模拟电路设计原理
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模拟电路设计原理范文第1篇
一般情况下，半导体集成电路常用直流电压，电网中的电压通常是交流电压，若要将电网中交流电的电压换成直流电压，则需要借由电压变压器进行降压，再经由整流电路实现交流电压转换为直流电压的目的。但是，整流过后的直流电压内还存在着交流电压的成分，应采用滤波电路滤除夹杂的交流电压，得到平滑纯正的直流电压。通过利用Protel98软件进行模拟仿真和分析发现，没有接连滤波电路之前，整流电路所输出电压的波形呈现为直流电压。而将滤波电容器加在电路中以后，不仅可以降低整流输出脉动直流电压，并使电容器的容量得以改变，还能够改变电路开关电源的波纹。如果需要较小的电路开关电源波纹，受负载电流大小的影响，应该将电容量调大。由于电流大的时候，放电的速度比较快，最电容量的要求就会增大。而当电路交流成分减少时，也会使电容器的容量减少，因此容量改变以后所输出的计算结果也会不同于容量改变前的计算结果。通过采用示波器进行测试后发现，利用Protel98软件模拟仿真后输出来图形同实际电路测试输出的波形相同。由此可见，若要改变电子电路中的某个元件，只需要利用Protel98软件修改参数就可以实现，从而达到模拟仿真应实现的目标。Protel98软件成为修改和优化设计电子电路的有效辅助工具，也是电子电路设计模拟仿真的重要手段。利用Protel98软件模拟仿真电路设计的具体步骤包括以下几个方面：第一，根据电子电路设计的主要目标和所需规模绘制准确的电路原理图。在绘制原理图时，应选用比较简单和普及的电路，从而有效实现模拟仿真的目的。第二，绘制完电路原理图之后，借由Protel98软件设置元件的参数，通过鼠标选中元件并双击元件的性质项目后，就可以修改元件的参数。修改结果可以利用电子电气法进行测试和检查，从而找出出现错误的地方，再通过有效的分析和科学的修改，就可以完善电路设计。第三，再用Protel98软件模拟绘制出的电路原理图，并对电路功能进行仿真和验证，从而判断所设计的电路是否具有可行性。
2基本逻辑门电路的模拟实验
Protel98软件的仿真器由实用的数模与模拟混合而组成，利用网表文件将电路的所有元素结合起来，使数字仿真与模拟间的壁垒被有机的打破，再利用波形记录分析系统将数字波形的结果同模拟结果一起显示出来，组合成一个各种门电路。在进行模拟实验时，应首先输入绘制出来的电路图，并编辑激励信号波形和跟踪误差信号的波形，再从电子元件的数据库里找出相关的数据，利用这些数据进行电路模拟，并计算出波形模拟的结果。而从绘制的波形图中可以发现，当输入信号的电平组合表现为高—高、高—低、低—低和低—高时，基本逻辑门电路输出的信号和输入的信号之间具有可行的逻辑性关系。由此可见，利用Protel98软件对数字电路进行模拟仿真，不仅能扩大模拟电路设计规模，而且对其进行定时的精确度也非常高，通过采取输入不同激励信号波形的方式，可以准确修改基本逻辑门电路数据库的特性。不但如此，Protel98软件进行电路模拟仿真，其良好界面对于分析电路设计和修改电路设计具有重要的意义。
3结束语
模拟电路设计原理范文第2篇
【关键词】EDA技术 模拟电路 Multisim 10.0
EDA技术即为通过计算机来设计电子电路和系统的计算机软件。将其应用在电路设计中能够显著提高电路设计的工作效率，减少误差，增强可靠性。
1 EDA技术概述
1.1 EDA技术特点
EDA技术就是以计算机为基本工作平台，结合了多种现代计算机技术而形成的开展电子产品设计技术。典型的EDA工具都包括综合器与适配器，通过EDA技术能够在设计电子系统时减少大量的工作量而交由计算机完成。并且通过EDA技术能够将电子产品从电路设计直至设计版图的整个流程都在计算机上实现自动智能化处理。当前EDA技术的应用范围十分宽广，例如机械、航空、生物、军事、教学等各个领域都已经广泛开展使用EDA技术。
