電子電路設計與仿真精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的電子電路設計與仿真主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞：數字電路；交通燈控制器；電路仿真

前言：數字電路早在上世紀中后期就已經形成，其主要由組合邏輯電路以及時序邏輯電路所組成。就當前的實際情況來看，交通燈控制器的顯示設計均采用單片機的原理，為了能夠尋求一種更加簡便的方法，設計者利用數字集成電路來完成交通燈控制器，并以此來實現十字路通信號燈的控制。通過一系列的仿真與修改，能夠得知，和傳統(tǒng)的設計方法相比，利用數字電路的技術，具有靈活性強、效率高以及成本低等特點。

1 交通燈控制器的設計要求

本次設計的交通燈控制器所工作的條件是由甲、乙兩個交叉路口所構成，通過對交通燈控制器的設計，要求其控制的任務是：在甲路口綠燈亮的同時，要求乙路口紅燈亮，這樣的狀態(tài)保持3s。在3s之后，甲路口綠燈停，黃燈亮，保持1s，1s之后甲路口的黃燈以及乙路口的紅燈同時停止，甲路口紅燈亮，乙路口綠燈亮，保持3s。3s之后乙路口的綠燈停，黃燈亮，保持1s，1s之后乙路口的黃燈滅，亮起紅燈，同時甲路口綠燈亮起，并以此循環(huán)。

而這時的交通燈控制系統(tǒng)被分為控制器和受控電路兩個部分，根據對交通燈控制器的具體設計要求，本次研究中需要設計出一個循環(huán)控制系統(tǒng)，并觀察其控制的狀態(tài)。在下文中，將重點介紹設計的具體方案。

2 交通燈控制器的具體設計方案

2.1主控制器的設計

根據實際情況來看，在十字路口，車輛通行主要有兩種情況：一種是在交通事故條件下要求車輛禁行。在這種情況下，十字路口的兩端均不通行，這是交通燈需要紅燈亮，倒計時功能停止，并保持閃爍的狀態(tài)；另一種就是無特殊情況的通行，主要包含四種情況：第一，最開始的時候，東西道路為通行狀態(tài)，綠燈亮，南北道路為禁行狀態(tài)，紅燈亮；第二，十字路口的道路全部禁行東西道路黃燈亮，南北道路紅燈閃爍；第三，東西道路禁行，紅燈亮，南北道路通行，綠燈亮；最后，十字路口全部禁行，南北道路黃燈亮，且東西道路紅燈閃爍。根據這種情況，主控制器要實現4種狀態(tài)，并分別定義為S0、S1、S2、S3。要想實現這4種電路，可以應用到數字電路技術[1]。設計如下圖所示：

在這個設計圖當中，我們利用的是兩塊74LS192芯片，K0表示清零，由位置1切換到2，K1和K2是交通道路特殊狀態(tài)的控制鍵，如果有特殊狀態(tài)按K1，特殊狀態(tài)處理后，再按K2，表示恢復了正常的通車控制。A、B、C三種信號均用于對信號燈的控制，同時C還兼做停止計時時的閃爍效果控制。

2.2狀態(tài)譯碼器的設計

上文中提到，主控制器在實際應用中會產生四種狀態(tài)，而狀態(tài)譯碼器則要求分別控制十字路口上紅、綠、黃燈的狀態(tài)，而這3種燈的狀態(tài)和主控制器的輸出可以用R1來表示。與此同時，利用信號真值表能夠設計出交通燈控制器狀態(tài)譯碼器的電路。

在本次設計中的數字電路技術，共分為8個雙向3態(tài)緩沖電路，在其輸入和輸出均為高阻態(tài)的狀態(tài)。高阻態(tài)就是指在應用過程中相當于沒有這個數字芯片。在本次研究的電路中，主要是實現紅燈的閃爍，無論是在十字路口的主干道和支干道，都能夠利用這個狀態(tài)譯碼器來進行控制[2]。

2.3倒計時計數器的設計

在這次的研究中，交通燈控制器的倒計時電路主要是利用數字芯片74LS192來進行設計。具體設計如下圖所示：

在倒計時電路的脈沖信號和交通道路特殊情況控制信號C經過與非門U5：A后，被送入到個位片U2的DN端口，而十位片則被連接到另外的Q3端口當中。通過預置數的方式來實現任意進制下倒計時電路的設計，并且十位和個位片U1和U2的預置數據要按照下表來進行設計：

通過上表能夠得知所預置的具體數值，由于U1和U2的預置時間是倒計時電路到0s時根據U1和U2的TCD信號經過或門U6：A之后才形成的，考慮到數字芯片的延遲特點，因此選擇03s時就對主控制器當中的U11產生出驅動脈沖，以此來實現U1和U2的預置數據最終能順利送達。

3 交通燈控制器的仿真結果

在本次研究設計完成之后，需要利用到Proteus的軟件來進行仿真檢測，這個軟件是英國一家公司專門的EDA的工具軟件。本次設計當中的所有數字集成芯片都可以在這個軟件的元件庫里找到[3]。在仿真檢測中，設計人員畫好仿真電路并修訂出元件的具體參數就能夠實現仿真。通過仿真，數字電路對于交通的燈的基本控制功能就能實現，同時還具有倒計時及時間設置功能，能夠被廣泛運用。

結論：本次研究設計是通過將數字電路的分析設計和電子設計自動化相互結合，能夠完成交通燈控制器中各個單元電路以及整體信號電路的設計。為了能夠進一步驗證該設計的準確性，本次研究還通過Proteus軟件來進行仿真觀察，通過仿真檢測，可以看出仿真的結果符合設計的具體要求，并達到了所預期的目的。本次設計的交通燈控制器是在數字電路的基礎上完成的，相比于傳統(tǒng)的單片機設計交通燈控制器，這種設計方法更加簡單便捷，不需要再次進行軟件的編程和調試，并且成本低廉，適合在實際應用中廣泛推廣。

參考文獻：

[1]宋朝君.基于數字電路的交通燈控制器的設計與仿真[J].電子技術與軟件工程，2013，11（20）：96-97.

