電路原理Protel設(shè)計(jì)

1、No.1課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、課程設(shè)計(jì)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(guò)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(shí)電路分析與計(jì)算的基本方法，具備進(jìn)行試驗(yàn)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(jì)是理論教學(xué)之后的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)課程理論和課程實(shí)驗(yàn)的綜合和補(bǔ)充。學(xué)會(huì)并利用portal 99se軟件，對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算和仿真，求出對(duì)應(yīng)的電流、電壓值。并用結(jié)點(diǎn)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(shí)計(jì)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(shí)波形如何改變。通過(guò)查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，撰寫(xiě)報(bào)告，完成一個(gè)較完整的設(shè)計(jì)過(guò)程，將抽

2、象的理論知識(shí)與實(shí)際電路設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起，加深對(duì)課程知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用，培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，以及工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。用protel軟件實(shí)現(xiàn)電子電路的設(shè)計(jì)與仿真，極大地提高了電子電路設(shè)計(jì)的效率和效益，已成為電路設(shè)計(jì)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(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，它豐富的仿真器件庫(kù)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(jì)人員的青睞。使用Protel 99 SE進(jìn)行電路仿真時(shí)，不需要編寫(xiě)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(huà)電路圖自動(dòng)生成網(wǎng)表文件并進(jìn)行仿真，仿真類型的選擇通過(guò)對(duì)話框完成，十分方便。然而，仿真時(shí)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(duì)電路原理的深刻把握，又需要注意軟件的特點(diǎn)。二、電路課程設(shè)計(jì)的基本要求（1）綜合運(yùn)用電路課程中所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課；（2） 通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；（3） 了解并學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)輔助電路分析軟件protel 99se的使用；（4） 對(duì)電路進(jìn)行分析、計(jì)算；（5） 學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)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(xiě)好課程設(shè)計(jì)做好收尾工作。No.2課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)三、課程設(shè)計(jì)的

4、主要內(nèi)容一）方案設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)刻開(kāi)關(guān) S 由位置 2 合向位置 1 ，在t =時(shí)刻開(kāi)關(guān)S由位置1合向位置2，求t0時(shí)， L兩端的電壓及電流（ 時(shí)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(jì)說(shuō)明書(shū)3.仿真方案確定利用軟件繪制電路原理圖，設(shè)置各個(gè)參數(shù)，將原理圖仿真運(yùn)行，獲得曲線其中，可用矩形波模擬電源的接通與斷開(kāi)，要求矩形波的周期

5、為 0.2 S，峰谷時(shí)間相等，具體步驟見(jiàn)原理圖設(shè)計(jì)部分。二）電路理論分析（求解電路物理量） 在t = 0之前，由于開(kāi)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(wú)電流，t=0時(shí)刻開(kāi)關(guān)S由位置2合向位置1，故此時(shí)L為零狀態(tài)響應(yīng)，有： 其中，時(shí)間常數(shù)，有： 對(duì)應(yīng)的電壓為： 由于t=時(shí)刻開(kāi)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(shí)有： 帶入電路參數(shù)后，得表達(dá)式為：No.4課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)三） 電路原理圖設(shè)計(jì) 將原電路圖的電壓源等效成為電流源經(jīng)過(guò)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(kāi)

6、關(guān)開(kāi)閉(這里通過(guò)對(duì)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(gè)電路原理圖設(shè)計(jì)的過(guò)程:No.5課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.放置元件首先，選擇Libraries目錄下的Sim庫(kù)中的Simulation Symbols.lib字庫(kù)作為元件庫(kù)。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(gè)電阻、一個(gè)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(lái)，如圖（3）所示。3.設(shè)置結(jié)點(diǎn)為方便觀測(cè)電感兩端電壓，設(shè)置結(jié)點(diǎn)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(shí)間Time Delay相等且均

7、為脈沖周期Period的一半，脈沖的上升時(shí)間Rise Time 下降時(shí)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(jì)說(shuō)明書(shū)四）仿真分析1.步驟將畫(huà)好的電路原理圖加上地線，執(zhí)行 Simulate - Run 命令，運(yùn)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(guò)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(jì)說(shuō)明書(shū)根據(jù)電流，t=時(shí)刻相當(dāng)于原電路中“t=0時(shí)刻開(kāi)關(guān)S由位置2合向位置1”所以，減去相差的時(shí)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(gè)周期內(nèi)的情況）（）（）經(jīng)過(guò)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(jì)說(shuō)明書(shū)六）參考文獻(xiàn)1.邱關(guān)源.電路M.北