導語：如何才能寫好一篇電路的設計原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]交直交 電路 變頻器 設計 應用

中圖分類號：TM352 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0106-01

1 電壓源和電流源型逆變器

電壓源型的逆變器直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想的情況下是一個內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出的交流電壓是矩形波或階梯波;電流源型直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當于一個恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波。

電壓源型變頻器的主電路簡單并且控制策略便于實現(xiàn)，而電流源型變頻器往往是電流頻率分開控制，并且難以實現(xiàn)電流的準確跟蹤，因此實際應用中多采用電壓源型的逆變器。但也有公司考慮到電容的壽命問題采用電流源型的變頻器。

2 電壓型PWM變頻器的主電路形式

通常電壓型PWM變頻器先將電源提供的交流電通過整流器變成直流，再經(jīng)過逆變器將直流變換成可控頻率的交流電。本文采用不可控整流、PWM逆變器調(diào)壓調(diào)頻的交直交變壓變頻裝置，該結(jié)構(gòu)可以較好地解決輸入功率因數(shù)低和輸出諧波大的問題。PWM逆變器采用了全控式電力電子開關器件，因此輸出的諧波大小取決于PWM的開關頻率以及PWM控制方式。

3 不可控整流、PWM逆變器調(diào)壓調(diào)頻的交直交主電路設計

以下主電路各部分元件參數(shù)設計是針對實驗室2.2kW交流異步電動機的，電機參數(shù)為額定功率，定子額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，接法型。

3.1 逆變器功率元件參數(shù)計算

逆變部分的開關器件選用IGBT，為了設計的簡便，本次采用集驅(qū)動、保護等功能于一體的智能功率模塊（IPM）。在參數(shù)選擇時，需要考慮到電機過載，安全裕度等要求，從逆變部分的主電路可以看出，流過一只IGBT管子的最大電流應當?shù)扔陔妱訖C定子一相的最大電流。所以功率元件的電流額定為

（3.1）

其中，為電流的過載倍數(shù);為流過定子一相繞組中電流的峰值，;為定子的額定電流，這里為5A;為安全裕量。

將試驗用電機的相關參數(shù)代入式（3.1），過載倍數(shù)選為，得到IPM電流額定為

由于所帶電機的額定電壓為380V，所以直流電源由380V的三相交流電源直接整流得到，直流側(cè)電壓為

（3.2）

其中，為輸入三相交流電相電壓的有效值;1.2為考慮到大電容濾波后的電壓升高系數(shù)。功率元件的電壓額定為

1.5為安全裕量，在實際主電路搭建中選擇了日本三菱公司的智能功率模塊PM50RSE120 IPM，其額定電壓1200V，額定電流50A，可以滿足要求。

3.2 軟起動電阻的計算

由于在上電的瞬間，對電容器的充電電流可以看作高頻信號，此時電容的阻抗值很小，電流很大，如果不對充電電流加以限制會造成整流二極管和電容器的損壞，所以需要在直流側(cè)配一個軟起動電阻限制起動電流。由主電路的形式可以看出，當電容充電時，限流電阻和電容構(gòu)成的回路是典型的一階環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為，故在零初始狀態(tài)下，電容上的電壓響應方程式為

（3.3）

當時，，故可選取充電時間為，即認為時電容充電完畢。如果要求充電時間為，則

故上消耗的功率為

所以可以選取限流電阻為，20W。選用該電阻時充電回路的瞬時最大沖擊電流為，在允許的范圍之內(nèi)。實際的主電路中將四個，8W的電阻接成如圖3.2的形式作為軟起動電阻，組合后相當于，32W的電阻。

圖3.2啟動電阻的連接形式從以上的推導可以看出，軟起動電阻阻值越小，充電越快，但功率和沖擊電流也會相應的增大。最后將選擇的二極管模塊和IPM模塊安裝在散熱片上，并在主電路直流側(cè)串接用于過流保護的斷路器，最終構(gòu)建起主電路。

4 IPM 驅(qū)動觸發(fā)板設計制作

根據(jù)所選擇的主電路形式，主要需要控制的部分為逆變電路的IGBT觸發(fā)控制。本次設計中逆變電路采用兩電平逆變電路，電路結(jié)構(gòu)固定，故選擇帶能量釋放管的七單元IGBT-IPM，PM50RSE120，額定電壓1200V，額定電流50A，平板式結(jié)構(gòu)。此IPM共16個管腳，分別用于觸發(fā)控制、引入4組獨立控制電源、制動信號和故障信號傳遞、連接直流電源、輸出三相交流電等。

觸發(fā)板用于完成接收從DSP核心控制板發(fā)出的PWM脈沖信號、能量釋放管控制信號、將四個獨立的直流15V電源引入IPM，從IPM將故障信號傳回DSP板等功能。

控制板的設計：控制板接收從DSP傳來的6路PWM脈沖信號，為了實現(xiàn)控制側(cè)和主電路側(cè)的隔離，采用快速光耦隔離，這里采用Agilent公司的快速光耦HCPL 4504，光耦副邊距IPM的管腳距離小于2cm。由于DSP的PWM輸出引腳的驅(qū)動能力不夠，所以在觸發(fā)板上加上了OC門芯片SN74LS07，增加驅(qū)動能力。制動電阻的控制信號和故障報警信號通過普通光耦TLP521-1進行隔離和傳遞。

在PCB板的制作過程中，有以下需要注意的地方，由于給上橋臂三組控制端供電的獨立電源的地線之間存在380V的交流電壓，即電動機的線電壓，所以考慮到爬線距離（一般為100V/mm），應在元件布局和布線方面使三組地線之間的間隔盡可能遠;為了實現(xiàn)無焊連接，可以采用三菱公司推薦的管座，型號為MDF7-25S-2.54DSA。

5 結(jié)論

本文給出了交直交主電路的元件選擇方法和參數(shù)的計算，進行了IPM觸發(fā)板的設計和制作，用于連接DSP控制板和主電路。在實際安裝中還要注意散熱片的放置，以及在直流側(cè)安裝過流保護開關。

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[關鍵詞]線路故障 監(jiān)測 設計思路

中圖分類號：TM769 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）37-0237-01

1 概述

興茂采油作業(yè)區(qū)作為方興油田的主力產(chǎn)油區(qū)塊共有2條10kV配電線路，配電線路總長度153.2km，其中干線長度69.2km，分支線長度84km，分別從采油七廠臺肇聯(lián)變電站、頭臺一次變電站引電。

2 存在問題

由于變電運行調(diào)度權(quán)不在我公司，在出現(xiàn)電力線路故障時，電力調(diào)度即停電，因配電線路干線較長、分支較多、地貌多為稻田地，導致故障排查困難，且調(diào)度要求不徹底排除故障不予送電，致使配電線恢復供電時間較長。目前興茂采油作業(yè)區(qū)采用電伴熱工藝在停電期間整個生產(chǎn)鏈基本屬于癱瘓狀態(tài)，特別在冬季，如停電集油管線極易發(fā)生凍堵。因此盡快在電力線路發(fā)生故障時恢復送電成為保障油田正常生產(chǎn)和職工正常生活的重點。為了解決這一問題，在2013年，經(jīng)過技術調(diào)研，規(guī)劃設計了電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)。

3 電力線路故障監(jiān)測系統(tǒng)原理

3.1 監(jiān)測系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)由故障指示器（FI）、通信終端（ST）、信號源、主站（CS）組成。故障指示器和通信終端判斷故障，回傳故障信息，信號源主要是在發(fā)生單項接地故障時使用，主站進行信息匯總。

3.2 相間短路故障檢測原理

自適應型的故障指示器動作判據(jù)原理是根據(jù)配電線路故障時，線路電流一般會有如下變化規(guī)律：

在發(fā)生相間短路故障時電流I從運行電流突增到故障電流，發(fā)生一個正的I變化。經(jīng)過一段時間T上級斷路器的電流保護裝置會驅(qū)動斷路器跳閘或熔斷器的熔絲熔斷，線路停電，電流和電壓下降為零。當線路上的電流突然發(fā)生一個正的突變，且其變化量大于一個設定值（正常電流），然后在一個很短的時間內(nèi)電流和電壓又下降為零，則判定這個線路電流為故障電流。故障指示器在監(jiān)測到故障電流后開始工作。

