帶領學生進行元件設計，是學生進一步掌握不同電路元件的功能，并以此為基礎，使學生利用不同元件的特性進行電路的功能設計。CAD軟件在為電路教學設置元件設計功能的同時，也自帶有元件庫，電路的實際設計可以直接對元件進行調用，這也能夠有效節約電路原理圖設計時間。在利用該軟件開展教學時，教師還要強調實際元件和虛擬元件的區別，并通過在教學過程中著重強調，以保證學生實際電路連接的準確性和安全性。
3.2EWB軟件在教學中的具體應用分析
EWB計算機軟件是一種用于電路設計與仿真的EDA工具軟件，與CAD軟件不同，EWB軟件中包含更多的高品質模擬電路元件和組件模型。教師在開展電子電路設計教學時能夠在元件調用的基礎上，引導學生利用軟件進行多種功能仿真，如對以連接的電路結構進行交流頻率特性分析，靜態分析和參數掃描分析等。EWB軟件主要結構包括函數信號發生器和仿真電路模板等，學生能夠在課程設計中通過元件調用和參數整合，完成電路設計，并通過將電路系統調用與仿真模板中，對其進行功能測試。在電路仿真教學過程中，教師應首先開展信號發生器教學，使得學生能夠依據實際電路結構設計選定對應的激勵信號，以此保證電子電路結構仿真結構的準確性和有效性。
3.3PSPICE仿真軟件在電路設計教學中的應用
作為現階段不同類型電路分析與設計仿真軟件之一，PSPICE軟件具有十分優越的實用性能。該軟件主要包括電子線路仿真，圖形方式輸出，模擬計算電路功能和網表生成等功能，不僅能夠對模擬電子線路進行仿真與模式實驗，也能夠與實體電路結構進行連接并開展模擬仿真。在電子電路的設計教學中，教師要將課程演示重點放在利用PSPICE軟件模擬連接電路上，使學生能夠在掌握元件參數的基礎上，更為全面的掌握電路波形和電壓電流值的檢測方法。PSPICE仿真軟件的應用，也為電路設計教學中元件參數的優化提供了科學有效的途經，教師通過對比軟件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度高和容差關系穩定的軟件開展教學，這能夠極大的優化電路設計中的元件參數，并使得電子電路設計的教學質量得到有效提升。
4結束語
電路設計和仿真范文3
關鍵詞:Hspice;時鐘信號;壓控振蕩器
中圖分類號:TN402文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)13-3567-01
A Design of Clock Generation Circuit Based on Hspice
ZHAI Yan-nan
(Aviation University of Air Army, Basic Department, Changchun 130022, China)
Abstract: A clock generation circuit is proposed based on Hspice. The simulation result indicates that the clock of the duty circle is about 30%. In summary, the Hspice soft is very effective and valuable for circuit design.
Key words: Hspice; clock signal; voltage controlled oscillator
1 概述
Hspice是一款商業化通用電路模擬程序,有利于新產品的開發、設計,幫助集成電路設計人員更有效率的將設計思想轉變為產品。為此,本文用Hspice軟件進行時鐘電路的設計。時鐘產生電路一般由RS觸發器構成,產生占空比等于50%的時鐘信號。然而,有些電路,比如電荷泵電路,在使用這種信號時存在電荷泄漏、充放電流失配等不利因素[1-2]。為了解決這些問題,本文設計一個時鐘產生電路。
2 電路設計
2.1 電路圖設計
圖1是本文所設計的時鐘產生電路。它由基準電壓源、電壓放大器、壓控振蕩器和時序電路組成[3],Vce為使能信號。基準電壓源可以產生對電源電壓不敏感的參考電壓Vref。Vref再經過電壓放大器分壓得到壓控振蕩器的驅動電壓VinVCO。在VinVCO的驅動下,壓控振蕩器產生同頻率、等幅值、初相角不同的周期振蕩信號clk1和clk2。clk1和clk2經過時序電路的整形作用,輸出無交疊時鐘信號clka和clkb。
2.2 編寫網單程序
利用Hspice電路仿真軟件編寫各電路模塊的網單程序,設計時調節網表中器件的寬度和長度,對電路進行多次仿真,觀察輸出波形,得出最佳的器件尺寸。以電壓放大器為例,對電路進行瞬態仿真,仿真溫度為27℃,仿真時間為20μs,Hspice網單程序如下:
.lib 'NEC_05.lib' TT
.lib 'NEC_05.lib' RES
* CDL Netlist:
* Cell Name: voltage souce reference circuit* Global Net Declaration
.GLOBAL gnd vdd
* Parameter Statement
.PARAM
* Sub-Circuit Netlist: * Block: nmos
.subckt nmos D S G ln=0 wn=0
*.NOPIN vdd *.PININFO D:B S:B G:I
MN0 D G S gnd NENH w=wn l=ln
.ends nmos
* Sub-Circuit Netlist: * Block: pmos
.subckt pmos D S G l=0 w=0
*.NOPIN gnd *.PININFO D:B S:B G:I
MP0 S G D vdd PENH w=w l=l
.ends pmos
*Main Circuit Netlist:
* Block: voltage amplifier
*.PININFO vref:I *.PININFO vce:I
*.PININFO vinvco:O
MP1 vdd vref net1 pmos l=45.0u w=2.0u
MP2 net1 vce vinvco pmos l=2.4u w=28.0u
MN1vinvco vinvco gnd nmos l=3.0u w=10.5u
MN2 vinvco vce gnd nmos l=4.0u w=20.0u
*.ends voltage amplifier
.temp 27
v1 Vref gnd 3.810
v2 Vce gnd pwl(0 0 2u 0 2.001u 5 4u 5 4.001u 0)
.TRAN 1n 20u
.options post=2
.end
2.3 模擬仿真
各模塊仿真分析后,對時鐘電路進行整體仿真,仿真環境設定如下:仿真溫度27℃,電源電壓5V,仿真時間為250μs。圖5是截取的一段仿真波形圖,可見電路輸出兩項非交疊時鐘信號clka和clkb,時鐘周期為479.60ns,時鐘頻率為2.085MHZ ,clka占空比為27.43%,clkb占空比為33.76%。時鐘產生電路輸出了穩定的占空比小于50% 的兩項不交疊時鐘,證明了設計思路的正確性。
3 結論
本文采用Hspice設計了一款時鐘產生電路,該電路能產生占空比約為30%的特定時鐘信號?？梢钥闯?利用Hspice設計電路可以優化設計、節省設計時間和設計經費,該軟件具有很高的實用性。
參考文獻:
[1] 袁小云,張瑞智.一種新型電荷泵電路的設計[J].微電子學與計算機,2003(9):69-72.
電路設計和仿真范文4
關鍵詞：電子實訓 Multisim 10 仿真 PCB設計
中圖分類號：TN02 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）05-0164-02
電子實訓是電子類專業學生必修的一門實踐課程，通過該課程的學習，使學生在電子元器件選用、電子電路分析設計、計算機仿真測試、電路板焊接與裝配，電子產品調試以及編寫技術文件等方面受到一次綜合訓練。我校在《模擬電子》、《數字電子》課程結束后都安排了電子專項實訓，教師提出設計要求，讓學生自己從設計到裝配、調試都經歷一遍，所以電子專項實訓既鞏固了學生的理論知識，又提高了他們的操作技能。
1 Multisim 10和Protel DXP軟件的比較
在電子實訓過程中使用較廣的EDA軟件是Multisim和Protel ，這兩個軟件都具有電路設計和仿真功能，但是Multisim軟件的長處是電子仿真，而Protel軟件的長處是PCB設計。美國NI公司推出的Multisim 10軟件具有強大的仿真能力，既可對模擬電路或數字電路進行仿真，也可進行數?；旌戏抡?，尤其新增了射頻電路的仿真功能。Altium公司的Protel DXP軟件具有強大的電路設計自動化功能，其印刷電路板設計模塊的設計規則和檢查工具比Protel 99 SE更加完善，為設計高質量的印刷電路板提供了可靠的保障。本文以設計一個模擬聲響電路為例，論述Multisim 10和Protel DXP在電子實訓課程中的綜合運用。
2 電路設計和仿真
2.1 電路設計
