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【關(guān)鍵詞】電子電路仿真技術(shù) 電子應(yīng)用 發(fā)展方向

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）10B-0090-02

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種各樣電子產(chǎn)品的問(wèn)世為我們的生活和工作帶來(lái)了極大的便利條件，同時(shí)也使我國(guó)現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理上升到了一個(gè)新的臺(tái)階。但是，很多電子產(chǎn)品的生命周期往往是比較短的，而且更新?lián)Q代的周期很快，因此電子開(kāi)發(fā)技術(shù)人員在開(kāi)發(fā)新的電子產(chǎn)品時(shí)，使用新的開(kāi)發(fā)技術(shù)也是當(dāng)下的必選之路。電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的作用是任何技術(shù)都無(wú)法替代的，它讓電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)的周期變得更短，對(duì)于電子應(yīng)用的發(fā)展有著非常重要的作用和意義。

一、電子電路仿真技術(shù)分析

電子電路仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的數(shù)字模擬和圖形顯示的方式對(duì)工作進(jìn)行指引的，讓電子電路的特性和功能發(fā)揮到最大作用。電子電路仿真技術(shù)能夠真實(shí)地反映出電路的特性，給人們的生活和工作都帶來(lái)了很大的便利，既提高了工作效率，又改善了人們的生活質(zhì)量。

電子電路仿真技術(shù)通常是采用物理模擬和數(shù)字模擬兩種方法，這兩種方法都是通過(guò)一定的輔助電腦軟件來(lái)進(jìn)行的，不過(guò)目前還沒(méi)有任何一款仿真軟件和方法是可以全面地代替所有的試驗(yàn)的，因此在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，要根據(jù)不同的產(chǎn)品功能來(lái)選擇相對(duì)應(yīng)的電子電路仿真方法和軟件，只有這樣，才可以提高對(duì)仿真結(jié)果的可信度，減少開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本。其中最常用的，也是最具有代表性的仿真方法有兩種，一種是忽略高頻分量對(duì)系統(tǒng)影響所建模型為基礎(chǔ)的仿真，這是系統(tǒng)級(jí)的仿真方法；另一種是盡可能考慮每個(gè)元器件的所有特性所建模型為基礎(chǔ)的仿真，這是元器件級(jí)的仿真方法。

因?yàn)楝F(xiàn)階段仿真軟件的發(fā)展是非常迅速的，以往針對(duì)某一個(gè)方面的性能的仿真方法正趨于過(guò)時(shí)，所以要想辦法彌補(bǔ)其不足，使其功能更為完善，更加強(qiáng)大。電子電路仿真技術(shù)未來(lái)的最大發(fā)展方向是，在電子產(chǎn)品發(fā)展的同一時(shí)間里進(jìn)行編程，研制出的電路電器能夠更廣泛地被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。這主要是因?yàn)殡娮与娐贩抡婕夹g(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

（一）電子電路仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性更高

我國(guó)的科技水平日益提高，電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)的研究也越來(lái)越成熟，集成電路的密度也逐漸明顯。在電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，設(shè)計(jì)人員開(kāi)始具備芯片級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，這種思路能夠集合所有的板塊電路，將所有功能集中到同一水平上，可以大大提高電子產(chǎn)品的工作速度，具有非常高的可靠性。因此，電子電路仿真技術(shù)勢(shì)必成為電路器件集成不可缺少的手段。

（二）電子電路仿真技術(shù)改變電子發(fā)展方向

電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)會(huì)涉及到很多實(shí)際性的問(wèn)題，比如制作、調(diào)試、修改等，這些都是非常復(fù)雜而且要循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行的，其中的修改和調(diào)試過(guò)程是整個(gè)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和出產(chǎn)的核心過(guò)程，非常重要，因?yàn)樗鼈冎苯記Q定了該款電子產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命。目前很多企業(yè)的研發(fā)已經(jīng)用電子電路仿真技術(shù)替代了傳統(tǒng)的人工操作，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的全自動(dòng)化。人們更據(jù)計(jì)算機(jī)的仿真效果進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和修改，保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性和完整性，工作效率更高。

（三）電子電路仿真技術(shù)使得電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)潔高效

電子電路仿真技術(shù)可以模擬電子產(chǎn)品實(shí)際工作中遇到的各種環(huán)境變化，并及時(shí)對(duì)于產(chǎn)品的不足之處進(jìn)行合理的改進(jìn)和調(diào)整，使得產(chǎn)品更加完善。以往傳統(tǒng)的人工進(jìn)行的測(cè)試和修改過(guò)程中有些細(xì)節(jié)問(wèn)題存在極大的安全隱患和不合理性，而且操作也十分復(fù)雜和困難。而電子電路仿真技術(shù)則可以很完美地做到這些，使得電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的工作更為簡(jiǎn)單，效率更高。

二、電子電路仿真技術(shù)的作用

（一）高效驗(yàn)證電子產(chǎn)品的功能是否正確合理

電子電路仿真技術(shù)使用電子系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的驗(yàn)證電子線路的合理性和正確性，避免了系統(tǒng)錯(cuò)誤的出現(xiàn)，減少了繁復(fù)的后續(xù)驗(yàn)證工作，使設(shè)計(jì)水平得到了很大的提高，大大地縮短了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，節(jié)約了成本。

（二）優(yōu)化電子產(chǎn)品的電力設(shè)計(jì)

電子器件具有很強(qiáng)的溫度敏感性，環(huán)境溫度的變化對(duì)于器件的工作有著非常大的影響。如果環(huán)境溫度不適宜，不僅會(huì)降低產(chǎn)品的工作效率，而且還會(huì)影響電路的穩(wěn)定性。電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用則可以很好地解決這一難題。電子電路仿真技術(shù)可以在工作環(huán)境中分析溫度變化的各種情況，并及時(shí)做出調(diào)整，確保器件能夠在穩(wěn)定的環(huán)境下工作，為設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的產(chǎn)品提供重要依據(jù)。

電子電路仿真技術(shù)可以分析出同一類型電子產(chǎn)品的各種不同參數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算出電子器件的最佳參數(shù)值。對(duì)于不同類型的電子產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行單一分析，從而提供具體的電力線路的參數(shù)值，提高電子產(chǎn)品的電力優(yōu)化程度，使產(chǎn)品能夠大量投入生產(chǎn)，獲得最佳經(jīng)濟(jì)利益。

（三）對(duì)電路特性的虛擬測(cè)試

電子電路仿真技術(shù)可以模擬各種惡劣的工作環(huán)境，能夠分析出不同環(huán)境中的最佳工作狀態(tài)，從而確保電子電路能夠在極限的范圍內(nèi)正常運(yùn)行，提高電子器件的工作質(zhì)量，保障電子電路在極限狀態(tài)以內(nèi)工作。電子電路仿真技術(shù)對(duì)于實(shí)際電路的設(shè)計(jì)和研究開(kāi)發(fā)起著主導(dǎo)作用，它對(duì)于設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作的順利進(jìn)行起著非常重要的作用，為電子產(chǎn)品的電力設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵性的依據(jù)，保證電路的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

（四）促進(jìn)電子集成電路的發(fā)展

隨著電子產(chǎn)品不斷地更新?lián)Q代，現(xiàn)在有很多人已經(jīng)開(kāi)始把傳統(tǒng)的電路中的電子功能集合到電子芯片上，從而使得電子產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性有了很大的提高。電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了這種芯片的形成和出現(xiàn)。電子電路仿真技術(shù)能夠根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)芯片能否發(fā)揮最大的作用，如果出現(xiàn)問(wèn)題，也可以及時(shí)根據(jù)其反映出來(lái)的狀況進(jìn)行修改和調(diào)試，提高了電子產(chǎn)品電力設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，大大加快了電子集成電路研發(fā)的進(jìn)程。

（五）幫助電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員發(fā)展新的開(kāi)發(fā)方式

在多數(shù)的電子產(chǎn)品的實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員更注重的是實(shí)際操作，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)一個(gè)新的電子產(chǎn)品的過(guò)程是非常繁雜的。每一個(gè)細(xì)節(jié)或者功能都要經(jīng)過(guò)很多次的不斷改進(jìn)制作和設(shè)計(jì)，完成以后還要不斷地進(jìn)行試驗(yàn)、修改、再試驗(yàn)等過(guò)程，若這些細(xì)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)任何一個(gè)小小的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致該電子產(chǎn)品的性能出現(xiàn)問(wèn)題，使其實(shí)際使用壽命變短。由此可見(jiàn)，電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的作用是非常重要的，它在調(diào)試和修改這兩個(gè)過(guò)程中會(huì)非常有效的進(jìn)行工作，提高工作效率，減少人為錯(cuò)誤的出現(xiàn)。電子電路仿真技術(shù)相比于傳統(tǒng)的人為操作而言，具有非常明顯和非常大的優(yōu)勢(shì)，它可以大大地提高調(diào)試和修改的準(zhǔn)確度。電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的非?？欤?，開(kāi)發(fā)人員也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，用全新的技術(shù)和方式來(lái)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新電子產(chǎn)品。

