2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

第4章

電路仿真測(cè)試

4.1電路仿真操作步驟4.2仿真元件及參數(shù)設(shè)置4.3電路仿真操作初步4.4常用仿真方式及應(yīng)用4.5仿真綜合應(yīng)用舉例2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.1電路仿真操作步驟在Protel99SE中進(jìn)行電路仿真分析的操作過(guò)程可概括為：(1)原理圖編輯(2)放置仿真激勵(lì)源(包括直流電壓源)(3)放置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)(4)選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù)(5)執(zhí)行仿真操作(6)觀察、分析仿真測(cè)試數(shù)據(jù)(7)保存或打印仿真波形2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(1)

編輯原理圖利用原理圖編輯器(SchematicEdit)編輯仿真測(cè)試原理圖。在編輯原理圖過(guò)程中，除了導(dǎo)線、電源符號(hào)、接地符號(hào)外，原理圖中所有元器件的電氣圖形符號(hào)均要取自電路仿真測(cè)試專(zhuān)用電氣圖形符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)文件包Sim.ddb內(nèi)相應(yīng)的元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)文件(.LIB)中，否則仿真時(shí)因找不到元件模型參數(shù)（如三極管的放大倍數(shù)、C-E結(jié)反向漏電流）給出錯(cuò)誤提示并終止仿真過(guò)程。

在放置元件操作過(guò)程中，元件未固定前，一般要按下Tab鍵進(jìn)入元件屬性設(shè)置窗口（元件固定后，雙擊元件也同樣會(huì)進(jìn)入元件屬性設(shè)置窗），再分別單擊“Attributes”、“PartFields”等屬性標(biāo)簽，指定元器件仿真參數(shù)。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2)放置仿真激勵(lì)源(包括直流電壓源)

在仿真測(cè)試電路中，必須包含至少一個(gè)仿真激勵(lì)源。仿真激勵(lì)源被視為一個(gè)特殊的元件，放置、屬性設(shè)置、位置調(diào)整等操作方法與一般元件，如電阻、電容等完全相同。仿真激勵(lì)源電氣圖形符號(hào)位于仿真測(cè)試用元件電氣圖形文件包Sim.ddb內(nèi)的SimulationSymbols.lib圖形庫(kù)文件中。其中常用的直流激勵(lì)源、脈沖信號(hào)激勵(lì)源、正弦波信號(hào)激勵(lì)源等還以“工具”形式存放在“SimulationSources（激勵(lì)源）”工具窗（欄）內(nèi)，單擊“激勵(lì)源”工具窗內(nèi)相應(yīng)的激勵(lì)源后，即可迅速將相應(yīng)的激勵(lì)源移到原理圖編輯區(qū)內(nèi)（通過(guò)“View”菜單下的“ToolBar/SimulationSources”命令可迅速打開(kāi)或關(guān)閉激勵(lì)源工具窗）。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)3)放置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)在需要觀察電壓波形的節(jié)點(diǎn)上，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，以便觀察指定節(jié)點(diǎn)的電壓波形，否則Protel99/99SE仿真軟件自動(dòng)用“net-xx”作為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，不直觀。

4)選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù)

在原理圖編輯窗口內(nèi)，單擊“Simulate”菜單下的“Setup…”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具）進(jìn)入“AnalysesSetup”仿真設(shè)置窗口，根據(jù)被測(cè)電路特征和實(shí)際需要，選擇仿真方式及仿真參數(shù)。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5)執(zhí)行仿真操作在原理圖編輯窗口內(nèi)，指向并單擊“Simulate”菜單下的“Run”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“執(zhí)行仿真”工具）啟動(dòng)仿真過(guò)程，等待一段時(shí)間后即可在屏幕上看到仿真結(jié)果。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)6)觀察仿真結(jié)果仿真操作結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)波形編輯器并顯示仿真數(shù)據(jù)文件（.sdf）的內(nèi)容（或在“設(shè)計(jì)文件管理器”窗口內(nèi)，單擊對(duì)應(yīng)的.sdf文件）。在波形編輯器窗口內(nèi)，觀察仿真結(jié)果，若不滿(mǎn)意，可修改仿真參數(shù)或元件參數(shù)后，再執(zhí)行仿真操作。

7)保存或打印仿真波形仿真結(jié)果除了保存在

.sdf文件中外，還可以在打印機(jī)上打印出來(lái)。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.2仿真元件及參數(shù)設(shè)置

在Protel99SE中，每一仿真元件的電氣特性由元件電氣圖形符號(hào)和元件模型參數(shù)描述。仿真測(cè)試原理圖用元器件電氣圖形符號(hào)存放在DesignExplorer99SE\Library\Sch\Sim.ddb仿真分析用元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)文件包內(nèi)，共收錄了5800多種元器件（多數(shù)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），分類(lèi)存放在如下的電氣圖形符號(hào)庫(kù)(.Lib)文件中：2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)74XX.LIB ;74系列TTL數(shù)字集成電路。

