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摘 要：通过共发射极分压式偏置放大电路仿真项目，掌握Protel99 SE仿真功能、仿真库中主要元件的使用与操作、如何运行电路仿真的基本步骤，通过电路仿真的设置电路参数，调试电路。
关键词：Protel99 SE 电路 仿真 项目
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-02
用EDA软件实现电子电路的设计与仿真，极大地提高了电子电路设计的效率和效益，已成为电路设计的重要手段。学习和掌握这一技术十分重要。在各种仿真软件中，Protel99 SE独领风骚，它丰富的仿真器件库和齐全的仿真功能，使它能胜任大多数电路的仿真工作，再加上前端的原理图输人和后端的仿真结果输出都具有易学易用的风格，从而倍受广大电路设计人员的青睐。使用Protel99 SE进行电路仿真时，不需要编写网表文件（尽管它使用与PSPICE相同的仿真内核），系统将根据所画电路图自动生成网表文件并进行仿真，仿真类型的选择通过对话框完成，十分方便。然而，仿真时有关参数的设置仍然具有较高的技术含量，它既需要对电路原理的深刻把握，又需要注意软件的特点。如图1所示的共发射极分压式偏置放大电路，实行Protel99 SE仿真操作过程，计算静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻，并进行瞬态分析。
图1 共发射极分压式偏置放大电路
1 编辑电原理图
在仿真操作前，先建立原理图文件，这是进行仿真的基础和前提。在编辑过程中，只需注意：电路图中所有元件的电气图形符号一律取自“Design Explorer 99 SE＼Library＼Sch”文件夹下的Sim.ddb仿真测试用元件电气图形符号数据库文件包内相应的元件库文件；在元件未固定前必须按下Tab键，在元件属性窗口内，设置元件的属性选项（Designate、Part及Part Fields 1-16），然后放置相应的仿真激励信号源；接着在感兴趣的节点上，放置网络标号。
2 静态工作点分析（Operating Point Analyses）
在进行工作点分析时，仿真程序将电路中的电感元件视 为短路，电容视为开路，然后计算出电路中各节点对地电压、各支路（每一元件）电流—这就是常说的静态工作点分析。仿真方式设置窗口内，单击“Operating Point Analyses”选项前的复选框，选中“工作点分析”选项；执行Run Analyses仿真操作后，仿真波形观察窗口下方“仿真结果列表”栏内的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口内观察到工作点计算结果，如图2所示。
图2 工作点分析结果
3 交流小信号分析（AC Small Signal Analysis）
3.1 AC小信号分析参数设置
单击“Simulate”菜单，指向并单击“Setup”命令，在“Analyses Setup”对话框内，单击“AC Small Signal”标签，即可进入 “AC Small Signal”设置框。
3.2 输出端电压out的频率特性
输出结果见交流分析sdf，如图3所示。它是输出端电压out的频率特性，可以使用View/Scaling菜单将X轴的标尺（X-Scale）改为对数（Log）。
图3 频率特性曲线
图4 放大倍数曲线
3.3 求该电路的放大倍数
单击New按钮，在屏幕弹出窗口中，选择out信号。然后选择除号，再选择in信号，单击Create按钮关闭该窗口，屏幕就显示放大倍数曲线。可以看出中频放大倍数为26.90，如图4所示。寻找放大倍数的0.707倍数点，可以找到上下限频率。
4 阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis）
Protel99 SE仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不单独列出，而是放在AC小信号分析方式中，即在AC小信号波形窗口内选择激励源阻抗，如Vin（z）、VCC（z）等作为观察对象，即可得到电路的输入、输出阻抗曲线。
由于电路输入阻抗是前一级电路或信号源的负载，而电路输出阻抗体现了电路输出级的负载驱动能力，因此在电路设计中常需要了解电路的输入、输出阻抗。
4.1 求输入阻抗Ri
根据电路输入阻抗Ri的定义，求电路输入阻抗Ri时，无须改动电路结构。在AC小信号分析窗口内，选择输入信号源阻抗，如图1中的信号源的阻抗V1（z）作为观察对象即可获得放大器输入阻抗Ri曲线，如图5所示（中频段约为7.1k）。
图5 输入阻抗Ri特性曲线
4.2 求输出阻抗Ro
图6 输出阻抗求解电路及结果
求所示的放大电路的输出阻抗电路，而输出阻抗特性曲线如图6所示。
5 瞬态特性分析（Transient Analysis）
Transient Analysis属于时域分析，用于获得节点电压、支路电流或元件功率等信号的瞬时值，即信号随时间变化的瞬态关系，相当于在示波器上直接观察信号的波形，因此Transient Analysis是一种最基本、最常用的仿真分析方式。在输入端加入振幅（Amplitude）为10 mV，频率（Frequency）为1kHz的正弦信号。首先，设置General页面，然后设置瞬态分析。单击Run Analyses按钮开始仿真，输出波形见瞬态分析.sdf，如图7所示，可以使用单曲线显示方式和光标，使显示满足要求。
图7 瞬态分析显示结果
6 结语
用Prote199SE仿真电路是一件轻松愉快的工作，而且仿真结果相当精确。实验表明，仿真的大部分指标与在实验室用示波器等仪器测试的结果误差不超过1%，通过电路仿真的设置电路参数，调试电路是非常方便的。该文共发射极分压式偏置放大电路仿真的例子，其思想却可以适用于更多的电路和仿真类型，期望给读者一个有益的启示。
参考文献
[1] 赵莎茹.基于Protel 99 SE技术的电子电路设计与研究[J].天津职业院校联合学报，2010，12（2）.
[2] 王莉莉.WANG Li-li Protel 99 SE和Multisim软件在电路仿真中的应用比较[J].南宁职业技术学院学报，2010，15（4）.