三、電子電路仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電子電路仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)很小的板塊，經(jīng)過(guò)不斷的完善，不斷的革新，進(jìn)一步促進(jìn)電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)的日益創(chuàng)新和發(fā)展。電子電路仿真技術(shù)不僅可以應(yīng)用于硬件系統(tǒng)，而且還可以控制CPU數(shù)字系統(tǒng)，從而使得電子產(chǎn)品的程序設(shè)計(jì)更加合理。人們對(duì)于科技追求的步伐一直往前邁進(jìn)，電子電路仿真技術(shù)也是在不斷的更新和完善，相信未來(lái)在很短的時(shí)間內(nèi)，電子電路仿真技術(shù)也會(huì)跟上日新月異的電子產(chǎn)品的步伐，從而促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展。

電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)是較大規(guī)模的集成電路器件廣泛應(yīng)用、硬件描述語(yǔ)言的實(shí)際使用、電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用和電子產(chǎn)品生產(chǎn)社會(huì)化等的協(xié)作生產(chǎn)方式的統(tǒng)一。而電子電路仿真技術(shù)的應(yīng)用對(duì)這些都有著非常重大的意義和影響，電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)的方式和發(fā)展均是圍繞如何給應(yīng)用開(kāi)發(fā)者提供更為簡(jiǎn)潔有效的設(shè)計(jì)手段、更為可靠高效的電子器件和更為快捷的產(chǎn)品而發(fā)展的。就著這個(gè)目標(biāo)努力，相信今后的發(fā)展會(huì)更為完善，開(kāi)發(fā)工具和手段也會(huì)越來(lái)越高效，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期也將會(huì)越來(lái)越短。

電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)中起到了很大的促進(jìn)作用和很重要的核心幫助。對(duì)于電子應(yīng)用的開(kāi)發(fā)有著非常重要的實(shí)際意義，能夠讓電子產(chǎn)品研發(fā)人員更快的找到研究方向和改進(jìn)方法。從目前的電子電路仿真技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)還是有很大的發(fā)展空間的，并且將來(lái)會(huì)在電子應(yīng)用開(kāi)發(fā)中有著更為廣泛的使用和更為重要的實(shí)際生產(chǎn)意義。因此現(xiàn)階段還是需要更大力度的推廣和發(fā)展電子電路仿真技術(shù)，讓更多的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員享受到這項(xiàng)技術(shù)的有利成效，開(kāi)發(fā)出更多的創(chuàng)新的電子產(chǎn)品，更好地為人們的生活和工作服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]梁恩主.電路仿真技術(shù)應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000

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電子設(shè)計(jì)正朝向自動(dòng)化方向發(fā)展，使電路設(shè)計(jì)教學(xué)中開(kāi)始采用一些虛擬設(shè)備，通過(guò)仿真分析使原本抽象的教學(xué)內(nèi)容更為直觀。電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了電路仿真軟件，可以使電路設(shè)計(jì)更為直觀，且有助于教師在教學(xué)中針對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行分析，以提高學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)電路的理解能力。

1 Multisim 仿真軟件是電子類課程教學(xué)中的常用軟件

在眾多的電路仿真軟件中，Multisim 仿真軟件是較為常用的，主要在于其操作方便，且電路的仿真分析能力很強(qiáng)。具體操作中，Multisim 仿真軟件可以在Windows基礎(chǔ)上配備虛擬測(cè)量?jī)x器，將電路原理圖輸入軟件操作平臺(tái)上，就可以啟動(dòng)仿真軟件進(jìn)行仿真教學(xué)了。很多開(kāi)設(shè)電子類課程的學(xué)校都逐步引進(jìn)了Multisim 仿真軟件，仿真電路在電腦顯示器上清晰地呈現(xiàn)出來(lái)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還讓學(xué)生的實(shí)踐操作能力得到了訓(xùn)練，大大地提高了電工電子教學(xué)效率。

2 Multisim軟件簡(jiǎn)述

Multisim軟件是Electronics Workbench（簡(jiǎn)稱：EWB）的升級(jí)版。作為仿真設(shè)計(jì)軟件，主要用于電子電路的設(shè)計(jì)，其仿真功能是非常強(qiáng)大的。目前所普遍使用的Multisim軟件為Multisim 12.0，與其他的仿真軟件相比，Multisim的功能性更強(qiáng)，在虛擬操作中，軟件可以提供電路元器件達(dá)幾千個(gè)，還可以提供各種電路設(shè)計(jì)中所使用的虛擬儀器，包括信號(hào)發(fā)生器、萬(wàn)用表以及示波器等等，而且這些電路元件和虛擬儀器的圖形與實(shí)物具有很高的相似性。操作功能上，Multisim軟件可以對(duì)所設(shè)計(jì)的電子電路進(jìn)行演示，對(duì)電子電路的操作情況進(jìn)行測(cè)試，且能夠設(shè)計(jì)所需要類型的電路諸如，數(shù)字電路、基礎(chǔ)電路、射頻電路、微控制器電路、接口電路等等。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以將Multisim所提供的虛擬元器件利用起來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并將所選擇的各種設(shè)備連接起來(lái)。電路就通過(guò)計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)。當(dāng)電路設(shè)計(jì)完畢之后，還要對(duì)各種元器件的參數(shù)進(jìn)行確定，還要測(cè)試元器件的性能指標(biāo)。從電子類課程教學(xué)的角度而言，由于Multisim操作簡(jiǎn)單，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)就可以進(jìn)行基本操作。由于操作簡(jiǎn)單且仿真軟件所涉及的電路直觀性較強(qiáng)，因此而在電子類教學(xué)中廣泛使用。

3 電工電子試驗(yàn)中電路仿真軟件的應(yīng)用

3.1 學(xué)生應(yīng)用Multisim 軟件繪制電路仿真圖

電工電子試驗(yàn)教學(xué)中，以試驗(yàn)教學(xué)為主，將理論教學(xué)內(nèi)容融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以提高學(xué)生的理論應(yīng)用能力。學(xué)生應(yīng)用Multisim 軟件繪制電路仿真圖，在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Multisim 軟件，根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容將實(shí)驗(yàn)電路繪制出來(lái)之后，選擇所需要的虛擬電子元器件配備到電路中，并進(jìn)行仿真操作和測(cè)試，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)。對(duì)電路的仿真測(cè)試合格之后，學(xué)生課可以利用實(shí)物將與虛擬電路相同的實(shí)際電路構(gòu)建起來(lái)，對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試結(jié)果詳細(xì)地記錄下來(lái)。在實(shí)驗(yàn)操作總，還要仔細(xì)觀察實(shí)際電路的運(yùn)行狀態(tài)，以及所獲得的運(yùn)行結(jié)果，采用對(duì)比分析法對(duì)虛擬電路的方針結(jié)果與實(shí)物運(yùn)行中所獲得的結(jié)果進(jìn)行比照。由于虛擬仿真電路所連接的元器件以及各種儀器設(shè)備都是處于理想運(yùn)行狀態(tài)，因而虛擬電路和實(shí)際電路的運(yùn)行結(jié)果會(huì)存在一定的誤差。如果誤差范圍沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的范圍，這個(gè)試驗(yàn)操作所獲得的結(jié)果就是有效的。在電工電子試驗(yàn)中，采用電路仿真軟件進(jìn)行仿真操作，實(shí)現(xiàn)了電子類課程的理論教學(xué)與實(shí)際教學(xué)的有效結(jié)合，而且還使試驗(yàn)結(jié)果更為清晰，加之學(xué)生親自參與虛擬仿真試驗(yàn)，學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)通過(guò)試驗(yàn)得到了驗(yàn)證，不僅可以提高電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，還使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被激發(fā)起來(lái)。

3.2 Multisim 軟件仿真試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)觀測(cè)

對(duì)Multisim 軟件仿真試驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，以流水燈實(shí)驗(yàn)為例。

使用Multisim 軟件所設(shè)計(jì)的電路為自行振蕩電路和顯示器對(duì)各種電路輪流顯示。按照規(guī)定的設(shè)計(jì)內(nèi)容，流水燈電路設(shè)計(jì)需要使用的器具包括四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、譯碼器、LM555、發(fā)光二極管顯示器8個(gè)。其中，四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是將74IS163連接成為二進(jìn)制的計(jì)數(shù)形式。使用指示燈監(jiān)測(cè)其對(duì)74IS163的計(jì)數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。將三個(gè)指示燈接入到地址控制端，使能端都處于使能狀態(tài)。輸出端所連接的是發(fā)光二極管顯示器，共8個(gè)，都連接在LED顯示管的負(fù)極上。當(dāng)進(jìn)行仿真調(diào)試的時(shí)候，可以看出三個(gè)指示燈都按照三位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)發(fā)光。與此同時(shí)，還將LED顯示管依次點(diǎn)亮。當(dāng)兩邊的燈都亮起來(lái)的時(shí)候，就現(xiàn)實(shí)譯碼器5處于低電平狀體的時(shí)候，所連接的發(fā)光二極管就會(huì)亮起來(lái)，這就可以證明電路設(shè)計(jì)是有效的。

4 總結(jié)

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)生活方式都發(fā)生了變化。為了促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐有效結(jié)合，一些學(xué)校在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用了電路仿真軟件，以使學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室模式實(shí)驗(yàn)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)探索的興趣。Multisim軟件是電子類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的常用工具，由于操作簡(jiǎn)單，學(xué)生能夠利用軟件自主設(shè)計(jì)電路，由此而使得學(xué)生的操作能力得以增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]姜鳳利，樸在林，王義明，等.電工與電子技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究與實(shí)踐[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2013，15（02）：196-199.

