电子电路设计与仿真精选(九篇)

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第1篇：电子电路设计与仿真范文

关键词：数字电路；交通灯控制器；电路仿真

前言：数字电路早在上世纪中后期就已经形成，其主要由组合逻辑电路以及时序逻辑电路所组成。就当前的实际情况来看，交通灯控制器的显示设计均采用单片机的原理，为了能够寻求一种更加简便的方法，设计者利用数字集成电路来完成交通灯控制器，并以此来实现十字路通信号灯的控制。通过一系列的仿真与修改，能够得知，和传统的设计方法相比，利用数字电路的技术，具有灵活性强、效率高以及成本低等特点。

1 交通灯控制器的设计要求

本次设计的交通灯控制器所工作的条件是由甲、乙两个交叉路口所构成，通过对交通灯控制器的设计，要求其控制的任务是：在甲路口绿灯亮的同时，要求乙路口红灯亮，这样的状态保持3s。在3s之后，甲路口绿灯停，黄灯亮，保持1s，1s之后甲路口的黄灯以及乙路口的红灯同时停止，甲路口红灯亮，乙路口绿灯亮，保持3s。3s之后乙路口的绿灯停，黄灯亮，保持1s，1s之后乙路口的黄灯灭，亮起红灯，同时甲路口绿灯亮起，并以此循环。

而这时的交通灯控制系统被分为控制器和受控电路两个部分，根据对交通灯控制器的具体设计要求，本次研究中需要设计出一个循环控制系统，并观察其控制的状态。在下文中，将重点介绍设计的具体方案。

2 交通灯控制器的具体设计方案

2.1主控制器的设计

根据实际情况来看，在十字路口，车辆通行主要有两种情况：一种是在交通事故条件下要求车辆禁行。在这种情况下，十字路口的两端均不通行，这是交通灯需要红灯亮，倒计时功能停止，并保持闪烁的状态；另一种就是无特殊情况的通行，主要包含四种情况：第一，最开始的时候，东西道路为通行状态，绿灯亮，南北道路为禁行状态，红灯亮；第二，十字路口的道路全部禁行东西道路黄灯亮，南北道路红灯闪烁；第三，东西道路禁行，红灯亮，南北道路通行，绿灯亮；最后，十字路口全部禁行，南北道路黄灯亮，且东西道路红灯闪烁。根据这种情况，主控制器要实现4种状态，并分别定义为S0、S1、S2、S3。要想实现这4种电路，可以应用到数字电路技术[1]。设计如下图所示：

在这个设计图当中，我们利用的是两块74LS192芯片，K0表示清零，由位置1切换到2，K1和K2是交通道路特殊状态的控制键，如果有特殊状态按K1，特殊状态处理后，再按K2，表示恢复了正常的通车控制。A、B、C三种信号均用于对信号灯的控制，同时C还兼做停止计时时的闪烁效果控制。

2.2状态译码器的设计

上文中提到，主控制器在实际应用中会产生四种状态，而状态译码器则要求分别控制十字路口上红、绿、黄灯的状态，而这3种灯的状态和主控制器的输出可以用R1来表示。与此同时，利用信号真值表能够设计出交通灯控制器状态译码器的电路。

在本次设计中的数字电路技术，共分为8个双向3态缓冲电路，在其输入和输出均为高阻态的状态。高阻态就是指在应用过程中相当于没有这个数字芯片。在本次研究的电路中，主要是实现红灯的闪烁，无论是在十字路口的主干道和支干道，都能够利用这个状态译码器来进行控制[2]。

2.3倒计时计数器的设计

在这次的研究中，交通灯控制器的倒计时电路主要是利用数字芯片74LS192来进行设计。具体设计如下图所示：

在倒计时电路的脉冲信号和交通道路特殊情况控制信号C经过与非门U5：A后，被送入到个位片U2的DN端口，而十位片则被连接到另外的Q3端口当中。通过预置数的方式来实现任意进制下倒计时电路的设计，并且十位和个位片U1和U2的预置数据要按照下表来进行设计：

通过上表能够得知所预置的具体数值，由于U1和U2的预置时间是倒计时电路到0s时根据U1和U2的TCD信号经过或门U6：A之后才形成的，考虑到数字芯片的延迟特点，因此选择03s时就对主控制器当中的U11产生出驱动脉冲，以此来实现U1和U2的预置数据最终能顺利送达。

3 交通灯控制器的仿真结果

在本次研究设计完成之后，需要利用到Proteus的软件来进行仿真检测，这个软件是英国一家公司专门的EDA的工具软件。本次设计当中的所有数字集成芯片都可以在这个软件的元件库里找到[3]。在仿真检测中，设计人员画好仿真电路并修订出元件的具体参数就能够实现仿真。通过仿真，数字电路对于交通的灯的基本控制功能就能实现，同时还具有倒计时及时间设置功能，能够被广泛运用。

结论：本次研究设计是通过将数字电路的分析设计和电子设计自动化相互结合，能够完成交通灯控制器中各个单元电路以及整体信号电路的设计。为了能够进一步验证该设计的准确性，本次研究还通过Proteus软件来进行仿真观察，通过仿真检测，可以看出仿真的结果符合设计的具体要求，并达到了所预期的目的。本次设计的交通灯控制器是在数字电路的基础上完成的，相比于传统的单片机设计交通灯控制器，这种设计方法更加简单便捷，不需要再次进行软件的编程和调试，并且成本低廉，适合在实际应用中广泛推广。

参考文献：

[1]宋朝君.基于数字电路的交通灯控制器的设计与仿真[J].电子技术与软件工程，2013，11（20）：96-97.

