PROTEL教學中交流小信號分析的參數設置

摘 要: 高職院校機電類專業在進行PROTEL軟件仿真功能的交流小信號(AC)分析的上機教學中，易出現由于某些參數設置不當引起的問題。本文介紹了一種經實踐證明正確有效的解決方法，提供了具體的參數設置規則作為教學內容的補充。

關鍵詞: PROTEL 交流小信號分析 參數設置

一、引言

近些年來，中高級職業院校機電類專業為適應實踐需要，普遍開設了電子線路CAD課程。由于PROTEL 99及其增強版PROTEL 99 SE以其強大和專業的CAD功能應用極為普遍，目前國內高職院校基本上以其作為此門課程的主要教學軟件。

在實際教學中，PROTEL軟件的三大基本功能制電路圖、設計印制電路板和電路仿真是各學校的授課重點。本校電氣專業利用PROTEL 99仿真功能進行電路的交流小信號分析教學過程中曾出現過一種問題，即總是提示出錯并無法繼續進行仿真過程，妨礙了教學的正常進行。經排查后可消除此現象，但下一屆學生在學習到此處時同樣的現象又出現，經與兄弟院校聯系后得知他們也出現過此問題。至此，兩校教師都認為這是個較為普遍的亟待解決的教學問題，在一起進行了探討和摸索。

二、問題的表現

各學校在進行此類專業軟件教學時的方法大同小異，即安排足夠的上機課時來使學生通過實際操作熟練掌握軟件的使用過程。在進行PROTEL 99(SE)的電路仿真功能學習時，針對每一種具體仿真方式我們都安排了相應的上機操作。在進行交流(AC)小信號分析上機過程中，當學生繪制好電路圖并設定完各參數，運行仿真命令時，軟件經常突然彈出一錯誤報告對話框:“(*.err):Setup Error: No source specified for AC Small Signal analysis.”從而無法繼續仿真過程并返回到電原理圖界面。以往發生此問題時的解決過程，兩校教師均是試探性地改動一下原理圖中電源的參數，因而認為是學生擅自改動了電源參數所導致的。

我們經過認真檢查，學生繪制電路圖中除電源參數外，各與此種仿真過程有關的參數設定均嚴格按理論課講授內容進行，并無錯誤。而實際電路原理圖中每種電源都具有AC參數項，且常常不止一個電源存在，由于誤操作或其他原因改動某些參數后就會出現這樣的問題。對于學生這類初學者更是上機操作中極易發生的現象，這兩次發生此現象的學生都占總數的近30%，遠超過其他內容的上機演練出錯幾率，屬于罕見的高報錯率上機問題。因而這個看似不起眼的“小問題”，從實際教學的角度來說是一個較“大”的問題。

三、分析原因

由之前的解決過程可初步斷定，問題的產生與電源某些參數有關。但結合本校教材(本校采用教材是近幾年教學中較受好評的西安電子科技大學出版社的高校通用版《電子線路CAD實用教程》)和其他同類教材中相關內容，即除正常情況下應將電源“AC小信號分析電壓幅度”(“AC Magnitude”)一項設為小于1V外，并未發現提及其它參數對此仿真過程的影響。

由于找不到相關資料有此問題的說明，兩校教師決定自己解決。于是將幾個典型原理圖中的所有電源參數都逐一改動，分別運行仿真過程，觀察結果。

四、確定參數設置規則

經反復排除驗證，最終確定了當初的推測，并進一步得到了具體完整的進行PROTEL 99交流(AC)小信號分析時的正確參數設置規則。

由于目前各校教學中采用的PROTEL軟件版本基本上以PROTEL 99和PROTEL 99 SE兩種為主，以下僅以這兩個版本為例說明。

1.電原理圖中無直流電源時

雙擊電源符號，或選中并單擊右鍵在彈出菜單中選擇屬性(Properties...)，在PROTEL 99中電源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下(在PROTEL 99 SE中則是指“Part Fields”頁下)的“AC Magnitude”、 “Amplitude”和“Frequency”項內容不能為空或“*”，必須為有效數值，且“AC Magnitude”項決定了仿真時信號源的電壓幅度，而后兩項內容可為任意，但要注意的是“Frequency”項內容必須大于0，而其它參數項的內容可為任意，對仿真過程無影響。

2.電原理圖中有直流電源時

此情況下電源的參數設置要復雜一些。

雙擊電源符號，或選中并單擊右鍵在彈出菜單中選擇屬性(Properties...)項。

(1)在PROTEL 99中直流電源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下(在PROTEL99 SE中則是指“Part Fields”頁下)的“AC Magnitude”作具體設置時，此設置內容唯一決定仿真結果，而正弦波激勵源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下的各參數內容可為任意，完全不起作用。

(2)當直流電源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下(在PROTEL 99 SE中則是指“Part Fields”頁下)的“AC Magnitude”不作具體設置，即保持“*”內容時，正弦波激勵源的參數需設置，且設置過程與前述1完全相同，即此時正弦波激勵源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下的“AC Magnitude”項參數決定仿真時信號源的電壓幅度。

在直流電源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下(在PROTEL 99 SE中則是指“Part Fields”頁下)的“AC Phalse”項一般不作設置，采取默認值。

要注意的是由于各學校機房計算機顯示器的分辨率普遍所限，在PROTEL 99環境下當直流電源屬性窗口的“Part Field1-8”頁下的“AC Magnitude”與“AC Phalse”兩項標簽名稱顯示不完全，都為“AC”，后半部無法顯示，這是上機操作中應向學生強調的一點，而在PROTEL 99 SE下無此現象。

五、結語

兩校教師與企業有關工程技術人員聯系，得知其在實踐中也遇過此類現象，其采用的是前述所得規則“2”的第(2)種辦法解決，而對具體原因也不很清楚和深入，但估計與內部SPICE3F5/Xpice仿真引擎設計特性有關。

兩校教師在后續的實踐中發現，此規則簡單易記，實質上是對此處教學內容的一個很必要的補充，并為順利組織學生進行上機操作提供了可靠保證。

參考文獻:

[1]王廷才.電子線路CAD輔助設計PROTEL 99 SE[M].北京:機械工業出版社，2005.

[2]潘永雄.電子線路CAD教程[M].西安:西安電子科技大學出版社，2004.

[3]孫江宏.PROTEL 99 SE電路設計與應用[M].北京:機械工業出版社，2005.