計算機(jī)仿真與故障定位實習(xí)報告

計算機(jī)仿真與故障定位實習(xí)報告一、實習(xí)的性質(zhì)和目的：計算機(jī)仿真與故障定位實習(xí)是電子信息類各專業(yè)本科生的必修課。計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)范疇包含電子系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的全過程，可分為系統(tǒng)級、電路級和物理級。本實習(xí)的目的是借助現(xiàn)代EDA技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)電路設(shè)計，側(cè)重于綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代電路設(shè)計與綜合應(yīng)用的能力，提高電路設(shè)計水平，培養(yǎng)現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新研究能力。二、實習(xí)內(nèi)容：1、熟悉ProtelDXP設(shè)計環(huán)境。2、通過電源電路、雙穩(wěn)態(tài)振蕩電路和138譯碼器電路的設(shè)計和仿真，進(jìn)一步掌握ProtelDXP電路仿真基本概念和仿真元件參數(shù)設(shè)置，完成電路的基本仿真。3、通過設(shè)計有源帶通濾波器電路，將50HZ的方波進(jìn)行分解，得到基波，二次諧波，三次諧波，觀測各次諧波，并將各次諧波接至加法器的相應(yīng)輸入端，進(jìn)行仿真后，觀測分析各次諧波和加法器的輸出波形，掌握ProtelDXP仿真分析方式。三、實習(xí)過程：讓我們了解protelDXP的設(shè)計環(huán)境，ProtelDXP在早期版本的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了軟件的仿真功能。通過對電源電路的設(shè)計仿真，我們了解了ProtelDXP電路仿真設(shè)計的一般步驟，電路仿真是指在計算機(jī)上通過軟件來模擬具體電路的實際工作過程，并計算出在給定條件下電路中各節(jié)點（包括中間節(jié)點和輸出節(jié)點）的輸出波形。電路仿真是否成功，取決于電路原理圖、元件模型的仿真屬性、電路的網(wǎng)表結(jié)構(gòu)以及仿真設(shè)置等。它的設(shè)計流程圖如下：電路仿真流程圖1、電源設(shè)計與仿真一、原理圖設(shè)計：首先，新建一個原理圖文件*.schdoc,打開編輯環(huán)境，與普通原理圖大致相同;然后，打開Libraries，加載必要的元器件庫，添加元器件并設(shè)置參數(shù)，這里所有的元器件都必須具有Simulation仿真屬性，否則仿真時將出現(xiàn)錯誤信息，在DXP中假定所有元器件都是理想元器件;最后,用導(dǎo)線進(jìn)行電氣連接或網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號,對整個電路進(jìn)行編譯ERC校驗，確保整個電路沒有錯誤。下面是我們對電源設(shè)計的原理圖：圖一：電源電路原理圖二、設(shè)置仿真環(huán)境：執(zhí)行菜單命令，打開Analysessetup對話框，設(shè)置仿真方式并指定要顯示的數(shù)據(jù),DXP提供10種分析仿真方式，包括直流工作點、直流掃描、交流小信號、瞬態(tài)過程、Fourier、噪聲、傳輸函數(shù)、溫度掃描、參數(shù)掃描以及蒙特卡羅分析等。在這其中我們還要對元件的參數(shù)設(shè)計，設(shè)置好仿真元器件之后，還必須對仿真元件的屬性進(jìn)行修改。還要設(shè)置仿真激勵源。由于電路原理圖中繪制的電路，僅僅是能夠?qū)崿F(xiàn)一定功能的電路，如果沒有電源的輸入供電是無法工作的。所謂仿真激勵源，其實就是輸入信號，使電路可以開始工作。仿真測試電路要想正常工作，必須至少包含一個激勵源。一般來說，常用的激勵源有以下幾種：直流源、脈沖信號源、正弦信號源等。三、仿真：設(shè)置仿真環(huán)境后單擊OK按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行電路仿真，生成一*.sdf文件，同時打開窗口顯示分析結(jié)果。四、分析結(jié)果:觀察電路仿真結(jié)果，分析仿真波形是否符合電路設(shè)計要求，如果不符合，則重新調(diào)整電路參數(shù)進(jìn)行仿真,直到滿意為止。對電源的仿真波形如下：

