电路的暂态过程在实际工程中的应用实例Word文档下载推荐.docx

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1理论分析 

文氏桥正弦波振荡器的基本形式如图1所示,它有反馈网络和放大器两部分组成。

在大连水产学院学报第8卷用晶体管构成放大器时需要二级,而采用新型器件集成运算放大器,只需要一级,用一个运放就可以满足正反馈的要求。

选频网络 

在文氏桥振荡器中,反馈网络由选频网络承担。

它的主要作用是只让单一频率满足振荡条件,以产生单一频率正弦波。

选频网络由两个电阻Rl、RZ和两个电容器C,、cZ构成,其联接形式可以有图2所示的三种形式图l文氏桥振荡器的组成图2选频网络的3种联接形式通常为了方便,使Rl一RZ1十SCR 

sC一R,C、一CZ一C。

文氏桥正弦波振荡器主要用于测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中，也作为模拟电子电路的测试信号。

例如函数信号发生器，数控等。

3.二阶低通滤波器 

任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。

对于N阶为偶数的高阶滤波器，可以由N/2节二阶滤波器级联而成；

而N为奇数的高阶滤波器可以由（N-1）/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

可是难度也会越加困难。

一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减， 

并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

实际上，并不存在理想的带通滤波器。

滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。

这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。

通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。

然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。

这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。

在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率，这里滤波器的增益最大，滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。

二阶低通滤波器“经过全桥整流”，显然是想得到直流电压。

经过二阶低通滤波器目的是滤波，使得到的直流电压更平直，更理想。

否则输出是像你说的海浪形。

不是要得到有效值。

直流的有效值即使它本身。

正弦信号的有效值要用单片机之类的处理器采样计算才能得到

电子设计自动化技术及其影响

1.Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

2.iCircuit是一款电路仿真设计程序。

其先进的模拟引擎可以处理模拟和数字电路，并提供强大的实时分析的功能。

3.PCB抄板软件，是利用逆向反工程技术来提取电路板的PCB文件，然后根据pcb文件逆向原理图文件，BOM文件。

从而达到完整的反向克隆出一套一模一样的电路板

4.PowerPCB与PowerLogic系列软件是由美国MentorGraphics公司主推的电路设计自动化软件，也是目前在电子工程领域内使用最广泛、性能最优秀的EDA软件之一。

EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。

目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计辅助类软件和可编程芯片辅助设计软件：

Protel、AltiumDesigner、PSPICE、multisim12（原EWB的最新版本）、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。

这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。

3.1电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；

multiSIM7；

Matlab；

SystemView；

MMICADLiveWire、Edison、TinaProBrightSpark等。

下面简单介绍前三个软件。

①SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）：

是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。

1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。

现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。

最新推出了PSPICE9.1版本。

它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。

无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。

②multiSIM（EWB的最新版本）软件：

是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世纪末推出的电路仿真软件。

其最新版本为multiSIM13，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。

还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。

模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。

数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。

MultiSIM7还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等。

同时它还能进行VHDL仿真和VerilogHDL仿真。

③MATLAB产品族：

它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。

它具有数据采集、报告生成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。

MATLAB产品族具有下列功能：

数据分析；

数值和符号计算、工程与科学绘图；

控制系统设计；

数字图像信号处理；

财务工程；

建模、仿真、原型开发；

应用开发；

图形用户界面设计等。

MATLAB产品族被广泛应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。

开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力。

3.2PCB设计软件

PCB（Printed-CircuitBoard）设计软件种类很多，如Protel、AltiumDesigner、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、CadencePSD、MentorGraphices的ExpeditionPCB、ZukenCadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCBStudio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

目前在我国用得最多当属Protel，下面仅对此软件作一介绍。

Protel是PROTEL（现为Altium）公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件。

它较早在国内使用，普及率最高，在很多的大、中专院校的电路专业还专门开设Protel课程，几乎所在的电路公司都要用到它。

早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，其最新版本为AltiumDesigner10，现在普遍使用的是Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务体系结构），同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。

使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。

Protel软件功能强大（同时具有电路仿真功能和PLD开发功能）、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

3.3IC设计软件

IC设计工具很多，其中按市场所占份额排行为Cadence、MentorGraphics和Synopsys。

这三家都是ASIC设计领域相当有名的软件供应商。

其它公司的软件相对来说使用者较少。

中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）；

另外近来出名的Avanti公司，是原来在Cadence的几个华人工程师创立的，他们的设计工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常适用于深亚微米的IC设计。

下面按用途对IC设计软件作一些介绍。

①设计输入工具

这是任何一种EDA软件必须具备的基本功能。

像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述语言VHDL、VerilogHDL是主要设计语言，许多设计输入工具都支持HDL（比如说multiSIM等）。

另外像Active-HDL和其它的设计输入方法，包括原理和状态机输入方法，设计FPGA/CPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具ModelsimFPGA等。

②设计仿真工作

我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的EDA产品都有仿真工具。

Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，AnalogArtist用于模拟电路仿真。

Viewlogic的仿真器有：

viewsim门级电路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS-verilog仿真器。

MentorGraphics有其子公司ModelTech出品的VHDL和Verilog双仿真器：

ModelSim。

Cadence、Synopsys用的是VSS