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项目9 共射极分压式偏置放大电路仿真 电子课件 高教版 电子cad 本项目内容本项目内容 任务一任务一 绘制仿真原理图绘制仿真原理图 任务二任务二 设置仿真激励设置仿真激励 任务三任务三 放置节点网络标号放置节点网络标号 任务四任务四 设置电路仿真方式、运设置电路仿真方式、运 行仿真行仿真 电路仿真概念电路仿真概念：指用仿真软件在电脑上复现设计即将完成的电路（已经完成电路设计、电路参数计算和元器件选择），并提供电路电源以及输入信号，然后在计算机屏幕上模拟示波器给出测试点波形或绘出相应的曲线的过程。Protel 2004仿真的特点v（1）编辑环境简单v（2）丰富的仿真元器件v（3）提供多种仿真方式v（4）仿真结果直观Protel 2004仿真的功能（1）工作点分析 即静态工作点分析，分析电路中各部分和元件的 直流偏置电压及电 流。在进行瞬态分析和交流小信号分析时，系统自动进行工作点分析。（2）瞬态分析 在指定时间内输出关于时间的电流或电压变量，如同使用示波器可观察信号的波形。（3）交流小信号分析 用来分析电路的频率响应特性，当输入信号频率 变化时输出信号的变化情况。（4）直流扫描分析 改变输入信号源的电压，进行静态工作点分 析，每变化一次 执行一次工作点分析。（5）传递函数分析 传递函数分析(Transfer Function Analysis)用来计算直 流输入阻抗、输出阻抗以及直流增益。（6）噪声分析 估算电阻和半导体元件产生的噪声（7）温度扫描分析 扫描温度分析(Temperature Sweep Analysis)是和交流小信号分析、直流分析及瞬态特性分析中的一种或几种相连的，该设置规定了在什么温度下进行仿真。如设计者给了几个温度，则对每个温度都要做一遍所有的分析。（8）参数扫描分析 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)允许设计者以自定义的增幅扫描元件的值。扫描参数分析可以改变基本的元件和模式，但并不改变子电路的数据。（9）蒙特卡洛分析等 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis)是使用随机数发生器按元件值的概率分布来选择元件，然后对电路进行模拟分析。Protel 2004仿真的基本步骤 v绘制仿真原理图v设置仿真元件参数v设置仿真激励源v放置节点网络标号v设置仿真的方式及参数v运行仿真v仿真结果的分析和处理 仿真任务1.准备工作2.画原理图 3.仿真设置 4.分析仿真结果 仿真步骤：任务一任务一 绘制仿真原理图绘制仿真原理图v第一步 原理图的绘制（1）打开Protel 2004软件，新建项目文件GSJ.PRJPCB并保存（2）在项目中新建一个原理图文件GSJ.SCHDOC并保存（3）加载仿真电路的元件库v执行菜单【Design】/【Add/Remove Library】命令v单击Add Library按钮，在Protel 2004的软件目录中找到两个元件库：分立元件库（Miscellaneous Devices.Intlib）和仿真信号源元件库（Simulation Sources.Intlib）.如图然后单击按钮CLOSE完成对仿真电路元件库的添加。（4）原理图的绘制 v半导体电阻的参数设置 v在该对话框的Models栏中双击Simulation属性，则可弹出该半导体电阻的仿真属性编辑框，选择【Parameters】选项卡，如图9-7所示，可以在此对话框中设置半导体电阻的各项仿真属性参数。2、电容的仿真参数设置v在Miscellaneous Devices.IntLib库中选择极性电容，并把它放到电路仿真原理图中，然后双击该电容，在仿真属性编辑框的Parameters选项卡中设置极性电容的各项仿真属性参数。Value：设置极性电容的电容值。Intial Voltage：设置极性电容的初始端电压。（一般设为0v）3、电感仿真参数的设置 v在Miscellaneous Devices.IntLib库中选 择Inductor 项，并把它放置到电路仿真原理图中，然后双击该电感，Parameters选项卡上仿真属性如图所示。