《基于Multisim+Proteus+Altium Designer的電路設(shè)計、仿真與制板》全套教學(xué)課件

基于Multisim+Proteus+AltiumDesigner的電路設(shè)計、仿真與制板

第1章電路設(shè)計與基礎(chǔ)知識第2章常見的電子元器件第3章基于Multisim的典型單元電路仿真分析第4章基于Proteus的音頻功率放大器設(shè)計與仿真分析第5章8路搶答器電路設(shè)計與仿真分析第6章制作個人元件庫及庫元件制作第7章單片機綜合實驗電路板設(shè)計第8章基于STM32的DDS信號源硬件電路設(shè)計全套可編輯PPT課件第1章電路設(shè)計基礎(chǔ)知識

內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置建立電路、電路板的基本概念內(nèi)容設(shè)置電路與電路圖的基本概念；印制電路板設(shè)計、工藝設(shè)計及生產(chǎn)流程能力培養(yǎng)具備電路基本知識及專業(yè)素養(yǎng)能力本章特色通過豐富的圖片介紹電路的基本概念及印制電路板的生產(chǎn)流程1.1電路的基本概念1、什么是電路

電路又稱導(dǎo)電回路或電子回路，是電流流過的回路，是用金屬導(dǎo)線將電氣、電子部件（如電阻、電容、電感、二極管、三極管、電源和開關(guān)等）按一定方式連接起來構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。2、電路的分類根據(jù)電路中流過的電流性質(zhì)，一般把電路分為直流電路和交流電路兩種，直流電通過的電路稱為“直流電路”，交流電通過的電路稱為“交流電路”。根據(jù)電路所處理信號的不同，電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。1.2電路圖

電路圖是指反映電路中元器件之間電氣連接關(guān)系的圖，在日常的工作中，電路圖通常是指電路原理圖。電路圖是所有電子產(chǎn)品的“檔案”，掌握電路圖是從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)、裝配、調(diào)試及維修的重要基礎(chǔ)。

根據(jù)電路應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域的不同，電路中常涉及電路框圖、電路原理圖、印制電路板圖、電路元器件分布圖、電路板裝配圖、電路點位圖和電路實物圖等概念，而且容易混淆，下面分別加以說明。1．電路框圖

電路框圖又稱電路方框圖，是一種用方框、線段和箭頭表示電路各組成部分之間的相互關(guān)系的功能圖，其中每個方框都表示一個單元電路，線段和箭頭則表示單元電路之間的關(guān)系和電路中信號的走向。

圖1-2

調(diào)光臺燈的電路框圖

電路原理圖是由代表不同電子元器件的元器件符號、各元器件符號之間的連線及連線之間的節(jié)點所構(gòu)成的一種圖紙，是電子產(chǎn)品中最常見的一種電路圖（日常所說的“電路圖”主要是指電路原理圖）。

2．電路原理圖圖1-3

調(diào)光臺燈的電路原理圖

印制電路板圖是一種布線圖，是用于制作印制電路板的圖紙，印制電路板圖又稱印制線路板圖，簡稱印制圖或PCB（PrintedCircuitBoard）圖。印制電路板圖一般包含印制線路（銅箔線條）和接點，調(diào)光臺燈的印制電路板圖如圖1-4所示。3．印制電路板圖圖1-4

調(diào)光臺燈的印制電路板圖電路元器件分布圖是一種能直觀表示實物電路中元器件實際分布情況的圖。4．電路元器件分布圖

圖1-5

調(diào)光臺燈的電路元器件分布圖電路板裝配圖是電子產(chǎn)品整機裝配圖的一部分，電路板裝配圖上的符號往往是電子元器件的實物外形圖。5．電路板裝配圖6．電路點位圖

電路點位圖是一種電子文檔格式，該文檔主要包含印制電路板圖和電路板圖上元器件的名稱、電壓、電流及該元器件與其他元器件之間的連接關(guān)系等信息。7．電路實物圖

電路實物圖就是電子電路的實際物體圖片，也就是在印制電路板上安裝元器件后的實物圖，

印制電路板又稱印制線路板，簡稱印制板或PCB，由絕緣底板、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元器件的焊盤組成，如圖1-7所示。1．印制電路板簡介1.3印制電路板

圖1-7

印制電路板2．印制電路板的組成

目前的印制電路板主要由以下幾部分組成。

（1）印制線（Pattern）（2）介電層（Dielectric）（3）孔（ThroughHole/Via）（4）焊盤（SolderingPad）（5）元器件面（ComponentSide）（6）焊接面（SolderSide）（7）阻焊層（SolderResistant/SolderMask）1）根據(jù)印制電路板的層數(shù)來分

印制電路板可分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達幾十層。3．印制電路板的分類（1）單面板。（a）單面板頂層（b）單面板底層圖1-8單面板（2）雙面板（a）雙面板頂層（b）雙面板底層圖1-9雙面板

在絕緣基板上制成三層或三層以上電路的電路板稱為多層板（Multi-LayerBoards），它是由幾層較薄的單面板或雙面板黏合而成的，其厚度一般為1.2～2.5mm，如圖1-16所示。（3）多層板

圖1-16多層電路板拼接示意圖多層板結(jié)構(gòu)示意圖2）Cadenceallegro3）PADS4）Proteus1）Protel/AltiumDesigner4．印制電路板設(shè)計軟件1）繪制電路原理圖2）生成網(wǎng)絡(luò)表3）設(shè)計PCB圖4）PCB圖保存與提交1．印制電路板（PCB）圖的設(shè)計步驟1.4印制電路板圖設(shè)計基礎(chǔ)1）印制電路板圖的整體布局2）印制電路板圖的元器件布局3）印制電路板圖的導(dǎo)線布局4）印制電路板圖的焊盤布局5）印制電路板圖的導(dǎo)線寬度設(shè)計6）印制電路板圖的導(dǎo)線間距設(shè)計7）印制電路板圖的導(dǎo)線圖形設(shè)計2．印制電路板圖的布局1.4印制電路板圖設(shè)計基礎(chǔ)1.5印制電路板的生產(chǎn)工藝和制作過程1.5.1印制電路板的生產(chǎn)工藝現(xiàn)代印制電路板的制造工藝主要分為減成法、加成法和積層法。1．減成法

利用化學(xué)品或機械將空白的電路板（即鋪有一塊完整金屬箔的電路板）上不需要的地方除去，余下的地方便是需要的電路，稱為減成法。2．加成法

在絕緣基材表面有選擇地沉積導(dǎo)電金屬而形成導(dǎo)電圖形（電路圖）的方法，稱為加成法。3．積層法

積層法是制作多層板的方法之一，是在制作內(nèi)層后才包上外層，再對外層用減成法或加成法處理的一種方法。不斷重復(fù)積層法的動作，可以得到更多層的多層板，此為順序積層法。1．用電路設(shè)計軟件設(shè)計印制電路板圖1.5.2簡單印制電路板的制作過程2．打印印制電路板圖（PCB圖）3．裁剪覆銅板4．預(yù)處理覆銅板5．轉(zhuǎn)印電路板6．腐蝕電路板7．電路板鉆孔8．電路板預(yù)處理1.6印制電路板組裝過程1.5.3印制電路板的工業(yè)生產(chǎn)過程

本章對電路設(shè)計所涉及的電路基本概念及印制電路板設(shè)計、生產(chǎn)流程進行了介紹，為后續(xù)的電路設(shè)計積累設(shè)計經(jīng)驗。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，通過學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，學(xué)生可具備電路、PCB及PCB生產(chǎn)流程等方面的專業(yè)知識，因此設(shè)計了以下觀察點。（1）詢問電路的定義、電路的分類、電路的組成等基本概念，對其具備的專業(yè)知識進行合理性評價。（2）詢問印制電路板的定義、構(gòu)成、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程，對其具備的印制電路板的工程知識進行合理性評價。1.7電路知識形成觀察點分析END謝謝！第2章常見的電子元器件

