導(dǎo)語：LTspice在電工電子技術(shù)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：“電工電子技術(shù)”是機電類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，它主要包括電工技術(shù)和電子技術(shù)。該課程理論分析較多，同時也需要較多的波形展示，這給教師教學(xué)過程帶來不便。本文利用ltspice仿真軟件，可使課堂教學(xué)效果得到改善，同時也有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。本文以幾個經(jīng)典電路為例介紹LTspice的使用方法及仿真實驗分析，通過仿真所得波形結(jié)果驗證理論分析，又通過理論分析加深理解波形結(jié)果，二者相符形成。仿真進課堂的教學(xué)方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探索能力，有助于學(xué)生對后續(xù)實訓(xùn)實驗課程的理解。

關(guān)鍵詞：電工電子技術(shù)；LTspice；電路仿真

“電工電子技術(shù)”是機電類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，該課程主要介紹了電路原理、模擬電路、數(shù)字電路等方面的基本理論及應(yīng)用技術(shù)[1]。它既具有較深的理論性，又具有較強的工程實用性，同時，電路及電路器件也與人們的日常生活息息相關(guān)，已經(jīng)是現(xiàn)代社會不可或缺的基本組成部分。筆者在“電工電子技術(shù)”教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式，例如板書、課件播放等，在展示電路波形時，存在不直觀、不靈活的缺點。盡管可以將部分電學(xué)實驗器材帶進課堂，實物演示并進行實驗，但是能帶進課堂并展示的電路非常有限，而且存在電路參數(shù)不易調(diào)節(jié)、電路器件容易損壞、電路結(jié)構(gòu)及輸出結(jié)果不易展示的缺點，同時，安全性也是一個必須考慮的問題。為改進教學(xué)手段，提高教學(xué)效果，加深學(xué)生對電路基本知識的理解，筆者嘗試在課堂教學(xué)中引入電路仿真技術(shù)，在課堂上通過快速搭建仿真模型、合理修改電路參數(shù)對比輸出結(jié)果，使理論分析得以驗證。文獻[2-5]討論了Multisim、Proteus、Tina等電路仿真軟件在電工電子技術(shù)教學(xué)、電路設(shè)計方面的應(yīng)用。為避免版權(quán)糾紛、尊重軟件知識產(chǎn)權(quán)，筆者使用LTspice進行課堂教學(xué)，相比于Multisim、Proteus、Tina等商業(yè)軟件，它不僅免費，而且具有仿真精度高、易使用、可擴展性強的特點，能夠滿足課堂教學(xué)的需要。

1模擬電路仿真

1.1二極管保護電路

電路中若存在感性器件，如圖1所示，則開關(guān)斷開的瞬間，電感L1因電流突然中斷會產(chǎn)生一個高于電壓源很多倍的自感電動勢。在LTspice中搭建仿真模型，如圖2所示。開關(guān)S1由電壓源B1觸發(fā)，S1的觸發(fā)正端電壓值為正值時，開關(guān)導(dǎo)通；S1的觸發(fā)正端電壓值為負(fù)值時，開關(guān)截止。運行仿真后，在第1秒時S1截至，電感L1上的自感電動勢如圖3所示，從圖可見，在開關(guān)截止的瞬間，電感產(chǎn)生了遠(yuǎn)超電壓源的自感電動勢，若不加保護措施，此自感電動勢會對電路造成嚴(yán)重的沖擊，甚至破壞元器件。為保護電路，延長其使用壽命，需要在電感L1上并聯(lián)一個泄放二極管，如圖4所示。這樣，電感L1和二極管D1形成閉合回路，使自感電動勢大幅減小，從而保護電路，開關(guān)截止瞬間的波形如圖5所示。

1.2晶體管放大電路

在LTspice中，根據(jù)圖6進行直流掃描，得到晶體管2N4401的伏安特性曲線，如圖7所示，從而得到晶體管的一個直流靜態(tài)工作點：搭建共射極分壓式偏置放大電路，如圖8所示，利用LTspice的“.op”命令，查看該電路的直流靜態(tài)工作點，有IBQ40.0415A=µ，ICQ6.75272mA=，UCEQ4.97463V=，根據(jù)式（1）：由于10CCU=V，UCEQ5V≈，這表明此電路的靜態(tài)工作點是合理的，能夠避免信號波形失真。該放大電路的電壓輸入輸出曲線如圖9所示，從圖中可見，輸出波形符合共射極放大電路的波形特征，并且電壓放大倍數(shù)20uA≈。

1.3同相比例運算電路

同相比例運算電路的仿真模型如圖10所示，其電壓放大倍數(shù)為式（2）：(2)平衡電阻312R=R//R=5kΩ，該電路的輸入輸出波形如圖11所示。從圖11可見，輸出波形滿足指定的電壓放大倍數(shù)，并且符合同相比例運算電路的波形特征。

2數(shù)字電路仿真

由555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器如圖12所示，其輸入輸出波形如圖13所示，可見該電路的輸入輸出波形滿足施密特觸發(fā)器的波形特征。

3結(jié)語

電路仿真是深入理解電路原理的有效手段，對電路設(shè)計與電路分析也極具時效性。用好仿真，能使課堂教學(xué)生動形象，達到所見即所得的效果。運用仿真技術(shù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠驗證自己的想法與創(chuàng)意，這是一個知識深化的過程。同時，也應(yīng)該認(rèn)識到，一項成功的仿真過程依賴于對電路原理的深刻理解。仿真技術(shù)與電路原理，二者相輔相成。在仿真進課堂的教學(xué)實踐中，教師的角色，不僅在于引導(dǎo)學(xué)生正確使用仿真工具，更重要的是能夠從眾多的可能性中分辨與解釋引起錯誤仿真結(jié)果的真正原因所在。

作者：王高騰 李永濤 單位：蘭考三農(nóng)職業(yè)學(xué)院 智能制造系 蘭考三農(nóng)職業(yè)學(xué)院