3.3 接地故障檢測原理

單相接地故障檢測是采用信號注入法。在發(fā)生單相接地故障后安裝在變電站的信號源主動向母線注入一個特殊的編碼電流信號，這個特殊的信號在接地點和信號源的構(gòu)成的回路上流過，故障指示器檢測到這個特殊信號后指示接地故障，為主動檢測，對于現(xiàn)場干擾不敏感，具有較強的魯棒性。

3.4 通訊系統(tǒng)

3.4.1 故障指示器通信終端

故障指示器內(nèi)置無線通信模塊，可將動作信號遠傳給通信終端；具有通信傳輸雙向確認功能，傳輸未成功時故障指示器應具備異常告警指示功能。

3.4.2 通信終端主站系統(tǒng)

通過GSM移動通訊網(wǎng)絡的通訊服務進行SMS（短消息）傳輸。

數(shù)據(jù)流程：

每1組故障指示器或開關設備配置一臺通信終端，通信終端采集指示器狀態(tài)和故障信息。

通信終端配置GSM通訊模塊，采用SMS方式傳送信息至故障定位主站。

主站配置GSM通訊模塊，可以按SMS方式接收通信終端發(fā)送的故障信息，并可以SMS方式將通訊狀態(tài)和故障結(jié)果發(fā)送至用戶手機。

主站與通信終端之間的短信息內(nèi)容遵照標準通信協(xié)議或自定義協(xié)議。

4 設計思路

4.1 設備安裝

4.1.1故障指示器與通訊終端安裝

故障指示器與通訊終端為捆綁式使用，故障點位置的判斷與安裝故障指示器的位置有密切的關系。首先，在線路上安裝的故障指示器數(shù)量越多，定位的故障區(qū)段就越精確。其次，在合理的位置安裝故障指示器可以更快捷準確的定位故障點。

（1）變電站出口：

在變電站出口處安裝故障指示器，可判明站內(nèi)或站外的故障，以及故障選線；

（2）主干線路分段處。

（3）線路重要分支處：對于支線長度超過0.5公里或者支線承擔重要負荷采用故障指示器指示線路故障分支。

線路分段和分支開關：

（4）線路上裝設了分段開關、支線開關、跌落式熔絲等具備開斷能力的設備后側(cè)。

（5）電纜線與架空線連接處。

（6）產(chǎn)權(quán)分界點。

經(jīng)與現(xiàn)場情況結(jié)合，在兩個作業(yè)區(qū)電力線路上每隔3km安置一個故障指示器，也可滿足需求，并可減少工程費用。

4.1.2 信號源安裝

在興茂作業(yè)區(qū)臺茂甲線、臺茂乙線變電站出站處分別安裝兩臺信號源。由于七廠臺肇聯(lián)變電站已經(jīng)安裝有信號源，因此興源作業(yè)區(qū)可省去安裝。

4.1.3 主站系統(tǒng)安裝

主站系統(tǒng)主要用接收全部故障定位系統(tǒng)終端匯報的指示器動作信息，對故障指示器遙信變位信息的糾錯和補漏，進行網(wǎng)絡拓撲分析和邏輯判斷，確定故障位置和進行短信通知，不需要值班人員。為降低成本，設計兩個作業(yè)區(qū)共用一套主站系統(tǒng)安裝在生產(chǎn)指揮中心。

4.2 工程投資

4.2.1主要工程量

4.2.2費用估算

5 結(jié)論和認識

電力線路監(jiān)測技術于2012年在采油八廠、采油九廠等采油廠得到大規(guī)模應用，據(jù)使用單位反映效果良好，故障檢測準確率達到90%以上。該項技術適用于6～10kV配電系統(tǒng)，尤其是一些不帶開關、或原為手動開關不準備（或暫不適合）改造為電動開關的架空線主干線及分支處，并且不需要改造一次設備、投資省、見效快、容易實施、容易推廣。如我公司引進該項技術可確保在電力線路發(fā)生故障時，在最短時間內(nèi)找到故障點進行維修，為油田正常生產(chǎn)和職工的正常生活提供電力保障。

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關鍵詞：DF100KWPSM短波發(fā)射機；調(diào)制器控制器；過荷計數(shù)；計數(shù)計時電路

在進行100KW的PSM調(diào)制器進行控制器的多次過荷負載計數(shù)中，其中計時電路的工作原理以及其主要的工作電路，根據(jù)向相應的分析數(shù)據(jù)，進行監(jiān)控保護，從而保障正常的工作運行。針對這些問題，文章進行一些簡要的分析。

1 PSM的簡單論述

DF100KWPSM的短波發(fā)射機，在進行相對應的防止運行中出現(xiàn)故障損壞元器件，其過程中，采用多種檢測和維護手段進行相對應的措施維護，從而保證在進行的一系列整改中，完成我們的維護組建工作。而在整改的過程中，DF100KWPSM在進行波頻檢測中，針對倒差數(shù)值進行綜合統(tǒng)計，這樣在完成原有的調(diào)制任務同時，也進行故障排查和維護工作，從而將信號進行調(diào)制過荷計數(shù)統(tǒng)計。

2 N次過荷計數(shù)計時電路

在進行整個電路的分析工作中，針對PSM的調(diào)制控制器裝置進行多次過荷計算，主要通過基本電路進行統(tǒng)配調(diào)整控制，如圖1所示。

圖1中，單刀雙執(zhí)開關S1為自動掉高壓開關，加入我們在進行這個進程中，出現(xiàn)超過負荷三次，就應該切換開關到3號接觸位置，從而保證整個工作運行中的安全。而當電壓U30在配置過程中，出現(xiàn)了相對于3號位置的電極對應時，也應該將U31A與U31B環(huán)城穩(wěn)定處罰集成電壓統(tǒng)配，這樣在完成定時器的工作任務中，也可以完成電壓穩(wěn)流的任務。針對DF100KWPSM的工作任務，通過檢測器的邊緣檢測邏輯電平，然后進行分析，其中的具體操作如表l所不。

在進行負荷故障保護中，如果機器的負荷過大，那么整體的控制電路中所表現(xiàn)出的信號Y，就0.5S的低電脈沖會導致輸入到U30的端口CPO出現(xiàn)相對應的時鐘信號。而在進行這一項操作的同時，也會導致輸入U31A的B的端口出現(xiàn)QB的低壓脈沖出現(xiàn)一些輕微的紊亂，而這種現(xiàn)象一般都會維持100S左右。如表1中所顯示的一樣，在進行電壓U30的13#和15#端口的低電平輸入中，因為其中的RESET數(shù)值為零，這樣端口100S的計數(shù)就屬于有效狀態(tài)。而在進行U31A的電量輸出中，因為和AQ.相反，且因為其為高電平，所以在進行Y信號恢復中，就可能導致過負荷現(xiàn)象出現(xiàn)。邊緣檢測器，主要就是針對U32的四個象限非門組成，其中的輸入信號主要來自于U27的10#端口。工作檢測中，可進行高電平和低電平的選擇。

在針對高功率切換低功率的過程中，邊緣檢測器在進行輸出脈沖為負值時，脈沖寬度為1500s，而這樣就使的U31B中的數(shù)值出現(xiàn)了B=QB=U31A，而這些數(shù)據(jù)表明，在整體上CT2=0，而根據(jù)定時量U31B的設置，我們也可以針對零信號中可以持續(xù)0.22s進行分析。當高電平信號驅(qū)使U30清零以后，其主要的原因就是100s后RESET的復位功能作用，這個時候邊緣檢測器的負脈沖輸出，由于延時影響，就可能針對整體的單極觸發(fā)調(diào)節(jié)，從而保證在工作中，能夠正常運行。