內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置能夠識別電阻、電容、二極管、三極管、場效應(yīng)管、常見的集成電路、三端穩(wěn)壓管、晶振、遙控接收頭、開關(guān)、插接件、跳線等電子元器件及對應(yīng)的原理圖符號和封裝圖內(nèi)容設(shè)置電阻、電容、二極管、三極管、場效應(yīng)管、常見的集成電路、三端穩(wěn)壓管、晶振、遙控接收頭、開關(guān)、插接件、跳線等元器件介紹能力培養(yǎng)電子元器件的識別能力及專業(yè)素養(yǎng)能力本章特色以圖形的方式介紹電子元器件的實物圖、電子元器件的原理圖符號圖及其對應(yīng)的封裝圖2.1電子元器件基本知識1、電子元器件的分類（1）根據(jù)電子元器件工作時其內(nèi)部是否需要能（電）源來分，可以分為有源元器件和無源元器件。（2）根據(jù)電子元器件是否采用半導(dǎo)體集成的特性來分，可以分為分立元器件和集成電路。（3）根據(jù)電子元器件的封裝來分，可以分為通孔式封裝元器件和表面貼片式封裝元器件。（4）根據(jù)電子元器件的功能來分，可以分為電阻類、電容類、電感類、電位器類、開關(guān)類、繼電器類、連接器類、二極管類、三極管類、場效應(yīng)管類、IC類及新型電子元器件。2．電子元器件的原理圖符號

電子元器件的原理圖符號是電路圖的主要構(gòu)成部分，要求電子元器件的原理圖符號的引腳名稱和編號與電子元器件的實物的引腳名稱和編號必須保持一致，但電子元器件的原理圖符號形狀和引腳位置與實際的元器件形狀和引腳位置可以不一樣。3．電子元器件封裝

電子元器件封裝（Footprint）又稱元器件外形名稱，是由電子元器件焊接到印制電路板（PCB）上的外觀圖形和焊盤圖形所構(gòu)成的，其功能是提供給電路板設(shè)計者使用，換言之，電子元器件封裝就是電路板上的元器件。

2.2.1電阻器的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖

電阻器（Resistor）簡稱電阻，在電路圖中常用“字母R+數(shù)字”表示，如電路圖中的“R1”電阻，表示編號為“1”的電阻。根據(jù)阻值的特性，電阻常分為三大類：固定電阻、變電阻（電位器、可變電阻）和特殊電阻（熱敏電阻、光敏電阻和壓敏電阻）。1．固定電阻圖2-1

通孔式固定電阻的外形、原理圖符號及封裝圖圖2-2

10K貼片式固定電阻的外形、原理圖符號及封裝圖

2.2.1電阻器的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2．排阻

排阻（NetworkResistor）即網(wǎng)絡(luò)電阻器。排阻是將若干個參數(shù)完全相同的電阻集中封裝在一起，組合制成的。它們的一個引腳都連到一起，作為公共引腳。其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由n個電阻構(gòu)成的，那么它就有n+1只引腳，一般來說，最左邊的那個是公共引腳。圖2-310K通孔式排阻的外形、原理圖符號及封裝圖

2.2.1電阻器的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖

電位器（Potentiometer）是具有三個引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元器件，是可變電阻器的一種。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成，當(dāng)電刷沿電阻體移動時，在輸出端可獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。3．電位器圖2-4單聯(lián)旋轉(zhuǎn)電位器的外形、原理圖符號及封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖4．光敏電阻5．熱敏電阻2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.2

電容器的原理圖符號及其封裝圖1．貼片電容2．通孔式電容2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.2

電容器的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.3電感器的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.4

二極管的原理圖符號及其封裝圖1、貼片二極管2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.4

二極管的原理圖符號及其封裝圖2、通孔式二極管2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.4

二極管的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖4、通孔式四腳整流橋2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.5三極管的原理圖符號及封裝2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.6場效應(yīng)管的原理圖符號及封裝2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.7集成電路的識別及封裝1）SIP2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.7集成電路的識別及封裝2）SOP2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.7集成電路的識別及封裝3）DIP2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.7集成電路的識別及封裝4）PGA封裝2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.7集成電路的識別及封裝5）PLCC封裝6）BGA封裝2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖6．集成電路的原理圖符號與封裝對應(yīng)關(guān)系1）邏輯門電路2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖（2）觸發(fā)器（3）鎖存器2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.8三端集成穩(wěn)壓器及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.9

晶振及其封裝圖2.2.10光電耦合器及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.11

遙控器接收頭及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.12

開關(guān)及其封裝圖1．撥碼開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.12

開關(guān)及其封裝圖2、輕觸開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.12

開關(guān)及其封裝圖3．自鎖開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.12

開關(guān)及其封裝圖4．單刀單擲開關(guān)5、單刀雙擲開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.12

開關(guān)及其封裝圖6．單刀多擲開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖7．雙刀單擲開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖8．雙刀雙擲開關(guān)2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.13

繼電器及其封裝圖2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.14

插接件及其封裝圖1、排針與排母2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.14

插接件及其封裝圖2．USB插座2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.14

插接件及其封裝圖（2）DC電源插座2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.14

插接件及其封裝圖（3）音頻插頭/插座2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.14

插接件及其封裝圖（5）D插頭/插座（6）RJ45插座2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖2.2.15跳線

本章對電路設(shè)計中常用的元器件的功能、原理圖符號及封裝圖進行了介紹，為后續(xù)在電路設(shè)計中能正確掌握元器件的引腳功能及封裝使用提供服務(wù)。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，在完成本章的學(xué)習(xí)后，需對學(xué)生元器件的識別能力進行合理性評價，因此在教學(xué)實施過程中設(shè)計了以下觀察點。（1）詢問電阻、電容、電感、二極管、三極管等分立元器件的引腳、原理圖符號、封裝圖等基本知識，對其具備的分立元器件的屬性知識進行合理性評價。（2）詢問各種集成電路元器件的引腳、原理圖符號、封裝圖等基本知識，對其具備的集成電路元器件的屬性知識進行合理性評價。（3）詢問各種接口元器件的引腳、原理圖符號、封裝圖等基本知識，對其具備的接口元器件的屬性知識進行合理性評價。2.3元器件識別能力形成觀察點分析本章小結(jié)

在電路設(shè)計中學(xué)生最困惑的是對電子元器件不了解，不知道電子元器件是什么樣子，更不知道如何設(shè)計電路，為了解決學(xué)生的困惑，本章詳細(xì)介紹電路設(shè)計中常用的電阻、電容、電感、二極管、三極管、場效應(yīng)管、常見的集成電路、三端集成穩(wěn)壓器、晶振、光電耦合器、遙控器接收頭、開關(guān)、插接件及跳線等電子元器件的基本概念，通過圖形的方式介紹電子元器件的外形、原理圖符號及其與軟件庫的封裝圖之間的關(guān)系，為后續(xù)設(shè)計電路原理圖和印制電路板圖提供幫助。END謝謝！第3章基于Multisim的典型單元電路仿真分析

