电子产品设计电路的仿真.ppt

电子产品设计电路的仿真 任务一 三极管放大电路任务目标任务要求相关知识任务实施 任务目标能够正确操作计算机及相应的仿真软件对函数信号发生器电路进行模拟仿真 测量电路的主要参数 分析评价仿真结果 完成电路原理图的修改 定稿 2 1PROTEUSISIS电路仿真软件概述 PROTEUSISIS软件概述ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件 它运行于Windows操作系统上 可以仿真 分析 SPICE 各种模拟器件和集成电路 特点 1 实现了单片机和SPICE电路仿真相结合 2 支持主流单片机系统的仿真 3 提供软件调试功能 PROTEUSISIS软件概述 4 具有强大的原理图绘制功能运行环境 CPU 1 5GHz RAM 256MB 硬盘 40GB 操作系统 WindowsXP 电子产品设计电路的仿真 2 2PROTEUSISIS工作界面简介 PROTEUSISIS工作界面简介 工作界面包含 标题栏 菜单栏 标准工具栏 模式选择工具栏 状态栏 元件列表 方向工具栏 仿真按钮 预览窗口 原理图编辑窗口 界面如右图所示 主菜单 主菜单包含了Proteus的所有命令操作 按功能分有12组菜单项 如下图所示 1 File菜单NewDesign是新建设计命令 该命令运行时将打开一个对话框 根据需要选择新建设计的模板 OpenDesign命令是打开一个已经存在的设计 主菜单 SaveDesign为保存设计 SaveDesignAs 是另存为 SaveDesignAsTemplate是保存为模板命令 2 View菜单Redraw为刷新显示内容命令 Grid为栅格打开和关闭切换命令 Snap设置捕捉栅格的间距命令 Pan为视图移动命令 Zoom为视图的缩放命令 主菜单 3 Edit菜单Undo是撤销命令 Redo是恢复命令 Cuttoclipboard是剪切到剪贴板命令 Copytoclipboard是复制到剪贴板命令 Pastefromclipboard为从剪贴板中粘贴 主菜单 4 Tool菜单RealTimeAnnotation为实时标注 WireAutoRouter为自动布线 PropertiesAssignmentTools为属性设置工具 GlobalAnnotation为全局标注 BillofMaterial为材料清单 主菜单 5 Design菜单EditDesignProperties为编辑设计属性命令 EditSheetProperties为编辑当前页面属性 NewSheet为新建页面 RemoveSheet为删除页面 NextSheet为下一页命令 GotoSheet为跳转某一页 2 Proteus的主菜单简介 点击主菜单 主菜单 编辑工具 点击鼠标 点击此键可取消左键的放置功能 但可编辑对象 选择元器件 在元件表选中器件 在编辑窗中移动鼠标 点击左键放置器件 标注联接点 当两条连线交叉时 放个接点表示连通 标志网络线标号 电路联线可用网络标号代替 相同标号的线是相同的 放置文本说明 是对电路的说明 与电路仿真无关 放置总线 当多线并行简化联线 用总线标示 放置子电路 可将部分电路以子电路形式画在另一图纸上 放置器件引脚 有普通 反相 正时钟 反时钟 短引脚 总线 放置图纸内部终端 有普通 输入 输出 双向 电源 接地 总线 调试工具 放置分析图 有模拟 数字 混合 频率特性 传输特性 噪声分析等 放置录音机 可录 放声音文件 放置电源 信号源 有直流电源 正弦信号源 脉冲信号源等 放置电压探针 显示网络线上的电压 放置电流探针 串联在指定的网络线上 显示电流值 放置虚拟仪器 有示波器 计数器 RS232终端 SPI调试器 I2C调试器 