篇3

引入仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參考所給的原理電路，可以自行修改實(shí)驗(yàn)電路、選擇元器件、設(shè)置相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行連接，有助于學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)電路，加深對(duì)電路原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解。仿真軟件眾多。PSpice（PopularSimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)軟件是側(cè)重于集成電路的通用模擬程序的簡(jiǎn)稱。是較早出現(xiàn)的EDA（ElectronicDesignAutomatic，電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件之一，也是當(dāng)今世界上著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一，它是由Spice發(fā)展而來(lái)的面向PC機(jī)的通用電路模擬分析軟件?；蛘邞?yīng)用以Pspice為內(nèi)核功能擴(kuò)展的仿真軟件Multisim。該軟件是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI公司）推出的功能強(qiáng)大的電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件。在Multisim內(nèi)集成了許多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等，設(shè)計(jì)者只需在所要觀察的節(jié)點(diǎn)放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時(shí)間圖”。

幾乎完全取代了電路和電子電路實(shí)驗(yàn)中的元件、面包板、信號(hào)源、示波器和萬(wàn)用表。但是也要注意，在仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)于一些學(xué)生應(yīng)該掌握的基本技術(shù)，例如元器件的識(shí)別、線路故障分析、布線工藝等方面的問(wèn)題不能夠得到很好的練習(xí)。畢竟實(shí)驗(yàn)仿真軟件用到的元器件和儀器都是理想的，而實(shí)際的元器件都存在一定的誤差。仿真結(jié)果和實(shí)際電路結(jié)果總會(huì)存在一定的差異。因此，必須開(kāi)設(shè)部分典型的硬件電路來(lái)彌補(bǔ)仿真實(shí)驗(yàn)的不足之處，從而保證實(shí)驗(yàn)效果。

2設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)

篇4

關(guān)鍵詞：Multisim；電路仿真設(shè)計(jì)；分析；研究

隨著國(guó)際電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品發(fā)展和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了密切的關(guān)聯(lián)，電子產(chǎn)品智能化程度加深，電路的集成越來(lái)越高，產(chǎn)品的更新周期則是越來(lái)越短。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）能夠讓電子線路設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)獨(dú)立完成電路的性能分析、功能設(shè)計(jì)。Multisim作為重要的EDA軟件之一，在眾多線路中具有高互動(dòng)性、電路仿真分析豐富、器件庫(kù)完全的特征。

1 Multisim下的電路設(shè)計(jì)和仿真分析

1.1 Multisim電路設(shè)計(jì)

Multisim電路設(shè)計(jì)只需要在電路設(shè)計(jì)窗口內(nèi)部放置設(shè)計(jì)好的虛擬電子元件和虛擬儀器就能完成，在連線和節(jié)點(diǎn)連接的虛擬器和儀器儀表測(cè)量接口處就能觀察到虛擬儀器表上的仿真波形及數(shù)據(jù)，具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn)。以Multisim設(shè)計(jì)模擬電路中的基本單管放大電路為例，具體的設(shè)計(jì)步驟如下：第一，進(jìn)入Multisim界面設(shè)計(jì)儀器和儀表，并在Basic元件箱中調(diào)出電阻，從工作界面的右邊調(diào)節(jié)出雙蹤示波器、數(shù)字萬(wàn)用表等。第二，實(shí)現(xiàn)電路布線。將鼠標(biāo)放置在元件管腳上或者儀器的重要接口上，當(dāng)鼠標(biāo)的指示提示為+之后，再將鼠標(biāo)放置在另一個(gè)元件管腳處，實(shí)現(xiàn)二者之間的連接。第三，設(shè)置相關(guān)參數(shù)。利用鼠標(biāo)雙擊已經(jīng)被編輯好的元件，當(dāng)彈出相應(yīng)的對(duì)話框之后繼續(xù)設(shè)置有關(guān)元件參數(shù)信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三極管電壓的放大倍數(shù)。電壓放大倍數(shù)的仿真圖設(shè)計(jì)如圖1所示。假設(shè)信號(hào)源頭的XFGI幅度為100MV，頻率為1000Hz的正弦信號(hào)。打開(kāi)相關(guān)的仿真開(kāi)關(guān)，在輸出端的波形不失真的情況下，對(duì)Ui和Uo的值進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果放大一定的倍數(shù)，即Kv=Uo/Ui，具體如表1所示。根據(jù)表1可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三極管在放大電路元件的參數(shù)不發(fā)生變化時(shí)，電路電壓放大倍數(shù)不會(huì)發(fā)生變化。

圖1 電壓放大倍數(shù)測(cè)試電路圖

表1 波形不失真的輸入輸出電壓值

1.3 二階低通濾波器的仿真分析

仿真電路圖如圖2所示，為實(shí)際應(yīng)用的50Hz低通濾波器電路參數(shù)。根據(jù)上述參數(shù)信息，可以計(jì)算出其截止頻率為fn=53HZ。在Multisim中調(diào)用Bode plotter，仿真電路的幅頻特性，得二階系統(tǒng)幅頻特性如圖3所示。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)仿真所得截止頻率為50Hz，和理論設(shè)計(jì)值（通過(guò)公式計(jì)算為53Hz）基本一致，證明仿真設(shè)計(jì)結(jié)果可以真實(shí)反映電路實(shí)際工作狀態(tài)，為電路設(shè)計(jì)提供便捷。

圖2 二階低通濾波器仿真電路圖

圖3 幅頻特性曲線圖

2基于Multisim的電路仿真設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的及問(wèn)題解決方法

2.1 常見(jiàn)的問(wèn)題

在Multisim的電路仿真設(shè)計(jì)中常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如找不到仿真元件。導(dǎo)致這種問(wèn)題主要是因?yàn)镸ultisim雖然是多種仿真元件構(gòu)成的，但仍無(wú)法滿足所有用戶的使用要求，一旦出現(xiàn)缺失的問(wèn)題就會(huì)對(duì)仿真運(yùn)行產(chǎn)生影響，導(dǎo)致仿真運(yùn)行的失敗。

2.2 常見(jiàn)問(wèn)題的處理方式

第一，應(yīng)用性能基本相似的元器件來(lái)代替相關(guān)元件，但是這種方式會(huì)在一定程度上影響元件應(yīng)用的準(zhǔn)確性。第二，利用EDA網(wǎng)站和FTZD進(jìn)行聯(lián)系，從大量的元器件中來(lái)尋找并購(gòu)買(mǎi)所需要器件的模型，并根據(jù)模型對(duì)引腳進(jìn)行處理。第三，利用Multisim提供的元件編輯工具對(duì)現(xiàn)有的元件模型進(jìn)行重新的編輯修改。第四，自己重新創(chuàng)建一個(gè)元件，利用SPICE語(yǔ)言加強(qiáng)對(duì)各種元件、電器等參數(shù)信息的熟悉。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符號(hào)、元件模型、元件封裝、元件的電器參數(shù)。

2.3 仿真失敗的提示處理

關(guān)于仿真失敗的提示處理主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，沒(méi)有找到相關(guān)的節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤。這種情況，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)系統(tǒng)提示來(lái)對(duì)仿真原理圖進(jìn)行處理，及時(shí)找出缺失節(jié)點(diǎn)的出處，從而及時(shí)糾正這種錯(cuò)誤。第二，設(shè)計(jì)規(guī)則上的沖突。設(shè)計(jì)規(guī)則上的沖突主要是指設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出來(lái)的仿真原理圖和之前預(yù)想好的不一致。這個(gè)時(shí)候需要根據(jù)仿真原理圖或者電氣規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的修改和處理。第三，一旦出現(xiàn)"No convergence in Ttransient analysis"時(shí)，可以對(duì)選項(xiàng)菜單中的Misce LLaneous options菜單進(jìn)行分析，將其中的默認(rèn)值由原來(lái)的10增加到15或者20。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，Multisim軟件以其自身操作簡(jiǎn)單、方便、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)得到有關(guān)人員的應(yīng)用。通過(guò)上文的電路設(shè)計(jì)實(shí)例分析可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Multisim能夠建立各種設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電路的仿真分析，節(jié)省不必要的元器件安裝調(diào)試電路實(shí)踐，提升電路設(shè)計(jì)電子集成驅(qū)動(dòng)器的總體效率。

參考文獻(xiàn)

[1]顏芳，宋焱翼，謝禮瑩，等.基于Multisim的電路原理課程仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，5：59-62.

[2]周?chē)n建，于波.基于Multisim和Authorware的數(shù)字電路仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，4：119-122.