vValue：设置电感的电感量，其缺省值是10Mh.vInitial Current：电感初始时刻的电流值。4、二极管仿真参数的设置Area Factor 面积因子Staring Condition 初始条件Intial Voltage 零时刻二极管上的压降Temperature 二极管工作温度5、三极管仿真参数的设置v仿真属性参数。v【Area Factor】：设置双极型三极管的面积因子。v【Starting Condition】：设置双极型三极管的初始工作条件。v【Intial B-E Voltage】：设置双极型三极管的基极-发射极之间的初始电压。v【Starting Condition】：设置双极型三极管的集电极-发射极之间的初始电压。v【Temperature】：设置双极型三极管的温度系数。6、场效应晶体管仿真参数的设置 v结型场效应晶体管【Area Factor】：可选项，该属性定义了结型场效应晶体管的面积因子。【Stating Conditions】：可选项，初始条件，分析静态工作点时，管子的初始状态默认值为关断。【Initial D-S Voltage】：可选项，初始时刻漏极和源极两端的电压，单位为V，其缺省值为0V。【Initial G-S Voltage】：可选项，初始时刻栅极和源极两端的电压，单位为V，其缺省值为0V。【Temperature】：可选项，元器件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27。vMOS场效应晶体管 v【Drain Area】：设置场效应管的漏极面积。v【Source Area】：设置场效应管的源极面积。v【Drain Perimeter】：设置场效应管的漏极结面积。v【Source Perimeter】：设置场效应管的源极结面积。v【NRD】：设置场效应管的漏极扩散长度。v【NRS】：设置场效应管的源极扩散长度。v【Stating Conditions】：初始条件，分析静态工作点时，管子的初始状态默认值为关断。v【Initial D-S Voltage】：设置场效应管漏极和源极之间的初始电压。v【Initial B-S Voltage】：设置场效应管栅极和源极之间的初始的电压。v【Temperature】：场效应管工作温度。7、变压器v【Inductance A】：设置变压器A的电感值。v【Inductance B】：设置变压器B的电感值。v【Coupling Factor】：设置变压器的耦合系数 8、节点电压设置 vProtel 2004可以为电路仿真原理图中的电路节点提供节点电压，双击该NS元件，在如图9-15所示仿真属性编辑框的【Parameters】选项卡中设置NS的仿真属性参数。它仅有一个参数【Intial Voltage】，就是节点电压预收敛值。做一做做一做 1、对电路中的电阻R1、R2、R3、R4、R5进行仿真属性设置2、对电路中的电容C1、C2进行仿真属性设置 3、对电路中的三极管V1进行仿真属性设置任务二任务二 设置仿真激励源设置仿真激励源 绘制电路原理图后，必须在电路中放置合适的仿绘制电路原理图后，必须在电路中放置合适的仿真激励源，这样才可以在仿真的过程中，给电路提供真激励源，这样才可以在仿真的过程中，给电路提供驱动，使电路正常工作。驱动，使电路正常工作。Protel DXP 2004 sp2提供提供了多种仿真激励源，这些元件在了多种仿真激励源，这些元件在“Simulation Sources.IntLib”库中可以找到。库中可以找到。几种常用的仿真激励源 1直流源直流源包含了如图所示的直流电压源VSRC和直流电流源ISRC两种直流源元件 2、正弦波形源v正弦波形源包含了如图所示的正弦波形电压源VSIN和正弦波形电流源ISIN两种正弦波形源元件 3周期脉冲源 v周期脉冲源包含了如图所示的周期脉冲电压源VPULSE和周期脉冲电流源IPULSE两种周期脉冲源元件 做一做做一做1、将仿真激励源元件库Simulation Sources.IntLib设置为当前元件库 2、放置直流电压源（VSRC）3、放置正弦波交流电压源（VSIN）任务三任务三 放置节点网络标号放置节点网络标号 v 放置网络节点标号的目的是为了便于观察电路中的节点的电压或者电流波形。