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电路设计和仿真范文1
关键词：Multisim；单管放大电路；仿真分析；放大电路
中图分类号：TN7；TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-0-02
0 引 言
模拟电子技术是电子、通信类专业的一门专业基础课。通过这门课的学习，使学生掌握电子电路的基本理论与基本实验技能，并初步具有电子电路的设计和创新能力。随着科技的发展，电子电路分析和设计方法实现了现代化和自动化，在教学中适当引用计算机辅助工具实现硬件设计软件化，让实验变得简单、方便，同时可帮助学生快速理解理论知识。使用Multisim软件不仅可以快速设计电路，还可与理论设计进行比较，为电路的进一步调试提供便利，极大地缩短了产品的研发周期。
本文以典型的单管放大电路为例，具体介绍了利用Multisim设计单管放大电路，并对其进行静态和动态分析，得到放大电路的静态工作点，分析静态工作点的影响因素；在动态分析的基础上得到了电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及带宽。
1 Multisim仿真软件功能及特点
学习电子技术，不仅要熟练掌握电子器件以及电路的基本原理、参数计算方法，更重要的是对电路的分析、应用以及开发。Multisim是一款在业内广泛采用的电子电路仿真与设计软件，其功能强大，能最大化满足使用者的需求，其拥有的专业功能可以轻松处理较为复杂的电路设计。它包含电路原理图的输入、电路硬件描述语言输入，具有丰富的仿真分析能力，元件库中提供了大量仿真模型，确保了仿真结果的准确性、真实性和实用性，并集成了多种虚拟仪表，包含大量设计实例、课程设计和研究项目，使得实验更加简便快捷。
2 单管共射放大电路设计
根据NPN型晶体管的特性，设计一个输入电阻为Ri、输出电阻为Ro、电压放大倍数为Au的共射放大电路，电路设计具体过程如下：
（1）晶体管是放大的核心元件，输入信号为正弦波电压Ui。在输入回路中，加入基极电源VBB使晶体管基极与集电极之间的电压UBE大于开启电压UON，并与基极电阻Rb同时决定基极电流IB；在输出回路中，应该让集电结反向偏置，使晶体管处在放大状态，所以集电极电源VCC应该足够高，这里取12 V，基本共射放大电路如图1所示。
（2）在实际电路中，通常用一个直流电源代替基极电源和集电极电源，为了设置合适的静态工作点，在输入回路中增加一个电阻Rb1，得到如图2所示的直接耦合共射放大电路。
（3）加入输入信号时，图1的Rb和图2的Rb1上均有电压损失，减小了基极与发射极之间的电压差值，影响了电路的放大能力。由于电容有“隔直通交”的作用，在输入端加入大电容C1，使输入信号可以无损失地加在基极与发射极之间，在输出端加入电容C2，连接放大电路与负载。为了稳定静态工作点，并增大放大电路的交流电压增益，在发射极端增加一个电阻Re和一个电容Ce并联电路，具体电路如图3所示。
3 静态工作点分析
为保证放大电路不失真地对已知小信号进行放大，设置合m的静态工作点非常必要。将输入信号置零，使直流电源单独作用时，将基极电流、集电极电流、晶体管b-e间电压和管压降称为静态工作点Q，通常记为IbQ、IcQ、UBEQ、UCEQ。在图3所示的阻容耦合共射放大电路中，已知Vcc=12 V，Rb1=5kΩ，Rb2=15 kΩ，Re=2.3 kΩ，Rc=5.1 kΩ，RL=5.1 kΩ；晶体管的β=50，rbe=1.5 kΩ，UBEQ=0.7 V，分别取C1、C3、Ce为30 μF、10 μF、50 μF。根据晶体管特性以及回路方程，估算静态工作点。因为（1+β）Re>>Rb1∥Rb2，所以 ：
（1）
（2）
（3）
（4）
然后通过Multisim的仿真功能与菜单栏Simulate选项中Analysis and Simulation中的DC Operating Point Analysis直接测出b、c、e的节点电压和Rc的支路电流。静态工作点分析如图4所示，其中V（b）=2.98 V， UCEQ=V（c）-V（b）= 6.80V-2.35 V=4.45 V， I（Rc1）=1.01 mA，由此可以看出仿真结果与理论估计值接近。
通过公式（1）～（4）可知，静态工作点与Rb2的取值有关，Rb2越小，静态工作点越高。将Rb2换成最大阻值为100 kΩ的滑动变阻器。改变Rb2，采用直流仿真方法测出四组不同阻值下的静态工作点，数据结果见表1所列，可以看出随着Q点的增高，IEQ越大。
4 动态参数分析
在电路的交流通路中，用h参数等效模型代替晶体管得到交流等效电路，这样的分析方式称为h参数等效模型分析。电容对交流信号短路，晶体管用h参数模型代替，画出图3的交流等效电路图如图5所示。电路的放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro称之为动态参数，根据电路的回路方程，可以得到动态参数的表达式：
（5）