7SEGDISP.LIB ;7段數(shù)碼顯示器

BJT.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙極型晶體管。BUFFER.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖器。CAMP.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流反饋高速運(yùn)算放大器。CMOS.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMOS數(shù)字集成電路元器件。Comparator.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比較器。Crystal.LIB ;晶體振蕩器。Diode.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二極管IGBT.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)絕緣柵雙極型晶體管。JFET.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)MATH.LIB ;二端口數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換函數(shù)Misc.LIB ;雜合IC及其他元件器。MOSFET.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MOS場(chǎng)效應(yīng)管。OpAmp.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通用運(yùn)算放大器。OPTO.LIB ;光電耦合器件。Regulator.LIB ;電壓變換器，如三端穩(wěn)壓器等。Relay.Lib ;繼電器類(lèi)。SRC.LIB ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可控硅。SimulationSymbols.Lib;仿真測(cè)試用符號(hào)庫(kù)。Switch.LIB ;開(kāi)關(guān)元件。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)Switch.lib ;開(kāi)關(guān)元件Timer.lib ;555及556定時(shí)器Transformer.lib ;變壓器TransLine.lib ;傳輸線TRIAC.lib ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙向可控硅TUBE.lib ;電子管UJT.lib ;工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)管2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在放置元件操作過(guò)程中，按Tab鍵進(jìn)入元件屬性窗口后，設(shè)置元件有關(guān)參數(shù)時(shí)，必須注意：一般僅需要指定必須參數(shù)，如序號(hào)、型號(hào)、大?。ㄈ绻蛩銖碾娫韴D獲取自動(dòng)布局所需的網(wǎng)絡(luò)表文件時(shí)，還需給出元器件的封裝形式）；而對(duì)于可選參數(shù)，一般用“*”代替（即采用缺省值），除非絕對(duì)必要，否則不宜修改。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)1.物理量單位及數(shù)據(jù)格式在設(shè)置元件仿真參數(shù)、仿真運(yùn)行參數(shù)時(shí)，往往使用定點(diǎn)數(shù)形式輸入，且不用輸入?yún)?shù)的物理量單位，即電容容量默認(rèn)為F（法拉）、阻值為Ω（歐姆）、電感為H（亨）、電壓為V(伏特)、電流為A（安培）、頻率為Hz（赫茲）、功率為W（瓦）等。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2.元件電氣圖形符號(hào)及參數(shù)仿真測(cè)試原理圖中所用分立元件的電氣圖形符號(hào)，如電阻、電容、電感等均取自

SimulationSymbols.Lib元件庫(kù)文件內(nèi)，下面簡(jiǎn)要介紹其中幾種常用分立元件有關(guān)參數(shù)的含義。

1)電阻器

2)電容器

3)電感器

4)保險(xiǎn)絲

5)變壓器2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)6)繼電器7)晶體振蕩器8)二極管、三極管及結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管9)MOS場(chǎng)效應(yīng)管10)可控硅及雙向可控硅11)運(yùn)算放大器、比較器12)TTL及CMOS數(shù)字集成電路13)節(jié)點(diǎn)電壓初始值（.IC）14)節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置(.NS)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)3.仿真信號(hào)源及參數(shù)在電路仿真過(guò)程中需要用到各種各樣的激勵(lì)源，這些激勵(lì)源也取自sim.ddb數(shù)據(jù)庫(kù)文件包內(nèi)的SimulationSymbols.Lib元件庫(kù)中，包括了直流電壓源VSRC(voltagesource)與直流電流源

ISRC(currentsource)、正弦波電壓信號(hào)源VSIN(voltagesource)與正弦波電流信號(hào)源ISIN(currentsource)、周期性脈沖信號(hào)源VPULSE(voltagesource)與

IPULSE(currentsource)、分段線性激勵(lì)源VPWL(voltagesource)與

IPWL(currentsource)以及各種受控源等。

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值得注意是Protel99/99SE內(nèi)的仿真激勵(lì)源均是理想信號(hào)源，即對(duì)于電壓源來(lái)說(shuō)，內(nèi)阻為0；對(duì)于電流源來(lái)說(shuō)，內(nèi)阻為無(wú)窮大；所有信號(hào)源的溫度系數(shù)為0。

(1)

直流電壓源VSRC與直流電流源

ISRC

這兩種激勵(lì)源作為仿真電路工作電源，在屬性窗口內(nèi)，只需指定序號(hào)（Designator，如VDD、Vss等）、型號(hào)（PartType，即大小，如5、12、5m等），如圖4-1所示。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-1直流電源屬性設(shè)置窗2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2)正弦波信號(hào)源（SinusoidWaveform）正弦波信號(hào)源在電路仿真分析中常作為瞬態(tài)分析、交流小信號(hào)分析的信號(hào)源，執(zhí)行菜單命令Simulate/Source，選擇SineWave類(lèi)型的激勵(lì)源，就可以放置正弦波信號(hào)源，其參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖4-2所示。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-2正弦信號(hào)源屬性設(shè)置窗2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

由如圖4-2所示的參數(shù)描述的正弦信號(hào)源的波形特征如圖4-3所示，可見(jiàn)當(dāng)直流偏壓Offset不為0時(shí)相當(dāng)于波形上移。圖4-3正弦波形信號(hào)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)3)脈沖激勵(lì)源（Pulse）

脈沖激勵(lì)源在瞬態(tài)分析中用得比較多，放置脈沖激勵(lì)源的方法是：執(zhí)行菜單命令Simulate\Source，在彈出的子菜單內(nèi)選擇

Pulse類(lèi)型的激勵(lì)源即可。雙擊脈沖激勵(lì)源符號(hào)，將彈出如圖4-4所示的屬性設(shè)置對(duì)話框。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-4脈沖信號(hào)激勵(lì)源屬性設(shè)置窗2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖4-4參數(shù)描述的脈沖信號(hào)激勵(lì)源波形特征如圖4-5所示（其中plused=100mv,Period=8ms，脈沖寬度Plus=3ms）。

圖4-5脈沖激勵(lì)源波形圖2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4)分段線性激勵(lì)源VPWL與IPWL（PieceWiseLinear）分段線性激勵(lì)源的波形由幾條直線段組成，是非周期信號(hào)激勵(lì)源。為了描述這種激勵(lì)源的波形特征，需給出線段各轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)間——電壓（或電流）坐標(biāo)（對(duì)于VPWL信號(hào)源來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)由“時(shí)間/電壓”構(gòu)成；對(duì)于IPWL信號(hào)源來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)由“時(shí)間/電流”構(gòu)成），如圖4-6所示。