[2]劉建華，龔校偉，崔雅君.交通燈控制器數字電路的設計及仿真[J].數字技術與應用，2012，10（01）：1-2+4.

[3]黃鴻鋒.交通燈控制器的設計與實現[J].中國集成電路，2010，12（07）：65-67.

第2篇：電子電路設計與仿真范文

CAD軟件系統(tǒng)是當下電路設計軟件中圖形設計功能作為全面的應用軟件，其在電子電路設計教學中的應用也十分廣泛。在電路設計教學的開展中，CAD軟件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及特征計算等功能，在進行電路設計過程中，教師能夠通過帶領學生進行元件設計，是學生進一步掌握不同電路元件的功能，并以此為基礎，使學生利用不同元件的特性進行電路的功能設計。CAD軟件在為電路教學設置元件設計功能的同時，也自帶有元件庫，電路的實際設計可以直接對元件進行調用，這也能夠有效節(jié)約電路原理圖設計時間。在利用該軟件開展教學時，教師還要強調實際元件和虛擬元件的區(qū)別，并通過在教學過程中著重強調，以保證學生實際電路連接的準確性和安全性。

2EWB軟件在教學中的具體應用分析

EWB計算機軟件是一種用于電路設計與仿真的EDA工具軟件，與CAD軟件不同，EWB軟件中包含更多的高品質模擬電路元件和組件模型。教師在開展電子電路設計教學時能夠在元件調用的基礎上，引導學生利用軟件進行多種功能仿真，如對以連接的電路結構進行交流頻率特性分析，靜態(tài)分析和參數掃描分析等。EWB軟件主要結構包括函數信號發(fā)生器和仿真電路模板等，學生能夠在課程設計中通過元件調用和參數整合，完成電路設計，并通過將電路系統(tǒng)調用與仿真模板中，對其進行功能測試。在電路仿真教學過程中，教師應首先開展信號發(fā)生器教學，使得學生能夠依據實際電路結構設計選定對應的激勵信號，以此保證電子電路結構仿真結構的準確性和有效性。

3PSPICE仿真軟件在電路設計教學中的應用

作為現階段不同類型電路分析與設計仿真軟件之一，PSPICE軟件具有十分優(yōu)越的實用性能。該軟件主要包括電子線路仿真，圖形方式輸出，模擬計算電路功能和網表生成等功能，不僅能夠對模擬電子線路進行仿真與模式實驗，也能夠與實體電路結構進行連接并開展模擬仿真。在電子電路的設計教學中，教師要將課程演示重點放在利用PSPICE軟件模擬連接電路上，使學生能夠在掌握元件參數的基礎上，更為全面的掌握電路波形和電壓電流值的檢測方法。PSPICE仿真軟件的應用，也為電路設計教學中元件參數的優(yōu)化提供了科學有效的途經，教師通過對比軟件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度高和容差關系穩(wěn)定的軟件開展教學，這能夠極大的優(yōu)化電路設計中的元件參數，并使得電子電路設計的教學質量得到有效提升。

4結束語

第3篇：電子電路設計與仿真范文

一般情況下，半導體集成電路常用直流電壓，電網中的電壓通常是交流電壓，若要將電網中交流電的電壓換成直流電壓，則需要借由電壓變壓器進行降壓，再經由整流電路實現交流電壓轉換為直流電壓的目的。但是，整流過后的直流電壓內還存在著交流電壓的成分，應采用濾波電路濾除夾雜的交流電壓，得到平滑純正的直流電壓。通過利用Protel98軟件進行模擬仿真和分析發(fā)現，沒有接連濾波電路之前，整流電路所輸出電壓的波形呈現為直流電壓。而將濾波電容器加在電路中以后，不僅可以降低整流輸出脈動直流電壓，并使電容器的容量得以改變，還能夠改變電路開關電源的波紋。如果需要較小的電路開關電源波紋，受負載電流大小的影響，應該將電容量調大。由于電流大的時候，放電的速度比較快，最電容量的要求就會增大。而當電路交流成分減少時，也會使電容器的容量減少，因此容量改變以后所輸出的計算結果也會不同于容量改變前的計算結果。通過采用示波器進行測試后發(fā)現，利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來圖形同實際電路測試輸出的波形相同。由此可見，若要改變電子電路中的某個元件，只需要利用Protel98軟件修改參數就可以實現，從而達到模擬仿真應實現的目標。Protel98軟件成為修改和優(yōu)化設計電子電路的有效輔助工具，也是電子電路設計模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設計的具體步驟包括以下幾個方面：第一，根據電子電路設計的主要目標和所需規(guī)模繪制準確的電路原理圖。在繪制原理圖時，應選用比較簡單和普及的電路，從而有效實現模擬仿真的目的。第二，繪制完電路原理圖之后，借由Protel98軟件設置元件的參數，通過鼠標選中元件并雙擊元件的性質項目后，就可以修改元件的參數。修改結果可以利用電子電氣法進行測試和檢查，從而找出出現錯誤的地方，再通過有效的分析和科學的修改，就可以完善電路設計。第三，再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖，并對電路功能進行仿真和驗證，從而判斷所設計的電路是否具有可行性。

2基本邏輯門電路的模擬實驗

Protel98軟件的仿真器由實用的數模與模擬混合而組成，利用網表文件將電路的所有元素結合起來，使數字仿真與模擬間的壁壘被有機的打破，再利用波形記錄分析系統(tǒng)將數字波形的結果同模擬結果一起顯示出來，組合成一個各種門電路。在進行模擬實驗時，應首先輸入繪制出來的電路圖，并編輯激勵信號波形和跟蹤誤差信號的波形，再從電子元件的數據庫里找出相關的數據，利用這些數據進行電路模擬，并計算出波形模擬的結果。而從繪制的波形圖中可以發(fā)現，當輸入信號的電平組合表現為高—高、高—低、低—低和低—高時，基本邏輯門電路輸出的信號和輸入的信號之間具有可行的邏輯性關系。由此可見，利用Protel98軟件對數字電路進行模擬仿真，不僅能擴大模擬電路設計規(guī)模，而且對其進行定時的精確度也非常高，通過采取輸入不同激勵信號波形的方式，可以準確修改基本邏輯門電路數據庫的特性。不但如此，Protel98軟件進行電路模擬仿真，其良好界面對于分析電路設計和修改電路設計具有重要的意義。

