仿真教学电工电子教学

仿真教学电工电子教学（共12篇）

仿真教学电工电子教学 篇1

摘要：该文介绍了一种基于multisim仿真软件的电力电子课程教学方法。并选择了两种典型的电力电子电路进行仿真实验,通过实验过程详细说明了仿真电路的建立、电子元件的选择、电路参数设置以及波形分析。

关键词：multisim,仿真,电力电子电路

1概述

电力电子技术是强电专业的一门核心基础课程,其实践性很强,对学生的动手能力要求较高。笔者在该课程的教学过程中发现主要存在以下几个问题:

1)学生很难理解电力电子器件的工作原理,比如晶闸管的导通和关断条件。

2)在授课过程中电力电子波形的绘制需要花费较长的时间,尤其是三相电路的相关波形。

3)在实训过程中耗材的损耗很大,比如晶闸管、晶体管等。

4)电力电子系统多为高电压、大电流的大功率系统,实训过程中对于学生的人身安全和设备安全不能得到绝对保证。

如果在教学过程中引入计算机仿真技术就可以很好的解决这些问题,同时仿真教学可以使得教学过程更为生动、直观, 有利于激发学生的学习兴趣,提高教学质量。

2 multisim仿真软件介绍

20世纪80年代加拿大的IIT公司推出了一款颇具特色的电子仿真软件EWB5.0,其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用。Multisim软件是它的升级版,本文中所使用的是最新的multisim10版本,其主要特点有:

1)具有完全交互式的仿真器,允许使用者对电路进行实时的改变,并能实时的看见电路仿真结果。

2)具有二十多种不同的虚拟仪器,包括示波器、万用表、频谱分析器等。

3)功能强大的教学选项,老师可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能选用的仪器和分析,从而控制学生在电路中所见的画面,以及能够存取的功能。

4)16000个零件数据库,16000个零件资料库。

图1为multisim10的主界面。

3仿真实例

1)单相半波可控整流电路(阻性负载)

启动multisim10软件,从其元件库中选择所需的电路元件, 连接成电路。如图2所示。其中双踪示波器用来显示触脉冲和负载上的电压波形,A相位为负载波形,B相位为触发波形。

启动电路开始仿真,波形如图3所示,显然负载上的波形为缺口的正弦半波波形。

2)三相半波可控整流电路(阻感性负载)

如图4所示为三相半波整流电路,负载为阻感性负载。图5为阻感性负载上的电压波形。

4结束语

利用multisim实现仿真实验教学,同传统的电力电子实验相比,可以边实验边修改,由于使用的元器件和仪表都是虚拟的,所以不存在安全问题,另外实验成本低,实验效率高,实验结果直观形象。学生在仿真实验过程中,有自己独立思考的时间和空间,有利于培养学生的创新思维能力。但是仿真实验并不能完全取代传统的实验手段,因为学生在仿真实验中看到的都是理想波形,而实际上会存在很多的干扰信号,学生只有在真实的硬件试验中才会掌握。只有将仿真实验与硬件实验相结合,才能帮助学生更快更好地掌握知识,进一步提高学生的综合实验和创新的能力。

参考文献

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].4版.北京:机械工业出版社,2000.

[2]王云亮.电力电子技术[M].北京:电子工业出版社,2006.

[3]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

仿真教学电工电子教学 篇2

1 教学改革的发展状况

电子电气类课程的传统教学采用“先理论,后实践”的教学方法,即先在教室进行理论教学,然后在实验/实训室进行实践教学.这种教学模式的弊端是显而易见的,枯燥的理论课程让学生很快失去了学习兴趣.由于学生前面的理论知识没有掌握好,所以后面的实验教学也难以收到好的效果.

近十年来,随着经济的发展以及国家对高等院校大力支持使得实验室建设得到了很大的发展.在应用型本科院校和高职高专院校中,广泛开展了理实一体化的教学改革.理论教学与实践教学相互交叉进行,将理论知识应用于实践,实践的结果反过来又促进学生对理论知识的理解.这种教学模式确实激发了学生的学习兴趣,锻炼了学生的动手操作能力,收到了很好的教学效果[1,3].但这种理实一体化教学要求学校购买足够的实验设备以保证正常的教学.虽然国家给予一定的资金支持,但学校仍面临巨大的财政压力.因此实际中通常只有少数课程能够开展这样的一体化教学.再者,实验过程中的耗材、实验设备的.维护等需要耗费大量的人力物力.所以这种理实一体化的教学改革投入成本高,难以全面普及,大部分课程仍继续采用传统的教学模式.

2 专业仿真软件

近十多年来,电子电气类的仿真软件得到了快速发展.出现了许多能够专业仿真软件,极大地改变了许多相关课程的学习方式.以前需要在硬件实验平台上完成的实验,现在可以在这些软件中进行仿真进行模拟或实验.因此仿真实验不仅极大地节省了开支,还可以灵活地改变各种参数、模拟各种情况下的实验.

3 教学案例

在多媒体教室内授课的情况,分别以电工基础和单片机课程为例,来说明专业仿真软件的应用.

3.1 电工基础课程电工基础课程是电气类及机电类专业的专业基础课,是学生学习其它专业课程的基础,其特点是理论性和实践性都非常强.学生不仅需要理解相关重要定律和定理,并能正确地完成相应计算,还需要在实际中能正确运用所学知识.这使得学生在学习本门课程时,感到难度很大,尤其是学生对初高中物理电学知识掌握欠缺的情况下,更是如此.

以基尔霍夫定律的讲解为例.教师采用多媒体电脑,在 Protues软件中设置如图1所示的验证电路.图中三个支路上的电流表分别显示各支路中的电流值,每个元器件上电压也一目了然.引导学生来分析电路图,先计算电流.如果按照流入电流为正,流出电流为负 (反之亦可),电流的代数和为零;然后再计算右边回路各元器件的电压代数和也为零.所以可以很容易得到节点电流定律.修改电源电压和电阻的阻值,来验证结论是否正确.这样的仿真实验,能够有效弥补板书教学形式的不足,使学生更容易明白相应知识点,并激发学生的学习兴趣.

3.2 单片机课程学生普遍感觉单片机课程的理论抽象难懂.我们开发了基于Pro-teus和Keil软件联合仿真的一系列单片机项目化教程,旨在帮助学生学好本门课程.图2是80C51单片机控制一个LED的实验电路.笔者的教学思路是:首先点亮该LED,然后让其闪烁.在此过程中学习指令.再者,增加一个按键来点亮和熄灭该LED.陆续引出有关指令的学习,这样的教学方法可以收到良好的教学效果.

4 对教师的要求

但采用仿真教学方法也对授课教师提出了较高的要求.除了对课程内容熟悉之外,教师还必须学习仿真软件的使用以及设计仿真实验,把课程内容融入到仿真实验之中.上课内容以仿真实验的形式出现,通过每个实验的学习,要求学生掌握哪些新的知识,教师必须提前做好规划.还要注意分散课程的重点与难点.在每一个实验中,引入的新知识点及重难点要适量.实验讲解完毕后,带领学生进行归纳总结引导学生举一反三,并鼓励学生自行尝试实验.实验系列的设计要注意前后的衔接性,后续的实验则以在前面实验中所学过的内容为基础.实验设计要遵循由简单到复杂、由浅入深的原则.所以设计一系列仿真实验并非易事,需要教师们反复讨论与交流.另外,教师应引导学生熟练两款软件的使用,鼓励学生自己去设计一些仿真实验.

5 总结

本文以电工基础和单片机课程为例,说明了专业仿真软件在电子电气类课程教学中的方便性和重要性,其目的是提醒教师要重视此类仿真软件在教学过程中的应用,以提高教学效果.

参考文献

[1] 张士磊,孟昕元.创新实践型人才培养的实验教学改革与探索[J].实验科学与技术,.

[2] 成凤敏.电工电子课程的理实一体化教学模式[J]. 黑龙江科技信息,.