篇5

關(guān)鍵詞： 專業(yè)社團(tuán) 自主實(shí)踐 自主學(xué)習(xí)

北京聯(lián)合大學(xué)根據(jù)北京市的相關(guān)項(xiàng)目組織教師組建各類學(xué)生專業(yè)社團(tuán)，信息學(xué)院目前組建專業(yè)社團(tuán)達(dá)到40多個(gè)，參加學(xué)生人數(shù)近500名，學(xué)生通過(guò)各類社團(tuán)活動(dòng)，在自主獲取知識(shí)和自主動(dòng)手實(shí)踐方面取得事半功倍的效果。專業(yè)社團(tuán)主要分為兩類，一類是參加各類社會(huì)上組織的競(jìng)賽，另一類是培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用技能，為未來(lái)工作打下基礎(chǔ)。

一、競(jìng)賽類專業(yè)社團(tuán)建設(shè)

例如：物聯(lián)網(wǎng)社團(tuán)，機(jī)械人社團(tuán)，智能車(chē)社團(tuán)，電子競(jìng)賽社團(tuán)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用社團(tuán)，等等，學(xué)生利用課外時(shí)間和寒暑假組織培訓(xùn)，制作實(shí)物，參加社會(huì)上組織的各類比賽，獲得各類名次，有的還申報(bào)各類專利，撰寫(xiě)論文，取得一定成績(jī)，有了一種成就感。

學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從題目確定，知識(shí)習(xí)得，實(shí)物制作，軟件編程等各方面自主完成，實(shí)踐能力大幅度提高，通過(guò)參加比賽進(jìn)一步提高動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)小組成員之間的協(xié)作意識(shí)與團(tuán)隊(duì)精神都得到鍛煉。

二、專業(yè)應(yīng)用技能類社團(tuán)建設(shè)

這類社團(tuán)不以競(jìng)賽為目標(biāo)，而是以掌握某種專業(yè)應(yīng)用技能為目的，以承擔(dān)具體項(xiàng)目為考量，以未來(lái)應(yīng)聘從事相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域工作為目標(biāo)。下面以電子電路仿真軟件算法研究與應(yīng)用專業(yè)社團(tuán)為例。

社團(tuán)總的宗旨和目標(biāo)：培養(yǎng)高質(zhì)量人才，更好地服務(wù)于社會(huì)。

1.“電子電路CAD軟件算法研究與應(yīng)用”分社團(tuán)的宗旨和總目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、研究和組織的能力，為未來(lái)適應(yīng)社會(huì)工作打下基礎(chǔ)。

任務(wù)：（1）電路原理圖與板圖設(shè)計(jì)（重點(diǎn)：為未來(lái)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域工作打下基礎(chǔ)）

（2）電路仿真軟件應(yīng)用（鍛煉學(xué)生的理論分析能力）

（3）電路仿真軟件算法研究與程序開(kāi)發(fā)（理論提高）

2.社團(tuán)組織形式

社團(tuán)在教師指導(dǎo)和組織下，參與社團(tuán)的學(xué)生獨(dú)立開(kāi)展自主學(xué)習(xí)、研究和推廣工作。

3.人員組成：社團(tuán)負(fù)責(zé)人、指導(dǎo)教師、學(xué)生

社團(tuán)負(fù)責(zé)人：王源

指導(dǎo)教師：王源

學(xué)生：賀俊杰等20人

學(xué)生參加這個(gè)社團(tuán)的活動(dòng)，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立學(xué)習(xí)電路仿真軟件PSPICE和印刷電路板繪圖軟件Protel，對(duì)這兩個(gè)軟件是以熟練掌握為標(biāo)準(zhǔn)，按照職業(yè)從業(yè)者的要求實(shí)施培訓(xùn)。學(xué)生采取分散活動(dòng)和集中培訓(xùn)練兩種方式。分散活動(dòng)每周2次，每次2小時(shí)左右。集中訓(xùn)練一次4～5天，每學(xué)期2次。學(xué)生從最初的不適應(yīng)，到逐步自覺(jué)獨(dú)立。從學(xué)習(xí)軟件獲取，教材選取，機(jī)房確定，活動(dòng)地點(diǎn)聯(lián)系等在教師指導(dǎo)下全部獨(dú)立完成，這個(gè)過(guò)程已經(jīng)不僅僅是和知識(shí)打交道，還涉及很多與人和各部門(mén)之間的接觸、磨合和協(xié)調(diào)，也就是說(shuō)學(xué)生在做人做事方面的工作能力也得到很大提高。經(jīng)過(guò)兩個(gè)學(xué)期的活動(dòng)，學(xué)生基本掌握了兩種軟件的使用，特別是電路制版protel軟件的學(xué)習(xí)，學(xué)生完全獨(dú)立學(xué)會(huì)了軟件的應(yīng)用，按照職業(yè)的要求訓(xùn)練，每位學(xué)生最終完成了復(fù)雜完整系統(tǒng)的圖形繪制，一般均完成了10～15個(gè)電路系統(tǒng)的圖形繪制。按照社團(tuán)的考核要求，學(xué)生組織了進(jìn)班級(jí)對(duì)其他學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo)和培訓(xùn)的活動(dòng)，完成了200多人次，幾十個(gè)學(xué)時(shí)的培訓(xùn)，并撰寫(xiě)了培訓(xùn)講義。同時(shí)學(xué)生在積極準(zhǔn)備面向?qū)W生開(kāi)辦知識(shí)講座，宣傳電子電路CAD應(yīng)用技術(shù)，讓更多學(xué)生自主自覺(jué)地學(xué)習(xí)專業(yè)軟件的使用。社團(tuán)學(xué)生還把在社團(tuán)中掌握的軟件應(yīng)用技能用于各種競(jìng)賽之中，也為競(jìng)賽儲(chǔ)備了知識(shí)。下一步社團(tuán)在進(jìn)一步提高的基礎(chǔ)上準(zhǔn)備嘗試介入一些具體工程項(xiàng)目，為設(shè)計(jì)好的電路原理圖設(shè)計(jì)印刷電路板圖。為畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善仿真軟件的使用和對(duì)算法的初步了解。也將對(duì)電路CAD相關(guān)行業(yè)從事一些調(diào)研活動(dòng)，為未來(lái)從事這一領(lǐng)域的工作做好鋪墊。

圖1為社團(tuán)同學(xué)在教室自主學(xué)習(xí)原理圖與板圖設(shè)計(jì)視頻軟件講解；圖2為社團(tuán)同學(xué)在聽(tīng)社團(tuán)指導(dǎo)教師講解電路仿真軟件；圖3為社團(tuán)同學(xué)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)中心自主學(xué)習(xí)教室集體自主學(xué)習(xí)；圖4為社團(tuán)同學(xué)第三次強(qiáng)化集中培訓(xùn)；圖5為社團(tuán)同學(xué)在舉辦培訓(xùn)講座。

篇6

Abstract： This paper introduces the main functions and characteristics of a kind of EDA simulation software Multisim10, and does simulation analysis for the multivibrator circuit using the software. The result is corresponded to the circuit analysis of current textbooks. In class the teaching is more vivid, flexible by using electronic technology; it arouses students' enthusiasm for study, make classroom atmosphere active, thus deepening student's understanding to theory knowledge.

關(guān)鍵詞： Multisim10；多諧振蕩器；仿真

Key words： Multisim10；multivibrator；simulation

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）02-0201-02

0引言

Multisim10是專門(mén)用于電路分析軟件仿真的虛擬“電子工作臺(tái)”,該軟件可以仿真模擬電路、數(shù)字電路和混合電路等電路的實(shí)驗(yàn)分析．它是一個(gè)電路原理設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試的工具系統(tǒng),具有界面友好、使用方便、功能全面、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)．在電子電路仿真實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的開(kāi)展，一方面為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，了解儀器設(shè)備的使用，自行解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題提供了較佳的手段，另一方面也為解決硬件設(shè)備偏少和因誤操作而易損壞儀器等問(wèn)題提供了一個(gè)功能齊全的“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”。它不僅使儀器的操作開(kāi)關(guān)、按鈕如同真實(shí)儀器，產(chǎn)生既容易學(xué)習(xí)又使人特別感興趣效果，且通過(guò)仿真訓(xùn)練，使學(xué)生既熟悉了儀器的使用方法又掌握了電路的性能，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的綜合分析能力、排除故障的能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力。因此，Multisim10是一種優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件，被譽(yù)為計(jì)算機(jī)里的電子實(shí)驗(yàn)室。

多諧振蕩器是數(shù)字電路教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容。在教學(xué)中，傳統(tǒng)的方法重視理論推導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)印象不深，特別是其應(yīng)用電路種類繁多，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題也較多。如果在教學(xué)中結(jié)合Muhisim10的仿真，可以將多諧振蕩器的各種電路及其輸出結(jié)果動(dòng)態(tài)、形象地展示在學(xué)生面前，既加深了學(xué)生的印象，提高了學(xué)習(xí)效率，又減輕了教師的負(fù)擔(dān)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，取得良好的教學(xué)效果。

1多諧振蕩器的工作原理

多諧振蕩器是一種能夠產(chǎn)生矩形波的電路，它沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，不需外加觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)接通電源后，便能周而復(fù)始地產(chǎn)生矩形波輸出，因?yàn)榫匦尾ㄖ杏懈鞣N多次諧波分量，所以把能夠產(chǎn)生矩形波地電路稱為多諧振蕩器。

