仿真技術(shù)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(shù)通過一個(gè)仿真平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)界面友好的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過對(duì)電子線路的仿真分析舉例，論證在分析電子線路中應(yīng)用仿真技術(shù)的重要性。

[關(guān)鍵詞]仿真技術(shù) 電子線路

中圖分類號(hào)：TN-9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0220027－01

一、仿真技術(shù)的產(chǎn)生及其工作原理

電子線路實(shí)驗(yàn)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(hào)發(fā)生器、示波器、電表等電子儀器來進(jìn)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(shí)、費(fèi)力又浪費(fèi)材料。其次，在電路板制作完成后，如果演示結(jié)果有誤，就得花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間弄清是設(shè)計(jì)方法有誤還是制作過程有誤，此外，在用實(shí)際電路進(jìn)行操作演示時(shí)，各種參數(shù)不易控制、元件的調(diào)換也不方便。最后，由于儀器設(shè)備的局限，演示的可視化效果不盡人意。隨著電路仿真技術(shù)的發(fā)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(jù)此進(jìn)行大量的計(jì)算，而仿真出近乎真實(shí)的電路結(jié)果。這種經(jīng)由軟件演示的方法，既可克服前面所述的這些缺點(diǎn)，又可排除因線路連接安裝所造成的失誤。

仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。電子線路軟件仿真技術(shù)通過一個(gè)仿真平臺(tái)為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)界面友好的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使用者通過輕松操縱計(jì)算機(jī)來完成電子線路的仿真分析。

二、仿真軟件對(duì)實(shí)際電子線路進(jìn)行仿真分析舉例

在對(duì)電子線路進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真分析時(shí)，首先要根據(jù)電路的實(shí)際要求，擬訂切實(shí)可行的方案。在確定方案的過程中，應(yīng)當(dāng)反復(fù)研究設(shè)計(jì)要求、性能指標(biāo)，然后根據(jù)確定的方案劃分成若干單元電路，并對(duì)單元電路進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，其中包括電路形式的確定、參數(shù)的計(jì)算、元器件的選用等。最后將設(shè)計(jì)好的各單元電路連接在一起，畫出一個(gè)符合要求的完整電路圖。然后通過仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真分析，研究仿真結(jié)果是否與設(shè)計(jì)要求、性能指標(biāo)等相符合。如果不符合，則需要修改元器件參數(shù)或電路圖，經(jīng)過修改之后，再進(jìn)行仿真分析，直到仿真分析的結(jié)果與預(yù)期相一致。

（一）建立如下電路圖

（二）仿真輸出結(jié)果

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

（三）指標(biāo)分析

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

2．穩(wěn)壓系數(shù)Sr穩(wěn)壓系數(shù)理論值的計(jì)算。Av2=β2RC(R1∥R2)+rbe+(1+β2)r2=119Sr=VD1/(nAv2VD0)=0.02<0.05，理論上滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。用EWB模擬仿真實(shí)際電子線路，用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)電網(wǎng)電壓雙擊，根據(jù)屏幕提示將其由220V調(diào)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(shí)際線路滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

3．調(diào)試參數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)確定方案。如果以上設(shè)計(jì)的電路通過模擬仿真分析，不符合設(shè)計(jì)要求，可通過逐漸改變?cè)?shù)，或更改元件型號(hào)，使設(shè)計(jì)符合要求最終確定出元件參數(shù)。如欲改變電阻的取值，只要用鼠標(biāo)雙擊電阻，再根據(jù)屏幕提示鍵入阻值，并可對(duì)更改的電路立即進(jìn)行仿真分析。觀察虛擬結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求，這在實(shí)際的電路板中是難以做到的。

三、結(jié)語

電力工業(yè)中，隨著單元發(fā)電機(jī)組容量越來越大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對(duì)它的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、安全生產(chǎn)提出了更高的要求，仿真系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的最佳途徑。通過仿真系統(tǒng)可以優(yōu)化運(yùn)行過程，可以培訓(xùn)操作人員。電站仿真系統(tǒng)已成為電站建設(shè)與運(yùn)行中必須配套的裝備。

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