仿真教学电工电子教学 篇3

关键词：模拟电子线路 Proteus 仿真 教学

模拟电子线路（简称“模电”）是一门电子类专业基础课程，该课程的学习效果直接影响后续专业课程的学习，该课程虽然是专业基础课，但课程比较抽象、复杂，而且实践性很强，课程中含有大量的电类专业基础知识，体系庞大，原理抽象，分析不直观。使得初学者难以接受，困难重重，这样就导致学生望而却步，失去了学习兴趣。也为后续的专业课程学习埋下隐患。随着计算机技术的发展，我们在模电教学中引入英国Lab Center Electronics公司开发的PROTEUS软件，对模电实验教学进行改革。

1.PROTEUS技術介绍

在模电实验教学中因为实验设备种类繁多、更新速度快，给教学投入与管理带来很多的困难；模电实验教学内容独立、分散，不利学生知识点的连贯与应用，同时在实物实验教学中实验内容与格式僵化，只是一种验证性教学，不利于学生创新能力培养。针对于这些教学中的缺点我们引入了仿真教学，能有效的改进以上不足。

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。它的特点是互动的电路仿真；丰富的器件库；智能的器件搜索；智能化的连线功能；支持总线结构；可输出高质量图纸和完善的电路仿真功能。

将Proteus引入到模电实验教学中的优势有：Proteus软件提供超过27000多个仿真器件，基本涵盖了模电所需要的所有器件，它能提供多样的激励源和丰富的虚拟仪器，生动的仿真显示让学生能直观的看到抽象的电流电压变化过程，将模电变成感观学生，使得教学可视化，提升教效果。此软件并提供高级图形仿真功能，能对瞬态进行捕捉分析。

2.模电实验教学实例

2.1单管放大电路的实践教学实例

单管放大电路是模电中最基础的电路，后面的电路分析都是在这个电路的基础演变而来，所以这个电路的掌握层度对后面电路的学习非常重要，因此我们看看这个电路怎么用仿真教学进行改革的。

例如设计单管电路的电路，在电路中接入信号发生器与示波器，同时还在三极管的三个极分别接入三个电位探针。

将可变电路RV1调到中间位置，运行电路可以看到线路上用红，绿颜色代表不同的电位情，不同的电路线路的颜色是不一样的，这样就让学生知道在模电中不同的线路上的电位是不一样的。同时在线路的还有箭头代表电路电流的方向很直观，学生在学习过程中一目了然。通过电位探针可以看到三极管的C、B、E极的电位分别是7.7V、4.7V和1.1V，如图2所示。通过到极电位的分析可以得出，此时电路处在放大状态。而我们可以通过仿真软件中的示波器可以看到电路的放大情况，如图1所示。

图1 三极管放大电路中各极电位及波形放大效果电路的放大倍数可以通过单管放大电路的放大公式进行计算。再由仿真电路得到的结果进行验证。当将基极电阻调小，到达一定的层度就可以看到电路的放大输出波形就开始失真，如图4所示。从仿真图上可以看出三极管C、B、E极电位分别是5.9V、6.4V、5.7V，可以看出这时电路处在饱和失真状态。从波形图上也可以看出输出波形下部分被截去了。因人共集电路的反相作用所以饱和失真看到的是下部分被截去。为了使波形的失真情况看得更清楚，还可以运用图表形式来进行观察，如图2所示。

图2 电路失真及图表分析3.结束语

通过前面的实例看出在电子线路中引入Proteus技术教学后可以将抽象复杂的电路的分析过程，可以通过很直观过程展现在学生面前，让学生可以看得到，并不像以前的教学教要学生自己去想象。而且我们所教学的学生层次大部分都不善长于抽象思维，比较适合于形象思维和直接操作，所以这个教学改革结合学生实际情况而开展。同时也可以满足学生不断探索的好奇心理，比方说我们在带学生在实验室用实际电子元器件做实验时学生就会问，老师其他电路变大变小或者断开会出现什么情况，如果我们把电源改变又会出现什么情况呢？这就结教学生带来两种困难：如果老师直接分析给学生听，学生就会陷入到枯燥的理论分析中去，增加了学生学习的难度，也会打击学生学习积极性。如果老师把学生提出的要求都让学生去试一遍，哪就增加了老师的准备元器件都设备的难度，同时也可能给学校增加了许多设备的投入资金。引入仿真教学后这些困难都可以得以解决。

通过教学实践证明，引入仿真教学不但可以解决学校的投入困难，还能提高学生的学习兴趣，而且学生在学习过程中不会受场地时间的限制，还可以通过网络向老师及其他的专家进行讨论学习，使学生的创新创造能力不断提高。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础 （模拟部分 ）[M].北京 ：高等教育出版社，1999.

[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]罗国强，罗伟.实用模拟电子技术项目教程[M].北京：科学出版社，2009。

[4]刘小兵.模拟电子技术实验实训环节仿真教学应用研究[J].出国与就业，2011.

仿真教学电工电子教学 篇4

1 仿真教学的概念和特点

仿真教学, 即模拟教学, 其作为电子电工教学的新方法, 已经逐渐被应用在各个领域的教学中。仿真教学的实质是利用计算机来模拟自然现象和社会现象, 且利用这种教学方法, 学生可以在教学中感受到更加真实的模拟效果。随着多媒体技术的不断创新, 电子仿真技术应用所取得的效果更加显著, 而仿真教学也逐渐取代了传统教学方法, 逐渐成为了科技化教学的主要方式。电子电工这门学科的实用性比较强, 只有利用实验对书中的理论知识进行解释, 学生才能更好地理解。利用电子仿真技术将教学知识以生动的方式向学生展示, 不仅能够激发学生的学习积极性, 也能够提高学生的学习效率。

2 电子电工教学中电子仿真的作用

2.1 在理论教学中的作用

在电子电工教学中, 传统教学方法是理论知识教学较常使用的方法。传统教学方法的实施是以教师的讲解为主, 学生只能被动的记忆所学的知识, 教学课堂严重缺乏互动和交流。利用电子仿真技术进行电子电工教学, 可以将理论知识以生动的画面进行解释和验证, 这不仅能够激发学生的学习兴趣, 也能够增强学生的记忆能力, 对学生掌握和理解所学的知识也有很大帮助。例如:“基本共射放大电路图”作为电子电工教学的主要内容之一, 在对相关知识进行教学的时候, 教师可以利用电子仿真技术进行教学。因为该内容的相关知识都比较抽象, 学习过程会比较枯燥, 且理解难度也较大, 而在课堂教学中, 利用multisim仿真软件对该部分内容涉及的电子线路进行展示, 可以更好地帮助学生记忆电路图中的参数, 也能够提高学生的学习效率, 增强学生的综合能力。

2.2 在实践教学中的作用

在电子电工实践教学中, 实验教学是必不可少的教学环节。在传统实验教学中, 由于实验设备和资金的严重缺乏, 实验教学也受到了很大程度的影响, 不仅实验教学质量无法得到有效地提升, 学生对所学知识的理解能力和掌握能力也受到了很大的限制。为了更好地实施电子电工实践教学, 电子仿真技术在实践教学中的应用逐渐受到了重视。利用电子仿真技术开展电子电工实践教学, 可以对实验过程以动态图像的形式进行模拟, 也能够帮助学生更好地掌握实验操作过程和所学的知识;同时, 不仅实验结果的准确性能够得到保证, 也可以有效避免实验中再次出现漏电等问题。

利用电子仿真技术对电子电工实验进行模拟, 可以将实验过程以更生动的方式向学生进行展示, 以便对学生的认知能力进行提升, 对学生的实际动手能力进行增强, 并在避免出现失误的同时, 提高学生的理解能力, 从而确保电子电工课堂教学的质量和效率能够得到有效的提升。在电子电工实践教学中, 电子仿真技术的应用能够有效地避免课堂教学质量和效率因实验设备和资金的缺乏而被降低, 也能够提高实验数据的准确性, 这对学生更好地理解和记忆所学的知识有很大帮助。

3 电子仿真在电子电工教学中的应用效果

在电子电工教学中, 电子仿真技术与传统教学方式相比有着明显的优势。利用传统教学方式实施电子电工教学, 课堂教学氛围会比较枯燥;而利用电子仿真技术进行教学, 可以使课堂教学氛围变得更加生动, 也能够激发学生的学习兴趣, 这对提高课堂教学质量和效率有极大的帮助。同时, 利用电子仿真技术进行教学, 不仅可以更好地改善课堂教学结构, 也可以提升学生的综合能力。

3.1 提高课堂效率

在电子电工教学中, 电子仿真技术的应用可以激发学生的学生积极性, 也能够提高课堂效率。利用电子仿真技术可以准确划出电子电工所涉及的电子线路图, 这可以避免教师的讲解出现问题。电子电工课程的相关内容是极为抽象的, 比较难以理解。利用电子仿真技术对电子电工相关知识进行生动的展示, 可以加深学生对所学知识的理解, 也能够提高课堂效率。

比如, 电子电工教学中, “焊接技术”对实践性有严格的要求, 单纯依靠教师的讲解, 学生很难理解所学的知识。通过使用电子仿真技术, 可以将焊接技术的相关知识和技术进行分解展示, 这不仅能够帮助学生更好地掌握和理解焊接知识和技术, 也能够提高学生的学习效率。

3.2 改善课堂结构

在电子电工教学中, 电子仿真技术的应用对理论知识和实践技术的教学有着很大的帮助, 可以帮助学生理解和掌握所学的知识和技术, 也能够增强学生的理解能力与动手能力, 而且在激发学生学习积极性的同时, 也能够调动课堂教学氛围, 改善课堂教学结构, 以便在此基础上提高课堂教学质量和教学效率。电子电工课程的相关理论知识都极为抽象, 理解难度比较大, 实践类型课程也比较多, 而利用电子仿真技术, 可以帮助学生建立更适宜的学习模式, 这对提高学生的综合能力有很大帮助。

4 结束语

综上所述, 电子仿真技术作为科学技术发展的新产物, 在电子电工教学中所起到的作用是至关重要的, 可以使课堂教学变得更加高效。在电子电工理论知识教学中, 电子仿真技术的应用是将该学科相关理论知识以生动形象的画面向学生进行展示, 以便加深学生对所学理论知识的理解和掌握。而在电子电工实践教学中, 利用电子仿真技术对实验过程及结果进行展示, 可以使学生更加主动的参与到实践教学中去, 也能够激发学生的学习兴趣。电子仿真技术作为教学领域的新型教学方式, 对电子电工课堂教学有着极大的影响。

参考文献

[1]马世强.电子仿真在电子电工教学中的应用[J].文理导航.2014 (08) .

