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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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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。

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图17直流稳压电源仿真结果图

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