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摘 要：应用仿真软件对具体电路进行性能分析已成为现代工程设计中一种行之有效的手段，通过计算机完成电路的性能分析、功能设计、时序测试以及印刷线路板的设计和布线，在计算机中调用元器件和仪器搭接电路，电路的各种参数容易调整，电路分析的过程十分清晰、直观。
关键词：555定时器；仿真软件；电路分析
中图分类号：TM13文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0301-02
Protel是Altium公司推出的EDA软件，Protel是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等。
1 555集成定时器简介
555集成定时器是一种多用途的模拟电路和数字电路相结合的集成电路，利用它可以很方便地实现多种脉冲电路。集成定时器分为双极型和单极型两类，产品型号繁多，但所有定时器的产品型号后三位数码均为555，且同型号器件的功能和外部引脚的排列完全相同，所以将它们统称为555定时器。555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一个基本R-S触发器、一个作为放电通路的三极管及输出驱动电路组成。它的逻辑电路图和电路符号如下图所示：
2 应用仿真软件进行仿真的基本方法
(1)555构成的单稳态触发器仿真。555构成的单稳态触发器仿真电路如下图，输入引脚只在初始阶段输入一个负脉冲。
R、C为外接定时元件。静态时uI为高电平，VCC通过R对C充电，uC上升，当uC≥2VCC/3时，复位控制端TH>2VCC/3，而uI高电平使置位控制端TR>VCC/3，定时器复位，Q=0，Q=1，放电管饱和导通，C经过放电，uC下降，由于uI高电平使TR>VCC/3，因此即使uC≥2VCC/3，定時器也仍然保持复位，Q=0，=1，放电管始终饱和导通，C逐渐将电放完，uC≈0，电路处于稳态。
当触发器uI为低电平时，置位控制端TR2VCC/3,而此时ui已完成触发，回到高电平使置位控制端TR>VCC/3，定时器又复位，Q=0，=1，放电管又导通，电路回到稳态。C放电，电路恢复结束。根据电路的工作原理，代入三要素公式可得：tW=RCLnVCC-0VCC-23VCC=RCLn3≈1.1RC
根据仿真参数计算得到的理论值为tW=1.1RC=29.7ms。仿真参数中输入脉冲设置如下：
(2)555构成的多谐振荡器仿真。555构成的多谐振荡器仿真电路如图。
R1、R2、C为外接的定时元件，接通电源后，VCC对C充电，uC上升，最初uC 随着uC的电压逐渐升高，当uC≥2VCC/3时，复位控制端TH>2VCC/3，置位控制端TR>VCC/3，定时器复位，Q=0，=1，放电管导通，C通过放电，uC下降。当uC≥VCC/3时，又回到复位控制端TH<2VCC/3，置位控制端TR 根据电路的工作原理，代入三要素公式可得：
T=tW1+tW2=(R1+R2)CLnVCC-13VCCVCC-23VCC
+R2CLn0-23VCC0-13VCC
=(R1+R2)CLn2+R2CLn2
=(R1+2R2)CLn2≈0.7(R1+2R2)C
理论计算得到tW1=(R1+R2)CLnVCC-13VCCVCC-23VCC=138.63us
tW2=R2CLn0-23VCC0-13VCC=69.315us
仿真波形如下：
仿真得到的tW1=144.13us，tW2=68.413us
3 结论
可以看到，通过Protel对电路进行仿真，得到的仿真值和理论计算值相当接近，且各元件选择范围广，参数修改方便，不会出现在实际操作中器件损坏和焊接的问题，使得电路的调试变得快捷、方便，可以避免出现仪器不足，器件不全的问题，与传统试验相比，更能突出开放试验教学模式，进一步培养学生的综合分析、开发设计和创新能力，并且整个过程非常简单、直观，与操作实际电路的差别很小，既摆脱了纯理论分析的枯燥与繁琐，又减少了操作实际电路所带来的不便，是理论联系实际的一座桥梁。
电子技术是一门试验性很强的学科，电子技术理论的教学最好和试验同步进行，以加强感性认识。试验需要测量仪器和电子元件，受到客观条件的限制，而用仿真得方法摆脱了这些约束。用电路仿真试验验证理论分析结论是一种有效的方法，电子技术教学中的绝大部分电路都能够应用Protel进行虚拟试验，如果在电子技术理论课教学中用Protel作为辅助教学手段，可以起到事半功倍的效果。