而在進行高位電平處理中，由于高功率換低功率運行中，會導致U28A的信號從1#調(diào)整到2#，所以在進行這項操作中，假使過負荷值出現(xiàn)三次，那么就可能出現(xiàn)相應的斷開，這樣就會導致邊緣檢測器上的顯示出現(xiàn)0的數(shù)值。這樣就保護了整個工作的安全性。當在進行高壓切換低壓的過程中，如果功率不能夠及時的調(diào)整，那么面板上的數(shù)值也會出現(xiàn)相應的浮動，而由于高壓斷開后其中的數(shù)值成為了Q2=Q3=1，而基本上仍保持不變，但是低壓功率此時若也出現(xiàn)三次過負荷，那么就會導致整體的邊緣檢測器輸出低于正常的低電平脈沖，從而無法準確的反映出電路中的精確問題，而面板顯示器上也只能自動清零。

在進行這一系列的改進中，如果機組內(nèi)部的局部問題，都可能導致一些不必要的麻煩，這個時候就需要進行人工的復位處理。而在進行人工的復位工作中，也應該進行RESET的排檢，從而保證在進行相應的觸發(fā)端修正調(diào)理，保證整個工作的有序進行。在進行人工復位中，應該按照相應的規(guī)定進行問題排查，通過觀察Q2，Q3，Q4，Q5的具體指示燈來進行信號的控制，進而將任務完成。

4 高功率短波發(fā)射機的安全保護

在進行短波發(fā)射機調(diào)制控制中，因為要不斷的進行高壓低壓的轉(zhuǎn)變，這就對機體的性能等要求嚴格了些。而為了保證其整體的安全性能，在進行相應的保護中，比較突出還是對發(fā)射機的故障預查分析、主機熱備份保護以及天線連鎖保護三項基本措施。

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【關鍵詞】Protel DXP 2004；電路原理圖；印制電路板；敷銅板

計算機技術的發(fā)展，為電子自動化設計提供了豐富的軟件。Protel是Aitium公司推出的一款功能強大的電子電路CAD軟件，是目前國內(nèi)電子行業(yè)使用最廣泛的電子電路設計軟件。有多個版本，職業(yè)院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于繪制電路原理圖、電路仿真、PCB板設計等。本文介紹教學實習中運用Protel DXP 2004，在實驗室制作印制電路板的方法。用該方法制作出的印制電路板，可以滿足于電子愛好者制作作品的需要。

1 印制電路板的設計

1.1 創(chuàng)建新的工程文件

運用Protel DXP 2004設計印制電路板，首先要創(chuàng)建一個工程文件，接著創(chuàng)建原理圖設計文件和印制電路板設計文件，有的還要創(chuàng)建原理圖庫文件和元件封裝庫文件等，每一個文件都要保正確保存，以便于管理。

1.2 電路原理圖的設計

根據(jù)實際電路的復雜程度設置圖紙的各項參數(shù)，然后將有關的元件庫加載到當前的工作庫中，根據(jù)原理圖的需要，從元件庫找到各原理圖元件并放置到圖紙當中，注意元件的位置、放置方向等，并設置元件的屬性，如編號、封裝等；最后根據(jù)元件之間的電氣連接關系，利用Protel DXP 2004的具有電氣特性的導線，將原理圖元件管腳連接起來。

正確的原理圖是制作美觀可靠印制電路板的前提和基礎，所以原理圖繪制完成后，應該根據(jù)原圖或電路原理進行仔細的檢查，確保正確無誤。否則由于原理圖的錯誤，將導致后期的印制電路板無法制作完成，或?qū)е轮谱鞯挠≈齐娐钒宕嬖趪乐劐e誤甚至報廢。為了確保原理圖的正確，Protel DXP 2004提供了編譯功能對原理圖進行編譯，相當于Protel以前版本的ERC（電氣規(guī)則檢查）檢查，利用工程編譯可以對原理圖中的導線連接、元件編號、總線繪制等進行電氣規(guī)則檢查，對違反電氣規(guī)則的元件和導線等對象生產(chǎn)相應的報告，提示用戶進行相應的修改。

1.3 印制電路板的設計

在進行印制電路板實際制作之前，必須作好各方面的準備工作。如確保原理圖繪制正確，根據(jù)實際元件為各原理圖元件輸入合適的引腳封裝。根據(jù)電器外殼尺寸或設計要求規(guī)劃電路板的形狀和尺寸，一般采用向?qū)У姆椒ㄗ詣赢a(chǎn)生電路板可以降低設計難度。根據(jù)電路板元件密度高低和布線復雜程度確定電路板的種類。測量電路中有定位要求元件的定位尺寸，如電位器、各種插孔距離電路板邊框的距離，安裝孔的尺寸和定位等。

在規(guī)劃好電路板后，載入元件引腳封裝和網(wǎng)絡，在載入元件引腳封裝和網(wǎng)絡時可能會碰到各種錯誤，此時應根據(jù)各錯誤提示，回到原理圖中進行修改，再重新載入元件引腳封裝和網(wǎng)絡，直到錯誤排除。然后根據(jù)布局原則進行自動布局和手工調(diào)整，使元件的位置符合產(chǎn)品布局要求，并方便布線。接下來是布線工作，布線一般采取自動布線和手工布線相結(jié)合的方式，在自動布線前必須設置自動布線規(guī)則，確定布線層面，導線寬度等參數(shù)，為自動布線作準備。設置好布線規(guī)則后，就可以運行自動布線命令，此時必須進行手工修改，同時根據(jù)實際需要和提高抗干擾能力與可靠性的要求，可以給電路板添加覆銅、安裝孔、補淚滴等，還要修改和添加元件標注、尺寸標注、文字標注等。

在設計完成后，可以運行DRC設計規(guī)則檢查，查看電路設計是否滿足前面設置的布線等設計規(guī)則，如果有違反規(guī)則的對象，還必須采取措施修改。

設計好的印制電路板圖，經(jīng)激光打印機輸出到特制的熱轉(zhuǎn)印紙上，供下面制版使用。

2 熱轉(zhuǎn)印制電路板的制作

2.1 主要器材

熱轉(zhuǎn)印機或者壓膜機、自動腐蝕機、臺鉆、松香酒精飽和溶液、三氯化鐵等。

2.2 制作步驟

根據(jù)印制電路板的大小裁切面積適合的敷銅板，將敷銅板先用細砂紙拋光，再用橡皮擦凈，然后用洗滌靈或洗衣粉洗干凈、晾干遙清潔后的敷銅板不能再與任何物質(zhì)接觸，甚至不能用手觸摸，因為敷銅板上任何肉眼看不見的污漬和汗?jié)n都會影響最終的轉(zhuǎn)印效果。

將打印好的轉(zhuǎn)印紙的圖形面朝下和敷銅板的銅面對貼起來，四周用耐高溫膠帶粘平、粘牢，然后送入熱轉(zhuǎn)印機或者壓膜機。由于普通激光打印機所用的墨粉是含有磁性物質(zhì)的黑色塑料微粒，當打印電路圖時，墨粉受激光打印機硒鼓靜電的吸引，在硒鼓上形成電路圖形，當靜電消失后，圖形就轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn)印紙上。當轉(zhuǎn)印紙和敷銅板一起通過轉(zhuǎn)印機內(nèi)一對高溫、高壓的硅膠圓柱輥縫隙時，轉(zhuǎn)印紙上吸附的墨粉受熱融化。由于轉(zhuǎn)印紙表面異常光滑，當溫度達到180益左右時，它對墨粉的吸附力急劇下降，使融化的墨粉完全吸附到敷銅板上。

敷銅板自然冷卻后，小心揭掉轉(zhuǎn)印紙就會看到在其表面形成了牢固的、和電腦上完全一樣精美的印刷線路圖。由于墨粉是由含有樹脂的高分子材料組成的，因此它對三氯化鐵具有良好的抗腐蝕性，所以，此線路圖就是可靠的保護層。

配置好合適的三氯化鐵溶液，把轉(zhuǎn)印的敷銅板放入腐蝕機進行腐蝕，沒有墨跡的敷銅面和環(huán)保腐蝕劑發(fā)生化學反應，被腐蝕掉了,有墨跡保護的地方敷銅板沒被腐蝕，這樣便得到了打印出來的帶銅箔走線的印制電路板。

