电路基础课程设计电路的计算机辅助设计及仿真.docx
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电路基础课程设计电路的计算机辅助设计及仿真
课程设计说明书NO.1
电路的计算机辅助设计及仿真
一、课程设计的目的
利用一种电路分析软件，对电路进行分析、计算和仿真，通过查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，完成一个较完整的设计过程，将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起，使学生在掌握电路基本设计方法的同时，加深对课程知识的理解和综合应用，是将理论和实践结合起来的一种途径。
电路原理课程设计是理论教学之后的一个综合性实践教学环节，是对课程理论和课程实验的综合和补充。
学会并利用一种电路分析软件，对电路进行分析、计算和仿真，通过查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，完成一个较完整的设计过程，将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起，使学生在掌握电路基本设计方法的同时，加深对课程知识的理解和综合应用，培养学生综合运用基础理论知识和专业知识解决实际工程设计问题的能力，以及工程意识和创新能力。
沈阳大学
课程设计说明书NO.2
二、课程设计选题及理论基础
.通过实习既可以加深理论知识的理解和掌握.又可以培养学生荃本的实验技能、分析问硒和解决问硒的能力.为以后的实际工作打。
完成指定的设计和仿真任务，初步掌握仿真结果和撰写设计报告的方法
。
1．明确设计任务
对设计任务进行具体分析，充分了解性能，指标，内容以及要求，明确应完成的任务。
2．方案选择与论证
通过查阅资料对不同的设计方案进行比较论证，根据现有的条件选择合适的设计方案，力争作到合理，可靠，经济，先进，便于实现，绘制出整体框图。
3．单元电路设计
确定各个单元的电路结构，计算元件参数（写出主要计算过程和公式），选择器件。
4．绘制原理图
用Protel99设计工具绘制完整的原理图，在图中表明主要测试点以及理想情况下的参数值（或波形），列出元件表。
5．仿真验证
有条件时应该对所设计电路进行仿真，记录仿真结果，注意和理论值相比较，相差过大时应查明原因并即使修正，直到满足设计要求。
三、课程设计的选题
（1）题目：
结点电压法
以电路中节点电压为未知量,根据KCL写出独立的节点电流方程,然后联立求解出节点电压的方法,对多支路两节点电路的计算尤为简便,节点电压是指电路中任一点到参考点之间的电压,参考点人为选择.常以接地点为参考点。
（2）电路选择
已知
求各支路电流。
图1
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课程设计说明书NO.3
四、方案确定
1.仿真软件的选择:
电路的仿真软件使用Multisim10，其特点：
采用直观电路连接方法，可对电路进行科学仿真并自动计算出所需元件值以及各支路电流值，该软件采用全英文操作界面，所提供的电路元件比较全面，操作简单，仿真后效果较好，非常清晰，适用于电路的仿真及计算。
2.仿真软件的任务：
采用本软件对所设计的电路进行电路图的绘制，然后对绘制出的电路图进行仿真，得出所需数值。
3.仿真方案确定：
选择使用Protel99对所设计电路进行科学仿真，将各支路数值列出，按要求进行仿真。
五.电路的原理图设计
（1）选择的元件
表
（一）
名称
标号
参数（型号）
数量
电阻
R1
1Ω
1个
R2
5Ω
1个
R3
5Ω
1个
R4
5Ω
1个
R5
10Ω
1个
电压表
U1∕U2
10v∕20v
2个
电流表
I
2A
1个
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课程设计说明书NO.4
（2）具体步骤如下
打开Protel99软件，在SimulationSymbols.Lib元件库中进行元件的选择首先选择电压源元件（VSRC），双击元件名（VSRC），在图纸上就出现了电压源的图标，将其拖放到适当位置，用鼠标双击该电压源元件，会弹出一个Part菜单，然后为其赋值，电流源同上（ISRC）。
在SimulationSymbols.Lib元件库中找到电阻元件（RES），双击元件名（RES），在图纸中出现电阻元件图标，将其拖放到适当位置，按空格键可以改变元件的角度，双击电阻元件，弹出Part菜单，在该菜单中的Attributes子目录中的Desianat目录中输入此电阻元件的名字R1，在Part的目录中对次电阻赋值为1Ω。
其他电阻元件的制作方法如上。
在常用工具栏中点击PlaceWire选项，此时光标变成一个十字图案，点击一电阻元件的接点后，再点击另一元件的接点，此时两个元件被线连接起来。
使用此方法将整个电路连接起来。