由如圖4-6所示的參數(shù)構(gòu)成的分段線性激勵(lì)源的波形特征可用圖4-7形象地描述。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖4-6分段線性激勵(lì)源屬性2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-7分段線性激勵(lì)源波形2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5)調(diào)頻波激勵(lì)源——VSFFM（電壓調(diào)頻波）和ISFFM（電流調(diào)頻波）調(diào)頻波激勵(lì)源也是高頻電路仿真分析中常用到的激勵(lì)源，調(diào)頻波激勵(lì)源位于Sim.ddb數(shù)據(jù)庫(kù)文件包內(nèi)的SimulationSymbols.lib元件庫(kù)文件中，放置調(diào)頻波信號(hào)源的操作方法與放置電阻、電容等相同，調(diào)頻波信號(hào)源屬性如圖4-8所示。

由圖4-8屬性設(shè)置窗所示參數(shù)生成的調(diào)頻波激勵(lì)源信號(hào)波形如圖4-9所示，其頻譜特性如圖4-10所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-8屬性設(shè)置窗所示參數(shù)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-9調(diào)頻波激勵(lì)源波形2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-10調(diào)頻波信號(hào)頻譜2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

此外，Simulationsymbols.lib元件庫(kù)內(nèi)尚有其他激勵(lì)源，如受控激勵(lì)源、指數(shù)函數(shù)、頻率控制的電壓源等，這里就不一一列舉了，根據(jù)需要可從該元件庫(kù)文件中獲取。如果實(shí)在無(wú)法確定某一激勵(lì)源或元件參數(shù)如何設(shè)置時(shí)，除了從“幫助”菜單中獲得有關(guān)信息外，還可以從Protel99SE的仿真實(shí)例中受到啟發(fā)。在DesignExplorer99SE\Example\CircuitSimulation文件夾內(nèi)含有數(shù)十個(gè)典型仿真實(shí)例，打開(kāi)這些實(shí)例，即可了解元件、仿真激勵(lì)源參數(shù)設(shè)置方法。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.3電路仿真操作初步

在介紹了電路仿真操作步驟、元件及激勵(lì)信號(hào)源屬性設(shè)置方法后，下面以圖4-11所示的共發(fā)射極放大電路為例，說(shuō)明Protel99仿真操作過(guò)程。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-11分壓式偏置電路2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.3.1編輯電原理圖

在仿真操作前，先建立原理圖文件。原理圖編輯方法第二章已介紹過(guò)，這里不再重復(fù)。在編輯原理圖過(guò)程中，只須注意：電路圖中所有元件的電氣圖形符號(hào)一律取自“DesignExplorer99SE\Library\Sch”文件夾下的Sim.ddb仿真測(cè)試用元件電氣圖形符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)文件包內(nèi)相應(yīng)的元件庫(kù)文件(.Lib)中；在元件未固定前必須按下Tab鍵，在元件屬性窗口內(nèi)，設(shè)置元件的屬性選項(xiàng)(Designate、Part及PartFields)，然后放置相應(yīng)的仿真激勵(lì)源；接著在需要觀察電位信號(hào)的節(jié)點(diǎn)上，放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。此外，電路圖中不允許存在沒(méi)有閉合的回路，必要時(shí)可通過(guò)高阻值電阻，使回路閉合；也不允許存放電位差不確定的節(jié)點(diǎn)，例如必須在變壓器、光耦等輸入/輸出回路之間加接地符號(hào)。

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具體操作過(guò)程如下：

(1)在“DesignExplorer”窗口內(nèi)，單擊“File”菜單下的“New…”創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件，輸入新設(shè)計(jì)文件名，并指定存放路徑。

(2)單擊“設(shè)計(jì)文件管理器”前的“+”，顯示設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件包結(jié)構(gòu)，并單擊其中的“Documents”文件夾。

(3)單擊“File”菜單下的“New…”命令，在彈出的文檔類(lèi)型選擇框內(nèi)，雙擊“SchematicDocument”(原理圖文件)，即可在“Documents”文件夾窗口內(nèi)建立了文件名為“Sheetx”的原理圖文件，輸入文件名并回車(chē)（如果不輸入文件，直接回車(chē)將使用Sheet1、Sheet2作為原理圖的文件名）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(4)單擊原理圖文件圖標(biāo)，進(jìn)入原理圖編輯狀態(tài)。

(5)擊“DesignExplorer”（設(shè)計(jì)文件管理器）窗口的“BrowseSch”標(biāo)簽，并選擇“Library”作為瀏覽對(duì)象。

(6)單擊“Add/Remove…”按鈕，選擇“DesignExplorer99SE\Library\Sch”文件夾下的Sim.ddb仿真測(cè)試元件電氣圖形符號(hào)庫(kù)文件包作為當(dāng)前庫(kù)文件包，然后即可選擇Sim.ddb數(shù)據(jù)文件包內(nèi)相應(yīng)的元件電氣圖形庫(kù)文件，如SimulationSymbols.lib圖形庫(kù)文件作為當(dāng)前使用的元件庫(kù)文件。

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(7)

在元件列表窗內(nèi)找出并單擊特定的元件名稱(chēng)后，再單擊“Place”按鈕，將選定的元件拖到原理圖編輯區(qū)內(nèi)。

(8)在元件未固定前，按下Tab鍵進(jìn)入元件屬性設(shè)置窗。在屬性窗口內(nèi)，單擊“Attributes”標(biāo)簽，設(shè)置元件序號(hào)、大小；再單擊“PartFields”（仿真參數(shù)）標(biāo)簽，輸入元件仿真參數(shù)。在設(shè)置元件參數(shù)域PartFields時(shí)，對(duì)于可選參數(shù)，一般用缺省值(即保留系統(tǒng)缺省值“*”)，除非對(duì)元件屬性PartFileds各項(xiàng)含義非常熟悉，并認(rèn)為確有必要修改（對(duì)于PartFields未定義項(xiàng)也設(shè)為*，否則仿真過(guò)程中可能出錯(cuò)）。