[2]刘建华，龚校伟，崔雅君.交通灯控制器数字电路的设计及仿真[J].数字技术与应用，2012，10（01）：1-2+4.

[3]黄鸿锋.交通灯控制器的设计与实现[J].中国集成电路，2010，12（07）：65-67.

第2篇：电子电路设计与仿真范文

CAD软件系统是当下电路设计软件中图形设计功能作为全面的应用软件，其在电子电路设计教学中的应用也十分广泛。在电路设计教学的开展中，CAD软件为课程开展提供了绘图，几何造型以及特征计算等功能，在进行电路设计过程中，教师能够通过带领学生进行元件设计，是学生进一步掌握不同电路元件的功能，并以此为基础，使学生利用不同元件的特性进行电路的功能设计。CAD软件在为电路教学设置元件设计功能的同时，也自带有元件库，电路的实际设计可以直接对元件进行调用，这也能够有效节约电路原理图设计时间。在利用该软件开展教学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件的区别，并通过在教学过程中着重强调，以保证学生实际电路连接的准确性和安全性。

2EWB软件在教学中的具体应用分析

EWB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的EDA工具软件，与CAD软件不同，EWB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上，引导学生利用软件进行多种功能仿真，如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析，静态分析和参数扫描分析等。EWB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等，学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合，完成电路设计，并通过将电路系统调用与仿真模板中，对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中，教师应首先开展信号发生器教学，使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号，以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。

3PSPICE仿真软件在电路设计教学中的应用

作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一，PSPICE软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验，也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中，教师要将课程演示重点放在利用PSPICE软件模拟连接电路上，使学生能够在掌握元件参数的基础上，更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。PSPICE仿真软件的应用，也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经，教师通过对比软件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学，这能够极大的优化电路设计中的元件参数，并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。

4结束语

第3篇：电子电路设计与仿真范文

一般情况下，半导体集成电路常用直流电压，电网中的电压通常是交流电压，若要将电网中交流电的电压换成直流电压，则需要借由电压变压器进行降压，再经由整流电路实现交流电压转换为直流电压的目的。但是，整流过后的直流电压内还存在着交流电压的成分，应采用滤波电路滤除夹杂的交流电压，得到平滑纯正的直流电压。通过利用Protel98软件进行模拟仿真和分析发现，没有接连滤波电路之前，整流电路所输出电压的波形呈现为直流电压。而将滤波电容器加在电路中以后，不仅可以降低整流输出脉动直流电压，并使电容器的容量得以改变，还能够改变电路开关电源的波纹。如果需要较小的电路开关电源波纹，受负载电流大小的影响，应该将电容量调大。由于电流大的时候，放电的速度比较快，最电容量的要求就会增大。而当电路交流成分减少时，也会使电容器的容量减少，因此容量改变以后所输出的计算结果也会不同于容量改变前的计算结果。通过采用示波器进行测试后发现，利用Protel98软件模拟仿真后输出来图形同实际电路测试输出的波形相同。由此可见，若要改变电子电路中的某个元件，只需要利用Protel98软件修改参数就可以实现，从而达到模拟仿真应实现的目标。Protel98软件成为修改和优化设计电子电路的有效辅助工具，也是电子电路设计模拟仿真的重要手段。利用Protel98软件模拟仿真电路设计的具体步骤包括以下几个方面：第一，根据电子电路设计的主要目标和所需规模绘制准确的电路原理图。在绘制原理图时，应选用比较简单和普及的电路，从而有效实现模拟仿真的目的。第二，绘制完电路原理图之后，借由Protel98软件设置元件的参数，通过鼠标选中元件并双击元件的性质项目后，就可以修改元件的参数。修改结果可以利用电子电气法进行测试和检查，从而找出出现错误的地方，再通过有效的分析和科学的修改，就可以完善电路设计。第三，再用Protel98软件模拟绘制出的电路原理图，并对电路功能进行仿真和验证，从而判断所设计的电路是否具有可行性。

2基本逻辑门电路的模拟实验

Protel98软件的仿真器由实用的数模与模拟混合而组成，利用网表文件将电路的所有元素结合起来，使数字仿真与模拟间的壁垒被有机的打破，再利用波形记录分析系统将数字波形的结果同模拟结果一起显示出来，组合成一个各种门电路。在进行模拟实验时，应首先输入绘制出来的电路图，并编辑激励信号波形和跟踪误差信号的波形，再从电子元件的数据库里找出相关的数据，利用这些数据进行电路模拟，并计算出波形模拟的结果。而从绘制的波形图中可以发现，当输入信号的电平组合表现为高—高、高—低、低—低和低—高时，基本逻辑门电路输出的信号和输入的信号之间具有可行的逻辑性关系。由此可见，利用Protel98软件对数字电路进行模拟仿真，不仅能扩大模拟电路设计规模，而且对其进行定时的精确度也非常高，通过采取输入不同激励信号波形的方式，可以准确修改基本逻辑门电路数据库的特性。不但如此，Protel98软件进行电路模拟仿真，其良好界面对于分析电路设计和修改电路设计具有重要的意义。