內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置能夠運用Multisim軟件對專業(yè)基礎(chǔ)課中典型單元電路的功能進行仿真，能夠根據(jù)仿真結(jié)果分析各單元電路的工作原理及參數(shù)設(shè)置，能夠運用Multisim中的虛擬儀器分析電路中的各項功能指標(biāo)內(nèi)容設(shè)置直流穩(wěn)壓源、混聯(lián)直流電路、串聯(lián)諧振電路、單管共射放大電路、測量放大電路、電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路、有源濾波器電路、集成選頻放大器、譯碼器構(gòu)成的跑馬燈、二十四進制計數(shù)器和基于51單片機的跑馬燈控制等典型單元電路的原理圖設(shè)計及仿真能力培養(yǎng)問題分析能力（工程教育認(rèn)證12條標(biāo)準(zhǔn)的第2條），使用現(xiàn)代工具能力（工程教育認(rèn)證12條標(biāo)準(zhǔn)的第5條）本章特色通過典型的單元電路設(shè)計案例分析，學(xué)習(xí)電路設(shè)計的分析方法和Multisim軟件的使用方法，提高學(xué)生的電路設(shè)計能力和軟件操作能力基于能力形成性的教學(xué)設(shè)計（1）檢查學(xué)生設(shè)計的直流穩(wěn)壓源仿真原理圖能否輸出穩(wěn)定的±15V直流電壓。（2）檢查學(xué)生設(shè)計的直流穩(wěn)壓源的電壓調(diào)整率是否不大于0.5%。（3）檢查學(xué)生設(shè)計的直流穩(wěn)壓源的電壓負(fù)載調(diào)整率是否不大于2%。（4）檢測學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計，詢問學(xué)生能否設(shè)計出±5V直流電壓。能否修改變壓器的線圈比，觀察變壓器T2輸出電壓值的變化以及對穩(wěn)壓器產(chǎn)生的影響。（5）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（6）總結(jié)Multisim軟件的繪制仿真原理圖的步驟。3.1基于Multisim的直流穩(wěn)壓源電路的仿真分析3.1基于Multisim的直流穩(wěn)壓源電路的仿真分析3.1.1直流穩(wěn)壓源設(shè)計要求

能將220V市電轉(zhuǎn)換為±15V的兩路直流穩(wěn)壓源，最大輸出電流為1A，電壓調(diào)整率小于或等于0.5%，負(fù)載調(diào)整率小于或等于2%，紋波電壓（峰峰值）小于或等于5mV，具有過流（短路）保護功能。2．電子元器件的原理圖符號3.1.2基于Multisim的直流穩(wěn)壓源電路仿真原理圖設(shè)計3．電子元器件封裝

表3-1直流穩(wěn)壓源的元器件信息元器件（Component）元器件庫子庫元器件編號標(biāo)稱值A(chǔ)C_POWERSourcesPOWER_SOURCESV1（電壓源）220V/50HzSPSTBasicSWITCHS1（單刀單擲開關(guān)）—GROUNDSourcesPOWER_SOURCES地—1P1S_TAPPEDBasicTRANSFORMERT2（變壓器）15∶1∶11B4B42DiodesFWBBR1（整流橋）—100nFBasicCAPACITORC7～C8（無極性電容）見圖3-91000μF/4.7μFBasicCAP_ELECTROLITC1～C6（電解電容）見圖3-91N4001DiodesDIODED1～D2（普通二極管）見圖3-9LM7815CTPowerVOLTAGE_REGULATORU1（7815穩(wěn)壓管）—LM7915CTPowerVOLTAGE_REGULATORU2（7915穩(wěn)壓管）—100ΩBasicRESISTORR1～R2（可變電阻）見圖3-11

3.1.3基于Multisim的直流穩(wěn)壓源電路仿真分析2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖（1）在仿真過程中，將R1和R2調(diào)整為75%（即1500Ω）時，正端負(fù)載電流為10mA，負(fù)端負(fù)載電流為?10mA，圖3-13中的正端輸出電壓將變?yōu)?5.011V，負(fù)端輸出電壓將變?yōu)?15.050V。

（2）在仿真過程中，將R1和R2調(diào)整為5%（即100Ω）時，正端負(fù)載電流為148mA，負(fù)端負(fù)載電流為?148mA，圖3-13中的正端輸出電壓將變?yōu)?4.824V，負(fù)端輸出電壓將變?yōu)?14.871V。

故正向電壓負(fù)載調(diào)整率為負(fù)向電壓負(fù)載調(diào)整率為

它們都低于設(shè)計要求的1.5%，顯然滿足設(shè)計要求。不同計算機在仿真時讀出的仿真值略有不同，但相差不大，不影響設(shè)計結(jié)果。（3-3）（3-4）2.2常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖3.2

基于Multisim的混聯(lián)直流電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的混聯(lián)直流電路仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生運用的電路分析方法（節(jié)點電壓法、回路電流法）列出電路的方程，對比軟件仿真測試之間的關(guān)系。（3）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（4）總結(jié)Multisim軟件的繪制仿真原理圖及靜態(tài)工作點的仿真步驟。3.2

基于Multisim的混聯(lián)直流電路的仿真分析

在直流電路中，當(dāng)出現(xiàn)多個電壓源、電流源及多個電阻的混聯(lián)時，直流電路的分析將變得相對復(fù)雜，通常采用電路定理列寫電壓、電流方程并依據(jù)其求解的方式實現(xiàn)對電路的分析，當(dāng)電路復(fù)雜到一定程度時，就需借助計算機進行輔助運算。利用Multisim的直流/交流工作點分析功能，可以快速地解決這一問題。

本節(jié)通過Multisim的原理圖編輯器繪制了4網(wǎng)孔的混聯(lián)直流電路的原理圖，運用Multisim的仿真工具分析混聯(lián)直流電路的靜態(tài)工作點的電流和電壓，提高學(xué)生對復(fù)雜電路的靜態(tài)工作點的分析能力，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.2

基于Multisim的混聯(lián)直流電路的仿真分析1．復(fù)雜混聯(lián)直流電路的仿真原理圖設(shè)計3.2

基于Multisim的混聯(lián)直流電路的仿真分析表3-2混聯(lián)直流電路的元器件信息元器件（Component）元器件庫子庫元器件編號標(biāo)稱值DC_POWERSourcesPOWER_SOURCESV1（電壓源）12VDC_POWERSourcesPOWER_SOURCESV2（電壓源）24VDC_CURRENTSourcesSIGNAL_CURRENT_SOURCESI1（電流源）2AGROUNDSourcesPOWER_SOURCES——5ΩBasicRESISTORR1、R4（電阻）5?10ΩBasicRESISTORR2、R5（電阻）10?20ΩBasicRESISTORR3（電阻）20?3.2

基于Multisim的混聯(lián)直流電路的仿真分析2．復(fù)雜混聯(lián)直流電路靜態(tài)工作點狀態(tài)分析3.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的串聯(lián)諧振電路仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生改變參數(shù)計算諧振的頻率。（3）詢問學(xué)生對產(chǎn)生諧振的條件、幅頻特性以及相頻特性等基本概念。（4）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（5）總結(jié)Multisim軟件傅里葉分析方法的仿真步驟。3.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等，即XC=XL時，電路中的電壓u與電流i的相位相同，電路呈現(xiàn)電阻性，這種現(xiàn)象叫作串聯(lián)諧振。本節(jié)通過Multisim的原理圖編輯器繪制基于電阻、電感及電容的串聯(lián)諧振電路原理圖，并運用Multisim中的虛擬波特分析儀工具分析串聯(lián)諧振電路的諧振現(xiàn)象。讀者通過分析串聯(lián)諧振電路的幅頻特性和相頻特性，可掌握相關(guān)分析方法，從而提高使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。1．串聯(lián)諧振電路設(shè)計要求

設(shè)計一個由電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)諧振電路，分析其串聯(lián)諧振特性。3.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析2．串聯(lián)諧振電路的仿真原理圖設(shè)計3.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析表3-3串聯(lián)諧振電路的元器件信息名稱（Component）元器件庫子庫元器件編號標(biāo)稱值A(chǔ)C_POWERSourcesPOWER_SOURCESV1（交流電壓源）有效值（RMS）=1V，頻率為159Hz，相位為0oGROUNDSourcesPOWER_SOURCES——1HBasicINDUCTORL1（電感）1H1μFBasicCAPACITORC1（電容）1μF1k?BasicPOTENTIOMETERR1（可變電阻）1k?BodePlotter虛擬波特分析儀位于儀器欄中，編號為XBP13.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析3．串聯(lián)諧振電路仿真分析1）串聯(lián)諧振電路的幅頻和相頻特性曲線分析3.3

