電路的計算機輔助設(shè)計及仿真課程設(shè)計

1、<p>　電路的計算機輔助設(shè)計及仿真1.課程設(shè)計的目的電路課程為電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課。電路的出現(xiàn)和發(fā)展是20世紀70年代以來人類科學歷史上的一個奇跡。目前，電路的設(shè)計和應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個工程技術(shù)領(lǐng)域，在現(xiàn)代信息社會中，電路設(shè)計已經(jīng)成為信息技術(shù)的基礎(chǔ)和支柱。因此，學習和掌握電路設(shè)計的基本理論和方法，對于將來從事信息技術(shù)工作的工科學生來說是必不可少的。通過該門課程的學習讓我們可以能夠了解電路設(shè)計的基本方法[1][3]。電路原理課程

2、設(shè)計是理論學習之后的一個綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是對課程理論和課程實驗的綜合和補充。學會并利用一種電路分析軟件，對電路進行分析、計算和仿真，通過查找資料，選擇方案，設(shè)計電路，撰寫報告，完成一個較完整的設(shè)計過程，將抽象的理論知識與實際電路設(shè)計聯(lián)系在一起，使自己在掌握電路基本設(shè)計方法的同時，加深對課程知識的理解和綜合應(yīng)用，培養(yǎng)自己綜合運用基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)知識解決實際工程設(shè)計問題的能力，以及工程意識和創(chuàng)新能力。所以我們應(yīng)該熟練掌握對protel

3、 DXp [2][4]的應(yīng)用，應(yīng)用其對電路進行分析和仿真。這樣我們才能理論與實際相結(jié)合，知識與能力齊提升。也只有這樣的課程設(shè)計才能提高我們的</p><p>　2.課程設(shè)計的基本要求課程設(shè)計的選題可以參考已給出的選題，也可以自選題。無論哪種選題都必須完成設(shè)計任務(wù)要求的內(nèi)容。應(yīng)用Protel DXP等軟件畫出完整的電路原理圖。完成后進行仿真測試將仿真結(jié)果圖表作為素材和例證放入說明書，最后撰寫總結(jié)報告。設(shè)計期間要求按

4、時參加課程設(shè)計指導，定期匯報課程設(shè)計進展情況，獨立思考、刻苦鉆研、嚴禁抄襲，認真編寫設(shè)計說明書，按時完成課程設(shè)計任務(wù)。</p><p>　3、課程設(shè)計內(nèi)容3.1 仿真軟件的選擇Protel DXP是Altium公司在發(fā)布的基于Microsoft Windows平臺的電子設(shè)計自動化(EDA)軟件, 它是將電路原理圖設(shè)計、PCB板圖設(shè)計、電路仿真和PLD設(shè)計等多個實用工具軟件組合后構(gòu)成的EDA工作平臺，該軟件因其功能

5、強大、易于使用等特點而深受用戶喜愛。軟件的功能：該軟件在Protel DXP環(huán)境可以簡單地輸入能夠用到的任意一個自己想要的電路元件，然后用線將各個元件連在一起，最后組合成一個完整的電路圖，在給出的各個元件的值確定后，運行結(jié)果，如果沒有錯誤將直接得出結(jié)果，如有錯誤系統(tǒng)將提示出錯誤所在，然后再進行改正。直到解決錯誤后會出現(xiàn)一個完整的結(jié)果。軟件的任務(wù)：該軟件的任務(wù)就是在Protel DXP環(huán)境下畫出一個完整的電路圖，然后根據(jù)所給的數(shù)值運行出結(jié)

6、果，然后比較仿真結(jié)果。仿真方案的確定：在菜單欄有Design選項，其中有Simulate （仿真）單擊選擇，然后再選擇Mix Sim即能得到仿真圖。3.2.設(shè)計內(nèi)容采用結(jié)點電壓法或支路電流法或網(wǎng)孔電流法，計算出圖1各支路電流及電壓U3、U7 ，并進行相應(yīng)電流、電壓的仿真。圖1原理圖</p><p>　圖5 原理圖3.3.1.設(shè)計仿真在protel DXP環(huán)境下放置元件、連接原理圖：兩個電路圖的設(shè)計所用的電路元件有

7、電阻和定值電流源，打開軟件，點擊Design找到Miscellaneous Devices.IntLib元件庫，其中有電阻（RES1），電源（ISRC），還有一個接地源，按原理圖用導線連接。即找到（FSRC）之后雙擊該名稱便可將該元件選中，然后在右面的表格的適當位置點下鼠標的左鍵將電源放入其中；再選中（RES1）后同樣雙擊該名稱，然后按空格鍵可以改變電阻絲的放置方向。放置好電路元件后開始連結(jié)電路圖，在Protel DXP 環(huán)境下的右上方

