導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路仿真軟件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

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)中開始采用一些虛擬設(shè)備，通過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)上配備虛擬測量儀器，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，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軟件簡述

Multisim軟件是Electronics Workbench（簡稱：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進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并將所選擇的各種設(shè)備連接起來。電路就通過計(jì)算機(jī)繪制出來。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)行仿真操作和測試，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來。對(duì)電路的仿真測試合格之后，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，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。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。如果誤差范圍沒有超過規(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。

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

對(duì)Multisim 軟件仿真試驗(yàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測，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)測其對(duì)74IS163的計(jì)數(shù)進(jìn)行檢測。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，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)

[1]吳根忠，李劍清.基于 Multisim的電工學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（03）：19-21.

[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].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2013，15（02）：196-199.

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關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 教學(xué) 仿真 PROTEUS

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）08（a）-0135-02

“機(jī)電一體化技術(shù)”課程是機(jī)械制造及其自動(dòng)化和機(jī)械電子工程等專業(yè)的一門專業(yè)必修課，因此，學(xué)好該課程能為學(xué)生畢業(yè)后擇業(yè)打下良好基礎(chǔ)。而該課程的微機(jī)控制部分和檢測部分是以單片微機(jī)（MCU）接口技術(shù)為核心的實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，因此，本課程需重點(diǎn)強(qiáng)化人機(jī)、機(jī)電、計(jì)測等環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合仿真軟件能夠使學(xué)生充分掌握單片微機(jī)接口系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)和仿真方法，是提高機(jī)電專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)機(jī)電工程開發(fā)型人才的一個(gè)重要內(nèi)容。

1 課程教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題

目前，涉及“機(jī)電一體化技術(shù)”課程中微機(jī)接口控制方面的核心教學(xué)環(huán)節(jié)是接口電路設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)，微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容貫穿于課堂教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)中。而在這幾個(gè)方面都不同程度存在一些問題。

1.1 課堂理論教學(xué)

在課堂教學(xué)中，主要介紹微機(jī)系統(tǒng)中的片內(nèi)資源及典型接口電路。傳統(tǒng)教學(xué)中，機(jī)電專業(yè)學(xué)生一開始接觸這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，知識(shí)體系抽象，學(xué)習(xí)起來不好理解、費(fèi)力，而且單片微機(jī)內(nèi)部資源的應(yīng)用、接口和程序運(yùn)行過程等沒有有效直觀的展示和表現(xiàn)，仍然停留在云里霧里的階段，甚至有些學(xué)生在學(xué)習(xí)完該內(nèi)容后，還不知道各類中斷服務(wù)程序是如何被執(zhí)行，其主要原因是缺乏有效的演示方法。

1.2 課程實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)

在課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)中實(shí)踐環(huán)節(jié)，大多數(shù)學(xué)校都會(huì)采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）來完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且主要完成一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程單一，主要的硬件連接以及主程序都是現(xiàn)成的，學(xué)生要完成的任務(wù)就是：上電后做一些簡單連線，下載固件程序，記錄實(shí)現(xiàn)結(jié)果。學(xué)生完成若干實(shí)驗(yàn)后，對(duì)電路實(shí)驗(yàn)中所使用的硬件電路，芯片間的關(guān)系以及程序流程內(nèi)容并不怎么了解，并沒深入掌握其本質(zhì)內(nèi)容，所以當(dāng)學(xué)生初次接觸實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）時(shí)，一旦接錯(cuò)線或電路出現(xiàn)問題時(shí)，非常容易造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞。另外，在使用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）時(shí)，一旦出現(xiàn)不能遠(yuǎn)行的實(shí)驗(yàn)問題，原因查找更為困難。由于實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）系統(tǒng)比較復(fù)雜，維護(hù)也很困難，難以對(duì)損壞的部件維修，只能更換設(shè)備，會(huì)帶來費(fèi)用上的增加。

1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)

常規(guī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)流程是：對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，并按照自己的設(shè)計(jì)方向（如機(jī)械結(jié)構(gòu)部分、電控系統(tǒng)部分、系統(tǒng)控制軟件部分）細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容。對(duì)于電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向題目，一般根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊，首先設(shè)計(jì)出整體理論電路原理圖，并以該電路為參考，購買元器件；其次，按照電路原理圖在面包板上進(jìn)行電路搭建，最后，把寫好的程序用編程器下載到單片微機(jī)實(shí)驗(yàn)板上運(yùn)行調(diào)試。在實(shí)際操作過程中，由于學(xué)生電路設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很少，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，如電路設(shè)計(jì)的缺陷、電路搭建過程中出現(xiàn)的漏焊、錯(cuò)焊以及元器件的故障問題，都會(huì)給設(shè)計(jì)過程帶來很大的麻煩，因此，有必要尋找一種簡單有效的工具來解決這些問題，PROTEUS仿真軟件的出現(xiàn)能夠?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)過程帶來有效的幫助。

2 PROTEUS仿真軟件

伴隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，各種仿真系統(tǒng)為實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了有力的保證，極大的節(jié)約了人力和物力。在以往的MCS51系列、PIC系列、ARM系列單片微機(jī)學(xué)習(xí)、單片微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)中，常用的軟件主要有Keil C51、Wave 等相應(yīng)的專用開發(fā)軟件。對(duì)于Keil C51軟件來說，主要是進(jìn)行MCS51單片微機(jī)控制軟件的編譯調(diào)試，Wave可以進(jìn)行軟件仿真，也可以在系統(tǒng)板上調(diào)試，并需要有相應(yīng)的仿真器而且需要先設(shè)計(jì)出系統(tǒng)目標(biāo)板才行。而能仿真微處理器的軟件PROTEUS，是目前能夠很好的進(jìn)行單片微機(jī)及器件仿真的工具。

PROTEUS仿真軟件的功能特點(diǎn)如下：

（1）符合單片微機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，可以仿真的單片微機(jī)包括目前常見的MCS51系列、MicroChip PIC系列、AVR系列和ARM7等。并支持微機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程中所使用的大量存儲(chǔ)器件和和接口芯片。

（2）仿真基于PROTEUS，能進(jìn)行模擬電路分析、數(shù)字電路仿真、混合信號(hào)分析及頻率信號(hào)分析等電路分析。

（3）提供虛擬示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、電表及虛擬終端等虛擬儀器儀表供選用，方便對(duì)仿真電路的虛擬測試分析。

（4）利用該軟件還可以方便的進(jìn)行電路原理圖（SCH）的繪制和印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)。

（5）PROTEUS能和Keil C51無縫集成，實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)調(diào)，在程序設(shè)計(jì)的過程中將程序虛擬下載到仿真電路中進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的測試和結(jié)果分析。

3 PROTEUS在單片微機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[2]

3.1 仿真工具在機(jī)電一體化課程微機(jī)控制教學(xué)環(huán)節(jié)的意義

針對(duì)以往教學(xué)環(huán)節(jié)中的各類問題，仿真工具為實(shí)踐教學(xué)提供了一個(gè)有效的輔助手段。借助PROTEUS可以對(duì)MCU和其電路進(jìn)行有效的功能及過程仿真，并帶有豐富的資源庫，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的局限性。并且PROTEUS能夠替代硬件實(shí)驗(yàn)板和仿真器實(shí)現(xiàn)“軟硬件聯(lián)機(jī)”調(diào)試，到仿真結(jié)果與預(yù)期設(shè)計(jì)結(jié)果一致時(shí)，便可以購置硬件，進(jìn)行硬件電路搭建調(diào)試。采用這種設(shè)計(jì)和開發(fā)方式效率高，控制電路調(diào)整便捷，不需要購置額外大量的實(shí)驗(yàn)材料，就能夠完成前期大量的預(yù)實(shí)驗(yàn)過程和測試過程，可以極大的拓展學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。

3.2 PROTEUS虛擬實(shí)驗(yàn)室引入機(jī)電課程的課堂教學(xué)

在機(jī)電一體化技術(shù)課程的接口設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中：

第一，應(yīng)先采用PROTEUS進(jìn)行實(shí)例演示，增強(qiáng)教學(xué)生動(dòng)性和直觀性。教師可以提前制作好一些典型的應(yīng)用系統(tǒng)，如流水燈電路（對(duì)應(yīng)戶外建筑物的霓虹燈控制電路）、交通信號(hào)燈控制電路及戶外LED顯示屏控制電路、LCD顯示電路（對(duì)應(yīng)各類智能儀器儀表中的顯示控制電路）、步進(jìn)電機(jī)控制電路等，并進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)演示。讓學(xué)生對(duì)微機(jī)及接口系統(tǒng)有一個(gè)直觀認(rèn)識(shí)，明白局部系統(tǒng)和完整的控制系統(tǒng)的含義，清楚微機(jī)在機(jī)電系統(tǒng)中的作用和應(yīng)用情況。

