Proteus在模拟电路中仿真应用.docx
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Proteus在模拟电路中仿真应用
Proteus在模拟电路中仿真应用
Proteus在很多人接触都是因为她可以对单片机进行仿真,其实她在模拟电路方面仿真能力也很强大。
下面对几个模块方面的典型带那路进行阐述。
第1部分模拟信号运算电路仿真
1.0运放初体验
运算,顾名思义,正是数学上常见的加减乘除以及积分微分等,这里的运算
电路,也就是用电路来实现这些运算的功能。
而运算的核心就是输入和输出之间的关系,而这些关系具体在模拟电路当中都是通过运算放大器实现的。
运算放大
器的符号如图1所示。
图1运算放大器符号
运算器都工作在线性区,故进行计算离不开工作在线性区的“虚短”和“虚
断”这两个基本特点。
与之对应的,在Proteus中常常用到的放大器有如图2几
种。
图2Proteus中几种常见放大器
上面几种都是有源放大器件,我们还经常用到理想无源器件,如图4所示,它的
位置在“Categor/—“OperationalAmplifiers”一“OPAMP”。
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El iizl 图4理想无源放大器件的位置 1.1比例运算电路与加法器 这种运算电路是最基本的 其他电路都可以由它进行演变。 (1)反相比例运算电路, 顾名思义,信号从反相输入端进入,如图5所示。 图5反相比例运算电路 可知: —斛 我们仿真的值: Ui =R1 (1)=UR=2K,Rf=10K, 故U。 =一5/。 (2)反相加法运算电路,如图6所示,与反相比例运算电路相比多了几个 输入信号。 图6反相加法运算电路 满足的运算法则为: U。 =-(虫*山+邑*U2+邑*Ui3) Ri&R3 我们仿真的值: Ui二R1 (1)=V,R=R2二R3=5K,Rf=10K, 故U。 --(^*uii^*^2且*Ui3)--0V。 RiR2R3 (3)同相比例运算电路,顾名思义,信号从同相输入端进入,如图7所示 RF 5K 1K 图7同相比例运算电路 满足的运算法则为: u。 二(1-Rl)*u 我们仿真的值: 5二R2(3)=0.5/=1K,R2=1K,Rf=5K, 故,u。 =(1氏)*u=(15)*0.5=3.0V Ri1 (4)同相加法运算电路,如图8所示,与同相比例运算电路相比也只是多 了几个输入。 图8同相加法运算电路 满足的运算法则为: Uo=(1旦)&u*1Fu*2—'Ru*i3)R1戌R2R 其中,R'=R//R3//R4//R。 我们仿真的值: Ui二R2 (1)=0.5/,尺=1K,R2二R3二R4=1K,Rf=5K, 故, =(15)*(0.25*0.50-25*0.50-25*0.5)=2.25V 1111 1.2积分器与微分器 (1)积分器如图9所示,与反相比例运算电路相比,只是将反馈电阻Rf换成电容Cf,信号发生器设置成10mV、1kHz的方波。 示波器设置的界面如图10所示。 其中Waveform用来选择波形型号,Frequency进行频率设定,Amplitude进行幅度设定。 R3 I 20K C1 0.047uF 图9积分器 图10信号发生器界面 仍然由“虚短”和“虚断”得到,运算法则为: Uo-Uidt -R*Cr 图9的仿真结果如图11所示。 方波在半周期内是直线输出,积分后就成了线性输出一一三角波。 图11积分器仿真结果 (2)微分器,如图12所示,与积分器相比,将反馈电容Cf与反相输入端 Ri对调。 信号发生器设置成10mV、1kHz的三角波。 就成了直线输出一一方波。 图13微分器仿真结果 1.3波形发生器 由上面的函数型号发生器可以看到,能将常用的波形都输出来。 然而,波形中最基本的算方波,经过一次积分可以变成三角波,经过两次积分就变成三角波。 这里运用555定时器来形成方波。 555定时器组成的多谐振荡器是在内部通 改变比较器(运放构成)的输入电压,从而使触发器改变状 15所 电路如图14所示。 其中Outl、Out2和Out3分别输出的波形如图 示。 图14波形发生电路 图15波形发生电路仿真结果 1.4直流电源 电子产品中很多地方都需要直流电源来供电。 这种电源虽然可以考虑直接使用干电池,但比较经济实用的办法是利用由电网提供的交流电源经过整流、滤波 和稳压以后得到的。 对于一般直流电源,包括电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路四个组成部分。 对于直流电源的主要要求是,输出的电压的幅值稳定,即当电网电压或负载电流波动时能基本保持不变;直流输出电压平滑,脉动成分 小;交流电变换成直流电时的转换效率高。 其电路仿真图见图16. 图16直流稳压电源 (1)变压电路 这部分通过变压器将幅值较大交流电变为幅值更小的交流电。 这部分图16 没有体现。 (2)整流电路 整流电路的作用是将交流电变换成直流电。 采用桥式整流电路,它由4个二极管构成桥式电路,电路如图5-73所示。 (3)滤波电路 整流电路虽然可以将交流电变成直流电,但输出的电压是单相脉动的,在很多设备中,这种脉动是不允许的,因此我们还必须设计出减小脉动程度的电路,这就是滤波电路。 滤波电路也有很多种,这里采用电容滤波。 他的原理: 电容为储能元件,两端的电压不能在电路状态改变时跳变。 在负载的两端加上一个电容 就构成了简单的电容滤波电路。 正相时给电容充电,负相时电容给负载放电,电压就不变相了。 (4)稳压电路 采用集成稳压块7805,将输出的电源恒定在5V大小。 经过上面几个环节后的,仿真结果图如图17所示。 ig: itaiOscilloECQpe 图17直流稳压电源仿真结果图
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- Proteus 模拟 电路 仿真 应用