有时候设计者需要观察仿真电路中的多个输出点，或者希望观察某个中间节点的波形以便检查错误出现在仿真电路图中的具体范围，就必须放置多个仿真节点网络标号 做一做做一做 1.从菜单选择【Place】中的【Net Label】（快捷键P，N）。按TAB键编辑网络标签的属性。在如图9-22的Net Label对话框，设置Net栏为IN，然后关闭对话框。2.将光标放在与V1基极连接的导线上。参照图的网络标签的放置。左击或按ENTER将网络标签放在导线上。3.同样地，将OUT、B、C、E等网络标号放在相应的位置上。4.完成网络标签的放置后，右击或按ESC退出放置模式。任务四任务四 设置电路仿真方式、运行仿设置电路仿真方式、运行仿真真 Protel 2004提供了多种电路仿真方式，如瞬态特性分析、交流小信号分析等，不同的电路仿真方式将出现形式不同的仿真结果。Protel 2004 提供的仿真方式 1、Operating Point Analysis(静态工作点分析)在静态分析时对电路中各节点的对地电压和各支路电流进行计算得到数据。2、Transient Analysis(瞬态特性分析)当电路中输入交流信号时，利用Transient Analysis仿真方式可获得各节点、支路电流或元件功率的瞬时值，仿真结果直观易于分析。3、直流分析(DC Sweep Analysis)产生直流转移曲线。直流分析将执行一系列的静态工作点的分析，从而改变前述定义的所选源的电压。4、交流小信号分析(AC Small Signal Analysis)交流小信号分析将交流输出变量作为频率的函数计算出来。先计算电路的直流工作点，决定电路中所有非线性元件的线性化小信号模型参数，然后在设计者所指定的频率范围内对该线性化电路进行分析。交流小信号分析所希望的输出通常是一个传递函数，如电压增益、传输阻抗等。做一做做一做一、对电路进行静态工作点（Operating Point Analysis)仿真分析 1、执行菜单命令Design/Simulate/Mixed sim，进入如图9-24所示的仿真方式 2、选择Operating Point Analysis仿真方式，设置参数 3、保存仿真数据，分析仿真结果 当仿真完成后，仿真器输出“gsj.sdf”文件，可以按save图标进行保存。当“gsj.sdf”文件处于打开时，通过菜单命令和工具栏可对显示图形及表格进行分析和编辑。二、对电路进行瞬态特性（Transient Analysis）仿真分析 1、执行菜单命令Design/Simulate/Mixed sim，进入如图9-26所示的仿真方式 对于本电路在Available Signals列表框中选择B、C、OUT3个信号2、选择Transient Analysis仿真方式，设置参数3、运行仿真 设置完成后，单击OK按钮即可进行仿真，结果如图 4、保存仿真数据，分析仿真结果 当仿真完成后，仿真器输出“gsj.sdf”文件，可以按save图标进行保存。当“gsj.sdf”文件处于打开时，通过菜单命令和工具栏可对显示图形及表格进行分析和编辑。三、对电路进行直流仿真分析(DC Sweep Analysis)1、执行菜单命令Design/Simulate/Mixed sim，进入如图9-29所示的仿真方式 2、选择(DC Sweep Analysis仿真方式，设置参数 3、运行仿真设置完成后，单击OK按钮即可进行仿真 4、保存仿真数据，分析仿真结果 当仿真完成后，仿真器输出“gsj.sdf”文件，可以按save图标进行保存。当“gsj.sdf”文件处于打开时，通过菜单命令和工具栏可对显示图形及表格进行分析和编辑。四、对电路进行交流小信号仿真分析(AC Small Signal Analysis)1、执行菜单命令Design/Simulate/Mixed sim，进入如图9-32所示的仿真方式 2、选择AC Small Signal Analysis仿真方式，设置参数3、运行仿真4、保存仿真数据，分析仿真结果 当仿真完成后，仿真器输出“gsj.sdf”文件，可以按save图标进行保存。当“gsj.sdf”文件处于打开时，通过菜单命令和工具栏可对显示图形及表格进行分析和编辑。