第二，利用PROTEUS快速明確微機(jī)系統(tǒng)中的基本概念，并掌握微機(jī)系統(tǒng)控制體系的難點(diǎn)，例如：MCS51系列單片微機(jī)中的P3口作為準(zhǔn)雙向口的概念，如何應(yīng)用是較難掌握的一個(gè)問題；中斷如何產(chǎn)生并進(jìn)行終端響應(yīng)的概念；八段LED顯示器的位選和線選如何區(qū)別；串行通信如何實(shí)現(xiàn)等接口設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，均可借助PROTEUS進(jìn)行演示，并且在演示過程中，可以用不同（紅藍(lán)）顏色顯示芯片引腳狀態(tài)變化的功能，可以通過單步調(diào)試的方法觀察微機(jī)接口各引腳電平變化情況，通過改變程序內(nèi)容或指令，觀察運(yùn)行效果，從而掌握各程序語句含義，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生的有效快速掌握。

第三，實(shí)驗(yàn)過程中也可借助信號(hào)發(fā)生器、波形發(fā)生器、虛擬示波器、虛擬分析儀、發(fā)光管、電壓電流表、LCD與LED顯示器、虛擬串口、虛擬計(jì)數(shù)器對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行控制信號(hào)的輸入、運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)檢測和狀態(tài)顯示，很直觀判斷和了解不同電路的作用。

第四，在機(jī)電一體化課程接口設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，借助PROTEUS仿真軟件提供的豐富仿真器件資源，打破學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)時(shí)只能用到實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）的固定模塊、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡單、實(shí)驗(yàn)過程單調(diào)且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少的局面，使學(xué)生深入了解接口電路的硬件原理及設(shè)計(jì)步驟，創(chuàng)造了更多的分析問題、解決問題的機(jī)會(huì)，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，并且學(xué)生的機(jī)電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力得到很好的鍛煉。

3.3 機(jī)電專業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)綜合能力提升

學(xué)生的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有硬件實(shí)驗(yàn)條件，利用PROTEUS進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)與仿真，并在相應(yīng)的硬件電路上進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，仿真程序在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境下運(yùn)行，驗(yàn)證實(shí)物效果；借助此環(huán)節(jié)，系統(tǒng)和熟練掌握PROTEUS各個(gè)功能。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)師可以讓學(xué)生根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，規(guī)劃和設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)或微機(jī)控制的總體結(jié)構(gòu)，在師生之間共同討論方案可行性之后，由學(xué)生進(jìn)行后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)，這將最大限度的培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生采用PROTEUS進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)，編制測試程序、系統(tǒng)控制程序并調(diào)試，等各項(xiàng)仿真目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后再購置器件進(jìn)行電路焊接和系統(tǒng)調(diào)試。采用這種形式可以降低因方案不正確或電路搭接錯(cuò)誤而造成硬件投入，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰烷_發(fā)能力。

4 結(jié)語

將PROTEUS軟件引入機(jī)電一體化技術(shù)課程的各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)效率，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有現(xiàn)實(shí)意義。而且由于其仿真過程直觀，操作靈活，必將收到良好的教學(xué)效果，為機(jī)電一體化技術(shù)接口設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1] 代啟化.基于PROTEUS的電路設(shè)計(jì)與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，234（19）：82-84.

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關(guān)鍵詞：電路維修教學(xué)；Mulitisim 10軟件；故障仿真

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）25-5924-02

應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中，電路維修是難度較大的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，如何開展維修教學(xué)一直是實(shí)踐性教學(xué)需要解決的難題。筆者通過對(duì)Multisim10仿真軟件的學(xué)習(xí)與研究，利用Multisim 10軟件中的故障設(shè)置功能，簡單方便地設(shè)置、模擬電子電路故障，學(xué)生通過虛擬仿真方式維修電路，進(jìn)而進(jìn)入實(shí)際維修過程，能夠快速掌握電路維修知識(shí)與技能。

1 掌握電子電路維修技術(shù)的重要性

維修是指設(shè)備技術(shù)狀態(tài)劣化或發(fā)生故障后，為恢復(fù)其功能而進(jìn)行的技術(shù)活動(dòng)，是理論知識(shí)與實(shí)踐技能高度結(jié)合的工作，通過檢測、代換、試誤等技術(shù)手段，分析判斷故障產(chǎn)生的原因并替換損壞的元件，從而解決問題的過程。 通過電子電路維修過程，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)掌握相關(guān)電路的理論知識(shí)與實(shí)踐技能：

1） 掌握各種電子元器件的測量與檢測技術(shù)，熟悉常用電子測量儀器的使用。

2） 加深對(duì)模擬電子電路、數(shù)字電路理論的理解。

3） 掌握電路分析能力、維修方法，提高維修的技能水平。

4） 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，鍛煉克服困難的品質(zhì)，為未來的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

2 電子電路維修實(shí)踐的困難

2.1 電路故障復(fù)雜多樣

電路故障產(chǎn)生原因多種多樣，一種元器件的損壞會(huì)出現(xiàn)不同的故障現(xiàn)象，同一故障現(xiàn)象也可能由不同元件引起。探究未知的問題對(duì)于職業(yè)院校的學(xué)生來講是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

2.2 在實(shí)物電路中模擬電路故障比較困難。

要學(xué)習(xí)維修技術(shù)，必須在電路中設(shè)置的故障，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能，使用儀器，通過儀器測量檢測，判斷故障產(chǎn)生的原因。教師要為眾多學(xué)生的實(shí)訓(xùn)電路設(shè)置故障，工作強(qiáng)度大，教學(xué)中設(shè)置的故障應(yīng)明確、安全、隱蔽，對(duì)于教師能力要求也比較高，在實(shí)踐教學(xué)中較難實(shí)現(xiàn)。

2.3 教學(xué)成本高效率低

為了培養(yǎng)學(xué)生的維修能力，教師必須為每個(gè)學(xué)生準(zhǔn)備相應(yīng)的電路產(chǎn)品，而且需要設(shè)置多種各種不同的故障。由于學(xué)生沒有任何維修經(jīng)驗(yàn)，必然的會(huì)犯不少錯(cuò)誤，維修過程中會(huì)造成電路板、元器件損壞報(bào)廢，影響以后維修實(shí)踐教學(xué)開展。

3 應(yīng)用multisim 10電子仿真軟件破解維修教學(xué)難題

Multisim 10是美國國家儀器有限公司推出電子仿真軟件，具有強(qiáng)大的SPICE仿真和原理圖捕獲、電路分析、仿真儀器測試等功能。通過應(yīng)用該仿真軟件模擬維修過程，學(xué)生學(xué)習(xí)電路維修的方法、步驟，培養(yǎng)理論分析能力、儀表的應(yīng)用能力。在經(jīng)過軟件仿真訓(xùn)練后，再用實(shí)物電路維修訓(xùn)練，能夠較好的解決維修教學(xué)中的難題。

下面通過串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路展示軟件仿真維修的過程。

3.1 繪制電路原理圖

通仿真軟件繪制串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路如圖，在電路中安裝虛擬萬用表用于電路工作室讀數(shù)。串聯(lián)穩(wěn)壓電路由整流、濾波、調(diào)整、取樣等單元電路組成。

3.2 電路仿真

按下電路仿真按鈕

通過測量的數(shù)據(jù)，學(xué)生可以了解到實(shí)際電路正常情況下的電壓及其變化規(guī)律。

3.3 故障設(shè)置

軟件可以設(shè)定元件的四種狀態(tài)，三種故障模式，“Open”表示元件相關(guān)電極之間開路，“Short”表示元件相關(guān)電極之間短路，“Leakage”表示元件相關(guān)電極之間漏電（有電阻），“None”表示元件正常無故障。故障設(shè)置步驟：雙擊需要設(shè)置故障的元件，本電路選擇Q3，打開故障設(shè)置界面。在工具欄中選擇“Fault”，元件出現(xiàn)四種狀態(tài)選項(xiàng)。

3.3.1 設(shè)置短路性故障

選擇“Short”同時(shí)鉤選B、E電極，表示三極管Q3的B、E極兩極短路，設(shè)置完畢退出故障設(shè)置狀態(tài)。按下仿真按鈕，出現(xiàn)故障現(xiàn)象，電位器為50%時(shí)電路輸出為14.06V，而且輸出電壓在電位器RP變化時(shí)不變化。附表中記錄了四只虛擬萬用表的電壓值。

數(shù)據(jù)分析：通過表2的數(shù)據(jù)分析，輸出電壓基本不隨RP變化而變化，一直為14V，基準(zhǔn)電壓基本不變化，比較表1中電路正常工作時(shí)的電壓數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)Q3的B、E極電壓VBE=0，不正常，正常應(yīng)該為0.6V左右，說明三極管Q3的B、E極短路。電路故障是由于Q3的B、E極短路引起的，Q3不工作，使得Q3對(duì)調(diào)整管Q1的基極沒有分流作用，Q1飽和導(dǎo)通，輸入端電壓通過Q1的C、E極直接加到輸出端，使得輸出端電壓升高而且一直不變化。將Q3的B、E極設(shè)置正常后電路恢復(fù)正常。