8、有一個專門畫線的工具，雙擊該圖標后在各個結(jié)點處點下鼠標左鍵進行連結(jié)。連結(jié)好電路之后選中接地的元件，連入電路。電路各個元件的賦值，對連結(jié)好的元件進行賦值時要先雙擊想要賦值的元件，雙擊后會出現(xiàn)一個對話框，在該內(nèi)容里進行想要修改的項目，如要對第一個電阻元件修改成R1，其值為15Ω，則在該項內(nèi)容里元件名稱刪去后改為你想要的R1，而在value后面改為15Ω即可。其他的元件修改和這個一樣，針對CCCS源來說增益值為：2。圖6仿真原理圖</p

9、><p>　仿真結(jié)果如下：圖7 a,b結(jié)點電壓與R2電流值模擬仿真Ir2值圖8 Ir2值3.3.2.實際計算1.結(jié)點電壓法：對a結(jié)點 對b結(jié)點解得： Ua=210.0V ； Ub=-105V；故：Ur =Ua-Ub=315V ；I1=Ur/R2=10.5A結(jié)論：運用protel DXP對電路仿真得出仿真數(shù)據(jù)，將仿真數(shù)據(jù)與實際計算數(shù)據(jù)作比較可知實際計算結(jié)論與仿真結(jié)果相差甚小。3.4.設(shè)計內(nèi)容圖9 原理圖在protel

10、 DXP環(huán)境下放置元件、連接原理圖：兩個電路圖的設(shè)計所用的電路元件有電阻和直流電壓源，打開軟件，點擊Design找到Miscellaneous Devices.IntLib元件庫，其中有電阻（RES1），電源（VSRC），還有一個接地源，按原理圖用導線連接。即找到（VSRC）之后雙擊該名稱便可將該元件選中，然后在右面的表格的適當位置點下鼠標的左鍵將電源放入其中；再選中（RES1）后同樣雙擊該名稱，然后按空格鍵可以改變電阻絲的放置方向。放

11、置好電路元件后開始連結(jié)電路圖，在Protel DXP 環(huán)境下的右上方有一個專門畫線的工具，雙擊該圖標后在各個結(jié)點處點下鼠標左鍵進行連結(jié)。連結(jié)好電路之后選</p><p>　進行仿真并得出仿真結(jié)果：（以下的r(p)值分別是R分別取從1kΩ到20kΩ指定數(shù)值的仿真數(shù)據(jù)）圖12 R取不同值時的功率曲線3.4.2.實際計算將原理圖等效成圖8所示的電路圖圖13 原理等效電路圖</p><p>　計算

12、可知Ueq=1880V，Req=20kΩ所以，當R=20kΩ時，R有最大值Rmax=44.1W結(jié)論：通過運用protel dxp的仿真技術(shù)，我們可以很直觀的看出理論結(jié)果與仿真結(jié)果非常相近。</p><p>　4.設(shè)計心得與體會對于這次的電路課程設(shè)計，可以說是簡單也可以說難。一個新接觸到的軟件，而且又是英文版的，對于我們來說的卻有難度。為了盡早完成這次課程設(shè)計，掌握protel99（DXP）這個軟件，我去圖書館借了

13、幾本相關(guān)的書籍，通過閱讀及使用了解，我已經(jīng)基本掌握了protel99（DXP）的使用，能夠用它完成這次課程設(shè)計。通過應(yīng)用Protel DXP對電流和電阻電路的仿真，得到了結(jié)點電壓和流過各個電阻的電流的值。使我加深了對多個電阻串聯(lián)和并聯(lián)電路的理解，使我更加的熟悉了結(jié)點電壓法和網(wǎng)孔電流法的運用。通過Protel DXP對電路的仿真，很快的就得出了電壓與電流的波形圖。使所學的知識不再局限于理論上，增加了自我動手能力，從理論中獲的實踐所需的知識

14、，從實踐中驗證理論的正確性。 在這次課程設(shè)計中我也遇到了許多問題，在我的琢磨與同學探討的過程中都已經(jīng)解決了，從中我掌握了一定的電路設(shè)計開發(fā)的基本知識和技能, 不但學到電路課程的有關(guān)知識，同時也學會了Protel DXP 這種功能強大的電路仿真軟件的用法，也親手體驗了電路板設(shè)計的全過程，相信對以后的學習研究會</p><p>　5.參考文獻[1] 張偉、王力、趙晶　Pro

15、tel 99 se入門與提高[M]　人民郵電出版社　1999.9 121-168[2]趙志剛、吳海彬　Protel DXP實用教程[M]　清華大學出版社　2002.5　108—168[3] 孫燕, 韓曉東　Protel 99 se 電路設(shè)計及應(yīng)用教程[M]　 機械工業(yè)出版社　199.5　67—161[4] 唐俊翟　電子設(shè)計自動化技術(shù)及應(yīng)用[M]　 冶金工業(yè)出版社 2006.6 211-276[5] 尹勇編 Potel DXP高級實例教程