信号发生器 图形发生器 直流电压表 直流电流表 交流电压表 交流电流表 图形工具 放置各种线 有器件 引脚 端口 图形线 总线等 放置矩形框 移动鼠标到框的一角 按下左键拖动 释放后完成 放置圆形框 移动鼠标到圆心 按下左键拖动 释放后完成 放置圆弧线 鼠标移到起点 按下左键拖动 释放后调整弧长 点击鼠标完成 画闭合多边形 鼠标移到起点 点击产生折点 闭合后完成 放置文字标签 在编辑框放置说明文本标签 放置特殊图形 可在库中选择各种图形 放置特殊节点 可有原点 节点 标签引脚名 引脚号 3 Proteus选择图标简介 4 Proteus元件库简介 搜索关键词 元件分类 子分类 厂商 连接器 插头插座库 数据转换ADC DAC 调试工具库 可编程逻辑器件 电阻 简单模拟器件 扬声器 音响器件 555 模拟集成电路库 电容库 CMOS4000库 二极管库 ECL1000库 电机库 电感库 拉普拉斯变换库 存储器库 微处理器库 混合类型库 简单模式库 运算放大库 光电器件库 开关和继电器 开关器件库 热电子器件库 晶体管库 晶体管库 TTL74系列库 TTL74LS系列库 型号 类型 特性 元件图形符号预览 元件PCB封装预览 确认键 555 主工具栏 该工具栏包含四部分 分别为FileToolbar ViewToolbar EditToolbar和DesignToolbar 工具栏的显示与隐藏可通过 View 下的Toolbar命令实现 下面介绍各按钮的作用 主工具栏 主工具栏 模式选择工具栏 该工具栏包含三部分 分别是主模式图标 部件图标和2D图形图标 具体功能如下表所列 模式选择工具栏 预览窗口 该窗口有两个作用 1 当在元件列表中选中一个元件时 它会显示该元件的预览图 2 当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时 它会显示整张原理图的缩略图 元件列表 该列表用于显示你已经选用的所有元器件 举例 当你选中模式工具栏中 components 单击 P 按钮会打开挑选元件对话框 选择一个元件 单击 OK 后 该元件会在元件列表中显示 以后要用到该元件时 只需在元件列表中选择即可 方向工具栏 该软件提供了旋转 镜像控制按钮 来改变对象的方向 仿真工具栏 交互式电路仿真是Proteus软件的一个重要部分 用户可以通过仿真过程实时观测到电路的状态和各个输出 仿真工具栏主要用于交互式仿真过程的实时控制 二 电路原理图设计操作 1 建立设计文件 打开ISIS系统 选择合适类型 确认建立无标题文件 并再存储时命名即可 2 按左键 放置对象 含元件 电源 仪表 根据对象类别 选择相应模式图标 根据对象具体类型 选择具体对象 对象是元件要从元件库中确认调至器件窗口 改变元件方向 元件在预览 编辑窗口时 点击旋转键 在编辑窗口点击左键 放置对象 元件 按右键 确定对象 删除对象 对要删除对象双击右键 拖动对象 对要拖动对象 按左键拖到目的地 3 编辑 修改 元件参数 按右键选中对象 元件 按左键编辑 修改 元件参数 4 放置连线 建立电路图 按左键点击第1个对象 元件 再按左键点击第2个对象 元件 二者间就有自动连线了 三 Proteus的电路仿真 电路仿真就是利用电子器件的数学模型 通过计算分析来表现电路工作状态的一种手段 1 实时仿真 是利用虚拟仪器 信号源 示波器 电压电流表 实时跟踪电路状态变化的仿真模式 1 信号源有 直流电压源 正弦信号源 脉冲信号源 频率调制信号源等 在系统菜单的动画选项下 利用电压探针作实时电压 数字引脚颜色表示电平 线段颜色表示电压 箭头表示电流方向 2 常用的开关 按键 数据拨码开关 复位开关 按键 点击时接通 放开时断开 乒乓开关 点击接通 