仿真试验不但可以正确地反映电子技术教学上的定性成果，还可以让学生自行设定各种参数进行仿真试验，容易积累各种经验数据。并且可以自行设计各种电路进行仿真，对开发学生的学习潜能很有帮助。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：555定时器；仿真软件；电路分析
中图分类号：TM13文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0301-02
Protel是Altium公司推出的EDA软件，Protel是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等。
1 555集成定时器简介
555集成定时器是一种多用途的模拟电路和数字电路相结合的集成电路，利用它可以很方便地实现多种脉冲电路。集成定时器分为双极型和单极型两类，产品型号繁多，但所有定时器的产品型号后三位数码均为555，且同型号器件的功能和外部引脚的排列完全相同，所以将它们统称为555定时器。555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一个基本R-S触发器、一个作为放电通路的三极管及输出驱动电路组成。它的逻辑电路图和电路符号如下图所示：
2 应用仿真软件进行仿真的基本方法
(1)555构成的单稳态触发器仿真。555构成的单稳态触发器仿真电路如下图，输入引脚只在初始阶段输入一个负脉冲。
R、C为外接定时元件。静态时uI为高电平，VCC通过R对C充电，uC上升，当uC≥2VCC/3时，复位控制端TH>2VCC/3，而uI高电平使置位控制端TR>VCC/3，定时器复位，Q=0，Q=1，放电管饱和导通，C经过放电，uC下降，由于uI高电平使TR>VCC/3，因此即使uC≥2VCC/3，定時器也仍然保持复位，Q=0，=1，放电管始终饱和导通，C逐渐将电放完，uC≈0，电路处于稳态。
当触发器uI为低电平时，置位控制端TR
根据仿真参数计算得到的理论值为tW=1.1RC=29.7ms。仿真参数中输入脉冲设置如下：
(2)555构成的多谐振荡器仿真。555构成的多谐振荡器仿真电路如图。
R1、R2、C为外接的定时元件，接通电源后，VCC对C充电，uC上升，最初uC
T=tW1+tW2=(R1+R2)CLnVCC-13VCCVCC-23VCC
+R2CLn0-23VCC0-13VCC
=(R1+R2)CLn2+R2CLn2
=(R1+2R2)CLn2≈0.7(R1+2R2)C
理论计算得到tW1=(R1+R2)CLnVCC-13VCCVCC-23VCC=138.63us
tW2=R2CLn0-23VCC0-13VCC=69.315us
仿真波形如下：
仿真得到的tW1=144.13us，tW2=68.413us
3 结论
可以看到，通过Protel对电路进行仿真，得到的仿真值和理论计算值相当接近，且各元件选择范围广，参数修改方便，不会出现在实际操作中器件损坏和焊接的问题，使得电路的调试变得快捷、方便，可以避免出现仪器不足，器件不全的问题，与传统试验相比，更能突出开放试验教学模式，进一步培养学生的综合分析、开发设计和创新能力，并且整个过程非常简单、直观，与操作实际电路的差别很小，既摆脱了纯理论分析的枯燥与繁琐，又减少了操作实际电路所带来的不便，是理论联系实际的一座桥梁。
电子技术是一门试验性很强的学科，电子技术理论的教学最好和试验同步进行，以加强感性认识。试验需要测量仪器和电子元件，受到客观条件的限制，而用仿真得方法摆脱了这些约束。用电路仿真试验验证理论分析结论是一种有效的方法，电子技术教学中的绝大部分电路都能够应用Protel进行虚拟试验，如果在电子技术理论课教学中用Protel作为辅助教学手段，可以起到事半功倍的效果。
仿真试验不但可以正确地反映电子技术教学上的定性成果，还可以让学生自行设定各种参数进行仿真试验，容易积累各种经验数据。并且可以自行设计各种电路进行仿真，对开发学生的学习潜能很有帮助。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。