3.3.2 設(shè)置開路性故障

選擇“Open”同時(shí)選擇B、E電極，表示三極管Q3的B、E極兩極開路，設(shè)置完畢退出故障設(shè)置狀態(tài)。按下仿真按鈕，出現(xiàn)故障現(xiàn)象，電位器50%時(shí)電路輸出為14.09V，而且輸出電壓不隨電位器RP變化而變化。附表中記錄四只虛擬萬用表的電壓值。

數(shù)據(jù)分析：通過表2的數(shù)據(jù)分析，輸出電壓基本不隨RP變化而變化，一直為14V，基準(zhǔn)電壓基本不變化，比較表1電路正常工作時(shí)的電壓數(shù)據(jù)，取樣管Q3的B極電壓從低到高變化，基準(zhǔn)電壓基本不變化， Q3的B、E極電壓VBE不能保持放大狀態(tài)的0.6V電壓，而且VBE之間的電壓值大于0.7V，不正常，表明三極管Q3的B、E兩極之間開路。Q3不工作，使得Q3對(duì)調(diào)整管Q1的基極沒有分流作用，Q1飽和導(dǎo)通，輸入端電壓通過Q1的C、E極直接加到輸出端，使得輸出端電壓升高而且一直不變化。將Q3的B、E極設(shè)置正常后電路恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

我們看到同一元件的不同類型的故障，雖然故障現(xiàn)象一致，但是卻有著不同的工作機(jī)理，特別是關(guān)鍵點(diǎn)電壓有諸多不同。通過這兩例簡單故障的仿真維修過程，學(xué)生能夠更好地了解電路工作原理，提高維修能力。

5 結(jié)束語

Multisim10 軟件功能強(qiáng)大，除了電路設(shè)計(jì)，還有故障仿真功能。在維修實(shí)踐教學(xué)中通過故障模擬仿真，結(jié)合虛擬儀表測量的數(shù)據(jù)，運(yùn)用所學(xué)電子電路的理論知識(shí)，比較直觀地分析判斷故障產(chǎn)生原因，通過掌握故障電路電壓變化的規(guī)律，能夠解決實(shí)際維修問題。當(dāng)然，在維修實(shí)踐教學(xué)中不能一味依賴仿真教學(xué)，輕視實(shí)操訓(xùn)練。實(shí)踐證明，仿真與實(shí)操訓(xùn)練課時(shí)比例為7：3時(shí)，實(shí)踐成本下降、教學(xué)效果明顯。虛擬仿真維修教學(xué)作為應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)電路維修教學(xué)手段值得在職業(yè)院校推廣。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 錢月花.使用Multisim 進(jìn)行電子電路故障診斷[J].沙洲職業(yè)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（2）.

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Application of Multisim in high?frequency electronic circuit teaching

MIAO Qian， YU Zhi?yong， HOU Hong?qing， LI Yan?ling， ZHANG Hui， JIANG Qin?bo， XU Hui

（The Second Artillery Engineering University， Xi’an 710025， China）

Abstract： In view of the problems existing in the teaching of “High?frequency Electronic Circuit”， such as abstract， boring， and low participation enthusiasm of students， the traditional teaching was reformed and the Multisim simulation software was introduced into the teaching of “High?frequency Electronic Circuit”. The simulation examples for single detuning amplitude discriminator circuit were enumerated. Through continuous change of circuit component parameters， the characteristics of detuning waveforms， normal detection of diode envelope detector and inert distortion phenomenon were compared and analysed. The simulation experiments show the simulation results can be revealed intuitively and vividly， which can enhance perceptual knowledge of the students， and deepen understanding of students for the circuit concepts and principles. It is proven through practice that the teaching method is helpful for mobilizing the initiative learning enthusiasm of the students and can improve the teaching effect obviously.

0 引 言

高頻電子線路是通信工程、電子工程專業(yè)一門必修的工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，理論性、實(shí)踐性、工程性較強(qiáng)。傳統(tǒng)的教學(xué)更多注重理論知識(shí)的講解，學(xué)生很難掌握。為了提高高頻電子線路的教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，提高學(xué)生的分析和解決問題的能力，有必要將電路仿真軟件引入課堂。Multisim 軟件具有豐富的仿真分析能力，可以設(shè)計(jì)、測試和演示各種電子電路，為電子線路設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析等創(chuàng)設(shè)了良好的平臺(tái)[1]。

本文以單失諧振幅鑒頻電路為例，闡述了Multisim仿真軟件在高頻電子線路課程中的應(yīng)用，把抽象的問題通過仿真簡單化、形象化，使學(xué)生更容易接受。

1 單失諧振幅鑒頻器工作原理

振幅鑒頻器的基本原理是把等幅調(diào)頻波通過頻率?幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成振幅與頻率都隨調(diào)制信號(hào)而變化的[FM-AM]波，然后通過包絡(luò)檢波器根據(jù)[FM-AM]波的包絡(luò)變化，還原出原調(diào)制信號(hào)。它的電路模型如圖1所示。

最簡單的振幅鑒頻器是單失諧回路振幅鑒頻器，原理電路和波形如圖2所示。電路中的頻率?幅度變換器就是[LC]并聯(lián)諧振回路。

圖1 振幅鑒頻電路模型

圖2 原理電路和波形圖

如果把并聯(lián)諧振回路的諧振頻率[fp]選得高于[FM]波的載波頻率[fo]時(shí)，對(duì)[FM]信號(hào)而言，將工作在并聯(lián)諧振回路的感性失諧區(qū)。工作在感性失諧區(qū)的并聯(lián)諧振回路，其幅頻特性曲線有一段以載頻[fo]為中心的傾斜區(qū)，如圖3所示。

圖3 幅頻特性曲線

當(dāng)FM波的電流流過回路時(shí)，由于對(duì)不同的瞬時(shí)頻率，回路失諧阻抗大小不同，因此LC回路的端電壓是一調(diào)頻?調(diào)幅波，其振幅uFM?AM將隨FM波的瞬時(shí)頻偏[Δf（t）]而變化。當(dāng)[f（t）>fo]時(shí)，回路失諧小，回路輸出電壓振幅uFM?AM大；當(dāng)[f（t）

2 單失諧振幅鑒頻電路實(shí)現(xiàn)

圖4是單失諧振幅鑒頻電路。V1是幅值為6 V，中心頻率為1.2 kHz，調(diào)制信號(hào)頻率為100 Hz的輸入調(diào)頻波。[L1]和[C1]組成并聯(lián)諧振回路，實(shí)現(xiàn)頻率到幅度的線性變化。VD，[R]和[C]組成二極管峰值包絡(luò)檢波器，完成對(duì)FM?AM波的檢波。XSC1和XSC2是示波器，其中XSC1用來觀察輸入等幅調(diào)頻波和諧振回路輸出FM?AM波的波形，XSC2用來觀察FM?AM波和二極管包絡(luò)檢波輸出的波形。

圖4 單失諧振幅鑒頻電路

3 單失諧振幅鑒頻電路仿真分析

3.1 頻率?幅度變換分析

要實(shí)現(xiàn)頻率?幅度的變換，[L1]，[C1]組成的諧振回路應(yīng)處于失諧狀態(tài)，那么就要求諧振回路的諧振頻率小于或者大于輸入調(diào)頻波的中心頻率1.2 kHz。

（1） 感性失諧分析

當(dāng)[L1]=102 μF，[C1]=98 μF時(shí)，并聯(lián)諧振回路諧振頻率為1.59 kHz，大于輸入調(diào)頻波的中心頻率，諧振回路感性失諧，調(diào)頻波經(jīng)過并聯(lián)諧振回路輸出為FM?AM波，在示波器XSC1可以觀察到FM?AM波形如圖5所示，上面波形是輸入調(diào)頻波，下面波形是經(jīng)調(diào)頻?幅度變換的FM?AM波，實(shí)現(xiàn)了頻率到幅度的線性變換。

（2） 容性失諧分析

當(dāng)[L1]=200 μF，[C1]=230 μF時(shí)，并聯(lián)諧振回路諧振頻率為0.74 kHz，小于輸入調(diào)頻波的中心頻率，諧振回路容性失諧，調(diào)頻波經(jīng)過并聯(lián)諧振回路輸出為FM?AM波，在示波器XSC1可以觀察到FM?AM波形如圖6所示，上面波形是輸入調(diào)頻波，下面波形是經(jīng)調(diào)頻?調(diào)幅變換的FM?AM波，實(shí)現(xiàn)了頻率到幅度的線性變換。

圖5 輸入調(diào)頻波和感性失諧輸出波形

圖6 輸入調(diào)頻波和容性失諧輸出波形

3.2 包絡(luò)檢波輸出

以感性失諧為例，當(dāng)[R]=10 kΩ，[C]=50 nF時(shí)，在示波器XSC2觀察二極管包絡(luò)檢波器輸出波形如圖7所示。當(dāng)[R]=10 kΩ，[C]=100 nF時(shí)，檢波器輸出波形如圖8所示。