[2]张成.浅谈终止电子电工教学的仿真应用[J].中国科教创新导刊.2013 (10) .

仿真教学电工电子教学 篇5

电子信息系应用电子教研室

陆丽梅

摘要 随着科技的发展，电子技术的应用也越来越广，越来深入，传统的理论课堂教学临着着很大的挑战。但随着计算机技术的普及、EDA 技术的广泛应用，将EDA 技术引入电子技术课程教学,可以使电子技术的课堂教学紧跟时代的脚步。本文以电子技术课程中的“三极管放大器”电路的分析为例来说明EDA软件之一Proteus仿真软件在电子技术课程教学中的应用。

关键词 电子技术 Proteus仿真软件

“电子技术” 是电子信息、通信、计算机等专业一门重要的专业基础课程，随着电子技术和计算机的迅速发展，电子技术的应用越来越广泛，新器件、新电路和新技术不断的涌现,我们的课堂教学也将面临着着更大的挑战。将EDA(Electronic DesignAutomation电子设计自动化)技术引入电子技术课程教学, 可以使学生在掌握制作、检测技能的同时,通过EDA技术软件进行设计、仿真,理解所操作的技能的原理,增加学习的兴趣。同时可使课堂教学更生动、直观,达到让电子技术课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。

一 电子技术多媒体课件的特点

多媒体课件是以计算机为操作平台，运用多媒体技术将文字、声音、图象、动画和视频等集成于一体，使抽象的内容具体化、枯燥的内容趣味化。从而拓宽学生的知识视野，提高学生的学习兴趣，是现代教学发展的必然趋势。电子技术的研究对象主要半导体材料和器件（二极管、三极管、场效应管）及其基本电路、功率放大电路、集成运算放大器及其应用电路、负反馈放大电路、直流稳压电源等，其特点主要表现在：

(1)电子技术中基本单元电路、关键元件多，复杂；电路中的元件(器件)动作方式属于线性变化的电路，通常着重的是放大倍率、信噪比、工作频率等问题。如:直流稳压电源电路,放大器电路,报警电路，显示电路，振荡电路等都是可仿真电路。

(2)当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上），而这些都是比较抽象，看不到也感觉不到的。

二、电子电路仿真软件Proteus功能特点

1、Proteus电子电路仿真软件功能

Proteus仿真软件是可以对电子技术电路进行模拟仿真的工作台,具有较完善的各种元器件原理图库、元件封装图、常用测量、常用的分析仪器等。能进行电子电路设计仿真，并能对电子电路进行较详细的分析,包括静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析和器件的线性与非线性分析, 还能进行离散付里叶分析、零极点分析等多种高级分析。Proteus不但是一个非常优秀的电子设计软件, 而且也是一个非常优秀的电子技术模拟实际训练软件,它几乎可以完成在实验室进行的所有电子技术的实验,并且和实际实验情况非常贴切,选用的元器件和仪器也和实际情况非常相近,一般会正确使用常规仪器的读者,都能较快地掌握软件所提供的虚拟仪器的使用方法。另外在实验设备和仪器不能满足某些实验课要求的情况下,用Proteus进行仿真实验不失为一种有效的补充方法。

2、Proteus电子电路仿真软件特点(1)直观的操作界面

由于Proteus软件是基于Windows 操作系统上的, 所以它的操作方法的其它基于Windows 环境下的软件操作方法一样,所见即所得，Proteus采用图形方式创建电路，所需要的元器件和测量仪器可直接从窗口中选取拖到电路图中，使用特别方便，而且元器件和仪器的图形与实物外形非常接近，仿真效果好，要用的元器件、仪器等,只要用鼠标点击,随时可以取来,完成参数设置,连接成电路,就可以启动运行,进行分析和测试。因此Proteus软件具有入门容易,学习轻松,结合实际,富有趣味的特点。使用者可以在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

（2）丰富的元器件库

Proteus软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。Proteus提供了数千种虚拟电路元器件，包括信号源、基本元件、晶体管、集成电路、指示器件、控制器件等36大类，其中数字集成电路库中存放了最常用的各种TTL、CMOS数字集成电路，各元器件的参数均可随意设定，用户还可根据需要方便地扩充已有的元器件库。软件还可以容易的上网升级，使市场上新出的元件都能在Proteus中找到。

（3）兼容性强

作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。能将设计

好的电路文件直接输出到常用的一些电子电路排版软件, 如protel、EWB、CAD等, 排出印刷电路板图,为实现电子电路的设计提供了很大的方便。

（4）齐全的测试仪器

Proteus提供了仿真实验EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器使用方法。所需的虚拟仪器设备，包括函数信号发生器、示波器、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等，利用这些虚拟仪器可多方位地观察仿真结果。Proteus提供了8种基本分析工具、6种扫描分析工具、2种系统分析工具，可对电子技术进行仿真分析，还可以对被仿真电路中的元器件设置各种故障进行分析。

（5）安装简单，易操作

Proteus是个免费软件，下载后安装不用一分钟，也不用激活等烦杂操作，安装后只需把密码钥匙复制到安装盘的目录下，如果是7.8版的只需升级破解码即可。这软件是原是我们电子系单片机的老师上课用，在2008年有老师开始将它使用于数字电路的教学中，本人于2011年开始将它应用于模拟电路中，并于这两年在电子系推行，包括没过电脑的退休老教师或和不会电脑仿真的老师都可以很快的学会操作，并应用本人设计的Proteus电路进行教学，教学效果显著。

三、在电子技术课堂教学中应用电子电路仿真软件Proteus

1、在电子技术教学中应用电子电路仿真软件Proteus的优点

电子技术是电子专业的一门骨干课程,其教学效果的好、坏,学生掌握的程度, 将直接影响后续各类相关专业课程的教学效果。目前,在电子技术课程教学中, 教师一般采用的教学方法是:先在课堂上给学生介绍理论知识,再引用使用的电路及实物加以论证,然后由学生通过做电子制作和检测加深对理论的理解。这种传统的教学方式,存在着以下的问题:一是大多数教师认为理论引导技能，所以只有传授理论知识到位了,制作及检测才有真实的意义，使学生觉得理论课堂枯燥乏味，觉得电子难学,从而对学习电子失去兴趣。二是理论分析通常都是一些繁琐的公式推导及一些孤立的计算数据,很难形成电路的特性曲线,缺乏直观性,更难对电路的参数进行分析及优化设计。三是学生在听理论课时,由于跟实际联系不上,对理论难以理解,甚至于不能理解,造成对电子技术“难学、抽象”的思想障碍,从而对学习失去兴趣。将Proteus引入电子技术教学,可以使教师在讲解理论或引导学生制作及检测的同时,利用Proteus软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习兴趣。使课堂教

学更加生动、直观,使电子技术课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解，使电子的制作及检测具有更好的可操作性。

2、在电子技术课堂教学中应用Proteus电子电路仿真软件实例

下面以Proteus7.8版本为例通过“三极管放大器“分析为例,说明Proteus软件在电子技术课程教学中的应用效果。

打开Proteus，在电路工作区输入如下图1电路。其中正弦交流信号电压幅度设置为0.1V 频率设置为1kHz,如图连接示波器和电压表利用Proteus7.8进行仿真分析,(1)．测试电路的功能

图1三极管放大器

如图1将电源、信号源、示波器探头接入电路，打开软件左下脚的播放按键，电路开始仿真如图1从图中可直观的看到，输入信号的波形，三极管基极的波形，三极管发射极波形、集电极的波形之间的关系，以及放大的电路的正常Ube、Uce电压值。(2)．电路的故障现象及排除方法

Proteus软件的电路可操作性强，可以方便的调整电路的连接或元件的参数来观察电路出现的故障，并通过演示故障排除方法让学生很容易掌握实际的故障操作。

如下图

2、图3调节电位器RV1可观察到波形的失真情况，同时得到失真时电压的特点。

图3截止失真

(3)．电路的元件参数设置

为保证电路正常运行，元件参数的选择是很很重要的，如何选择元件呢选择的元件能不能让电路正常呢，可以通过仿真来验证。Proteus软件可以很方便的更改元件参数来观察电路的如下图4，是对下偏置电阻的参数的更改，可改变元件的型号、序号、参数值、封装等。