設(shè)置了元件有關(guān)屬性選項(xiàng)后，單擊“OK”按鈕關(guān)閉元件屬性窗口，返回編輯狀態(tài)。移動(dòng)鼠標(biāo)將元件移到工作區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置后，單擊左鍵固定即可。

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(9)

放置仿真激勵(lì)源，并設(shè)置其參數(shù)。(10)

放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.3.2選擇仿真方式并設(shè)置仿真參數(shù)

在完成原理圖編輯后，下一步就是根據(jù)電路性質(zhì)及具體測(cè)試要求，選擇仿真方法和設(shè)置仿真參數(shù)：在原理圖編輯窗口內(nèi)，指向并單擊“Simulate”菜單下的“Setup…”命令（或直接單擊主工具欄內(nèi)的“仿真設(shè)置”工具）進(jìn)入如圖4-12所示的“AnalysesSetup”仿真設(shè)置窗口，選擇仿真方式及仿真參數(shù)。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-12仿真方式設(shè)置窗2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在“有效信號(hào)”列表窗口內(nèi)，除了顯示已定義的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，如Vin、Vout等信號(hào)名外，還列出了元器件電流——帶后綴“(i)”、功率——帶后綴“(p)”以及激勵(lì)源阻抗——帶后綴“(z)”等參量，其中激勵(lì)源阻抗定義為激勵(lì)源電壓瞬時(shí)值與流過(guò)激勵(lì)源電流瞬時(shí)值之比，即激勵(lì)源阻抗等于被分析電路的輸入阻抗Zi等，例如：

C1(i)——表示電容C1的電流，當(dāng)器件電流從第1引腳流向第2引腳時(shí)為正，反之為負(fù)。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)C1(p)——表示電容C1消耗的功率。

Vcc#branch——表示流過(guò)Vcc支路電流，流入正極時(shí)為正，流出正極時(shí)為負(fù)。

Netr1-2——表示電阻R1第2引腳節(jié)點(diǎn)電壓。對(duì)于沒(méi)有定義的節(jié)點(diǎn)電壓，Protel仿真程序用“Net元件名-元件引腳編號(hào)”形式表示對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的電壓。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)1.選擇仿真分析方式在“General”標(biāo)簽窗口中，單擊相應(yīng)仿真方式前的選項(xiàng)框，允許或禁止相應(yīng)仿真方式。本例僅選擇“OperatingPointAnalyses”（工作點(diǎn)分析）和“Transient/FourierAnalysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2.選擇計(jì)算及可立即觀察的信號(hào)

1.

(1)

選擇仿真過(guò)程需要計(jì)算的信號(hào)類(lèi)型在仿真過(guò)程中僅計(jì)算“有效信號(hào)”列表窗內(nèi)的信號(hào)，設(shè)置過(guò)程如下：在圖4-12窗口內(nèi)，單擊“CollectDataFor”(收集數(shù)據(jù)類(lèi)型)下拉按鈕，選擇仿真過(guò)程中需要計(jì)算的數(shù)據(jù)類(lèi)型，可選擇的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括：

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)3.設(shè)置仿真參數(shù)并執(zhí)行仿真操作除了“OperatingPointAnalyses”仿真方式不需要設(shè)置仿真參數(shù)外，選擇了某一仿真方式后，尚需要設(shè)置仿真參數(shù)。在本例中，單擊“Transient/FourierAnalysis”標(biāo)簽，在如圖4-13所示的“Transient/FourierAnalysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）參數(shù)設(shè)置窗口內(nèi)，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-13“Transient/FourierAnalysis”（瞬態(tài)特性/傅立葉分析）參數(shù)設(shè)置2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置（可選）必要時(shí)，在如圖4-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“Advanced…”(高級(jí)選項(xiàng))按鈕。在如圖4-14所示的高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置框內(nèi)，選擇仿真計(jì)算模型、數(shù)字集成電路電源引腳對(duì)地參考電壓、瞬態(tài)分析參考點(diǎn)、缺省的仿真參數(shù)等。但必須注意，一般并不需要修改高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置，尤其是不熟悉Spice電路分析軟件定義的器件參數(shù)含義、取值范圍以及仿真算法的初學(xué)者，更不要隨意修改高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置，否則將引起不良后果。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-14高級(jí)選項(xiàng)設(shè)置2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5.啟動(dòng)仿真計(jì)算過(guò)程

設(shè)置了仿真參數(shù)后，可立即單擊“RunAnalyses”按鈕，啟動(dòng)仿真計(jì)算過(guò)程。當(dāng)然，也可以單擊“Close”按鈕關(guān)閉仿真設(shè)置窗口，需要仿真時(shí)，再單擊原理圖編輯窗口內(nèi)主工具欄中的“運(yùn)行仿真”工具（或執(zhí)行“Simulate”菜單下的“Run”命令），啟動(dòng)仿真過(guò)程。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

運(yùn)行仿真后，將按CFG文件設(shè)定的仿真方式及參數(shù)，對(duì)電路進(jìn)行一系列的仿真計(jì)算，以便獲得指定的電路參數(shù)、曲線。仿真結(jié)果記錄在.SDF（SimulationDataFile）文件內(nèi)，該文件以文本（如工作點(diǎn)仿真分析）或圖形方式（如瞬態(tài)特性、直流傳輸特性分析等）記錄了仿真計(jì)算結(jié)果，如圖4-15所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-15仿真波形觀察窗口2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.3.3仿真結(jié)果觀察及波形管理在仿真數(shù)據(jù)文件（.sdf）編輯窗口內(nèi)，通過(guò)如下方式觀察仿真結(jié)果：