圖7 C=50 nF時(shí)檢波輸出波形

圖8 C=100 nF時(shí)檢波輸出波形

從圖7和圖8波形的輸出可以看出，此時(shí)電路雖然都能夠檢波出FM?AM的包絡(luò)信號(hào)，但隨著逐步增加[C]的值時(shí)，輸出信號(hào)的高頻波紋變小，更加接近光滑曲線。繼續(xù)增大[C]的值，設(shè)[C]為600 nF，900 nF，檢波器輸出波形如圖9和圖10所示，可以看出，當(dāng)逐步增加[C]時(shí)，二極管包絡(luò)檢波器產(chǎn)生惰性失真。[C]增大的越大，惰性失真越明顯。對(duì)比分析見表1（R=10 kΩ）。

表1 包絡(luò)檢波器仿真輸出對(duì)比表

通過仿真結(jié)果可以看出：

（1） 諧振回路在感性失諧和容性失諧時(shí)輸出的FM?AM波波形的異同，雖然都實(shí)現(xiàn)了頻率到幅度的變化，但是諧振回路感性失諧時(shí)，F(xiàn)M?AM波的幅值變化和頻率變化一致，即頻率高，幅值大；頻率低，幅值小；容性失諧時(shí)，F(xiàn)M?AM波的幅值變化和頻率變化不一致，即頻率高，幅值小；頻率低，幅值大。

（2） 利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載[C]的充放電過程實(shí)現(xiàn)檢波，所以[C]的選擇很重要。[C]過大，則會(huì)產(chǎn)生惰性失真。[C]太小，高頻波紋大。

圖9 C=600 nF時(shí)檢波輸出波形

圖10 C=900 nF時(shí)檢波輸出波形

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【關(guān)鍵詞】Proteus；集成電路；仿真

Proteus是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一體的電子仿真軟件，功能非常強(qiáng)大，可以同時(shí)滿足電類各個(gè)專業(yè)課的教學(xué)，Proteus仿真軟件7.5版的元器件庫中包含了CD4000系列、74系列大部分?jǐn)?shù)字集成電路及LM系列等幾百種模擬集成電路，非常適合用于集成電路應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)。為此，筆者分析了Proteus仿真軟件在課堂教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)等各個(gè)方面的實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用情況。

1.Proteus在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

目前適合高職院校集成電路應(yīng)用課程教學(xué)的教材相對(duì)較少，加上集成電路種類繁多，我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中以集成電路廠家給定的datasheet文件為基礎(chǔ)自編實(shí)訓(xùn)教材，選取的幾十種常用集成電路中大部分在Proteus元件庫中有仿真模型，可以搭建電路進(jìn)行仿真演示，如NE555、LM324、OP27、LM386、LM317、MC34063、LM3914、LM331等。在集成電路應(yīng)用教學(xué)中，最核心的是集成電路的功能演示。在以往沒有使用Proteus軟件的情況下，教師只能使用PPT等多媒體手段，針對(duì)電路的原理和功能進(jìn)行枯燥的講解。使用Proteus軟件后，借助軟件的可操作性及過程的動(dòng)態(tài)顯示，可以通過變換電路形式、設(shè)置輸入信號(hào)參數(shù)、調(diào)用虛擬儀表進(jìn)行測量等人機(jī)互動(dòng)功能來增加學(xué)生的興趣和對(duì)知識(shí)的理解。

如在講述NE555集成電路的多諧振蕩功能時(shí)，我們并不急于按照?qǐng)D1來講述NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，而是使用Proteus搭建如圖2所示的電路，使用電壓探針監(jiān)視充放電電容C1上的電壓，觀察第3腳上的電平顏色變化，可以很清楚的看到當(dāng)電容C1上的電壓升到4V時(shí)，Q從高電平變成低電平，電容上的電壓開始變?yōu)橄陆?，?dāng)電容上的電壓下降到2V時(shí)，Q從低電平變成高電平，電容上的電壓開始變?yōu)樯仙绱朔磸?fù)形成振蕩。通過計(jì)時(shí)還能發(fā)現(xiàn)，振蕩的周期大概為20多秒，基本與理論上的公式符合。在觀察了仿真現(xiàn)象和驗(yàn)證了公式之后，再來理解圖1所示的NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能就容易的多。

在對(duì)圖2使用Proteus進(jìn)行仿真時(shí)，還可以清晰看到電容C1被NE555控制進(jìn)行反復(fù)的充電和放電，充放電的轉(zhuǎn)換電壓正好為2V和4V，也就是1/3VCC和2/3VCC。這樣通過軟件仿真可以輕松理解NE555電路的特點(diǎn)，而不需要去花很多時(shí)間來剖析繁瑣的內(nèi)部模塊和結(jié)構(gòu)。對(duì)于其他集成電路的教學(xué)，也是直接通過電路圖來仿真就可以輕松掌握其引腳的功能。

Proteus軟件在仿真時(shí)，是以動(dòng)畫的形式顯示的，同時(shí)也可以使用仿真軟件上幀進(jìn)按鍵，每按一下前進(jìn)一幀。在講解和演示時(shí)可以在停頓的時(shí)間里做更多的穿插講解，也增加了學(xué)生的理解。

2.Proteus在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，從選定題目開始，首先要確定集成電路型號(hào)和使用的方案，之后開始設(shè)計(jì)電路圖，購買元器件，進(jìn)行PCB打樣，最后進(jìn)行焊接調(diào)試[1]，整個(gè)過程中還需要使用到若干儀器、儀表和工具。如沒有達(dá)到設(shè)計(jì)功能，整個(gè)過程或者部分環(huán)節(jié)就可能需要反復(fù)進(jìn)行。采用PROTEUS軟件后，只需要搭建完整的電路圖就可進(jìn)行功能測試和評(píng)估，還可以通過調(diào)整元器件參數(shù)使整個(gè)電路性能更佳。這樣就無需多次購買電子元器件、PCB打樣和焊接調(diào)試等費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，等仿真結(jié)束并確定了元器件和電路圖后，一次性完成元器件購買、PCB制作和焊接調(diào)試的工作。

例如，如圖3所示的在三運(yùn)放差分放大器的實(shí)訓(xùn)中，根據(jù)理論計(jì)算和圖中電阻阻值設(shè)置，VO=2.1（V2-V1），使用軟件仿真時(shí)給定V2=0.2V，V1=0.1V，則通過虛擬測量VO正好為2.1V。通常利用軟件仿真得到正確的結(jié)果并不容易，調(diào)試結(jié)束之后，大部分學(xué)生均能取得下列認(rèn)識(shí)：

（1）測量可知運(yùn)放的輸入端電流基本為0，即運(yùn)放的虛斷概念；

（2）測量可知運(yùn)放的輸入的+、-兩端的電壓差基本為0，即運(yùn)放的虛短概念；

（3）運(yùn)放通常需要給正負(fù)雙電源才能正常工作，而且電源極性不能搞反；

（4）運(yùn)放輸出的電壓值不可能超出電源范圍；

（5）仿真電路圖中運(yùn)放的各輸出點(diǎn)電壓都能通過理論計(jì)算得到，而且誤差不大。

（6）如將運(yùn)放更換為LM324運(yùn)放，將得到的VO將不再是2.1V，誤差比較大，可見OP27的精度比LM324高，原因是其輸入失調(diào)電壓才10uV，而LM324的2mV。

3.Proteus在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

在學(xué)習(xí)A/D變換集成電路時(shí)，作為本課程的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目之一，我們選擇使用ICL7107集成電路來制作一個(gè)LED數(shù)字電壓計(jì)。傳統(tǒng)的做法是老師給定完整的電路圖，學(xué)生用1-2周的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)板上焊接調(diào)試完成，其中A/D變換的原理、電路的原理及作用等的講解和分析還是要使用黑板或者PPT來完成，大部分學(xué)生很難理解，實(shí)訓(xùn)時(shí)只能按圖接線，出了問題找老師解決，完全不能在理解原理的基礎(chǔ)上根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析和判斷，更不能獨(dú)立消除故障。

在使用Proteus軟件后，可以很方便地按照電路的模塊進(jìn)行功能演示、原理解說和故障的分析判斷。如圖4的電路，可以使用Ptoteus演示出雙積分A/D變換器將電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔的過程，在仿真的過程中，學(xué)生理解了積分電阻和積分電容所起的作用。又如圖5的電路，可以演示出ICL7107所需要的負(fù)電壓的產(chǎn)生過程。學(xué)生在電腦上仿真成功后，對(duì)照仿真電路圖進(jìn)行焊接，然后再根據(jù)仿真的現(xiàn)象對(duì)焊接完的電路板進(jìn)行調(diào)試，如出現(xiàn)故障，也能借助仿真軟件的虛擬儀表來進(jìn)行測試，幫助進(jìn)行最終的故障分析和定位。