图4 元件参数的调整

四 小结

可见,在电子技术课程教学中,应用Proteus仿真软件进行理论分析及电路结构的模拟分析时,可以使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化, 使枯燥的电路特性分析变得生动、形象、真实、可信,让学生在课堂中就能感受到实验才具有的测试效果,更好地把理论与实验

仿真教学电工电子教学 篇6

关键词：电子技术基础；仿真软件；虚拟实验平台

电子技术基础课程是一门实践性很强的专业技术基础课，该课程教学是以理论课教学、课程实验和课程实践等教学环节构成。计算机仿真技术能把复杂事物简化、变抽象为具体、微观的事物放大、宏观事物缩小，缩短时空距离。在教学实践过程中，结合理论教学的进程，利用Multisim，Protel 99 SE，EWB，PSPICE，SystemView等仿真软件辅以生动的仿真演示，作为教学的补充，为传统的教学注入活力。这一方法实现了理论讲解和验证的同步进行，能增强教学的直观性与灵活性，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论上的抽象性，可以提高课堂教学效率，取得良好的教学效果。

一、利用计算机仿真环境激发学生的学习兴趣

电子课程课本内容过于理论化，过于注重原理分析、公式推导，理论课教学学生听起来枯燥无味，难于理解，对该课程缺乏学习动力和热情。利用计算机仿真作为教学载体，可以很好地解决学生的学习兴趣问题。

利用Multisim 7电路设计仿真软件辅助教学后，在讲解电路原理的同时，可穿插Multisim 7软件对电路进行仿真。如在单级共射极放大器电路教学中，在讲解完基本电路原理后，利用Multisim 7软件对此电路进行仿真演示。先用Multisim 7软件模拟连接电路，确定电路中的各元器件参数，使用Multisim 7软件虚拟仪器进行在线测量，再对照电路设计要求更改相关元件参数，观察所得的变化，最后与理论计算进行对比。这样就将理论上枯燥而不易理解的教学内容形象地展现在学生面前。在整个教学过程中，学生自始至终都保持极高的学习兴趣。

在学习电子技术基础的过程中，抽几节课讲解仿真软件的使用方法。结合教师在课堂上的演示，学生首先学会Multisim 7软件的基本操作。运用Multisim 7软件，学生可以在较短时间内完成各类模拟电路、数字电路的原理验证性实验。使用虚拟测试仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路。由于在电子技术基础理论教学引入了虚拟的电子实验，使课堂教学情境化，增强了教学的直观性、形象性、生动性和时效性，激发了学生的学习兴趣。

二、利用虚拟仿真弥补演示实验的不足，提高课堂教学效率

电子技术基础课程中许多概念和原理经常是通过实验来帮助学生加以理解。实物演示方法虽然有直观、生动、真实的特点，但演示准备工作量大，不便观察。教学演示的内容一旦确定，其可变性很小，灵活性差。并且有些现象在传统的演示实验中是无法展示的，很难达到理想的教学效果，因此可以借助于虚拟仿真实验。将仿真技术应用于教学中，能模拟一些用语言难以清楚表述的和现实实验不易进行的内容。

例如，利用Protel 99 SE软件仿真显示出波形，振荡器起振的过程非常直观，还能看出这种振荡电路的波形存在较大的失真，但振荡波形较稳定。如果对波形失真要求较高，则需要采用改进型号振荡电路，即克拉泼或者西勒振荡电路。这种教学模式生动活泼，学生自始至终保持着极高的学习兴趣，加深了理解和记忆，有效提高了课堂教学效率。

三、利用仿真实验，突破教学难关，增强教学效果

将仿真技术应用于教学中，可以把许多抽象和难以理解的内容变得生动有趣，动态地演示一些现象，化难为易，使教学中的难点、重点变得一目了然，便于学习者观察与思维，从而更好地理解和掌握所学知识，有效地实现精讲，突出重点，突破难点。

课堂上教师可以根据讲课需要，运行Multisim 7软件，模拟各种实验，并根据需要随意控制，使“实验结果”反复重现，使实验演示与教师的讲解同步进行；通过屏幕的展示，使一些抽象的概念形象化，将一些学习方法以动态方式图解。这样的教学模式生动活泼，调动了学生的学习积极性，帮助学生正确理解概念，掌握知识，提高了课堂教学效率。例如利用Multisim 7软件对负反馈放大器进行辅助仿真教学。反馈不仅是改善放大电路性能的重要手段，而且也是电子技术和自动调节原理中的一个基本概念。在放大电路中引入电压串联负反，会导致电压放大倍数下降，但输出电压的稳定性提高，非线性失真减少，通频带展宽，输入电阻增加，输出电阻减少。借助于Multisim7软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响，得出与理论相符合的结果，以利于课堂教学的成功进行。

四、虚实结合，增加实践环节

电子技术课程是一门实践性很强的专业基础课程，理论学习必须紧密地与实践结合起来。在电子技术实践课之前，学生先利用仿真软件将电路进行仿真，得到实验结果以后，再进行实际的安装、焊接、调试。学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高，在仿真软件中，可以随时修改元件参数，并能马上获得仿真结果。使教师、学生感觉到自己置身于特殊的教与学的环境之中, 从而产生亲临真实电子技术基础环境的感受和体验。Muhisim 7软件还提供了故障设置功能，实验时，学生可以两人为一组，互设故障，然后通过仿真结果进行故障分析，最后排除。这样，学生能初步学习电路的故障分析，大大提高了学习兴趣和实际动手能力。学生可提出各种设计方案，从而大大提高了分析问题、解决问题的能力，激发了他们的创新意识，也大大提高了学生电子技术基础的设计水平。

例如在典型的互补对称式推挽OTL功率放大电路的实践中，先在Multisim7软件中绘制仿真电路，运行仿真电路，通过数字万用表和示波器观察输出结果。若结果不符合设计要求，则需修改电路再对电路进行仿真调试，直到符合要求为止，并输出Protel格式网络表文件。再应用Protel 99 SE 软件载入网络表，将元件封装形式修改为Protel形式的元件封装，设计PCB布线图。然后，根据布线图制作印刷电路板，并进行实物安装与调试。制作成功时的成就感激发了学生的学习热情，让学生有目的、有针对性地学习相关理论知识。通过相应的电子制作，在实践中巩固所学理论，并能用理论知识解决制作中遇到的问题，达到较好掌握理论知识与实践技能的目的。

（作者单位：恩平市中等职业技术学校）

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 99 se［M］.北京：北京希望出版社，2002.

[2]熊伟，侯传教，梁青，孟涛.Multisim 7 电路设计及仿真应用［M］.北京：清华大学出版社，2005.

仿真教学电工电子教学 篇7

1、Multisim仿真软件的特点

Multisim仿真软件是基于PC平台的电子设计软件,其内核是SPICE数/模混合仿真系统。该软件界面简单,通过仿真,不需要搭建真正的电路物理结构和使用真实的测试仪器而获得电路的许多测试参数,相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。

Multisim软件的突出优点是将电路图输入、SPICE仿真器、元器件库、仪表库集成并融合在一起。使用时,只要找到所要用的元器件,按照设计思想连接线路,再连接测试仪器,打开电源开关,就可以得到测试数据,并观察到测试波形。在Multisim软件的元器件库中,提供了各种无源器件、有源器件、晶体管、集成运算放大器、数字器件和各种显示器件等。在仪器库中,提供了函数信号发生器、数字万用表、示波器、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪等仪器。借助该软件可以进行各种电路的仿真,完成各种电路实验,而不用担心器件被烧坏。

2、Multisim仿真软件在电工电子实践课教学中的优势

(1)仿真实验没有干扰信号。仿真实验比真实的实验更能反映实验的本质,更加准确、真实、形象。而且仿真实验不需要真实环境的介入,软件中有取之不尽、用之不竭的元器件,而且实验过程中也没有元件的损耗,实验室维护管理将更加方便。另外,仿真软件内的虚拟仪器不仅品种齐全,而且技术指标高,最大程度上减小了实验的误差。

(2)高指标的虚拟仪器。Multisim仿真软件具有很多高指标的虚拟仪器设备。比如说,双通道的数字存储示波器高达1000MHZ,可用黑、红、绿、蓝、青、紫6种颜色显示波形,可以卷动时间轴,用数显游标对电压进行精确测量;数字万用表电流量程0.0 1μA-999KA,电压量程0.01μV—999KV,这些指标在实际仪器中是难以实现的。