最后選用孔徑合適的鉆頭對電路板打孔，打完孔后用砂紙打磨電路板,把墨跡磨干凈,并用清水沖洗，再涂上松香酒精飽和溶液即可。

2.3 注意事項

2.3.1 打印時應設置成鏡像打印，這樣得到的印刷板和電腦設計的線路圖才會完全一致。

2.3.2 由于墨粉高溫時很不牢固，稍有外力就會脫落，因此轉(zhuǎn)印過程中，電路板應輕拿輕放；冷卻時不要用風吹促其降溫，而要自然冷卻至室溫，不可過早揭開轉(zhuǎn)印紙，以避免墨粉意外脫落。

2.3.3 轉(zhuǎn)印后，印板若有缺陷，可用油性記號筆進行修補。

2.3.4 腐蝕后的板子應先用清水沖洗，除去殘余的三氯化鐵，然后再去黑色保護層，以免殘存的三氯化鐵腐蝕需要保留的印刷線條。

2.3.5 為保證打孔質(zhì)量，打孔時最好使用功率較大的臺鉆，不要使用功率較小的手電鉆。

3 結(jié)語

本文介紹的熱轉(zhuǎn)印方法制作印制電路板，簡單實用，初學者很容易能熟練掌握，因為其印刷板精度高、速度快、成本低，特別適用于學校、研究所、業(yè)余愛好者進行小批量的印制板的制作。利用它不僅解決了制作人員的設計不能物化為產(chǎn)品的問題，而且為尋找差距、進一步優(yōu)化設計提供了可能。

參考文獻:

[1]王國玉,李中顯.電子產(chǎn)品設計與制作[M].科學出版社,2010

[2]任富民.電子CAD- Protel DXP電路設計[M].電子工業(yè)出版社,2011

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以“直流穩(wěn)壓電源”為載體，對運用Protel 99SE進行設計電路的方法進行了詳細而深入的講解。

關鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；Protel 99SE；設計電路的方法

中圖分類號：

TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）11018002

0概述

Protel 99SE是電子設計自動化軟件之一。它是電子設計工程技術人員設計和制作PCB常用的軟件，能進行電路原理圖繪制、電子元器件庫和封裝庫制作、PCB設計等工作，功能完善。本文結(jié)合“直流穩(wěn)壓電源”電路講述PCB設計的過程與方法。從電路原理圖到PCB大致分為三個步驟，即繪制電路原理圖、生成網(wǎng)絡表、設計PCB。

1“直流穩(wěn)壓電源”原理圖繪制

打開Protel 99SE軟件，創(chuàng)建一個名為“直流穩(wěn)壓電源”的設計數(shù)據(jù)庫文件。在“直流穩(wěn)壓電源.ddb”中，新建一個電路原理圖文件，命名為“直流穩(wěn)壓電路.Sch”，打開該文件，設置圖紙大小、規(guī)格等參數(shù)。

放置“直流穩(wěn)壓電源”電路需要的元器件，如果在現(xiàn)有的元器件庫中沒有找到相應的元器件，則需要載入新的元器件庫。值得注意的是，如果軟件自帶的原理圖元器件庫中無法找到原理圖所需要的元器件，則需要重新建一個新的元器件庫文件，自己設計元器件。其元器件列表如圖1所示。

將放置好的元器件按原理圖的要求用導線、I/O端口、網(wǎng)絡標號等連接起來，完成原理圖的繪制。

繪制好的“直流穩(wěn)壓電源.Sch”如圖2所示。

2電氣規(guī)則檢查與生成網(wǎng)絡表

電氣規(guī)則檢查（Electrical Rule Check）是Protel 99SE提供的對電路進行電氣規(guī)則檢查，對電路規(guī)則、電路連接、網(wǎng)絡標號等方面進行檢測，確保電路的合理。電氣規(guī)則檢查可檢查原理圖中是否有電氣特性不一致的情況。如果出現(xiàn)不合理的電氣沖突現(xiàn)象，Protel 99SE會按照設計者的設置以及問題的嚴重性分別以錯誤（Error）或警告（Warning）等信息來提示設計者注意。其操作方法是執(zhí)行菜單命令Tools＼ERC打開如圖3所示的“Setup Electrical Rule Check”對話框。

該對話框包括Setup和Rule Matrix兩個選項卡，它們主要用于設置電氣規(guī)則的選項、范圍和參數(shù)，然后執(zhí)行檢查。

網(wǎng)絡表（Netlist）是各類報表中較為重要的一個，是電路原理圖與PCB間的橋梁，是自動布線的基礎。網(wǎng)絡表的內(nèi)容從主要為原理圖中元件的數(shù)據(jù)（元件編號、元件類型或封裝信息）以及元件之間網(wǎng)絡連接的數(shù)據(jù)。執(zhí)行菜單命令Design＼Create Netlist，彈出“Netlist Creation”對話框，如圖4所示。

網(wǎng)絡定義結(jié)束

網(wǎng)絡定義以“（”開始，以“）”結(jié)束，將其內(nèi)容包含在內(nèi)。定義網(wǎng)絡首先要定義該網(wǎng)絡的各個端口。

3PCB設計

首先，新建一個PCB文件，確定電路板的邊界、板層、布局、布線等要求。然后定義電路板的形狀和大小。

然后加載網(wǎng)絡表、按設計要求布局、布線。完成布線后，對元器件和走線做一些調(diào)整，為了方便調(diào)試和維修，對相應的線路進行敷銅。敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔。包地則通常指用兩根地線（TRAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。PCB圖如圖5所示。

敷銅是以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，對于短路或容易燒毀的元器件，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源。

4結(jié)語

Protel 99SE是電子類專業(yè)尤其是硬件設計工作者進行電路設計與制作的必備技能，需要長期的實踐。

參考文獻

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關鍵詞： PSpice 仿真教學 射頻技術 教學改革

1.引言

射頻技術課程是電子、信息、通信類等專業(yè)重要的技術基礎課，也是一門工程性和實踐性很強的課程，主要講述通信功能電路的基本原理及實現(xiàn)方法。在已往的教學中普遍注重基礎理論的學習，需要學生掌握通信電路的原理、特點和使用。但由于本課程理論性強，原理抽象，學生很難掌握。

為了促進此課程的改革，滿足培養(yǎng)實用性人才的要求，達到實踐教學設計性、綜合性、創(chuàng)新性要求，在教學過程中我們引入PSpice電路仿真軟件。PSpice（Personal Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）軟件是EDA領域最負盛名的公司OrCAD所開發(fā)的通用電路模擬仿真軟件，它可對電路進行直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、環(huán)境溫度分析、靈敏度分析等，對射頻技術課程中學生較難理解的電路特性都會有相應的仿真結(jié)果，可直觀電路的各種響應。這種形象的教學，不僅激發(fā)了學生的學習熱情，而且培養(yǎng)了他們分析電路、修改電路、最終能夠設計電路的能力。

2.在教學中融入仿真

2.1教學內(nèi)容總體歸化

射頻技術課程傳統(tǒng)的教學以章節(jié)劃分，教師按章節(jié)講授電路的工作原理，講解參數(shù)，分析電路性能，并得到相應的結(jié)論。在理論教學中，對于射頻電路經(jīng)常出現(xiàn)的阻抗、頻率、功率等重要參量都會有繁瑣的推導，得出復雜的公式，學生很難理解，教學過程也很枯燥。針對這一現(xiàn)象，我們將課程內(nèi)容整合，以案例形式展開，采用案例形式教學。課程主要包括高頻小信號放大器、高頻功率放大器、寬頻帶放大器、調(diào)幅和檢波、調(diào)頻和鑒頻、鎖相環(huán)電路六個具體案例，每個案例都有實際可用的電路圖，學生根據(jù)直觀的仿真結(jié)果，驗證理論的內(nèi)容、理解調(diào)制、頻率、通頻帶等通信概念。每個案例既獨立完整，彼此間又相互關聯(lián)，綜合在一起就是簡單的通信系統(tǒng)。

