Protel 99仿真软件在电子线路实验与设计中的应用

[摘 要]随着计算机技术和电子电路技术的快速发展，电子线路的设计也已经迈向电子设计自动化，对印刷电路板（PCB）而言，通过使用相应的计算机仿真软件对电子线路实验中的电路、信号和系统进行相应的辅助分析，从而对电子线路的设计进行优化，不断提高产品的开发进程和工作的效率。目前仿真技术在实验教学和设计中得到了较为广泛的应用，尤其在电子线路实验和设计中，Protel 99仿真软件发挥着越来越重要的作用。通过对Protel 99仿真软件的相关功能和特点进行了介绍，分析了Protel 99仿真软件在电子线路实验和设计中的应用，并介绍了Protel 99仿真软件在电子线路设计中的具体方法。

[关键词]Protel 99仿真软件;电子线路;印刷电路板;实验和设计

电子技术和计算机技术的快速发展促进了印刷电路板生产制造的发展，其中的电子线路设计也逐渐向电子设计自动化发展，通过利用相应的计算机仿真软件，相关设计人员可以在计算机上完成相应的电路的功能设计、逻辑设计以及进行相应的性能分析等，一直到对印刷电路板的自动设计，这也是未来发展的一种趋势。传统的手工电子线路设计都是以相关经验和成熟的电路数据为根据，进而完成对电路参数的预定，之后通过制定相应的实验板，再用实际的元器件在实验板上进行相应的试验和调试，测得相应的数据后再与原来的电路参数进行比较，进而对原来设计的电路参数进行相应的修改。但针对实验室器材和相关设备有限的情况，在电子线路的实验和设计中，通过使用相应的电路设计仿真软件，也能弥补电子线路实验教学中存在的不足。

一、Protel 99仿真软件的原理图设计基础

（一）电路原理图相关概念

对电路原理图编辑，就是使用相应的电子元器件的电气图形符号，以及绘制电路原理图所需要的导线、总线等绘图工具，对电子线路系统中每个元器件之间的连接关系进行相应的描述，这是一种符号化、图形化的语言。电阻、电容、三极管等组件，通过利用导线、电气节点以及接地符号等将上述组件连接在一起。

（二）电路板设计的相关步骤

首先是对电路原理图的设计，在这个环节中主要是使用Protel 99 SE仿真软件的原理图设计系统来绘制一张电路原理图;接着生成相应的网络表，网络表可以从电路原理图中获取，也可以从印刷电路板中进行提取。然后对印刷电路板（PCB）的设计，利用Protel 99仿真软件完成电路板的版面设计，进而完成布线工作;最后生成相应的印刷电路板报表，在生成相应的印刷电路板的有关报表后，再打印出来相应的印刷电路图。

二、Protel 99 SE电路仿真

Protel 99 SE电路仿真分析方法Protel 99 SE提供如下仿真分析方法：百流工作点分析;瞬态/傅立叶分析;直流扫描分析;交流小信号分析;噪声分析;参数扫描分析;温度扫描分析;传递函数分析;蒙特卡罗分析。

Protel 99電路仿真步骤首先加载仿真元件库，然后按照常规方法绘制电路原理图，并添加电源和信号源，再设定电路中元件的参数以及电路的初始状态，经过ERC检查无误后就可以设置仿真分析的参数，进行电路的仿真。

三、Protel 99 SE仿真软件在电子线路设计中的应用实例

我们以分压式射极放大电路为例：

在电子线路实验中，通过使用Protel 99仿真软件对实验中的一个共发射极单管放大电路进行应用分析。通过使用rotel99仿真软件，对电路进行相应的波形观察以及交直流分析。

（一） 创建相应的实验电路

通过使用Protel 99仿真软件新建一个数据库，在新建的数据库中构建相应的原理图。将电路图中所有的元件从元件仿真库调出来，进行相应的布局并设置好相应的参数，接着再连接相应的导线。电路所用的元件均取自于仿真库，但在电路图中需要观察波形的地方必须添加网络标号：ui、uo。电源需添加一个直流电压源：VCC，其电压为V。绘制好放大电路仿真电路图，如图1所示。

（二）印刷电路板PCB设计

启动印刷电路板设计编辑器，在Protel 99 SE仿真软件中创建一个新的PCB文件，执行菜单命令，系统会显示出新建文件对话框，选择创建新的PCB文件，同时文件名的设置可以被更改。接着规划好相应的电路板，根据电路的设计要求确定好电路板的尺寸，在确定好相应的尺寸后，在禁止布线层绘制相应的电路板。

共发射极单管放大电路PCB，如图2所示。

（三）电路的仿真分析

首先是针对静态工作点的分析，在Protel 99仿真软件中执行相应的菜单，在弹出的相应设置窗口页面选择Operating Point Analysis，这时就会得到电路的静态工作点分析表，其分析表如图3所示，通过对分析表的数据进行观察，可以发现静态工作点正确，并且电路处于放大的状态。

对电路的交流小信号进行分析，通过执行相应的菜单，在弹出的相应设置窗口页面选择AC Small Signal Analysis，这时就可以得到电路的交流信号分析表，可以发现该共射放大电路的放大倍数。

（四）电路的动态分析仿真

此电路为放大电路，欲找出在定时元件RB1和RB2的不同取值时，电路的输出波形。为此在仿真分析类别选项中，设置了“动态分析”（nsientAnalysis）。如图4所示，RB1和RB2的不同取值Uo的输出信号出现的不同波形。

通过上述一些实例，可以看出运用Protel 99SE能将实验过程中难以实现的一些实验现象反映得淋漓尽致，有助于对难点的理解。使用Protel 99 SE仿真软件进行印刷电路板的设计，在这个过程中，Protel 99 SE仿真软件提供了丰富的设计规则，与传统的设计相比较，使用Protel 99 SE仿真软件这种开放的仿真电子实验平台，用户可以通过操纵相应的程序就可以进行电路板相关参数的设置，以及控制自动布线的过程，减少了实现布线后的手动修改工作。使用该软件能进行各种类型、不同程度的电子线路设计，从而对相关电子线路进行优化。通过在电子线路设计中使用Protel 99 SE仿真软件，可以大大提高PCB的设计效率，极大地减轻用户的设计工作量。在电子线路实验和设计中，使用计算机仿真教学可以培养学生的设计思想，在计算机仿真教学中，也能为学生进行电子线路设计提供更好地手段。

参考文献：

[1]马中秋，杨芳.Protel 99SE软件在电子线路实验中的应用[N].长江大学学报（自科版），2006（4）：529-530.

[2]邱红.Protel 99仿真软件在电子线路实验与设计中的应用[N].大连大学学报，2005（2）：11-13.

[3]及力.Prote l99 SE原理图与PCB设计教程[M].北京：电子工业出版社，2004.

[4]梁恩主，梁恩维.Plntel99sE电路设计与仿真应用[M].北京：清华大学出版社.

[作者简介]

王风（1981—），女，江西景德镇人，汉族，本科，中一，研究方向：电子信息方向。

[作者单位]

广东省中山市港口理工学校

（编辑：王洁雅）