(3)弥补了实验经费不足的缺憾。传统的实践教学需要有仪器设备和元器件的支持,使得有些学校所能开出的实验项目受到限制,而仿真实验弥补了因实验仪器及经费不足造成的缺憾。另外,仿真实验可以通过软件升级就能保持实验室的先进性。一些需要价格昂贵的仪器而无法开展的实验,通过仿真就能够容易实现。所以,仿真软件的使用,可以极大程度的开阔学生的视野,软件中提供了大量的虚拟仪表,这些虚拟仪表与现实生活中的仪表使用方法相似,而有些仪表,价格非常昂贵,现实中实验室可能无力购买,而通过仿真软件中对这类仪表的使用,对于学生以后走上工作岗位对这些仪表设备的直接上手操作使用大有裨益。

(4)使学生进行研究性和探索性实验成为可能。仿真实验可作为学生创造性思维的检验平台。传统的实验教学,任课老师在课前把仪器设备准备好,学生按照实验步骤按部就班的进行,很少有机会按自己的思维开展设计性实验。而仿真实验满足了不同层次学生的需要,使学生进行研究性和探索性实验成为可能。

(5)Multisim仿真软件具有数字、模拟及数字/模拟混合电路的仿真能力;还提供了电路的直流工作点分析、瞬态分析、傅立叶分析、噪声和失真分析等15种常用的电路仿真分析方法。这些分析方法基本能满足一般电路的分析设计要求。

3、Multisim仿真软件在电工电子教学中的应用举例

3.1 Multisim仿真软件在电路分析中的应用

下面通过基尔霍夫电流定律的仿真分析来说明Multisim仿真软件在电路分析中的应用,基尔霍夫电流定律是电路理论中非常重要的基本定律,是电路理论教学的重点内容。学生在学习这部分内容时,仅靠传统的教学方法对电流定律的变化理解存在困难。

利用Multisim仿真软件分析基尔霍夫电流定律电路如图1所示。由测试的结果可知:电流表A1的读数为2.089m A,电流表A2的读数为1.974m A,电流表A3的读数为4.063m A,根据图1中电流表的方向,很容易验证了基尔霍夫电流定律。

3.2 Multisim仿真软件在电子技术中的应用

下面通过分压式偏置放大电路的仿真分析来说明Multisim仿真软件在电子技术课程中的应用[2]。图2中Rb1为可调电阻,按动A键可以将Rb1的阻值变大,从而将基极电位降低;如果同时按shift键和A键,可以将Rb1的阻值变小,从而将基极电位提高,达到调整三极管直流工作点的目的。双击示波器图标将其面板展开,即可观察到如图3所示的输入与输出波形图。

通过该仿真电路可以达到以下目的:(1)加深对共射极基本放大电路放大特性的理解;(2)学习静态工作点Q的测量和调整方法;(3)观察Rc和Rb1对静态工作点及交流放大特性的影响;(4)学习放大器动态指标Au、Aus、ri、ro等的测量方法。

4、结语

有人可能也会担心,虚拟电子实验室的使用对学生实际动手能力的培养很不利,这种担心其实是不必要的,因为虚拟电子实验室的应用通常是在实验的设计阶段,它并不完全替代真实电路的制作与测试,只不过在制作之前,先对设计进行仿真分析,加深对电路结构的理解,熟悉各种测试仪器仪表的功能用法,不仅可以大大提高实际制作的成功率,而且对真实仪器仪表的操作也大有益处[3]。在实际应用中,Multisim仿真软件不仅能将实验室搬到理论课堂的教学中,防止理论与实践的脱节,先进行仿真,再实际操作,可以少走弯路,节省时间,减少器件的损耗。因此,将仿真技术引入《电工电子技术》教学中,不仅能够很好地培养学生的动手能力,更会加强学生的电路分析水平和综合应用能力[4],把电工电子技术实践教学提高到一个新的水平。

参考文献

[1]张丽萍.Multisim 10.0仿真软件在模拟电路实验中的应用[J].实验科学与技术,2009(10)61～62

[2]吕玉明.模拟电子技术[M].大连:大连理工大学出版社,2008:47～48.

[3]伍婧.虚拟电子实验室的应用优势初探[J].河北软件职业技术学院学报,2009(11)55～60.

仿真教学电工电子教学 篇8

1960年, 世界上第一台红宝石激光器的诞生推动了光电子技术的长足发展。在这50多年间, 从红宝石激光器的发明到半导体激光器及低损耗光纤的问世;从各种无源器件的小规模应用到系统集成实用化阶段, 光电子技术在国防、工农业生产、光纤通信、医学、精密测量、地质、天文等领域获得了广泛的应用。我国政府将光电子技术列入国家战略性产业结构调整的重点领域。因此, 光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注, 促使很多高校在物理、电子、通信、材料等专业纷纷开设光电子技术这门课程[1]。

如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才是当前光电子技术课程教学的热点话题。因此, 在光电子技术课程教学过程中, 很多教师以教学内容、教学手段和教学方法的改革为重点, 优化教学内容, 制定合理的理论与实验教学计划。同时, 建立科学的教学管理制度以及严密的教学质量反馈系统, 以此确保教学质量。随着计算机技术的不断提高, 仿真技术为人们提供了一种有效的教学手段[2]。基于仿真技术完成的课程教学具有成本低、维护简单、使用方便等特点, 所以很多课程的教学纷纷采用仿真教学, 然而目前关于光电子技术课程仿真教学的探讨还非常少。本文主要研究光电子技术课程及仿真教学的特点, 得出仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性。分析表明, 仿真教学是提高光电子技术课程教学质量的一种有效的方法。

1 仿真教学

仿真教学是仿真技术应用的一个重要方面。仿真教学就是利用计算机创设虚拟环境来模拟真实环境, 并结合真实环境中的情况在虚拟环境中进行设计、操作、运行、验证等的教学方式[2,3]。

目前, 仿真教学的使用越来越广泛。教师可将精心设计的教学内容融合在这个虚拟仿真环境中, 并通过各种手段和方法将仿真教学中的情境呈现出来, 这是仿真技术应用在教学中的一大进展。结合自己的实践和他人丰富的教学经验, 总结出仿真教学有以下特征:

1) 成本低, 使用率高。购买所需实验设备的费用一般比较高, 是很多高校不能承受的。如果采用仿真教学, 那么只需购买软件和建设机房, 这样就可以大大降低费用, 并且设备的使用率也非常高。

2) 维护简单, 更新方便。仪器设备的不当操作和长时间运行使其容易损坏, 而仪器维护费用也非常高。仪器购买的时间久了, 就需要自己进行更新设计, 有的甚至需直接购买新的设备仪器。仿真教学只需对计算机、教学软件进行维护和升级, 而且仿真软件一般自带有软件升级功能。

3) 使用方便, 提高学习效率。光电子技术所需的仪器设备一般比较笨重, 不容易搬动, 而且学生只能在特定的实验室完成实验项目。在仿真教学中, 学生可以利用计算机方便地进行自主探讨和摸索学习, 发挥学生的学习积极性, 进而提高学习效率。

4) 实验安全, 提高教学效率。在教学中, 实验有时需要高温、高压、强腐蚀等环境条件, 操作失误或实验仪器故障都有可能对学生的人身安全构成威胁。在仿真教学实验中, 学生不仅可以随意设置实验条件, 而且可以高效、安全地完成实验。通常完成实验的时间一般很长, 而利用仿真教学可以将实验的时间缩减, 明显地提高教学效率。

2 仿真教学在“光电子技术”课程教学中的可行性和重要性

光电子技术是电子学和光子学相结合而产生的综合性交叉学科, 并成为现代信息科学技术的重要组成部分[4,5,6]。课程的特点如下:

1) 知识面宽。光电子技术课程是电子、通信、光电材料等专业的核心课程, 内容包括半导体发光、固体激光器、光纤、非线性光学、光调制、光探测及光电显示方面的材料及器件, 涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识, 对学生的基础提出了较高的要求。

2) 知识更新快。随着信息技术的不断发展, 光电子技术已取得了令人瞩目的成就, 并将不断影响人类社会的方方面面。在实际应用需求的引导下, 各类新型的微纳光子器件与材料的研究突飞猛进, 如光子晶体、等离子体、超材料等领域, 其相关研究为光子器件的微型化奠定基础。

3) 理论性强, 而实践内容较少。大多光电子技术课程教材过于注重理论知识讲解和公式推导, 对其应用及相关设计性实验开展的非常少, 导致学生不了解这门课的用途, 从而感觉光电子技术课程枯燥乏味, 难以理解。

4) 仪器较贵。为了让学生更好地理解、掌握所学内容, 需开展相关的实验, 但是相关仪器设备比较贵, 一般的高校很难承受相关的费用, 导致他们不得不减少实验课, 从而不能使学生获得有效的指导, 最终降低了教学效果。