关键词：Protel99 SE 电路 仿真 项目
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-02
用EDA软件实现电子电路的设计与仿真，极大地提高了电子电路设计的效率和效益，已成为电路设计的重要手段。学习和掌握这一技术十分重要。在各种仿真软件中，Protel99 SE独领风骚，它丰富的仿真器件库和齐全的仿真功能，使它能胜任大多数电路的仿真工作，再加上前端的原理图输人和后端的仿真结果输出都具有易学易用的风格，从而倍受广大电路设计人员的青睐。使用Protel99 SE进行电路仿真时，不需要编写网表文件（尽管它使用与PSPICE相同的仿真内核），系统将根据所画电路图自动生成网表文件并进行仿真，仿真类型的选择通过对话框完成，十分方便。然而，仿真时有关参数的设置仍然具有较高的技术含量，它既需要对电路原理的深刻把握，又需要注意软件的特点。如图1所示的共发射极分压式偏置放大电路，实行Protel99 SE仿真操作过程，计算静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻，并进行瞬态分析。
图1 共发射极分压式偏置放大电路
1 编辑电原理图
在仿真操作前，先建立原理图文件，这是进行仿真的基础和前提。在编辑过程中，只需注意：电路图中所有元件的电气图形符号一律取自“Design Explorer 99 SE＼Library＼Sch”文件夹下的Sim.ddb仿真测试用元件电气图形符号数据库文件包内相应的元件库文件；在元件未固定前必须按下Tab键，在元件属性窗口内，设置元件的属性选项（Designate、Part及Part Fields 1-16），然后放置相应的仿真激励信号源；接着在感兴趣的节点上，放置网络标号。
2 静态工作点分析（Operating Point Analyses）
在进行工作点分析时，仿真程序将电路中的电感元件视 为短路，电容视为开路，然后计算出电路中各节点对地电压、各支路（每一元件）电流—这就是常说的静态工作点分析。仿真方式设置窗口内，单击“Operating Point Analyses”选项前的复选框，选中“工作点分析”选项；执行Run Analyses仿真操作后，仿真波形观察窗口下方“仿真结果列表”栏内的“Operating Point”，即可在仿真波形窗口内观察到工作点计算结果，如图2所示。
图2 工作点分析结果
3 交流小信号分析（AC Small Signal Analysis）
3.1 AC小信号分析参数设置
单击“Simulate”菜单，指向并单击“Setup”命令，在“Analyses Setup”对话框内，单击“AC Small Signal”标签，即可进入 “AC Small Signal”设置框。
3.2 输出端电压out的频率特性
输出结果见交流分析sdf，如图3所示。它是输出端电压out的频率特性，可以使用View/Scaling菜单将X轴的标尺（X-Scale）改为对数（Log）。
图3 频率特性曲线
图4 放大倍数曲线
3.3 求该电路的放大倍数
单击New按钮，在屏幕弹出窗口中，选择out信号。然后选择除号，再选择in信号，单击Create按钮关闭该窗口，屏幕就显示放大倍数曲线。可以看出中频放大倍数为26.90，如图4所示。寻找放大倍数的0.707倍数点，可以找到上下限频率。
4 阻抗特性分析（Impedance Plot Analysis）
Protel99 SE仿真程序具有阻抗特性分析功能，只是不单独列出，而是放在AC小信号分析方式中，即在AC小信号波形窗口内选择激励源阻抗，如Vin（z）、VCC（z）等作为观察对象，即可得到电路的输入、输出阻抗曲线。
由于电路输入阻抗是前一级电路或信号源的负载，而电路输出阻抗体现了电路输出级的负载驱动能力，因此在电路设计中常需要了解电路的输入、输出阻抗。
4.1 求输入阻抗Ri
根据电路输入阻抗Ri的定义，求电路输入阻抗Ri时，无须改动电路结构。在AC小信号分析窗口内，选择输入信号源阻抗，如图1中的信号源的阻抗V1（z）作为观察对象即可获得放大器输入阻抗Ri曲线，如图5所示（中频段约为7.1k）。
图5 输入阻抗Ri特性曲线
4.2 求输出阻抗Ro
图6 输出阻抗求解电路及结果
求所示的放大电路的输出阻抗电路，而输出阻抗特性曲线如图6所示。
5 瞬态特性分析（Transient Analysis）
Transient Analysis属于时域分析，用于获得节点电压、支路电流或元件功率等信号的瞬时值，即信号随时间变化的瞬态关系，相当于在示波器上直接观察信号的波形，因此Transient Analysis是一种最基本、最常用的仿真分析方式。在输入端加入振幅（Amplitude）为10 mV，频率（Frequency）为1kHz的正弦信号。首先，设置General页面，然后设置瞬态分析。单击Run Analyses按钮开始仿真，输出波形见瞬态分析.sdf，如图7所示，可以使用单曲线显示方式和光标，使显示满足要求。
图7 瞬态分析显示结果
6 结语
用Prote199SE仿真电路是一件轻松愉快的工作，而且仿真结果相当精确。实验表明，仿真的大部分指标与在实验室用示波器等仪器测试的结果误差不超过1%，通过电路仿真的设置电路参数，调试电路是非常方便的。该文共发射极分压式偏置放大电路仿真的例子，其思想却可以适用于更多的电路和仿真类型，期望给读者一个有益的启示。
参考文献
[1] 赵莎茹.基于Protel 99 SE技术的电子电路设计与研究[J].天津职业院校联合学报，2010，12（2）.
[2] 王莉莉.WANG Li-li Protel 99 SE和Multisim软件在电路仿真中的应用比较[J].南宁职业技术学院学报，2010，15（4）.