基于Protel99se的電路仿真的研究

摘要：本文主要介紹了Protel99se軟件的數(shù)/模混合電路仿真器的特點(diǎn)、主要分析功能、仿真元件和模型庫(kù)等以及通過實(shí)例對(duì)仿真參數(shù)設(shè)計(jì)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析以及對(duì)仿真波形的操作和比較。

關(guān)鍵詞：仿真；Protel99se；交流；瞬態(tài)

中圖分類號(hào)：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712（2012）20-0008-01

Protel提供了高級(jí)數(shù)模器件混合仿真功能，可精確地仿真由各種器件構(gòu)成的電路。同時(shí)不需要編寫電路網(wǎng)路表文件，系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路自動(dòng)生成網(wǎng)路表并進(jìn)行仿真，與其他仿真軟件比靈活方便。

一、Protel99se仿真軟件的特點(diǎn)

（一）強(qiáng)大的分析工具

Protel99se電路仿真器提供了一系列電路的仿真功能，可以分析電路各方面的性能，如電路的交直流特性、溫度漂移、噪聲、失真、容差等特性，并對(duì)每種分析類型都提供了一組設(shè)置參數(shù)，通過設(shè)置對(duì)話框可以方便地設(shè)置所需的各種參數(shù)。

（二）豐富的信號(hào)源

信號(hào)源在電路仿真中必不可少，在仿真之前要為設(shè)計(jì)的電路加入激勵(lì)源以便電路工作，才可進(jìn)行相關(guān)的電路性能仿真。因此為了得到更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，需要選擇精確地信號(hào)源模型來激勵(lì)電路。此軟件提供了豐富的信號(hào)源，同時(shí)還提供了齊全的線性和非線性受控源，這些受控源以“黑匣子”方式定義電路的行為。

（三）充分的仿真模型庫(kù)

器件模型是電路仿真的基礎(chǔ)，一個(gè)優(yōu)秀的EDA軟件離不開一個(gè)極其廣泛而且精確的模型庫(kù)。Protel99se提供了20多個(gè)模擬和數(shù)字器件仿真庫(kù)，共包含6000多個(gè)常用的元器件，這些器件基本可以滿足用戶的需求。同時(shí)還提供了一個(gè)開放的庫(kù)維護(hù)環(huán)境，可以方便地修改原有的器件模型，也可以創(chuàng)建新的器件模型。

以圖形方式輸出仿真結(jié)果，直觀性強(qiáng)，仿真波形管理方便，能以多種方式從不同角度觀察分析結(jié)果。

二、對(duì)放大電路進(jìn)行交流和瞬態(tài)的仿真分析

在仿真操作前，先建立原理圖文件，在編輯原理圖過程中注意電路原理圖中的所有元件電器圖形符號(hào)都一律取自sim.ddb仿真測(cè)試用元件電氣圖形符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)文件包內(nèi)相應(yīng)的元件庫(kù)文件中，在元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗口內(nèi)，設(shè)置元件屬性選項(xiàng)，然后放在相應(yīng)的仿真激勵(lì)源，并放置要觀察電位信號(hào)的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。這里以模擬電路中的共射放大電路為例，對(duì)其進(jìn)行交流仿真分析和瞬態(tài)分析。所畫原理圖如圖一所示。

（一）交流分析

交流分析是在一定的頻率范圍內(nèi)計(jì)算電路和響應(yīng)，如果電路中包含非線性器件或元件，在計(jì)算頻率響應(yīng)之前就應(yīng)該得到此元件的交流小信號(hào)參數(shù)。在分析前必須保證電路中至少有一個(gè)交流電源，也就是在激勵(lì)源中的AC屬性中必須設(shè)置一個(gè)大于零的值。圖一中V2是正弦信號(hào)源，雙擊進(jìn)入該元件屬性頁(yè)面設(shè)計(jì)電源數(shù)值為5mv。執(zhí)行菜單Simulate/Setup，設(shè)置General頁(yè)面，在Select Analyses to Run中選擇AC small Signal Analyse。交流頁(yè)面設(shè)置如圖二。

輸出結(jié)果如圖三，它是輸出端電壓out的頻率特性。

（二）瞬態(tài)分析

瞬態(tài)響應(yīng)分析是對(duì)時(shí)域中的輸入信號(hào)確定時(shí)域中的輸出。計(jì)算瞬態(tài)偏置點(diǎn)的方法和直流不同，直流偏置點(diǎn)被看作固定偏置點(diǎn)。對(duì)于固定偏置點(diǎn)，電路節(jié)點(diǎn)的初始值對(duì)計(jì)算偏置點(diǎn)和非線性元件的小信號(hào)參數(shù)時(shí)節(jié)點(diǎn)初始值也考慮在內(nèi)，因此有初始值的電容和電感也被看作是電路的一部分而保留下來。而瞬態(tài)偏置點(diǎn)只是在分析瞬間起作用。執(zhí)行菜單Simulate/Setup，設(shè)置General頁(yè)面，在Select Analyses to Run中選擇Transient/Fourier Analyses。瞬態(tài)設(shè)置如圖四。

三、結(jié)語(yǔ)

從上面的實(shí)例分析可以看出，Protel仿真軟件可以在軟件環(huán)境下完成電路設(shè)計(jì)、參數(shù)的設(shè)計(jì)、調(diào)整以及波形處理，掃描分析等功能。這些已經(jīng)成為電子工程師以及高校課程設(shè)計(jì)不可缺少的工具。同時(shí)對(duì)降低開發(fā)成本、節(jié)省開發(fā)時(shí)間，提供工作效率有很顯著的作用。

運(yùn)行輸出波形如圖五：