2.2實例分析

信號的放大和頻譜的搬移是射頻技術課程中的重要內(nèi)容，怎樣使學生能正確理解這兩種電路也是學好這門課程的關鍵。下面我們分別進行說明。

2.2.1案例一：高頻小信號諧振放大器。

采用PSpice軟件中的原理圖制作窗口，繪制電路圖如圖1，此過程都是由教師完成。依據(jù)傳統(tǒng)教學，教師會對電路器件和原理進行講解，在由公式推導出電路的增益、帶寬、選擇性等。在此教學中，我們采用全新的方式，除了用仿真驗證電路的靜態(tài)參數(shù)和固定頻率的增益外，我們在教學中重點講解電路的選擇性，即放大器的幅頻特性曲線，先讓學生看到電路仿真的結(jié)果（如圖2），根據(jù)曲線讓學生自己找到諧振頻率，再引入通頻帶概念，引導學生讀出電路的帶寬。對于電路選擇性的好壞，可以將仿真電路的負載更改為雙調(diào)諧，觀察仿真結(jié)果（如圖3），比較兩種結(jié)果，形象地說明電路性能。

2.2.2案例二：調(diào)幅電路。

調(diào)制和解調(diào)電路是射頻技術課程的重點，但它們都屬于非線性電路，如果采用嚴密的理論方式講解，必定使學生陷入繁瑣的推導中，課堂接受效果不好。在教學方法上，我們采用先仿真知結(jié)果、結(jié)果反映原理、再由參數(shù)改變結(jié)果的過程，將電路器件的作用和電路原理生動、形象地呈現(xiàn)在學生面前。

（1）采用PSpice軟件中的原理圖制作窗口，繪制電路圖，如圖4。簡要說明各器件的功能，重點強調(diào)V8和V9是輸入信號、V是輸出電壓。

（2）設置V8和V9（PartName VSIN）主要參數(shù)：

V8：DC=0.2V，VOFF=0，VAMPL=0.14V，F(xiàn)REQ=60KHz；

V9：DC=0.12V，VOFF=0，VAMPL=0.08V，F(xiàn)REQ=3KHz。

（3）設置仿真transient（瞬態(tài)分析），如圖5。

（4）由Probe窗口輸出仿真結(jié)果，如圖6。

（5）學生可將V8和V9兩個輸入信號與結(jié)果相互比較，得到調(diào)幅電路的特點，事實證明非線性電路的合成。教師再詳細講解電路的工作原理，但要避免推導公式，將仿真波形與調(diào)幅波表達式中的各參數(shù)代表的物理量對照著說明。讓學生自己改變電路中的參數(shù)，觀察對輸出的影響。

（6）觀察調(diào)幅波的頻譜，如圖7，講解頻譜的概念及頻譜搬移的原理，并測量調(diào)幅波的帶寬。

（7）通過改變V8和V9參數(shù)的數(shù)值，根據(jù)仿真結(jié)果掌握調(diào)幅系數(shù)M和調(diào)幅波的功耗情況。

3.在實驗中對照仿真

射頻技術課程畢竟是理論與實際緊密結(jié)合的課程。本課程的工程性和實踐性很強，在實驗室的配備上對儀器儀表的要求也很高，如頻譜分析儀、高精度示波器、掃頻儀等。這些昂貴的設備制約著實驗室的發(fā)展。計算機的仿真可部分取代實驗設備，彌補設備不足的缺陷，讓學生完整掌握本課程的內(nèi)容。但是，仿真并不能真正代替實驗，射頻實際電路經(jīng)常會受到電路器件的批次、電路制造工藝、使用環(huán)境等的影響。因此，在實驗教學中，我們要求學生在實驗之前，先對實驗內(nèi)容進行仿真預習，實驗結(jié)束后，再將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果相互對照、比較，掌握電路。這樣既培養(yǎng)了學生掌握獨立分析電路、理解電路、消化電路的能力，又使學生深刻體會了實際生產(chǎn)和設計之間的關聯(lián)和差異，培養(yǎng)了學生的實際操作意識，適應企業(yè)的需求。

4.在課程設計和畢業(yè)項目中應用仿真

課程設計是射頻技術課程必不可少的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生綜合運用知識、提高技能和培養(yǎng)團隊合作精神的最佳方式。在以往的教學中，課程設計受到實驗設備條件的限制，往往學生所設計的電路無法驗證其功能，從而大大降低了學生的學習興趣。再有課程設計一般只有2周左右的時間，在短時間內(nèi)制作電路板，裝配和調(diào)試電路是很困難的，這些弊端使高頻的課程設計達不到預期的效果，PSpice仿真的應用及時解決了這一問題。在課程設計和畢業(yè)項目中應用仿真的好處如下：

課程設計和畢業(yè)項目本身就是一個項目的實施過程，通過項目計劃，學生養(yǎng)成了查找資料、識別電路圖的能力。再由PSpice的電路檢查功能，學生在仿真制圖中，對電路就不是空洞的仿照，而是直接的了解。電路的參數(shù)決定電路的性能，通過對仿真器件參數(shù)的設定，學生了解了實際電路中器件參數(shù)的重要性，并對器件的廠家和型號都有更深的了解，工作后能更快地適應崗位。仿真的結(jié)果多樣化，可以多角度、多方位地了解電路的性能。

5.結(jié)論

隨著電子技術的發(fā)展，當今企業(yè)對人才的需求也在不斷調(diào)高，這就迫切要求學校對課程內(nèi)容進行改革。將EDA這種設計技術引入到教學中，使教學課程從內(nèi)容到手段都發(fā)生了根本性的變化。我們在將PSpice軟件應用到射頻技術課程的教學過程中，發(fā)現(xiàn)學生對這門課的興趣增強，開闊了他們的視野，拓寬了學習的內(nèi)容，使學生掌握了現(xiàn)代電子設計的方法和手段，為其將來的發(fā)展打下了堅實的基礎。

參考文獻：

［1］錢聰，陳英梅.通信電子線路［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

篇7

【關鍵詞】計算機 電路設計 輔助 方法

之前在進行電路設計的時候，主要就是靠人工將一些電子元件通過導線然后連接起來，對于一些比較簡單的電路，這樣的方法還是可行的，但是現(xiàn)在的電路設計越來越復雜，在進行人工連接電路的時候就顯得無從下手。所以人們才開始采用印制電路板的方式來進行電路的連接，傳統(tǒng)的手工方式制作的話，工作量是比較的大，而且制作的周期也比較的長，往往很小的電路板也需要很長的時間才能夠經(jīng)過很多人制作出來，而且在后期如果要進行修改的話也比較的麻煩。隨著計算機技術的應用，就能夠很好的去解決這些問題。在通過計算機進行輔助電路設計的時候，往往之前需要很多人才能完成的工作，現(xiàn)在也只需要一個人就可以完成，而且在進行電路設計的時候，時間的周期也縮短了很多。

一、計算機輔助電路設計的一些優(yōu)點

在采用計算機輔助電路設計的時候，主要就是利用了計算機模擬代替了之前的通過搭接來對電路進行試驗的方法，這樣的話在電路的設計階段，就可以減少很多去驗證電路的工作量，使得在進行電路設計的過程當中，進程會比之間快了很多?，F(xiàn)在很多的專業(yè)軟件上面都有很多的參數(shù)數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫，在設計當中需要用到的電子元件基本上這些數(shù)據(jù)庫當中都能夠提供，如果有些電子元件在數(shù)據(jù)庫當中沒有的話，那么也可以在設計之間先設計好這樣一個電子元件的模型放入到相應的數(shù)據(jù)庫當中，在設計當中如果需要的話那么也就可以很方便的直接拿出來用。同時在進行印刷電路板設計的時候，也可以采用相應的印刷電路板設計的專業(yè)軟件，而這些專業(yè)的軟件是可以進行自動布線布局以及后期處理的作用。而在進行圖紙的繪制時，也可以采用相應的軟件來進行制版。這樣的話對于電路設計的周期就可以縮短很多，而且成本的費用也可以節(jié)約不少。