1.2 EDA技术类别
EDA软件大致能够分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件以及系统设计辅助软件三大主要类别。通过EDA软件的功能和应用领域可以将其分为电路设计、仿真工具、IC设计软件与其他EDA软件等。常用的模拟电子电路包括晶体管放大电路、集成运算放大器以及电源电路等。
2 Multisim 10.0软件的应用
2.1 Multisim 10.0特点
2.1.1 元件库丰富
Multisim 10.0配备了海量的元件模型数据库，其中有数以千计的电路元件，其中包括基本元件、基础电路、继电器等元器件。同时，用户还能够根据自己需求来新建元器件库，给客户提供了极大的便捷。该软件中各元器件的参数可以根据需求调节。
2.1.2 强大的虚拟仪表与分析功能
Multisim 10.0中配备了双踪示波器，逻辑分析仪、频谱分析仪等十余种虚拟仪器仪表，并且操作界面十分友好，不论是专业人士还是学生都能够快捷方便的进行操作。
2.1.3 仿真范围大
Multisim 10.0不仅可以对数字或模拟电路实现仿真，还能够仿真射频电路。
2.1.4 兼容性良好
Multisim 10.0网络表文件可以与Spice网络表文件进行相互转换，并且形成电路原理图。Multisim 10.0中电路原理图还能够与PCB软件进行传输，进行印刷电路板设计。可以看出，Multisim 10.0能够全程完成电路设计与印刷电路板所有设计工作，电子产品开发速度得到了提升。
2.2 Multisim 10.0应用实例
2.2.1 差动放大电路与差模信号
差动放大电路在电子技术与IC制造业中应用十分普及，其能够放大差模信号，对共模信号起到抑制作用，因此可以有效的避免零点漂移，妥善解决了直流放大电路中增益与零点漂移的问题。图1为恒流源的差动放大电路图。如不加输入信号时，首先调节R2，输出电压接近0.图2为输入差模信号电路图，输入端加上50mV，1KHz的差模信号，对节点8与节点3进行瞬态分析，获得两个大小相同，方向相反的差模输出信号。
用后处理器获得双端输出电压波形曲线图。最大输出电压为Vod=4.1034V。
2.2.2共模信号
使用相同的方法对节点8与节点3进行分析，可以得到两个大小相同，方向也相同的共模输出信号。单端输出最大电压值为38.04Pv.从该数据可以得知，共模信号单端输出的抑制程度也较高。
2.2.3 结论
Multisim 10.0是一个系统的，功能齐全的电路仿真软件，其强大的元件数据库与大量的虚拟仪表具有多种分析方式。Multisim 10.0软件存在以下几大优势：
（1）进行模拟电路能够调整电路参数，观察不同参数与电路性能之间的关系，同时可以重复多次的选择最合适的元件参数来设计方案。
（2）Multisim 10.0能够在电路测试中分析数据、曲线图形都集中在单一的设计窗口中，使用人员可以直观形象的观察到数据和图形的改编。其所显示的曲线图也较为平滑，这是其他硬件测试中无法比拟的优势。
（3）Multisim 10.0的虚拟仪器仪表调试十分便捷，信号干扰因素小，双踪显示时不会出现断断续续和闪烁的现象。相对于传统的模拟电路方式来说，其十分容易受到外界电源信号的影响，并且实验设备不先进，十分容易导致测量结果精确度欠佳。然而该测量结果将通过数字表现，其精确度较高。
3 结束语
随着自动化水平的提高和电子领域的迅猛发展，EDA技术在电路设计中的作用越来越明显。利用EDA技术电路设计师能够高效、准确的设计电路。Multisim 10.0能够提供强大的元件数据库与虚拟仪表，分析方法十分多元，是电路设计教学、电路设计模拟中不可或缺的软件。EDA正在面临发展的关键时刻，EDA技术将电子设计技术推向了新的阶段，未来EDA技术将会向新器件、新工具软件等趋势发展。