3結束語

第4篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞：電子電路；仿真；電子應用開發(fā)

隨著經濟社會的發(fā)展，我國電子行業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。電子行業(yè)是技術更新?lián)Q代非?？斓男袠I(yè)，在電子行業(yè)中實現長遠發(fā)展就必須要重視電子技術的創(chuàng)新，尤其是電子應用開發(fā)的創(chuàng)新，電子應用開發(fā)是電子元器件生產的必要環(huán)節(jié)。實現電子應用開發(fā)的創(chuàng)新是電子元器件實現更新?lián)Q代的前提，是電子企業(yè)創(chuàng)新的關鍵。

電子電路仿真技術是電子應用開發(fā)的一種最為典型的方式，電子電路技術是多種技術的結合，它在計算機技術的推動下產生的一種新型的電子電路設計方法。仿真技術的應用推動了電子行業(yè)的發(fā)展。電子電路仿真技術具備多種功能，它能提高電子元器件的性能，因而它在電子應用開發(fā)中最為普遍。

一、電子電路仿真技術概述

電子電路仿真技術主要指的是電子設計人員運用計算機對電子電路工作狀態(tài)進行圖形化或數字化方式的顯示。電子電路仿真技術能夠充分反映電子電路的實際工作狀況，設計人員運用這種技術能夠輕松地實現對電路功能和電路特性的分析。通常意義上而言，電子電路仿真技術主要是通過對電子器件以及電路模塊，用數學模型的方式表達出來，而后再通過精確的樹脂分析，最終精確的把握電路的實際工作狀態(tài)，電路仿真技術的應用推動了電子應用開發(fā)。

現代電力電子技術的發(fā)展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發(fā)展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了信息社會，同時也促進了電源技術的迅速發(fā)展。八十年代，計算機全面采用了開關電源，率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進入了電子、電器設備領域。在電力電子技術的應用及各種電源系統(tǒng)中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源，傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關電源技術，其體積和重量都會大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中，更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術，更是各種大功率開關電源（逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等）的核心技術。

二、電子電路仿真技術在電子應用開發(fā)中的作用

上文提到電子電路仿真技術是電子應用的核心技術，筆者經過對電子元器件應用開發(fā)進行深入調查，發(fā)現電子電路仿真技術在電子應用開發(fā)中的應用主要體現在以下兩個方面：一是電子電路仿真技術的應用使得大規(guī)模集成電路成為可能，二是它改變了電子應用開發(fā)方式。

集成電路的實現。隨著電子技術的發(fā)展，芯片級系統(tǒng)設計的思想逐漸成為電子設計的主流，集成電路的逐漸形成了一套完整的設計思路。實現集成電路的前提，是要對原有電路進行仿真，這主要是為了確保電路的正確性。電子電路仿真技術的出現能夠輕易地實現對整個電路的仿真，從而最終實現了集成電路。

電子應用開發(fā)方式得以改變。電子應用開發(fā)是電子產品生產經營的重要環(huán)節(jié)，電子應用開發(fā)是電子產品的核心。電路仿真技術的出現使得電路仿真技術發(fā)生了很大的變化，電子應用開發(fā)難度也明顯降低?，F代電子產品的設計逐漸轉向運用計算機仿真技術來完成電子電路的調試工作。

三、電子電路仿真技術在電子應用開發(fā)中的應用

電子電路仿真技術在電子應用開發(fā)中的作用主要體現在三個方面：一是驗證整個電路的正確性，二是對電路設計進行優(yōu)化，三是對電路特性進行虛擬測試。下面，筆者就來詳細論述這三個方面。

（1）驗證電路的正確性。在電子應用開發(fā)中針對整個電路的驗證是其中重要的環(huán)節(jié)，仔細認真的驗證電路對于提高電子設計的水平具有重要意義。電子電路仿真技術的運用使得電路驗證水平得到很大提高。仿真技術驗證電路主要是消除電子設計過程中可能出現的問題。仿真技術的運用使得設計人員能夠有效地消除系統(tǒng)的功能性錯誤，對提高電子設計的水平具有重要意義。電子設計效率的提高，最終縮短了產品的研發(fā)周期。

（2）有助于對電子設計進行優(yōu)化。電子設計過程中由于電子元器件本身都是敏感性器件，對周圍環(huán)境溫度的變化非常敏感，此時仿真技術的運用可以模擬不同的環(huán)境溫度來考察電子元器件的反應，對于那些反應過大的元器件可以及時進行改良，電子電路仿真技術除了可以模擬各種不同的環(huán)境溫度外，它還可以確定最佳元器件參數，最佳電路結構，對于整個電路的穩(wěn)定性設計都很有幫助，在電子設計中運用電子電路仿真技術能夠對電子元器件不一致的地方及時進行處理。在某種程度上仿真技術的應用對于電子元器件本身的批量生產也會造成影響。

（3）電路特性的虛擬測試。在電子設計完成后一般都要進行電路特性測試，電路測試的主要目的是要確定電路在極端惡劣的環(huán)境下電路極限工作狀態(tài)。運用電子仿真技術的可以輕松地實現高溫環(huán)境或者是高電壓，大電流參數下電路特性的虛擬測試，這對于提高電路設計水平很有幫助。