二、計算機輔助電路設計的具體方法

（一）設計電路圖。在設計一個電路，要想使得它能夠去完成一定的作用和功能，就應該先要設計好一個比較完整是電路原理圖。在使用計算機復制電路設計的時候，采用計算機技術來設計電路的原理圖是非常方便的，而且在設計的過程當中對于一些不合理需要修改的地方進行修改的時候也非常的方便，同時在設計好了電路的原理圖之后，在通過相關的專業(yè)軟件進行自動的布線布局，對于最后制作成線路板的版圖也非常的方便。首先就是要在計算機當中打開進行原理圖設計的專業(yè)軟件，在打開了專業(yè)的設計軟件之后就應該要新建一個文件，然后還要加載一些原理圖設計的數(shù)據(jù)庫。如果在這些電子元件庫當中沒有設計所需要的電子元件，那么就需要使用電子元件的生產(chǎn)軟件，制作出相應的電子元件，然后就可以按照之前的電路設計的構(gòu)思，調(diào)用數(shù)據(jù)庫當中的電子元件來進行電路原理圖的設計。在設計的當中，對于那些有電氣性能連接的電子元件，就應該要用線把這些電子元件的管腳連上，而對于設計當中的總線電路，則可以才有一個總線來進行連接，這樣的話就減少在設計當中連接的線條比較多的麻煩。但是如果需要在總線的兩端分出很多的線條，那么就需要對這些線條進行相應的標注。而有些的線路上如果是有節(jié)點的話，那么就必須要把這些節(jié)點連接起來，不然的話計算機系統(tǒng)就會認為這些線路是沒有連接在一起的。

在原理圖的設計完成了之后，就應該要建立相應的網(wǎng)絡表。在原理圖和印制線路版圖的之間，是需要靠網(wǎng)絡表來進行連接的，要想將原理圖最終變成相應的線路板版圖就需要通過網(wǎng)絡表來完成。首先要打開印制線路版圖的相關軟件，然后加載成功相應的數(shù)據(jù)庫。在禁止布線層當中畫好相應的印制線路版圖的基本外形，然后就對自動布線的設置進行相應的調(diào)整，使得印制線路版圖能夠很好的達到設計的相關要求。在通過相應的網(wǎng)絡表，通過自動布局的命令來擺好那些相應的組件，還應該要通過自動布線的命令來進行布線，這個過程是需要一定的時間才能夠完成的。在完成了上述過程之后，在通過人工來對電路圖當中一些不合理的地方進行調(diào)整，是電路圖的設計能夠合理。在全部完成電路設計之后，就可以生產(chǎn)電路板。

（二）設計電路板的版圖?，F(xiàn)在很多電路板廠在生產(chǎn)電路板的時候，基本上都是根據(jù)用戶自己設計的印制線路版圖來進行生產(chǎn)的。如果是那些已經(jīng)成型了的電路板，還想要多生產(chǎn)一塊或者是很多塊的話，就可以直接利用計算機來進行輔助的設計，在生成了印制線路版圖之后在進行電路板的生產(chǎn)。針對一些線路比較簡單的電路，可以采用刻度尺度量的方法來將印制線路版圖輸入到計算機當中，首先要在線路當中的某一角設置一個原點，然后其他的點則是可以用這點來進行參照，然后來用刻度尺進行度量。針對一些線路比較復雜，電子元件比較多的電路，如果還是采用刻度尺來進行度量輸入的話，那么就需要很多的時間，而且精確度也不是很高。這種情況下，就可以采用掃描儀將印制線路版圖輸入到計算機當中。通過這種方法，就可以省去很多的麻煩，而且還可以減少一些差錯，所以采用掃描儀將印制線路版圖輸入到計算機當中，在提高電路質(zhì)量的同時還可以提高工作的效率。

三、結(jié)束語

在社會的科學技術不斷發(fā)展的時候，計算機輔助電路設計的方法也在不斷的發(fā)展和更新，所以電路的設計者也應該要不斷的學習新的技術和知識，使自己可以得到相應的提高，才能夠更好的滿足科學技術的發(fā)展需要。

參考文獻：

[1]葉勇盛.計算機輔助電路設計教學方法研究與實踐[J].職業(yè)教育研究，2010，03：90-91.

[2]侯云濤.APFC電路的計算輔助設計與仿真研究[D].西北大學，2003.

[3]張尚韜.計算機輔助電路分析程序設計（CAA）[J].福建信息技術教育，2008，01：25-28.

篇8

我認為只有立足于以學習者為主體，根據(jù)學習者的興趣、能力，將所學的單一電路與生活中的電子小產(chǎn)品電路原理相結(jié)合，因地制宜、開發(fā)出學習者感興趣的廉價易制的電子小制作項目，并完善相應的電路原理知識資料。然后在具體的學習過程中，一邊學習電路原理知識，一邊進行自制電子小制作來練習綜合實踐技能，這樣通過制作不但驗證了理論知識的科學性，還領會到了理論知識對實踐的指導性。隨著學習項目的逐步增多，將不斷制作的各種電子小制作合理的整合到一起，設計成一個學習實驗箱，并將相應的模塊電路進行延伸，能夠很好的激發(fā)和培養(yǎng)學員對電子技術知識綜合應用與自主開發(fā)的能力。這樣一來，學員在制作過程中不光學習了必要的電子技術理論知識，還掌握了必要的操作技能，為學員的后續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎。

1.萬用表的使用由于萬用表是一種可以測量多種電量，具有多種量程的便攜式儀表，是電學研究的必備工具。所以在這一項目的學習過程中，要立足于強化實際操作能力的培養(yǎng)，通過結(jié)合具體的實訓操作，提高學習的效果。具體可分解成常見電阻器的識讀、用萬用表測電阻、測交、直流電壓和直流電流、電橋的制作與測試等這幾項任務，穿插學一些電學量的基本概念和電路的基本原理知識。逐步將實際操作技能有機的與理論知識相結(jié)合。最后通過制作電橋這一任務，綜合性的將前面所學的測電阻、測電壓和測電流等相關理論和技能知識融合應用，達到理論、技能、實踐和拓展等全面的提高，逐步對萬用表的使用知識和相應測試技能進行綜合掌握。

2.電烙鐵的使用電子設備中使用大量的種類繁多的電子元器件，每個電子元器件都要牢固的焊接在電路板上，就必須保證每個焊點的質(zhì)量。故而手工焊接技能是電子裝配和電子維修必備的技能，練好手工焊接技術是保證電子制作成功的必要條件。這對于一個從事電子技術工作的人員來說，一定要必須認真學習相關的焊接理論知識，掌握焊接要領，并能熟練地進行焊接操作。

3.裝配可調(diào)穩(wěn)壓電源模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識可以認識電阻器、電容器、電位器、二極管、變壓器等電子元器件并進行測試。可以接觸到交流電路、變壓器的工作原理、整流電路的工作原理、濾波電路的工作原理以及穩(wěn)壓電路的工作原理等。同時還認識了集成穩(wěn)壓器的管腳功能，并根據(jù)電路進行組裝，在調(diào)試過程中學習用萬用表進行檢測電路。（3）功能說明電源部分是實驗箱各模塊電路總功率的提供者，為了能夠滿足各模塊不同的電源電壓需求，所以該電源輸出是1.5V～12V連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源；能夠保證專用數(shù)字電路5V直流穩(wěn)壓電源的實驗要求，還能滿足差動式功率放大器雙12V直流固定電源的需要，也能輸出交流雙12V電源。在制作過程中能進一步綜合訓練用萬用表測電阻、測交、直流電壓、電流等技能，同時也能認識安全用電了解安全電壓的規(guī)定，熟悉安全接地的方法等實用的安全用電操作規(guī)程知識。

