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Ｐｒｏｔｅｌ ９９ｓｅ仿真在《彩色电视机原理与维修》教学中的应用
作者：黄建辉
[关键词]仿真 彩色电视信号 教学
一、Protel 99se 仿真软件的教学功效分析
目前，市场流行的电子仿真软件众多，如Protel 99se、multisim2001、Tina、OrCAD等，虽各有优劣，但都具有功能强大、概念明确、过程清晰、显示直观、结果准确等特点。以Protel 99se仿真软件为例，仿真器分析的方法有交流小信号分析、瞬态分析／傅里叶分析、噪声分析、参数扫描分析、直流扫描分析、温度扫描分析、直流传输函数分析、蒙特卡罗分析等。其中，交流小信号分析、瞬态分析／傅里叶分析应用得比较广泛，在一定条件下以此来代替实验，可以收到很好的教学效果。
交流小信号分析（AC Small Signal Analysis）是一种线性频域分析，能显示电路的频率响应。仿真程序会首先分析、计算电路的直流工作点，以确定电路中非线性元件的线性化模型参数，然后在设计者指定的频率范围内对变换后的线性化电路进行频率扫描分析，如分析放大电路的幅频特性等。
而瞬态／傅里叶分析（Transient／Fourier Analysis）则是一种非线性频域分析，它可以在给定激励信号的条件下，计算电路的时域响应，产生的输出象示波器，可输出指定信号的波形形成过程及稳定的输出波形，所有输出的量都是时间的函数。如要显示信号的各种波形，就可以用它来分析。特别是要在同一时间轴上同时显示多个信号的波形，其效果就会更明显，且便于比较几个信号的变化关系。
当对电路进行仿真分析时，应对相应的运行仿真条件进行设置，设置在原理图窗口中菜单Simulate／Setup中进行，页面如图1所示：
对电路进行仿真的步骤如下：①用仿真元件画出原理图，并设置元件的仿真参数；②在仿真电路原理图中添加电源及激励源；③设置仿真节点及电路的初始状态，并进行错误规则检查；④设置仿真分析参数，并运行仿真，以得到仿真结果。
二、用Protel 99se 仿真彩色电视信号
1.画出原理图（如图2）。其中，VR、VG、VB分别表示三基色信号，VY表示亮度信号，R—Y、G—Y、B—Y表示三色差信号，在本电路中，由电阻R1、R2、R3、R4组成一个矩阵电路，并将三基色信号复合成亮度信号。根据亮度方程，各电阻阻值的选择满足如下关系：R4/R1 = 0.30；R4/R2 = 0.59；R4/R3 =0.11。考虑到电阻R1、R2、R3、R4对信号的衰减，亮度信号幅度的变化，设置了一组由R10、R11，R20、R21，R30、R31组成的分压电路，使分压后的三基色信号的幅度和亮度信号的幅度相同。M1、M2、M3是三个减法器，可在元件库SIM/MATH.LIB中选择SUBV，以实现等幅度的三基色信号，以及亮度信号相减而产生的三色差信号。
2.放置电源和激励源，本仿真电路中放置了三基色信号源VR、VG、VB以作为激励源，基本参数设置如下：都选用脉冲电压源VPULSE，幅度值PULSE为2，初始时刻和相位设定为0，脉宽和周期的设置分别为：VR：pulse 16u period 32u；VG：pulse 32u period64u；VB：pulse8u period 16u，其它参数则可以采用默认值。
3.对仿真分析进行设置（Simulate/Setup），设置页面如图一所示。运行错误规则检查（Tool/ERC）无错误后，即可运行仿真分析（Simulate/Run）。所得结果如图3所示：
4.结果分析。图3中各波形分别为三基色信号Vr、Vg、Vb，亮度信号Vy和三色差信号r-y、g-y、b-y，水平方向为时间轴，可以清晰地看出各信号的周期都是64us，垂直方向是信号的幅度，三基色信号的输入幅度都设置2．000V，合成亮度信号的白电平幅度约为1.000V，黑电平幅度为0，如果要详细了解各信号的幅度，可以进行单个观察，在Protel 99se 的仿真波形中选择单个（single）可得如图4所示为亮度信号，图5所示为红色差信号，图6所示为绿色差信号，图7所示为蓝色差信号。
色差信号等由抽象变直观，由知其然逐渐知其所以然，且Protel 99se的仿真功能远不止这些，以此为例，可提高学生的学习兴趣，并激发他们的探究精神。
参考文献：
[1]夏路易,石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99se[M].北京:北京希望电子出版社,2002.
[2]章夔.电视机原理与维修[M].北京:高等教育出版社,2004.