集成電路測試儀電源電路的仿真設(shè)計研究與應(yīng)用
集成電路測試儀可用來測量集成電路的好壞筑渴，在電子實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用廣泛。在實(shí)際使用中泼剩，發(fā)現(xiàn)部分廠家生產(chǎn)的測試儀存在一些問題稼炉，如電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載加重后容易出現(xiàn)死機(jī)或復(fù)位不正常現(xiàn)象瓜释，這對實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和實(shí)驗(yàn)室管理有很大影響，也是困擾實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的常見問題阎敬，必須予以解決险锻。本文通過某一種測試儀電源電路的改進(jìn)的試驗(yàn)，會給實(shí)驗(yàn)室管理者以借鑒魄帽。
在電路設(shè)計中用到EDA(Electronics Design Au-tomation现喳，電子設(shè)計自動化)技術(shù)。在進(jìn)行電路改進(jìn)前犬辰，從電路參數(shù)設(shè)計嗦篱，電路功能仿真驗(yàn)證等都在計算機(jī)上先用EDA軟件完成，不但縮短了電路設(shè)計時間幌缝，而且大大地節(jié)約了成本灸促。
EDA技術(shù)是隨著集成電路和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種高級、快速涵卵、有效的電子設(shè)計自動化工具浴栽。它經(jīng)歷了計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Assist De-sign，CAD)轿偎、計算機(jī)輔助工程設(shè)計(Computer Assist Engineering Design典鸡，CAE)和電子設(shè)計自動化(Elec-tronic Design Automation，EDA)三個發(fā)展階段坏晦。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計萝玷，具有以下幾個特點(diǎn)：用軟件的方式設(shè)計硬件；用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的昆婿；對設(shè)計電路功能是否正確可進(jìn)行仿真分析立骄。
目前流行的EDA軟件有Protel 99 SE，EWB，Multisim潘娄，PSpice等幾種嚎姨。本文運(yùn)用Protell 99 SE中的Advanced SIM 99仿真功能對所改進(jìn)的電路進(jìn)行仿真和應(yīng)用。
1 EDA仿真在測試儀電源電路設(shè)計中的應(yīng)用
學(xué)校電工電子實(shí)驗(yàn)室有多臺LM-800C數(shù)字集成電路測試儀持拐，在使用中有時會出現(xiàn)死機(jī)勘职，復(fù)位不正常現(xiàn)象啰哪。通過研究略菜，發(fā)現(xiàn)電源電路存在問題：電源擴(kuò)展能力差，帶負(fù)載能力弱侵宝。筆者根據(jù)其PCB(Printed Circuit Board池粘，印制電路板)繪制出其電源電路原理圖，如圖1所示省喝。
圖1中胆誊，78M05為5 V三端穩(wěn)壓器，RL為測試儀負(fù)載肛度，實(shí)際上是待測集成電路傻唾。
限于篇幅，只繪制主要部分承耿，電源線路濾波器在圖中未畫出冠骄。通過研究，發(fā)現(xiàn)電源電路存在問題：電源擴(kuò)展能力差加袋，帶負(fù)載能力不強(qiáng)凛辣，有時會出現(xiàn)死機(jī)、無法復(fù)位現(xiàn)象职烧。通過對其電源電路的改進(jìn)扁誓，增加了擴(kuò)流電路，從而解決了實(shí)際使用中存在的問題阳堕。
1．1 測試儀電源電路的擴(kuò)流設(shè)計
為了節(jié)約成本跋理，不能對原來電路進(jìn)行全新設(shè)計，只能在原來電源電路基礎(chǔ)上恬总，通過增加部分電路來增強(qiáng)其帶負(fù)載能力前普。改進(jìn)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(wěn)定辱雅，紋波小麦荸。
(2)增加了擴(kuò)流電路，當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定或測試系統(tǒng)負(fù)載增大時怨颜，電源帶負(fù)載能力強(qiáng)喷融，輸出電壓穩(wěn)定木鸭。圖2為經(jīng)過改進(jìn)的帶擴(kuò)流功能的電路，帶負(fù)載能力較強(qiáng)淹摧，能擴(kuò)大電路的輸出電流巴俯。Q1為外接擴(kuò)流功率三極管，R1為Q1的偏置電阻钾抛。該電路帶負(fù)載能力與Q1的參數(shù)有關(guān)漏炕。C1，C4為濾波電容衣夏，C2為0．33μF扭享，可抵消輸入接線的電感效應(yīng)，C3可防止高頻自激匙蚣，消除高頻噪聲续膳，改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。
電源電路擴(kuò)展輸出電流的工作原理：二極管D1用于消除三極管Q1的發(fā)射結(jié)Ube對輸出電壓的影響(相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓0．7 V)收班，并提供電容C4的放電回路坟岔。設(shè)三端穩(wěn)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摔桦，因而負(fù)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很小炮车，與Imax相比可忽略不計，I比Imax大許多酣溃，可見輸出電流提高了，從而可提高電源的帶負(fù)載能力纪隙。
1．2 兩種電路帶負(fù)載能力的仿真對比驗(yàn)證
可用Protell 99 Advanced SIM 99對原電路(圖1)和改進(jìn)后的電路(圖2)進(jìn)行仿真分析赊豌，以驗(yàn)證二者的帶負(fù)載能力。
(1)仿真參數(shù)設(shè)置
首先進(jìn)行仿真參數(shù)設(shè)置绵咱，進(jìn)行瞬態(tài)分析與傅里葉分析碘饼，仿真參數(shù)設(shè)置對話框如圖3所示。
為了突出顯示悲伶，顯示器上只顯示兩個波形艾恼，其中in為輸入端，out為輸出端锨耍。
(2)仿真波形對比分析
用Protell 99 Advanced SIM 99對圖1所示電路進(jìn)行仿真执摆，發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載變重，超過78M05最大輸出電流(0．7 A)時平俩，將使輸出電壓的紋波增大缅叔，輸出電壓(out)下降且不穩(wěn)定，out波形有明顯的波動泡缠，5 V下降為4 V左右趟蛋，且輸出(out)波形不平滑邪船，紋波大。負(fù)載變重后的仿真波形如圖4所示同嚷。
為了增大電源的帶負(fù)載能力羔峭，在原電路的基礎(chǔ)上加擴(kuò)展電流三極管Q1后，帶同樣的負(fù)載甫知，輸出電壓很穩(wěn)定(5 V)缅钠，仿真波形如圖5所示。
從輸出波形(out)可以看出绑雄，電壓很穩(wěn)定展辞，沒有紋波。
1．3 設(shè)計電路的應(yīng)用效果
經(jīng)改進(jìn)后的電源電路万牺，在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際使用中罗珍，再未發(fā)現(xiàn)死機(jī)或不能正常復(fù)位現(xiàn)象，證明通過EDA仿真所設(shè)計的電路在使用中獲得成功脚粟。
2 結(jié) 語
用EDA仿真技術(shù)能方便電路設(shè)計覆旱，并可驗(yàn)證電路設(shè)計的正確性。通過對兩種電路的仿真對比核无，說明改進(jìn)后電源電路帶負(fù)載能力強(qiáng)扣唱，這在實(shí)際使用中得到驗(yàn)證。
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