基于Multisim的串聯(lián)諧振電路的仿真分析3．串聯(lián)諧振電路仿真分析2）串聯(lián)諧振電路的傅里葉分析3.4基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能計算出放大電路的輸出電阻、輸入電阻以及電路的電壓放大倍數(shù)。（3）要求學(xué)生掌握放大電路的動態(tài)分析方法。（4）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（5）總結(jié)Multisim軟件單管共射放大電路靜態(tài)工作點仿真分析方法的步驟。3.4基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析

單管共射放大電路是放大電路的基本形式，要在放大電路中對微弱信號進行不失真的放大，必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，并對電路的電壓增益、輸入電阻及輸出電阻進行分析。

本節(jié)運用Multisim的原理圖編輯器繪制基于2N2222晶體管共射放大電路的原理圖，并通過Multisim的虛擬示波器、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器、虛擬電流表和虛擬電壓表等仿真工具分析單管共射放大電路的靜態(tài)工作點與放大倍數(shù)，使學(xué)生掌握單管共射放大電路的靜態(tài)工作點的集電極電流、電流放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻及輸出電阻的計算方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.4基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析1.單管共射放大電路原理圖設(shè)計3.4基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析表3-4單管共射放大電路的元器件信息元器件（Component）元器件庫子庫元器件編號標(biāo)稱值VCCSourcesPOWER_SOURCESVCC12VGROUNDSourcesPOWER_SOURCES——2N2222TransistorsBJT_NPNQ1（晶體管）NPN10μFBasicCAP_ELECTROLITC1～C2（電解電容）10μF47μFBasicCAP_ELECTROLITC3（電解電容）47μF60k?/30k?/3k?/2k?/100?/10k?BasicRESISTORR1/R2/R3/R4/R5/R6（電阻）60k?/30k?/3k?/2k?/100?/10k?Functiongenerator虛擬函數(shù)信號發(fā)生器位于儀器欄中，編號為XFG1，雙擊其圖標(biāo)，設(shè)置為1kHz、5mV的正弦波Oscilloscope虛擬示波器位于儀器欄中，編號為XSC1，雙擊其圖標(biāo)，將時間掃描參數(shù)Timebase的量程Scale設(shè)為500μs/Div，將ChannelA的量程Scale設(shè)置為10mV/Div，將ChannelB的量程Scale設(shè)置為200mV/Div3.4基于Multisim的單管共射放大電路的仿真分析2．單管共射放大電路靜態(tài)工作點仿真分析3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim測量放大電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能計算出測量放大電路電壓放大倍數(shù)。（3）要求學(xué)生掌握放大電路的動態(tài)分析方法。（4）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（5）詢問測量放大電路的中放大器的基本特性及相關(guān)概念。3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析

測量放大器又稱為數(shù)據(jù)放大器或儀表放大器，常用于熱電偶、應(yīng)變電橋流量計、生物電測量及其他有較大共模干擾的緩慢變化微弱信號的測量。

本節(jié)運用Multisim的原理圖編輯器繪制基于運算放大器的測量放大電路的原理圖，并對其工作原理進行理論分析，然后通過Multisim的虛擬示波器和虛擬函數(shù)信號發(fā)生器驗證測量放大電路的放大倍數(shù)，使學(xué)生掌握測量放大電路的設(shè)計方法及放大倍數(shù)的計算方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析1．測量放大電路原理圖設(shè)計3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析表3-5測量放大器電路元器件信息元器件（Component）元器件庫子庫元器件編號標(biāo)稱值OPAMP_3T_VIRTUALAnalogANALOG_VIRTUAL（虛擬模擬元器件庫）A1～A3（運算放大器）理想放大器GROUNDSourcesPOWER_SOURCES——10k?BasicRESISTORRG、R4、R610kΩ100k?BasicRESISTORR1、R2、R5、R7100k?Functiongenerator虛擬函數(shù)信號發(fā)生器位于儀器欄中，編號為XFG1，雙擊其圖標(biāo)，設(shè)置為1kHz、5mV的正弦波3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析2、測量放大電路原理分析3.6基于Multisim的電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能分析電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理。（3）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析

電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路用來將模擬電壓轉(zhuǎn)換為脈沖信號，該輸出脈沖信號的頻率與輸入電壓的大小成正比。把電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號后，可以明顯地增強信號的抗干擾能力，有利于遠(yuǎn)距離傳輸。電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路被廣泛地用于模擬?數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換、調(diào)頻、遙測、遙感等各種設(shè)備中。

本節(jié)運用Multisim的原理圖編輯器繪制基于741的電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路原理圖，并對電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理進行分析，然后通過Multisim的虛擬示波器仿真工具驗證電路設(shè)計的正確性，使學(xué)生掌握電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析1．電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路原理圖設(shè)計3.5基于Multisim的測量放大電路的仿真分析2電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路仿真3.9基于Multisim的譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能分析譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的工作原理。（3）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（4）對電路進行創(chuàng)新設(shè)計。3.9基于Multisim的譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的仿真分析

跑馬燈就是逐個、分時、通電點亮的指示燈群。能實現(xiàn)跑馬燈功能的電路就是跑馬燈電路，跑馬燈電路有多種方式，本節(jié)采用譯碼器來設(shè)計跑馬燈電路。

本節(jié)運用Multisim的原理圖編輯器繪制基于譯碼器的跑馬燈電路的原理圖，然后通過Multisim的模擬仿真和虛擬字發(fā)生器驗證電路設(shè)計的正確性，使學(xué)生掌握譯碼器的工作原理和跑馬燈的設(shè)計方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.9基于Multisim的譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的仿真分析1．基于譯碼器的跑馬燈電路的原理圖設(shè)計3.9基于Multisim的譯碼器構(gòu)成的跑馬燈電路的仿真分析2、基于譯碼器構(gòu)成的跑馬燈的電路原理分析

可觀察到探針X1（滅）、X2～X16（亮）；X1（亮）、X2（滅）、X3～X16（亮）；X1～X2（亮）、X3（滅）、X4～X16（亮）；X1～X3（亮）、X4（滅）、X5～X15（亮）；以此規(guī)律每次只亮一個燈，類似于跑馬燈。3.10基于Multisim的二十四進制計數(shù)器電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的二十四進制電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能分析二十四進制電路的工作原理、熟悉電路中各元器件的工作特性。（3）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（4）能運用不同的設(shè)計方法設(shè)計二十四進制電路；能設(shè)計十二或六十進制仿真電路。（5）能看懂邏輯分析儀的輸出邏輯波形3.10基于Multisim的二十四進制計數(shù)器電路的仿真分析

計數(shù)是一種最基本的運算，計數(shù)器就是實現(xiàn)這種運算的邏輯電路，計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要用來對脈沖進行計數(shù)，以實現(xiàn)測量、計數(shù)和控制的功能，同時兼有分頻功能。計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如在電子計算機的控制器中對指令地址進行計數(shù)，以便順序取出下一條指令，如在運算器中做乘法、除法運算時記下加法、減法次數(shù)，又如在數(shù)字儀器中對脈沖的計數(shù)等。

本節(jié)運用Multisim的原理圖編輯器繪制二十四進制計數(shù)器的電路原理圖，然后通過Multisim的虛擬數(shù)碼管和虛擬邏輯分析儀驗證電路設(shè)計的正確性，使學(xué)生掌握計數(shù)器的工作原理和設(shè)計方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.10基于Multisim的二十四進制計數(shù)器電路的仿真分析1．二十四進制計數(shù)器原理圖設(shè)計

