基于Protel DXP的简单RC电路分析与仿真

王华荣，谢海智

（1.广东科技学院,广东 东莞，523083；2.中国铁通东莞分公司,广东 东莞 523000)

RC电路在实际应用中非常广泛，比如积分电路、微分电路、滤波电路，检波电路、耦合电路等等。它的一阶系统是最基本的一阶动态电路。根据电路的设计要求，主要是设计具体电路中的R和C参数，一般通过RC电路的过渡过程过程来分析电路的性能。与一阶系统相比，二阶系统更加复杂，理论分析非常复杂，本文主要利用计算机辅助设计软件进行仿真设计，讨论了二阶RC电路的时域分析。

1 RC电路的时域分析

在电路分析中，一阶RC电路的时域分析是最简单的电路，它是在直流电源信号的激励下，电路中电压和电流的过渡过程曲线可用三要素公式求得。其中的一个重要参数是时间常数，它决定了过渡过程的快慢。时间常数τ=RC，如果改变R、C值，就可以得到不同时间常数下的过渡过程曲线。比如电容两端瞬时电压uc(t)的大小与时间常数τ= RC的数值有关。增大τ值可以通过改变R和C的数值实现。二阶RC电路比较复杂，其输出由电路结构和参数，输入信号有关，输出表达式复杂。

2 Protel DXP 电路仿真

Protel DXP提供了一个功能强大的A/D混合信号模拟仿真器，该仿真器是采用美国Bkerkeley学校最新的Spice模拟模型和XSPICE数字模型仿真程序。它既可以对模拟电路进行仿真，还可以对数字电路进行仿真。在整个电路设计过程都可以查看和分析电路的性能指标，找到问题的所存在，改正电路或电路参数，得到满意的仿真效果。

电路仿真是指在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程，并计算出在给定Protel DXP条件下电路中各节点的输出波形。电路仿真主要包括电路原理图设计、元件模型的仿真属性设置、电路的网表结构以及仿真方式设置等。

3 简单RC电路仿真

当RC电路原理图如图1所示。负载电路RL=500KΩ，电源V1是一个脉冲信号，设了三个节点IN、X、OUT，利用Protel DXP对这三个点进行仿真。

图1 RC电路原理图

电源信号参数的设定如图2所示，图形如图3输入电源信号IN曲线（即第一条曲线）

图2 电源信号参数

利用Protel DXP 仿真如图3（a），X曲线(即第三条曲线)是一阶输出信号，OUT曲线(即第二条曲线)是二阶输出带负载的输出信号。当负载电阻RL=1MΩ时，如图3（b）。

图3 电路仿真图

从这个图，我们可以看到，当RL=500KΩ时，二阶输出曲线（即OUT曲线）大大滞后于一阶输出曲线（即X曲线），响应速度慢。当RL=1MΩ时，二阶输出曲线（即OUT曲线）几乎与一阶输出曲线（即X曲线）同步，响应速度快。两图中，一阶输出曲线（即X曲线）几乎无变化。

4 结论

利用Protel DXP 对一个简单RC电路的仿真，可以观察到参数对输出曲线的影响，是很明显的。在实际应用电路，可以根据需要的不同，设置电阻R和电容C参数，从电阻R或电容C取出输出电压。在教学中，RC电路是一个最基本的电子电路。对这个电路的分析，归纳，总结，学生会加深对电路基本知识的掌握，并丰富教学内容，更好地培养他们的学习兴趣，对他们的创新思维能力提高有着很重要的意义。

[1]谈世哲.Protel DXP 2004电路设计基础[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2]俎云霄,李巍海,吕玉琴.电路分析基础[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]许树玲. 一阶RC电路时间常数测量的难点及解决方案[J].大学物理实验,2010(05):20-21.