4.裝配音頻單管放大器模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識能夠接觸到電阻器、電容器、電容駐極體話筒、三極管等電子元器件，同時也可以接觸到共發(fā)射極基本放大電路及相關電路的工作原理。在裝配過程可以進一步掌握電阻器、電容器、三極管等基本電子元器件的識別與測試，特別是掌握電容駐極體話筒的測試，體驗單管放大電路放大作用。（3）功能說明這一模塊通過電容駐極體話筒將聲音變化轉(zhuǎn)變成電信號的變化，在電路中體現(xiàn)出電位變化，從而可以感受到怎樣將我們最熟悉的聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娦盘?，也進一步練習萬用表檢測電路。而且這個電路可與后面的光控延時電路組成生活中常見的聲光控延時開關，也可與LM386基本放大電路組成有趣的耳聾助聽器電路，還可與脈沖分配器電路組成聲控閃燈等多種電路，具有較大的拓展空間。

5.裝配模擬“知了”聲模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識能涉及到電阻器、電容器、三極管、發(fā)光二極管、揚聲器等電子元器件的相關知識。學習多諧振蕩器和自激振蕩器電路的工作原理，同時認識三極管的截止、放大和飽和三種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，并感受振蕩器頻率變化與音調(diào)的關系。在裝配過程中可以進一步掌握電阻器、電容器、三極管等基本電子器件的識別與測試，特別是掌握發(fā)光二極管和揚聲器極性的測試。（3）功能說明通過制作與調(diào)試能體會到多諧振蕩器的工作原理，感受音頻振蕩器的振蕩頻率與各工作點電平的關系，并練習用萬用表測各點的電位，結(jié)合發(fā)光二級管的閃亮和萬用表電壓檔指針的擺動可以直觀的體會相關電量知識。這個模塊電路還可延伸到機動車轉(zhuǎn)向閃光指示燈、變音警笛、會眨眼睛的小兔子等許多趣味制作領域，而且簡單易制，很容易實現(xiàn)。

6.裝配助聽器模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識所涉及的電子元器件有：電阻器、電容器、電位器、集成功率放大電路、揚聲器等。同時能夠了解到基本放大電路的組成以及非線性失真的產(chǎn)生，區(qū)分放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，體會音頻放大電路的頻率特性。在裝配過程中能初步訓練電路分析的方法，對有潛能的學員還可訓練PCB板的設計與制作，循序漸進的上升到電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試的綜合技能訓練。（3）功能說明裝配的這一模塊電路可與音頻單管放大器配合組成耳聾助聽器電路，體會高倍數(shù)放大器電路的特性。靈活掌握后可在維修多級音頻放大電路時，進行檢測音頻信號的傳輸途徑，準確判斷故障的部位。

7.裝配TDA2822小功放模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識能夠涉及到電阻器、電容器、電位器、小功率放大集成塊、揚聲器等電子元器件，同時進一步理解音頻放大電路的原理，理解差動式互補功率放大電路的組成，并理解反饋的概念，認識負反饋對放大電路性能的影響，從而知道幾種反饋電路的形式和作用。在裝配過程中掌握電路分析的方法，跟進一步練習PCB板的設計與制作技能，也綜合練習電子產(chǎn)品的裝配技能。（3）功能說明這個模塊制作主要是認識比較流行的低電壓小功率音頻放大集成電路—TDA2822的使用、集成塊的安裝最好設計成插座式，這樣可方便的檢測TDA2822的好壞，積累音頻小功放的維修經(jīng)驗。

8.裝配TDA2030雙聲道功率放大器模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識同樣能夠涉及電阻器、電容器、電位器、集成功率放大電路、揚聲器等常用電子元器件。更進一步理解音頻功率放大器的組成，知道電路的類型，理解功率放大器的工作原理，了解常用集成功率放大器TDA2030的管腳排列和典型應用。在裝配中練習正確連接功率放大電路，正確使用萬用表測電路靜態(tài)工作點，逐步上升到用示波器觀察輸入、輸出信號波形。（3）功能說明可以綜合認識音頻放大電路中輸入、輸出、高、中、低音調(diào)控制電路的原理，特別是掌握雙電源供電，差動式輸出的電路結(jié)構(gòu)和檢測技能，了解當今比較流行的高品質(zhì)桌面音箱的構(gòu)造和電路組成。

9.裝配555時基振蕩器模塊（1）電路原理圖塊（2）所涵蓋的知識除了涉及到電阻器、電容器、發(fā)光二極管等常用電子元器件外，還能接觸到應用范圍很廣的555時基集成塊。從而掌握數(shù)字電路的基本概念，熟悉常用的555集成門電路，了解RC定時電路對振蕩頻率的影響。逐步培養(yǎng)分析常用數(shù)字電路的邏輯功能，利用數(shù)字器件制作簡單電路的能力。（3）功能說明通過該電路的制作，認識數(shù)字電路中脈沖的產(chǎn)生，特別是555的廣泛應用，可與脈沖分配器共同組成十路循環(huán)彩燈控制器電路。

10．裝配觸摸式警報器模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識在前面基礎上又增加了CMOS音樂芯片的應用，旨在進一步掌握數(shù)字電路的基本原理，同時熟悉常用的555集成門電路，并學習CMOS音樂芯片的連接。在裝配中綜合練習設計簡單邏輯電路及利用數(shù)字器件進行電子小制作，并鞏固焊接與調(diào)試等方面的技能。（3）功能說明將模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合，學習一些簡單報警器的工作原理，這個電路也可改成觸摸式門鈴或感應式開關等電路。

11．裝配聲光控延時開關模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識這一模塊電路新接觸到了晶閘管、穩(wěn)壓管、光敏電阻、電容駐極體話筒等電子元器件，通過應用來掌握這些器件的檢測技能。在電路原理的學習過程中綜合掌握“與、或、非”邏輯功能，熟悉其邏輯符號、真值表和表達式，并了解TTL門電路的結(jié)構(gòu)、的引腳排列及使用注意事項。（3）功能說明這一模塊進一步將模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合起來，認識生活中常用的各類延時開關電路的工作原理，裝配過程中通過改變定時元件體會延時時間與R、C器件數(shù)值的關系。這個電路還可延伸到觸摸延時電路、紅外感應延時電路等多種場合。12.裝配脈沖分配器模塊（1）電路原理圖（2）所涵蓋的知識這一模塊主要是通過認識CD4017十進制脈沖計數(shù)集成塊的工作原理來體會時序邏輯電路，綜合學習各種常用集成門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、D/A與A/D轉(zhuǎn)換電路原理、符號、邏輯功能分析及其使用方法。（3）功能說明這個模塊可與555時基振蕩器模塊相結(jié)合組成十進制脈沖計數(shù)器，也可與音頻單管放大器組成聲控閃光燈電路。

篇9

關鍵詞：Proteus；原理圖模型；仿真模型；單片機應用系統(tǒng)

中圖分類號：TP368.1文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-009-03

Schematic Simulation Model for Proteus

ZHOU Lingbin,ZHANG Jingwu

(Shaoxing TOP Vocational Institute of Information and Technology,Shaoxing,312000,China)

Abstract：Proteus is a design and simulation environment for single chip microcontroller application system.Simulation model is the basis for the design and simulation using Proteus.In practical application it′s necessary to create simulation model which hasn′t existed in the libraries but required by user himself sometimes and also its deeper application.This paper discusses thought and method of creating Proteus schematic simulation model based on the examples of creating 6bit digitalanalogyconverter and TTL7458,and how to save it into device libraries and to pickup contrarily and how to validate.Finally validation proves the created models and method are correct.

