用Protel99 SE實現共發射極放大電路仿真

摘 要：通過共發射極分壓式偏置放大電路仿真項目，掌握Protel99 SE仿真功能、仿真庫中主要元件的使用與操作、如何運行電路仿真的基本步驟，通過電路仿真的設置電路參數，調試電路。

關鍵詞：Protel99 SE 電路 仿真 項目

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-02

用EDA軟件實現電子電路的設計與仿真，極大地提高了電子電路設計的效率和效益，已成為電路設計的重要手段。學習和掌握這一技術十分重要。在各種仿真軟件中，Protel99 SE獨領風騷，它豐富的仿真器件庫和齊全的仿真功能，使它能勝任大多數電路的仿真工作，再加上前端的原理圖輸人和后端的仿真結果輸出都具有易學易用的風格，從而倍受廣大電路設計人員的青睞。使用Protel99 SE進行電路仿真時，不需要編寫網表文件（盡管它使用與PSPICE相同的仿真內核），系統將根據所畫電路圖自動生成網表文件并進行仿真，仿真類型的選擇通過對話框完成，十分方便。然而，仿真時有關參數的設置仍然具有較高的技術含量，它既需要對電路原理的深刻把握，又需要注意軟件的特點。如圖1所示的共發射極分壓式偏置放大電路，實行Protel99 SE仿真操作過程，計算靜態工作點、放大倍數、輸入電阻、輸出電阻，并進行瞬態分析。

圖1 共發射極分壓式偏置放大電路

1 編輯電原理圖

在仿真操作前，先建立原理圖文件，這是進行仿真的基礎和前提。在編輯過程中，只需注意：電路圖中所有元件的電氣圖形符號一律取自“Design Explorer 99 SE＼Library＼Sch”文件夾下的Sim.ddb仿真測試用元件電氣圖形符號數據庫文件包內相應的元件庫文件；在元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗口內，設置元件的屬性選項（Designate、Part及Part Fields 1-16），然后放置相應的仿真激勵信號源；接著在感興趣的節點上，放置網絡標號。

2 靜態工作點分析（Operating Point Analyses）

在進行工作點分析時，仿真程序將電路中的電感元件視 為短路，電容視為開路，然后計算出電路中各節點對地電壓、各支路（每一元件）電流—這就是常說的靜態工作點分析。仿真方式設置窗口內，單擊“Operating Point Analyses”選項前的復選框，選中“工作點分析”選項；執行Run Analyses仿真操作后，仿真波形觀察窗口下方“仿真結果列表”欄內的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口內觀察到工作點計算結果，如圖2所示。

圖2 工作點分析結果

3 交流小信號分析（AC Small Signal Analysis）

3.1 AC小信號分析參數設置

單擊“Simulate”菜單，指向并單擊“Setup”命令，在“Analyses Setup”對話框內，單擊“AC Small Signal”標簽，即可進入 “AC Small Signal”設置框。

3.2 輸出端電壓out的頻率特性

輸出結果見交流分析sdf，如圖3所示。它是輸出端電壓out的頻率特性，可以使用View/Scaling菜單將X軸的標尺（X-Scale）改為對數（Log）。

圖3 頻率特性曲線

圖4 放大倍數曲線

3.3 求該電路的放大倍數

單擊New按鈕，在屏幕彈出窗口中，選擇out信號。然后選擇除號，再選擇in信號，單擊Create按鈕關閉該窗口，屏幕就顯示放大倍數曲線。可以看出中頻放大倍數為26.90，如圖4所示。尋找放大倍數的0.707倍數點，可以找到上下限頻率。

4 阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis）

Protel99 SE仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不單獨列出，而是放在AC小信號分析方式中，即在AC小信號波形窗口內選擇激勵源阻抗，如Vin（z）、VCC（z）等作為觀察對象，即可得到電路的輸入、輸出阻抗曲線。

由于電路輸入阻抗是前一級電路或信號源的負載，而電路輸出阻抗體現了電路輸出級的負載驅動能力，因此在電路設計中常需要了解電路的輸入、輸出阻抗。

4.1 求輸入阻抗Ri

根據電路輸入阻抗Ri的定義，求電路輸入阻抗Ri時，無須改動電路結構。在AC小信號分析窗口內，選擇輸入信號源阻抗，如圖1中的信號源的阻抗V1（z）作為觀察對象即可獲得放大器輸入阻抗Ri曲線，如圖5所示（中頻段約為7.1k）。

圖5 輸入阻抗Ri特性曲線

4.2 求輸出阻抗Ro

圖6 輸出阻抗求解電路及結果

求所示的放大電路的輸出阻抗電路，而輸出阻抗特性曲線如圖6所示。

5 瞬態特性分析（Transient Analysis）

Transient Analysis屬于時域分析，用于獲得節點電壓、支路電流或元件功率等信號的瞬時值，即信號隨時間變化的瞬態關系，相當于在示波器上直接觀察信號的波形，因此Transient Analysis是一種最基本、最常用的仿真分析方式。在輸入端加入振幅（Amplitude）為10 mV，頻率（Frequency）為1kHz的正弦信號。首先，設置General頁面，然后設置瞬態分析。單擊Run Analyses按鈕開始仿真，輸出波形見瞬態分析.sdf，如圖7所示，可以使用單曲線顯示方式和光標，使顯示滿足要求。

圖7 瞬態分析顯示結果

6 結語

用Prote199SE仿真電路是一件輕松愉快的工作，而且仿真結果相當精確。實驗表明，仿真的大部分指標與在實驗室用示波器等儀器測試的結果誤差不超過1%，通過電路仿真的設置電路參數，調試電路是非常方便的。該文共發射極分壓式偏置放大電路仿真的例子，其思想卻可以適用于更多的電路和仿真類型，期望給讀者一個有益的啟示。

參考文獻

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