3结束语

第4篇：电子电路设计与仿真范文

关键词：电子电路；仿真；电子应用开发

随着经济社会的发展，我国电子行业获得了迅猛发展。电子行业是技术更新换代非常快的行业，在电子行业中实现长远发展就必须要重视电子技术的创新，尤其是电子应用开发的创新，电子应用开发是电子元器件生产的必要环节。实现电子应用开发的创新是电子元器件实现更新换代的前提，是电子企业创新的关键。

电子电路仿真技术是电子应用开发的一种最为典型的方式，电子电路技术是多种技术的结合，它在计算机技术的推动下产生的一种新型的电子电路设计方法。仿真技术的应用推动了电子行业的发展。电子电路仿真技术具备多种功能，它能提高电子元器件的性能，因而它在电子应用开发中最为普遍。

一、电子电路仿真技术概述

电子电路仿真技术主要指的是电子设计人员运用计算机对电子电路工作状态进行图形化或数字化方式的显示。电子电路仿真技术能够充分反映电子电路的实际工作状况，设计人员运用这种技术能够轻松地实现对电路功能和电路特性的分析。通常意义上而言，电子电路仿真技术主要是通过对电子器件以及电路模块，用数学模型的方式表达出来，而后再通过精确的树脂分析，最终精确的把握电路的实际工作状态，电路仿真技术的应用推动了电子应用开发。

现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进入了电子、电器设备领域。在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源（逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等）的核心技术。

二、电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用

上文提到电子电路仿真技术是电子应用的核心技术，笔者经过对电子元器件应用开发进行深入调查，发现电子电路仿真技术在电子应用开发中的应用主要体现在以下两个方面：一是电子电路仿真技术的应用使得大规模集成电路成为可能，二是它改变了电子应用开发方式。

集成电路的实现。随着电子技术的发展，芯片级系统设计的思想逐渐成为电子设计的主流，集成电路的逐渐形成了一套完整的设计思路。实现集成电路的前提，是要对原有电路进行仿真，这主要是为了确保电路的正确性。电子电路仿真技术的出现能够轻易地实现对整个电路的仿真，从而最终实现了集成电路。

电子应用开发方式得以改变。电子应用开发是电子产品生产经营的重要环节，电子应用开发是电子产品的核心。电路仿真技术的出现使得电路仿真技术发生了很大的变化，电子应用开发难度也明显降低。现代电子产品的设计逐渐转向运用计算机仿真技术来完成电子电路的调试工作。

三、电子电路仿真技术在电子应用开发中的应用

电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用主要体现在三个方面：一是验证整个电路的正确性，二是对电路设计进行优化，三是对电路特性进行虚拟测试。下面，笔者就来详细论述这三个方面。

（1）验证电路的正确性。在电子应用开发中针对整个电路的验证是其中重要的环节，仔细认真的验证电路对于提高电子设计的水平具有重要意义。电子电路仿真技术的运用使得电路验证水平得到很大提高。仿真技术验证电路主要是消除电子设计过程中可能出现的问题。仿真技术的运用使得设计人员能够有效地消除系统的功能性错误，对提高电子设计的水平具有重要意义。电子设计效率的提高，最终缩短了产品的研发周期。

（2）有助于对电子设计进行优化。电子设计过程中由于电子元器件本身都是敏感性器件，对周围环境温度的变化非常敏感，此时仿真技术的运用可以模拟不同的环境温度来考察电子元器件的反应，对于那些反应过大的元器件可以及时进行改良，电子电路仿真技术除了可以模拟各种不同的环境温度外，它还可以确定最佳元器件参数，最佳电路结构，对于整个电路的稳定性设计都很有帮助，在电子设计中运用电子电路仿真技术能够对电子元器件不一致的地方及时进行处理。在某种程度上仿真技术的应用对于电子元器件本身的批量生产也会造成影响。

（3）电路特性的虚拟测试。在电子设计完成后一般都要进行电路特性测试，电路测试的主要目的是要确定电路在极端恶劣的环境下电路极限工作状态。运用电子仿真技术的可以轻松地实现高温环境或者是高电压，大电流参数下电路特性的虚拟测试，这对于提高电路设计水平很有帮助。

在技术更新换代日新月异的背景下，电子行业要想实现自身的长远发展，就必须要实现不断创新。电子电路的创新在很大程度上取决于电子应用开发的水平，而电子应用开发的关键在于电子电路仿真技术。电子电路仿真技术的运用推动了电子设计的发展。

参考文献：

第5篇：电子电路设计与仿真范文

Multisim是美国NI公司推出的一款原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，适合电子技术教学。利用Multisim对电子电路进行虚拟仿真，有助于通过简化电路模型来学习电子电路中的基本概念、基本理论和基本方法。在利用软件Multisim对模拟电子电路分析和仿真时应明确如下问题。（1）应用Multisim仿真工具进行电路仿真的基础是建立相应的电路模型，搭建电路原理图，定性分析电路中元器件的参数要求。（2）模拟电子电路的分析是利用理论分析和仿真分析对电路设计进行分析，明确该电路要分析的基本概念，进而指导电路调试和测试。理论分析是指理解电路的工作原理、明确电路的功能特点、建立电路的等效模型，即将非线性的半导体器件进行线性等效。根据电路理论，估算该电路的重要基本概念，如基本放大电路需要估算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等重要参数。（3）仿真分析需要考虑半导体器件的非线性特性，分析结果在一定程度上接近理论分析，是比较精确的计算，可将理论分析作为指导进行仿真分析。理论分析和仿真分析相结合，可用于试验性的电路设计，边仿真边设计电路中元器件的参数，达到电路设计的要求。

