Proteus的虛擬仿真工具PPT課件

1、模擬電路常用器件與儀器 1. 模擬電路常用器件 (1) 三極管 如何在Proteus的浩瀚元件庫中找到自己想要的三極管元件呢？打開Proteus的元件拾取對話框，在類別“Category”中的“Transistors”子類就是三極管，單擊“Transistors”，出現(xiàn)如圖4-1中所示的元件。這些元件和我們平時常用的國產(chǎn)三極管的型號不太一致，比如常用的國產(chǎn)高頻小功率管3DG6對應于2N5551，替換的原則是雙方的管型一致，另外參數(shù)也要一樣(當然根據(jù)設計需求允許有誤差)，元件替換對應也可以在網(wǎng)上查找。如果只是一般的原理仿真，可以直接輸入“NPN”或“PNP”來拾取通用元件即可。如果用到場效應管，

2、則可以在對應的子類中查找。如圖4-1中右側所示。 第1頁/共27頁圖4-1 三極管元件拾取對話框第2頁/共27頁(2) 二極管 二極管的種類很多，包括整流橋、整流二極管、肖特基二極管、開關二極管、隧道二極管、變?nèi)荻O管和穩(wěn)壓二極管。打開Proteus的元件拾取對話框，選中“Category”中的“Diodes”，出現(xiàn)如圖4-2所示的對話框，一般來說，選取子類“Sub-category”中的“Generic”通用器件即可，圖4-2右邊給出通用器件的查尋結果，可以單擊來看看需要使用哪種元件。第3頁/共27頁圖4-2 二極管元件拾取對話框第4頁/共27頁 (3) 電阻 電阻的分類為“Resistor

3、s”，子類有和2W金屬膜電阻、3W、7W和10W繞線電阻、通用電阻、熱電阻(NTC)、排阻(Resistor Packs)、可變電阻(Variables)及家用高壓系列加熱電阻絲。 常用電阻可直接輸入通用電阻“RES”拾取即可，然后再修改參數(shù)。這里我們主要說一下比較常用的可變電阻。直接輸入“POT”或“POT-”可找到四個或三個相關元件。 “POT”為一般滑動變阻器，觸頭不能拉動，需選中后打開元件屬性對話框，修改“STATE”來改變觸頭的位置，“STATE”的初始值為5，觸頭位于中間，改為10后，觸頭位于最上，如圖4-3所示。由于調整不方便，一般不使用此元件，而使用下面的幾個滑動變阻器。第5頁

4、/共27頁圖4-3 滑動變阻器元件屬性對話框第6頁/共27頁 “POT-HG”滑動變阻器的好處是可以直接用鼠標來改變觸頭位置，精確度和調整的最小單位為阻值的1%，比如一個1k的電阻，精確到10，而一個100k的電阻只能精確到1k，所以，當電阻較大時，考慮把它分成兩部分串聯(lián)，一部分為較大阻值的固定電阻，另一部分為較小阻值的滑動電阻，這樣比較科學。第7頁/共27頁 (4) 電容 模擬電路中常用的電容為極性電容，即電解電容。其實無極性電容和電解電容在使用時沒什么區(qū)別，只不過當電容值較大時，一般在1F以上時，要做成電解電容。放大電路中的耦合電容一般為10100F，為電解電容，特別注意的是，電解電容的正

5、極性端的直流電位一定要高于負極性端才能正常工作，否則會出現(xiàn)意外現(xiàn)象。 常用的無極性電容的名稱為“CAP”，極性電容為“CAP-ELEC”，還有一個可動畫演示充放電電荷的電容為“CAPACITOR”。極性電容“CAP-ELEC”的原理圖符號正端不帶填充，負端方框中填充有斜紋。使用時可直接輸入名字拾取即可。第8頁/共27頁 (5) 電感和變壓器 電感和變壓器同屬電感“Inductors”這一分類，只不過在子類中，又分為通用電感、表面安裝技術(SMT)電感和變壓器。一般來說，使用電感時直接拾取“INDUCTOR”元件，使用變壓器時，要看原、副邊的抽頭數(shù)而定。 打開元件拾取對話框，選取“Inducto

6、rs”大類下的子類“Transformers”，如圖4-4所示，在右側顯示出變壓器可選元件。常用的是前四種，名稱前綴為“TRAN-”，也可以直接輸入這個前綴來搜尋變壓器。為了幫助大家記憶變壓器的名稱，以第一個變壓器“TRAN-1P2S”為例來說明它的含義?！癟RAN”是變壓器的英文“TRANSFORMER”的縮寫，“P”是原邊“PRIMARY”的意思，“S”是副邊“SECONDORY”的意思。而后面三個變壓器都是飽和變壓器，第9頁/共27頁 如“TRSAT2P2S2B”即Saturated Transformer with secondary and bias windings，意思是具有副邊