作者简介
高昀（1984-）女，四川省遂宁人。大学本科学历。现供职于四川职业技术学院。主要研究方向为Eda技术。
模拟电路设计原理范文第3篇
通过光敏三极管将光的强弱转换成光强的电信号，该信号送入放大器经放大处理，同时送入两路比较器，其中一路是上限比较器，一路是下限比较器.通过光电转换模块对光强的转换，当输出电压达到0.4~0.45V时，放大器输出信号小于下限比较电平，下限比较器翻转，信号送入反相器，通过显示模块进行显示，随着光强的增强，当输出电压达到0.55V，放大器输出信号小于上限比较电平，上限比较器输出发生翻转，信号送入反相器。
2照明灯电压闭环控制
光敏三极管接收的光强信号经处理送入压控开关电源的控制端，对输出电压进行控制，使加在灯丝两端的电压随光强的变化而改变，从而实现照明灯电压的自动调节。通过设计的硬件电路，可以实现设备所需的标准背景电平，调节出口处光强的强与弱，都可以根据信号的变化，自动将输出灯压调到合适范围内，实现照明灯的闭环控制。
3设计方法
3.1电源模块
本电源是两个独立电源的组合体，其中主控电源是一个可靠、大电流压控电源，其输出电压随其控制端外加的直流电压的改变而变化。输出电压为交流220V+20%,50Hz。输出电压精度及负载能力、电路保护功能都有输出短路保护。图4为电源控制特性曲线，可清晰的看出电源模块输出电压随控制电压的关系。
3.2运算放大器
运算放大器[4-5]具有两个输入端和一个输出端，如图5所示，其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端)，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。本文设计应用LM型运算放大器，通过电路设计来完成合理控制电压输出。
3.3ProtelDXP
ProtelDXP2004[6]是一个32位的电子设计系统，它是一套构建在板级设计与实现特性基础上的EDA设计软件，其主要功能包括电路原理图设计、印刷电路板设计、改进型拓扑自动布线、模拟/数字混合信号仿真、布局前/后信号完整性分析、PLD2004可编程逻辑系统，以及完整的计算机辅助（CAM）输出和编辑性能等。原理图设计系统是ProtelDXP2004的主要功能模块之一，提供了强大的电路原理图绘制功能：1)功能完善的多功能编辑器；2)层次化、多通道的原理图编辑环境；3)交互式全局编辑功能；4)强大的电路设计自动化功能。本文通过此软件设计背景电路模块，实现背景目标的模拟，也为工程实践打下基础。图6为背景目标电路的主要设计部分，可实现背景照明等的电压调控，再根据电压控制电路调节获得检测仪所需要的背景电平信号，从而达到标准。
3.4Multisim
Multisim[7]是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。仿真的内容：1）器件建模及仿真；2）电路的构建及仿真；3）系统的组成及仿真；4）仪表仪器原理及制造仿真。
4研究结果与分析
4.1电路仿真图
如图7为模拟背景电路电压输出仿真，根据仿真图可以得出电路反应时间以及输出电压值，根据设计，得到电压值为0.424V，基本上符合研究计划的0.4~0.55V标准，可以为此检测仪进行设备的性能参数检测提供均匀的符合标准的光源。通过主控计算机输出的控制指令，使输出的背景在0.4~0.45V区间，进行设备的各性能参数测试。
4.2背景目标实现
应用ProtelDXP2004软件进行PCB板设计连接，以此进行实装电路构造，并组合此检测系统，验证此设计的正确性。图8为本文设计电路所生成的目标背景信号源，根据主控计算机的输出命令，调节输出电压，应用设备对背景目标进行信号采集观测，可观测到图8中的亮斑即为目标源。为下一步进行目标跟踪、数据处理打下基础。