基于仿真教学和光电子技术课程的上述特点, 低成本的仿真教学可以解决光电子技术课程教学中仪器设备价格昂贵的问题。基于仿真教学中使用和更新方便的特点, 教师可以根据最新科研进展, 拓宽教学内容, 更新实验软件, 从而可以让学生自主学习、掌握新的科研成果, 认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途。众所周知, 掌握光电子技术课程中涉及光子学、电子学及半导体物理的相关知识是非常重要的, 因为理论教学是专业课程学习的基础。为了能使学生理解相关的理论知识和公式推导, 将仿真教学融于课堂教学中, 让学生体会计算机模拟的结果, 然后再进行理论推导, 这样有助于加深学生对系统知识的理解, 使枯燥的理论教学生动有趣。同时, 学生可利用仿真实验室进行探索式学习, 提高自学能力, 最终提升光电子技术课程的教学质量。

3 结论

总之, 随着计算机技术的不断进步, 仿真技术已经成为人们工作的重要手段, 被广泛用于科学研究、教育、军事、医疗等领域。基于仿真教学和光电子技术课程的特点, 探讨了仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性和重要性, 提出了仿真教学可促进学生自主学习新的科研成果, 认识各类新型光电子信息材料和器件的属性及用途, 从而有助于加深学生对系统知识的理解, 使枯燥的理论教学生动有趣, 最终提高光电子技术课程教学的质量。

摘要：随着科学技术的快速发展, 作为科学前沿领域的光电子技术极大地推动了信息技术的进步。基于“光电子技术”课程及仿真教学的特点, 阐述了仿真教学在光电子技术课程教学中的可行性和重要性。

关键词：光电子技术,教学方法,仿真教学

参考文献

[1]马冰, 任芊.光电子信息材料的发展浅论[J].光学技术, 1995, 06:36-39.

[2]刘建高.基于自主学习的仿真教学研究与实践[D].南昌大学, 2011.

[3]李鹏.仿真教学在高等职业教育中应用研究[D].山东师范大学, 2008.

[4]林若波, 彭燕标, 陈炳文, 方春城.虚拟仿真技术在“电力电子技术”课程教学中的应用[J].云南民族大学学报:自然科学版, 2013, 22 (5) :378-381.

[5]张艳.“光电子技术”课程中诱导式教学方法的创新探索[J].科技视界, 2015, 2:86-82.

仿真教学电工电子教学 篇9

长久以来，传统的电子技术教学是以理论教学为主，再加以实验和实训环节。这样的教学模式在某些程度上必然造成理论和实际的脱节。随着计算机的普及，利用计算机的仿真技术对电路进行设计、分析和调试已成为科学技术发展的必然。所以在教学中也应引入计算机仿真技术，把对传统的电子技术教学变成虚拟实验教学，从而提高教学质量。本文以常见的单管放大电路为例，用Multisim进行仿真分析，突出其优越性。

2. 利用Multisim软件开展主动探索教学

学习过程并非是一种机械的接受过程，在知识的传递过程中，学生是一个极活跃的因素。教师不仅要传授学生知识，而且要调动学生的积极性。传统的教学模式是黑板加粉笔，由老师书写、画图、讲解，学生听讲、想象、理解。当电路较复杂时，教学难免枯燥，学生易失去耐心，分散注意力，影响听课效果，也就会影响整个学习过程。利用Mult1smi软件工具，可以让学生在计算机上先做仿真实验，观察“实验结果”。同时学生积极调动思维考虑为什么会有这样或那样的结果，然后带着问题听老师讲解电路原理。这样，学生由被动接受转为主动探求，而在整个教学系统中每个环节都能起到比较积极的作用，教学效果明显不同。

Multisim软件仿真实际电路来作为一种真实表现电路工作状态的，开放灵活的，便于使用的示教手段，可把实验室与课堂有机地融为一体。Multisim可在计算机屏幕上构建“真实”实验室的工作台，把一些语言和文字难以表达或难以理解的变化过程，随时以图形、表格及曲线显示出来，而且可以根据教学需要随时修改电路和参数，让学生即时观察输出效果，从而使学生加深对电子线路本质的理解，全面掌握所学内容。

3. 基本共射放大电路分析

在电子技术教学过程中，关于三极管这部分内容是很重要的，但是又比较抽象，很多学生对它的特性曲线、失真情况等很难掌握，所以在这部分内容中运用Multisim仿真技术，可使教学更加直观。

3.1 三极管特性曲线测试

首先，观察Multisim仿真技术在三极管特性曲线中的运用。晶体管输出特性曲线是全面描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线，它对于了解晶体管性能和晶体管电路分析都是非常有用的。在通常的教学过程中我们通常采用逐点测量法来测量。但这种方法太繁琐，需要测出诸多数据后才能画出其特性曲线。如果采用Multisim，则可以快捷而方便地测出晶体管的输出特性曲线。利用Multisim仿真分析法中的直流扫描分析 (DC Sweep Analysis) ，可以完成对三极管的输出特性曲线的测试，如图1所示。

3.2 共射放大电路分析（分压式偏置电路）

在Multisim环境下编辑放大电路原理图，如图2所示。该图选用理想元件，减少了不必要的误差。输入信号由XFG1输出50mV、500HZ的交流信号，XSC1是一个双踪示波器，有A、B两个通道，A通道接入输出信号，B通道接入输入信号。

3.2.1静态工作点分析

放大电路静态工作点的位置是否合适，直接影响放大电路的工作状态：放大、饱和还是截止。根据Multisim的仿真测试，Uce=10.393V可以判断此放大电路目前工作在放大区，如图3所示。

3.2.2动态分析

在放大电路中加入交流信号，利用双踪示波器观察输出波形，增大或减小Rb产生截止或饱和失真，如图4所示。

学生通过直接构建电路，运行仿真，观察结果，可深刻体会到截止失真和饱和失真产生的原因，并掌握改进电路避免失真的方法。

4. 结语

利用软件Multisim进行电子技术仿真教学，不仅可以解决传统教学中存在的弊端，其过程简单易行，且交互性、可操作性和真实感与实际的仪器基本相同，而且可以提高教学效率和质量，提高学生对模拟电路的兴趣，拓宽学生的视野，培养学生的创新能力。由它们组成一个虚拟平台，让学生通过这个虚拟平台来验证理论，强化对理论知识的掌握。因此全面了解和掌握Multisim的使用方法和操作要点，既可降低教师和学生计算劳动强度，又可提高教学质量与效益。它将成为学校未来教学科研的重要方法和手段，特别是在理工科学校其应用前景非常广阔。

摘要：教师将Multisim应用于电子技术教学中, 可使教学直观、生动, 使理论教学与实践更好地紧密结合。实际应用证明, 把Multisim运用在教学和实验环节中, 将是电类教学改革的发展方向。

关键词：电子技术教学,Multisim,仿真教学

参考文献

[1]李良荣等.现代电子设计技术[M].机械工业出版社, 2004.

[2]陈松等.电子设计自动化技术[M].东南大学出版社, 2003.

[3]张晖.基于Multisim2001的共射放大电路分析方法[J].南通航运职业技术学院学报, 2005.

仿真教学电工电子教学 篇10

一、仿真软件

Proteus是英国Labcenter Electronics公司推出的EDA工具软件。Multisim是美国国家仪器 (NI) 有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具, 两个仿真软件都提供了丰富的仿真资源。本文通过电子仿真软件Proteus和Multisim实现了数字电路中计数器的仿真。利用仿真软件形象、直观的观察结果, 可以让学生加深对理论知识的理解和记忆, 也可以让学生对课后开展的传统实验环节做好充分预习, 提高实践操作的兴趣。同时, 对比两款仿真软件对不同计数器电路搭建的难易程度, 仿真结果不同的观察方式, 总结出两款软件的特点, 以便在课堂教学过程中发挥不同仿真软件的优点, 达到更好的效果。

二、Proteus仿真软件对计数器电路的仿真

(一) 异步四位二进制加法计数器电路仿真

利用Proteus仿真软件搭建四位异步二进制加法计数器电路, 时钟CLOCK模块产生脉冲信号, 时钟频率设置为1Hz, 接到最低位触发器的CLK端, 为观察计数器计数的动态过程, 在每个触发器的输出端Q连接一个逻辑电平探测器 (Logic Probe) , 它能够显示逻辑“0”和“1”的状态, 并通过数码管 (7SEG-BCD) 显示当前计数值0~F。每个器件的连线端都有红、蓝两色方块, 显示该端的电平变化, 红色为高电平, 蓝色为低电平。

图1所示的是二进制计数器计数到10时, 探针显示二进制码“1010”, 数码管显示“A”。在这一仿真瞬间, 四个JK触发器的CLK时钟端连线红、蓝两色方块颜色不同, 说明时钟信号的电平高低不一致, 触发器翻转的时间有先有后, 与计数脉冲不同步, 因此为异步计数器。

