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集成電路測試儀可用來測量集成電路的好壞，在電子實驗室中應用廣泛。在實際使用中，發現部分廠家生產的測試儀存在一些問題，如電網電壓波動或負載加重后容易出現死機或復位不正常現象，這對實驗進程和實驗室管理有很大影響，也是困擾實驗指導老師的常見問題，必須予以解決。本文通過某一種測試儀電源電路的改進的試驗，會給實驗室管理者以借鑒。 在電路設計中用到EDA(Electronics Design Au-tomation，電子設計自動化)技術。在進行電路改進前，從電路參數設計，電路功能仿真驗證等都在計算機上先用EDA軟件完成，不但縮短了電路設計時間，而且大大地節約了成本。 EDA技術是隨著集成電路和計算機技術的飛速發展應運而生的一種高級、快速、有效的電子設計自動化工具。它經歷了計算機輔助設計(Computer Assist De-sign，CAD)、計算機輔助工程設計(Computer Assist Engineering Design，CAE)和電子設計自動化(Elec-tronic Design Automation，EDA)三個發展階段。利用EDA技術進行電子系統的設計，具有以下幾個特點：用軟件的方式設計硬件；用軟件方式設計的系統到硬件系統的轉換是由有關的開發軟件自動完成的；對設計電路功能是否正確可進行仿真分析。 目前流行的EDA軟件有Protel 99 SE，EWB，Multisim，PSpice等幾種。本文運用Protell 99 SE中的Advanced SIM 99仿真功能對所改進的電路進行仿真和應用。 1 EDA仿真在測試儀電源電路設計中的應用 學校電工電子實驗室有多臺LM-800C數字集成電路測試儀，在使用中有時會出現死機，復位不正常現象。通過研究，發現電源電路存在問題：電源擴展能力差，帶負載能力弱。筆者根據其PCB(Printed Circuit Board，印制電路板)繪制出其電源電路原理圖，如圖1所示。 圖1中，78M05為5 V三端穩壓器，RL為測試儀負載，實際上是待測集成電路。 限于篇幅，只繪制主要部分，電源線路濾波器在圖中未畫出。通過研究，發現電源電路存在問題：電源擴展能力差，帶負載能力不強，有時會出現死機、無法復位現象。通過對其電源電路的改進，增加了擴流電路，從而解決了實際使用中存在的問題。 1．1 測試儀電源電路的擴流設計 為了節約成本，不能對原來電路進行全新設計，只能在原來電源電路基礎上，通過增加部分電路來增強其帶負載能力。改進中需要考慮的問題： (1)選擇合適的濾波電容。電源輸出直流電壓要穩定，紋波小。 (2)增加了擴流電路，當電源電壓不穩定或測試系統負載增大時，電源帶負載能力強，輸出電壓穩定。圖2為經過改進的帶擴流功能的電路，帶負載能力較強，能擴大電路的輸出電流。Q1為外接擴流功率三極管，R1為Q1的偏置電阻。該電路帶負載能力與Q1的參數有關。C1，C4為濾波電容，C2為0．33μF，可抵消輸入接線的電感效應，C3可防止高頻自激，消除高頻噪聲，改善負載的瞬態響應。 電源電路擴展輸出電流的工作原理：二極管D1用于消除三極管Q1的發射結Ube對輸出電壓的影響(相當于發射結的導通電壓0．7 V)，并提供電容C4的放電回路。設三端穩壓器78M05的最大輸出電流為Imax，則晶體管的最大基極電流Ib=Imax-IRL，因而負載RL上電流的最大值I可表示為： 一般三極管的基極電流Ib很小，與Imax相比可忽略不計，I比Imax大許多，可見輸出電流提高了，從而可提高電源的帶負載能力。 1．2 兩種電路帶負載能力的仿真對比驗證 可用Protell 99 Advanced SIM 99對原電路(圖1)和改進后的電路(圖2)進行仿真分析，以驗證二者的帶負載能力。 (1)仿真參數設置 首先進行仿真參數設置，進行瞬態分析與傅里葉分析，仿真參數設置對話框如圖3所示。 為了突出顯示，顯示器上只顯示兩個波形，其中in為輸入端，out為輸出端。 (2)仿真波形對比分析 用Protell 99 Advanced SIM 99對圖1所示電路進行仿真，發現當負載變重，超過78M05最大輸出電流(0．7 A)時，將使輸出電壓的紋波增大，輸出電壓(out)下降且不穩定，out波形有明顯的波動，5 V下降為4 V左右，且輸出(out)波形不平滑，紋波大。負載變重后的仿真波形如圖4所示。 為了增大電源的帶負載能力，在原電路的基礎上加擴展電流三極管Q1后，帶同樣的負載，輸出電壓很穩定(5 V)，仿真波形如圖5所示。 從輸出波形(out)可以看出，電壓很穩定，沒有紋波。 1．3 設計電路的應用效果 經改進后的電源電路，在實驗室的實際使用中，再未發現死機或不能正常復位現象，證明通過EDA仿真所設計的電路在使用中獲得成功。 2 結 語 用EDA仿真技術能方便電路設計，并可驗證電路設計的正確性。通過對兩種電路的仿真對比，說明改進后電源電路帶負載能力強，這在實際使用中得到驗證。 |