在技術更新?lián)Q代日新月異的背景下，電子行業(yè)要想實現自身的長遠發(fā)展，就必須要實現不斷創(chuàng)新。電子電路的創(chuàng)新在很大程度上取決于電子應用開發(fā)的水平，而電子應用開發(fā)的關鍵在于電子電路仿真技術。電子電路仿真技術的運用推動了電子設計的發(fā)展。

參考文獻：

第5篇：電子電路設計與仿真范文

Multisim是美國NI公司推出的一款原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，適合電子技術教學。利用Multisim對電子電路進行虛擬仿真，有助于通過簡化電路模型來學習電子電路中的基本概念、基本理論和基本方法。在利用軟件Multisim對模擬電子電路分析和仿真時應明確如下問題。（1）應用Multisim仿真工具進行電路仿真的基礎是建立相應的電路模型，搭建電路原理圖，定性分析電路中元器件的參數要求。（2）模擬電子電路的分析是利用理論分析和仿真分析對電路設計進行分析，明確該電路要分析的基本概念，進而指導電路調試和測試。理論分析是指理解電路的工作原理、明確電路的功能特點、建立電路的等效模型，即將非線性的半導體器件進行線性等效。根據電路理論，估算該電路的重要基本概念，如基本放大電路需要估算電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻等重要參數。（3）仿真分析需要考慮半導體器件的非線性特性，分析結果在一定程度上接近理論分析，是比較精確的計算，可將理論分析作為指導進行仿真分析。理論分析和仿真分析相結合，可用于試驗性的電路設計，邊仿真邊設計電路中元器件的參數，達到電路設計的要求。

2、基于Multisim仿真軟件的教學實例

2.1理論分析

一個實際放大電路的構成要滿足直流通路和交流通路都正確這個條件。直流通路為偏置電路，保證放大電路有合適的靜態(tài)工作點Q。而交流通路則決定了放大電路的組態(tài)，保證輸入信號能夠加入放大電路，輸出信號能夠正常取出，最終實現放大。構建共射基本放大電路，如圖1所示。給定三極管的UBE=0.7V，β=50，rbb'=300Ω。直流通路和小信號等效電路如圖1（b）和圖1（c）所示。（1）直流分析：根據輸入回路和輸出回路，計算靜態(tài)工作點的電壓和電流如下：基極電流IBQ=26μA，集電極、發(fā)射極電流ICQ=IEQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V。（2）交流分析：根據小信號等效電路，計算性能指標如下：電壓放大倍數≈-94.7，輸入電阻Ri≈1.32kΩ，輸出電阻Ro=5kΩ。

2.2仿真分析

Multisim提供的虛擬三極管（BJT_NPN_VIRTUAL）采用的是低頻小信號模型，其特性接近理想三極管。電路仿真中使用虛擬三極管，其參數輸入電阻為0，電流放大倍數恒定，輸入與輸出特性均為線性，器件特性與頻率無關。搭建仿真電路，如圖2所示，選擇虛擬三極管，雙擊彈出三極管“屬性”編輯窗口，在其中的“編輯模型”對話框中編輯參數，更改β=BE=50，rbb'=RB=300Ω=0.3kΩ。其他元器件參數選取參照圖1。（1）直流分析。利用Multisim10基本分析方法中的直流工作點分析法（DCOperatingPoint）來分析電路的靜態(tài)工作點Q設置情況。啟動“仿真”，單擊“分析”功能中的“直流工作點分析”命令，打開Multisim10的“直流工作點分析”對話框，如圖3所示。單擊“輸出”選項，添加仿真變量到右邊選項框，然后單擊“仿真”按鈕，系統(tǒng)自動顯示運行結果，如圖4所示。根據圖4可知，各個仿真節(jié)點的變量含義為V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V，I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA。（2）交流分析。給定10mV/10kHz的正弦波輸入信號，將輸入信號和輸出信號連接到虛擬儀器示波器，打開仿真開關，雙擊示波器得到輸入和輸出信號波形，如圖5所示。根據輸入、輸出波形標尺線處的讀數，計算電壓放大倍數為根據輸入電阻Ri的定義，Ri=Ui/Ii，其中Ui是輸入端口的電壓，Ii是輸入端口的電流。在放大電路的輸入回路接入電壓表和電流表，仿真時利用電壓表測量輸入端口基極和發(fā)射極之間的電壓為7.071mV；利用電流表測量輸入端口基極的電流為5.439μA，如圖6所示。可得放大電路的輸入電阻為Ri=7.071mV/5.439μA=1.3kΩ。注意在使用萬用表測量電壓和電流時要設置為相應的電壓、電流作為電壓表和電流表，以及設置為交流來測量。在輸出回路采用外加電壓方法，斷開負載電阻，將電路中的信號源置零，在輸出端接入一個10mV/10kHz的正弦信號源，同時在輸出端接入電流表用來測量端口電流，接入電壓表用來測量端口電壓，單擊“仿真”按鈕，雙擊電流表及電壓表，創(chuàng)建的電路如圖7所示，可得放大電路R0=10mV/2μA=5kΩ。

2.3分析總結

（1）直流分析的目的是估算或測試靜態(tài)工作點Q，確定三極管是否工作在放大區(qū)。當Q點過高時會產生飽和失真，當Q點過低時會產生截止失真。該電路的直流偏置電路為固定偏置電路，若出現飽和失真，可增大Rb電阻，使Q點沿交流負載線向下移動；若出現截止失真，可減小Rb電阻，使Q點沿交流負載線向上移動。直流分析的內容是輸入回路的電流IBQ和電壓UBEQ，輸出回路的電流ICQ和電壓UCEQ。根據理論分析估算可知，集電極電流ICQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V；而仿真分析得到的參數為：I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA，V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V?？芍o態(tài)工作點Q位置合適，保證放大電路能夠正常工作。對比結果可知理論估算和仿真分析的結果近乎相等。理論估算時給定UBE=0.7V，β==50為一個常數，沒有考慮三極管的非線性，所以不是精確計算。而仿真分析是根據三極管的模型分析驗證，考慮了三極管的非線性問題。（2）交流分析的目的是觀察輸入信號和輸出信號的關系，分析的內容是放大電路電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻等性能指標。三極管放大電路的放大作用是利用三極管的基極對集電極電流的控制來實現的，從而將直流電源所提供的能量轉化為負載所需要的能量。放大的實質是能力的控制和轉換，是對變化量的放大。（3）仿真分析與理論分析的結論相一致，驗證了理論分析的正確性。

