Protel,99SE在电子教学中的应用

摘 要：随着计算机技术的发展，EDA软件得到越来越广泛的应用。Protel是当前流行的CAD仿真软件，不仅用于电路设计，而且可以在电子教学中得到广泛应用。运用Protel 99SE电路仿真功能，在电子教学过程中对电路进行实时分析，将抽象问题简单化，可以取得良好的教学效果。

关键词：Protel 99SE；电子教学；仿真；应用

传统电子教学主要以教师教授为主，缺乏生动性，对电子器件、电路特性曲线、输入输出波形、频率特性分析时，往往都是通过手工板书画图，不仅效率低，精确度也差。利用CAI课件辅助教学或示教板课堂演示，效果也并不尽如人意。教师在教学中，普遍遇到抽象复杂及实验条件有限等诸多难题，学生普遍觉得电子类课程难学，使教学效果大打折扣。利用Protel 99SE的仿真功能，通过验证型、测试型和创新型等不同形式的仿真训练，不但可以弥补课堂教学不足，而且可以有效培养和提高学生综合分析问题、排除故障和开发创新的能力。

一、Protel 99SE仿真器的功能与应用

Protel 99SE是基于Windows 98、2000、XP环境的电路原理图辅助设计与绘制软件，其功能包括电路原理图设计、印制电路板设计、电路图仿真等。人们对它的理解往往偏向于前两个方面，而忽略了它还具有很强的电路仿真功能。在电子教学中可利用其完善的仿真功能实现诸多应用：①用Protel 99SE＼Library＼Sch＼Sim.ddb仿真库提供的元件，在完成原理图编辑后即可实现仿真操作。②有多达5800种仿真元件和大量数学模型元件，可对模拟电路、数字电路、高频电路等进行仿真分析。③提供多种仿真分析方式，如：静态工作点分析、瞬态特性和交流小信号分析等。④仿真结果以多种图形方式输出。

二、应用举例

Protel 99SE软件内嵌了与PSPICE仿真软件兼容的电路仿真功能，在电子教学中，应用它对电路做信号分析，能准确地查看和分析电路性能指标，从不同角度观察分析结果。

（1）单管放大电路。单管放大电路输出频率特性和放大倍数是电子教学的重点。为更好地理解和掌握，可以利用Protel 99SE仿真器中的交流小信号分析工具对电路进行仿真，得出电压频率特性和电路放大倍数曲线。

第一步，利用Protel 99SE中的仿真元件库sim.ddb建立电路图并设置好元器件参数。选择正弦仿真激励源作为输入，执行Simulate/Set up进行仿真设置，分析方法为交流小信号分析，起始频率为1HZ，结束频率为10MHZ。输出网络节点为OUT。最后执行Simulate命令得到输出结果，使用View/Scaling菜单将X轴的标尺改为对数，就得到了明显的输出频率特性曲线。

第二步，求该电路放大倍数。单击New按钮选择输出（out）信号除以输入信号（in），再单击Create得到放大倍数曲线。可以看出中频放大倍数为97.5，同时移动标尺可以找到放大倍数曲线的0.707倍数点，求出上下限频率和通频带。

（2）共发射极放大电路。点击共发射放大电路仿真的Transient Analysis标签，可以看出：当Rw为不同值，也就是静态工作点不同时，具有不同的输出波形。其中in为输入频率lkHz、幅值l00mA的正弦信号，out为放大后输出波形，输入与输出波形反相。对照静态工作点，当Rw=0.03×l00kΩ静态工作点设置太高时，三极管处于饱和状态，输出波形出现失真；当Rw=0.8×100kΩ静态工作点设置太低时，三极管处于截止状态，输出波形也出现失真；当Rw0.1×100kΩ静态工作点设置合适时，输出波形为正常的正弦波形，可以比较准确读出输出电压值，得出电压放大倍数Au≈13，这和理论值十分接近。通过比较学生可以直观地看出只有选择合适的静态工作点，才能使三极管正常工作，从而得到准确的放大信号。

（3）数字电路。用Protel 99SE绘制用74LS160构成的六进制计数器电路，输入时钟脉冲频率为lkHz、幅值为5V，进行仿真分析设置，把时钟脉冲输出端co及74LS160的输出放在有效信号列表中，按下Run analyses即可显示各个波形。从仿真分析中可看出，在011变为100时74LS160复位了，此电路显然不能实现六进制计数，问题可能是计数输出在011变为100的那一瞬间Q3和Q2都为l，产生了一个低电平的毛刺，导致74LS160不在正确的时候复位。对这个电路进行修改，在74LS160的Q3输出端到74LS00的输入端之间加上两个非门74LS04作为缓冲，然后再仿真分析，问题就迎刃而解了。

结束语：实践证明，将Protel 99SE电路仿真引入到电子教学中，具有很高的实用价值。不仅可以使学生熟练掌握各种仪器的使用和电路参数测试的方法等实用技能，也可以避免元件和仪器的损坏。另外，还可以利用电路仿真不受实验设备条件限制的优势，开展更多的设计类实验，使电子课堂更加生动有趣。

参考文献：

[1]胡烨.Protel 99SE电路设计与仿真教程[M].北京：机械工业

出版社，2002.

[2]朱文夹，黄智勇.电子线路CAE/EDA[M].重庆：重庆大学出版社，

2007.

[3]王廷才.电子线路CAD Protel 99SE[M].北京：机械工业出版

社，2007.

（河南省汝州高级技工学校）

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