3.10基于Multisim的二十四進制計數(shù)器電路的仿真分析2、二十四進制計數(shù)器電路仿真分析

3.11基于Multisim的51單片機控制的跑馬燈電路的仿真分析教學(xué)設(shè)計：（1）檢測學(xué)生基于Multisim的51單片機控制的跑馬燈電路的仿真分析結(jié)果。（2）要求學(xué)生能分析51單片機控制的跑馬燈電路的工作原理。（3）檢測學(xué)生對虛擬儀器的使用情況。（4）總結(jié)Mulitsim的單片機電路的設(shè)計過程及仿真方法。3.11基于Multisim的51單片機控制的跑馬燈電路的仿真分析

本節(jié)將分析基于Multisim的51單片機來實現(xiàn)跑馬燈的原理，然后在Multisim的原理圖編輯器中繪制51單片機控制電路、加載單片機控制程序，并通過Multisim的虛擬藍色發(fā)光二極管模擬跑馬燈的功能，驗證電路設(shè)計的正確性，使學(xué)生掌握51單片機的工作原理和設(shè)計方法，從而提高學(xué)生使用現(xiàn)代工具的能力和電路分析能力。3.11基于Multisim的51單片機控制的跑馬燈電路的仿真分析1．51單片機控制的跑馬燈電路仿真原理圖設(shè)計

本章小結(jié)

本章詳細(xì)地介紹基于Multisim的直流穩(wěn)壓源電路設(shè)計仿真過程和基于Multisim的原理圖設(shè)計步驟，并以此為基礎(chǔ)完成了混聯(lián)直流電路、串聯(lián)諧振電路、單管共射放大電路、測量放大電路、電壓?頻率轉(zhuǎn)換電路、有源濾波器電路、集成選頻放大器、譯碼器構(gòu)成的跑馬燈、二十四進制計數(shù)器和基于51單片機的跑馬燈的控制等典型單元電路的原理圖設(shè)計及仿真。這些電路都是數(shù)電、模電、高頻及單片機設(shè)計的典型案例，通過這些電路，讀者完全可以開展類似電路的設(shè)計與仿真工作。本章通過這些電路的原理圖設(shè)計及仿真，詳細(xì)地介紹了Multisim軟件的原理圖設(shè)計方法、Multisim的仿真設(shè)計及Multisim中常用的仿真工具使用方法，為后續(xù)進行電路設(shè)計與仿真提供幫助。END謝謝！第4章基于Proteus的音頻功率

放大器設(shè)計與仿真分析內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置能根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計音頻功率放大器電路，并運用電路仿真軟件對設(shè)計的電路技術(shù)指標(biāo)進行仿真分析，以此驗證音頻功率放大器設(shè)計方案的正確性和合理性。要求學(xué)生具備電路分析能力、電路設(shè)計能力和電路軟件操作能力內(nèi)容設(shè)置直流穩(wěn)壓源、音調(diào)控制電路、前級放大電路、工頻陷波器電路等單元電路的原理圖設(shè)計及仿真分析，音頻功率放大器的PCB圖設(shè)計能力培養(yǎng)問題分析能力（工程教育認(rèn)證12條標(biāo)準(zhǔn)的第2條），使用現(xiàn)代工具能力（工程教育認(rèn)證12條標(biāo)準(zhǔn)的第5條）本章特色首先運用Proteus的仿真功能分析音頻功率放大器的工作原理并進行電路參數(shù)設(shè)計，然后運用Proteus完成音頻功率放大器的PCB圖設(shè)計。通過設(shè)計音頻功率放大器來提高學(xué)生的電路設(shè)計能力、問題分析能力和軟件操作能力。通過音頻功率放大器電路的設(shè)計過程介紹Proteus軟件的使用方法音頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗和阻尼系數(shù)等，其中以輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度三項指標(biāo)為主。1．輸出功率功率放大器的輸出功率是指功放輸送給負(fù)載的功率，以瓦（W）為基本單位。（1）額定輸出功率（RatedOutputPower）：指的是用電器正常工作時的功率，它的值等于用電器的額定電壓乘以額定電流。（2）最大輸出功率（MaximumPowerOutput，MPO）：最大輸出功率也叫瞬間功率或者峰值功率。（3）音樂輸出功率（MusicPowerOutput，MPO）：是音響設(shè)備模擬播放音樂狀態(tài)下的使用功率。（4）峰值音樂輸出功率（PeakMusicPowerOutput，PMPO）：是指在(1/100)s（即10ms）時間以內(nèi)，音響設(shè)備在不被燒毀情況下所能承受的最大的強脈沖。4.1音頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)2．頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是指功放對音頻信號各頻率分量的均勻放大能力。頻率響應(yīng)一般可分為幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)。3．失真度理想的功放應(yīng)該是把輸入的信號放大后，毫無變化地還原出來。（1）諧波失真：由于功放中的非線性元器件會使音頻信號產(chǎn)生許多新的諧波成分，這些新的諧波成分會使原音頻信號產(chǎn)生失真，這種失真就稱為諧波失真。（2）互調(diào)失真：當(dāng)功放同時輸入兩種或兩種以上頻率的信號時，由于放大器具有非線性，在放大器的輸出端會產(chǎn)生各頻率及諧頻之間的和頻、差頻信號，這兩種信號就會產(chǎn)生互調(diào)失真。（3）交叉失真和削波失真：交叉失真又稱交越失真，是由乙類推挽放大器的功放管在起始導(dǎo)通時所產(chǎn)生的非線性造成的，它也是造成互調(diào)失真的原因之一。（4）瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真：瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它是功放瞬態(tài)信號的跟隨能力的重要指標(biāo)，是現(xiàn)代音頻領(lǐng)域中的一個重要技術(shù)指標(biāo)。4.1音頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)4．信噪比額定輸出電壓與無信號輸入時實測噪聲電壓之比稱為信號噪聲比，簡稱信噪比，常用分貝（dB）數(shù)來表示。5．輸出阻抗和阻尼系數(shù)功放輸出端對負(fù)載（揚聲器）所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻抗稱為輸出阻抗，阻尼系數(shù)是指負(fù)載的阻抗與功放實際阻抗的比值。4.1音頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)4.3

±15V直流穩(wěn)壓源仿真設(shè)計

設(shè)計一個可以供多媒體音箱使用的音頻功率放大器，要求該音頻功率放大器在輸入正弦信號的幅度為5～10mV、等效負(fù)載電阻RL=8Ω的條件下，應(yīng)滿足以下設(shè)計指標(biāo)：1．輸出功率Pout≥8W；2．帶寬BW為20Hz～20kHz；3．輸出功率Pout的效率不小于55%；4．在Pout和帶寬BW范圍內(nèi)的非線性失真度小于3%；5．電源為±15V。一、設(shè)計指標(biāo)4.3

±15V直流穩(wěn)壓源仿真設(shè)計二、原理圖設(shè)計4.3

±15V直流穩(wěn)壓源仿真設(shè)計三、

直流穩(wěn)壓源電路原理圖元器件及端口清單元器件名稱元器件編號元器件標(biāo)稱值所屬元器件庫或端口說明AlternatorAC220V，50HzSimulatorPrimitives（仿真源元器件庫）交流電源FUSEFUSE2AMiscellaneous（混雜元器件庫）熔斷器SW-SPSTS1—Switches&Relays（開關(guān)和繼電器元器件庫）單刀單擲開關(guān)TRAN-2P3STR1—Inductors（電感器元器件庫）變壓器BRIDGEBR1—Diodes（二極管元器件庫）整流橋CAP-ELECC1～C6見圖4-7Capacitors（電容元器件庫）電解電容CAPC7～C8見圖4-7Capacitors無極性電容1N4001D1～D2見圖4-7Diodes普通二極管7815V1—AnalogICs（模擬芯片元器件庫）78系列三端穩(wěn)壓管7915V2—AnalogICs79系列三端穩(wěn)壓管GROUND——（工具條上的端口符號）（接地端口）OUTPUT—+15V、?15V（工具條上的端口符號）（輸出端口，修改屬性為+15V、?15V）VOLTAGE—+、?（工具條上的探針符號）（電壓探針）4.4音調(diào)控制電路設(shè)計與仿真分析一、音調(diào)控制電路設(shè)計4.4音調(diào)控制電路設(shè)計與仿真分析表4-2音調(diào)控制電路原理圖元器件及端口清單元器件名稱編號元器件標(biāo)稱值所屬元器件庫或端口說明RESR1～R3見圖4-13Resistors（電阻元器件庫）電阻POT-HGRV1～RV2見圖4-13Resistors電位器CAPC9～C11見圖4-13Capacitors（電容元器件庫）無極性電容NE5532U3:A—OperationalAmplifiers（運算放大器元器件庫）放大器GND——（工具條上的端口符號）（接地端口）POWER—+15V、?15V（工具條上的端口符號）（電源端口）INPUTIN1—（工具條上的端口符號）（輸入端口）OUTPUTOUT1—（工具條上的端口符號）（輸出端口）SININPUT150Hz、1V（工具條上的激勵符號）（正弦信號源）VOLTAGEOUT1—（工具條上的探針符號）（電壓探針）4.4音調(diào)控制電路設(shè)計與仿真分析二、音調(diào)控制電路原理分析