（6）
（7）
在输入输出端接入万用表，设置为交流电压档，测得输入端电压为14 .142 mV记作Ui，输出端电压为1.173 V记作Uo，根据公式（5）计算得到放大增益Au为83.57，输入输出电压如图6所示。也可以放入双踪示波器，A通道连接输入端，B通道连接输出端，打开仿真开关，得到图7所示的输入、输出波形，可以看出输入输出波形有180°的相位差，并且输入波形被放大了81.5倍，与理论值相差甚微。
在输入端并联一个电压表，串联一个电流表，测得输入端电压和电流，通过计算得出输入端电阻Ri为1 kΩ；在输出端采用同样的方式得到输出电阻Ro为5 kΩ，电表均设置为交流档（即AC档）。由以上分析可知理论计算数值与仿真结果基本一致。
用波特图示仪测试电路的幅频特性曲线，共射放大电路幅频如图8所示。由图可知中频电压增益为39.834 dB，根据频带宽度的测量原理，移动测试指针，使幅度值下降3dB，找到半功率点，低端频率fL约为134.4 Hz，高端l率fH约为1.425 MHz，同时计算出放大器的频带宽度fW=fH-fL≈1.4MHz。
5 结 语
利用Multisim仿真软件对单管共射放大电路进行设计和仿真，对电路的静态工作点和动态参数进行详细分析，理论与仿真结果基本相同。在仿真过程中充分利用Multisim的多种仿真方式，快速得到仿真结果，先仿真后制作增加了设计成功率，提高了实验效率。作为教学辅助工具，该设计方法对其他电子电路的设计有一定的参考价值与不可估量的作用。
参考文献
[1]肖渊.基于Multisim的放大电路设计及仿真研究[J].陕西科技大学学报，2009，27（4）：126-128.
[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.
[3]吕曙东.Multisim10在差动放大电路分析中的应用[J].现代电子技术，2010，33（22）：24-27.
[4]刘俊清，赵海，张玉梅.基于multisim10的单管放大电路的仿真[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2012，8（4）：55-56，66.
[5]代素梅，刘照红，钟宁.单管放大电路静态工作点仿真分析[J].测控技术，2014，33（12）：143-146.
[6]付扬.Multisim在仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索，2011，30（4）：120-122.
电路设计和仿真范文2
电子电路教学的开展，为计算机软件和电路设计应用的结合提供了发展前提，这也为我国电子电路技术的发展奠定了基础。
2电子电路设计教学中软件应用意义探讨
在电子电路的实际设计与开发中，电路结构的软件设计仿真测试已成为当下最具有效性的技术，加之越来越多的电子电路设计者选择运用计算机软件对电子电路设计进行研究，这就使计算机软件应用在电子电路的设计中具有十分重要的意义。计算机软件提供的软件仿真功能为电子电路的方案设计提供了有力的参考，学生能够利用软件进行对预先设计好的电路方案进行仿真，并通过对比方案设计与当真结果对具体内容进行改进，这在帮助学生完善仿真方案的同时，也进一步巩固了其对知识的掌握，提升了电路设计中发现问题和处理问题的能力。与传统形式的电路测量检验方式不同，计算机软件的应用仅需要将电路接口连接到实验箱，通过程序调试模拟实际应用环境，以更为高效率的检测出电路系统的设计错误。软件应用在为电子电路设计提供仿真环境的同时，也能够在学生的电子理论学习中起到极大的辅助作用。在电子电路教学开展过程中，课程理论和实验设计的有机结合能够进一步加深学生对电路知识的理性认知，而在电路的设计和应用检测过程中，由于校园客观环境的限制，电路的检验与应用通常无法得到充分开展，而利用计算机软件设计则能够有效实现对电路设计的检验和校正，使得学生能够在真正意义上掌握电子电路设计课程中的研究方法。
3各类软件在电子电路教学中的具体运用
3.1CAD软件在电子电路教学中的应用
CAD软件系统是当下电路设计软件中图形设计功能作为全面的应用软件，其在电子电路设计教学中的应用也十分广泛。在电路设计教学的开展中，CAD软件为课程开展提供了绘图，几何造型以及特征计算等功能，在进行电路设计过程中，教师能够通过带领学生进行元件设计，是学生进一步掌握不同电路元件的功能，并以此为基础，使学生利用不同元件的特性进行电路的功能设计。CAD软件在为电路教学设置元件设计功能的同时，也自带有元件库，电路的实际设计可以直接对元件进行调用，这也能够有效节约电路原理图设计时间。在利用该软件开展教学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件的区别，并通过在教学过程中着重强调，以保证学生实际电路连接的准确性和安全性。
3.2EWB软件在教学中的具体应用分析
