電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及仿真課程設(shè)計(jì)

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

2、設(shè)計(jì)是理論學(xué)習(xí)之后的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)課程理論和課程實(shí)驗(yàn)的綜合和補(bǔ)充。學(xué)會(huì)并利用一種電路分析軟件，對(duì)電路進(jìn)行分析、計(jì)算和仿真，通過查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，撰寫報(bào)告，完成一個(gè)較完整的設(shè)計(jì)過程，將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際電路設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起，使自己在掌握電路基本設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，加深對(duì)課程知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用，培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的能力，以及工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。所以我們應(yīng)該熟練掌握對(duì)protel

3、 DXp [2][4]的應(yīng)用，應(yīng)用其對(duì)電路進(jìn)行分析和仿真。這樣我們才能理論與實(shí)際相結(jié)合，知識(shí)與能力齊提升。也只有這樣的課程設(shè)計(jì)才能提高我們的</p><p>　2.課程設(shè)計(jì)的基本要求課程設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行仿真測(cè)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(bào)告。設(shè)計(jì)期間要求按

4、時(shí)參加課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，定期匯報(bào)課程設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，獨(dú)立思考、刻苦鉆研、嚴(yán)禁抄襲，認(rèn)真編寫設(shè)計(jì)說明書，按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　3、課程設(shè)計(jì)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(tái)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件, 它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和PLD設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的EDA工作平臺(tái)，該軟件因其功能

5、強(qiáng)大、易于使用等特點(diǎn)而深受用戶喜愛。軟件的功能：該軟件在Protel DXP環(huán)境可以簡(jiǎn)單地輸入能夠用到的任意一個(gè)自己想要的電路元件，然后用線將各個(gè)元件連在一起，最后組合成一個(gè)完整的電路圖，在給出的各個(gè)元件的值確定后，運(yùn)行結(jié)果，如果沒有錯(cuò)誤將直接得出結(jié)果，如有錯(cuò)誤系統(tǒng)將提示出錯(cuò)誤所在，然后再進(jìn)行改正。直到解決錯(cuò)誤后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(gè)完整的電路圖，然后根據(jù)所給的數(shù)值運(yùn)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(xiàng)，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(jì)內(nèi)容采用結(jié)點(diǎn)電壓法或支路電流法或網(wǎng)孔電流法，計(jì)算出圖1各支路電流及電壓U3、U7 ，并進(jìn)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(jì)仿真在protel DXP環(huán)境下放置元件、連接原理圖：兩個(gè)電路圖的設(shè)計(jì)所用的電路元件有

7、電阻和定值電流源，打開軟件，點(diǎn)擊Design找到Miscellaneous Devices.IntLib元件庫(kù)，其中有電阻（RES1），電源（ISRC），還有一個(gè)接地源，按原理圖用導(dǎo)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(dāng)位置點(diǎn)下鼠標(biāo)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(gè)專門畫線的工具，雙擊該圖標(biāo)后在各個(gè)結(jié)點(diǎn)處點(diǎn)下鼠標(biāo)左鍵進(jìn)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(gè)元件的賦值，對(duì)連結(jié)好的元件進(jìn)行賦值時(shí)要先雙擊想要賦值的元件，雙擊后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，在該內(nèi)容里進(jìn)行想要修改的項(xiàng)目，如要對(duì)第一個(gè)電阻元件修改成R1，其值為15Ω，則在該項(xiàng)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(gè)一樣，針對(duì)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(diǎn)電壓與R2電流值模擬仿真Ir2值圖8 Ir2值3.3.2.實(shí)際計(jì)算1.結(jié)點(diǎn)電壓法：對(duì)a結(jié)點(diǎn) 對(duì)b結(jié)點(diǎn)解得： Ua=210.0V ； Ub=-105V；故：Ur =Ua-Ub=315V ；I1=Ur/R2=10.5A結(jié)論：運(yùn)用protel DXP對(duì)電路仿真得出仿真數(shù)據(jù)，將仿真數(shù)據(jù)與實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)作比較可知實(shí)際計(jì)算結(jié)論與仿真結(jié)果相差甚小。3.4.設(shè)計(jì)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(gè)電路圖的設(shè)計(jì)所用的電路元件有電阻和直流電壓源，打開軟件，點(diǎn)擊Design找到Miscellaneous Devices.IntLib元件庫(kù)，其中有電阻（RES1），電源（VSRC），還有一個(gè)接地源，按原理圖用導(dǎo)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(dāng)位置點(diǎn)下鼠標(biāo)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(gè)專門畫線的工具，雙擊該圖標(biāo)后在各個(gè)結(jié)點(diǎn)處點(diǎn)下鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行連結(jié)。連結(jié)好電路之后選</p><p>　進(jìn)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(shí)的功率曲線3.4.2.實(shí)際計(jì)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(jì)算

12、可知Ueq=1880V，Req=20kΩ所以，當(dāng)R=20kΩ時(shí)，R有最大值Rmax=44.1W結(jié)論：通過運(yùn)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(jì)心得與體會(huì)對(duì)于這次的電路課程設(shè)計(jì)，可以說是簡(jiǎn)單也可以說難。一個(gè)新接觸到的軟件，而且又是英文版的，對(duì)于我們來說的卻有難度。為了盡早完成這次課程設(shè)計(jì)，掌握protel99（DXP）這個(gè)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(jì)。通過應(yīng)用Protel DXP對(duì)電流和電阻電路的仿真，得到了結(jié)點(diǎn)電壓和流過各個(gè)電阻的電流的值。使我加深了對(duì)多個(gè)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(diǎn)電壓法和網(wǎng)孔電流法的運(yùn)用。通過Protel DXP對(duì)電路的仿真，很快的就得出了電壓與電流的波形圖。使所學(xué)的知識(shí)不再局限于理論上，增加了自我動(dòng)手能力，從理論中獲的實(shí)踐所需的知識(shí)

14、，從實(shí)踐中驗(yàn)證理論的正確性。 在這次課程設(shè)計(jì)中我也遇到了許多問題，在我的琢磨與同學(xué)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(jì)開發(fā)的基本知識(shí)和技能, 不但學(xué)到電路課程的有關(guān)知識(shí)，同時(shí)也學(xué)會(huì)了Protel DXP 這種功能強(qiáng)大的電路仿真軟件的用法，也親手體驗(yàn)了電路板設(shè)計(jì)的全過程，相信對(duì)以后的學(xué)習(xí)研究會(huì)</p><p>　5.參考文獻(xiàn)[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(shí)用教程[M]　清華大學(xué)出版社　2002.5　108—168[3] 孫燕, 韓曉東　Protel 99 se 電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用教程[M]　 機(jī)械工業(yè)出版社　199.5　67—161[4] 唐俊翟　電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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(jí)實(shí)例教程