电子产品设计电路的仿真.ppt

1、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,2.1 PROTEUS ISIS电路仿真软件概述,PROTEUS ISIS软件概述 Proteus ISIS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,

2、PROTEUS ISIS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：Windows XP,电子产品设计电路的仿真,2.2 PROTEUS ISIS工作界面简介,PROTEUS ISIS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 New Design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

3、择新建设计的模板。 Open Design命令是打开一个已经存在的设计,主菜单,Save Design为保存设计。 Save Design As是另存为。 Save Design As Template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。 Cut to clipboard是剪切到剪贴板命令。 Copy to clipboard是复制到剪贴板命令。 Paste from cli

4、pboard为从剪贴板中粘贴,主菜单,4、Tool菜单 Real Time Annotation为实时标注。 Wire Auto Router为自动布线。 Properties Assignment Tools为属性设置工具。 Global Annotation为全局标注。 Bill of Material为材料清单,主菜单,5、Design菜单 Edit Design Properties为编辑设计属性命令。 Edit Sheet Properties为编辑当前页面属性。 New Sheet为新建页面。 Remove Sheet为删除页面。 Next Sheet为下一页命令。 Goto Sh

5、eet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

6、.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

7、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

8、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File Toolbar、View Toolbar、Edit Toolbar和Design Toolbar，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,

9、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

10、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

11、,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

12、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,2.3 PROTESUS VSM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

13、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“Generator Mode”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“Virtual Instrument Mode”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

14、发方式。 Channel A、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: DC VOLTMETER:直流电压表 AC VOLTMETER:

15、交流电压表 DC AMMETER:直流电流表 AC AMMETER: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Proteus ISIS环境中单击工具箱中的“Generator Mode”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 Proteus ISIS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

16、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UCE 3、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