圖1a所示為由CC7555集成定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容器兩端電壓uC＝0，TH端與TR端均為低電平，RS觸發(fā)器置 1，輸出uo為高電平，放電管V截止。當(dāng)電源剛接通時(shí)，電源經(jīng)R1、R2對(duì)電容C充電，使其電壓uC按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uC上升到（2/3）UDD時(shí)，則RS觸發(fā)器置0 ，輸出uo為低電平，放電管V導(dǎo)通，uC從（1/3）UDD上升到（2/3）UDD這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間t1的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù)τ充=（R1＋R2）C。由于放電管V導(dǎo)通，電容C通過(guò)電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。放電時(shí)間常數(shù)τ放=R2C。隨著C的放電，uC下降，當(dāng)uC下降到（1/3）UDD時(shí)，RS觸發(fā)器置1 ，輸出uo高電平，放電管V截止，電容C放電結(jié)束，UDD再次對(duì)電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。如此反復(fù)，則輸出可得矩形波形。

電路振蕩周期T按下式計(jì)算：

T=t1+t2=0.7（R1+R2）C+0.7R2C≈0.7（R1+2R2）C

電路振蕩頻率

f=≈≈

2利用Multisim10對(duì)多諧振蕩器電路仿真

用Multisim10軟件搭建圖2所示多諧振蕩器電路。

按下仿真開(kāi)關(guān)，觀察示波器顯示的輸出波形，可以計(jì)算在一周期內(nèi)輸出低電平的時(shí)間t1、輸出高電平的時(shí)間t2、振蕩周期T、振蕩頻率f及占空比D的近似值。

通過(guò)理論計(jì)算可得：

t1≈0.7（R1＋R2）C=0.7×（1+72）×103×10×10-9≈511μs

t2≈0.7R2C=0.7×72×103×10×10-9≈504μs

T=t1+t2=1015μs=1.015ms

f==985.2Hz

D=≈0.5

對(duì)比仿真圖形和理論計(jì)算值可知，兩種方法得到的輸出低電平的時(shí)間t1、輸出高電平的時(shí)間t2、振蕩周期T近似相等。

3結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用Multisim10軟件對(duì)多諧振蕩器電路進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明仿真與理論分析和計(jì)算結(jié)果一致，在課堂上使教學(xué)內(nèi)容更形象、靈活，更貼近工程實(shí)際，達(dá)到幫助學(xué)生理解原理，更好地掌握所學(xué)知識(shí)的目的，對(duì)提高學(xué)生動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志忠．?dāng)?shù)字電子技術(shù)（第3版）[M]．北京：高等教育出版社，2008．

篇7

關(guān)鍵詞：模擬；電子電路；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；設(shè)計(jì)

21世紀(jì)是信息時(shí)代，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，覆蓋了社會(huì)的方方面面，尤其是在教育教學(xué)方面的影響更是十分顯著，模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展十分迅速。模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)為電子電路的學(xué)習(xí)與研究帶來(lái)了巨大的方便，有效的培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)電子電路的分析、測(cè)試、理解與研究能力。傳統(tǒng)的電子電路實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，方法單一，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求比較高，浪費(fèi)了大量的人力物力，而且對(duì)一些復(fù)雜的電子電路實(shí)驗(yàn)而言，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或者由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制約，很多情況下根本無(wú)法完成相應(yīng)的電子電路實(shí)驗(yàn)。模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)解決了這些難題，無(wú)論是在時(shí)間還是教學(xué)內(nèi)容上都有很大的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的學(xué)習(xí)與教學(xué)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 建設(shè)模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的理念

1.1 與理論相結(jié)合

電子電路教學(xué)是電學(xué)體系中十分重要的知識(shí)板塊，電子電路教學(xué)又分為理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分。我們進(jìn)行模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)就是為了更好的促進(jìn)電子電路教學(xué)整體的進(jìn)步，因此在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中我們應(yīng)該充分的考慮模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)與電子電路理論教學(xué)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互促進(jìn)，這才是最為科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

1.2 解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ奖锥?/p>

傳統(tǒng)的電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)常受到儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件的影響，造成在進(jìn)行電子電路實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中往往不能順利進(jìn)行。另一方面，傳統(tǒng)的電子電路實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于實(shí)驗(yàn)步驟的復(fù)雜性，因此常常是以教師的講解為主導(dǎo)，學(xué)生動(dòng)手操作和動(dòng)腦思考的過(guò)程很少，并不能真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。傳統(tǒng)電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的這些弊端共同造成了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論知識(shí)脫節(jié)，失去實(shí)驗(yàn)的意義，但是我們使用模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以有效的克服這些弊端，解決在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的條件問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)思考進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和思維能力，真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

1.3 與教學(xué)目標(biāo)吻合

我們?cè)O(shè)計(jì)模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就是為了促進(jìn)電子電路教學(xué)的發(fā)展。通過(guò)實(shí)際的模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)我們也清楚的發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)可以很好的與電子電路課程的教學(xué)目標(biāo)相吻合，這是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在具體的表現(xiàn)方面有：首先，采用先仿真后實(shí)驗(yàn)的方式，這樣幫助學(xué)生進(jìn)行思考，鍛煉了學(xué)生思維能力；其次，重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合能力的提升。

2 模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)

模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)最為重要與核心的部分就是硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一般的模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)主要是由計(jì)算機(jī)、接口電路、實(shí)驗(yàn)板三個(gè)板塊組成。

2.1.1 計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是進(jìn)行模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)也是硬件結(jié)構(gòu)的核心。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中首先要進(jìn)行的就是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與模擬驗(yàn)證。模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)之間的橫向?qū)Ρ?，這樣的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)習(xí)者更加清楚的掌握實(shí)驗(yàn)。在模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)中要想實(shí)際的實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的結(jié)合，這樣的設(shè)計(jì)才是更加科學(xué)合理的。

2.1.2 接口電路

接口電路也是模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中十分重要的設(shè)計(jì)要素。計(jì)算機(jī)輸送的信號(hào)一般都是并行數(shù)據(jù)，而控制節(jié)點(diǎn)可以接收的一般都是串行數(shù)據(jù)，這時(shí)就需要植入接口電路，這種電路的作用就是實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與智能插件版的有效結(jié)合，通過(guò)這種方式控制節(jié)點(diǎn)的通斷，這時(shí)整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的關(guān)鍵所在，接口電路對(duì)于電路的控制功能一般是通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行的。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)板

模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)板是由穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、智能插件板、集成器件插件板等模塊組成。它是模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中主要的模擬實(shí)驗(yàn)中心，依靠正弦波形、方波、三角波三種函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行。

2.2 模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)

2.2.1 電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)

作為電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)主要是由擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)、模擬電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)、數(shù)字電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)和綜合電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)4個(gè)部分構(gòu)成。該子系統(tǒng)可以幫助學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行深入的理解，對(duì)電子電路的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的操作能力。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要將RLC移相電路與諧振電路，基本定理（律）驗(yàn)證電路等系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到該系統(tǒng)中，這樣才能充分發(fā)揮其作用。

2.2.2 模擬電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)

模擬電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)的主要作用是幫助學(xué)習(xí)者加深對(duì)于電路知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高學(xué)生的探究能力與獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)涉及到一些具有思考價(jià)值的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)分析掌握模擬電路分析、仿真、設(shè)計(jì)的能力。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要植入晶體管放大電路、信號(hào)運(yùn)算電路、功率放大電路、濾波電路、信號(hào)產(chǎn)生電路和直流穩(wěn)壓電源、二極管電路等系列實(shí)驗(yàn)。

2.2.3 數(shù)字電路虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)

該系統(tǒng)的作用是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電路相關(guān)的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解。讓學(xué)生通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)熟練的掌握數(shù)字電路的分析、測(cè)試與仿真。在具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該將A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路、組合邏輯電路、邏輯器件測(cè)試、時(shí)序邏輯電路以及555定時(shí)器應(yīng)用等系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到該子系統(tǒng)中去。

3 結(jié)束語(yǔ)

模擬電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，對(duì)于現(xiàn)代電子電路實(shí)驗(yàn)研究和教學(xué)工作有著十分重要的意義與價(jià)值。該平臺(tái)為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了一個(gè)科學(xué)、理想、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了電子電路教學(xué)的跨越式發(fā)展，對(duì)于現(xiàn)代教育教學(xué)工作有著重要的意義與價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作為信息產(chǎn)業(yè)中重要的電類基礎(chǔ)課程，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”介紹模擬與數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、基本器件、基本理論、基本方法和基本應(yīng)用，具有技術(shù)發(fā)展快、涉及知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性比較強(qiáng)、模擬與數(shù)字合一等特點(diǎn)。目前我?！半娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)學(xué)時(shí)分配為理論課程50學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程10學(xué)時(shí)。在學(xué)時(shí)較少的情況下，課程教學(xué)中又涉及大量晶體管電路、集成運(yùn)放電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路等電子電路的基本概念和理論分析，若理論授課時(shí)僅僅通過(guò)抽象的電路圖和預(yù)設(shè)的波形圖來(lái)分析理論電路工作原理，就不能讓學(xué)生及時(shí)理解電子電路工作原理等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，只能起到事倍功半的效果。目前Multisim、Proteus等一批優(yōu)秀的EDA仿真軟件提供了豐富的仿真元器件庫(kù)、用于調(diào)試和測(cè)量的虛擬儀器儀表以及各種電子電路基本分析方法，使得虛擬仿真技術(shù)在電子電路分析與設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。盡管目前不少教師已經(jīng)嘗試在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”多媒體教學(xué)中引入仿真手段來(lái)改進(jìn)教學(xué)方式，但這樣碎片式的仿真教學(xué)只能走馬觀花、流于形式，缺少對(duì)整個(gè)課程的設(shè)計(jì)，難以真正調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、提高學(xué)生的創(chuàng)造能力。因此，根據(jù)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和要求，在教學(xué)實(shí)踐中利用學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法并嵌入仿真輔助教學(xué)，將仿真教學(xué)融于學(xué)導(dǎo)式教學(xué)中，利用生動(dòng)直觀的仿真效果化解電子技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)，使煩瑣抽象的理論分析圖形直觀化。通過(guò)這種基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)方法，不但能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際電路的感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生消除對(duì)電路的陌生感和神秘感，快速理解知識(shí)點(diǎn)，破解教學(xué)難點(diǎn)，更能提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，加深其對(duì)電路知識(shí)的理解和實(shí)際應(yīng)用。