3、結語

第6篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞 模擬仿真；電路設計；虛擬儀器

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0089-01

對電子電路性能的規(guī)劃和測試，以前往往采用兩個方法，運用數學的方法根據公式進行計算或者將電路圖制成電路板進行測試，但是這兩種方法都太麻煩了，一是計算量大，二是電路板的設計過程中不可控因素太多，因此這兩種方法都不能滿足現在電子產品大規(guī)模集成化的需求。在計算機上進行電路的設計及仿真等各項指標的測試已經成為主流。在這樣的大環(huán)境下，加拿大nteractivi Image Technologies公司設計出了用于電子設計與仿真的軟件Electronics workbench，而Multisim模塊是最具特色的，其操作頁面簡單易學，分析功能強大，在菜單欄中提供了本軟件所有的指令，深入電子線路設計者的內心。

1 Multisim的組成及功能

加拿大Interactive lmage Technologies公司在E1ectmnicS Workbench的基礎上推出專門用于電子電路設計與仿真的軟件Multisim，包括VHDL/Verilog編輯/編譯模塊。根據自己的設計目的，在Multisim里畫出完整的電子線路圖，進行模擬、數字或者模數混合的電路仿真，對整體的電路圖進行定性的分析。Multisim不需要學習計算機控制語言，也不需要編寫電子電路圖的程序，本身軟件的環(huán)境就適合實驗環(huán)境的要求。仿真分析是對電路估算的一種數學方法。每一個元件都是一個“數學模型”。

2 Multisim的基本特點

1）直觀的圖形操作頁面。整個軟件猶如windos下的一個軟件似的操作簡單，易于上手。Muhisim基本界面由菜單欄、使用中的元件列表、系統(tǒng)工具欄、設計工具欄、元件工具欄、儀表工具欄、仿真開關、電路窗口、狀態(tài)欄構成。與所有的Windows應用軟件類似，菜單欄提供了本軟件幾乎所有的命令。在元件庫中選取所需的元器件，直接拖到拖放到屏幕上，用鼠標進行連線，用于仿真的虛擬儀器相當多，操作頁面與實物一樣。

2）強大的元器件庫。在用戶界面的最左側分為實際元件庫和虛擬元件庫，實際元件庫里包含13個元件庫，而虛擬元件庫包含10個虛擬元件庫，這些強大的元件庫，足夠電子線路設計者使用，為設計者既節(jié)省了時間和經費。按著邏輯分又包含l4個元器件箱，每個元器件箱又含有多個元件數據庫。

3）強大的仿真功能。Multisim可以對數字電路、模擬電路、數?；旌想娐芬约吧漕l電路進行仿真，顯示出仿真的結果，其中包括錯誤的信息和出錯的原因。例如節(jié)點錯誤或者未找到、設計規(guī)則不對等錯誤提示。

4）強大的分析能力。Multisim提供了失真度分析、最壞情況分析、交流分析、直流工作點分析、射頻分析等18種分析能力，提高了設計者的整體分析能力和電子自動化水平。

5）強大的虛擬儀器。虛擬儀器種類繁多，可以支持各種各樣的電子線路的仿真實驗。如邏輯分析儀、函數發(fā)生器、波特圖示儀等，這些虛擬儀器的操作面板與實物相同，易于上手。

6）VHDL、Verilog及SPICE設計輸人和仿真。Muhisim軟件里包含SPICE、VHDL、Verilog等模型，實現了大規(guī)?？删幊唐骷c普通電路的連接問題，控制仿真器之間的數據傳輸，提高了電子線路自動化的程度。

7）與電路板設計的無縫連接。Muhisim軟件可以將已經完成的電子系統(tǒng).net網絡表文件和.plc元件文件輸出到輸出到Ultiboard PCB進行電路板走線，最終輸出PCB圖形文件。

8）支持遠程控制功能。Muhisim軟件具有遠程控制功能，可以進行交互式教學，實現一對多的實驗教學，在網上實現設計、討論和仿真。

3 Multisim的仿真與分析

1）電子線路的輸入。在Multisim的頁面上，“Basic”里選取和放置元器件，“Source”里選擇信號源、接地端，右側儀器箱中選擇虛擬儀器。按著電路圖放置元件，用鼠標進行布線。雙擊修改需要設計參數的激勵源、虛擬儀器等。

3）仿真分析。對電子電路檢查后，點擊虛擬電源開關，雙擊虛擬儀器，調整所用的數據，然后在虛擬顯示儀器上便可以得出圖像曲線和數據結果。

圖1 Multisim仿真圖

4 仿真過程中的問題及解決辦法

1）元器件缺失。在布置電路圖的過程中，設計者有時找不到仿真的元件，雖然Multisim大量的實際元件庫和虛擬元件庫，仍不能滿足所有用戶的需求，缺少一個元件都會影響仿真，提示仿真錯誤。因此提出了幾個解決的辦法：①用相近的元器件代替，但性能上會有差異。②自建元件，這個過程較為復雜，還需要設計者懂得SPICE語言。③利用元件編輯工具，對已有的相近元器件進行修改。④在EDAparts.corn 網站中購買器件模型。

2）仿真提示錯誤。設計者在仿真電子線路時，有時會提示仿真失敗。一般引起仿真失敗的錯誤有以下幾點：①節(jié)點錯誤：對照電路圖分析，找出錯誤的節(jié)點，進行修正。②設計規(guī)則錯誤：設計的仿真圖與設置的電氣規(guī)則不同，根據實際情況進行修改。③提示“No convergence in Dc analysis”：找到Miscellaneous options菜單，將ITL1改為500～1000之間的數。④提示“Time step too small”或者“No convergence inTtransient analysis”：找到Miscellaneousoptions菜單，將ITL4改為15～20之間的數。

5 結論

本文對Multisim軟件做了簡略的介紹，作為電子仿真軟件，功能強大、操作簡單，易于修改電路圖，對各種電路無論是數字電路還是模擬電路都能夠進行設計與仿真。將Multisim與Ultiboard結合在一起，最終制成印刷電路板。同時也能解決高校經費不足，設備落后等情況，順利地進行有關電工方面的教學。對于這樣多樣化的仿真軟件是當今電子仿真軟件的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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[2]王子玲，劉福太，林洪文.叢瑜.基于仿真技術的電子線路課程教學優(yōu)化[J].現代電子技術，2013（16）：41-42.