Keywords：Proteus;schematic model;simulation model;single chip microcontroller application system

Proteus是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA工具軟件。Proteus不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設計與仿真平臺；更是目前世界上最先進的多種型號微控制器（單片機）應用系統(tǒng)的設計與仿真平臺。Proteus提供了眾多的信號源，使用者還可構(gòu)建信號；提供了數(shù)字示波器、邏輯分析儀、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器等十幾種虛擬儀器；提供了可作精確測量與分析（例傅里葉分析、噪聲分析等）的Proteus高級圖表仿真（ASF）。所以，Proteus也是檢測、測試與分析的平臺。正因如此，Proteus在電類教學、單片機應用產(chǎn)品研發(fā)、科研及測試技術中都獲得了愈來愈廣泛的應用[1，2]。Proteus在全世界擁有越來越多的使用者。例如：Motorola、 Philips、 Sony等企業(yè)；Cambridge University（劍橋大學）、 Stanford University（斯坦福大學）、香港理工大學、中山大學等高等院校。

Proteus元器件仿真模型庫是應用Proteus設計與實現(xiàn)實時、交互、動態(tài)仿真的基礎。Proteus有6 000多個各種類型的仿真模型。一般可將他們分為4類：原型模型（Primitive Models）；原理圖模型（Schematic Models）；VSM 模型（VSM Models）；SPICE 模型（SPICE Models）。

雖然Proteus仿真模型庫相當豐富，但仍有不能滿足應用的情況。這就需要自己創(chuàng)建模型來豐富Proteus庫。本文以創(chuàng)建6位D/A轉(zhuǎn)換器和TTL7458原理圖模型實例論述創(chuàng)建原理圖仿真模型方法，存庫與調(diào)用方法。如圖1所示。

1 Proteus創(chuàng)建模型流程

創(chuàng)建原理圖模型同創(chuàng)建其他模型大致相同，其流程也大致一樣。如圖1所示。在創(chuàng)建模型中，若無需設計元器件封裝，則可跳過與設計封裝有關的步驟；若無需設計模型內(nèi)電路，則可跳過與內(nèi)電路有關的步驟。

2 [ZK(]創(chuàng)建6位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（本文命名DA6，原Proteus庫中無此模型）[BT)]

2.1 繪制原理圖符號

在Proteus ISIS中選擇2D工具繪制DA6的原理圖符號,如圖2所示。并進行引腳編輯，引腳屬性設置，如表1所示。圖3表示了編輯引腳對話框。

2.2 DA6器件制作（Make Device）

選中整個DA6原理圖符號，啟動Make Device命令，彈出如圖4所示的對話框，按該圖所示設置相應屬性。器件名稱為DA6、前綴也為DA6。按NEXT鍵直到出現(xiàn)元器件屬性及定義(Component Properties & Definitions) 對話框。新建VHI屬性，按圖5所示設置各相關項。再按NEXT鍵，直到出現(xiàn)對話框“Indexing and Library Selection”，選擇元器件分類及存放庫，單擊OK鍵完成Make Device。此時新的元器件模型原理圖符號就存入指定的庫并出現(xiàn)在對象列表框中。

2.3 DA6仿真模型內(nèi)電路設計

經(jīng)以上步驟創(chuàng)建的模型只是個模型外殼，還沒有仿真功能。其仿真功能主要由內(nèi)電路完成。將新建的模型DA6放入ISIS編輯區(qū)，打開其屬性編輯框，選中“Attach hierarchy model”，如圖6所示。按OK鍵后再按鍵盤Pgdn鍵,則自動創(chuàng)建并進入內(nèi)電路設計頁。接著在內(nèi)電路頁設計內(nèi)電路。從Proteus庫中選取DAC，他是Analogue Primitive，設計好如圖7所示的內(nèi)電路。并設置內(nèi)電路中所有DAC原型的屬性VHI=。

2.4 生成模型文件，并設置Modfile屬性

在內(nèi)電路頁操作菜單，ToolsModel Compiler，創(chuàng)建模型文件。選擇路徑并取名（本例為DA6_in.mdf）存盤。詳細情況見參考文獻［1］。

返回主頁，選中新建元器件DA6，再次啟動Make Device命令，進入“Component Properties & Definitions”。如圖8所示。按照圖8，進行設置Modfile屬性操作。再按NEXT鍵直到出現(xiàn)“Indexing and Library Selection”菜單。如圖9所示。設置分類和所在的庫。本例分類為Data Converters，存到USERDVC庫中。單擊OK則結(jié)束原理圖模型的創(chuàng)建。

若在ISIS中單擊按扭P，在Keywords欄中填入模型名DA6，則創(chuàng)建的模型被挑選出來。如圖10所示。從圖10中右上角可看到模型DA6為原理圖模型。圖中間標明他所在的庫是USERDVC（用戶庫）。

2.5 驗證模型DA6

驗證模型DA6分4步。

（1） 設計驗證電路：在Proteus ISIS中設計如圖11上左方所示的電路，其中有創(chuàng)建的仿真模型DA6和單片機AT89C2051。并將DA6的輸出口Vout接上Proteus提供的虛擬示波器通道A上。

（2） 設計D/A轉(zhuǎn)換控制程序：在Proteus ISIS中設計如圖11右上方所示的程序，并進行匯編調(diào)試生成目標代碼文件。該程序是經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后形成鋸齒波的程序。

（3） 將目標代碼文件加載到單片機AT89C2051中。

（4） 啟動仿真。則在虛擬示波器上看到由創(chuàng)建模型DA6轉(zhuǎn)換的模擬鋸齒波（圖11的下方）。證明創(chuàng)建模型正確，并成為用戶庫中的一員。

從圖11還可看出：Proteus統(tǒng)一完成了單片機應用系統(tǒng)的電路設計、程序設計和仿真。

3 創(chuàng)建7458仿真模型（原庫中無此模型）

7458是2輸入和3輸入與或門?，F(xiàn)創(chuàng)建此原理圖模型。創(chuàng)建此模型的思路和步驟基本與創(chuàng)建DA6相同。也經(jīng)過繪制原理圖符號、器件制作、仿真模型內(nèi)電路設計、生成模型文件、驗證電路和模型仿真測試等過程。這里只將結(jié)果展示。圖12為7458仿真模型的內(nèi)電路。圖13為從用戶庫中調(diào)用創(chuàng)建的7458仿真模型。圖14為驗證電路和仿真片段。其中使用了Proteus提供的邏輯狀態(tài)輸入開關和邏輯狀態(tài)輸出探頭。前者可通過鼠標點擊開關來實現(xiàn)邏輯狀態(tài)（0，1）的選擇。仿真結(jié)果證實所創(chuàng)建模型的邏輯功能與實際7458的功能表（見表2）一致。

最后特別指出：原理圖仿真模型是由仿真原型（primitives）搭建的仿真模型。

4 結(jié) 語

在實踐中創(chuàng)建了原庫中沒有的DA6和TTL7458原理圖模型，并將模型存入用戶庫中。在Proteus ISIS環(huán)境下用戶可從用戶庫中將他們調(diào)入驗證電路中進行電路設計與仿真。仿真結(jié)果證明：所建原理圖仿真模型和建模方法都是正確的。

參 考 文 獻

［1］張靖武,周靈彬.單片機系統(tǒng)的Proteus設計與仿真\[M\].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

［2］深圳風標科技有限公司.Proteus在電類教學與科研中的應用\[C\].研討會?？?2006.

［3］李娜,劉雅舉.Proteus在單片機仿真中的應用\[J\].現(xiàn)代電子技術,2007,30(4):181182.

篇10

論文摘要：電子線路CAD技術在高職的電子信息工程技術專業(yè)中是非常重要的一門課程，在電子設計以及畢業(yè)設計中都講用到該技術。電子線路CAD技術主要是用來繪制電路圖，并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列，從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術在高職電子設計中的應用進行研究。

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業(yè)知識，動手能力是在學好專業(yè)知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業(yè)的學生經(jīng)常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業(yè)知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發(fā)揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經(jīng)不能完成設計的目的了。所以，就產(chǎn)生了現(xiàn)在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結(jié)合學過的專業(yè)知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質(zhì)量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現(xiàn)電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現(xiàn)它本該實現(xiàn)的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠?qū)σ恍?shù)據(jù)進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數(shù)據(jù)仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結(jié)果一般都是以數(shù)值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發(fā)現(xiàn)學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現(xiàn)一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結(jié)束后在不長的時間后就不再掌握的現(xiàn)象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業(yè)教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產(chǎn)品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規(guī)范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調(diào)整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養(yǎng)的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結(jié)語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，(15):55～57.