EWB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的EDA工具软件，与CAD软件不同，EWB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上，引导学生利用软件进行多种功能仿真，如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析，静态分析和参数扫描分析等。EWB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等，学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合，完成电路设计，并通过将电路系统调用与仿真模板中，对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中，教师应首先开展信号发生器教学，使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号，以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。
3.3PSPICE仿真软件在电路设计教学中的应用
作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一，PSPICE软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验，也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中，教师要将课程演示重点放在利用PSPICE软件模拟连接电路上，使学生能够在掌握元件参数的基础上，更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。PSPICE仿真软件的应用，也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经，教师通过对比软件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学，这能够极大的优化电路设计中的元件参数，并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。
4结束语
电路设计和仿真范文3
关键词:Hspice;时钟信号;压控振荡器
中图分类号:TN402文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)13-3567-01
A Design of Clock Generation Circuit Based on Hspice
ZHAI Yan-nan
(Aviation University of Air Army, Basic Department, Changchun 130022, China)
Abstract: A clock generation circuit is proposed based on Hspice. The simulation result indicates that the clock of the duty circle is about 30%. In summary, the Hspice soft is very effective and valuable for circuit design.
Key words: Hspice; clock signal; voltage controlled oscillator
1 概述
Hspice是一款商业化通用电路模拟程序,有利于新产品的开发、设计,帮助集成电路设计人员更有效率的将设计思想转变为产品。为此,本文用Hspice软件进行时钟电路的设计。时钟产生电路一般由RS触发器构成,产生占空比等于50%的时钟信号。然而,有些电路,比如电荷泵电路,在使用这种信号时存在电荷泄漏、充放电流失配等不利因素[1-2]。为了解决这些问题,本文设计一个时钟产生电路。
2 电路设计
2.1 电路图设计
图1是本文所设计的时钟产生电路。它由基准电压源、电压放大器、压控振荡器和时序电路组成[3],Vce为使能信号。基准电压源可以产生对电源电压不敏感的参考电压Vref。Vref再经过电压放大器分压得到压控振荡器的驱动电压VinVCO。在VinVCO的驱动下,压控振荡器产生同频率、等幅值、初相角不同的周期振荡信号clk1和clk2。clk1和clk2经过时序电路的整形作用,输出无交叠时钟信号clka和clkb。
2.2 编写网单程序
利用Hspice电路仿真软件编写各电路模块的网单程序,设计时调节网表中器件的宽度和长度,对电路进行多次仿真,观察输出波形,得出最佳的器件尺寸。以电压放大器为例,对电路进行瞬态仿真,仿真温度为27℃,仿真时间为20μs,Hspice网单程序如下:
.lib 'NEC_05.lib' TT
.lib 'NEC_05.lib' RES
* CDL Netlist:
* Cell Name: voltage souce reference circuit* Global Net Declaration
.GLOBAL gnd vdd
* Parameter Statement
.PARAM
* Sub-Circuit Netlist: * Block: nmos
.subckt nmos D S G ln=0 wn=0
*.NOPIN vdd *.PININFO D:B S:B G:I
MN0 D G S gnd NENH w=wn l=ln
.ends nmos
* Sub-Circuit Netlist: * Block: pmos
.subckt pmos D S G l=0 w=0
*.NOPIN gnd *.PININFO D:B S:B G:I
MP0 S G D vdd PENH w=w l=l
.ends pmos
*Main Circuit Netlist:
* Block: voltage amplifier
*.PININFO vref:I *.PININFO vce:I
*.PININFO vinvco:O
MP1 vdd vref net1 pmos l=45.0u w=2.0u
MP2 net1 vce vinvco pmos l=2.4u w=28.0u
MN1vinvco vinvco gnd nmos l=3.0u w=10.5u
MN2 vinvco vce gnd nmos l=4.0u w=20.0u
*.ends voltage amplifier
.temp 27
v1 Vref gnd 3.810
v2 Vce gnd pwl(0 0 2u 0 2.001u 5 4u 5 4.001u 0)
.TRAN 1n 20u
.options post=2
.end
2.3 模拟仿真
各模块仿真分析后,对时钟电路进行整体仿真,仿真环境设定如下:仿真温度27℃,电源电压5V,仿真时间为250μs。图5是截取的一段仿真波形图,可见电路输出两项非交叠时钟信号clka和clkb,时钟周期为479.60ns,时钟频率为2.085MHZ ,clka占空比为27.43%,clkb占空比为33.76%。时钟产生电路输出了稳定的占空比小于50% 的两项不交叠时钟,证明了设计思路的正确性。
3 结论
本文采用Hspice设计了一款时钟产生电路,该电路能产生占空比约为30%的特定时钟信号。可以看出,利用Hspice设计电路可以优化设计、节省设计时间和设计经费,该软件具有很高的实用性。
参考文献:
[1] 袁小云,张瑞智.一种新型电荷泵电路的设计[J].微电子学与计算机,2003(9):69-72.
电路设计和仿真范文4
关键词：电子实训 Multisim 10 仿真 PCB设计
中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0164-02
电子实训是电子类专业学生必修的一门实践课程，通过该课程的学习，使学生在电子元器件选用、电子电路分析设计、计算机仿真测试、电路板焊接与装配，电子产品调试以及编写技术文件等方面受到一次综合训练。我校在《模拟电子》、《数字电子》课程结束后都安排了电子专项实训，教师提出设计要求，让学生自己从设计到装配、调试都经历一遍，所以电子专项实训既巩固了学生的理论知识，又提高了他们的操作技能。
1 Multisim 10和Protel DXP软件的比较
在电子实训过程中使用较广的EDA软件是Multisim和Protel ，这两个软件都具有电路设计和仿真功能，但是Multisim软件的长处是电子仿真，而Protel软件的长处是PCB设计。美国NI公司推出的Multisim 10软件具有强大的仿真能力，既可对模拟电路或数字电路进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其新增了射频电路的仿真功能。Altium公司的Protel DXP软件具有强大的电路设计自动化功能，其印刷电路板设计模块的设计规则和检查工具比Protel 99 SE更加完善，为设计高质量的印刷电路板提供了可靠的保障。本文以设计一个模拟声响电路为例，论述Multisim 10和Protel DXP在电子实训课程中的综合运用。
2 电路设计和仿真
2.1 电路设计
电子实训中要求设计一个模拟声响的电路，这个电路主要是通过两片555定时器结合简单的器件来实现。按照设计要求，学生通过查阅资料可以设计出较多方案，模拟不同的声响，这样学生在电路设计中发挥的空间比较大，不局限于一个电路，电路初步设计好之后，通过Multisim 10来仿真。图1所示为其中一个电路，555定时器U1、U2分别构成一个多谐振荡器，元器件参数确定后，根据多谐振荡器的频率计算公式，U1的输出波形频率是680Hz，U2的输出波形频率是9.345KHz。由于U1的输出端接U2的复位端，故只有U1输出为高电平时，U2振荡器才振荡，U1输出为低电平时，U2停止振荡，通过U1的输出来控制电路最终的输出，使扬声器发出9.345KHz “呜呜”的间歇声响。
