Proteus在模拟电路中仿真应用Proteus在很多人接触都是因为她可以对单片机进行仿真，其实她在模拟电路方面仿真能力也很强大。

下面对几个模块方面的典型带那路进行阐述。

第1部分模拟信号运算电路仿真
1.0 运放初体验
运算，顾名思义，正是数学上常见的加减乘除以及积分微分等，这里的运算电路，也就是用电路来实现这些运算的功能。

而运算的核心就是输入和输出之间的关系，而这些关系具体在模拟电路当中都是通过运算放大器实现的。

运算放大器的符号如图1所示。

同相输入端，
输出信号不反相
反相输入端，
输出信号反相
输入端
图1 运算放大器符号
运算器都工作在线性区，故进行计算离不开工作在线性区的“虚短”和“虚断”这两个基本特点。

与之对应的，在Proteus中常常用到的放大器有如图2几种。

3
2
1
4
1
1
U1:A
TL074
3
2
6
7
415
U5
TL071
3
2
6
7
415
U6
741图2 Proteus中几种常见放大器
上面几种都是有源放大器件，我们还经常用到理想无源器件，如图4所示，它的位置在“Category”—“Operational Amplifiers”—“OPAMP”。

图4 理想无源放大器件的位置
1.1 比例运算电路与加法器
这种运算电路是最基本的，其他电路都可以由它进行演变。

（1）反相比例运算电路，顾名思义，信号从反相输入端进入，如图5所示。

RF
10K
R1
2K
Volts
-5.00
R1(1)
图5 反相比例运算电路
由“虚断”“虚短”可知：f
o i 1
*R u u R =-
我们仿真的值：11(1)1
,2,10i f U R V R K R K ====，
故5
o U V =-。

（2）反相加法运算电路，如图6所示，与反相比例运算电路相比多了几个输入信号。

RF
10K
R1
5K
Volts
-6.00
R1(1)
R2
5K R3
5K
图6 反相加法运算电路
满足的运算法则为：f f f o i1i2i3123
(
***)R R R
u u u u R R R =-++ 我们仿真的值：1231(1)1
,5,10i f U R V R R R K R K ======， 故f f f o i1i2i3123
(
***)6R R R
u u u u V R R R =-++=-。

（3）同相比例运算电路，顾名思义，信号从同相输入端进入，如图7所示。

RF
5K
R2
1K
Volts
+3.00
R2(2)
R1
1K
图7 同相比例运算电路
满足的运算法则为： f
o i 1
(1)*R u u R =+
我们仿真的值：122(3)0.5
,1,1,5i f U R V R K R K R K =====， 故，f o i 1(1)*R u u R =+
=5
(1)*0.5 3.0V 1
+= （4）同相加法运算电路，如图8所示，与同相比例运算电路相比也只是多了几个输入。

RF
5K
R2
1K
Volts
+2.25
R2(1)
R3
1K
R4
1K
R1
1K
R
1K
图8 同相加法运算电路
满足的运算法则为： f o i 1i 2
i 31123
'(1)*(***)R R 'R 'R
u u u u R R R R =+++ 其中，R'=R 2//R 3//R 4//R 。

我们仿真的值：12342(1)0.5
,1,1,5i f U R V R K R R R K R K =======， 故，f o i1i2i31123
(1)*(***)R R'R'R'
u u u u R R R R =+
++
50.250.250.25(1)*(*0.5*0.5*0.5) 2.25V 1111
=+++=
1.2 积分器与微分器
（1）积分器如图9所示，与反相比例运算电路相比，只是将反馈电阻R f 换成电容C f ，信号发生器设置成10mV 、1kHz 的方波。

示波器设置的界面如图10所示。

其中Waveform 用来选择波形型号，Frequency 进行频率设定，Amplitude 进行幅度设定。

A B C
D
AM
FM
+
-
R2
10K
R1
10K
R3
20K
C1
0.047uF
图9 积分器
图10 信号发生器界面
仍然由“虚短”和“虚断”得到，运算法则为： o i 1f 1
d *u u t R C =
⎰
-
图9的仿真结果如图11所示。

方波在半周期内是直线输出，积分后就成了线性输出——三角波。

图11 积分器仿真结果
（2）微分器，如图12所示，与积分器相比，将反馈电容C f 与反相输入端R 1对调。

信号发生器设置成10mV 、1kHz 的三角波。

A B C
D
AM FM
+
-
R2
1K
RF
1K
C1
510pF
图12 微分器
满足的运算法则为： i
o f 1
d **d u u R C t
=- 图12的仿真结果如图13所示.三角波在半周期内是线性输出，经过微分后，就成了直线输出——方波。

图13 微分器仿真结果
1.3 波形发生器
由上面的函数型号发生器可以看到，能将常用的波形都输出来。

然而，波形中最基本的算方波，经过一次积分可以变成三角波，经过两次积分就变成三角波。

这里运用555定时器来形成方波。

555定时器组成的多谐振荡器是在内部通过对电容的充放电，改变比较器（运放构成）的输入电压，从而使触发器改变状态的。

电路如图14所示。

其中Out1、Out2和Out3分别输出的波形如图15所
示。

R
4
DC
7
Q 3G N D
1
V C C
8
TR 2
TH
6
CV
5
U1
555
C1
10uF
R1
10k
C2
47nF
C3
10nF
R2
10k
R3
10k
C4
10nF
C5
1nF
C6
1nF
RV1
20k
R4
62k
R5
1k
out1
out2
out3
A B C D
图14 波形发生电路
图15 波形发生电路仿真结果
1.4 直流电源
电子产品中很多地方都需要直流电源来供电。

这种电源虽然可以考虑直接使用干电池，但比较经济实用的办法是利用由电网提供的交流电源经过整流、滤波和稳压以后得到的。

对于一般直流电源，包括电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路四个组成部分。

对于直流电源的主要要求是，输出的电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时能基本保持不变；直流输出电压平滑，脉动成分小；交流电变换成直流电时的转换效率高。

其电路仿真图见图16.
BR1
DF08S
R1
10k
C1
470u AC Volts
+8.44
VI
1
VO
3
G
N
D
2
U1
7805
AC Volts
+5.00
C2
0.1uF
C4
0.1uF
A
B
C
D
C3
470u
图16 直流稳压电源
（1）变压电路
这部分通过变压器将幅值较大交流电变为幅值更小的交流电。

这部分图16没有体现。

（2）整流电路
整流电路的作用是将交流电变换成直流电。

采用桥式整流电路，它由4个二极管构成桥式电路，电路如图5-73所示。

（3）滤波电路
整流电路虽然可以将交流电变成直流电，但输出的电压是单相脉动的，在很多设备中，这种脉动是不允许的，因此我们还必须设计出减小脉动程度的电路，这就是滤波电路。

滤波电路也有很多种，这里采用电容滤波。

他的原理：电容为储能元件，两端的电压不能在电路状态改变时跳变。

在负载的两端加上一个电容
就构成了简单的电容滤波电路。

正相时给电容充电，负相时电容给负载放电，电压就不变相了。

（4）稳压电路
采用集成稳压块7805，将输出的电源恒定在5V大小。

经过上面几个环节后的，仿真结果图如图17所示。

图17 直流稳压电源仿真结果图
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