再点击断开 多状态开关 点击一次改变一个状态 以上器件在开关和继电器库中 逻辑数据 点击一次改变状态 启动前可设置常态 逻辑脉冲 点击一次输出一脉冲 启动前可设置常态 逻辑数据产生器 有BCD码和HEX两种 以上器件在调试工具库中 第2章电子产品设计电路的仿真 2 3PROTESUSVSM仿真工具 探针 该软件提供了两种探针 电压探针和电流探针 电压探针 电压探针既可用于模拟仿真电路又可用于数字仿真电路 在模拟电路中电压探针用来记录电路两端的真实电压值 而在数字电路中 电压探针记录逻辑电平及其强度 电流探针 电流探针只能用于模拟仿真电路中 测量电流的方向由电流探针中的箭头方向来表明 且箭头不可垂直于连线 注意电流探针不能放置在总线上 激励源 激励源的作用是为电路仿真提供电源或输入信号 选择模式工具栏中的 GeneratorMode 按钮 元件列表出列出了所有的激励源 下面是几种常用的激励源 1 DC激励源 直流电源 2 SINE激励源 正弦交流电源 3 DCLOCK激励源 时钟信号电源 虚拟示波器 该软件提供4通道的虚拟示波器 选择模式工具栏中的 VirtualInstrumentMode 按钮 元件列表处列出了所有的虚拟仪器 选中 OSCILLOSCOPE 此时在预览窗口中可以看到虚拟示波器 Trigger 用于设置示波器触发信号的触发方式 ChannelA B C D 分别表示通道A B C及D 信号发生器 该软件提供的信号发生器和真实的信号发生相同 Frequency旋钮 用于调节信号的频率 包括左面两个旋钮 最左边的旋钮是频率细调旋钮 左边第二个为粗调旋钮 Amplitude旋钮 用于调节信号的幅度 包括右边两个旋钮 最右边的旋钮是幅度粗调旋钮 右边第二个为细调旋钮 Waveform按钮 调节信号的波形 该信号发生器可以产生方波 锯齿 三角和正弦四种波形 可以通过Waveform按钮进行切换 电压表和电流表 该软件提供两种电压表和两种电流表 DCVOLTMETER 直流电压表ACVOLTMETER 交流电压表DCAMMETER 直流电流表ACAMMETER 直流电流表注意 在使用时电压表并联在电路中 而电流表串联在电路中 激励源在ProteusISIS环境中单击工具箱中的 GeneratorMode 按钮图标 出现所有激励源的名称列表 交互仿真在Proteus仿真界面中单击仿真进程控制按钮进行仿真 常用的仿真元件 常用元件名表 电子产品设计电路的仿真 仿真实例 三极管放大电路主要元件 实例1 三极管放大电路 三极管放大仿真结果 实例1 三极管放大电路 1 查找元器件ProteusISIS提供了多种查找元件的方法 1 通过相关关键字选取元器件 2 通过索引系统查找元器件2 放置元器件3 编辑元器件在原理图编辑窗口双击要编辑的元器件 即可打开该元器件的编辑对话框 实例1 三极管放大电路 4 添加 地 5 添加 电源 6 连线7 添加虚拟仪器8 仿真 实例2 三极管输出特性曲线分析 三极管输出特性曲线分析电路 实例2 三极管输出特性曲线分析 1 绘制电路图2 编辑电源IB和UCE3 编辑探针4 放置转移特性分析图表5 编辑转移特性分析图表6 仿真 单击菜单Graph Simulate命令 子任务一正弦波电路的仿真 按图1 4所示 在Proteus中绘制电路 并在输出端接上示波器然后进行仿真 如图2 51所示 调整电位器W3 观察示波器显示的正弦波 当调到9 时 失真最小 图2 51正弦波电路仿真 子任务二方波电路的仿真 按图1 5 在Proteus中进行仿真 令输入的正弦信号频率1kHz 幅度为1V 仿真电路如图2 52所示 图2 52方波电路仿真 子任务三三角波电路的仿真 按图1 8在Proteus中进行仿真 仿真时需不断调节电位