5结论
模拟电路设计原理范文第4篇
关键词： OrCAD PSpice； 仿真； 模拟电子技术； 模拟电子教学
中图分类号： TN710?34； TP302.1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）01?0131?04
0 引 言
计算机模拟设计方法的运用使得模拟电路的设计已经发生了巨大的变化。计算机特别是高性能软件的普及，使电路模拟器得到广泛的应用。在模拟电路设计领域，要求电路设计工程师能够采用最新、最适合的模拟电子器件进行电路设计。众所周知，模拟技术所涉及的知识面更宽，要想从众多的模拟电路中挑选出最适合的器件，不仅需要有丰富的经验，更需要具备最新的模拟器件知识。一方面，模拟电子技术是电气、电子信息类和部分非电专业本科生电子技术方面的重要基础课程，应该予以充分的重视与加强；另一方面，现有实验条件的落后导致学生无法接触最新的模拟电子器件从而与现代模拟电子电路设计脱节。OrCAD是世界上使用最广泛的EDA软件，它的最大特点是汇集了模拟与数字电路混合仿真等功能，其电路仿真元器件库更达到8 500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块。此外，OrCAD软件还可以根据模拟电子器件生产厂家给出的最新集成电路的SPICE模型自行设计新的电路仿真元件，便于电子设计工程师跟踪最新的模拟电子器件的发展。基于这些优点，本文提出采用OrCAD PSpice设计部分模拟电子技术实验，使学生不但能够从实验中了解模拟电路的基本原理，也能够掌握这种应用最广泛的模拟电路设计工具。通过与以往设计的模拟电路实验对比，可以看到采用OrCAD软件进行模拟电路实验即能兼顾基础教学实验，又为学生将来成为模拟电路设计工程师奠定了必要的技术基础。
1 模拟电子技术教学现状
由于模拟电子技术的教学需要一定的电路分析知识作为基础，很多新的知识点、概念、器件和分析方法被引用，增加了学习的困难。传统的教学模式受到了很大的挑战，课堂上老师要在有限的时间内讲授大量的知识点；课下同学们需要进行很多的计算，普遍反映对重要知识点掌握不深，教学效果很难令人满意。实验教学方面，问题也十分突出。实验课上，一方面，学生机械地完成实验指导书中的实验要求和测试表格，做不到对理论的理解和巩固[1?5]。另一方面，学生人数增多，实验仪器不足，导致多人共用一套仪器，最后学生掌握知识的效果欠佳。更有，受多方因素的影响，实验室设备不能及时更新，不能紧跟先进技术发展的步调，导致实验内容局限，实验教学缺乏生机，学生兴趣不高，技能达不到现代应用的要求。
因此，采取适应的教学改革，把先进的模拟电路设计技术应用到基础教学环节，帮助学生理解掌握各种元器件、电路的原理和性能并与技术进步相互适应就显得极其重要。由于理论性、实践性、应用性强的特点，先进仿真分析的引用可以使教学和实验设计更加直观、更加生动，也能够突破现有实验条件的局限，带动学生的积极性，提高其掌握知识的深度和宽度。
2 模拟电子技术OrCAD PSpice仿真方法的应
用探讨
OrCAD PSpice具有强大的电路分析及仿真能力，这在模拟电路设计领域优势凸显。如果将OrCAD引入教学环节，就可能从学生接触模拟电路时就逐步习惯于设计之初首先进行性能分析。下面以双极性结型晶体共射极放大器教学为例[6]，结合传统课堂教学，阐述模拟电子OrCAD PSpice仿真技术方法的应用。
2.1 传统教学
2.1.1 计算直流偏压点
通过计算直流偏压点，保证晶体管在适当的放大区内工作，调整偏压点位置，使其位于放大区的中心处。直流偏压点靠5个电阻器来建立，[R2]和[R3]形成电阻分压，提供基极合适的直流电压。[R5]和[R6]提供偏压，也提供一条负反馈路径，使放大器更稳定。[R4]是负载电阻，负责将流入Q1的电流转换成电压信号后输出。