2、基于Multisim仿真软件的教学实例

2.1理论分析

一个实际放大电路的构成要满足直流通路和交流通路都正确这个条件。直流通路为偏置电路，保证放大电路有合适的静态工作点Q。而交流通路则决定了放大电路的组态，保证输入信号能够加入放大电路，输出信号能够正常取出，最终实现放大。构建共射基本放大电路，如图1所示。给定三极管的UBE=0.7V，β=50，rbb'=300Ω。直流通路和小信号等效电路如图1（b）和图1（c）所示。（1）直流分析：根据输入回路和输出回路，计算静态工作点的电压和电流如下：基极电流IBQ=26μA，集电极、发射极电流ICQ=IEQ=1.3mA，管压降UCEQ=5.5V。（2）交流分析：根据小信号等效电路，计算性能指标如下：电压放大倍数≈-94.7，输入电阻Ri≈1.32kΩ，输出电阻Ro=5kΩ。

2.2仿真分析

Multisim提供的虚拟三极管（BJT_NPN_VIRTUAL）采用的是低频小信号模型，其特性接近理想三极管。电路仿真中使用虚拟三极管，其参数输入电阻为0，电流放大倍数恒定，输入与输出特性均为线性，器件特性与频率无关。搭建仿真电路，如图2所示，选择虚拟三极管，双击弹出三极管“属性”编辑窗口，在其中的“编辑模型”对话框中编辑参数，更改β=BE=50，rbb'=RB=300Ω=0.3kΩ。其他元器件参数选取参照图1。（1）直流分析。利用Multisim10基本分析方法中的直流工作点分析法（DCOperatingPoint）来分析电路的静态工作点Q设置情况。启动“仿真”，单击“分析”功能中的“直流工作点分析”命令，打开Multisim10的“直流工作点分析”对话框，如图3所示。单击“输出”选项，添加仿真变量到右边选项框，然后单击“仿真”按钮，系统自动显示运行结果，如图4所示。根据图4可知，各个仿真节点的变量含义为V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V，I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA。（2）交流分析。给定10mV/10kHz的正弦波输入信号，将输入信号和输出信号连接到虚拟仪器示波器，打开仿真开关，双击示波器得到输入和输出信号波形，如图5所示。根据输入、输出波形标尺线处的读数，计算电压放大倍数为根据输入电阻Ri的定义，Ri=Ui/Ii，其中Ui是输入端口的电压，Ii是输入端口的电流。在放大电路的输入回路接入电压表和电流表，仿真时利用电压表测量输入端口基极和发射极之间的电压为7.071mV；利用电流表测量输入端口基极的电流为5.439μA，如图6所示。可得放大电路的输入电阻为Ri=7.071mV/5.439μA=1.3kΩ。注意在使用万用表测量电压和电流时要设置为相应的电压、电流作为电压表和电流表，以及设置为交流来测量。在输出回路采用外加电压方法，断开负载电阻，将电路中的信号源置零，在输出端接入一个10mV/10kHz的正弦信号源，同时在输出端接入电流表用来测量端口电流，接入电压表用来测量端口电压，单击“仿真”按钮，双击电流表及电压表，创建的电路如图7所示，可得放大电路R0=10mV/2μA=5kΩ。

2.3分析总结

（1）直流分析的目的是估算或测试静态工作点Q，确定三极管是否工作在放大区。当Q点过高时会产生饱和失真，当Q点过低时会产生截止失真。该电路的直流偏置电路为固定偏置电路，若出现饱和失真，可增大Rb电阻，使Q点沿交流负载线向下移动；若出现截止失真，可减小Rb电阻，使Q点沿交流负载线向上移动。直流分析的内容是输入回路的电流IBQ和电压UBEQ，输出回路的电流ICQ和电压UCEQ。根据理论分析估算可知，集电极电流ICQ=1.3mA，管压降UCEQ=5.5V；而仿真分析得到的参数为：I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA，V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V。可知静态工作点Q位置合适，保证放大电路能够正常工作。对比结果可知理论估算和仿真分析的结果近乎相等。理论估算时给定UBE=0.7V，β==50为一个常数，没有考虑三极管的非线性，所以不是精确计算。而仿真分析是根据三极管的模型分析验证，考虑了三极管的非线性问题。（2）交流分析的目的是观察输入信号和输出信号的关系，分析的内容是放大电路电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标。三极管放大电路的放大作用是利用三极管的基极对集电极电流的控制来实现的，从而将直流电源所提供的能量转化为负载所需要的能量。放大的实质是能力的控制和转换，是对变化量的放大。（3）仿真分析与理论分析的结论相一致，验证了理论分析的正确性。

3、结语

第6篇：电子电路设计与仿真范文

关键词 模拟仿真；电路设计；虚拟仪器

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0089-01

对电子电路性能的规划和测试，以前往往采用两个方法，运用数学的方法根据公式进行计算或者将电路图制成电路板进行测试，但是这两种方法都太麻烦了，一是计算量大，二是电路板的设计过程中不可控因素太多，因此这两种方法都不能满足现在电子产品大规模集成化的需求。在计算机上进行电路的设计及仿真等各项指标的测试已经成为主流。在这样的大环境下，加拿大nteractivi Image Technologies公司设计出了用于电子设计与仿真的软件Electronics workbench，而Multisim模块是最具特色的，其操作页面简单易学，分析功能强大，在菜单栏中提供了本软件所有的指令，深入电子线路设计者的内心。