電子實訓中要求設計一個模擬聲響的電路，這個電路主要是通過兩片555定時器結合簡單的器件來實現。按照設計要求，學生通過查閱資料可以設計出較多方案，模擬不同的聲響，這樣學生在電路設計中發揮的空間比較大，不局限于一個電路，電路初步設計好之后，通過Multisim 10來仿真。圖1所示為其中一個電路，555定時器U1、U2分別構成一個多諧振蕩器，元器件參數確定后，根據多諧振蕩器的頻率計算公式，U1的輸出波形頻率是680Hz，U2的輸出波形頻率是9.345KHz。由于U1的輸出端接U2的復位端，故只有U1輸出為高電平時，U2振蕩器才振蕩，U1輸出為低電平時，U2停止振蕩，通過U1的輸出來控制電路最終的輸出，使揚聲器發出9.345KHz “嗚嗚”的間歇聲響。
2.2 Multisim 10仿真分析
因為電子仿真是Multisim軟件的長處，所以圖1的電路在設計時，要求學生用Multisim 10軟件來繪制，這樣就把設計和仿真貫穿起來。電路繪制結束后，選擇虛擬儀表雙通道示波器來仿真U1、U2的輸出波形。示波器的控制面板可以根據需要來調節，微調時間基準（time base），設定通道A（channel A）和通道B（channel B）的量程如圖2所示，設置完畢后通過示波器觀察到波形如圖2所示。由于在設計時已經理論計算出波形頻率，根據仿真波形圖測算出的頻率與理論值基本相等，設計得到驗證。
3 網絡表生成和PCB板設計
3.1 網絡表生成和修改
根據實訓要求，電路原理圖設計好之后學生需進行電路板的布局布線設計，這就需要使用Protel DXP軟件，而采用Multisim 10繪制的原理圖的數據要導入PCB設計系統中需要一座橋梁——網絡表。由于Multisim中選取的元件部分是虛擬元件，仿真所用儀器也是虛擬儀器，這就會出現和Protel不兼容的情況，所以在生成網絡表之前要先去掉虛擬儀器，部分虛擬元件也要用連接器代替。在本例電路中，虛擬示波器XSC1需去除，5個虛擬電容也要用連接器代替。電路修改之后執行菜單“Transfer/Export to PCB Layout”，在彈出的對話框中選擇保存類型“Protel（*.net）”，輸入文件名之后就生成了電路對應的網絡表，如網絡表無法生成，一般問題都在虛擬器件上，根據提示修改即可。
網絡表生成后，運行Protel DXP軟件，新建工程，調用網絡表并把它添加入新建的工程中。考慮網絡表中原有元器件封裝與設計要求不符，需要修改封裝，元器件封裝的選取根據設計的實際情況來定。
3.2 PCB板設計
作為橋梁的網絡表修改確定后，在工程中添加一個PCB文件并且設定電路板尺寸，執行菜單“Design/Import Changes From *.PriPCB”導入網絡表，所有元件就被更新到PCB板上，檢查元件正確后，根據設計和工藝要求布局布線，從而完成PCB板的設計工作。圖1中電路的PCB版圖如圖3所示。
4 結語
把Multisim仿真和Protel 制版的結合作為電子實訓的輔助設計工具，既可以幫助學生高效進行方案選擇和參數確定，又可以練習印刷電路板的制作。在電子實訓中引入這種設計方法，大大豐富和優化了實訓教學內容，使學生掌握更多新知識，得到更多鍛煉。
參考文獻
[1]王連英.基于Multisim 10的電子仿真實驗與設計[M].北京：北京郵電大學出版社，2009.8.
電路設計和仿真范文5
關鍵詞：設計 ，工程，實驗室 ， 電子
Abstract: the hard supporting balance machine is engineering field and the laboratory commonly used a dynamic balance test and calibration equipment. The design of a typical hard supporting balancing machines photoelectric sensor, using the PROTEUS simulation software for the circuit design of the simulation analysis, replaced the traditional electronic design method of repeated debugging, shorten the design development cycle. The results show that by using this method designed photoelectric sensor effectively.
