Proteus软件在模拟电子技术课程中的应用

李 娜，周成虎

（河南工程学院 电气信息工程学院，河南 郑州 451191）

《模拟电子技术》是一门综合性、实践性很强的课程，因其难学而被称为魔鬼电路.其知识量大，知识系统庞杂，原理分析困难，参数计算难度高，令许多学生望而生畏.为有效解决这一问题，本文以单管共射放大电路为例，介绍Proteus仿真软件在模拟电子技术课程中的应用，使学生加深对电路的理解和应用，充分调动学生的积极性，达到良好的课堂教学效果.

本课程采用Proteus仿真软件的原因有两个：（1）后续课程《单片机原理及应用》采用的也是Proteus仿真软件，这样可以保证软件使用的一体化，提高学生的学习效率，（2）Proteus仿真软件的可视化界面比较好.

1 Proteus简介

Proteus 软件是世界上著名的EDA 工具(仿真软件)，来自英国的Labcenter公司.Proteus分为ISIS（智能原理图输入系统）和ARES（高级布线编辑软件）两大应用程序.ISIS中主要进行原理图设计和原理图的调试，而ARES 中则进行PCB设计、3D 模型预览和生成制板文件.Proteus具有千种模拟和数字器件模型，多种虚拟仪器和测量工具，其开发环境如同一个综合性电子技术实验室.在此虚拟实验平台下就可实现无任何目标原型下的系统测试、调试和验证.

2 Proteus应用实例

在此以单管共射放大电路为例，研究Proteus仿真软件在模拟电子技术课程中的应用.

图1 单管共射放大电路

图1为单管共射放大电路，其中VCC：提供能量，通过直流通路提供合适 Q点；C1、C2：隔直耦合电容；RB1、RB2称为基极偏置电阻，和RE一起提供合适的偏置电流，调节RB1可以调节Q点，依靠RE稳定Q点；RC为集电极直流负载电阻，将 △iC→△DuC，实现电压放大；CE：交流旁路电容，消除 RE对电压放大倍数的影响.

2.1 静态工作点分析

把信号发生器的频率调为1kHz，幅值尽可能大，反复调整图1中Rw，直到观察到示波器显示的正弦波形出现上下顶对称失真，减小信号幅值，波形两顶的失真刚好消失，这时静态工作点最合适，在交流负载线的中点.保持Rw的位置不动，把信号发生器短路，直流电压表依次接在晶体管的三个电极上进行电位测量，如图2所示，测得的数据如表1所示.

图2 静态工作点的测量

表1 单管共射放大电路静态工作点的测量

2.2 电压放大倍数的分析

接上信号发生器，使其输出频率为1kHz，有效值为10mV的一个正弦信号，接上示波器和交流毫伏表，断开K1使放大电路空载，在Proteus中运行仿真.输入与输出波形如图3所示，由图可见输入和输出波形反相.各电表读数如图4所示.可算出源电压放大倍数和电压放大倍数分别为：

图3 输入与输出波形

图4 空载时电压放大倍数的测量

合上开关K1加上负载，再次测量输出电压并计算源电压放大倍数和电压放大倍数分别为：

2.3 输入、输出电阻的分析

放大电路的交流通路可等效为一个二端口网络，如图5所示.放大电路的输入端对信号源而言等效为输入电阻Ri，输出端对负载而言等效为一个带内阻的电压源，其中电压源的电压等于放大电路空载时的输出电压Uo’，内阻就是放大电路的输出电阻Ro.因此，根据输入回路计算出前面测出Ui=3.6mV，Us=9.9mV，又已知Rs=5.1k，带入上式解得Ri=2.9k.

图5 输入、输出电阻测量原理图

2.4 通频带的分析

测量单管共射放大电路通频带的方法是，在放大电路输入端先加一个小信号，频率为1kHz，微调输入信号的幅值，同时调整示波器的垂直增益，使输出波形正好占据10格，如图6所示.

图6 中段频率输出波形的幅度

保持输入电压幅值不变，减小其频率，直到输出波形所占的格减为7格，如图7所示，这时读信号发生器的频率为100Hz，即放大电路的下限频率.同理，读出上限频率为145k，此放大电路的通频带约为145k.

图7 截止频率时输出波形的幅度

该电路保持输入电压幅值不变，改变其输入频率，使其输出电压的幅值由原来的10格减小到7格时，即上、下限频率所对应的幅值，就测出了上、下限频率和通频带.

3 结束语

由上述实例可见，利用Proteus仿真软件使复杂电路的分析过程变得直观易懂，可帮助学生更加深刻和全面地理解模拟电路的概念和原理，提高学生的学习兴趣.

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