4.Proteus軟件在實(shí)踐教學(xué)中的特點(diǎn)

Proteus軟件在集成電路應(yīng)用課程中起到了很好的作用，最突出的特點(diǎn)是學(xué)生的積極主動(dòng)性有了顯著的提高，作為一個(gè)電子仿真軟件，Proteus對(duì)其他電類課程也可以起到較好的輔助教學(xué)作用，主要的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）可以達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的目的。原則上只要有電腦就可以學(xué)習(xí)，學(xué)生課后也能在自己的電腦上進(jìn)行學(xué)習(xí)，虛擬的元器件和儀器儀表也不可能被損壞，學(xué)生也不會(huì)怕觸電怕短路，能做到大膽嘗試，增強(qiáng)獨(dú)立解決問題的能力，減少學(xué)習(xí)的依耐性[2]。

（2）解決學(xué)校實(shí)踐條件不足的問題。利用學(xué)校已有的機(jī)房輕易實(shí)現(xiàn)一人一機(jī)的實(shí)踐環(huán)境。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要元器件、電源、萬用表、示波器、常用工具等硬件設(shè)施，容易損壞，難于管理，仿真教學(xué)和學(xué)習(xí)相對(duì)容易的多。

（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)替代驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)受到已有元器件的限制，實(shí)訓(xùn)往往按部就班，不能開發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不利于培養(yǎng)產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)的能力，仿真軟件的使用可以使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中充分發(fā)揮自己的想象，設(shè)計(jì)出不同的電路方案。

5.結(jié)束語

Proteus仿真軟件為集成電路應(yīng)用等電子類課程的教學(xué)提供了比較方便的途徑，解決了很多傳統(tǒng)時(shí)間教學(xué)無法解決的問題，但它畢竟是虛擬的環(huán)境，只能作為教學(xué)的補(bǔ)充，要讓學(xué)生真正學(xué)習(xí)到電路的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試和維修方面的技能，還需要多動(dòng)手接觸實(shí)際的電路實(shí)物，否則哪怕用的再多，也只能是紙上談兵，不能完全使用虛擬的仿真來替代實(shí)際的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]陶洪，錢馳波.仿真軟件Proteus在《數(shù)字電子應(yīng)用》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，8（1）.

作者簡介：

篇6

關(guān)鍵詞：電工基礎(chǔ)；教學(xué)實(shí)踐；多媒體；電路仿真

中圖分類號(hào)：TP37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)06-1410-04

Fundamentals of Electrical Engineering Courses with Multimedia

WANG Zhong

(Electronicl Industrial School of Changsha City，Changsha 410116，China)

Abstract: Through the electrical exploration of many years of teaching practice, the writer summed up how to improve the quality of teaching by changing from traditional teaching mode to modern teaching mode.

Key words: Fundamentals of electrical engineering; practice teaching; multimedia; circuit simulation

《電工基礎(chǔ)》是職業(yè)學(xué)校電類專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性較強(qiáng)。由于職業(yè)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)感覺難度大，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒?！峨姽せA(chǔ)》課程學(xué)得不好，直接影響到其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。所以在教學(xué)過程中，教師要改進(jìn)教學(xué)方法，把以往的單向授課方法（學(xué)生被動(dòng)接受，不主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)）改為互動(dòng)教學(xué)法，要使傳統(tǒng)的以教師、課堂、書本為中心的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生、實(shí)踐、交流為中心的教學(xué)方式，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，這是從事教學(xué)的教師應(yīng)該重視并認(rèn)真進(jìn)行探討和實(shí)踐的問題。本人認(rèn)為要學(xué)好《電工基礎(chǔ)》，要將多教學(xué)手段相結(jié)合，才能更好的達(dá)到教學(xué)目的。

1動(dòng)畫軟件的運(yùn)用

電工基礎(chǔ)課程中有些教學(xué)內(nèi)容比較抽象，并且理論性的內(nèi)容較多，我們可以用Flash等軟件制作一些動(dòng)畫課件，穿插在教學(xué)過程中，這樣能給枯燥的學(xué)習(xí)中注入一些新鮮內(nèi)容，豐富學(xué)生的課堂生活。比如：在講授電容器這一章節(jié)知識(shí)前，為了使同學(xué)們對(duì)電容器這一基本電子器件有更深刻的印象，使用COOL3D軟件制作片頭動(dòng)態(tài)文字，用FLASH、3DMAX軟件制作各種有動(dòng)態(tài)效果的電容器動(dòng)畫，再結(jié)合電容器的教學(xué)錄像片制作的CAI課件作為背景知識(shí)進(jìn)行介紹。在課堂教學(xué)的導(dǎo)入階段，學(xué)生們一下子就被精美的動(dòng)畫所吸引，激起了他們想深入了解電容器結(jié)構(gòu)與工作原理的欲望，在此學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的支配下，學(xué)生們?cè)谡谜n過程中，積極思考，踴躍發(fā)言。相信通過觀看電容器精美動(dòng)畫給同學(xué)們留下的課堂記憶以及電容器知識(shí)會(huì)讓同學(xué)們回味無窮。再如，在《三相交流電》這一章節(jié)的講解時(shí)，除了用交流發(fā)電機(jī)模型、實(shí)物微型交流發(fā)機(jī)發(fā)電、示波器觀看交流電的波形外，為了使學(xué)生對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某個(gè)位置交流發(fā)電機(jī)發(fā)出交流電對(duì)應(yīng)的波形，可以制作交流電機(jī)發(fā)電的CAI課件用于教學(xué)中，通過課件的展示，再運(yùn)用物理知識(shí)分析推證出三相交流電的電壓、電動(dòng)勢、電流的按正弦規(guī)律。這樣，不僅使學(xué)生對(duì)三相交流電產(chǎn)生的宏觀機(jī)理有清楚的認(rèn)識(shí)，更加深了對(duì)交流電產(chǎn)生的微觀過程。采用現(xiàn)代媒體進(jìn)行教學(xué)，形象、生動(dòng)、直觀，擴(kuò)充了教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化了教育傳播過程，提高了教學(xué)效果。如圖1至圖4。

圖1 Flash三相發(fā)電機(jī)

2電路仿真軟件的運(yùn)用

電路實(shí)驗(yàn)是電工基礎(chǔ)課程中一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中必須重視電路仿真技術(shù)的應(yīng)用。電路仿真，就是設(shè)計(jì)好的電路圖通過仿真軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，模擬出實(shí)際功能，然后通過其分析改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。電路仿真是EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）的一部分?，F(xiàn)在比較常用的電路仿真軟件有：Multisim系列，Pro? tel99等。

2.1 Multisim仿真軟件

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以EWB為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)到Multisim11.0，其特點(diǎn)是：1）直觀的圖形界面。整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的。2）豐富的元器件。提供了世界主流元件提供商的超過17000多種元件，同時(shí)能方便的對(duì)元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。3）強(qiáng)大的仿真能力。以SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過Electronic workbench帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VH? DL仿真、電路向?qū)У裙δ堋?/p>

例：LC串聯(lián)諧振回路特性的Multisim9仿真測試

在Multisim9中構(gòu)建LC串聯(lián)諧振回路諧振測試電路，如圖5所示。XSC1為雙蹤示波器，B端接電容，J1為手動(dòng)開關(guān)。雙擊XSC1，設(shè)置示波器，按下仿真開關(guān)按鈕進(jìn)行仿真。反復(fù)按動(dòng)空格鍵，可得到仿真結(jié)果，如圖6所示?？梢钥闯?，當(dāng)開關(guān)從電源打向電阻時(shí)，回路處于自由諧振狀態(tài)，振幅逐漸變小。重新設(shè)置示波器時(shí)間軸，計(jì)算出自由振蕩頻率值。如圖7所示。

同時(shí)可以對(duì)LC串聯(lián)諧振電路的幅頻特性、相頻特性進(jìn)行仿真測試。如圖8、9、10所示。

圖8 LC串聯(lián)諧振回路測試圖

2.2 Protel99

目前一些電子CAD軟件也都內(nèi)嵌了電路仿真測試功能，如在國內(nèi)具有廣泛用戶的Protel99電子線路CAD軟件包內(nèi)就集成了與PSPICE兼容的電路仿真功能。Protel99電路仿真功能強(qiáng)，操作方便、直觀，對(duì)錯(cuò)誤的設(shè)置或操作都會(huì)及時(shí)給出提示信息，它不僅是電子線路設(shè)計(jì)工程師的好幫手，也是電子線路初學(xué)者的好工具。通過Protel99電路仿真功能可加深理解有關(guān)電子線路的工作原理，對(duì)學(xué)好電工基礎(chǔ)、模擬電子線路、數(shù)字脈沖電路等課程大有幫助。

圖11

例如，對(duì)圖11所示的并聯(lián)諧振電路，利用AC小信號(hào)分析觀察并聯(lián)諧振曲線將非常方便、直觀，如圖形控制所示（其中AC小信號(hào)分析參數(shù)為：Start Frequency=1Hz,Stop Frequency=1Mhz,Test Points=1000）。

