Proteus仿真工具

模擬電路實(shí)驗(yàn)仿真Proteus的虛擬仿真工具模擬電路常用器件與儀器

1.模擬電路常用器件(1)三極管如何在Proteus的浩瀚元件庫中找到自己想要的三極管元件呢？打開Proteus的元件拾取對(duì)話框，在類別“Category”中的“Transistors”子類就是三極管，單擊“Transistors”，出現(xiàn)如圖4-1中所示的元件。這些元件和我們平時(shí)常用的國產(chǎn)三極管的型號(hào)不太一致，比如常用的國產(chǎn)高頻小功率管3DG6對(duì)應(yīng)于2N5551，替換的原則是雙方的管型一致，另外參數(shù)也要一樣(當(dāng)然根據(jù)設(shè)計(jì)需求允許有誤差)，元件替換對(duì)應(yīng)也可以在網(wǎng)上查找。如果只是一般的原理仿真，可以直接輸入“NPN”或“PNP”來拾取通用元件即可。如果用到場效應(yīng)管，則可以在對(duì)應(yīng)的子類中查找。如圖4-1中右側(cè)所示。Proteus的虛擬仿真工具圖4-1三極管元件拾取對(duì)話框Proteus的虛擬仿真工具(2)二極管二極管的種類很多，包括整流橋、整流二極管、肖特基二極管、開關(guān)二極管、隧道二極管、變?nèi)荻O管和穩(wěn)壓二極管。打開Proteus的元件拾取對(duì)話框，選中“Category”中的“Diodes”，出現(xiàn)如圖4-2所示的對(duì)話框，一般來說，選取子類“Sub-category”中的“Generic”通用器件即可，圖4-2右邊給出通用器件的查尋結(jié)果，可以單擊來看看需要使用哪種元件。Proteus的虛擬仿真工具圖4-2二極管元件拾取對(duì)話框Proteus的虛擬仿真工具(3)電阻電阻的分類為“Resistors”，子類有0.6W和2W金屬膜電阻、3W、7W和10W繞線電阻、通用電阻、熱電阻(NTC)、排阻(ResistorPacks)、可變電阻(Variables)及家用高壓系列加熱電阻絲。常用電阻可直接輸入通用電阻“RES”拾取即可，然后再修改參數(shù)。這里我們主要說一下比較常用的可變電阻。直接輸入“POT”或“POT-”可找到四個(gè)或三個(gè)相關(guān)元件。“POT”為一般滑動(dòng)變阻器，觸頭不能拉動(dòng)，需選中后打開元件屬性對(duì)話框，修改“STATE”來改變觸頭的位置，“STATE”的初始值為5，觸頭位于中間，改為10后，觸頭位于最上，如圖4-3所示。由于調(diào)整不方便，一般不使用此元件，而使用下面的幾個(gè)滑動(dòng)變阻器。Proteus的虛擬仿真工具圖4-3滑動(dòng)變阻器元件屬性對(duì)話框Proteus的虛擬仿真工具“POT-HG”滑動(dòng)變阻器的好處是可以直接用鼠標(biāo)來改變觸頭位置，精確度和調(diào)整的最小單位為阻值的1%，比如一個(gè)1kΩ的電阻，精確到10Ω，而一個(gè)100kΩ的電阻只能精確到1kΩ，所以，當(dāng)電阻較大時(shí)，考慮把它分成兩部分串聯(lián)，一部分為較大阻值的固定電阻，另一部分為較小阻值的滑動(dòng)電阻，這樣比較科學(xué)。Proteus的虛擬仿真工具(4)電容模擬電路中常用的電容為極性電容，即電解電容。其實(shí)無極性電容和電解電容在使用時(shí)沒什么區(qū)別，只不過當(dāng)電容值較大時(shí)，一般在1μF以上時(shí)，要做成電解電容。放大電路中的耦合電容一般為10~100μF，為電解電容，特別注意的是，電解電容的正極性端的直流電位一定要高于負(fù)極性端才能正常工作，否則會(huì)出現(xiàn)意外現(xiàn)象。常用的無極性電容的名稱為“CAP”，極性電容為“CAP-ELEC”，還有一個(gè)可動(dòng)畫演示充放電電荷的電容為“CAPACITOR”。