仿真技術在分析電子線路中的重要性

董　磊

[摘要]電子線路軟件仿真技術通過一個仿真平臺為學習者提供一個界面友好的模擬實驗環境，通過對電子線路的仿真分析舉例，論證在分析電子線路中應用仿真技術的重要性。

[關鍵詞]仿真技術 電子線路

中圖分類號：TN-9文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220027－01

一、仿真技術的產生及其工作原理

電子線路實驗工作通常的方法是將電路圖接成面包板、萬用板或PC板，然后使用電源、信號發生器、示波器、電表等電子儀器來進行演示。但是這種作法有幾種弊端：首先，制作電路板的過程既耗時、費力又浪費材料。其次，在電路板制作完成后，如果演示結果有誤，就得花費相當長的時間弄清是設計方法有誤還是制作過程有誤，此外，在用實際電路進行操作演示時，各種參數不易控制、元件的調換也不方便。最后，由于儀器設備的局限，演示的可視化效果不盡人意。隨著電路仿真技術的發展，上述缺陷可迎刃而解。只要有合適而精確的電路模型，電腦便可據此進行大量的計算，而仿真出近乎真實的電路結果。這種經由軟件演示的方法，既可克服前面所述的這些缺點，又可排除因線路連接安裝所造成的失誤。

仿真技術是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗。電子線路軟件仿真技術通過一個仿真平臺為學習者提供一個界面友好的模擬實驗環境，使用者通過輕松操縱計算機來完成電子線路的仿真分析。

二、仿真軟件對實際電子線路進行仿真分析舉例

在對電子線路進行設計與仿真分析時，首先要根據電路的實際要求，擬訂切實可行的方案。在確定方案的過程中，應當反復研究設計要求、性能指標，然后根據確定的方案劃分成若干單元電路，并對單元電路進行初步設計，其中包括電路形式的確定、參數的計算、元器件的選用等。最后將設計好的各單元電路連接在一起，畫出一個符合要求的完整電路圖。然后通過仿真平臺進行仿真分析，研究仿真結果是否與設計要求、性能指標等相符合。如果不符合，則需要修改元器件參數或電路圖，經過修改之后，再進行仿真分析，直到仿真分析的結果與預期相一致。

（一）建立如下電路圖

（二）仿真輸出結果

1．整流濾波。可用EWB工作臺上提供的萬用表、示波器觀察實際電路輸出結果。如上圖所示，用萬用表模塊測量整流濾波后的直流電壓為18.8V，用示波器測得濾波波形的脈動部分如圖1所示，用示波器測得濾波的電壓的波形如圖2所示。

（三）指標分析

1．輸出電壓。理論計算V0=(R2+R1)(Vz+Vbe)/R2=13.2V，用EWB模擬仿真，使用電壓表模塊實測輸出電壓為V0=13.2V。

2．穩壓系數Sr穩壓系數理論值的計算。Av2=β2RC(R1∥R2)+rbe+(1+β2)r2=119Sr=VD1/(nAv2VD0)=0.02<0.05，理論上滿足設計指標要求。用EWB模擬仿真實際電子線路，用鼠標對準電網電壓雙擊，根據屏幕提示將其由220V調到230V，電壓表顯示輸出電壓值為13.3V，得出Sr=13.3-13.2230-220=0.01<0.05故實際線路滿足設計指標要求。

3．調試參數、優化設計確定方案。如果以上設計的電路通過模擬仿真分析，不符合設計要求，可通過逐漸改變元件參數，或更改元件型號，使設計符合要求最終確定出元件參數。如欲改變電阻的取值，只要用鼠標雙擊電阻，再根據屏幕提示鍵入阻值，并可對更改的電路立即進行仿真分析。觀察虛擬結果是否滿足設計要求，這在實際的電路板中是難以做到的。

三、結語

電力工業中，隨著單元發電機組容量越來越大，系統越來越復雜，對它的經濟運行、安全生產提出了更高的要求，仿真系統是實現這個目的的最佳途徑。通過仿真系統可以優化運行過程，可以培訓操作人員。電站仿真系統已成為電站建設與運行中必須配套的裝備。

參考文獻：

[1]周政新、何學儀，電子設計自動化實踐與訓練[M].北京：中國民航出版社，1998.

[2]李震梅等，模擬電子技術課程設計的CAD實現[J].電氣電子教學學報，1999.

[3]Electronics workbench technicial reference,1996.

[4]吳霞，運用Pspice6.2 for windows仿真軟件進行通用電路分析[J].實驗室研究與探索.