1 Multisim的组成及功能

加拿大Interactive lmage Technologies公司在E1ectmnicS Workbench的基础上推出专门用于电子电路设计与仿真的软件Multisim，包括VHDL/Verilog编辑/编译模块。根据自己的设计目的，在Multisim里画出完整的电子线路图，进行模拟、数字或者模数混合的电路仿真，对整体的电路图进行定性的分析。Multisim不需要学习计算机控制语言，也不需要编写电子电路图的程序，本身软件的环境就适合实验环境的要求。仿真分析是对电路估算的一种数学方法。每一个元件都是一个“数学模型”。

2 Multisim的基本特点

1）直观的图形操作页面。整个软件犹如windos下的一个软件似的操作简单，易于上手。Muhisim基本界面由菜单栏、使用中的元件列表、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪表工具栏、仿真开关、电路窗口、状态栏构成。与所有的Windows应用软件类似，菜单栏提供了本软件几乎所有的命令。在元件库中选取所需的元器件，直接拖到拖放到屏幕上，用鼠标进行连线，用于仿真的虚拟仪器相当多，操作页面与实物一样。

2）强大的元器件库。在用户界面的最左侧分为实际元件库和虚拟元件库，实际元件库里包含13个元件库，而虚拟元件库包含10个虚拟元件库，这些强大的元件库，足够电子线路设计者使用，为设计者既节省了时间和经费。按着逻辑分又包含l4个元器件箱，每个元器件箱又含有多个元件数据库。

3）强大的仿真功能。Multisim可以对数字电路、模拟电路、数模混合电路以及射频电路进行仿真，显示出仿真的结果，其中包括错误的信息和出错的原因。例如节点错误或者未找到、设计规则不对等错误提示。

4）强大的分析能力。Multisim提供了失真度分析、最坏情况分析、交流分析、直流工作点分析、射频分析等18种分析能力，提高了设计者的整体分析能力和电子自动化水平。

5）强大的虚拟仪器。虚拟仪器种类繁多，可以支持各种各样的电子线路的仿真实验。如逻辑分析仪、函数发生器、波特图示仪等，这些虚拟仪器的操作面板与实物相同，易于上手。

6）VHDL、Verilog及SPICE设计输人和仿真。Muhisim软件里包含SPICE、VHDL、Verilog等模型，实现了大规模可编程器件与普通电路的连接问题，控制仿真器之间的数据传输，提高了电子线路自动化的程度。

7）与电路板设计的无缝连接。Muhisim软件可以将已经完成的电子系统.net网络表文件和.plc元件文件输出到输出到Ultiboard PCB进行电路板走线，最终输出PCB图形文件。

8）支持远程控制功能。Muhisim软件具有远程控制功能，可以进行交互式教学，实现一对多的实验教学，在网上实现设计、讨论和仿真。

3 Multisim的仿真与分析

1）电子线路的输入。在Multisim的页面上，“Basic”里选取和放置元器件，“Source”里选择信号源、接地端，右侧仪器箱中选择虚拟仪器。按着电路图放置元件，用鼠标进行布线。双击修改需要设计参数的激励源、虚拟仪器等。

3）仿真分析。对电子电路检查后，点击虚拟电源开关，双击虚拟仪器，调整所用的数据，然后在虚拟显示仪器上便可以得出图像曲线和数据结果。

图1 Multisim仿真图

4 仿真过程中的问题及解决办法

1）元器件缺失。在布置电路图的过程中，设计者有时找不到仿真的元件，虽然Multisim大量的实际元件库和虚拟元件库，仍不能满足所有用户的需求，缺少一个元件都会影响仿真，提示仿真错误。因此提出了几个解决的办法：①用相近的元器件代替，但性能上会有差异。②自建元件，这个过程较为复杂，还需要设计者懂得SPICE语言。③利用元件编辑工具，对已有的相近元器件进行修改。④在EDAparts.corn 网站中购买器件模型。

2）仿真提示错误。设计者在仿真电子线路时，有时会提示仿真失败。一般引起仿真失败的错误有以下几点：①节点错误：对照电路图分析，找出错误的节点，进行修正。②设计规则错误：设计的仿真图与设置的电气规则不同，根据实际情况进行修改。③提示“No convergence in Dc analysis”：找到Miscellaneous options菜单，将ITL1改为500～1000之间的数。④提示“Time step too small”或者“No convergence inTtransient analysis”：找到Miscellaneousoptions菜单，将ITL4改为15～20之间的数。

5 结论

本文对Multisim软件做了简略的介绍，作为电子仿真软件，功能强大、操作简单，易于修改电路图，对各种电路无论是数字电路还是模拟电路都能够进行设计与仿真。将Multisim与Ultiboard结合在一起，最终制成印刷电路板。同时也能解决高校经费不足，设备落后等情况，顺利地进行有关电工方面的教学。对于这样多样化的仿真软件是当今电子仿真软件的发展趋势。

参考文献

[1]于波，吕秀丽，李玉爽.Multisim11在高频电子线路教学中的应用[J].现代电子技术，2011，34（10）：29-30.