2基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法

基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法的主要特征：作為主導(dǎo)，教師要提示要點(diǎn)、收集問(wèn)題、講授理論、仿真輔導(dǎo)，其角色從教學(xué)的“主演者”向激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變；作為主體，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、思考討論、仿真設(shè)計(jì)，其角色從教學(xué)的“被動(dòng)者”向探索創(chuàng)新的主動(dòng)者轉(zhuǎn)變。

2.1基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法實(shí)踐步驟

基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法努力突出學(xué)生的主體地位和教師的指導(dǎo)作用，將仿真貫穿于整個(gè)效果?？紤]到合訓(xùn)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)時(shí)間的實(shí)際情況，基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”實(shí)踐過(guò)程中包括4個(gè)階段。

（1）自主學(xué)習(xí)階段。教師在課前提示自主學(xué)習(xí)的要求和重難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材、參考教材以及網(wǎng)絡(luò)教材。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過(guò)主動(dòng)思考、互相討論、仿真驗(yàn)證、查閱參考資料等方法，積極解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，變一般性的預(yù)習(xí)為探索性的自主學(xué)習(xí)。教師收集、整理學(xué)生的疑問(wèn)，為其答疑解惑，并及時(shí)了解學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況，指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

（2）課堂講授階段。課堂講授重在講透基本概念、原理、重點(diǎn)、難點(diǎn)，教師在教學(xué)過(guò)程中大量引入仿真電路，邊講理論邊實(shí)踐，將課堂講解和電路仿真有機(jī)結(jié)合，避免空洞的純理論教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中。課堂注意與學(xué)生互動(dòng)交流，及時(shí)了解共性問(wèn)題，重難點(diǎn)處設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課堂掌握程度，利用歸納小結(jié)幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理解。

（3）課后提高階段。教師通過(guò)在課后布置作業(yè)、練習(xí)、仿真設(shè)計(jì)和實(shí)踐報(bào)告等進(jìn)一步引導(dǎo)、鞏固、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)檢查、批改、評(píng)價(jià)等及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，因材施教進(jìn)行輔導(dǎo)。依托學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新課題研究，積極引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，參與各種課外實(shí)踐和創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)，多渠道、多樣化、多層次鞏固所學(xué)知識(shí)。

（4）課程考核階段。課程考核用于評(píng)測(cè)教學(xué)效果，教師要重視教學(xué)過(guò)程和實(shí)踐環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)，使課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、平時(shí)成績(jī)、期終考試成績(jī)、仿真實(shí)踐情況等在課程的最終成績(jī)中占有合理的權(quán)重，期終考試成績(jī)占60分、平時(shí)學(xué)習(xí)占20分（包括全期作業(yè)完成情況、平時(shí)小測(cè)成績(jī)、期中測(cè)試成績(jī)、課堂表現(xiàn)以及仿真實(shí)踐成績(jī)）、實(shí)踐創(chuàng)新占20分（包括實(shí)驗(yàn)成績(jī)和課外創(chuàng)新情況），使考核評(píng)價(jià)方式從傳統(tǒng)單一向靈活多樣轉(zhuǎn)變。此外，整個(gè)實(shí)踐教學(xué)中重視過(guò)程管理，教師要詳細(xì)記錄學(xué)生的各種學(xué)習(xí)情況，并做出準(zhǔn)確的正面評(píng)價(jià)。為減輕學(xué)生課外負(fù)擔(dān)，提倡團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)行小組協(xié)作制，將學(xué)生分成幾個(gè)小組，并選拔基礎(chǔ)好、有責(zé)任心的學(xué)生為小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、組織各組的自主學(xué)習(xí)、討論答疑、仿真實(shí)踐等活動(dòng)，以點(diǎn)帶面使全體學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力都有所提高。

2.2“電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)實(shí)踐中的“仿真嵌入”

將仿真教學(xué)嵌入“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)實(shí)踐中，做到基本器件都有測(cè)試電路仿真、典型電子電路都有電路仿真，通過(guò)虛擬儀器儀表揭示電路工作過(guò)程，借助仿真平臺(tái)的基本分析方法分析電路，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電子器件、實(shí)際電路的感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本概念、工程分析方法，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。例如，教學(xué)中介紹二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等模擬半導(dǎo)體器件時(shí)，利用仿真平臺(tái)中的虛擬器件引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)基本器件的外形，利用IV分析儀等儀器輔助半導(dǎo)體器件伏安特性的理論講授；講授邏輯門(mén)、集成觸發(fā)器、MSI功能模塊等數(shù)字集成芯片特性時(shí)，通過(guò)邏輯分析儀或示波器來(lái)實(shí)時(shí)直觀顯示工作波形；介紹共射放大電路等單元電路的工作原理時(shí)，結(jié)合黑板理論推導(dǎo)或者多媒體理論教學(xué)，由仿真平臺(tái)中示波器等儀表顯示信號(hào)波形來(lái)揭示放大電路的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，調(diào)節(jié)電路參數(shù)演示靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電路的影響及電路的交流放大作用，利用直流工作點(diǎn)分析方法、瞬態(tài)分析方法等對(duì)比驗(yàn)證理論講授的工程分析方法，加強(qiáng)電路工作原理的理解和電路分析方法的掌握；分析邏輯門(mén)或觸發(fā)器等構(gòu)成的組合或時(shí)序邏輯電路時(shí)，通過(guò)數(shù)碼顯示、LED亮滅或波形圖等直觀顯示電路邏輯功能?！半娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)實(shí)踐中可以布置一些具有設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的仿真作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)開(kāi)拓思考、嘗試各種設(shè)計(jì)方案、仿真設(shè)計(jì)驗(yàn)證，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。如在設(shè)計(jì)二極管限幅電路、有特定性能指標(biāo)的晶體管放大電路、集成運(yùn)放應(yīng)用電路、樓道燈光智能開(kāi)關(guān)電路、觸發(fā)器組成的搶答電路、24小時(shí)計(jì)時(shí)器、汽車(chē)尾燈控制電路以及月球車(chē)避障控制器等時(shí)，要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)大膽思考，認(rèn)真仿真設(shè)計(jì)驗(yàn)證，完成并提交仿真實(shí)踐報(bào)告。

2.3基于仿真的學(xué)導(dǎo)式實(shí)踐教學(xué)案例

以“集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路”中的“比例運(yùn)算電路”為例，介紹基于仿真的學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法的具體實(shí)施過(guò)程。

（1）教師在課前提出自主學(xué)習(xí)目標(biāo)：熟悉基本運(yùn)放電路，利用“虛短”“虛斷”、節(jié)點(diǎn)電流等方法求解電路電壓增益。學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是運(yùn)算電路的分析方法與電壓增益的計(jì)算。學(xué)生通過(guò)閱讀教材和參考教材進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提出了平衡電阻、輸入電阻、反饋組態(tài)等概念問(wèn)題，由教師答疑解惑，及時(shí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法。

（2）教師在課堂講授時(shí)注意引導(dǎo)學(xué)生觀察同相比例運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)，提出收集的典型性問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)全體學(xué)生思考，驗(yàn)證學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，控制教學(xué)節(jié)奏。引導(dǎo)學(xué)生利用“虛短”“虛斷”以及反饋節(jié)點(diǎn)電流方程法來(lái)完成電路的分析，完成對(duì)提出問(wèn)題的解答；運(yùn)行例題仿真電路，通過(guò)示波器顯示輸入/輸出波形及幅值大小，驗(yàn)證電路同相比例運(yùn)算功能及比例系數(shù)；提出“若提高輸入電壓值，輸出電壓會(huì)怎樣？”，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)課堂思考討論，提示集成運(yùn)放工作狀態(tài)，邊討論邊仿真實(shí)踐，得到仿真驗(yàn)證，最后教師歸納總結(jié)同相比例運(yùn)算電路；提出“如果要引入反相比例運(yùn)算電路，電路結(jié)構(gòu)需要怎么修改，怎么分析？”引導(dǎo)學(xué)生思考反相比例運(yùn)算電路的電路結(jié)構(gòu)和分析方法，仿真驗(yàn)證電路功能，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)反向比例電路特點(diǎn)。