[3]吳冬妮.淺談電子線路設計中仿真設計軟件的應用[J].電源應用技術，2013（2）：16-17.

第7篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞：Multisim；電路仿真設計；分析；研究

隨著國際電子工業(yè)和計算機技術的快速發(fā)展，電子產品發(fā)展和計算機實現了密切的關聯(lián)，電子產品智能化程度加深，電路的集成越來越高，產品的更新周期則是越來越短。電子設計自動化技術（EDA）能夠讓電子線路設計人員利用計算機獨立完成電路的性能分析、功能設計。Multisim作為重要的EDA軟件之一，在眾多線路中具有高互動性、電路仿真分析豐富、器件庫完全的特征。

1 Multisim下的電路設計和仿真分析

1.1 Multisim電路設計

Multisim電路設計只需要在電路設計窗口內部放置設計好的虛擬電子元件和虛擬儀器就能完成，在連線和節(jié)點連接的虛擬器和儀器儀表測量接口處就能觀察到虛擬儀器表上的仿真波形及數據，具有簡單直觀的特點。以Multisim設計模擬電路中的基本單管放大電路為例，具體的設計步驟如下：第一，進入Multisim界面設計儀器和儀表，并在Basic元件箱中調出電阻，從工作界面的右邊調節(jié)出雙蹤示波器、數字萬用表等。第二，實現電路布線。將鼠標放置在元件管腳上或者儀器的重要接口上，當鼠標的指示提示為+之后，再將鼠標放置在另一個元件管腳處，實現二者之間的連接。第三，設置相關參數。利用鼠標雙擊已經被編輯好的元件，當彈出相應的對話框之后繼續(xù)設置有關元件參數信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三極管電壓的放大倍數。電壓放大倍數的仿真圖設計如圖1所示。假設信號源頭的XFGI幅度為100MV，頻率為1000Hz的正弦信號。打開相關的仿真開關，在輸出端的波形不失真的情況下，對Ui和Uo的值進行測試，并將測試結果放大一定的倍數，即Kv=Uo/Ui，具體如表1所示。根據表1可以發(fā)現，當三極管在放大電路元件的參數不發(fā)生變化時，電路電壓放大倍數不會發(fā)生變化。

圖1 電壓放大倍數測試電路圖

表1 波形不失真的輸入輸出電壓值

1.3 二階低通濾波器的仿真分析

仿真電路圖如圖2所示，為實際應用的50Hz低通濾波器電路參數。根據上述參數信息，可以計算出其截止頻率為fn=53HZ。在Multisim中調用Bode plotter，仿真電路的幅頻特性，得二階系統(tǒng)幅頻特性如圖3所示。觀察實驗結果發(fā)現仿真所得截止頻率為50Hz，和理論設計值（通過公式計算為53Hz）基本一致，證明仿真設計結果可以真實反映電路實際工作狀態(tài)，為電路設計提供便捷。

圖2 二階低通濾波器仿真電路圖

圖3 幅頻特性曲線圖

2基于Multisim的電路仿真設計中常見的及問題解決方法

2.1 常見的問題

在Multisim的電路仿真設計中常會出現一些問題，比如找不到仿真元件。導致這種問題主要是因為Multisim雖然是多種仿真元件構成的，但仍無法滿足所有用戶的使用要求，一旦出現缺失的問題就會對仿真運行產生影響，導致仿真運行的失敗。

2.2 常見問題的處理方式

第一，應用性能基本相似的元器件來代替相關元件，但是這種方式會在一定程度上影響元件應用的準確性。第二，利用EDA網站和FTZD進行聯(lián)系，從大量的元器件中來尋找并購買所需要器件的模型，并根據模型對引腳進行處理。第三，利用Multisim提供的元件編輯工具對現有的元件模型進行重新的編輯修改。第四，自己重新創(chuàng)建一個元件，利用SPICE語言加強對各種元件、電器等參數信息的熟悉。具體的設計過程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符號、元件模型、元件封裝、元件的電器參數。

2.3 仿真失敗的提示處理

關于仿真失敗的提示處理主要包括以下幾點內容：第一，沒有找到相關的節(jié)點錯誤。這種情況，設計者需要根據系統(tǒng)提示來對仿真原理圖進行處理，及時找出缺失節(jié)點的出處，從而及時糾正這種錯誤。第二，設計規(guī)則上的沖突。設計規(guī)則上的沖突主要是指設計者設計出來的仿真原理圖和之前預想好的不一致。這個時候需要根據仿真原理圖或者電氣規(guī)則進行相應的修改和處理。第三，一旦出現"No convergence in Ttransient analysis"時，可以對選項菜單中的Misce LLaneous options菜單進行分析，將其中的默認值由原來的10增加到15或者20。

3 結束語

綜上所述，Multisim軟件以其自身操作簡單、方便、功能強大的特點得到有關人員的應用。通過上文的電路設計實例分析可以發(fā)現，應用Multisim能夠建立各種設計電路，實現對各種電路的仿真分析，節(jié)省不必要的元器件安裝調試電路實踐，提升電路設計電子集成驅動器的總體效率。

參考文獻

[1]顏芳，宋焱翼，謝禮瑩，等.基于Multisim的電路原理課程仿真實驗設計[J].實驗技術與管理，2013，5：59-62.

