Protel 99SE在電子教學中的應用

秦萬春

摘 要：隨著計算機技術的發展，EDA軟件得到越來越廣泛的應用。Protel是當前流行的CAD仿真軟件，不僅用于電路設計，而且可以在電子教學中得到廣泛應用。運用Protel 99SE電路仿真功能，在電子教學過程中對電路進行實時分析，將抽象問題簡單化，可以取得良好的教學效果。

關鍵詞：Protel 99SE；電子教學；仿真；應用

傳統電子教學主要以教師教授為主，缺乏生動性，對電子器件、電路特性曲線、輸入輸出波形、頻率特性分析時，往往都是通過手工板書畫圖，不僅效率低，精確度也差。利用CAI課件輔助教學或示教板課堂演示，效果也并不盡如人意。教師在教學中，普遍遇到抽象復雜及實驗條件有限等諸多難題，學生普遍覺得電子類課程難學，使教學效果大打折扣。利用Protel 99SE的仿真功能，通過驗證型、測試型和創新型等不同形式的仿真訓練，不但可以彌補課堂教學不足，而且可以有效培養和提高學生綜合分析問題、排除故障和開發創新的能力。

一、Protel 99SE仿真器的功能與應用

Protel 99SE是基于Windows 98、2000、XP環境的電路原理圖輔助設計與繪制軟件，其功能包括電路原理圖設計、印制電路板設計、電路圖仿真等。人們對它的理解往往偏向于前兩個方面，而忽略了它還具有很強的電路仿真功能。在電子教學中可利用其完善的仿真功能實現諸多應用：①用Protel 99SE＼Library＼Sch＼Sim.ddb仿真庫提供的元件，在完成原理圖編輯后即可實現仿真操作。②有多達5800種仿真元件和大量數學模型元件，可對模擬電路、數字電路、高頻電路等進行仿真分析。③提供多種仿真分析方式，如：靜態工作點分析、瞬態特性和交流小信號分析等。④仿真結果以多種圖形方式輸出。

二、應用舉例

Protel 99SE軟件內嵌了與PSPICE仿真軟件兼容的電路仿真功能，在電子教學中，應用它對電路做信號分析，能準確地查看和分析電路性能指標，從不同角度觀察分析結果。

（1）單管放大電路。單管放大電路輸出頻率特性和放大倍數是電子教學的重點。為更好地理解和掌握，可以利用Protel 99SE仿真器中的交流小信號分析工具對電路進行仿真，得出電壓頻率特性和電路放大倍數曲線。

第一步，利用Protel 99SE中的仿真元件庫sim.ddb建立電路圖并設置好元器件參數。選擇正弦仿真激勵源作為輸入，執行Simulate/Set up進行仿真設置，分析方法為交流小信號分析，起始頻率為1HZ，結束頻率為10MHZ。輸出網絡節點為OUT。最后執行Simulate命令得到輸出結果，使用View/Scaling菜單將X軸的標尺改為對數，就得到了明顯的輸出頻率特性曲線。

第二步，求該電路放大倍數。單擊New按鈕選擇輸出（out）信號除以輸入信號（in），再單擊Create得到放大倍數曲線。可以看出中頻放大倍數為97.5，同時移動標尺可以找到放大倍數曲線的0.707倍數點，求出上下限頻率和通頻帶。

（2）共發射極放大電路。點擊共發射放大電路仿真的Transient Analysis標簽，可以看出：當Rw為不同值，也就是靜態工作點不同時，具有不同的輸出波形。其中in為輸入頻率lkHz、幅值l00mA的正弦信號，out為放大后輸出波形，輸入與輸出波形反相。對照靜態工作點，當Rw=0.03×l00kΩ靜態工作點設置太高時，三極管處于飽和狀態，輸出波形出現失真；當Rw=0.8×100kΩ靜態工作點設置太低時，三極管處于截止狀態，輸出波形也出現失真；當Rw0.1×100kΩ靜態工作點設置合適時，輸出波形為正常的正弦波形，可以比較準確讀出輸出電壓值，得出電壓放大倍數Au≈13，這和理論值十分接近。通過比較學生可以直觀地看出只有選擇合適的靜態工作點，才能使三極管正常工作，從而得到準確的放大信號。

（3）數字電路。用Protel 99SE繪制用74LS160構成的六進制計數器電路，輸入時鐘脈沖頻率為lkHz、幅值為5V，進行仿真分析設置，把時鐘脈沖輸出端co及74LS160的輸出放在有效信號列表中，按下Run analyses即可顯示各個波形。從仿真分析中可看出，在011變為100時74LS160復位了，此電路顯然不能實現六進制計數，問題可能是計數輸出在011變為100的那一瞬間Q3和Q2都為l，產生了一個低電平的毛刺，導致74LS160不在正確的時候復位。對這個電路進行修改，在74LS160的Q3輸出端到74LS00的輸入端之間加上兩個非門74LS04作為緩沖，然后再仿真分析，問題就迎刃而解了。

結束語：實踐證明，將Protel 99SE電路仿真引入到電子教學中，具有很高的實用價值。不僅可以使學生熟練掌握各種儀器的使用和電路參數測試的方法等實用技能，也可以避免元件和儀器的損壞。另外，還可以利用電路仿真不受實驗設備條件限制的優勢，開展更多的設計類實驗，使電子課堂更加生動有趣。

參考文獻：

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[3]王廷才.電子線路CAD Protel 99SE[M].北京：機械工業出版

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（河南省汝州高級技工學校）