低音調(diào)節(jié)4.4音調(diào)控制電路設(shè)計與仿真分析二音調(diào)控制電路原理分析

高音調(diào)節(jié)4.4.3音調(diào)控制電路高、低音的幅頻特性分析4.4.3音調(diào)控制電路高、低音的幅頻特性分析4.5前級放大電路設(shè)計與仿真分析一、

前級放大電路原理圖設(shè)計4.5前級放大電路設(shè)計與仿真分析二、

前級放大電路仿真分析4.6

工頻陷波器電路設(shè)計與仿真分析一、

工頻陷波器電路設(shè)計4.6

工頻陷波器電路設(shè)計與仿真分析二、

工頻陷波器電路仿真分析4.7

功率放大電路設(shè)計與仿真分析一、功率放大電路設(shè)計4.7

功率放大電路設(shè)計與仿真分析二、功率放大電路仿真分析4.7

功率放大電路設(shè)計與仿真分析4.8

簡易音頻功率放大器總電路設(shè)計一、簡易音頻功率放大器的總電路原理圖4.8

簡易音頻功率放大器總電路設(shè)計二簡易音頻功率放大器整體電路原理圖的仿真分析4.9簡易音頻功率放大器項目設(shè)計能力形成觀察點分析

根據(jù)項目設(shè)計目標(biāo)，要求學(xué)生能運用模塊設(shè)計方法完成復(fù)雜模擬電路的原理圖設(shè)計，能對各單元電路模塊的性能指標(biāo)進行仿真分析，最后完成復(fù)雜電路的原理圖設(shè)計。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，需對學(xué)生的基于Proteus的模塊電路設(shè)計能力進行合理性評價，因此在該部分教學(xué)實施過程中設(shè)計了以下觀察點。

1．檢查直流穩(wěn)壓源的仿真原理圖，查看是否能得到穩(wěn)定的±15V仿真結(jié)果，詢問直流穩(wěn)壓源的工作原理，對其原理圖的設(shè)計能力及模擬電路分析能力進行合理性評價。

2．檢查音調(diào)控制電路的仿真原理圖，詢問音調(diào)控制電路的音頻信號的頻率參數(shù)與音調(diào)控制電路中元器件參數(shù)之間的關(guān)系，并查看分析結(jié)果，對其模擬電路設(shè)計能力進行合理性評價。

3．檢查工頻陷波器電路的仿真原理圖，詢問工頻陷波器電路的基本概念，檢查工頻陷波器電路的幅頻特性曲線結(jié)果，對其模擬電路設(shè)計能力進行合理性評價。

4．檢查前級放大電路的仿真原理圖，詢問前級放大電路的基本概念，計算前級放大電路的放大倍數(shù)，并說明前級放大電路的放大倍數(shù)與電路中元器件參數(shù)之間的關(guān)系，對其模擬電路設(shè)計能力進行合理性評價。

5．檢查功率放大電路的仿真原理圖，詢問功率放大電路的基本概念，計算功率放大電路的放大倍數(shù)，并說明功率放大電路的放大倍數(shù)與電路中元器件參數(shù)之間的關(guān)系，對其模擬電路設(shè)計能力進行合理性評價。

6．檢查整體電路的仿真原理圖，詢問整體原理圖與各單元電路模塊之間的關(guān)系，對照指標(biāo)驗證整體原理圖的仿真功能，對其模擬電路設(shè)計能力和綜合能力進行合理性評價。本章小結(jié)

本章詳細(xì)地介紹了基于Proteus的音頻功率放大器電路設(shè)計仿真過程。根據(jù)設(shè)計要求對音頻功率放大器電路中的直流穩(wěn)壓源、音調(diào)控制電路、工頻陷波器電路、前級放大電路等單元電路中的元器件參數(shù)進行設(shè)置，對單元電路的工作原理、性能進行仿真分析，驗證了設(shè)計方案的正確性和可行性。END謝謝！第5章8路搶答器電路設(shè)計與仿真分析內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置能根據(jù)8路搶答器的設(shè)計指標(biāo)，完成8路搶答器的方案設(shè)計，能運用仿真軟件對設(shè)計的8路搶答器電路進行仿真分析，以驗證設(shè)計方案的正確性；能根據(jù)8路搶答器原理圖繪制雙面PCB內(nèi)容設(shè)置8路搶答器的方案設(shè)計；基于Proteus或Multisim的8路搶答器仿真原理圖設(shè)計，分析8路搶答器電路的設(shè)計和仿真過程；基于AltiumDesigner20（簡稱AD20）的8路搶答器原理圖和PCB設(shè)計能力培養(yǎng)問題分析能力（工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的第2條），使用現(xiàn)代工具的能力（工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的第5條）本章特色首先運用Proteus和Multisim的仿真功能分析8路搶答器的工作原理及電路參數(shù)的設(shè)計正確性；運用AD軟件完成8路搶答器電路的原理圖和PCB設(shè)計。通過使用Proteus、Multisim和AD三種不同的軟件分別完成8路搶答器的原理圖設(shè)計，比較Proteus、Multisim和AD軟件的優(yōu)缺點。通過完成8路搶答器的設(shè)計，提高學(xué)生的分析問題能力、電路設(shè)計能力和軟件操作能力。通過8路搶答器的設(shè)計過程，介紹軟件的使用方法8路搶答器的主要功能如下。1．8路搶答器能公平地實現(xiàn)對第一個搶答信號的鑒別和鎖存功能，第一個搶答按鈕按下后，搶答器系統(tǒng)封鎖其他各路搶答信號，其他各路搶答信號都不能實現(xiàn)搶答。2．8路搶答器電路具有復(fù)位功能。3．8路搶答器在搶答時，蜂鳴器發(fā)出報警，數(shù)碼管顯示對應(yīng)的搶答者編號，注意8位搶答者的編號為1,2,3,…,8，而不是0,1,2,…,7。5.18路搶答器的主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)8路搶答器的技術(shù)要求，8路搶答器應(yīng)具有搶答輸入、編碼、譯碼和顯示等功能。搶答啟動后，當(dāng)某位搶答者最先按下開關(guān)時，系統(tǒng)馬上輸出聲光報警，表明有人開始搶答，同時顯示搶答者的編號。由于需要用數(shù)碼管顯示相應(yīng)的搶答者編號，因此需要對編號進行譯碼。由此可以繪制圖5-1所示的8路搶答器電路的功能框圖。5.2基于Proteus的8路搶答器電路原理圖設(shè)計與仿真分析圖5-18路搶答器電路的功能框圖表5-18路信號編碼關(guān)系表5.2.1基于Proteus的8路搶答器的編碼電路設(shè)計與仿真序號輸入輸出注釋S1S2S3S4S5S6S7S8X4X3X2X111×××××××00011號搶答2×1××××××00102號搶答3××1×××××00113號搶答4×××1××××01004號搶答5××××1×××01015號搶答6×××××1××01106號搶答7××××××1×01117號搶答8×××××××110008號搶答5.2.2基于Proteus的8路搶答器的譯碼顯示及報警電路設(shè)計與仿真1．繪制8路搶答器的控制電路圖5-3基于Proteus的八路搶答器譯碼、顯示及報警電路5.2.2基于Proteus的8路搶答器的譯碼顯示及報警電路設(shè)計與仿真2．電路分析