圖12

觀察AC小信號(hào)分析波形：在AC小信號(hào)分析中，既可以直觀地看到輸出信號(hào)振幅隨頻率的變化而變化（圖12），也可以觀察到輸出信號(hào)相位隨頻率的變化而變化。例如，單擊波形觀察窗口下的“AC Small Analysis”按鈕，將鼠標(biāo)移到波形窗口內(nèi)，單擊待觀察的

輸出信號(hào)，然后單擊右鍵，指向并選擇“View Single Cell”，觀察單個(gè)信號(hào)，再單擊鼠標(biāo)右鍵，指向并單擊“Scaling...”（刻度），在“Scaling Setup”窗口內(nèi)，將Y軸設(shè)為“Phase In Degrees”,即可觀察到相頻特性。

Protel99 SE是一款實(shí)用的電路設(shè)計(jì)軟件，其仿真功能沒有Multisim強(qiáng)大和快捷。它在仿真一些非線性電路、觸發(fā)器電路的直流或瞬態(tài)特性時(shí)，常出現(xiàn)解的不收斂現(xiàn)象，需要設(shè)置仿真的初始狀態(tài)。在設(shè)計(jì)和實(shí)踐過程中，兩種軟件各有所長，可以揚(yáng)長避短，靈活運(yùn)用。

現(xiàn)代教育技術(shù)作為一種全新教學(xué)方式，已經(jīng)普遍得到了教師尤其是學(xué)生的喜愛。通過眾多創(chuàng)新型教師運(yùn)用多媒體技術(shù)輔助課堂教學(xué)，將促進(jìn)課堂教學(xué)模式的進(jìn)一步優(yōu)化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)實(shí)用型技能人才奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

篇7

1引言

EWB是加拿大 Interactive Image Technology 公司九十年代初推出的用于電子電路仿真的虛擬電子工作臺(tái)軟件，雖然目前有升級(jí)軟件Multisim以及其他眾多的EDA軟件，相對(duì)而言，EWB是個(gè)較小巧的軟件，只有16M，功能單一，就是進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真，但它的仿真功能十分強(qiáng)大，可以幾乎100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果，而且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器等工具，它的器件庫中則包含了許多大公司的晶體管元器件、集成電路和數(shù)字門電路芯片，器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入。所以非常適合教學(xué)，并且目前還有很多電路工作者也還在使用EWB來進(jìn)行電路仿真。

2 EWB的主要組成

EWB系統(tǒng)的組成如同一個(gè)實(shí)際的電子實(shí)驗(yàn)室，主要由以下幾個(gè)部分組成：元器件欄、電路工作區(qū)、仿真電源開關(guān)、電路描述區(qū)等。

元器件欄中用于存放各種元器件和測試儀器，用戶可以根據(jù)需要調(diào)用其中的元器件和測試儀器。

電路工作區(qū)是工作界面的中心區(qū)域，它就象實(shí)驗(yàn)室的工作平臺(tái)，可以將元器件欄中的各種元器件和測試儀器移到工作區(qū)，在工作區(qū)中搭接設(shè)計(jì)電路。連接并接好測試儀器后，單擊仿真電源開關(guān)，就可以對(duì)電路進(jìn)行仿真測試。打開測試儀器，可以觀察測試結(jié)果。

3 雙邊帶調(diào)制及同步檢波構(gòu)建

根據(jù)雙邊帶調(diào)制和同步檢波的原理，在EWB仿真平臺(tái)中畫出其仿真電路，如圖1所示，其中信號(hào)S1與S2通過A1完成相乘組成雙邊帶調(diào)制電路，并通過A1輸出，然后與信號(hào)S3通過A2相乘以及低通濾波器R1、C1組成同步檢波器?？梢酝ㄟ^幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)觀察仿真波形，如B1點(diǎn)為雙邊帶調(diào)制后的波形、B2點(diǎn)為同步檢波器低通濾波前的波形，D點(diǎn)為完成同步檢波后的波形。例如D和B1點(diǎn)的仿真波形如圖2所示。通過這樣的仿真很形象、很直觀的演示了雙邊帶調(diào)制和同步檢波的過程。

篇8

關(guān)鍵詞：Saber仿真軟件；負(fù)載測試；直流電子負(fù)載

Saber軟件多用于電路仿真模擬中，其主要包括繪制電路圖與電路仿真模擬，最終的模擬結(jié)果均可于SaberScope中查找。但移相全橋DC/DC變換器具備十分鮮明的特點(diǎn)，其用于大功率多電飛機(jī)電源系統(tǒng)中十分關(guān)鍵，而多電飛機(jī)可提高使用電力，并可有效降低液壓與氣動(dòng)，此種改變使得多電飛機(jī)優(yōu)勢更高。多電飛機(jī)對(duì)電力要求不斷增加，其應(yīng)具備適當(dāng)?shù)呐潆?、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以確保相關(guān)系統(tǒng)有序運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，探討基于Saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)，對(duì)直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)有著極大現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子負(fù)載設(shè)計(jì)

1.1 電子負(fù)載設(shè)計(jì)要求與測試方法

Saber仿真軟件具備極為強(qiáng)大的功能，其可快速仿真各種電路軟件，且多用來仿真開關(guān)電源時(shí)域，亦或者是相應(yīng)的頻域，從而形成適宜的混合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種仿真。Saber可兼容許多仿真，再于不同層面處理其間存在的問題。直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)可有效控制模擬量，之后則以相關(guān)編程對(duì)相關(guān)器件施以建模與實(shí)時(shí)仿真，從而挺高仿真速度。

1.2 系統(tǒng)方案論證與設(shè)計(jì)

直流電子負(fù)載構(gòu)成電路可分為三種，包括恒流、恒壓、恒阻這三種，此三種電路將運(yùn)算放大器及相應(yīng)的反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合而成，通常均是以單片機(jī)來控制。設(shè)計(jì)核心為電路反饋網(wǎng)絡(luò)中的場效應(yīng)，局部單片機(jī)可被有效控制。電子負(fù)載系統(tǒng)控制程序亦是非常關(guān)鍵，其可實(shí)現(xiàn)各種信息輸入程序，并能夠有效顯示信息；其間數(shù)據(jù)采集均是于相關(guān)程序中轉(zhuǎn)換，從而保證各個(gè)程序有序運(yùn)轉(zhuǎn)。恒流工作模式可以分流電阻實(shí)現(xiàn)采壓，之后則根據(jù)實(shí)際情況將其放大，且進(jìn)行詳細(xì)的比較，從而將各種數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，要合理調(diào)節(jié)分流電阻中存在的電壓，則可保證恒流穩(wěn)定運(yùn)行。采壓之后則和設(shè)定的電壓互相比較，且及時(shí)將相關(guān)模塊有效整合，保證硬件設(shè)計(jì)有效簡化，恒阻模塊均可以單獨(dú)電路確保恒阻。此種方式的電路集成度偏高，相關(guān)硬件電路均可作為功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，從而有效提高其可靠性。

2 電路仿真

2.1 恒流恒壓模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

光耦中的各項(xiàng)連接工作很重要，其間包括工作模塊與控制模塊，線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電流，保證電壓安全穩(wěn)定，之后以光耦隔離保證各個(gè)模塊不干擾運(yùn)作。二極管可有效控制運(yùn)放管腳中存在的電壓，要盡可能使其起到保護(hù)作用。電路往往是非常復(fù)雜的，仿真電路中以線性可調(diào)電壓源，并以此替代早期的控制模塊，從而嚴(yán)格測試電源信號(hào)，這時(shí)便可提高仿真速度。恒定電壓工作下的電子負(fù)載流入負(fù)載電流控制十分關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格控制其負(fù)載電壓，保證其負(fù)載電壓增加至設(shè)定值。系統(tǒng)監(jiān)測電路采壓完成后，要將其與設(shè)定電壓嚴(yán)格比較，從而將信息反饋于對(duì)應(yīng)控制電路中。監(jiān)測電路采樣電壓降低后，會(huì)被送進(jìn)比較器中，再與相關(guān)結(jié)果分析比較，且反饋于工作電路控制負(fù)載電壓中。

2.2 恒組電路模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

電阻工作模式下的電子負(fù)載應(yīng)以負(fù)載電阻與輸入電壓確定，保證負(fù)載電流與輸入電壓為正比，比值設(shè)定負(fù)載電阻設(shè)定值務(wù)必嚴(yán)格保持。恒阻電路均是獨(dú)立的，其運(yùn)轉(zhuǎn)均是以開關(guān)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。通常Saber中不存在電位器，要根據(jù)實(shí)際情況改變電阻，保證仿真以2個(gè)電阻串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。恒阻電路可有效改變相關(guān)元器件的輸入電壓，并獲得相應(yīng)的電阻恒定數(shù)據(jù)。