2.2 Multisim 10仿真分析
因为电子仿真是Multisim软件的长处，所以图1的电路在设计时，要求学生用Multisim 10软件来绘制，这样就把设计和仿真贯穿起来。电路绘制结束后，选择虚拟仪表双通道示波器来仿真U1、U2的输出波形。示波器的控制面板可以根据需要来调节，微调时间基准（time base），设定通道A（channel A）和通道B（channel B）的量程如图2所示，设置完毕后通过示波器观察到波形如图2所示。由于在设计时已经理论计算出波形频率，根据仿真波形图测算出的频率与理论值基本相等，设计得到验证。
3 网络表生成和PCB板设计
3.1 网络表生成和修改
根据实训要求，电路原理图设计好之后学生需进行电路板的布局布线设计，这就需要使用Protel DXP软件，而采用Multisim 10绘制的原理图的数据要导入PCB设计系统中需要一座桥梁——网络表。由于Multisim中选取的元件部分是虚拟元件，仿真所用仪器也是虚拟仪器，这就会出现和Protel不兼容的情况，所以在生成网络表之前要先去掉虚拟仪器，部分虚拟元件也要用连接器代替。在本例电路中，虚拟示波器XSC1需去除，5个虚拟电容也要用连接器代替。电路修改之后执行菜单“Transfer/Export to PCB Layout”，在弹出的对话框中选择保存类型“Protel（*.net）”，输入文件名之后就生成了电路对应的网络表，如网络表无法生成，一般问题都在虚拟器件上，根据提示修改即可。
网络表生成后，运行Protel DXP软件，新建工程，调用网络表并把它添加入新建的工程中。考虑网络表中原有元器件封装与设计要求不符，需要修改封装，元器件封装的选取根据设计的实际情况来定。
3.2 PCB板设计
作为桥梁的网络表修改确定后，在工程中添加一个PCB文件并且设定电路板尺寸，执行菜单“Design/Import Changes From *.PriPCB”导入网络表，所有元件就被更新到PCB板上，检查元件正确后，根据设计和工艺要求布局布线，从而完成PCB板的设计工作。图1中电路的PCB版图如图3所示。
4 结语
把Multisim仿真和Protel 制版的结合作为电子实训的辅助设计工具，既可以帮助学生高效进行方案选择和参数确定，又可以练习印刷电路板的制作。在电子实训中引入这种设计方法，大大丰富和优化了实训教学内容，使学生掌握更多新知识，得到更多锻炼。
参考文献
[1]王连英.基于Multisim 10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.8.
电路设计和仿真范文5
关键词：设计 ，工程，实验室 ， 电子
Abstract: the hard supporting balance machine is engineering field and the laboratory commonly used a dynamic balance test and calibration equipment. The design of a typical hard supporting balancing machines photoelectric sensor, using the PROTEUS simulation software for the circuit design of the simulation analysis, replaced the traditional electronic design method of repeated debugging, shorten the design development cycle. The results show that by using this method designed photoelectric sensor effectively.
Keywords: design, engineering, laboratory, electronic
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。当转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。电机转子、机床主轴、内燃机曲轴、汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮等旋转零部件在制造过程中，都需要经过平衡才能平稳正常地运转。根据平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。因此，平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。
硬支撑平衡机主要由机械系统、控制系统、检测系统三大部分组成。机械系统中，电机带动转子转动。控制系统的作用是控制电机的启动、停止、变速。检测系统对转子的转速和振动信号进行检测和处理，最终计算并输出修正动不平衡量的解决方案。动平衡机自动测试与校正系统的主要任务是从压电传感器和光电传感器所测得的含干扰的微弱的动不平衡信号中提取与转子旋转同频的有用信号的幅值和相位信息，同时还要考虑通过软件编程对不平衡量的计算以及转子的自动去重问题[1]。
硬件电路设计
检测系统由一个电测箱、一个光电速度传感器和两个电磁振动传感器组成。电测箱用于完成人机对话、信号接收和处理的功能。光电速度传感器检测到的速度信号、两个电磁振动传感器检测转子的两个支点的振动信号传送到电测箱中进行处理。光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、放大器、开关或模拟量输出装置。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。当El标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装置。槽形光电开关是对射式的变形，其优点是无须调整光轴[2]。
根据某种典型硬支撑平衡机的主要技术指标：
测速范围：30～4.8×105r/mim；输出波形：矩形脉冲波；输出幅值：高电平大于8V，低电平小于0.5V；电 源：直流10V；功率消耗
分析光电传感器的结构和原理，并对其进行了硬件电路设计和仿真分析。
在电路板上设置一对红外光电对管、一个双运放、双电压比较器芯片和其它电子元件。在传感器内部，红外光电对管是被隔开的，当转子转动时，其上的白色区域经过红外对管的前方，红外发射管发出的红外光被该白色区域反射，反射回的红外光被红外接收管接收，此时该接收管导通，信号便被后继的电路转换为一个脉冲信号并输出。
设计的主要部分电路的原理：2个运算器与3块电阻分别组成负反馈电路和负反馈电路；电压比较器从外部接收的光信号转换为电压信号，电压信号依次传递。一般情况下，红外接收管是不导通的。转子上的白色区域只有2cm*2cm大小，其随着转子的转动进入红外对管的前方时，红外接收管瞬间接通；当其离开后，红外接收管又瞬间断开。
Proteus软件的功能特点
Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenter公司开发的，是目前世界上最先进最完善的电路设计与仿真平台。该软件可以对模拟电路、数字电路、模／数混合电路、单片机及元器件进行系统仿真，并提供了简便易用的印刷电路板设计工具使用仿真软件Proteus画出它的主电路图，并对它进行了仿真，仿真效果比较理想[2]。 Proteus软件具有其它EDA工具软件(例：multisim)的功能。这些功能是： (1)原理布图； (2)PCB自动或人工布线； (3)SPICE电路仿真； 3. 基于Proteus的硬件电路仿真分析
Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenter公司开发的，是目前世界上最先进最完善的电路设计与仿真平台。该软件可以对模拟电路、数字电路、模／数混合电路、单片机及元器件进行系统仿真，并提供了简便易用的印刷电路板设计工具使用仿真软件Proteus画出它的主电路图，并对它进行了仿真，仿真效果比较理想。
4. 应用实例
将所设计电路利用芯片进行编程，给电路板接上10V电源。初步判断该电路板能够正常工作之后，将传感器装上某典型硬支承平衡机，使转子转起来，然后测试传感器的输出信号，观察到实际输出的脉冲信号与前述的仿真信号比较接近，由此可判断传感器功能正常。
对电测箱的相关参数进行了设置，启动电机使转子转动起来，电测箱将检测到的速度信号和两个振动信号进行处理，然后输出了调节转子动平衡的配重方案。至此，电测箱能够正常稳定地运行，平衡机可正常工作，说明设计的光电式传感器实用。
5. 结论
利用PROTEUS仿真软件进行光电传感器电路设计，以仿真分析手段取代了传统电子设、反复调试的方法，缩短了设计开发周期，提高了传感器设计开发效率。结论说明，利用PROTEUS软件技术结合硬件设计开发技术，所设计的光电式传感器有效。
参考文献：
[1] ，贺世正．高速转子整机动平衡仪的开发与研究[J]．振动工程学报，2001(4)：383—387．
电路设计和仿真范文6
作为应用型本科院校，在实践教学环节中如何提高学生的创新能力、实际操作能力、分析和解决问题的能力亟待解决。目前国内大多高校工科专业实验设备陈旧，更新换代不及时，学生只是在现有的实验设备上进行简单的验证性操作，对学生的各方面能力并没有很好的进行锻炼，很多原理性的东西在实验操作台上没有很好的体现［1］。鉴于此，可以对课程中的个别实验引入自制实验设备，采用该种手段不仅有利于提高学生创新能力的培养，还可以引入最新的实验技术手段，提高实验装置的利用效率、节约实验成本［2］。《模拟电路》是电类专业最基础的专业课程，通过该课程的学习不仅要求学生掌握较强的理论知识，还要求学生具有一定的实践创新能力，结合多年来对本课程的授课经验，以该课程为例来说明如何在教学过程中通过自制实验设备来提高学生的创新应用能力。
1自制实验设备在教学中的必要性
近年来学校对实验室的建设经费投入越来越多，其中购买了很多先进的实验设备和仪器装置，但有些设备只能进行简单的验证性操作，对于高校工科实验教学的针对性较差。同传统的实验模式相比较，自制实验设备在实验教学中具有多个优点，在实验教学中的使用很有必要性［3－5］。
第一，适用性强。教师可根据单门课程或者多门课程设计综合性实验，针对不同的专业适当调整实验的难易程度。
第二，成本低。学生根据教师给出的实验要求，自行选择元器件进行电路的焊接，同市场上现有的实验电路板相比较能够节约大量成本。
第三，可操作性强。老师可在实验内容中加入自己的科研内容，既能够锻炼学生也能够提高教师的科研水平。
第四，提高学生专业能力和动手能力。在实验执行过程中能够激发学生的学习兴趣、巩固学生的专业知识，并把课堂学到的知识应用到实际当中，能培养学生的设计能力、创新能力、实践能力和动手操作能力。
商洛学院本科教育进入转型发展阶段，学校以培养应用型本科生为目标，所以实践教学环节在课程教学中的作用变得尤为重要。对于电类专业的课程，现有的教学仪器设备不能满足教学要求，自制实验设备可以降低教学难度、提高课堂效率、拓展学生思维，创造性地制作各种合适的实验设备，因此具有提升课堂教学效果的突出作用。
2自制实验设备的实施
以模拟电路课程实验中“模拟运算放大电路”实验为例进行说明，该实验属于设计性实验，以往实验要求学生从电路设计和电路验证两方面进行，但是实验结果并不能使每个学生都能达到预期的教学目的，自制实验设备将从电路设计、仿真、焊接、调试、验证等几方面进行实施，以此来提高学生的电路设计能力、分析能力和动手能力。
2．1电路设计与仿真
此阶段主要考察学生对理论知识的综合应用能力，通过对电路的设计、元器件的选择拓展学生知识面。根据“模拟电路实验”教学大纲给出电路设计的要求，要求学生熟悉放大电路的原理，进行电路设计以及电路中元件参数的确定，并提交最终的设计结果。以反相比例运算电路为例，要求设计电路的放大倍数为（－10）倍。学生首先要巩固反向比例运算电路的原理进行电路的设计，再进行电路的仿真。根据电路设计要求放大倍数为（－10）倍，又因为考虑集成运放两输入回路参数对称，即RN＝RP，综合考虑，电路中电阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次为了保护集成运放，在电源端分别接两个二极管以防止电源反接损坏集成运放。通过电路的设计与仿真，对输入波形和输出波形进行对比。输入信号ui设置为1kHz，峰值为100mV的正弦波，由仿真结果可看出，此时输入信号与输出信号反相，电压放大倍数为10，且未出现失真，达到了设计的要求可以进行下一步的电路焊接与测试。
2．2电路焊接与测试
上节以反相比例运算电路为例进行了设计说明，在实验过程中为了增加实验内容要求学生对同相比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路、微积分电路等都进行设计与仿真。设计完成后列出实验器件清单进行电路的焊接，在焊接的过程中一方面可以提高学生的动手能力，另一方面也有利于培养学生发现问题解决问题的能力。在该电路板上学生可以通过选择相应的器件来实现各类运算电路的测试。同样对反相比例运算电路进行测试，输入信号ui设置为1kHz，有效值为100mV的正弦波，为电路接入正负电源，根据电路设计图连接各个电阻，接入信号函数发生器和示波器，观察输入输出波形，通过示波器测试可看出，输出电压幅值为987mV，输入电压幅值为97.2mV，所得有效值放大倍数约为10倍左右，且输入与输出波形方向相反，即达到反相放大的目的。
2．3实验考核
实验考核是检验学生实验效果最有效的手段，对于自制实验设备的实验项目考核要区别于一般验证性实验，首先要求学生提交设计说明、仿真结果、实验心得，并对学生的作品进行现场的测试，其次在整个实验成绩中加大该类实验所占的比例，这样既能够减轻学生负担、调动学生的积极性，又可以保证实验课程的完整性，也杜绝了学生抄袭实验报告的现象。
本文仅对反相比例运算电路进行了设计说明，对于“模拟运算放大电路”实验中的同相比例电路、加法电路、积分电路等均可以采取以上的教学方法，既能够使学生对理论知识有一个清楚的认识，也锻炼了学生设计电路、焊接电路、调试电路的能力，对学生综合能力的培养有很大的好处。
3实验改革的效果
为了检验实验改革的效果，首先在一个班级进行了试验，主要通过实验报告、电路设计与仿真、测试效果、期末考核等方式进行改革效果分析，主要取得以下几方面的成果。
（1）大部分学生能够按照要求完成最终电路的测试，个别学生在电路焊接环节出现问题。
（2）提高了学生对电路的综合设计与应用能力，通过自制实验设备完成实验的学生在电路设计和焊接方面明显优于其他学生。
（3）实验报告相比以前更加规范，设计过程、仿真结果、测试结果更加的详细，抄袭现象明显好转。
（4）通过期末考核，学生对模拟运算电路这部分的理论知识掌握的比较扎实，对知识能够灵活应用。
（5）实验教师的各方面能力也得到了锻炼，在实践中增长才干，提高自己的理论水平的技术水平。