圖5-3中的X1、X2、X3、X4是Proteus中的輸入邏輯狀態(tài)調(diào)試虛擬元器件，可以模擬邏輯電平“1”和“0”，4位可以實現(xiàn)0000～1111狀態(tài)組合，模擬編碼信號。圖5-3中的D9～D14構(gòu)成一個四輸入的或門電路，只要有一個輸入為“1”，則LS1蜂鳴器（有源蜂鳴器）就導(dǎo)通發(fā)聲。U2為7段共陰數(shù)碼管，實現(xiàn)對搶答信號的顯示。為保護數(shù)碼管，在數(shù)碼管的公共端接了一個電阻R1，R1的阻值不能太大，如果R1的阻值太大，數(shù)碼管就不亮，這里設(shè)為50Ω。4511實現(xiàn)將4位BCD碼信號譯碼成7段共陰數(shù)碼管編碼信號。由于搶答器必須確保第一個搶答信號被鎖存，同時數(shù)碼顯示并拒絕后面搶答信號的干擾。根據(jù)表5-4所示的4511的功能表，4511內(nèi)部電路與D13、R12、Q1和D14組成控制電路，完成搶答器所需的控制功能。5.2.2基于Proteus的8路搶答器的譯碼顯示及報警電路設(shè)計與仿真2．電路分析

當(dāng)X1、X2、X3和X4輸入為0000即沒有搶答時，圖5-3中的4511的LT和BI引腳接“1”，LE/引腳通過R14接地，對比表5-4，這時4511的譯碼輸出值為0111111，即QA～QF均為高電平，QG為低電平，仿真時U2顯示“0”。由于QG為“0”，因此二極管D13不導(dǎo)通；QB和QD為“1”，則三極管Q1導(dǎo)通，Q1的發(fā)射極與集電極的電平相等，所以D14的輸入為“0”，D14也不導(dǎo)通。在這種狀態(tài)下，4511沒有鎖存，系統(tǒng)處于搶答準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)S0按下時，則BI=0，4511的輸出為0000000，數(shù)碼管U2處于消隱狀態(tài)。當(dāng)X1、X2、X3和X4中出現(xiàn)一個“1”時，4511的輸出端QB、QG至少有一只引腳的輸出為高電平，經(jīng)二極管D13或D14反饋到4511，使4511的LE/引腳維持高電平，從而實現(xiàn)對當(dāng)前輸出值的鎖定，此時輸入值發(fā)生變化，但輸出值保持不變，從而實現(xiàn)鎖存功能。以下是調(diào)試過程中需要注意的幾個問題。（1）數(shù)碼管U2不要選錯型號，這里是共陰數(shù)碼管。若用共陽數(shù)碼管，則仿真分析時就不亮。（2）限流電阻R1的阻值不能太大，否則仿真時U1數(shù)碼管不亮。5.2.3基于Proteus的8路搶答器整體電路設(shè)計與仿真圖5-4

基于Proteus的8路搶答器的整體電路原理圖設(shè)計5.3基于Multisim的8路搶答器電路原理圖設(shè)計與仿真分析圖5-5基于Multisim的八路搶答器仿真電路原理圖5.4基于AltiumDesigner?20的8路搶答器設(shè)計5.4.18路搶答器的元器件清單元器件型號規(guī)格（封裝）數(shù)量/個說明IC插座DIP-161芯片插座便于替換CD4511DIP-161雙列直插16只引腳1位共陰數(shù)碼管CS5611AH0.56in1引腳間距離為0.56英寸的共陰數(shù)碼管282834-4（連接器）中心間距為2.54mm1供電插座輕觸開關(guān)CX-H005長×寬=6mm×6mm9—1N4148DIODE0.315高速二極管，可與1N4149替換，引腳間距離為300milTMB12065直徑×高=12mm×6.5mm，引腳間距離為7.5mm15V有源蜂鳴器NPN-8050TO-92C1小信號三極管50ΩAXIAL0.31引腳間距離為300mil1kΩAXIAL0.31引腳間距離為300mil10kΩAXIAL0.36引腳間距離為300mil100kΩAXIAL0.31引腳間距離為300mil滌綸電容（0.1μF）RAD0.11引腳間距離為100mil電解電容（10μF）RB.1/.21引腳間距離為100mil，直徑為200mil5.4.2基于AltiumDesigner20的8路搶答器的原理圖設(shè)計5.4.3基于AltiumDesigner20的8路搶答器的雙面PCB設(shè)計圖5-46

8路搶答器的元器件布局圖5.4.3基于AltiumDesigner20的8路搶答器的雙面PCB設(shè)計圖5-60自動布線及布線信息5.4.3基于AltiumDesigner20的8路搶答器的雙面PCB設(shè)計圖5-66放置淚滴和覆銅后PCB5.5Multisim、Proteus、AltiumDesigner優(yōu)缺點分析MultisimProteusAltiumDesigner繪制原理圖在NIMultisim模塊中繪制，操作簡單，無須添加元器件庫，可直接連線在ProteusISIS模塊中繪制，操作簡單，無須添加元器件庫，可直接連線在AltiumDesigner原理圖編輯器中繪制，操作相對麻煩，需要添加元器件庫，需要連線指令原理圖元器件制作在NIMultisim模塊中繪制，操作簡單。如需繪制能仿真的原理圖元器件，則操作相對麻煩在ProteusISIS模塊中繪制，操作簡單。如需繪制能仿真的原理圖元器件，則操作相對麻煩在AltiumDesigner原理圖元器件編輯器中繪制，功能強大繪制PCB圖在NIUltiboard模塊中繪制PCB圖，操作相對簡單在ProteusARES模塊中繪制PCB圖，操作相對簡單在AltiumDesignerPCB編輯器中繪制PCB圖，需要添加元器件庫，功能強大，操作較復(fù)雜元器件封裝制作在NIUltiboard模塊中繪制在ProteusARES模塊中繪制在AltiumDesignerPCB庫編輯器中繪制，功能強大電路功能仿真在NIMultisim模塊中能對模電、數(shù)電、數(shù)?；旌想娐芳癕CU進行原理圖的功能仿真分析，特別適合模擬電路的功能仿真，能進行圖表分析在ProteusISIS模塊中能對模電、數(shù)電、數(shù)?；旌想娐芳癕CU進行原理圖的功能仿真分析，特別適合MCU的功能仿真。仿真時元器件引腳上有邏輯電平的變化，能進行圖表仿真分析不能進行原理圖功能仿真，但能對PCB電路進行信號完整性分析虛擬儀器數(shù)字式的虛擬儀器較多，具有強大的計算功能，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確易讀模擬式的虛擬儀器較多，顯示數(shù)據(jù)不夠清晰準(zhǔn)確無5.68路搶答器裝配與焊接