2.3 過載報(bào)警、保護(hù)模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

通常為了保證電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的電子負(fù)載過載，以此來保護(hù)電路運(yùn)行。要嚴(yán)格采樣，并設(shè)置相應(yīng)的閾值，確保單片機(jī)控制電源的輸入及時(shí)斷開，這時(shí)系統(tǒng)則被迫停機(jī)。

3 電路模塊高級(jí)仿真

3.1 蒙特卡羅分析

此分析是于模型參數(shù)值浮動(dòng)范圍之內(nèi)，并隨即取樣，嚴(yán)格檢驗(yàn)器件參數(shù)，確保其數(shù)值浮動(dòng)于相應(yīng)的范圍內(nèi)。要及時(shí)更換電路，以恒壓流模塊替換，若電子負(fù)載中未施以隔離，從而保證其運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。但是通常設(shè)計(jì)對(duì)象十分復(fù)雜，具體應(yīng)用中根本達(dá)不到相應(yīng)的效果。以光耦隔離電路之后，系統(tǒng)可靠性降低，不過設(shè)計(jì)務(wù)必確保于規(guī)定范圍中。

3.2 電應(yīng)力分析

電子負(fù)載應(yīng)具備極高的電路穩(wěn)定性，因其均于高電壓與高電流情況下，這時(shí)則應(yīng)深層次分析其間電應(yīng)力，獲得準(zhǔn)確的工作參數(shù)，盡可能保證相關(guān)參數(shù)不超過元器件實(shí)際承受力。并全面分析其間實(shí)際負(fù)荷，保證電阻功率大于13.3W；保證IRF540負(fù)荷可達(dá)到96%，盡管其于額定范圍內(nèi)，及時(shí)更換MOS管以確保電力穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

電路系統(tǒng)可靠性為電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，亦是測試耗時(shí)最多的工作，Saber軟件多用于電路仿真模擬中，以Saber仿真分析電路設(shè)計(jì)中的諸多參數(shù)，從而獲得電路實(shí)時(shí)變化結(jié)果，降低其間重復(fù)環(huán)節(jié)?；赟aber仿真方案設(shè)計(jì)中的直流電子負(fù)載進(jìn)行嚴(yán)格的定型試驗(yàn)，從而合理縮減軟件研制時(shí)間，這時(shí)便節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用。文章分析了電子負(fù)載設(shè)計(jì)，探討了電路仿真，對(duì)電路模塊高級(jí)仿真進(jìn)行了相關(guān)分析，為基于saber仿真軟件的直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉葉，郗艷華.直流電子負(fù)載設(shè)計(jì)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（01）.

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篇9

【關(guān)鍵詞】Multisim;電工電子教學(xué);虛擬實(shí)驗(yàn);計(jì)算機(jī)仿真分析

社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，電子技術(shù)的重要性更加突出，因此學(xué)好電子技術(shù)是職中生的當(dāng)務(wù)之急，是學(xué)生立足社會(huì)之本。電子技術(shù)課程的理論性、技術(shù)性、應(yīng)用性都非常強(qiáng)，傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法，只能讓學(xué)生感到課程的枯燥無味，抽象難懂，久而久之便喪失了學(xué)習(xí)的積極性。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高教師的教學(xué)水平，讓學(xué)生真正掌握理解電子技術(shù)的本質(zhì)精髓，我通過對(duì)Multisim仿真軟件的研究，積極大膽的探索新的教育教學(xué)方法，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的專業(yè)技能水平和教師的教學(xué)水平?，F(xiàn)在我根據(jù)自己的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：

一、建立健全學(xué)生“自信心”體系，提倡“學(xué)以致用”的教育理念。

中職生一般都是中考落榜的學(xué)生，在學(xué)習(xí)上常常感覺自卑，認(rèn)為自己各方面都比較差，甚至有種破罐子破摔的想法，對(duì)學(xué)習(xí)沒有任何興趣，甚至產(chǎn)生強(qiáng)烈的抵觸情緒。教師要扭轉(zhuǎn)學(xué)生這種思想，就應(yīng)在教學(xué)中多講解、多演示，使學(xué)生能夠一看就懂、一想就通、一做就會(huì)，教師應(yīng)利用學(xué)生的好奇心，恰到好處的講解電子技術(shù)，建立健全學(xué)生的自信心。Multisim 11.0仿真軟件操作簡單，元件庫龐大，學(xué)生只需要按照電路原理圖在元件庫中找出元件并對(duì)電路進(jìn)行編輯接線，很容易完成電路仿真實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生看到示波器的波形圖不斷變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極大的興趣，這時(shí)教師抓住機(jī)會(huì)，詳細(xì)的對(duì)電路原理進(jìn)行講解能產(chǎn)生事半功倍的教學(xué)效果。

二、Multisim電路仿真軟件能快速、方便、形象的揭示了電路本質(zhì)，提高了學(xué)生接受電子知識(shí)的接受能力。

例如在講解三極管單管放大電路中，利用傳統(tǒng)方式講解，教師要詳細(xì)講解三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，以及三極管的放大條件，抽象、難懂、不易理解，學(xué)生很快失去學(xué)習(xí)興趣，但是如果運(yùn)用Multisim仿真軟件，效果將完全不同：

（1）首先教師布置教學(xué)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生繪制圖（A）三極管單管放大電路，學(xué)生在用仿真軟件繪圖的時(shí)候，首先需要了解元件的整體布局，無形中加深了對(duì)原理圖的理解。

圖（A） 三極管單管放大電路

（2）學(xué)生在完成原理圖繪制以后，點(diǎn)擊仿真按鈕，得到圖（B）三極管單管放大電路輸入輸出波形圖結(jié)果。

（3）學(xué)生根據(jù)波形圖的仿真結(jié)果產(chǎn)生疑問：為何輸出波形比輸入波形放大好多倍。

（4）教師抓住疑問，根據(jù)仿真結(jié)果詳細(xì)講述三極管單管放大的電路原理，這時(shí)學(xué)生都能集中精力認(rèn)真聽講，提高了教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的聽課水平。

圖（B） 三極管單管放大電路輸入輸出波形圖

圖（C） 芯片功能測試

三、將multisim仿真軟件引入教學(xué)，有利于開闊學(xué)生的視野，增加學(xué)生知識(shí)面，促進(jìn)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)電子專業(yè)的各種實(shí)驗(yàn)儀器。

在電路仿真軟件中，提供了很多虛擬實(shí)用的儀器儀表設(shè)備，比如：數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖示儀、失真分析儀等儀器，學(xué)生通過在實(shí)際電路中的靈活應(yīng)用，可以通過這些儀器簡單、清楚的揭示電路本質(zhì)，這無形中增加了學(xué)生學(xué)習(xí)這些儀器的興趣，這時(shí)老師抓住機(jī)會(huì)，集中講解示波器、函數(shù)發(fā)生器、萬用表等儀表儀器會(huì)產(chǎn)生事半功倍的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。對(duì)于價(jià)格昂貴的儀器比如頻譜分析儀、安捷倫信號(hào)發(fā)生器等儀器，學(xué)校沒有能力購買，但是學(xué)生可以在仿真軟件中的儀器庫中調(diào)出并仿真應(yīng)用，增加了學(xué)生的知識(shí)面，開闊了學(xué)生的視野。

四、將Multisim仿真軟件引入課堂，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。

一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)仿真軟件就相當(dāng)于一個(gè)可以移動(dòng)的功能強(qiáng)大的電工電子實(shí)驗(yàn)室，因此，這給學(xué)生提供了創(chuàng)新的技術(shù)平臺(tái)。學(xué)生根據(jù)自己學(xué)過的電路原理和元件的基本性能，可以任意搭建電路，基本可以做到只要能想到，就能做到的思想境界，不但提高了創(chuàng)新的效率，更重要的是提高了學(xué)生學(xué)以致用的能力。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)了數(shù)字電路74LS194芯片后，可以根據(jù)芯片的原理和74LS194芯片的真值表，發(fā)揮自己的想象自己設(shè)計(jì)電路。圖C根據(jù)74ls194的真值表，學(xué)生自己設(shè)計(jì)的測試電路，就是很好的創(chuàng)新形式。

五、仿真實(shí)驗(yàn)沒有干擾信號(hào)，比真實(shí)的實(shí)驗(yàn)更能反映實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，更加準(zhǔn)確、真實(shí)、形象。

比如在收音機(jī)電路中完全不用考慮環(huán)境對(duì)芯片的影響，圖（D）同步檢波電路就是很好的證明。

圖（D） 同步檢波電路

六、Multisim電路仿真軟件既可對(duì)模擬電路和數(shù)字電路進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)?；旌戏抡妫绕涫切略隽松漕l（RF）電路的仿真功能。

仿真失敗時(shí)會(huì)顯示出錯(cuò)信息、提示可能出錯(cuò)的原因，對(duì)于比較高端的射頻電路也做到了實(shí)時(shí)仿真實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，足見Multisim仿真軟件的功能強(qiáng)大，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)射頻電路奠定了良好的基礎(chǔ)。

