《EDA电子设计自动化》讨论题.docVIP

扬州工业职业技术学院 第 PAGE 5页 《电子设计自动化》讨论题（一） 1、一个电动机过载保护原理电路如图1所示，该电路将采集来的电动机负载电信号与参考电平比较，其结果送入输出电路。若电动机工作正常，则运算放大器输出为低电平，晶体管截止，继电器线圈无电流通过，报警电路保持开状态，指示灯不亮；若电动机出现过载现象，则送入电路的信号将大于参考信号，运算放大器输出为高电平，晶体管导通，继电器线圈有电流通过，报警电路接通，指示灯发光报警，同时断开电动机主电路。 要求：（1）设计电路并仿真分析其正确性；（30分） （2）分析发动机过载后经多长时间发出报警信号；（30分） （3）说明仿真分析中所采用的分析法及其设置或仪表（如示波器）的设置情况（要求给出截图并说明）。（40分） 解： 图1-1 设计的电路及仿真结果 该电路我们用一个单刀双掷开关来模拟电动机的工作情况： （1）单刀双掷开关A在右侧闭合时，即电动机工作正常，则运算放大器输出为低电平，晶体管截止，继电器线圈无电流通过，报警电路保持开状态，指示灯不亮； 模拟电动机出现过载现象时，将单刀双掷开关A左侧闭合，则送入电路的信号将大于参考信号，运算放大器输出为高电平，晶体管导通，继电器线圈有电流通过，报警电路接通，指示灯发光报警，同时断开电动机主电路，模拟结果如下图1-2所示： 图1-2 电动机过载时模拟结果 综上所述，我们得知此电路正确并可以达到预期设计目的。 （2）分析发动机过载后系统发出报警信号所需时间时，我们采用电路的瞬态分析法来对发动机过载后系统发出报警信号所需的时间进行分析研究。 由电路可知，发动机过载发生时，电路中线路6点的电压将由低电平变为高电平，经过一段时间后，报警电路接通，指示灯发光报警，此时线路12点的电压同样将由低电平变为高电平，所以我们通过对线路6和线路12点电压的瞬态分析来分析发动机过载后系统发出报警信号所需的时间。 ① 瞬态分析参数设置如图1-3和1-4所示： 图1-3 Transient Analysis 参数设置（1） 图1-4 Transient Analysis 参数设置（2）输出V6和V12 ② 瞬态分析结果如图1-5所示： 图1-5 Transient Analysis-1-1 导出瞬态分析数据制成Excel表格截图后得图1-6、1-7： 图1-6 Transient Analysis-1-2 V6时间—电压 图1-7 Transient Analysis-1-3 V12时间-电压 由图1-6，1-7可知电动机在1.299128s时发生过载，即V6由低电平变为高电平3.5V，V12在2.900243s—2.900423s时间段由低电平变为高电平11.99917V，在分析时取2.900423s。所以发动机过载后系统发出报警信号所需的时间： 即发动机过载后系统发出报警信号所需的时间为1.7705102秒。 （3）仿真分析中所采用的分析法及其设置及仪表的设置情况： 在本电路的仿真分析中我们采用的是瞬态分析法，对电路线路6点和线路12点的电压进行瞬态分析，瞬态分析参数设置情况如图1-3 Transient Analysis 参数设置（1）和图1-4 Transient Analysis 参数设置（2）所示。 电路中电流表U3、U4及电压表U2的设置情况如图1-8所示： 图 1-8 电流表U3、U4及电压表U2的参数设置情况