1)調(diào)整仿真波形觀察窗口內(nèi)信號(hào)的顯示幅度將鼠標(biāo)移到仿真輸出信號(hào)下方橫線上，當(dāng)鼠標(biāo)箭頭變?yōu)樯舷码p向箭頭時(shí)，按下左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，松手后即可發(fā)現(xiàn)橫線上方仿真輸出信號(hào)幅度被拉伸或壓縮。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2)調(diào)整仿真波形窗口內(nèi)信號(hào)的顯示位置將鼠標(biāo)移到波形窗口內(nèi)相應(yīng)的仿真輸出信號(hào)名上，按下鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)器，即可發(fā)現(xiàn)一個(gè)虛線框（代表信號(hào)名）隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。當(dāng)虛線框移到另一信號(hào)顯示單元格內(nèi)時(shí)松手，即可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)波形出現(xiàn)在同一顯示單元格內(nèi)，如圖4-16所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-16信號(hào)波形重疊顯示2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(1)

改變顯示刻度

在“Scaling”（刻度）選擇框內(nèi)，單擊相應(yīng)刻度（如X軸）文本框右側(cè)上下(增加或減小)按鈕，即可改變X軸、Y軸或偏移量大小（當(dāng)然也可以在文本框直接輸入相應(yīng)的數(shù)值）。改變顯示刻度后，在X、Y方向上可能觀察不到完整的波形，這時(shí)可執(zhí)行“View”菜單下的“FitWaveforms”（波形整理）命令，重新調(diào)節(jié)波形大小。

(2)

在仿真波形窗口內(nèi)添加未顯示的信號(hào)波形

在“Waveforms”（波形列表窗口）內(nèi)找出并單擊需要顯示的信號(hào)，如VB，然后再單擊“Show”（顯示）按鈕，即可在仿真波形觀察窗口內(nèi)顯示出指定的信號(hào)，如圖4-17所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-17添加了VB信號(hào)的仿真波形窗口2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(5)

隱藏仿真波形觀察窗口內(nèi)的信號(hào)波形

將鼠標(biāo)移到波形觀察窗口內(nèi)需要隱藏的信號(hào)名上，單擊左鍵使目標(biāo)信號(hào)處于選中狀態(tài)（選中后信號(hào)波形線條變寬，同時(shí)信號(hào)名旁邊出現(xiàn)一個(gè)小黑點(diǎn)，如圖4-18中的Vb），然后再單擊“Hide”（隱藏）按鈕，相應(yīng)仿真信號(hào)即從波形觀察窗口內(nèi)消失。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(6)

波形測(cè)量

單擊圖4-15所示窗口內(nèi)“MeasurementCursors”(測(cè)量曲線)框中“A”右側(cè)下拉按鈕選擇被測(cè)量信號(hào)名（如Vout）后，“A”框下方即顯示出被測(cè)信號(hào)點(diǎn)X、Y的值，同時(shí)波形窗口上方出現(xiàn)測(cè)量標(biāo)尺，如圖4-19所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-18測(cè)量標(biāo)尺2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(7)

只觀察一個(gè)單元格內(nèi)的信號(hào)

將鼠標(biāo)移到某一信號(hào)單元格內(nèi)，單擊左鍵，然后執(zhí)行“View”選擇框內(nèi)的“SingleCells”選項(xiàng)（或?qū)⑹髽?biāo)移到某一信號(hào)單元格內(nèi)，單擊右鍵調(diào)出快捷菜單，指向并單擊“ViewSingleCell”命令），即可顯示該單元格內(nèi)的信號(hào)，如圖4-20所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-19僅顯示一個(gè)單元格內(nèi)的信號(hào)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(8)

選擇X、Y軸刻度單位及Y軸度量對(duì)象

根據(jù)觀察信號(hào)的類(lèi)型，必要時(shí)可執(zhí)行“View”菜單下的“Scaling…”命令，在如圖4-21所示窗口內(nèi)，重新選擇X、Y軸度量單位?？晒┻x擇的X軸度量單位：Linear(線性)、Log(對(duì)數(shù))。

(9)設(shè)置波形窗口其他選項(xiàng)——背景顏色、顯示計(jì)算點(diǎn)等

必要時(shí)，可執(zhí)行“View”菜單下的“Option…”命令，在如圖4-22所示窗口內(nèi)，重新選擇波形窗口背景、前景以及柵格線顏色等。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-21刻度選擇2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-22波形窗口選項(xiàng)設(shè)置2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(11)

切換到另一仿真方式波形窗口

如果在仿真時(shí)，同時(shí)執(zhí)行了多種仿真操作，例如在圖4-12所示仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，同時(shí)選擇了“OperatingPoint”（靜態(tài)工作點(diǎn)）和“TransientAnalyses”（瞬態(tài)特性），則仿真波形窗口下方將列出相應(yīng)仿真結(jié)果波形標(biāo)簽，單擊相應(yīng)的仿真波形標(biāo)簽，即可觀察到對(duì)應(yīng)仿真方式的結(jié)果。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(12)

設(shè)置窗口的顯示方式

需要在屏幕上同時(shí)顯示多個(gè)文件窗口時(shí)，如同時(shí)顯示原理圖文件窗口和仿真波形窗口時(shí)，可將鼠標(biāo)移到當(dāng)前文件窗口的文件圖標(biāo)上（如圖4-19中的“Sheet1.sdf”），單擊右鍵，指向并單擊如下命令之一，即可重新設(shè)定窗口的顯示方式：2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)Close ;關(guān)閉當(dāng)前文件窗口。