[2]王子玲，刘福太，林洪文.丛瑜.基于仿真技术的电子线路课程教学优化[J].现代电子技术，2013（16）：41-42.

[3]吴冬妮.浅谈电子线路设计中仿真设计软件的应用[J].电源应用技术，2013（2）：16-17.

第7篇：电子电路设计与仿真范文

关键词：Multisim；电路仿真设计；分析；研究

随着国际电子工业和计算机技术的快速发展，电子产品发展和计算机实现了密切的关联，电子产品智能化程度加深，电路的集成越来越高，产品的更新周期则是越来越短。电子设计自动化技术（EDA）能够让电子线路设计人员利用计算机独立完成电路的性能分析、功能设计。Multisim作为重要的EDA软件之一，在众多线路中具有高互动性、电路仿真分析丰富、器件库完全的特征。

1 Multisim下的电路设计和仿真分析

1.1 Multisim电路设计

Multisim电路设计只需要在电路设计窗口内部放置设计好的虚拟电子元件和虚拟仪器就能完成，在连线和节点连接的虚拟器和仪器仪表测量接口处就能观察到虚拟仪器表上的仿真波形及数据，具有简单直观的特点。以Multisim设计模拟电路中的基本单管放大电路为例，具体的设计步骤如下：第一，进入Multisim界面设计仪器和仪表，并在Basic元件箱中调出电阻，从工作界面的右边调节出双踪示波器、数字万用表等。第二，实现电路布线。将鼠标放置在元件管脚上或者仪器的重要接口上，当鼠标的指示提示为+之后，再将鼠标放置在另一个元件管脚处，实现二者之间的连接。第三，设置相关参数。利用鼠标双击已经被编辑好的元件，当弹出相应的对话框之后继续设置有关元件参数信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三极管电压的放大倍数。电压放大倍数的仿真图设计如图1所示。假设信号源头的XFGI幅度为100MV，频率为1000Hz的正弦信号。打开相关的仿真开关，在输出端的波形不失真的情况下，对Ui和Uo的值进行测试，并将测试结果放大一定的倍数，即Kv=Uo/Ui，具体如表1所示。根据表1可以发现，当三极管在放大电路元件的参数不发生变化时，电路电压放大倍数不会发生变化。

图1 电压放大倍数测试电路图

表1 波形不失真的输入输出电压值

1.3 二阶低通滤波器的仿真分析

仿真电路图如图2所示，为实际应用的50Hz低通滤波器电路参数。根据上述参数信息，可以计算出其截止频率为fn=53HZ。在Multisim中调用Bode plotter，仿真电路的幅频特性，得二阶系统幅频特性如图3所示。观察实验结果发现仿真所得截止频率为50Hz，和理论设计值（通过公式计算为53Hz）基本一致，证明仿真设计结果可以真实反映电路实际工作状态，为电路设计提供便捷。

图2 二阶低通滤波器仿真电路图

图3 幅频特性曲线图

2基于Multisim的电路仿真设计中常见的及问题解决方法

2.1 常见的问题

在Multisim的电路仿真设计中常会出现一些问题，比如找不到仿真元件。导致这种问题主要是因为Multisim虽然是多种仿真元件构成的，但仍无法满足所有用户的使用要求，一旦出现缺失的问题就会对仿真运行产生影响，导致仿真运行的失败。

2.2 常见问题的处理方式

第一，应用性能基本相似的元器件来代替相关元件，但是这种方式会在一定程度上影响元件应用的准确性。第二，利用EDA网站和FTZD进行联系，从大量的元器件中来寻找并购买所需要器件的模型，并根据模型对引脚进行处理。第三，利用Multisim提供的元件编辑工具对现有的元件模型进行重新的编辑修改。第四，自己重新创建一个元件，利用SPICE语言加强对各种元件、电器等参数信息的熟悉。具体的设计过程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符号、元件模型、元件封装、元件的电器参数。

2.3 仿真失败的提示处理

关于仿真失败的提示处理主要包括以下几点内容：第一，没有找到相关的节点错误。这种情况，设计者需要根据系统提示来对仿真原理图进行处理，及时找出缺失节点的出处，从而及时纠正这种错误。第二，设计规则上的冲突。设计规则上的冲突主要是指设计者设计出来的仿真原理图和之前预想好的不一致。这个时候需要根据仿真原理图或者电气规则进行相应的修改和处理。第三，一旦出现"No convergence in Ttransient analysis"时，可以对选项菜单中的Misce LLaneous options菜单进行分析，将其中的默认值由原来的10增加到15或者20。

3 结束语

综上所述，Multisim软件以其自身操作简单、方便、功能强大的特点得到有关人员的应用。通过上文的电路设计实例分析可以发现，应用Multisim能够建立各种设计电路，实现对各种电路的仿真分析，节省不必要的元器件安装调试电路实践，提升电路设计电子集成驱动器的总体效率。

参考文献

[1]颜芳，宋焱翼，谢礼莹，等.基于Multisim的电路原理课程仿真实验设计[J].实验技术与管理，2013，5：59-62.

[2]周围，韩建，于波.基于Multisim和Authorware的数字电路仿真实验平台设计[J].实验技术与管理，2015，4：119-122.

