用Protel99 SE實(shí)現(xiàn)共發(fā)射極放大電路仿真

摘 要：通過(guò)共發(fā)射極分壓式偏置放大電路仿真項(xiàng)目，掌握Protel99 SE仿真功能、仿真庫(kù)中主要元件的使用與操作、如何運(yùn)行電路仿真的基本步驟，通過(guò)電路仿真的設(shè)置電路參數(shù)，調(diào)試電路。

關(guān)鍵詞：Protel99 SE 電路 仿真 項(xiàng)目

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（a）-00-02

用EDA軟件實(shí)現(xiàn)電子電路的設(shè)計(jì)與仿真，極大地提高了電子電路設(shè)計(jì)的效率和效益，已成為電路設(shè)計(jì)的重要手段。學(xué)習(xí)和掌握這一技術(shù)十分重要。在各種仿真軟件中，Protel99 SE獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，它豐富的仿真器件庫(kù)和齊全的仿真功能，使它能勝任大多數(shù)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(jié)果輸出都具有易學(xué)易用的風(fēng)格，從而倍受廣大電路設(shè)計(jì)人員的青睞。使用Protel99 SE進(jìn)行電路仿真時(shí)，不需要編寫網(wǎng)表文件（盡管它使用與PSPICE相同的仿真內(nèi)核），系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路圖自動(dòng)生成網(wǎng)表文件并進(jìn)行仿真，仿真類型的選擇通過(guò)對(duì)話框完成，十分方便。然而，仿真時(shí)有關(guān)參數(shù)的設(shè)置仍然具有較高的技術(shù)含量，它既需要對(duì)電路原理的深刻把握，又需要注意軟件的特點(diǎn)。如圖1所示的共發(fā)射極分壓式偏置放大電路，實(shí)行Protel99 SE仿真操作過(guò)程，計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻，并進(jìn)行瞬態(tài)分析。

圖1 共發(fā)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(jìn)行仿真的基礎(chǔ)和前提。在編輯過(guò)程中，只需注意：電路圖中所有元件的電氣圖形符號(hào)一律取自“Design Explorer 99 SE＼Library＼Sch”文件夾下的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；在元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗口內(nèi)，設(shè)置元件的屬性選項(xiàng)（Designate、Part及Part Fields 1-16），然后放置相應(yīng)的仿真激勵(lì)信號(hào)源；接著在感興趣的節(jié)點(diǎn)上，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。

2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析（Operating Point Analyses）

在進(jìn)行工作點(diǎn)分析時(shí)，仿真程序?qū)㈦娐分械碾姼性?為短路，電容視為開路，然后計(jì)算出電路中各節(jié)點(diǎn)對(duì)地電壓、各支路（每一元件）電流—這就是常說(shuō)的靜態(tài)工作點(diǎn)分析。仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Operating Point Analyses”選項(xiàng)前的復(fù)選框，選中“工作點(diǎn)分析”選項(xiàng)；執(zhí)行Run Analyses仿真操作后，仿真波形觀察窗口下方“仿真結(jié)果列表”欄內(nèi)的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口內(nèi)觀察到工作點(diǎn)計(jì)算結(jié)果，如圖2所示。

圖2 工作點(diǎn)分析結(jié)果

3 交流小信號(hào)分析（AC Small Signal Analysis）

3.1 AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置

單擊“Simulate”菜單，指向并單擊“Setup”命令，在“Analyses Setup”對(duì)話框內(nèi)，單擊“AC Small Signal”標(biāo)簽，即可進(jìn)入 “AC Small Signal”設(shè)置框。

3.2 輸出端電壓out的頻率特性

輸出結(jié)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(biāo)尺（X-Scale）改為對(duì)數(shù)（Log）。

圖3 頻率特性曲線

圖4 放大倍數(shù)曲線

3.3 求該電路的放大倍數(shù)

單擊New按鈕，在屏幕彈出窗口中，選擇out信號(hào)。然后選擇除號(hào)，再選擇in信號(hào)，單擊Create按鈕關(guān)閉該窗口，屏幕就顯示放大倍數(shù)曲線?？梢钥闯鲋蓄l放大倍數(shù)為26.90，如圖4所示。尋找放大倍數(shù)的0.707倍數(shù)點(diǎn)，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(dú)列出，而是放在AC小信號(hào)分析方式中，即在AC小信號(hào)波形窗口內(nèi)選擇激勵(lì)源阻抗，如Vin（z）、VCC（z）等作為觀察對(duì)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(jí)電路或信號(hào)源的負(fù)載，而電路輸出阻抗體現(xiàn)了電路輸出級(jí)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，因此在電路設(shè)計(jì)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(jù)電路輸入阻抗Ri的定義，求電路輸入阻抗Ri時(shí)，無(wú)須改動(dòng)電路結(jié)構(gòu)。在AC小信號(hào)分析窗口內(nèi)，選擇輸入信號(hào)源阻抗，如圖1中的信號(hào)源的阻抗V1（z）作為觀察對(duì)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(jié)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(tài)特性分析（Transient Analysis）

Transient Analysis屬于時(shí)域分析，用于獲得節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流或元件功率等信號(hào)的瞬時(shí)值，即信號(hào)隨時(shí)間變化的瞬態(tài)關(guān)系，相當(dāng)于在示波器上直接觀察信號(hào)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(hào)。首先，設(shè)置General頁(yè)面，然后設(shè)置瞬態(tài)分析。單擊Run Analyses按鈕開始仿真，輸出波形見瞬態(tài)分析.sdf，如圖7所示，可以使用單曲線顯示方式和光標(biāo)，使顯示滿足要求。

圖7 瞬態(tài)分析顯示結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

用Prote199SE仿真電路是一件輕松愉快的工作，而且仿真結(jié)果相當(dāng)精確。實(shí)驗(yàn)表明，仿真的大部分指標(biāo)與在實(shí)驗(yàn)室用示波器等儀器測(cè)試的結(jié)果誤差不超過(guò)1%，通過(guò)電路仿真的設(shè)置電路參數(shù)，調(diào)試電路是非常方便的。該文共發(fā)射極分壓式偏置放大電路仿真的例子，其思想?yún)s可以適用于更多的電路和仿真類型，期望給讀者一個(gè)有益的啟示。

參考文獻(xiàn)

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