SplitVertical ;按垂直方式分割窗口。

SplitHorizontal ;按水平方式分割窗口。

TileAll ;重疊所有窗口，即屏幕上只觀察到當(dāng)前文件窗口。

MergeAll ;同時(shí)顯示所有已打開(kāi)的文件窗口，在這種方式下可同時(shí)觀察到多個(gè)文件，如屏幕上同時(shí)顯示原理圖窗口和仿真波形窗口。關(guān)閉窗口：?jiǎn)螕舸翱谏系摹瓣P(guān)閉”按鈕或執(zhí)行“File(文件)”菜單下的“關(guān)閉”命令即可關(guān)閉當(dāng)前窗口。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4常用仿真方式及應(yīng)用4.4.1工作點(diǎn)分析(OperatingPointAnalyses)

在進(jìn)行工作點(diǎn)分析時(shí)，仿真程序?qū)㈦娐分械碾姼性暈槎搪罚娙菀暈殚_(kāi)路，然后計(jì)算出電路中各節(jié)點(diǎn)對(duì)地電壓、各支路（每一元件）電流——這就是常說(shuō)的靜態(tài)工作點(diǎn)分析。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在圖4-12所示的仿真方式設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“OperatingPointAnalyses”選項(xiàng)前復(fù)選框，選中“工作點(diǎn)分析”選項(xiàng)；執(zhí)行仿真操作后，單擊圖4-15所示仿真波形觀察窗口下方“仿真結(jié)果列表”欄內(nèi)的“OperatingPoint”，即可在仿真波形窗口內(nèi)觀察到工作點(diǎn)計(jì)算結(jié)果，如圖4-26所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-26工作點(diǎn)分析結(jié)果2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.2瞬態(tài)特性分析(Transientanalysis)與傅立葉分析(Fourieranalysis)

Transientanalysis屬于時(shí)域分析，用于獲得電路中各節(jié)點(diǎn)對(duì)地電壓、支路電流或元件功率等信號(hào)的瞬時(shí)值，即被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的瞬態(tài)關(guān)系，相當(dāng)于在示波器上直接觀察各節(jié)點(diǎn)電壓(對(duì)地)信號(hào)的波形，因此Transientanalysis是一種最基本、最常用的仿真分析方式。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在設(shè)置Fourieranalysis參數(shù)時(shí)，對(duì)于周期信號(hào)來(lái)說(shuō)，基波就是被測(cè)信號(hào)周期的倒數(shù)，分析的最大諧波與信號(hào)性質(zhì)有關(guān)，對(duì)于方波來(lái)說(shuō)，取10次諧波已足夠；而對(duì)于調(diào)幅、調(diào)頻波來(lái)說(shuō)，為了獲得正確結(jié)果，基波按下列關(guān)系選擇：

基波=載波頻率/調(diào)制信號(hào)頻率 2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.3參數(shù)掃描分析(ParameterSweepanalysis)

參數(shù)掃描分析用于研究電路中某一元器件參數(shù)變化時(shí)，對(duì)電路性能的影響，常用于確定電路中某些關(guān)鍵元件參數(shù)的取值。在進(jìn)行瞬態(tài)特性分析、交流小信號(hào)分析或直流傳輸特性分析時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)“參數(shù)掃描”分析，即可非常迅速、直觀地了解到電路中特定元件參數(shù)變化時(shí)，對(duì)電路性能的影響。在如圖4-12所示的仿真參數(shù)設(shè)置窗口內(nèi)，單擊“ParameterSweep”標(biāo)簽，即可獲得如圖4-27所示的ParameterSweep（參數(shù)掃描）設(shè)置窗口。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-27參數(shù)掃描設(shè)置窗口

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參數(shù)掃描設(shè)置過(guò)程如下：

(1)單擊“ParameterSweepFirst”（主掃描參數(shù)）選擇框內(nèi)“parameter”下拉列表盒右側(cè)的下拉按鈕，選擇參數(shù)變化的元件，如R1、C1、Q1(BF)等，其中Q1(BF)表示三極管Q1的電流放大倍數(shù)β。在“StartValue”文本盒內(nèi)輸入元件參數(shù)的初值；在“StopValue”文本盒內(nèi)輸入元件參數(shù)的終值；在“StepValue”文本盒內(nèi)輸入?yún)?shù)變化增量。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-28三極管Q1放大倍數(shù)β變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

從圖4-28中可以看出：在圖4-11所示放大電路中，三極管Q1放大倍數(shù)β對(duì)電路性能指標(biāo)影響不大，當(dāng)β>50時(shí)，放大器輸出信號(hào)Vout基本重疊。當(dāng)選擇R5作為主掃描參數(shù)時(shí)，即可獲得交流負(fù)反饋電阻對(duì)放大器放大倍數(shù)的影響，例如R5從10增加到時(shí)100Ω（增量為10），輸出信號(hào)Vout振幅如圖4-29所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-29電阻R5變化時(shí)對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.4交流小信號(hào)分析（ACSmallSignal）1.AC小信號(hào)分析的主要功能

AC小信號(hào)分析用于獲得電路，如放大器、濾波器等的幅頻特性、相頻特性曲線。一般說(shuō)來(lái)，電路中的器件參數(shù)，如三極管共發(fā)射極電流放大倍數(shù)β并不是常數(shù)，而是隨著工作頻率的升高而下降；2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

2．AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置

單擊Simulate菜單，指向并單擊Setup命令，在“AnalysesSetup”對(duì)話框內(nèi)，單擊“ACSmallSignal”標(biāo)簽，即可進(jìn)入如圖4-30所示的ACSmallSignal設(shè)置框。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-30AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)置2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