極性電容“CAP-ELEC”的原理圖符號(hào)正端不帶填充，負(fù)端方框中填充有斜紋。使用時(shí)可直接輸入名字拾取即可。Proteus的虛擬仿真工具(5)電感和變壓器電感和變壓器同屬電感“Inductors”這一分類，只不過在子類中，又分為通用電感、表面安裝技術(shù)(SMT)電感和變壓器。一般來說，使用電感時(shí)直接拾取“INDUCTOR”元件，使用變壓器時(shí)，要看原、副邊的抽頭數(shù)而定。打開元件拾取對(duì)話框，選取“Inductors”大類下的子類“Transformers”，如圖4-4所示，在右側(cè)顯示出變壓器可選元件。常用的是前四種，名稱前綴為“TRAN-”，也可以直接輸入這個(gè)前綴來搜尋變壓器。為了幫助大家記憶變壓器的名稱，以第一個(gè)變壓器“TRAN-1P2S”為例來說明它的含義?！癟RAN”是變壓器的英文“TRANSFORMER”的縮寫，“P”是原邊“PRIMARY”的意思，“S”是副邊“SECONDORY”的意思。而后面三個(gè)變壓器都是飽和變壓器，Proteus的虛擬仿真工具如“TRSAT2P2S2B”即SaturatedTransformerwithsecondaryandbiaswindings，意思是具有副邊和偏置線圈的飽和變壓器。圖4-4變壓器拾取對(duì)話框Proteus的虛擬仿真工具變壓器在調(diào)用時(shí)，由于對(duì)稱按鈕可能處于選中狀態(tài)，原、副邊繞組的位置就顛倒了，使用時(shí)要注意，尤其是原邊和副邊繞組數(shù)目相同的變壓器，這涉及到原、副邊的匝比是升壓或降壓變壓器的問題。變壓器的匝比是通過改變原、副邊的電感值來實(shí)現(xiàn)的。打開“TRAN-2P2S”變壓器的元件屬性對(duì)話框，如圖4-5所示，原邊和副邊的電感值都是1H，即變比n為1:1。如果我們想使它成為n=10:1的降壓變壓器，可以改變原邊電感，也可改變副邊電感，還可以兩者同時(shí)改變，但要保證，即原、副邊電壓比值等于原邊電感與副邊電感的平方比。Proteus的虛擬仿真工具改變原、副邊的電感值分別為100H和1H(也可以為1H和0.01H)，即原副邊電壓比為10:1，此變壓器為降壓變壓器，如圖4-6所示。圖4-5變壓器屬性對(duì)話框Proteus的虛擬仿真工具圖4-6修改變壓器變比變壓器變比設(shè)定后，在原邊加一個(gè)交流源“ALTERNATOR”，使它為幅值100V，頻率為50Hz，同時(shí)在原邊加一個(gè)交流電壓表，在副邊也加一交流電壓表，運(yùn)行仿真，顯示原邊電壓有效值為70.7V，副邊電壓有效值為7.07V，變壓為10:1。如圖4-7所示。圖4-7變壓器變比仿真Proteus的虛擬仿真工具圖4-8交、直流電源(6)交、直流電源直流電源通常有單電池“CELL”和電池組“BATTERY”兩種，可任意改變其值。單相交流電源為“ALTERNATOR”，可改變其幅值(半波峰值)和頻率。如圖4-8所示。Proteus的虛擬仿真工具交、直流電源也可以通過點(diǎn)擊Generator圖標(biāo)，選擇相關(guān)的交直流信號(hào)源。Proteus的虛擬仿真工具Proteus的虛擬仿真工具2.模擬電路仿真中的常用儀器模擬電路中常用的仿真儀器主要有交流電壓表、交流電流表、直流電壓表、直流電流表、信號(hào)發(fā)生器、示波器等。單擊工具欄中的虛擬儀器圖標(biāo)，如圖4-9所示，在對(duì)象選擇區(qū)出現(xiàn)所有的虛擬儀器名稱列表，其中“OSCILLOSCOPE”、“SIGNALGENERATOR”、“DCVOLTMETER”、“DCAMMETER”、“ACVOLTMETER”、“ACAMMETER”分別為示波器、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表和交流電流表。