假设Q2N2222的[β]约为178，且[βac=βdc，]计算直流特性结果如下：
[Vb=Vcc×R2（R2+R3）=1.75 V]
[Ve=Vb-Vbe=1.75-0.7=1.05 V][Ic≈Ie=Ve（R5+R6）=1.12 mA]
[Vc=Vcc-Ic×Re=5.26 V]
2.1.2 计算交流特性
输入的交流信号经过电容[C1]耦合进入晶体管基极，输出的交流信号由集电极经电容[C2]耦合到负载电阻上。发射机旁路电容[C3]减少发射集电阻对放大倍数的损耗。
BJT的交流射极电阻为：
[Re=25 mVIe=25 mV1.12 mA=22.32 Ω]
交流基极等效电阻：
[Rb≈βac×（Re+R5）=178×496.32=87.6 kΩ]
输入等效电阻为：
[Rin=R3∥R2∥Rb=7.53 kΩ]
交流集电极电阻为：
[Rc=Rc∥R1=4.27 kΩ]
电压增益为：[AV=Rc（Re+R5）=8.67]
模拟电路设计原理范文第5篇
一、课例简介
（一）课例名称
基本RS触发器
（二）课例内容
基本RS触发器的概念及其应用。触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，而基本RS触发器又是各种类型触发器的基本形式，因此它对整个章节的学习具有重要的意义。
二、学生特征
学生为电子技术专业一年级学生，通过前期课程《电工基础》、《模拟电子技术》和本课程前一阶段的学习，已具备了一定的电路的分析、设计及制作的能力。已在本课程学习了“与”、“或”、“非”及其复合逻辑的逻辑符号、逻辑表达式及逻辑运算规则，具备了学习本课的基本知识，对将触发器用于实际电路的设计与制作有强烈的认知愿望，因此对本节课的学习很感兴趣，但又觉得难度大。
三、教学设计
（一）教学目标分析
1．知识与技能目标。让学生了解触发器的概念及其应用；学会分析基本RS触发器的电路结构、工作原理，掌握触发器在实际电路设计中的应用。
2．方法和能力目标。让学生初步掌握分析电路的方法，进一步培养学生的电路设计与制作的能力和分析、解决问题的能力；培养学生获取数字电子技术的能力，交流表达的能力和自主学习的内在发展能力 。
3．情感与态度目标。通过让学生积极参与探究，投入到课堂教学双边活动中，培养学生的合作意识；通过让学生体验成功，享受发现的乐趣，培养学生学习数字电子技术的自信心。
（二）教学重点和难点
1.重点：基本RS触发器工作原理及在实际电路设计中的应用。
2.难点：如何根据基本RS触发器的电路结构分析其工作原理。
（三）教学目标实现策略
1．通过课件中的实物图片、动画、模拟仿真等手段将学生带进形象的教学情境之中，突出教学内容中的重点、难点，激发学生学习兴趣，提高教学效率。
2．采用问题解决的教学策略，以引导式的问题循序渐进地教学，提高学生分析问题、解决问题的能力。
3．采用教师引导、启发。首先教师提出问题、然后学生讨论、发言、同学点评、教师点评；培养学生的认知能力、问题解决与处理能力及交流沟通能力，使学生在双向互动的教学活动中掌握知识。
（四）教学过程
结构如下图所示：
（五）学习评价
采用过程性评价和形成性评价相结合的方法进行学习评价，注重利用学生学习质量反馈结果改进教学。
1．过程性评价。（1）通过课堂教学中与学生的互动情况反馈。（2）学生讨论及上台演示的表现。（3）通过学生完成“在线测试”情况了解教学效果。
2．形成性评价。通过查阅网络课程的“电路设计与制作指导”栏目，完成“由触发器构成的改进型抢答器”电路的设计与制作。要求学生能正确选择和测试所使用的元件，电路设计正确、布线合理、制作美观，电路通过检测能实现相应的功能。