StartFrequency 掃描起始頻率StopFrequency掃描終了頻率TestPoints

分析頻率點(diǎn)的數(shù)目，當(dāng)“SweepType”按線性變化時(shí)，則測(cè)試點(diǎn)數(shù)就是總的測(cè)試點(diǎn)數(shù)；當(dāng)“SweepType”按級(jí)數(shù)（十倍頻，即對(duì)數(shù)刻度）時(shí)，則TestPoints為每10倍頻內(nèi)測(cè)試點(diǎn)的個(gè)數(shù)，總測(cè)試點(diǎn)個(gè)數(shù)是TestPoints*（StopFrequency-StartFrequency）/10,如上圖中，如果每十倍頻測(cè)試點(diǎn)取1000個(gè)，則總測(cè)試點(diǎn)約為4700個(gè)。

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圖4-27給出了由R1、C1構(gòu)成的低通濾波及其AC小信號(hào)分析結(jié)果（其中AC小信號(hào)分析參數(shù)為：StartFrequency=10Hz，StopFrequency=10KHz，TestPoints=4000）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖4-31低通濾波器幅頻特性2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖4-32并聯(lián)諧振電路2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-33諧振特性曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在AC小信號(hào)分析中，結(jié)合參數(shù)掃描分析，能非常直觀地了解到電路中某一元件參數(shù)對(duì)電路幅頻特性的影響。例如，在如圖4-11所示電路中，選擇發(fā)射極交流旁路電容C3作為主掃描參數(shù)（初值取0.1u，終值取2u，增量為0.3u），并將AC小信號(hào)分析參數(shù)設(shè)為：StarFrequency=1Hz，StopFrequency=10KHz，測(cè)試點(diǎn)數(shù)取1000，即可迅速了解到電容C3對(duì)放大器低頻特性的影響，如圖4-34所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-34電容C3對(duì)放大器低頻特性的影響2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.5阻抗特性分析（ImpedancePlotanalysis）

Protel99SE仿真程序提供阻抗特性分析功能，只是不單獨(dú)列出，而是放在AC小信號(hào)分析方式中，即在AC小信號(hào)波形窗口內(nèi)選擇激勵(lì)源阻抗，如Vin(z)、Vcc(z)等作為觀察對(duì)象，即可得到電路的輸入、輸出阻抗曲線。由于電路輸入阻抗是前一級(jí)電路或信號(hào)源的負(fù)載，而電路輸出阻抗體現(xiàn)了電路輸出級(jí)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，因此在電路設(shè)計(jì)中常需要了解電路的輸入、輸出阻抗。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

1.求輸入阻抗Ri

根據(jù)電路輸入阻抗Ri的定義（即Ri=ui/ii），求電路輸入阻抗Ri時(shí)，無(wú)須改動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，在AC小信號(hào)分析窗口內(nèi)，選擇輸入信號(hào)源阻抗，如圖4-11中的V1(z)作為觀察對(duì)象即可獲得放大器輸入阻抗Ri曲線，如圖4-35所示（中頻段約為7.1K）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-35輸入阻抗Ri特性曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在輸入阻抗、放大倍數(shù)估算過(guò)程中，將三極管B-E極電阻rbe近似為常數(shù)，但實(shí)際上rbe隨發(fā)射極電流IE(引起re變化)的增大而減小、隨集電結(jié)偏壓VCB（引起rbb’變化）的增大而增大。例如，在圖4-11所示的分壓式偏置電路中，基極電壓基本保持不變，當(dāng)發(fā)射極電阻R4增大時(shí)，發(fā)射極電流IE減小，導(dǎo)致發(fā)射結(jié)電阻re增大，結(jié)果輸入阻抗Ri增大，如圖4-36所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-36R4變化對(duì)輸入阻抗Ri的影響2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

由于VCE=Vcc-IC*R3-IE*(R4+R5)，因此當(dāng)集電極電阻R3增大時(shí)，VCE將減小，即集電結(jié)反向偏壓VCB變小，使集電結(jié)耗盡層減小，導(dǎo)致基區(qū)厚度增加，使rbb’減小，最終使輸入阻抗Ri減小，如圖4-37所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-37R3變化對(duì)輸入阻抗Ri的影響2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

2.求輸出阻抗Ro

根據(jù)輸出阻抗的定義，求輸出阻抗時(shí)，需要修改電路結(jié)構(gòu)：(1)

用導(dǎo)線將輸入信號(hào)源短路，但要保留輸入信號(hào)源的內(nèi)阻。(2)

負(fù)載RL開(kāi)路（即輸出阻抗Ro與負(fù)載無(wú)關(guān)）。在操作上，可先刪除RL，將輸入信號(hào)源移到RL位置，用導(dǎo)線連接與輸入信號(hào)源相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。在輸出端接一信號(hào)源，這樣信號(hào)源兩端電壓與流過(guò)該信號(hào)源的電流之比，就是輸出電阻R0。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(1)

(4)然后執(zhí)行AC小信號(hào)分析，在AC小信號(hào)分析窗口內(nèi)，選擇信號(hào)源阻抗作為觀察對(duì)象即可。求圖4-11所示放大電路輸出阻抗電路如圖4-38(a)所示，而輸出阻抗特性曲線如圖4-38(b)所示。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-38輸出阻抗求解電路及結(jié)果(a)求輸出阻抗電路；(b)輸出阻抗曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-38輸出阻抗求解電路及結(jié)果(a)求輸出阻抗電路；(b)輸出阻抗曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.6直流掃描分析(DCSweepanalysis)

直流掃描分析(DCSweep)方法是在指定范圍內(nèi)，輸入信號(hào)源電壓由小到大或由負(fù)到正逐漸增加時(shí)，進(jìn)行一系列的工作點(diǎn)分析以獲得直流傳輸特性曲線，常用于獲取運(yùn)算放大器、TTL、CMOS等電路的直流傳輸特性曲線，以確定輸入信號(hào)的最大范圍和噪聲容限?！爸绷鲯呙璺治觥币渤Ｓ糜讷@取場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線，但直流掃描分析不適用于獲取阻容耦合放大器的傳輸特性曲線。在原理圖編輯窗口內(nèi)，單擊“Simulate\Setup”命令，在“AnalysesSetup”對(duì)話框內(nèi)，單擊“DCSweep”標(biāo)簽，即可進(jìn)入如圖4-39所示的直流掃描分析設(shè)置窗。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-39直流掃描分析參數(shù)設(shè)置2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)各參數(shù)含義如下：