Keywords: design, engineering, laboratory, electronic
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
引言
平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量大小和位置的機器。當轉子在圍繞其軸線旋轉時，由于相對于軸線的質量分布不均勻而產生離心力。這種不平衡離心力作用在轉子軸承上會引起振動，產生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴重影響產品的性能和壽命。電機轉子、機床主軸、內燃機曲軸、汽輪機轉子、陀螺轉子和鐘表擺輪等旋轉零部件在制造過程中，都需要經過平衡才能平穩正常地運轉。根據平衡機測出的數據對轉子的不平衡量進行校正，可改善轉子相對于軸線的質量分布，使轉子旋轉時產生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質量的必不可少的設備。
硬支撐平衡機主要由機械系統、控制系統、檢測系統三大部分組成。機械系統中，電機帶動轉子轉動。控制系統的作用是控制電機的啟動、停止、變速。檢測系統對轉子的轉速和振動信號進行檢測和處理，最終計算并輸出修正動不平衡量的解決方案。動平衡機自動測試與校正系統的主要任務是從壓電傳感器和光電傳感器所測得的含干擾的微弱的動不平衡信號中提取與轉子旋轉同頻的有用信號的幅值和相位信息，同時還要考慮通過軟件編程對不平衡量的計算以及轉子的自動去重問題[1]。
硬件電路設計
檢測系統由一個電測箱、一個光電速度傳感器和兩個電磁振動傳感器組成。電測箱用于完成人機對話、信號接收和處理的功能。光電速度傳感器檢測到的速度信號、兩個電磁振動傳感器檢測轉子的兩個支點的振動信號傳送到電測箱中進行處理。光電轉速傳感器是根據光敏二極管工作原理制造的一種感應接收光強度變化的電子器件，當它發出的光被目標反射或阻斷時，則接收器感應出相應的電信號。它包含調制光源，由光敏元件等組成的光學系統、放大器、開關或模擬量輸出裝置。光電式傳感器由獨立且相對放置的光發射器和收光器組成。當El標通過光發射器和收光器之間并阻斷光線時，傳感器輸出信號。它是效率最高、最可靠的檢測裝置。槽形光電開關是對射式的變形，其優點是無須調整光軸[2]。
根據某種典型硬支撐平衡機的主要技術指標：
測速范圍：30～4.8×105r/mim；輸出波形：矩形脈沖波；輸出幅值：高電平大于8V，低電平小于0.5V；電 源：直流10V；功率消耗
分析光電傳感器的結構和原理，并對其進行了硬件電路設計和仿真分析。
在電路板上設置一對紅外光電對管、一個雙運放、雙電壓比較器芯片和其它電子元件。在傳感器內部，紅外光電對管是被隔開的，當轉子轉動時，其上的白色區域經過紅外對管的前方，紅外發射管發出的紅外光被該白色區域反射，反射回的紅外光被紅外接收管接收，此時該接收管導通，信號便被后繼的電路轉換為一個脈沖信號并輸出。
設計的主要部分電路的原理：2個運算器與3塊電阻分別組成負反饋電路和負反饋電路；電壓比較器從外部接收的光信號轉換為電壓信號，電壓信號依次傳遞。一般情況下，紅外接收管是不導通的。轉子上的白色區域只有2cm*2cm大小，其隨著轉子的轉動進入紅外對管的前方時，紅外接收管瞬間接通；當其離開后，紅外接收管又瞬間斷開。
Proteus軟件的功能特點
Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是由英國Labcenter公司開發的，是目前世界上最先進最完善的電路設計與仿真平臺。該軟件可以對模擬電路、數字電路、模／數混合電路、單片機及元器件進行系統仿真，并提供了簡便易用的印刷電路板設計工具使用仿真軟件Proteus畫出它的主電路圖，并對它進行了仿真，仿真效果比較理想[2]。 Proteus軟件具有其它EDA工具軟件(例：multisim)的功能。這些功能是： (1)原理布圖； (2)PCB自動或人工布線； (3)SPICE電路仿真； 3. 基于Proteus的硬件電路仿真分析
Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是由英國Labcenter公司開發的，是目前世界上最先進最完善的電路設計與仿真平臺。該軟件可以對模擬電路、數字電路、模／數混合電路、單片機及元器件進行系統仿真，并提供了簡便易用的印刷電路板設計工具使用仿真軟件Proteus畫出它的主電路圖，并對它進行了仿真，仿真效果比較理想。
4. 應用實例
將所設計電路利用芯片進行編程，給電路板接上10V電源。初步判斷該電路板能夠正常工作之后，將傳感器裝上某典型硬支承平衡機，使轉子轉起來，然后測試傳感器的輸出信號，觀察到實際輸出的脈沖信號與前述的仿真信號比較接近，由此可判斷傳感器功能正常。
對電測箱的相關參數進行了設置，啟動電機使轉子轉動起來，電測箱將檢測到的速度信號和兩個振動信號進行處理，然后輸出了調節轉子動平衡的配重方案。至此，電測箱能夠正常穩定地運行，平衡機可正常工作，說明設計的光電式傳感器實用。
5. 結論
利用PROTEUS仿真軟件進行光電傳感器電路設計，以仿真分析手段取代了傳統電子設、反復調試的方法，縮短了設計開發周期，提高了傳感器設計開發效率。結論說明，利用PROTEUS軟件技術結合硬件設計開發技術，所設計的光電式傳感器有效。
參考文獻：
[1] ，賀世正．高速轉子整機動平衡儀的開發與研究[J]．振動工程學報，2001(4)：383—387．
電路設計和仿真范文6
作為應用型本科院校，在實踐教學環節中如何提高學生的創新能力、實際操作能力、分析和解決問題的能力亟待解決。目前國內大多高校工科專業實驗設備陳舊，更新換代不及時，學生只是在現有的實驗設備上進行簡單的驗證性操作，對學生的各方面能力并沒有很好的進行鍛煉，很多原理性的東西在實驗操作臺上沒有很好的體現［1］。鑒于此，可以對課程中的個別實驗引入自制實驗設備，采用該種手段不僅有利于提高學生創新能力的培養，還可以引入最新的實驗技術手段，提高實驗裝置的利用效率、節約實驗成本［2］。《模擬電路》是電類專業最基礎的專業課程，通過該課程的學習不僅要求學生掌握較強的理論知識，還要求學生具有一定的實踐創新能力，結合多年來對本課程的授課經驗，以該課程為例來說明如何在教學過程中通過自制實驗設備來提高學生的創新應用能力。
1自制實驗設備在教學中的必要性
近年來學校對實驗室的建設經費投入越來越多，其中購買了很多先進的實驗設備和儀器裝置，但有些設備只能進行簡單的驗證性操作，對于高校工科實驗教學的針對性較差。同傳統的實驗模式相比較，自制實驗設備在實驗教學中具有多個優點，在實驗教學中的使用很有必要性［3－5］。
第一，適用性強。教師可根據單門課程或者多門課程設計綜合性實驗，針對不同的專業適當調整實驗的難易程度。
第二，成本低。學生根據教師給出的實驗要求，自行選擇元器件進行電路的焊接，同市場上現有的實驗電路板相比較能夠節約大量成本。
第三，可操作性強。老師可在實驗內容中加入自己的科研內容，既能夠鍛煉學生也能夠提高教師的科研水平。
第四，提高學生專業能力和動手能力。在實驗執行過程中能夠激發學生的學習興趣、鞏固學生的專業知識，并把課堂學到的知識應用到實際當中，能培養學生的設計能力、創新能力、實踐能力和動手操作能力。
商洛學院本科教育進入轉型發展階段，學校以培養應用型本科生為目標，所以實踐教學環節在課程教學中的作用變得尤為重要。對于電類專業的課程，現有的教學儀器設備不能滿足教學要求，自制實驗設備可以降低教學難度、提高課堂效率、拓展學生思維，創造性地制作各種合適的實驗設備，因此具有提升課堂教學效果的突出作用。