七、Multisim仿真軟件對(duì)VHDL/Verilog設(shè)計(jì)輸入的仿真應(yīng)用。

Multisim軟件將VHDL/Verilog的設(shè)計(jì)和仿真包含進(jìn)去（選件），使得大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷脑O(shè)計(jì)和仿真與模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真融為一體，突破了原來大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷o法與普通電路融為一體仿真的瓶頸。

八、Multisim仿真軟件的遠(yuǎn)程控制功能。

Multisim軟件支持遠(yuǎn)程控制功能，不僅可以將Multisim軟件的界面共享給其他人，使得其他人在自己的計(jì)算機(jī)上看到控制者的操作情況，而且可以將控制權(quán)交給其他人，讓其他人操作該軟件，這樣可以實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)，是進(jìn)行電子線路教學(xué)的理想工具。

總之仿真軟件進(jìn)入電工電子技術(shù)的課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，可以把抽象的理論知識(shí)通過實(shí)驗(yàn)簡單化、形象化，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。通過以上教學(xué)方法的實(shí)踐運(yùn)用，一個(gè)學(xué)期下來，學(xué)生不但喜歡上了電子技術(shù)，更重要的是擺脫了自卑感，重塑 了學(xué)習(xí)的自信心，學(xué)生可以以更加積極、進(jìn)取的心態(tài)，不斷前進(jìn)，挑戰(zhàn)未來！

參考文獻(xiàn)

[1]白菊蓉.Multisim在電路分析系列課程教改中的應(yīng)用[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2011年S1期

篇10

關(guān)鍵詞:Multisim9;單級(jí)放大電路;仿真分析;軟件;電路仿真

中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)23-0046-02

Multisim是一款先進(jìn)的電路仿真分析軟件,該軟件適合于各種模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)應(yīng)用。而Multisim 9作為Multisim 2001之后的Multisim最新版本(2006年底又最新的版本Multisim10),提供了全面集成化的設(shè)計(jì)環(huán)境,完成從原理圖設(shè)計(jì)輸入、電路仿真分析到電路功能測試等工作。

一、Multisim9的特點(diǎn)

1.Multisim9作為一款優(yōu)秀的行業(yè)專用軟件,有如下的一些特點(diǎn):(1)創(chuàng)建電路形象而且直觀。全部工作通過電腦屏幕的仿真實(shí)驗(yàn)室成,所有需要的器件、測試設(shè)備都能從屏幕上選取;(2)軟件儀器外形與操作方式跟實(shí)物吻合,而且實(shí)驗(yàn)仿真是實(shí)時(shí)的。除此以外,它還具有多種電路的分析手段;(3)除了作為一種實(shí)際開發(fā)的工具以外,還是一個(gè)良好的訓(xùn)練工具,使得學(xué)習(xí)者能了解仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況,鍛煉對(duì)常用電子儀器的使用。

2.除此以外,9系列從套件角度,還有一些特點(diǎn):(1)使工程師在模擬過程中無需分析,便可運(yùn)用數(shù)學(xué)表達(dá)式;(2)能夠應(yīng)用電路向?qū)?根據(jù)設(shè)定的參數(shù),自動(dòng)產(chǎn)生電路;(3)Ultiroute9自動(dòng)路由器也有所改進(jìn),能夠自動(dòng)優(yōu)先發(fā)送命令。

二、Multisim 9的基本操作

1.在元器件欄中單擊要選擇的元器件庫圖標(biāo),打開該元器件庫。在屏幕出現(xiàn)的元器件庫對(duì)話框中選擇所需的元器件,常用元器件庫有13個(gè):信號(hào)源庫、基本元件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬器件庫、TTL數(shù)字集成電路庫、CMOS數(shù)字集成電路庫、其他數(shù)字器件庫、混合器件庫、指示器件庫、其他器件庫、射頻器件庫、機(jī)電器件庫等。

2.雙擊元器件,在彈出的元器件特性對(duì)話框中,可以設(shè)置或編輯元器件的各種特性參數(shù)。元器件不同每個(gè)選項(xiàng)下將對(duì)應(yīng)不同的參數(shù)。例如NPN三極管的選項(xiàng)為:Label ――標(biāo)識(shí) 、Display――顯示、Value――數(shù)值、Pins――管腳。

3.選擇菜單Options欄下的Sheet Properties命令,每個(gè)選項(xiàng)下又有各自不同的對(duì)話內(nèi)容,用于設(shè)置與電路顯示方式相關(guān)的選項(xiàng)。電路Circuit的主要選項(xiàng)為:1.Show欄目的顯示控制:Labels 標(biāo)簽、RefDes 元件序號(hào)、Values 值、Attributes 屬性、Pin names 管腳名字、Pin numbers 管腳數(shù)目;2.Workspace 環(huán)境Sheet size欄目實(shí)現(xiàn)圖紙大小和方向的設(shè)置;Zoom level欄目實(shí)現(xiàn)電路工作區(qū)顯示比例的控制;3.Wring 連線 Wire width欄目設(shè)置連接線的線寬;Autowire欄目控制自動(dòng)連線的方式;4.PCB 電路板 PCB選項(xiàng)選擇與制作電路板相關(guān)的命令。

三、單級(jí)放大電路仿真分析

(一)電路仿真

啟動(dòng)multisim,通過菜單欄place/component設(shè)置屬性,選擇合適的電子元器件。比如從元器件列表中選中1.5kΩ 5%電阻。在面板上合理的調(diào)整各個(gè)元器件的方向位置。并且把所有元件連接成單級(jí)放大器電路,如圖1所示:

示波器分為2個(gè)通道,每個(gè)通道有+和-,連接時(shí)只需用+即可,示波器默認(rèn)的地已經(jīng)連接好的。觀察波形圖時(shí)會(huì)出現(xiàn)不知道那個(gè)波形是那個(gè)通道的,解決方法是更改連接通道的導(dǎo)線顏色,即:右鍵擊導(dǎo)線,彈出),單擊wire color,可以更改顏色,同時(shí)示波器中波形顏色也隨之改變。單擊工具欄中運(yùn)行按鈕,接可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的仿真,仿真出的波形圖如圖2所示:

通過改變圖1中的滑動(dòng)變阻器阻值,可以清楚地看到波形的變化。通過應(yīng)用這種良好的仿真技術(shù),能夠很好的驗(yàn)證、探索單級(jí)放大電路中參數(shù)與性能的關(guān)系,而且成本低廉、操作方便,既有利于學(xué)習(xí)者試驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)知識(shí),又有利于科研工作者開發(fā)實(shí)際的應(yīng)用電路。

(二)電路分析

對(duì)此放大電路進(jìn)一步可以應(yīng)用軟件進(jìn)行各種分析,本文以直流工作點(diǎn)分析為例進(jìn)行分析。了解電路的直流工作點(diǎn),才能進(jìn)一步分析電路在交流信號(hào)作用下電路能否正常工作。求解電路的直流工作點(diǎn)在電路分析過程中是至關(guān)重要的。為了分析電路的交流信號(hào)是否能正常放大,必須了解電路的直流工作點(diǎn)設(shè)置得是否合理,所以首先應(yīng)對(duì)電路得直流工作點(diǎn)進(jìn)行分析。執(zhí)行菜單命令Simulate/Analyses,在列出的可操作分析類型中選擇DC Operating Point,則出現(xiàn)直流工作點(diǎn)分析對(duì)話框,如圖A所示。直流工作點(diǎn)分析對(duì)話框B。

Output用于選定需要分析的節(jié)點(diǎn)。左邊Variables in circuit 欄內(nèi)列出電路中各節(jié)點(diǎn)電壓變量和流過電源的電流變量。右邊Selected variables for 欄用于存放需要分析的節(jié)點(diǎn)。具體做法是先在左邊Variables in circuit 欄內(nèi)中選中需要分析的變量(可以通過鼠標(biāo)拖拉進(jìn)行全選),再單擊Add按鈕,相應(yīng)變量則會(huì)出現(xiàn)在Selected variables for 欄中。如果Selected variables for 欄中的某個(gè)變量不需要分析,則先選中它,然后點(diǎn)擊Remove按鈕,該變量將會(huì)回到左邊Variables in circuit 欄中。Analysis Options 和Summary選項(xiàng)表示:分析的參數(shù)設(shè)置和Summary頁中排列了該分析所設(shè)置的所有參數(shù)和選項(xiàng)。通過檢查可以確認(rèn)這些參數(shù)的設(shè)置。點(diǎn)擊B圖下部Simulate按鈕,測試結(jié)果如圖所示。測試結(jié)果給出電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值。根據(jù)這些電壓的大小,可以確定該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合理。如果不合理,可以改變電路中的某個(gè)參數(shù),利用這種方法,可以觀察電路中某個(gè)元件參數(shù)的改變對(duì)電路直流工作點(diǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)