第8篇：电子电路设计与仿真范文

关键词：EWB；电子电路仿真设计

1 软件的性能和特点

(1)采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。

(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

(3)EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。

(4)作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。

(5)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。

2 软件的操作说明

2.1 元件与信号源

EWB软件的工作界面具备美观大方、简捷明了的特点。在基本工作区上方有菜单栏、工具栏、元件库栏。从菜单栏可以选择所需的各种命令，从元件库栏中根据图标选择所需要的的元件或仪表，使用鼠标拖放操作安放元器件到工作平台，完成实验电路连接。选中虚拟仪器图标，通过使用鼠标拖放操作，可以安放仪器仪表，设置好仪器仪表的参数后，按下仿真开关控制电路的运行与停止，即可观察测试结果，在基本工作区下方是电路描述窗口，可根据需要输入有关电路的介绍或说明。

EWB提供了丰富的元器件库，根据不同类型可分成：信号源和电源库，基本元件库、二极管库、三极管库、模拟集成电路库、数字集成电路库、逻辑门电路库、数字触发器库、指示器件库、控制器件库、杂元件库和自定义库。

在设计电路时，设计人员根据需要从该库中进行查找与选取元器件，对选中的元件用鼠标左键将其拖放到电子平台工作区，同时可利用旋转、平翻、直翻调整元件方向。为了使电路便于连线，图形整齐，还可以通过鼠标操作对元件进行移动、复制与删除。为了使电路连接简单明了，还可以将一些常用电路定为子电路，子电路相当于用户自己定义的小型模块电路，存放在自己定义的元件图标库里，供以后反复调用。

2.2 虚拟仪器仪表的使用

EWB提供七种虚拟仪器，每种只有一台，在电路设计中，每种仪器只可使用一次，这是其软件设计的局限性，而目前其升级版本Multisim已将虚拟仪器增加到11个，而且同一种仪器可以多次取用。

模拟仪器仪表主要包括万用表、函数发生器、示波器、波特图仪(扫频仪)以及电压表、电流表，数字仪器仪表包括数字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器。这些仪器仪表(除波特图仪)，在接入电路后，开启仿真开关，若改变电路的测试点，则显示的数据和波形也会相应变化，而不用重新启动电路。EWB的虚拟测试设备能提供快捷简单的分析，主要包括直接工作点，瞬态，交流频率扫描，付立叶、噪声、失真度、参数扫描、零极点、传递函数、直流灵敏度、交流灵敏度、最差情况、蒙特卡洛法等14种分析工具，可以在线显示图形并具有很大的灵活性。

3 软件在广播电视技术工作中的实际应用

3.1 在广播电视技术培训工作中的应用

EWB软件是一款优秀的EAD软件，推出后得到了社会各界的好评。尤其是在教育领域取得了巨大的成功，许多院校把EWB作为电子类专业课教学和实验的各种辅助手段，最大限度的满足了广大学生和工程技术人员的迫切需求。针对软件的这种特殊效能，近年来在广播电视技术领域中，EWB也同样得到了普遍应用，尤其是许多单位把EWB 软件应用在了技术队伍培训工作中收效显著。广播电视高新技术的快速发展，对广播电视技术从业人员的整体素质提出了更高要求，需要广泛开展技术培训工作，但是在职教育和在校学习有着很大的差别，资金、场地、设备、设施等诸多因素制约了技术培训工作的良性发展，EWB软件的应用不仅较好的解决了这一问题，而且体现了三个优越特点：(1)节约资金、高质高效；(2)功能强大、直观形象；(3)操作简便、方便普及。许多单位还把EWB软件应用在了广播电视技术能手竞赛中，更是得到了意想不到的效果。通过对软件的应用不仅克服了客观条件给技术竞赛多形式、多层面开展带来的制约，同时也可以全面的考查参赛选手的实践技能，为展示技术人员的综合技术水平搭建了最佳平台。

3.2 利用EWB软件进行电子电路仿真设计

EWB的优越性能为激发广大技术人员的潜在智能提供了广阔空间。利用EWB可以设计简单、复杂、模拟、数字等各式电路。这为广大技术人员开展技术改造、技术革新工作提供了非常实用的工具。尤其是广播电视发射设备的固态化、数字化、自动化的发展方向，使计算机辅助设计、测量、维护等在广播电视技术领域得到广泛的应用，EWB软件的出色性能表现，也得到了广大技术人员的青睐。下面仅以双音报警器电路的仿真实验为例，向大家简单介绍其电路设计与分析。首先设计电路原理图(见图1)并根据电路需要选择所需元件参数。

图1

用鼠标将元件、仪器拖到电子工作平台，根据电路原理图调整元件，仪器布局，并设定元件标值，调整仪器设置的选项，按通仿真开关，即可进行仿真实验，如果电路设计、连接正确，此时扬声器应该发出“滴、嘟、滴、嘟”…..的双声音，用示波器观察IC1、IC2的输出波形，应该是频率不同的两个方波(见图2)，可通过打印机打印出来，进行实际电路的组装。

图2

此电路原理主要是应用555时基电路组成两个多谐振荡器，用IC1输出的方波信号通过R5去控制IC2的5脚电平，当IC1输出高电平时，IC2的振荡频率低，当IC1输出低电平时，IC2的振荡频率高，因此IC2的振荡频率被IC1的输出电压调制为两种音频频率，所以扬声器发出双音声响。此电路可应用在发射台铁塔匹配间防盗报警，也可在改进后应用于水箱上水报警等其他方面。

参考文献

第9篇：电子电路设计与仿真范文

关键词：ORCAD；Pspice；电路；仿真

中图分类号：F407.63文献标识码：A 文章编号：

1前言

电子设计自动化(EDA)是以电子系统设计软件为工具，借助于计算机来完成数据处理、模拟评价、设计验证等工序，以实现电子系统或电子产品的整个或大部分设计过程的技术。它具有设计周期短、设计费用低、设计质量高、数据处理能力强，设计资源可以共享等特点。电路通用分析软件OrCAD／PSpice以其良好的人机交互性能，完善的电路模拟、仿真、设计等功能，已成为微机EDA的标准系列软件之一[1]。

2 OrCAD／Pspice 介绍

Spice最开始是由美国加利福尼亚大学伯克利分校的计算机辅助设计小组于1972年开发出的用于分析复杂电路特别是集成电路的一套程序，在1984年正式由美国MicroSim公司开发了一种SPICE的个人计算机版本，称为PSPICE，在这个版本中，最突出的特点就是利用PROBE功能可以对的数据进行图像化显示，比较直观。后来， OrCAD公司将其并购，这套程序就正式更名为了OrCAD Capture。使用该软件可以直接利用Capture软件在屏幕上绘制出原理图，并执行程序，然后由PSpice A/D部分进行分析，并输出结果。

OrCAD／Pspice是个通用的电子线路计算机辅助分析设计软件，具备强大的电路设计与仿真能力，可对电路进行各种分析，包括直流工作点分析、交流扫描分析、瞬态分析、参数扫描分析、温度分析、灵敏度分析、直流传输特性分析等基本电路特性分析，以及蒙特卡罗分析、最坏情况分析、优化设计等较为复杂的电路特性分析，能实现数／模混合电路仿真，且功能强大，可随时分析观察仿真结果[2]。

随着OrCAD／Pspice快速发展，实现各种功能时的操作变得更为简化，受编程过程限制也越来越少，且对电路的计算和仿真更加准确。在掌握电路原理的基础上，能方便地利用电子辅助仿真设计软件Pspice完成所需电路的设计分析[3-4]和器件特性分析[5]。

利用PSpice进行电路分析的基本操作流程如图1所示。

图1 PSpice 分析流程图

3 电子电路仿真实例

下面通过一个简单的实例，介绍一下用PSpice对电路进行性能分析的具体方法和步骤。一个简单的差分电路如图2所示，分别进行直流扫描分析、交流扫描分析和瞬态分析。

图2 差分电路图

在ORCAD Capture中绘制差分电路原理图，如图2所示。其中，电阻取自analog模型库，电压源和地取自source模型库，三极管在bipolar模型库中。

图3 直流分析结果

PSpice的直流分析功能可以分析电路的静态工作点、直流小信号传递特性、直流扫描特性、直流灵敏度。分析时设定电路中某一参数(称为自变量)在一定范围内变化，计算电路的直流偏置特性。在此选定以电压源V3为自变量，令其取值从-0.5V线性增长到0.5V，步长为0.01V。图3为直流分析的结果，图中两条曲线分别是三极管Q1和Q2集电极的直流工作状态。

图4 交流/噪声分析结果

交流/噪声分析是计算电路中交流小信号的频率响应特性，并将电路中各个器件对选定的输出点产生的噪声等效到选定的输入源上，研究差分放大电路的频率特性就是研究其在不同信号频率下的增益以及通频带。设置交流分析的扫描频率从10KHZ到1GHZ。采用l0倍频增量进行递增。需要注意的是，应用OrCAD进行交流分析时，必须在电路图中设置相应的独立交流激励源，否则仿真无法进行。在此， 可将图2中的正弦激励源V3改为幅值固定、频率可变的交流激励源VAC。OrCAD仿真结果如图4所示，从图4中可见，当激励源保持幅值0.1V不变，而频率从10KHZ递增到1GHZ时，三极管Q2集电极的电压幅值和相位特性。

图5 瞬态分析结果

在电路进行瞬态分析时，需要给定输入信号和初始值。为了能够获得可靠的数值分析结果，时间步长的选取是很重要的，最大计算步长则限定PSpice的内部计算步厂不得超过此值。瞬态分析可以计算动态电路的结点电压、支路电压和支路电流瞬态值，能够获得瞬时值随时间的变化曲线。从图5中可以得到Q1和Q2集电极在不同时刻的瞬时电压值，该分析中设置的参数为：从零时刻开始记录数据，到400ns结束，最大步长为0.1ns。

4结束语

应用OrCAD／PsDice对电路进行分析，极大地改进了传统的电路实物分析理念，使用该软件只需画出电路仿真图形，就能获取和处理实验数据，形成直观的波形图，非常方便快捷，减少了使用实物进行分析的复杂性并大大降低了开发成本。所设计的电路和实物电路相比较，能够随意更改参数，同时也能及时观察电路的变化，使设计过程得到了很大的简化，方便了开发设计。

参考文献

[1] 陈茂青. 基于OrCAD／Pspice电梯主板开关电源的仿真[J].大科技，2011,15:435-436

[2] 王杰. PSpice在软件电路设计中的应用[J]. 电子科技，2012，25（9）：112-114

[3] 陶瑞莲．0rCAD PSpice在电子线路实验仿真研究[J]．通信电源技术，2010，27(2)：27—29．