2自制實驗設備的實施
以模擬電路課程實驗中“模擬運算放大電路”實驗為例進行說明，該實驗屬于設計性實驗，以往實驗要求學生從電路設計和電路驗證兩方面進行，但是實驗結果并不能使每個學生都能達到預期的教學目的，自制實驗設備將從電路設計、仿真、焊接、調試、驗證等幾方面進行實施，以此來提高學生的電路設計能力、分析能力和動手能力。
2．1電路設計與仿真
此階段主要考察學生對理論知識的綜合應用能力，通過對電路的設計、元器件的選擇拓展學生知識面。根據“模擬電路實驗”教學大綱給出電路設計的要求，要求學生熟悉放大電路的原理，進行電路設計以及電路中元件參數的確定，并提交最終的設計結果。以反相比例運算電路為例，要求設計電路的放大倍數為（－10）倍。學生首先要鞏固反向比例運算電路的原理進行電路的設計，再進行電路的仿真。根據電路設計要求放大倍數為（－10）倍，又因為考慮集成運放兩輸入回路參數對稱，即RN＝RP，綜合考慮，電路中電阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次為了保護集成運放，在電源端分別接兩個二極管以防止電源反接損壞集成運放。通過電路的設計與仿真，對輸入波形和輸出波形進行對比。輸入信號ui設置為1kHz，峰值為100mV的正弦波，由仿真結果可看出，此時輸入信號與輸出信號反相，電壓放大倍數為10，且未出現失真，達到了設計的要求可以進行下一步的電路焊接與測試。
2．2電路焊接與測試
上節以反相比例運算電路為例進行了設計說明，在實驗過程中為了增加實驗內容要求學生對同相比例運算電路、加法運算電路、減法運算電路、微積分電路等都進行設計與仿真。設計完成后列出實驗器件清單進行電路的焊接，在焊接的過程中一方面可以提高學生的動手能力，另一方面也有利于培養學生發現問題解決問題的能力。在該電路板上學生可以通過選擇相應的器件來實現各類運算電路的測試。同樣對反相比例運算電路進行測試，輸入信號ui設置為1kHz，有效值為100mV的正弦波，為電路接入正負電源，根據電路設計圖連接各個電阻，接入信號函數發生器和示波器，觀察輸入輸出波形，通過示波器測試可看出，輸出電壓幅值為987mV，輸入電壓幅值為97.2mV，所得有效值放大倍數約為10倍左右，且輸入與輸出波形方向相反，即達到反相放大的目的。
2．3實驗考核
實驗考核是檢驗學生實驗效果最有效的手段，對于自制實驗設備的實驗項目考核要區別于一般驗證性實驗，首先要求學生提交設計說明、仿真結果、實驗心得，并對學生的作品進行現場的測試，其次在整個實驗成績中加大該類實驗所占的比例，這樣既能夠減輕學生負擔、調動學生的積極性，又可以保證實驗課程的完整性，也杜絕了學生抄襲實驗報告的現象。
本文僅對反相比例運算電路進行了設計說明，對于“模擬運算放大電路”實驗中的同相比例電路、加法電路、積分電路等均可以采取以上的教學方法，既能夠使學生對理論知識有一個清楚的認識，也鍛煉了學生設計電路、焊接電路、調試電路的能力，對學生綜合能力的培養有很大的好處。
3實驗改革的效果
為了檢驗實驗改革的效果，首先在一個班級進行了試驗，主要通過實驗報告、電路設計與仿真、測試效果、期末考核等方式進行改革效果分析，主要取得以下幾方面的成果。
（1）大部分學生能夠按照要求完成最終電路的測試，個別學生在電路焊接環節出現問題。
（2）提高了學生對電路的綜合設計與應用能力，通過自制實驗設備完成實驗的學生在電路設計和焊接方面明顯優于其他學生。
（3）實驗報告相比以前更加規范，設計過程、仿真結果、測試結果更加的詳細，抄襲現象明顯好轉。
（4）通過期末考核，學生對模擬運算電路這部分的理論知識掌握的比較扎實，對知識能夠靈活應用。
（5）實驗教師的各方面能力也得到了鍛煉，在實踐中增長才干，提高自己的理論水平的技術水平。