在完成8路搶答器的PCB設(shè)計后，應(yīng)將8路搶答器的PCB文件發(fā)送給廠家進行開板，且價格不貴。制作8路搶答器的最后一道程序就是裝配與焊接。8路搶答器的裝配就是將購買的元器件安裝在PCB上，焊接就是將裝配的元器件的引腳與PCB上的焊盤用焊錫固定好。但焊接需按照焊接工藝來進行，不能有虛焊和漏焊等情況發(fā)生，關(guān)于焊接的工藝，讀者可自己查閱資料學(xué)習(xí)，教師可在輔導(dǎo)的過程中進行演示和指導(dǎo)。8路搶答器的裝配與焊接需要注意以下事項。（1）PCB檢查。按照圖5-67所示的連接方式用萬用表對PCB進行檢查，主要是檢查線路的短路和開路情況。（2）元器件檢查。檢查元器件的性能好壞，檢查元器件的引腳與PCB圖的封裝引腳是否一一對應(yīng)。（3）裝配與焊接。完成PCB與元器件的檢查后，先將大的、關(guān)鍵的元器件裝配在PCB上并進行檢查，完成后即可焊接，然后對照裝配圖依次將余下的元器件裝配好并進行焊接。（4）裝配后檢查。按照裝配圖將元器件焊接在PCB上，并按照圖5-33所示的原理圖，檢查焊接元器件后的PCB電氣連接關(guān)系。（5）上電調(diào)試。檢查確定無誤后，接通電源，對照技術(shù)指標(biāo)要求調(diào)試。5.78路搶答器項目設(shè)計能力形成觀察點分析

根據(jù)項目設(shè)計目標(biāo)要求，學(xué)生能運用仿真軟件對8路搶答器的原理圖進行功能仿真；能完成8路搶答器的雙面PCB圖設(shè)計；熟悉常用的電子元器件的原理圖符號和封裝圖。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，需對學(xué)生的電路設(shè)計與仿真能力、PCB設(shè)計能力、電路焊接及調(diào)試能力進行合理性評價，因此在該部分的教學(xué)實施過程中設(shè)計了以下觀察點。1．檢查8路搶答器的仿真原理圖，對照指標(biāo)驗證8路搶答器的搶答功能，對其設(shè)計能力進行合理性評價。2．檢查8路搶答器原理圖的完整性及電氣特性，是否存在電氣連接、遺漏元器件、網(wǎng)絡(luò)連接等問題，對其原理圖的設(shè)計能力進行合理性評價。3．檢查8路搶答器PCB圖的完整性及電氣特性，是否存在短路、開路、封裝錯誤、布局錯誤等問題，對其PCB圖的設(shè)計能力進行合理性評價。4．詢問學(xué)生8路搶答器的各單元電路的工作原理，觀察學(xué)生是否具有知識的綜合運用能力和創(chuàng)新能力。本章小結(jié)

本章根據(jù)8路搶答器的設(shè)計指標(biāo)，運用Proteus軟件完成了8路搶答器中各單元電路的原理設(shè)計及電路分析與仿真，并對8路搶答器的設(shè)計方案的可行性進行了分析。根據(jù)Proteus的設(shè)計方案，在AltiumDesigner20中完成了8路搶答器的原理圖和PCB圖設(shè)計，通過8路搶答器的設(shè)計，詳細(xì)地介紹了基于AltiumDesigner電路雙面板的設(shè)計過程。通過本章內(nèi)容的訓(xùn)練，學(xué)生可以提高電路分析能力、電路設(shè)計能力和對現(xiàn)代工具的操作能力。END謝謝！第6章制作個人元件庫及庫元件制作內(nèi)容導(dǎo)航目標(biāo)設(shè)置具備特殊元器件的原理圖的元器件符號設(shè)計能力和封裝設(shè)計能力，能構(gòu)建元器件封裝庫、原理圖的元器件符號庫和個人集成元器件庫內(nèi)容設(shè)置基于AD20的元器件封裝設(shè)計，建立個人元器件封裝庫；基于AD20的元器件符號設(shè)計，建立個人原理圖的元器件符號庫；基于AD20的元器件封裝及元器件符號設(shè)計，建立個人集成元器件庫能力培養(yǎng)具備使用現(xiàn)代工具能力（工程教育認(rèn)證12條標(biāo)準(zhǔn)的第5條）本章特色解決初學(xué)者對特殊元器件的封裝和原理圖的元器件符號制作問題6.1.1創(chuàng)建個人元器件封裝庫6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作6.1.1創(chuàng)建個人元器件封裝庫6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作6.1.2采用封裝向?qū)гO(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目一

利用封裝向?qū)瓿杉晒Ψ判酒琓EA2025的封裝1．查閱TEA2025的封裝信息6.1.2采用封裝向?qū)гO(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目一

利用封裝向?qū)瓿杉晒Ψ判酒琓EA2025的封裝2、使用“封裝向?qū)А痹O(shè)計雙列直插式封裝DIP166.1.2采用封裝向?qū)гO(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目一

利用封裝向?qū)瓿杉晒Ψ判酒琓EA2025的封裝2、使用“封裝向?qū)А痹O(shè)計雙列直插式封裝DIP166.1.2采用封裝向?qū)гO(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目一

利用封裝向?qū)瓿杉晒Ψ判酒琓EA2025的封裝2、使用“封裝向?qū)А痹O(shè)計雙列直插式封裝DIP166.1.2采用封裝向?qū)гO(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目一

利用封裝向?qū)瓿杉晒Ψ判酒琓EA2025的封裝2、使用“封裝向?qū)А痹O(shè)計雙列直插式封裝DIP166.1.3采用手工繪制方式設(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目二在AD20中采用手工繪制方式繪制Kinghelm（金航標(biāo)）公司生產(chǎn)的射頻同軸連接器KH-SMA-KE-Z的封裝（下面用SMA-KE代替KH-SMA-KE-Z）1．查閱SMA-KE公頭連接器資料6.1.3采用手工繪制方式設(shè)計元器件封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作項目二在AD20中采用手工繪制方式繪制Kinghelm（金航標(biāo)）公司生產(chǎn)的射頻同軸連接器KH-SMA-KE-Z的封裝（下面用SMA-KE代替KH-SMA-KE-Z）2．創(chuàng)建SMA-KE公頭連接器名稱3．設(shè)置柵格單位4．設(shè)置坐標(biāo)原點6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作5．放置元器件封裝的焊盤6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作6．繪制元器件封裝的輪廓6.1.4從其他封裝庫中復(fù)制封裝6.1創(chuàng)建元器件封裝庫及元器件封裝制作

計人員在項目設(shè)計中常建立項目設(shè)計庫，如果每個項目設(shè)計都對項目中的元器件封裝進行重新設(shè)計，那將花費大量時間。因此在實際應(yīng)用中，常將其他庫中已有的元器件封裝復(fù)制到新建的項目設(shè)計庫中。操作方法是：同時打開被復(fù)制的庫文件和目標(biāo)庫文件，運用復(fù)制和粘貼的方式即可實現(xiàn)。1．打開兩個封裝庫文件2．復(fù)制封裝對象3．粘貼元器件封裝6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.1

創(chuàng)建個人原理圖的元器件符號庫圖6-24原理圖庫元件編輯器6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.2

采用手工方式繪制原理圖的元器件符號1．創(chuàng)建SMA-KE元器件6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作2．修改元器件符號編輯器的柵格屬性3．繪制SMA-KE的圖形4．放置SMA-KE的引腳5．給SMA-KE元器件符號添加封裝6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.3

繪制包含子部件的元器件符號在一些集成電路中含有多個相同的功能單元，比如14只引腳74LS00內(nèi)部含有4個相同的二輸入與非門，其圖形符號都是一致的，如圖6-34所示。對于這樣的元器件，只需設(shè)計一個基本符號，其他通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置即可完成元器件設(shè)計。下面將就74LS00的元器件符號制作過程，介紹包含子部件的元器件符號的制作過程。圖6-3374LS00二輸入與非門6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.3

繪制包含子部件的元器件符號（1）打開元器件符號編輯器（2）新建一個元器件符號6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.3

繪制包含子部件的元器件符號6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.3

繪制包含子部件的元器件符號6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.3

繪制包含子部件的元器件符號6.2創(chuàng)建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號制作6.2.4

采用元器件符號設(shè)計向?qū)гO(shè)計元器件符號在元器件符號的設(shè)計中可以采用AltiumDesig