在常用工具栏里点击PlacePowerPort选项，拖放到电路图下方，再用PlaceWire将其与电路连接起来，完成电路的接地。
（3）设计完成的电路图如图2：
图2仿真原理图
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课程设计说明书NO.5
六．仿真及分析
1.步骤：
在Protel99中，选择常用工具栏中的simulate选项
（1）选择simulate选项，再点击Analysis选项
图3常用工具栏中的simulate选项
（2）最后点击ACsweep选项完成电路图的仿真操作。
出现仿真效果如下图4：
图4仿真操作
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课程设计说明书NO.6
（3）仿真结果如图5
图5仿真结果
2．电路理论分析
（1）求解方法
第一步：
把电压源与阻抗的串联形式化为电流源与阻抗的并联形式
第二步：
标出节点，并把其中一个节点选为参考节点（一般为0电位点）
第三步：
列出节点电压方程。
列方程方法：
自导纳乘以该节点电压+∑与该节点相邻的互导纳乘以相邻节点的电压=流入该节点的电流源的电流-流出该节点电流源的电流
第四步：
联立求解出上面所有的节点电压方程。
（2）根据结点电压法可列方程：
代入数据得：
解得：
=8.438v
=18.75v
3.结论如下
通过本次在Protel99程序的验证下，很直观的反映出仿真结果与理论结果一致，证明了结点电压法在解决各种电路问题上的正确性。
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课程设计说明书NO.7
3.比较计算值与测量值
表1
数值
参数
理论值
测量值
4．结论如下
通过本次在Protel99程序的验证下，很直观的反映出仿真结果与理论结果一致，证明了结点电压法在解决各种电路问题上的正确性。
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课程设计说明书NO.7
七、心得体会
学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，更为紧急的是，之前刚做完Protel99的课程设计，本周必须完成模电的课程设计。
任务对我们来说，显得很重。
为了尽快完成模电的课程设计，我一天也没歇息。
相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。
刚开始我借来了一份电路原理图，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，后来到网上搜索了一下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终确定了电路原理图，并且询问了兄弟班关于元器件的参数情况。
为下步实物连接打好基础。
在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，后来请教同学，他们也遇到了困惑。
慢慢研究一步步解决了。
任何事情都不可能是一帆风顺的。
经过这段课程设计的日子，我发现从刚开始的Matlab到现在的Pspice，不管是学习哪种软件，都给我留下了很深的印象。
由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。
在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。
这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
虽然最终实物做出来了，但这并不是我一个人做出来的。
通过这次课程设计，我明白了一个团队精神的重要性，因为从头到尾，都是大家集体出主意，来解决中间出现的各种问题。
这都是大家分工合作的结果，正是因为大家配合得默契，每项工作都完成得很棒，做得很好，才使我们很快的完成了任务。
尽管现在只是初步学会了设计，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐，不是吗？
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课程设计说明书NO.8
八．参考文献
[1]邱关源.电路[M],第五版.北京:
高等教育出版,1999:
69-73
[2]李方明.电子设计自动化技术及应用北京[M].北京:
清华大学出版社，2006
[3]李方明.电路的计算机辅助分析与设计[M].沈阳:
东北大学出版，2001
[4]吴锡龙.电路分析[M].北京:
高等教务出版社，2004
[5]庄俊华.Multisim9入门及应用[M].机械工业出版社,2008-06-01
[6]郭维林.电路习题全解[M]，第5版.北京：
中国建材工业出版社，2007.8：
56-3-19a
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