近几年来,随着电子技术的发展,电子工程师调试电子电路的手段和步骤也发生了革命性的变化。传统的电子电路(包括模拟电子电路、数字电子电路、单片机及嵌入式系统电路等)开发步骤是:①购买相关的电子元器件;②绘制电路原理图;③根据电路原理图在面包板上搭出实际电路;④在示波器、信号发生器、直流电源、频率计、逻辑分析仪和万用表等电子仪器的配合下调试电路(如果是单片机或嵌入式系统电路,还要编写相应的程序,直到调试完成);⑤绘制PCB图,制板,焊接,再调试,直到完成。
新方法的开发步骤是:①在计算机上用仿真软件绘制电路原理图。②在计算机上使用仿真软件调试——绘制一个电灯,这个电灯就能点亮;绘制一个扬声器,这个扬声器就能发声;绘制一个电动机,这个电动机就能转动……边改边试,直至调试完成(对于单片机或嵌入式系统电路,也要编写相应的程序)。③购买电子元件,用同一软件绘制PCB图,制板,焊接,再调试,直到完成。
新方法与传统方法的主要区别是,新方法无须预先购买电子元器件,在计算机上就可调试完成(一种方案不行,可以换另一种方案),从而可以大大加快开发进度,降低开发费用,可谓省时、省力、省工、省钱。
英国Labcenter electronics公司开发的电路分析与实物仿真软件Proteus ISIS就是这样一种软件。它运行于Windows操作系统,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟元器件、集成电路和众多的单片机系统。Proteus 软件既可以用于设计电路原理图,也可以绘制PCB图,还可以实现交互可视化仿真。Proteus ISIS软件提供了30多种元器件库、上万个元器件。元器件涉及电阻、电容、二极管、三极管、MOS管、变压器、继电器、放大器、各种激励源、300多种微控制器、TTL和CMOS集成电路等。Proteus ISIS软件提供了多个虚拟仪表,如示波器、逻辑分析仪、定时器/计数器、虚拟终端、信号发生器、图形发生器、交/直流电压表、交/直流电流表等。可以说,Proteus 软件是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。
本书介绍使用Proteus 软件调试和仿真模拟电子电路。本书首先介绍Proteus软件的使用方法,然后用大量篇幅介绍Proteus 软件调试和仿真模拟电子电路的实例。
模拟电子技术和数字电子技术一样,都是工科院校电子工程类专业学生的必须掌握的专业基础知识。我们在介绍模拟电子电路调试方法时,所涉及的内容及编排次序也大致是按照普通模拟电子电路教材的内容和次序进行安排的。
全书共分为8章,第1章介绍Proteus软件使用用法,侧重于介绍调试和仿真模拟电子电路的方法。第2章至第8章介绍调试和仿真模拟电子电路的实际范例,内容涉及常用半导体器件、分立元件放大电路、模拟信号运算电路、有源滤波器电路、电压比较器、波形发生电路及信号转换电路、直流电源。
为便于读者阅读、学习,特提供本书范例下载资源,请访问http://yydz.phei.com.cn网站,到“资源下载”栏目下载。范例下载资源中的内容仍是以书中章节为单位。在范例下载资源中每一章(第1~8章)下,都有以节为单位的文件夹,打开节文件夹,内有多个以所仿真实例名称命名的文件夹。要调试哪个实例就打开相应的文件夹,文件夹内通常不止一个文件,其中,扩展名是“DSN”的文件是Proteus仿真原理图文件。在已安装Proteus 软件的前提下,双击具有“DSN”扩展名的文件就可以直接进入显示电路原理图的界面,也就是Proteus的调试状态。此时,就可以进行仿真和调试了。书中的所有例子都已在Proteus环境下调试通过,读者既可以原封不动地运行它,也可以用代替法替换其中的部分或全部元器件及其参数后再运行它,可以边改边试。
目前,一般工科院校的电子、计算机、通信、机电等专业都开设有模拟电子技术和数字电子技术课程,本书可作为在校学生学习模拟电子技术这门课程的辅助教材。模拟电子技术是一门实践性很强的课程,本书偏重于实践,书中所有实例均可重现且易于重现,可使读者在极短的时间内掌握一个半导体器件、一个模拟电子实用电路或模拟集成电路芯片的用法。本书通俗易懂,特别适合初学者或入门者自学使用,也可作为高等学校相关专业的教学用书。
在编写过程中,参考了许多国内的优秀教材(如清华大学华成英、童诗白、杨素行等老师主编的教材),也得到了电子工业出版社张剑先生的指导和帮助。同时,得到杜菲、姜鸿斌等同志的协助。在此,向以上单位和个人表示衷心感谢。
由于编著者水平有限且时间仓促,书中难免存在缺点和错误,恳请读者批评指正,作者的电子邮箱为dushuchun@263.net。
编著者