75.00?百Q(mào)O丘000mEflMni90Mir.17^013075.00/25002500"QOTOn0000MJEm75.00?百Q(mào)O丘000mEflMni90Mir.17^013075.00/25002500"QOTOn0000MJEmJJkLII]JJkLII]Iao.oom若觸發(fā)信號使原來ON的變成OFF，則原來OFF的必轉(zhuǎn)為ON，此種狀態(tài)會繼續(xù)保持至下一觸發(fā)信號。如圖2.1所示，雖然Q1Q2使用相同編號品體管，偏壓條件相同，但因晶體電流增益。的差異，必定有一三極管會進(jìn)入飽和狀態(tài)VCE=0.2V。另一三極管在無法獲得偏壓狀況下，會被強(qiáng)迫截止。在此假設(shè)Q1ON、Q2OFF，C1充電至VCC，C2=0，當(dāng)輸入負(fù)脈沖信號至二個三極管基極時，Q1Q2同時OFF，Q2因為重新獲得偏壓而導(dǎo)通，Q1因電容電壓VC1=VCC，無法馬上獲得偏壓，所以Q2ON而迫使Q1OFF后，C1經(jīng)RB2放電，C2充電至VCC。838電子pzr838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號當(dāng)?shù)诙€負(fù)脈沖進(jìn)入時，狀況相反使Q1ON，Q2OFF，如此周而復(fù)始，若無輸入信號則電路保持當(dāng)時狀態(tài)，所以正反器有記憶作用。圖2.2為其波形。圖2.1雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器原理圖5.0004.5004.0003.5003.0002.500200015001.0000.5000.000Tidi117.5015.00X2.5010.007.5005.0002.5000.000-2.500O.OOOu17.5015.0012.5010.007.5005.0002.5000.000-2.500fff\[F_LcJk1=|JIIIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlliIlli圖2.2雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器仿真圖3.138譯碼器電路的設(shè)計和仿真:圖3.1138譯碼器電路原理圖圖3.2138譯碼器電路仿真圖實習(xí)設(shè)計實習(xí)要求為：將50Hz的方波進(jìn)行分解，得到基波，二次諧波，三次諧波，觀測各次諧波，并將各次諧波接至加法器的相應(yīng)輸入端，觀測加法器的輸出波形,即設(shè)計有源帶通濾波器。確定了要求實現(xiàn)的功能和達(dá)到的指標(biāo)，可以開始運(yùn)用所學(xué)的知識和掌握的技能以及工具軟件對實習(xí)任務(wù)就進(jìn)行總體方案的設(shè)計。1、帶通濾波器的原理帶通濾波器只允許在某一個通頻帶范圍內(nèi)的信號通過，比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號均加以衰減或抑制。這種濾波器經(jīng)常用在于抗干擾的設(shè)備中，以便接收某一頻帶范圍內(nèi)的有效信號，而消除高頻段及低頻段的干擾和噪聲。帶通濾波器原理示意圖：joIpIX.UV咀』通尸咀u(yù)0+*二階帶通濾波器的電路原理及對數(shù)幅頻特性示意圖：由圖可見，Q值越大，則通頻帶越窄，即選擇性好。帶通濾波器主要性能參數(shù)有：（1）通帶增益A:upR+RupRRCB⑵中心頻率f0:TOC\o"1-5"\h\z11(+—)RC2RR13（3）通帶寬度B:（4）品質(zhì)因素Q:有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置，在檢測到系統(tǒng)諧波的同時產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等，相位相反的諧波向量，這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時還可以動態(tài)補(bǔ)償無功功率。其優(yōu)點是反映動作迅速，濾除諧波可達(dá)到95%以上，補(bǔ)償無功細(xì)致。缺點為價格高，容量小。一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài)，給某次諧波電流構(gòu)成一個低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點為成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80%，對基波的無功補(bǔ)償也是一定的。由于實習(xí)要求分解方波得到基波和高次諧波，綜合考慮選擇了有源濾波。綜上，根據(jù)實習(xí)要求，中心頻率圭=50Hz，所以根據(jù)基本的原理可以計算得出電路的電阻值、電容值，濾波器的參數(shù)得以確定。2、諧波諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量.產(chǎn)生的原因：由于正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。實習(xí)要求方波分解得到基波（一次諧波），三次諧波，五次諧波，故方波信號的傅立葉級數(shù)展開式為由上式可以看出三次諧波的中心頻率為基波的3倍，五次諧波的為基波的5倍，根據(jù)帶通濾波器中心頻率公式即可求得產(chǎn)生三次諧波和五次諧波的電路參數(shù)。

Ci.2000.1000.0000.000m20.00m40.00m60.00m80.00mCi.2000.1000.0000.000m20.00m40.00m60.00m80.00m100.0m

Time(s)四、實習(xí)總結(jié)：雖然得出了較為接近的仿真結(jié)果，但是從波形上看，還是有較嚴(yán)重的失真，可以推斷是電路設(shè)計參數(shù)的設(shè)置及仿真參數(shù)的設(shè)置出現(xiàn)偏差所致，由于能力和時間有限，經(jīng)過調(diào)整仍不能改善輸出波形。不過我是不會就此放棄的，在實習(xí)結(jié)束后仍將利用空閑時間解決遺留問題，為的是能徹底了解自己所學(xué)