(二) 同步四位二进制加法计数器电路仿真

在图1电路的基础上通过简单的连线更改, 搭建同步四位二进制加法计数器。仿真结果如图2所示, 同步二进制计数器计数到11时, 探针显示二进制码“1011”, 数码管显示“b”。在这一仿真瞬间, 四个JK触发器的CLK时钟端, 时钟信号的电平与时钟CLOCK模块相同, 说明为同步计数器。Proteus软件中提供虚拟示波器, 可以动态显示仿真结果的波形图, 将A、B、C、D四个通道分别接入JK触发器的输出端, 仿真时, 将每个通道拨至DC档观察工作波形。图3中显示的是二进制加法计数器从0000到0011的动态工作波形图。

(三) N进制计数器的电路仿真

利用JK触发器可以在异步或同步四位二进制计数器的基础上进行改动, 将计数值在0000~1001之间循环, 实现十进制的计数功能, 也可以利用集成芯片异步十进制计数器74LS290和同步十进制计数器74LS160来实现, Proteus软件平台只提供了74LS160相应的仿真环境。利用十进制计数器可以方便的实现任意进制计数的功能。两片74LS160可以实现百进制计数器, 只要将右片的74LS160进位端RCO接在左片74LS160的ET、EP端即可, 当右片的RCO进位端输出变高电平, 使左片处于计数状态。如图4所示为计数至“67”的瞬间仿真截图。从以上计数器电路仿真结果分析得出, Proteus软件可以实现大部分数字电路的仿真, 电路搭建操作简单, 适合课堂教学, 也提供了多种虚拟仪器来观察仿真结果。

三、Multisim对计数器电路的仿真

(一) 异步四位二进制加法计数器电路仿真

为了和Proteus软件对比, 利用Multisim软件也搭建了同样的仿真电路。在元件库中搜索JK触发器JK_FF, 接法同图1所示。添加时钟端DIGITAL_CLOCK, 频率设置为10Hz。通过数码管 (DCD-HEX) 显示当前计数值。

图5所示的是二进制计数器计数到12时, 数码管显示“C”。对比图1和图5相同的计数器电路, 不同的是在Multisim仿真软件中JK触发器具有置位和清零端, 利用相应的接线端可以实现更多计数功能。Multisim软件中逻辑分析仪提供动态波形的绘制功能, 每个触发器的输出端分别接入逻辑分析仪的四个波形输入端。在图5电路中, 将每个JK触发器的输出端连线改为不同的颜色, 这样呈现在逻辑分析仪的波形上就有颜色区分, 观察更为直观。图6中显示的是四位二进制加法计数器从0110到1111的动态工作波形。除了逻辑分析仪, Multisim 12软件提供了多个虚拟示波器, 为了同时观察4个JK触发器的输出端, 本文选择了4通道示波器。将示波器四个输入通道分别接入JK触发器的输出端。在示波器设置界面, 分别将4个通道的Y轴位移更改, 以防出现波形重叠。本文仿真4通道的Y轴位移分别是:1.8、0.4、-1、-2.4, 时基标度改为100ms/Div。图7中显示的是二进制加法计数器从0011到0110的动态工作波形图。

对比图3和图7虚拟示波器功能, Proteus软件提供的示波器在使用上更为方便, 只要将被检测的信号接入输入端即可观察波形, 并且4通道波形图的颜色区分也不需要设置。而Multisim软件中的4通道示波器要改变4个通道接入连线的颜色, 才能得到波形颜色的区分, 也要调节4个波形的Y轴位移, 不然会出现波形的重叠, 但是在示波器显示界面提供实时的通道电平值, 这样观察现象更直观。

(二) N进制计数器的电路仿真

对于数字电路的仿真Proteus和Multisim软件都提供了强大的仿真工具, 但相比两个仿真软件, Proteus软件中有些芯片有元件库, 但没有仿真库, 只能由相似的元件代替仿真, 而Multisim软件对于电子电路提供的仿真库资源更为丰富。如计数器仿真芯片有同步二进制计数器74LS161, 十进制计数器74LS290、74LS160、74LS192等。图8中利用十进制计数器74LS290的清零端, 将其转换为六进制计数功能。在N进制计数器的课程教学时, 无论是采用清零法或置数法实现任意进制计数的功能, 都是画计数器状态循环图来说明问题, 而通过Multisim仿真软件的DCD_HEX数码管或者逻辑分析仪, 现象的观察非常清楚, 使学生更容易理解此知识点。

四、结语

两个仿真软件都具有丰富的仿真工具, 易于操作的仿真环境, 仅针对数字电路的仿真环节, Multisim仿真软件提供的元件仿真库更多一些, 动态波形图的观察更直观一些, 所以在数字电路课程教学中可采用Multisim软件。

通过实践, 将仿真软件应用在电工教学过程中, 可以帮助学生加深对理论知识的理解, 使学生拥有一个“零消耗”的实验平台, 缩短从理论知识到实际应用的过程。只要学生感兴趣, 课堂教学中涉及的每一款电路都可以在仿真平台验证其功能, 这是传统实验所不能比拟的。但必须指出, 仿真不能完全代替实物, 在实际应用中会遇到很多问题, 所以不能完全替代传统的实验手段, 因此在实际的教学过程中, 应把实验环节和电路仿真结合起来, 发挥各自的优势, 从而提高电工学课程的教学效率, 达到好的教学效果。

参考文献

[1]唐介.电工学[M].北京:高等教育出版社, 2009.

[2]秦曾煌.电工学下册——电子技术[M].北京:高等教育出版社, 2009.

[3]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理, 2012, 29 (4) :108-110.

[4]梁丽.现代化教学手段在电工电子学教学中的应用[J].实验技术与管理, 2012, 29 (4) :331-333.

仿真教学电工电子教学 篇11

关键词：仿真技术；电工基础；电子线路

随着教育改革的不断深化，职教界日益重视专业技能型人才的培养，各职校在专业课程教学方面投入了大量资金，引进了一系列先进的专业实验教学设备，有效改善了专业课程教学条件，但一些学科仍然采用传统的教学模式，严重影响了学生学习专业课程的积极性和主动性，尤其是电工基础与电子线路课程实验教学。

一、传统实验教学模式存在的问题

1.电工基础与电子线路课程实验教学与理论教学存在脱节现象

实验教学与理论教学分开的教学方式，存在一些弊端，主要体现在以下几个方面：

（1）实验教学与理论教学处于分离状态，由不同的教师在不同的位置分开进行实验教学与理论教学，这样在很大程度上容易导致电工基础与电子线路课程实验教学内容与实践教学内容出现脱节状况。

（2）实验教学与理论教师分离之后，教师在开展实验教学的时候，要将與实验教学相关的理论知识重复讲述一遍，使电工基础与电子线路课程教学内容出现重复现象，无法有效地将理论与实验有机地结合在一起，导致实验难度增加，实验教学效果不理想。

2.电工基础与电子线路课程实验教学内容老套、方法单一

现阶段，教师讲解实验原理，在教学中进行操作示范，然后指导学生根据实验指导书中规定的流程完成实验，这种单一的教学方法在很大程度上影响了学生对于电工基础与电子线路课程的学习兴趣，没有将学生作为教学中的主体，即使学生认认真真地完成了实验，也无法使学生全面了解、掌握实验内容，从而降低实验教学效果。

3.电工基础与电子线路课程实验教学手段滞后

一些职业院校为了解决师资力量、实验设备以及实验教师不足等一系列问题，每一个班级中的人数通常规定在45～55人之间，由于学生的人数比较多，而且每一名学生在文化素质方面存在一定的差异，整体上缺乏良好的学习习惯，如果教师在实验教学过程中采用传统的实验教学手段，直接将学生带到相关实验室中开展实质性的教学实验，虽然教师在实验教学中对相关的实验内容进行了讲解、示范演示，但是还有很多学生需要在教师的指导下才能够有效地完成实验任务，这在很大程度上会影响学生学习电工基础与电子线路课程的积极性和主动性。

二、教学改善策略

1.计算机仿真技术融入课堂教学

教师在理论教学过程中，使电工基础与电子线路课堂教学变得更加生动、形象，然后让学生使用电脑对理论知识进行实验验证，将理论教学与实验教学有机地结合在一起，学生通过实验操作能够加深自身对于理论知识的理解，由被动状态转换为主动状态，充分调动学生在电工基础与电子线路课程学习中的积极主动性。

目前，Multisim10计算机电子仿真实验软件在电工基础与电子线路课程实验教学中的应用范围比较广泛；Multisim10计算机电子仿真实验软件所提供的虚拟仪器设备与电子元器件同实际的仪器设备相比较，在操作方法、外形等方面十分相似，学生在仿真实验中进行反复的观察与操作，不仅能够加深对电工基础与电子线路理论知识的理解，还能够了解与掌握相关仪器设备的使用方法，这样能够在很大程度上提高实验教学的效率与质量。

2.重视实验结构的优化，将实际实验与仿真实验结合在一起

为了改变电工基础与电子线路课程实验教学中老套、单一的教学方法，在电工基础与电子线路课程实验教学过程中，采用实际实验与仿真实验有机结合在一起的教学模式，在实验教学中应用Multisim10计算机电子仿真实验软件，具体方法是：首先，教师指导学生使用电脑进行仿真实验训练，使学生了解与掌握电路的调制、构成与仪器设备的使用方法，然后再引导学生在实验室中进行实际实验训练。这种教学方式能够在很大程度上防止学生在实验过程中出现盲目性，提升电工基础与电子线路课程实验教学的效率与质量。

教育工作者应当重视电工基础与电子线路课程实验教学方式、模式的转变，运用计算机仿真技术改善电工基础与电子线路课程实验教学，不仅能够有效地提升教学效率和质量，解决传统教学模式中存在的问题，还能够为职业院校介绍大量的财力、物力以及人力。

参考文献：

罗正勇.如何运用计算机仿真技术改善电工基础和电子线路课程实验教学[J].广西教育，2010（24）.

