Protel 99仿真軟件在電子線路實驗與設計中的應用

[摘 要]隨著計算機技術和電子電路技術的快速發展，電子線路的設計也已經邁向電子設計自動化，對印刷電路板（PCB）而言，通過使用相應的計算機仿真軟件對電子線路實驗中的電路、信號和系統進行相應的輔助分析，從而對電子線路的設計進行優化，不斷提高產品的開發進程和工作的效率。目前仿真技術在實驗教學和設計中得到了較為廣泛的應用，尤其在電子線路實驗和設計中，Protel 99仿真軟件發揮著越來越重要的作用。通過對Protel 99仿真軟件的相關功能和特點進行了介紹，分析了Protel 99仿真軟件在電子線路實驗和設計中的應用，并介紹了Protel 99仿真軟件在電子線路設計中的具體方法。

[關鍵詞]Protel 99仿真軟件;電子線路;印刷電路板;實驗和設計

電子技術和計算機技術的快速發展促進了印刷電路板生產制造的發展，其中的電子線路設計也逐漸向電子設計自動化發展，通過利用相應的計算機仿真軟件，相關設計人員可以在計算機上完成相應的電路的功能設計、邏輯設計以及進行相應的性能分析等，一直到對印刷電路板的自動設計，這也是未來發展的一種趨勢。傳統的手工電子線路設計都是以相關經驗和成熟的電路數據為根據，進而完成對電路參數的預定，之后通過制定相應的實驗板，再用實際的元器件在實驗板上進行相應的試驗和調試，測得相應的數據后再與原來的電路參數進行比較，進而對原來設計的電路參數進行相應的修改。但針對實驗室器材和相關設備有限的情況，在電子線路的實驗和設計中，通過使用相應的電路設計仿真軟件，也能彌補電子線路實驗教學中存在的不足。

一、Protel 99仿真軟件的原理圖設計基礎

（一）電路原理圖相關概念

對電路原理圖編輯，就是使用相應的電子元器件的電氣圖形符號，以及繪制電路原理圖所需要的導線、總線等繪圖工具，對電子線路系統中每個元器件之間的連接關系進行相應的描述，這是一種符號化、圖形化的語言。電阻、電容、三極管等組件，通過利用導線、電氣節點以及接地符號等將上述組件連接在一起。

（二）電路板設計的相關步驟

首先是對電路原理圖的設計，在這個環節中主要是使用Protel 99 SE仿真軟件的原理圖設計系統來繪制一張電路原理圖;接著生成相應的網絡表，網絡表可以從電路原理圖中獲取，也可以從印刷電路板中進行提取。然后對印刷電路板（PCB）的設計，利用Protel 99仿真軟件完成電路板的版面設計，進而完成布線工作;最后生成相應的印刷電路板報表，在生成相應的印刷電路板的有關報表后，再打印出來相應的印刷電路圖。

二、Protel 99 SE電路仿真

Protel 99 SE電路仿真分析方法Protel 99 SE提供如下仿真分析方法：百流工作點分析;瞬態/傅立葉分析;直流掃描分析;交流小信號分析;噪聲分析;參數掃描分析;溫度掃描分析;傳遞函數分析;蒙特卡羅分析。

Protel 99電路仿真步驟首先加載仿真元件庫，然后按照常規方法繪制電路原理圖，并添加電源和信號源，再設定電路中元件的參數以及電路的初始狀態，經過ERC檢查無誤后就可以設置仿真分析的參數，進行電路的仿真。

三、Protel 99 SE仿真軟件在電子線路設計中的應用實例

我們以分壓式射極放大電路為例：

在電子線路實驗中，通過使用Protel 99仿真軟件對實驗中的一個共發射極單管放大電路進行應用分析。通過使用rotel99仿真軟件，對電路進行相應的波形觀察以及交直流分析。

（一） 創建相應的實驗電路

通過使用Protel 99仿真軟件新建一個數據庫，在新建的數據庫中構建相應的原理圖。將電路圖中所有的元件從元件仿真庫調出來，進行相應的布局并設置好相應的參數，接著再連接相應的導線。電路所用的元件均取自于仿真庫，但在電路圖中需要觀察波形的地方必須添加網絡標號：ui、uo。電源需添加一個直流電壓源：VCC，其電壓為V。繪制好放大電路仿真電路圖，如圖1所示。

（二）印刷電路板PCB設計

啟動印刷電路板設計編輯器，在Protel 99 SE仿真軟件中創建一個新的PCB文件，執行菜單命令，系統會顯示出新建文件對話框，選擇創建新的PCB文件，同時文件名的設置可以被更改。接著規劃好相應的電路板，根據電路的設計要求確定好電路板的尺寸，在確定好相應的尺寸后，在禁止布線層繪制相應的電路板。

共發射極單管放大電路PCB，如圖2所示。

（三）電路的仿真分析

首先是針對靜態工作點的分析，在Protel 99仿真軟件中執行相應的菜單，在彈出的相應設置窗口頁面選擇Operating Point Analysis，這時就會得到電路的靜態工作點分析表，其分析表如圖3所示，通過對分析表的數據進行觀察，可以發現靜態工作點正確，并且電路處于放大的狀態。

對電路的交流小信號進行分析，通過執行相應的菜單，在彈出的相應設置窗口頁面選擇AC Small Signal Analysis，這時就可以得到電路的交流信號分析表，可以發現該共射放大電路的放大倍數。

（四）電路的動態分析仿真

此電路為放大電路，欲找出在定時元件RB1和RB2的不同取值時，電路的輸出波形。為此在仿真分析類別選項中，設置了“動態分析”（nsientAnalysis）。如圖4所示，RB1和RB2的不同取值Uo的輸出信號出現的不同波形。

通過上述一些實例，可以看出運用Protel 99SE能將實驗過程中難以實現的一些實驗現象反映得淋漓盡致，有助于對難點的理解。使用Protel 99 SE仿真軟件進行印刷電路板的設計，在這個過程中，Protel 99 SE仿真軟件提供了豐富的設計規則，與傳統的設計相比較，使用Protel 99 SE仿真軟件這種開放的仿真電子實驗平臺，用戶可以通過操縱相應的程序就可以進行電路板相關參數的設置，以及控制自動布線的過程，減少了實現布線后的手動修改工作。使用該軟件能進行各種類型、不同程度的電子線路設計，從而對相關電子線路進行優化。通過在電子線路設計中使用Protel 99 SE仿真軟件，可以大大提高PCB的設計效率，極大地減輕用戶的設計工作量。在電子線路實驗和設計中，使用計算機仿真教學可以培養學生的設計思想，在計算機仿真教學中，也能為學生進行電子線路設計提供更好地手段。

參考文獻：

[1]馬中秋，楊芳.Protel 99SE軟件在電子線路實驗中的應用[N].長江大學學報（自科版），2006（4）：529-530.

[2]邱紅.Protel 99仿真軟件在電子線路實驗與設計中的應用[N].大連大學學報，2005（2）：11-13.

[3]及力.Prote l99 SE原理圖與PCB設計教程[M].北京：電子工業出版社，2004.

[4]梁恩主，梁恩維.Plntel99sE電路設計與仿真應用[M].北京：清華大學出版社.

[作者簡介]

王風（1981—），女，江西景德鎮人，漢族，本科，中一，研究方向：電子信息方向。

[作者單位]

廣東省中山市港口理工學校

（編輯：王潔雅）