（3）課后布置比例運(yùn)算電路習(xí)題作業(yè)并要求學(xué)生進(jìn)行仿真驗(yàn)證，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；通過(guò)檢查自主學(xué)習(xí)效果、批改課后作業(yè)、評(píng)價(jià)仿真實(shí)踐等及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，因材施教進(jìn)行輔導(dǎo)?；诜抡娴膶W(xué)導(dǎo)式教學(xué)中，仿真教學(xué)不再是碎片化的輔助教學(xué)手段，而是以學(xué)導(dǎo)式教學(xué)為載體的系統(tǒng)仿真教學(xué)。仿真始終貫穿于整個(gè)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)實(shí)踐的各個(gè)階段。教師在教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中，通過(guò)仿真引導(dǎo)學(xué)習(xí)、布置內(nèi)容、仿真得證，化主演為主導(dǎo)；學(xué)生在接受電子技術(shù)知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)仿真自主學(xué)習(xí)、積極思考、仿真求證，化被動(dòng)為主動(dòng)。

3結(jié)語(yǔ)

篇9

【關(guān)鍵詞】Multisim　虛擬仿真　模擬電子技術(shù)　電子設(shè)計(jì)　輔助教學(xué)

一、引言

模擬電子技術(shù)是高等職業(yè)院校電類相關(guān)專業(yè)的一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生在模電方面的基本應(yīng)用能力，培養(yǎng)其解決、分析與模擬電子技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題的能力。在以往的教學(xué)模式中，理論與實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，知識(shí)點(diǎn)抽象不夠直觀，學(xué)生難以理解吸收，打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的學(xué)習(xí)積極性。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在課堂和實(shí)踐教學(xué)中充分利用計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)將模擬電子技術(shù)中枯燥抽象的理論分析以仿真動(dòng)畫(huà)、波形、指示燈等形式直觀、生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)，使模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容更加易于吸收。課堂教學(xué)不僅僅停留在理論分析，而是與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，豐富了教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的掌握所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果。

二、Multisim簡(jiǎn)介

Multisim是美國(guó)NI（National Instruments）公司開(kāi)發(fā)的仿真軟件，經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代，現(xiàn)在已經(jīng)在使用Multisim11版本。此軟件主要是在PC平臺(tái)上構(gòu)成一個(gè)利用圖形操作界面對(duì)一個(gè)與實(shí)際情況非常類似的電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬仿真的工作臺(tái)，它幾乎能夠仿真在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所進(jìn)行的大部份的電子電路實(shí)驗(yàn)，因此在電子電路分析、設(shè)計(jì)、仿真等項(xiàng)工作中已被廣泛地應(yīng)用，是目前世界上最受歡迎的EDA軟件之一，已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的教育界和電子技術(shù)界。

三、Multisim在差分放大電路教學(xué)中的應(yīng)用

（一）過(guò)程分析

差分放大電路又名差動(dòng)放大電路，是集成運(yùn)算放大器中重要的基本單元電路，廣泛地應(yīng)用于多級(jí)直接耦合放大電路的輸入級(jí)，主要用于擬制“溫漂”等“零點(diǎn)漂移”現(xiàn)象，這是差分放大電路的突出優(yōu)點(diǎn)，而往常的教學(xué)中該知識(shí)點(diǎn)總是較為抽象且難以理解。而利用“Multisim 仿真手段”，讓學(xué)生通過(guò)溫度掃瞄儀和示波器等仿真儀器對(duì)比觀察共發(fā)射級(jí)放大電路、差分放大電路仿真測(cè)量和溫度掃描仿真分析的結(jié)果，可簡(jiǎn)單、形象地檢測(cè)放大電路的“溫漂”（“零點(diǎn)漂移”）特性。通過(guò)調(diào)節(jié)各元件的參數(shù)或調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，觀測(cè)即時(shí)變化的波形和圖表，學(xué)生可以輕松對(duì)比出傳統(tǒng)共射放大實(shí)驗(yàn)電路和帶恒流源的差分放大電路的在不同溫度情況下的性能指標(biāo)。

（二）模型搭建及電路仿真

1. 傳統(tǒng)共射放大實(shí)驗(yàn)電路的溫度掃描分析

在Multisim11仿真平臺(tái)中，搭建如圖1（a）所示共射放大實(shí)驗(yàn)電路。單擊Multisim11 “仿真分析菜單”中的“溫度掃描分析”按鈕。在彈出的窗口設(shè)置欄中將相關(guān)參數(shù)設(shè)置好，如圖1（b）所示。單擊“仿真”按鈕開(kāi)始仿真，得到如圖1（c）所示共發(fā)射級(jí)放大電路的溫掃分析特性曲線圖及相關(guān)參數(shù)值。

通過(guò)觀測(cè)圖1（c）的曲線圖及所得數(shù)值表，可以看出：首先圖1（a）所示實(shí)驗(yàn)電路的輸出電壓負(fù)溫度系數(shù)變化現(xiàn)象明顯；然后當(dāng)測(cè)試溫度從初始值最終上升到110°C時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生的輸出電壓最大偏差是DVo=（636.1505-567.4128）mV=68.7377mV，變化了大約10.78%。

2.對(duì)改進(jìn)后的差動(dòng)放大電路進(jìn)行溫度掃描分析

為了增加以上兩種電路的對(duì)比性，采用了相同的三極管組成的并按單端輸出、單端輸入接法的有恒流源（輸出交流電阻相當(dāng)于發(fā)射極電阻Re）的差分放大實(shí)驗(yàn)電路，且信號(hào)源、負(fù)載等電路參數(shù)都相同，如圖2（a）所示。在Multisim11仿真平臺(tái)中新建文件，按圖2（a）所示在平臺(tái)中構(gòu)建好新的線路，同時(shí)對(duì)示波器參數(shù)調(diào)整，最后開(kāi)啟仿真按鈕，得到新的測(cè)量波形圖，如圖2（b）所示。通過(guò)理論教學(xué)可得，在差分放大電路、特別是單端輸出接法的差分放大電路中，可以通過(guò)增大發(fā)射極電阻Re的阻值，來(lái)達(dá)到有效抑制任一邊電路的溫漂，并使得共模抑制比提高。

所以這種以工作在放大內(nèi)的三極管所組成的恒流源來(lái)代替差分電路中的射極電阻Re和集電極電阻Rc的手段在各類集成運(yùn)放電路中被廣泛運(yùn)用。既使得射極電阻Re的增大了阻值，使集成電路中難以得到大電阻及高電壓的問(wèn)題得到克服，又能夠?qū)CMR（共模抑制比）增加了1~2個(gè)級(jí)別。

再次進(jìn)行溫度分析掃描。在彈出的窗口對(duì)話欄中設(shè)置線性的掃描方式；將掃描點(diǎn)數(shù)設(shè)為兩點(diǎn)；設(shè)置好分析的起點(diǎn)溫度26°C；以及終點(diǎn)溫度110°C；調(diào)整好瞬態(tài)分析類型；然后調(diào)節(jié)起始點(diǎn)時(shí)間值為0Sec，終點(diǎn)時(shí)間值改為0.001Sec，也就是信號(hào)周期；接著在“輸出”項(xiàng)目中將待分析的輸出節(jié)點(diǎn)設(shè)置為節(jié)點(diǎn)V；單擊仿真開(kāi)始按鈕，隨即得到如圖3所示此改進(jìn)電路的溫度分析掃描特性曲線圖及所得參數(shù)值。從圖3所示的溫度分析掃描特性曲線圖及參數(shù)列表中可以觀測(cè)到，當(dāng)溫度從起點(diǎn)26°C上升到終點(diǎn)110°C時(shí)，圖2（a）所示帶恒流源的差分放大電路節(jié)點(diǎn)V[6]產(chǎn)生的輸出電壓最大偏差為：DVo=（5.5103-5.47144）V=0.03886V高溫110°C時(shí)的輸出電壓最大值比低溫26°C時(shí)的輸出電壓最大值僅僅降低了約0.71%。

3. 對(duì)比、剖析、討論

由圖1所示共射放大電路的溫度掃描仿真分析及圖2所示差分放大電路的仿真測(cè)量和圖4所示溫度掃描仿真分析的結(jié)果可知：

（1）Multisim的溫度分析掃描能夠非常直觀地檢測(cè)放大電路的零點(diǎn)漂移特性。

（2）單端輸出接法的差動(dòng)放大電路的KCMR較雙端輸出接法的差動(dòng)放大電路要低；雙端輸出接法的差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)是相應(yīng)單端輸出接法的差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)的兩倍。

（3）無(wú)論是普通放大電路還是差動(dòng)放大電路，其輸出電壓都是按負(fù)溫度系數(shù)規(guī)律變化的。

四、結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用Multisim仿真平臺(tái)，幫助我們緩解了因資金不足導(dǎo)致設(shè)備耗材等受限這些因素的限制，使得許多不能進(jìn)行實(shí)物講解的實(shí)驗(yàn)得以通過(guò)仿真直觀再現(xiàn)，還可進(jìn)行各種目的不同的訓(xùn)練，使學(xué)生的自主分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力得到培養(yǎng)，高效且低成本。在模電教學(xué)過(guò)程中，使用Multisim仿真對(duì)抽象的理論教學(xué)起到了推波助瀾的作用，使模電課程的理論與實(shí)踐完美融合在一起，極大的豐富模擬電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，并在后繼課程的中也有很好的延伸性。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)； 教學(xué)效果