7、和偏置線圈的飽和變壓器。 圖4-4 變壓器拾取對話框第10頁/共27頁 變壓器在調用時，由于對稱按鈕可能處于選中狀態(tài)，原、副邊繞組的位置就顛倒了，使用時要注意，尤其是原邊和副邊繞組數(shù)目相同的變壓器，這涉及到原、副邊的匝比是升壓或降壓變壓器的問題。 變壓器的匝比是通過改變原、副邊的電感值來實現(xiàn)的。打開“TRAN-2P2S”變壓器的元件屬性對話框，如圖4-5所示，原邊和副邊的電感值都是1H，即變比n為1:1。如果我們想使它成為n=10:1的降壓變壓器，可以改變原邊電感，也可改變副邊電感，還可以兩者同時改變，但要保證，即原、副邊電壓比值等于原邊電感與副邊電感的平方比。第11頁/共27頁 改變原、副邊

8、的電感值分別為100H和1H(也可以為1H和0.01H)，即原副邊電壓比為10:1，此變壓器為降壓變壓器，如圖4-6所示。圖4-5 變壓器屬性對話框第12頁/共27頁圖4-6 修改變壓器變比變壓器變比設定后，在原邊加一個交流源“ALTERNATOR”，使它為幅值100V，頻率為50Hz，同時在原邊加一個交流電壓表，在副邊也加一交流電壓表，運行仿真，顯示原邊電壓有效值為V，副邊電壓有效值為，變壓為10:1。如圖4-7所示。AC Volts+70.7AC Volts+7.07TR1TRAN-2P2S圖4-7 變壓器變比仿真第13頁/共27頁BAT11.5VB112V圖4-8 交、直流電源(6) 交

9、、直流電源直流電源通常有單電池“CELL”和電池組“BATTERY”兩種，可任意改變其值。單相交流電源為“ALTERNATOR”，可改變其幅值(半波峰值)和頻率。如圖4-8所示。第14頁/共27頁交、直流電源也可以通過點擊Generator圖標，選擇相關的交直流信號源。第15頁/共27頁第16頁/共27頁 2. 模擬電路仿真中的常用儀器 模擬電路中常用的仿真儀器主要有交流電壓表、交流電流表、直流電壓表、直流電流表、信號發(fā)生器、示波器等。 單擊工具欄中的虛擬儀器圖標，如圖4-9所示，在對象選擇區(qū)出現(xiàn)所有的虛擬儀器名稱列表，其中“OSCILLOSCOPE”、“SIGNAL GENERATOR”、“

10、DC VOLTMETER”、“DC AMMETER”、“AC VOLTMETER”、“AC AMMETER”分別為示波器、信號發(fā)生器、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表和交流電流表。第17頁/共27頁 交、直流電壓表和交、直流電流表的量程都可以設定，比如可以設定一個交流電壓表為毫伏表，如圖4-9所示，只需改變元件屬性中的“Display Range”為“Millivolts”即可。 圖4-9 交流毫伏表的量程設定第18頁/共27頁 (1) 示波器 Proteus的虛擬示波器能完成四個通道(A、B、C、D)的波形顯示與測量。待測的四個輸入信號分別與示波器的四個通道相接，信號的另一端應接地。 在前

11、面的例子中我們已經(jīng)熟悉了示波器的原理圖符號，下面介紹仿真運行后示波器界面各部分旋鈕的功能。圖4-10是示波器仿真運行后的界面。第19頁/共27頁圖4-10 示波器運行仿真后的界面第20頁/共27頁 以通道A為例，“Position”旋鈕用來調整波形的垂直位移，下面的旋鈕用來調整波形的幅度顯示比例，外面的黃色箭頭是粗調，里面的黃色小箭頭是細調，當讀刻度時，應把里層的箭頭順時針調到最右端。四個通道的對應旋鈕使用方法一樣。在“Horizontal”下方的兩個旋鈕分別用來調整波形的水平位移和掃描頻率。當用鼠標單擊黑色的波形顯示區(qū)域后，也可以通過滾動鼠標滑輪來調整掃描頻率。其他旋鈕可保持原位不動。 在運

12、行過程中如果關閉掉示波器，需要從主菜單【Debug】中選取最下面【VSM Oscilloscope】來重現(xiàn)。第21頁/共27頁在模擬電路中，單管共射放大器及負反饋是非常重要的內(nèi)容，這兩個實驗通常合并在一塊電路板中來做。接下來我們討論單管共射放大器的靜態(tài)工作點及動態(tài)參數(shù)的調試與測量，最后來觀察兩級放大電路中負反饋帶來的影響。 單管共射放大電路靜態(tài)工作點的調試1. 單管共射放大器的電路如圖4-12所示。4.1.2 單管共射放大器第22頁/共27頁圖4-12 單管共射放大器實驗電路圖第23頁/共27頁實驗內(nèi)容：v將ui信號發(fā)生器調到f=1kHz，幅值為5mv，設置靜態(tài)工作點（調節(jié)RP直到輸出波形不失真），記錄此時的IB、IC、Vcev改變輸入信號幅值，使其分別為10mv、20mv、30mv輸出將出現(xiàn)不同程度的非線性失真，用示波器觀察這3種情況的波形，當輸入30mv時，輸出嚴重失真，說明共發(fā)射極放大電路僅適用于小信號放大。1.測量放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻（幅值為5mv）第24頁/共27頁1）電壓放大倍數(shù)：AU=uo/ui 從示波器的輸入輸出波形可求出電壓放大倍數(shù)2）輸入電阻： Ri=Ui/Ii 在輸入端串接一個電阻，在輸入回路中接入AC電壓表和AC