DCSweepPrimary主變化信號(hào)源。

Secondary第二變化信號(hào)源，在直流掃描仿真分析中，允許兩個(gè)信號(hào)源同時(shí)變化，然后分別計(jì)算工作點(diǎn)。

SourceName變化的信號(hào)源。

StartValue初始電壓值。

StopValue終止電壓值。

StepValue電壓變化步長(zhǎng)。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

例如，利用直流掃描分析即可獲取如圖4-40所示運(yùn)算放大器的直流傳輸特性曲線，操作過(guò)程如下：圖4-40運(yùn)算放大器2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(1)在原理圖編輯窗口內(nèi)，執(zhí)行“Simulate”菜單下的“Setup…”命令。(2)在“AnalysesSetup”窗口內(nèi)，單擊“DCSweep”標(biāo)簽，在如圖4-39所示窗口內(nèi)設(shè)置直流掃描參數(shù)，如圖4-41所示。(3)啟動(dòng)仿真分析后，打開(kāi).SDF文件，并選擇“DCSweep”，即可觀察到仿真結(jié)果，如圖4-42所示。

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-41直流掃描分析設(shè)置窗2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-42直流傳輸特性曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

利用直流掃描分析，將非常容易獲得如圖4-43所示74LS00與非門(mén)電路的直流傳輸特性曲線，如圖4-44所示，可以看出：74LS系列門(mén)電路最大輸入低電平電壓小于0.9V，最小輸入高電平電壓大于1.2V（為保證工作可靠，最大輸入低電平電壓取0.8V，最小輸入高電平電壓取2.0V）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-43由74LS00組成的與非門(mén)電路2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-4474LS門(mén)電路的直流傳輸特性曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

同樣，利用“直流掃描分析”獲得圖4-45(a)所示N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管2N3684的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖4-45(b)所示（對(duì)V1電壓源進(jìn)行掃描，初始電壓為-3.5V，終了電壓為0，步長(zhǎng)為10mV）。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-45結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性(a)轉(zhuǎn)移特性測(cè)試原理圖；(b)轉(zhuǎn)移特性曲線2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.7溫度掃描分析(TemperatureSweepanalysis)

一般說(shuō)來(lái)，電路中元器件的參數(shù)隨環(huán)境溫度的變化而變化，因此溫度變化最終會(huì)影響電路的性能指標(biāo)。溫度掃描分析就是模擬環(huán)境溫度變化時(shí)電路性能指標(biāo)的變化情況，因此溫度掃描分析也是一種常用的仿真方式，在瞬態(tài)分析、直流傳輸特性分析、交流小信號(hào)分析時(shí)，啟用溫度掃描分析即可獲得電路中有關(guān)性能指標(biāo)隨溫度變化的情況。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

溫度掃描分析應(yīng)用舉例：分析環(huán)境溫度對(duì)如圖4-42所示的基本放大電路放大倍數(shù)的影響。

操作過(guò)程如下：

(1)

編輯電路圖。

(2)在“AnalysesSetup”窗口內(nèi)，單擊“TemperatureSweep”標(biāo)簽，在如圖4-47所示窗口設(shè)置溫度掃描分析參數(shù)。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-46共發(fā)射極基本放大電路

2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-47溫度掃描參數(shù)設(shè)置窗口2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(3)設(shè)置了溫度掃描參數(shù)后，啟動(dòng)仿真過(guò)程，輸出信號(hào)Vout隨溫度變化如圖4-48所示。圖4-48輸出電壓Vout隨溫度變化情況2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.4.8傳輸函數(shù)分析(TransferFunctionAnalysis)

傳輸函數(shù)分析用于獲得模擬電路直流輸入電阻、直流輸出電阻以及電路的直流增益等，這里不進(jìn)行詳細(xì)介紹。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

4.4.9噪聲分析(Noiseanalysis)1.噪聲分析功能電路中每個(gè)元器件在工作時(shí)都要產(chǎn)生噪聲，由于電容、電感等電抗元件的存在，不同頻率范圍內(nèi)噪聲大小不同，例如運(yùn)算放大器對(duì)直流噪聲比較敏感，而對(duì)頻率變化較快的高頻噪聲反映遲鈍。為了定量描述電路中噪聲的大小，仿真軟件采用了一種等效計(jì)算方法，具體計(jì)算步驟如下：2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(1)

選定一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輸出節(jié)點(diǎn)，在指定頻率范圍內(nèi)，對(duì)電路中每個(gè)電阻和半導(dǎo)體器件等噪聲源在該節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生的噪聲電壓均方根(RMS)值進(jìn)行疊加。

(2)

選定一個(gè)獨(dú)立電壓源或獨(dú)立電流源，計(jì)算電路中從該獨(dú)立電壓源（電流源）到上述輸出節(jié)點(diǎn)處的增益，再將第

(1)步計(jì)算得到的輸出節(jié)點(diǎn)處總噪聲除以該增益就得到在該獨(dú)立電壓源（或電流源）處的等效噪聲。2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

2.噪聲分析的參數(shù)設(shè)置在“AnalysesSetup”窗口內(nèi)，單擊“Noise”標(biāo)簽，在如圖4-50所示窗口設(shè)置噪聲分析參數(shù)。圖4-50噪聲分析參數(shù)設(shè)置窗口2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖4-45噪聲分析參數(shù)設(shè)置窗口2025/9/2電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel