Proteus在模擬電路中仿真應用

Proteus在模擬電路中仿真應用Proteus在很多人接觸都是因為她可以對單片機進行仿真，其實她在模擬電路方面仿真能力也很強大。下面對幾個模塊方面的典型帶那路進行闡述。第1部分模擬信號運算電路仿真1.0 運放初體驗運算，顧名思義，正是數(shù)學上常見的加減乘除以及積分微分等，這里的運算電路，也就是用電路來實現(xiàn)這些運算的功能。而運算的核心就是輸入和輸出之間的關系，而這些關系具體在模擬電路當中都是通過運算放大器實現(xiàn)的。運算放大器的符號如圖1所示。同相輸入端，輸出信號不反相輸入端反相輸入端，輸出信號反相圖1運算放大器符號運算器都工作在線性區(qū)，故進行計算離不開工作在線性區(qū)的“虛短”和“虛斷”這兩個基本特點。與之對應的，在 Proteus中常常用到的放大器有如圖 2幾種。4U1:A7U57U63136362221TL0744154151TL071741圖2Proteus中幾種常見放大器上面幾種都是有源放大器件，我們還經(jīng)常用到理想無源器件，如圖4所示，它的位置在“Category”—“OperationalAmplifiers”—“OPAMP”。第1頁圖4 理想無源放大器件的位置1.1 比例運算電路與加法器這種運算電路是最基本的，其他電路都可以由它進行演變。（1）反相比例運算電路，顧名思義，信號從反相輸入端進入，如圖 5所示。RF10KR1(1)R12K-5.00Volts圖5 反相比例運算電路由“虛斷”“虛短”可知：uo Rf*uiR1我們仿真的值：Ui R1(1)1V,R1 2K,Rf 10K，第2頁故Uo 5V。（2）反相加法運算電路，如圖 6所示，與反相比例運算電路相比多了幾個輸入信號。RFR1(1)10KR15KR25KR3-6.00Volts5K圖6反相加法運算電路滿足的運算法則為：uo(Rf*ui1Rf*ui2Rf*ui3)R1R2R3我們仿真的值：UiR1(1)1V,R1R2R35K,Rf10K，故uo(Rf*ui1Rf*ui2Rf*ui3)6V。R1R2R3（3）同相比例運算電路，顧名思義，信號從同相輸入端進入，如圖 7所示。第3頁RF5KR11K+3.00VoltsR21KR2(2)圖7同相比例運算電路滿足的運算法則為：uo(1Rf)*uiR1我們仿真的值：UiR2(3)0.5V,R11K,R21K,Rf5K，Rf5)*0.53.0V故，uo(1)*ui=(1R11（4）同相加法運算電路，如圖 8所示，與同相比例運算電路相比也只是多了幾個輸入。第4頁RF5KR11KR2(1)R2+2.251K VoltsR31KR4 R1K 1K圖8同相加法運算電路滿足的運算法則為：oRfR'i1R'i2'Ru*i3)u(1)*(u*R2u*R3R1R1其中，R'=R234。//R//R//R我們仿真的值：UiR2(1)0.5V,R11K,R2R3R41K,Rf5K，故，uo(1RfR'*ui1R'R'*ui3)R1)*(*ui2R3R1R2(15)*(0.25*0.50.25*0.50.25*0.5)2.25V11111.2 積分器與微分器（1）積分器如圖9所示，與反相比例運算電路相比，只是將反饋電阻Rf換成電容Cf，信號發(fā)生器設置成10mV、1kHz的方波。示波器設置的界面如圖10所示。其中Waveform用來選擇波形型號，F(xiàn)requency進行頻率設定，Amplitude進行幅度設定。第5頁R320KC10.047uFR1A10KBC+-

DR210KAM FM圖9 積分器圖10信號發(fā)生器界面仍然由“虛短”和“虛斷”得到，運算法則為：

uo1uidt-R1*Cf圖9的仿真結(jié)果如圖11所示。方波在半周期內(nèi)是直線輸出，積分后就成了線性輸出——三角波。第6頁圖11 積分器仿真結(jié)果（2）微分器，如圖 12所示，與積分器相比，將反饋電容 Cf與反相輸入端R1對調(diào)。信號發(fā)生器設置成 10mV、1kHz的三角波。RF1KC1+

AB510pFC-AM FMDR21K圖12微分器滿足的運算法則為：duiuoRf*C*1dt圖12的仿真結(jié)果如圖13所示.三角波在半周期內(nèi)是線性輸出，經(jīng)過微分后，就成了直線輸出——方波。第7頁圖13 微分器仿真結(jié)果1.3 波形發(fā)生器由上面的函數(shù)型號發(fā)生器可以看到， 能將常用的波形都輸出來。然而，波形中最基本的算方波，經(jīng)過一次積分可以變成三角波，經(jīng)過兩次積分就變成三角波。這里運用555定時器來形成方波。555定時器組成的多諧振蕩器是在內(nèi)部通過對電容的充放電，改變比較器（運放構(gòu)成）的輸入電壓，從而使觸發(fā)器改變狀態(tài)的。電路如圖 14所示。其中Out1、Out2和Out3分別輸出的波形如圖 15所示。第8頁ABCDout1R5out281kC143R1R2R3CRQout3CV710uF10k10k10kDCR45CVU162kRV12D6TRNTH20kG1C2C3C455547nF10nF10nFC5C61nF1nF圖14 波形發(fā)生電路圖15波形發(fā)生電路仿真結(jié)果第9頁1.4 直流電源電子產(chǎn)品中很多地方都需要直流電源來供電。這種電源雖然可以考慮直接使用干電池，但比較經(jīng)濟實用的辦法是利用由電網(wǎng)提供的交流電源經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓以后得到的。對于一般直流電源，包括電源變壓器、整流電路、濾波器和穩(wěn)壓電路四個組成部分。對于直流電源的主要要求是，輸出的電壓的幅值穩(wěn)定，即當電網(wǎng)電壓或負載電流波動時能基本保持不變； 直流輸出電壓平滑，脈動成分小；交流電變換成直流電時的轉(zhuǎn)換效率高。其電路仿真圖見圖 16.ABCDU178051VIVO3DNBR1G2C1R1+8.44C2C3C4+5.0010k470uACVolts0.1uF470u0.1uFACVoltsDF08S圖16 直流穩(wěn)壓電源（1）變壓電路這部分通過變壓器將幅值較大交流電變?yōu)榉蹈〉慕涣麟?。這部分圖 16沒有體現(xiàn)。（2）整流電路整流電路的作用是將交流電變換成直流電。 采用橋式整流電路，它由4個二極管構(gòu)成橋式電路，電路如圖 5-73所示。（3）濾波電路整流電路雖然可以將交流電變成直流電， 但輸出的電壓是單相脈動的，在很多設備中，這種脈動是不允許的，因此我們還必須設計出減小脈動程度的電路，這就是濾波電路。濾波電路也有很多種，這里采用電容濾波。他的原理：電容為儲能元件，兩端的電壓不能在電路狀