電路原理Protel設(shè)計

1、No.1課程設(shè)計說明書一、課程設(shè)計目的電路原理課程是電類專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握近代電路理論的基礎(chǔ)知識電路分析與計算的基本方法，具備進(jìn)行試驗的初步技能，并未后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。電路原理課程設(shè)計是理論教學(xué)之后的一個綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對課程理論和課程實驗的綜合和補(bǔ)充。學(xué)會并利用portal 99se軟件，對電路進(jìn)行分析計算和仿真，求出對應(yīng)的電流、電壓值。并用結(jié)點電壓法、支路電流法、網(wǎng)孔電流法等課內(nèi)所學(xué)理論知識計算出理論值進(jìn)行比較分析。觀察仿真的波形輸出，當(dāng)參數(shù)值變化時波形如何改變。通過查找資料，選擇方案，設(shè)計電路，撰寫報告，完成一個較完整的設(shè)計過程，將抽

2、象的理論知識與實際電路設(shè)計聯(lián)系在一起，加深對課程知識的理解和綜合應(yīng)用，培養(yǎng)綜合運用基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識解決實際工程設(shè)計問題的能力，以及工程意識和創(chuàng)新能力。用protel軟件實現(xiàn)電子電路的設(shè)計與仿真，極大地提高了電子電路設(shè)計的效率和效益，已成為電路設(shè)計的重要手段。學(xué)習(xí)和掌握這一技術(shù)十分重要。在各種仿真軟件中，Protel 99 SE獨領(lǐng)風(fēng)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(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)計人員的青睞。使用Protel 99 SE進(jìn)行電路仿真時，不需要編寫網(wǎng)表文件(盡管它使用與PSPICE相同

3、的仿真內(nèi)核)，系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路圖自動生成網(wǎng)表文件并進(jìn)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(guān)參數(shù)的設(shè)置仍然具有較高的技術(shù)含量，它既需要對電路原理的深刻把握，又需要注意軟件的特點。二、電路課程設(shè)計的基本要求（1）綜合運用電路課程中所學(xué)到的理論知識去獨立完成一個設(shè)計課；（2） 通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的能力；（3） 了解并學(xué)會計算機(jī)輔助電路分析軟件protel 99se的使用；（4） 對電路進(jìn)行分析、計算；（5） 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告；（6）培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，寫好課程設(shè)計做好收尾工作。No.2課程設(shè)計說明書三、課程設(shè)計的

4、主要內(nèi)容一）方案設(shè)計1.選擇電路1）首先，確定要模擬的的目標(biāo)電路為一階RL電路（如圖（1），利用計算機(jī)分析其零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)。2）電路的具體求解要求為：在t=0 時刻開關(guān) S 由位置 2 合向位置 1 ，在t =時刻開關(guān)S由位置1合向位置2，求t0時， L兩端的電壓及電流（ 時間常數(shù) = L/R2 = 0.1mS ）。圖（1）2.仿真軟件的選擇選擇Protel 99 SE 作為仿真軟件，這里主要利用其強(qiáng)大的繪圖功能和輔助電路分析功能。No.3課程設(shè)計說明書3.仿真方案確定利用軟件繪制電路原理圖，設(shè)置各個參數(shù)，將原理圖仿真運行，獲得曲線其中，可用矩形波模擬電源的接通與斷開，要求矩形波的周期

5、為 0.2 S，峰谷時間相等，具體步驟見原理圖設(shè)計部分。二）電路理論分析（求解電路物理量） 在t = 0之前，由于開關(guān)S處于位置2，電壓源未連入R2、L所在的支路，即R1、R2和L中均無電流，t=0時刻開關(guān)S由位置2合向位置1，故此時L為零狀態(tài)響應(yīng)，有： 其中，時間常數(shù)，有： 對應(yīng)的電壓為： 由于t=時刻開關(guān)S由位置1合向位置2，所以之后為一階RL的零輸入響應(yīng)，故t時有： 帶入電路參數(shù)后，得表達(dá)式為：No.4課程設(shè)計說明書三） 電路原理圖設(shè)計 將原電路圖的電壓源等效成為電流源經(jīng)過等效后的電路為圖(2) 圖(2)其中,R1作用為方便觀察干路電流之后,根據(jù)模擬軟件的要求,進(jìn)一步用矩形電流波源模擬開

6、關(guān)開閉(這里通過對周期脈沖波源的設(shè)置構(gòu)造出矩形波源):圖（3）下面是整個電路原理圖設(shè)計的過程:No.5課程設(shè)計說明書1.放置元件首先，選擇Libraries目錄下的Sim庫中的Simulation Symbols.lib字庫作為元件庫。選擇其中的周期脈沖電流波源作為電流源放置于工作區(qū)，另選兩個電阻、一個電感也分別放置于工作區(qū)。2.連接導(dǎo)線用導(dǎo)線將各元件連接起來，如圖（3）所示。3.設(shè)置結(jié)點為方便觀測電感兩端電壓，設(shè)置結(jié)點A，如圖（3）所示。4.元件參數(shù)設(shè)定首先是“周期脈沖電流波源”的參數(shù)設(shè)定，電路需要的是矩形波，故需要設(shè)置其脈沖寬度Pulse Width 、延遲時間Time Delay相等且均

7、為脈沖周期Period的一半，脈沖的上升時間Rise Time 下降時間Fall Time盡量短所以：初值 Initial Value = 0 幅值 Pulsed = 10A Time Delay = 0.1mS Pulse Width = 0.1mS Period = 0.2mSRise Time = 0.mS Fall Time = 0.mS (二者可看作零)脈沖相位 Phase = 0其它元件： R1： Part = 1 R2: Part = 10K L : Part = 1No.6課程設(shè)計說明書四）仿真分析1.步驟將畫好的電路原理圖加上地線，執(zhí)行 Simulate - Run 命令，運行該圖，進(jìn)行仿真。2.分析結(jié)果得到各元件電壓電流圖象：五） 仿真結(jié)果（直接反映于理論分析一致）首先，觀察R1內(nèi)流過的電流的波形：干路電流可確認(rèn)，該電流為所要求的矩形方波電流No.7課程設(shè)計說明書根據(jù)電流，t=時刻相當(dāng)于原電路中“t=0時刻開關(guān)S由位置2合向位置1”所以，減去相差的時間0.1mS觀察電感的電壓電流圖線：電感電壓 （） （）電感電流電感電流圖線也非常好的符合了表達(dá)式（僅看第一個周期內(nèi)的情況）（）（）經(jīng)過上面的分析，可以明確直接反映與理論分析一致，仿真曲線幾乎完全符合理論分析情況 ，仿真成功。No.8課程設(shè)計說明書六）參考文獻(xiàn)1.邱關(guān)源.電路M.北