仿真教学电工电子教学 篇12

《电子线路》课程是高等院校电子类各专业的一门必修的专业基础课程。该课程以组成电子电路的基本元件、单元电路、功能电路及其原理和基本分析方法为研究对象,着重研究电子线路的基本概念、基本理论和基本分析方法[1]。本课程具有较强的理论性和一定的工程实用性,对提高学生的科学素质,培养学生创新精神和实践能力具有重要作用[2]。

在传统教学中,通常是采用理论课加实验课的方式,也就是先在课堂进行理论推导和讲解,然后通过实验课进行原理性验证。这种教学方式的弊端在于理论和实验的环节相对独立,由于直观性不够,学生掌握课堂的知识点不够理想,这直接会影响后面实验的效果;同时基于实验箱的实验教学内容也相对单一,实验灵活性不够[3,4]。针对这些传统教学上的不足,笔者在近几年的电子线路课堂教学中采用了理论讲解和计算机仿真相结合的方法,两者在过程上相互融合,达到了较好的教学效果。

本文根据电子线路的课程特点,融合现代主流的4大仿真软件—Lab VIEW,Multisim,Matlab/Sumilink,Protel,充分利用这些软件的各自特色和优势,优化组合电子线路课堂教学、实验教学以及课程设计内容。通过实例演示和教学实施,结果证明:仿真软件在电子线路教学中的应用具有有效性、设计性和创新性,能够提高学生理论联系实际、分析和解决问题能力。

1 仿真技术用于课堂演示[5,6]

电子线路课程的教学难点在于电路原理复杂、工作过程和波形变化抽象、电路性能受元器件参数影响较大,在理论教学中一般需要公式推导。对学生来说,只从理论公式上理解不够直观,这样得到的结论比较枯燥,也难以记住。如果在课堂教学中采用原理仿真教学,一方面比较形象,另一方面图形要比单纯的数学推导形象得多,对于学生来说,有了形象的原理仿真更容易记忆知识点,掌握效果更理想。

比如基本放大电路一章中放大电路的静态分析和动态分析一节。基本放大电路一章是整个电子线路课程的重点,而放大电路的静态分析和动态分析又是基本放大电路这一章中最重要的一节。因此对于本节内容的理解和掌握对整门课来说意义重大。放大电路的静态分析主要是用图解法或者估算法求电路的静态工作点;放大电路的动态分析主要是利用微变等效电路法或者图解法求放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,从而分析放大电路的性能。

图1是利用Lab VIEW软件对放大电路进行静态分析和动态分析的仿真结果。

该仿真图分为四部分:电路图部分、参数调整部分、结果显示部分以及计算公式部分。

在图1这样一个仿真演示过程中,可以通过调整参数来改变电路的静态工作点、电压放大倍数以及输入输出电阻等,从而让学生直观的感受某个或者某些参数的变化对电路性能的影响(对比图1(a)和(b)),同时还可以通过计算公式部分验证参数改变所带来的计算结果的变化是否和图上看到的一致,进而更加深刻的理解抽象的计算公式。理论和仿真实验的结合,使学生更好地理解电路元件参数对其性能变化的影响。

通过将仿真技术用于课堂教学演示,既有利于学生对电路性能分析的掌握,也有利于学生对电路原理和电路工作过程的理解,更有利于学生对重要知识点和结论的记忆。

2 仿真技术用于实验教学[7,8,9]

电子线路课程实践性强,必须用大量的实验来辅助和加深理论学习。通常电子线路的实验内容以验证性实验为主,学生操作只能在涉及实验项目有限的实验箱上完成,硬件不易升级,内容很难更新。

下面以二极管双平衡调幅电路为例,阐述Multisim在电子线路实验教学中的应用。在实验中,项目1和2是所有学生必须完成的,项目3和4供有余力的学生作为课堂知识的提高训练。

(1)搭建如图2(a)所示的仿真实验电路。

(2)由示波器观察调幅波的波形,如图2(b)所示,由频谱仪观察调幅波的频谱,如图2(c)所示;

(3)可通过调整图2(a)中信号源的参数继续观察波形,理解大信号和小信号工作状态,理解过调幅等概念。

(4)可通过调整信号源v1,v2及负载等搭建二极管双平衡混频电路仿真原理图如图2(d)所示,并在示波器和频谱仪上观察其波形和频谱。

通过对二极管双平衡调幅电路的分析及其向混频电路的延伸仿真实验,可使学生充分理解二极管双平衡电路的相乘作用,调幅波的一种获取方法,信号源振幅和频率的变化对电路性能的影响,掌握波形和频谱与调制信号及载波的关系,领会软件中电路的调试和分析方法。

实践证明,将仿真技术用于电子线路实验教学中,对传统教学模式起到了很好的补充作用。通过将传统的实验方法和模拟仿真实验相结合能大大提升和激发学生的实验兴趣,有助于培养基础扎实、知识面广、富有创新意识的跨世纪新型人才。

3 仿真技术用于课程设计[6,9,10,11]

课程设计是理论设计与实践的有机结合,更加注重培养学生的理论设计能力,理论设计的过程是系统专业理论知识综合运用的过程.只有对课程或学科理论有完整的认识,才能实现真正意义上的理论设计。该课程要求学生能综合运用课程知识,进行电路设计和小系统设计,完成元器件焊接、电路调试和设计报告的撰写。同时,为后续开设的专业课程打下基础。

按照课程标准和课程要求,我院电子线路课程设计的选题为“设计一个无线接收系统”,要求:要求学生根据所学知识画出无线接收系统的原理框图,利用Matlab中的Simlink软件进行仿真分析,如图3(a)所示;观察调制信号产生器、混频器、中频放大器、检波器等的输出波形,如图3(b)所示;利用Protel软件设计无线接收系统中的某一部分,比如检波器。首先用原理图组件进行电路原理图设计,如图3(c)所示;然后用电路仿真组件进行电路的仿真测试;最后用PCB设计组件设计出印制电路板图,如图3(d)所示,经安装和调试,完成课题的设计工作。

这样的实践过程通过对电路的分析、工程估算、安装调试、测量其性能指标及排除故障等环节的学习,培养学生理论联系实际、分析和解决技术问题的能力,使学生了解一个小型产品设计的程序和基本方法,为以后从事专业技术工作打下必要的基础。

4 结语

通过多年的课堂教学实践,以及学生在后续实验课和电子竞赛等活动中的表现证明,电子线路的计算机仿真教学真正给教师和学生提供了一个优秀的平台。这个平台将复杂的理论简单化、将抽象的过程形象化。这个平台将电子线路课程教学各环节形成一个完整的教学体系,更加方便于教师的教学,更加有助于学生对课程的理解,激发了学生的学习积极性,同时也将理论教学和实践教学很好地结合起来,使得课程教学更加直观、有效。

参考文献

[1]胡昭华,吴佑林.基于Multisim的“高频电子线路”教学研究[J].电气电子教学学报,2010,32(6):15-17.

[2]胡志忠,王成华“.电子线路”研究型教学模式探索[J].电气电子教学学报,2007,29(6):35-37.

[3]陈邦媛,于慧敏,崔宁,等.高频电子线路课程的教材与教学方法改革探讨[J].电气电子教学学报,2004,26(4):40-42.

[4]刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索[J].电气电子教学学报,2006,28(4):61-63.

[5]TRAVIS Jeffrey,KRING Jim.LabVIEW大学实用教程[M].乔瑞萍,译.3版.北京:电子工业出版社,2008.

[6]冯军,谢嘉奎.电子线路(线性部分)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[7]黄培根,任清褒.Multisim10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[8]于波,吕秀丽,李玉爽.Multisim11在高频电子线路教学中的应用[J].现代电子技术,2011,34(10):9-12.

[9]冯军,谢嘉奎.电子线路(非线性部分)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[10]王艳芬,于洪珍,王刚.通信电子线路Matlab/Simulink仿真[J].电气电子教学学报,2007,29(1):12-15.