Proteus在模拟电路中仿真应用.docx

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所示同相输入端，输出信号不反相反相输入端，输出信号反相图1 运算放大器符号运算器都工作性区，故进行计算离不开工作性区的“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2 Proteus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“Category” 一 “Operational Amplifiers” 一 “OPAMP”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反相比例运算电路由“虚断” “虚短”可知:我们仿真的值:U = R 1(1) = 1V , R故 U = - 5V o(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 = - (~f * u + ~f * u + ~f * u )o R i1 R i2 R i3我们仿真的值：U = R 1(1) = 1V ,R = R = R = 5K ,R = 10K，RRR=-(f* u + f* u + f * u ) = — 6VRi1 Ri2 R i3123故uo(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所示图7同相比例运算电路满足的运算法则为：u = (1 + M)* u1我们仿真的值：U = R 2(3) = 0.5k , R = 1K , R = 1K , R = 5K，故，u = (1 + R) * u =(1 + 5)o R i 1(4)同相加法运算电路，0.5 = 3.0V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RF图8同相加法运算电路满足的运算法则为：u = (1 § )与u *漕'u * LR u * )。

R R i 1 R i 2 R i 3其中，R, =r2//r3//r4//ro我们仿真的值：U = R 2(1) = 0.5V ,R = 1K ,R = R = R = 1K ,R = 5K，RR'R'R'u = (1 + r) *(—* u +—* u+ — * u )oRR i1Ri2 R i3112350.250.250.25=(1 + —)*( * 0.5+-* 0.5 + * 0.5) = 2.25V1111故，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f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：u =—；ju dt1 f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——三角波i gi tal Oscilloscope图11积分器仿真结果Position(2) 微分器，如图12所示，与积分器相比，将反馈电容Cf与反相输入端图12微分器R1对调。

信号发生器设置成10mV、1kHz的三角波满足的运算法则为:d uu = - R * C *—-图12的仿真结果如图13所示.三角波在半周期内是线性输出，经过微分后， 就成了直线输出——方波AulaOne-ShotCursarsrniF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 过对电容的充放电，改变比较器（运放构成）的输入电压，从而使触发器改变状 态的电路如图14所示其中Outl、Out2和Out3分别输出的波形如图15所 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 用十电池，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所示图17直流稳压电源仿真结果图。