[2]周圍，韓建，于波.基于Multisim和Authorware的數字電路仿真實驗平臺設計[J].實驗技術與管理，2015，4：119-122.

第8篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞：EWB；電子電路仿真設計

1 軟件的性能和特點

(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。

(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。

(3)EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。

(4)作為設計工具，它可以同其它流行的電路分析、設計和制板軟件交換數據。

(5)EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術訓練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。

2 軟件的操作說明

2.1 元件與信號源

EWB軟件的工作界面具備美觀大方、簡捷明了的特點。在基本工作區(qū)上方有菜單欄、工具欄、元件庫欄。從菜單欄可以選擇所需的各種命令，從元件庫欄中根據圖標選擇所需要的的元件或儀表，使用鼠標拖放操作安放元器件到工作平臺，完成實驗電路連接。選中虛擬儀器圖標，通過使用鼠標拖放操作，可以安放儀器儀表，設置好儀器儀表的參數后，按下仿真開關控制電路的運行與停止，即可觀察測試結果，在基本工作區(qū)下方是電路描述窗口，可根據需要輸入有關電路的介紹或說明。

EWB提供了豐富的元器件庫，根據不同類型可分成：信號源和電源庫，基本元件庫、二極管庫、三極管庫、模擬集成電路庫、數字集成電路庫、邏輯門電路庫、數字觸發(fā)器庫、指示器件庫、控制器件庫、雜元件庫和自定義庫。

在設計電路時，設計人員根據需要從該庫中進行查找與選取元器件，對選中的元件用鼠標左鍵將其拖放到電子平臺工作區(qū)，同時可利用旋轉、平翻、直翻調整元件方向。為了使電路便于連線，圖形整齊，還可以通過鼠標操作對元件進行移動、復制與刪除。為了使電路連接簡單明了，還可以將一些常用電路定為子電路，子電路相當于用戶自己定義的小型模塊電路，存放在自己定義的元件圖標庫里，供以后反復調用。

2.2 虛擬儀器儀表的使用

EWB提供七種虛擬儀器，每種只有一臺，在電路設計中，每種儀器只可使用一次，這是其軟件設計的局限性，而目前其升級版本Multisim已將虛擬儀器增加到11個，而且同一種儀器可以多次取用。

模擬儀器儀表主要包括萬用表、函數發(fā)生器、示波器、波特圖儀(掃頻儀)以及電壓表、電流表，數字儀器儀表包括數字發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器。這些儀器儀表(除波特圖儀)，在接入電路后，開啟仿真開關，若改變電路的測試點，則顯示的數據和波形也會相應變化，而不用重新啟動電路。EWB的虛擬測試設備能提供快捷簡單的分析，主要包括直接工作點，瞬態(tài)，交流頻率掃描，付立葉、噪聲、失真度、參數掃描、零極點、傳遞函數、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。

3 軟件在廣播電視技術工作中的實際應用

3.1 在廣播電視技術培訓工作中的應用

EWB軟件是一款優(yōu)秀的EAD軟件，推出后得到了社會各界的好評。尤其是在教育領域取得了巨大的成功，許多院校把EWB作為電子類專業(yè)課教學和實驗的各種輔助手段，最大限度的滿足了廣大學生和工程技術人員的迫切需求。針對軟件的這種特殊效能，近年來在廣播電視技術領域中，EWB也同樣得到了普遍應用，尤其是許多單位把EWB 軟件應用在了技術隊伍培訓工作中收效顯著。廣播電視高新技術的快速發(fā)展，對廣播電視技術從業(yè)人員的整體素質提出了更高要求，需要廣泛開展技術培訓工作，但是在職教育和在校學習有著很大的差別，資金、場地、設備、設施等諸多因素制約了技術培訓工作的良性發(fā)展，EWB軟件的應用不僅較好的解決了這一問題，而且體現了三個優(yōu)越特點：(1)節(jié)約資金、高質高效；(2)功能強大、直觀形象；(3)操作簡便、方便普及。許多單位還把EWB軟件應用在了廣播電視技術能手競賽中，更是得到了意想不到的效果。通過對軟件的應用不僅克服了客觀條件給技術競賽多形式、多層面開展帶來的制約，同時也可以全面的考查參賽選手的實踐技能，為展示技術人員的綜合技術水平搭建了最佳平臺。

3.2 利用EWB軟件進行電子電路仿真設計

EWB的優(yōu)越性能為激發(fā)廣大技術人員的潛在智能提供了廣闊空間。利用EWB可以設計簡單、復雜、模擬、數字等各式電路。這為廣大技術人員開展技術改造、技術革新工作提供了非常實用的工具。尤其是廣播電視發(fā)射設備的固態(tài)化、數字化、自動化的發(fā)展方向，使計算機輔助設計、測量、維護等在廣播電視技術領域得到廣泛的應用，EWB軟件的出色性能表現，也得到了廣大技術人員的青睞。下面僅以雙音報警器電路的仿真實驗為例，向大家簡單介紹其電路設計與分析。首先設計電路原理圖(見圖1)并根據電路需要選擇所需元件參數。

圖1

用鼠標將元件、儀器拖到電子工作平臺，根據電路原理圖調整元件，儀器布局，并設定元件標值，調整儀器設置的選項，按通仿真開關，即可進行仿真實驗，如果電路設計、連接正確，此時揚聲器應該發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”…..的雙聲音，用示波器觀察IC1、IC2的輸出波形，應該是頻率不同的兩個方波(見圖2)，可通過打印機打印出來，進行實際電路的組裝。