0 引言

電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程是我校電子信息工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)綜合實(shí)踐性課程，時(shí)間為兩周，在人才培養(yǎng)方案中與通信及信號(hào)處理綜合設(shè)計(jì)成為我校電子信息工程兩個(gè)重要的培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的實(shí)踐課程。課程設(shè)置的目的是打破原有的課程體系，轉(zhuǎn)變以往只強(qiáng)調(diào)理論課程，輕視實(shí)踐教學(xué)，重視單一能力培養(yǎng)，忽視電子技術(shù)課程體系的系統(tǒng)性和完整性的教學(xué)觀念，建立以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心的，以創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)體系，從而體現(xiàn)“技術(shù)與應(yīng)用，科學(xué)與工程”結(jié)合的專業(yè)特色[2]。

1 完善課程結(jié)構(gòu)，明確教學(xué)目標(biāo)

以往的教學(xué)安排中，我們主要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生電子電路的分析能力，電子電路的設(shè)計(jì)和仿真能力，因此，設(shè)計(jì)基本以仿真分析為主。這種課程結(jié)構(gòu)不再適應(yīng)我校新一輪人才培養(yǎng)方案對(duì)于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)主要以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生模擬、數(shù)字、高頻等電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，電子電路設(shè)計(jì)與EDA調(diào)試工具的使用方法，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)和項(xiàng)目管理的基本方法。

因此，我們根據(jù)實(shí)際電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程所需的知識(shí)點(diǎn)對(duì)該課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行改革，將以往獨(dú)立設(shè)置模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子等課程設(shè)計(jì)進(jìn)行提升，創(chuàng)建課程的知識(shí)模塊體系，優(yōu)化模塊內(nèi)容，通過(guò)各模塊的綜合，實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論與實(shí)踐技能的融合，達(dá)到提高學(xué)生技能和工程應(yīng)用能力目標(biāo)。

2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容的安排上，改變以往老師一口氣上完課程，然后學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)的模式。采用仿真和工程實(shí)踐結(jié)合，課堂和課外結(jié)合，將課程設(shè)置為幾個(gè)模塊，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)各個(gè)模塊開(kāi)展教學(xué)。從而全面培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)查找、綜合設(shè)計(jì)和研究創(chuàng)新能力。整個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容上分為：

1）基礎(chǔ)理論和習(xí)慣培養(yǎng)模塊，包括常用電子元器件基礎(chǔ)知識(shí)，掌握現(xiàn)代電子儀器儀表及常用設(shè)備的使用[3]；

2）EDA軟件訓(xùn)練模塊，包括電路仿真軟件的使用，印刷電路板設(shè)計(jì)軟件的使用；

3）電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊，包括電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出、論證、設(shè)計(jì)、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試；

4）總結(jié)模塊，撰寫(xiě)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告、答辯等。

在各個(gè)教學(xué)模塊中，課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)，不斷培養(yǎng)實(shí)踐能力。針對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容我們把課程分為四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行，通過(guò)項(xiàng)目的完成，學(xué)生逐步完成了課程的學(xué)習(xí)，綜合能力也在不知不覺(jué)中得到了鍛煉。我們把四個(gè)項(xiàng)目分為：

1）基本元件及電路測(cè)試項(xiàng)目

因?yàn)閷W(xué)生在本課程之前已經(jīng)修完了相關(guān)的先修課程，因此在第一個(gè)模塊的講解只需講授課程的整體結(jié)構(gòu)，電子產(chǎn)品的基本概念等內(nèi)容。完成后，要求每個(gè)學(xué)生進(jìn)行基本電子元件參數(shù)的測(cè)試，電路虛焊，雙面板線路測(cè)試等。通過(guò)該項(xiàng)目，學(xué)生掌握電子元件和電路測(cè)試的基本方法，和常用測(cè)量?jī)x器的使用方法。

2）電子電路設(shè)計(jì)和仿真項(xiàng)目

在該項(xiàng)目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)晶體管放大電路。在此過(guò)程中，教師從元件參數(shù)的選取，放大倍數(shù)的計(jì)算，系統(tǒng)測(cè)試和修改等方面給學(xué)生進(jìn)行講解。講解完成后學(xué)生參考實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生電路作為練習(xí)。學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中可相互交流，碰到問(wèn)題可詢問(wèn)教師，最終完成項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。該項(xiàng)目完成后，學(xué)生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設(shè)計(jì)軟件的使用方法。

3）電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目

前兩階段的項(xiàng)目完成后，學(xué)生已經(jīng)掌握了電路制板軟件Altium Designer的使用方法。接下來(lái)教師講授實(shí)驗(yàn)室手工腐蝕法制作單面電路的方法和流程。講解和制作過(guò)程仍然以晶體管放大電路為例，講解的過(guò)程中學(xué)生如果有問(wèn)題可隨時(shí)提出，教師進(jìn)行解答。講解完成后要求學(xué)生練習(xí)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調(diào)試。

完成練習(xí)后，進(jìn)入綜合設(shè)計(jì)題目階段，從老師給出的指定題目中選擇設(shè)計(jì)題目，題目相同的同學(xué)自動(dòng)分為一組，基本保證一組四人。每組選出項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的安排，包括任務(wù)分割、人員安排、階段性匯報(bào)各自任務(wù)進(jìn)展情況等。在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的安排下組員課下查閱有關(guān)資料，課堂上進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，確定設(shè)計(jì)思路和方案，進(jìn)行可行性分析；小組對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，并與老師討論，定出最終的設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)電路、仿真分析、制板、腐蝕連接各部分元件，并進(jìn)行調(diào)試；通過(guò)該項(xiàng)目，學(xué)生確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，完成了繪制電路，電路加工，焊接調(diào)試等工作，掌握了電子電路從書(shū)本的理論知識(shí)到實(shí)物實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

4）總結(jié)匯報(bào)項(xiàng)目

在以往的課程安排中，與一般的課程設(shè)計(jì)一樣課程結(jié)束后要求學(xué)生撰寫(xiě)一份設(shè)計(jì)報(bào)告作為最后的總結(jié)。在新的課程安排中，學(xué)生除了撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告以外；要整理設(shè)計(jì)材料制作PPT，小組進(jìn)行答辯。教師將答辯的情況細(xì)化后對(duì)每組進(jìn)行評(píng)分。通過(guò)該項(xiàng)目，學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)思路和方案進(jìn)行了全面的總結(jié)和整理，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足之處和亮點(diǎn)所在。學(xué)生在總結(jié)的過(guò)程中對(duì)自己的綜合能力進(jìn)行了大幅度的提升。

3 教學(xué)方法

課程的教學(xué)方法，打破了傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實(shí)驗(yàn)課程主要以學(xué)生動(dòng)手為主的模式，而是采用教師講授、項(xiàng)目訓(xùn)練、學(xué)生參與講解和答辯的形式。對(duì)一些比較重要的知識(shí)，比如常用電子元器件的使用，印刷電路板的分類和組成，電子系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法等，采用教師多媒體授課，課后完成相應(yīng)的訓(xùn)練項(xiàng)目并進(jìn)行考評(píng)。這樣一方面增加了學(xué)生思考問(wèn)題的時(shí)間，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中多了一份壓力，也多了一份好奇心。這對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的開(kāi)展是非常有利的。

4 教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)兩周的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練和總結(jié)，學(xué)生對(duì)于測(cè)量?jī)x器的使用更加熟練，對(duì)常用電子元器件的選用和封裝了解的更為清楚，對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目管理的基本方法了然于心。經(jīng)過(guò)課程的學(xué)習(xí)學(xué)生很容易在接下來(lái)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)上形成靈活的思想，形成自主學(xué)習(xí)，自動(dòng)探索的思維方式，最終形成了不盲目接受知識(shí)，對(duì)遇到的問(wèn)題能夠通過(guò)各種渠道找到答案，形成了對(duì)知識(shí)的活學(xué)活用。

5 結(jié)論

課程改革和實(shí)踐采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式在我校電子信息工程2012級(jí)、2013級(jí)和2014級(jí)為期兩周的電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行，學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容中相關(guān)項(xiàng)目的安排比較歡迎，均能圓滿地完成課程的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)課程增強(qiáng)了學(xué)生綜合和創(chuàng)新能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生調(diào)試電路的工程能力，學(xué)生的動(dòng)手能力有了顯著提高。學(xué)生對(duì)于參加各類專業(yè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽和課外科技活動(dòng)的積極性有了很大提高。

在課程實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生設(shè)計(jì)電路在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在電子元器件庫(kù)不夠完善，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)置元器件周期太長(zhǎng)，影響了部分學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度，在今后的課程建設(shè)中還要繼續(xù)凝練設(shè)計(jì)中可能用到的電子元器件，加強(qiáng)元件庫(kù)的建設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

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