Proteus的虛擬仿真工具交、直流電壓表和交、直流電流表的量程都可以設(shè)定，比如可以設(shè)定一個(gè)交流電壓表為毫伏表，如圖4-9所示，只需改變元件屬性中的“DisplayRange”為“Millivolts”即可。圖4-9交流毫伏表的量程設(shè)定Proteus的虛擬仿真工具(1)示波器Proteus的虛擬示波器能完成四個(gè)通道(A、B、C、D)的波形顯示與測量。待測的四個(gè)輸入信號(hào)分別與示波器的四個(gè)通道相接，信號(hào)的另一端應(yīng)接地。在前面的例子中我們已經(jīng)熟悉了示波器的原理圖符號(hào)，下面介紹仿真運(yùn)行后示波器界面各部分旋鈕的功能。圖4-10是示波器仿真運(yùn)行后的界面。Proteus的虛擬仿真工具圖4-10示波器運(yùn)行仿真后的界面Proteus的虛擬仿真工具以通道A為例，“Position”旋鈕用來調(diào)整波形的垂直位移，下面的旋鈕用來調(diào)整波形的幅度顯示比例，外面的黃色箭頭是粗調(diào)，里面的黃色小箭頭是細(xì)調(diào)，當(dāng)讀刻度時(shí)，應(yīng)把里層的箭頭順時(shí)針調(diào)到最右端。四個(gè)通道的對(duì)應(yīng)旋鈕使用方法一樣。在“Horizontal”下方的兩個(gè)旋鈕分別用來調(diào)整波形的水平位移和掃描頻率。當(dāng)用鼠標(biāo)單擊黑色的波形顯示區(qū)域后，也可以通過滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪來調(diào)整掃描頻率。其他旋鈕可保持原位不動(dòng)。在運(yùn)行過程中如果關(guān)閉掉示波器，需要從主菜單【Debug】中選取最下面【VSMOscilloscope】來重現(xiàn)。Proteus的虛擬仿真工具在模擬電路中，單管共射放大器及負(fù)反饋是非常重要的內(nèi)容，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)通常合并在一塊電路板中來做。接下來我們討論單管共射放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及動(dòng)態(tài)參數(shù)的調(diào)試與測量，最后來觀察兩級(jí)放大電路中負(fù)反饋帶來的影響。單管共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試單管共射放大器的電路如圖4-12所示。4.1.2單管共射放大器

Proteus的虛擬仿真工具圖4-12單管共射放大器實(shí)驗(yàn)電路圖Proteus的虛擬仿真工具實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將ui信號(hào)發(fā)生器調(diào)到f=1kHz，幅值為5mv，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)（調(diào)節(jié)RP直到輸出波形不失真），記錄此時(shí)的IB、IC、Vce改變輸入信號(hào)幅值，使其分別為10mv、20mv、30mv輸出將出現(xiàn)不同程度的非線性失真，用示波器觀察這3種情況的波形，當(dāng)輸入30mv時(shí)，輸出嚴(yán)重失真，說明共發(fā)射極放大電路僅適用于小信號(hào)放大。測量放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻（幅值為5mv）Proteus的虛擬仿真工具1）電壓放大倍數(shù)：AU=uo/ui

從示波器的輸入輸出波形可求出電壓放大倍數(shù)2）輸入電阻：Ri=Ui/Ii

在輸入端串接一個(gè)電阻R=5.1k，在輸入回路中接入AC電壓表和AC電流表3）輸出電阻：Ro=Uo/Io

將負(fù)載開路，