圖2

此電路原理主要是應用555時基電路組成兩個多諧振蕩器，用IC1輸出的方波信號通過R5去控制IC2的5腳電平，當IC1輸出高電平時，IC2的振蕩頻率低，當IC1輸出低電平時，IC2的振蕩頻率高，因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調制為兩種音頻頻率，所以揚聲器發(fā)出雙音聲響。此電路可應用在發(fā)射臺鐵塔匹配間防盜報警，也可在改進后應用于水箱上水報警等其他方面。

參考文獻

第9篇：電子電路設計與仿真范文

關鍵詞：ORCAD；Pspice；電路；仿真

中圖分類號：F407.63文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

電子設計自動化(EDA)是以電子系統(tǒng)設計軟件為工具，借助于計算機來完成數據處理、模擬評價、設計驗證等工序，以實現電子系統(tǒng)或電子產品的整個或大部分設計過程的技術。它具有設計周期短、設計費用低、設計質量高、數據處理能力強，設計資源可以共享等特點。電路通用分析軟件OrCAD／PSpice以其良好的人機交互性能，完善的電路模擬、仿真、設計等功能，已成為微機EDA的標準系列軟件之一[1]。

2 OrCAD／Pspice 介紹

Spice最開始是由美國加利福尼亞大學伯克利分校的計算機輔助設計小組于1972年開發(fā)出的用于分析復雜電路特別是集成電路的一套程序，在1984年正式由美國MicroSim公司開發(fā)了一種SPICE的個人計算機版本，稱為PSPICE，在這個版本中，最突出的特點就是利用PROBE功能可以對的數據進行圖像化顯示，比較直觀。后來， OrCAD公司將其并購，這套程序就正式更名為了OrCAD Capture。使用該軟件可以直接利用Capture軟件在屏幕上繪制出原理圖，并執(zhí)行程序，然后由PSpice A/D部分進行分析，并輸出結果。

OrCAD／Pspice是個通用的電子線路計算機輔助分析設計軟件，具備強大的電路設計與仿真能力，可對電路進行各種分析，包括直流工作點分析、交流掃描分析、瞬態(tài)分析、參數掃描分析、溫度分析、靈敏度分析、直流傳輸特性分析等基本電路特性分析，以及蒙特卡羅分析、最壞情況分析、優(yōu)化設計等較為復雜的電路特性分析，能實現數／?；旌想娐贩抡?，且功能強大，可隨時分析觀察仿真結果[2]。

隨著OrCAD／Pspice快速發(fā)展，實現各種功能時的操作變得更為簡化，受編程過程限制也越來越少，且對電路的計算和仿真更加準確。在掌握電路原理的基礎上，能方便地利用電子輔助仿真設計軟件Pspice完成所需電路的設計分析[3-4]和器件特性分析[5]。

利用PSpice進行電路分析的基本操作流程如圖1所示。

圖1 PSpice 分析流程圖

3 電子電路仿真實例

下面通過一個簡單的實例，介紹一下用PSpice對電路進行性能分析的具體方法和步驟。一個簡單的差分電路如圖2所示，分別進行直流掃描分析、交流掃描分析和瞬態(tài)分析。

圖2 差分電路圖

在ORCAD Capture中繪制差分電路原理圖，如圖2所示。其中，電阻取自analog模型庫，電壓源和地取自source模型庫，三極管在bipolar模型庫中。

圖3 直流分析結果

PSpice的直流分析功能可以分析電路的靜態(tài)工作點、直流小信號傳遞特性、直流掃描特性、直流靈敏度。分析時設定電路中某一參數(稱為自變量)在一定范圍內變化，計算電路的直流偏置特性。在此選定以電壓源V3為自變量，令其取值從-0.5V線性增長到0.5V，步長為0.01V。圖3為直流分析的結果，圖中兩條曲線分別是三極管Q1和Q2集電極的直流工作狀態(tài)。

圖4 交流/噪聲分析結果

交流/噪聲分析是計算電路中交流小信號的頻率響應特性，并將電路中各個器件對選定的輸出點產生的噪聲等效到選定的輸入源上，研究差分放大電路的頻率特性就是研究其在不同信號頻率下的增益以及通頻帶。設置交流分析的掃描頻率從10KHZ到1GHZ。采用l0倍頻增量進行遞增。需要注意的是，應用OrCAD進行交流分析時，必須在電路圖中設置相應的獨立交流激勵源，否則仿真無法進行。在此， 可將圖2中的正弦激勵源V3改為幅值固定、頻率可變的交流激勵源VAC。OrCAD仿真結果如圖4所示，從圖4中可見，當激勵源保持幅值0.1V不變，而頻率從10KHZ遞增到1GHZ時，三極管Q2集電極的電壓幅值和相位特性。

圖5 瞬態(tài)分析結果

在電路進行瞬態(tài)分析時，需要給定輸入信號和初始值。為了能夠獲得可靠的數值分析結果，時間步長的選取是很重要的，最大計算步長則限定PSpice的內部計算步廠不得超過此值。瞬態(tài)分析可以計算動態(tài)電路的結點電壓、支路電壓和支路電流瞬態(tài)值，能夠獲得瞬時值隨時間的變化曲線。從圖5中可以得到Q1和Q2集電極在不同時刻的瞬時電壓值，該分析中設置的參數為：從零時刻開始記錄數據，到400ns結束，最大步長為0.1ns。

4結束語

應用OrCAD／PsDice對電路進行分析，極大地改進了傳統(tǒng)的電路實物分析理念，使用該軟件只需畫出電路仿真圖形，就能獲取和處理實驗數據，形成直觀的波形圖，非常方便快捷，減少了使用實物進行分析的復雜性并大大降低了開發(fā)成本。所設計的電路和實物電路相比較，能夠隨意更改參數，同時也能及時觀察電路的變化，使設計過程得到了很大的簡化，方便了開發(fā)設計。

參考文獻

[1] 陳茂青. 基于OrCAD／Pspice電梯主板開關電源的仿真[J].大科技，2011,15:435-436

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[3] 陶瑞蓮．0rCAD PSpice在電子線路實驗仿真研究[J]．通信電源技術，2010，27(2)：27—29．