電子電路仿真分析與設計范文

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【關鍵詞】電子電路仿真技術 電子應用 發展方向

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）10B-0090-02

隨著我國科學技術的快速發展，各種各樣電子產品的問世為我們的生活和工作帶來了極大的便利條件，同時也使我國現代科技產業的經營和管理上升到了一個新的臺階。但是，很多電子產品的生命周期往往是比較短的，而且更新換代的周期很快，因此電子開發技術人員在開發新的電子產品時，使用新的開發技術也是當下的必選之路。電子電路仿真技術在電子應用開發中的作用是任何技術都無法替代的，它讓電子應用開發的周期變得更短，對于電子應用的發展有著非常重要的作用和意義。

一、電子電路仿真技術分析

電子電路仿真技術是利用計算機程序設計的數字模擬和圖形顯示的方式對工作進行指引的，讓電子電路的特性和功能發揮到最大作用。電子電路仿真技術能夠真實地反映出電路的特性，給人們的生活和工作都帶來了很大的便利，既提高了工作效率，又改善了人們的生活質量。

電子電路仿真技術通常是采用物理模擬和數字模擬兩種方法，這兩種方法都是通過一定的輔助電腦軟件來進行的，不過目前還沒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的，因此在電子產品開發的過程中，要根據不同的產品功能來選擇相對應的電子電路仿真方法和軟件，只有這樣，才可以提高對仿真結果的可信度，減少開發設計的時間和成本。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系統影響所建模型為基礎的仿真，這是系統級的仿真方法；另一種是盡可能考慮每個元器件的所有特性所建模型為基礎的仿真，這是元器件級的仿真方法。

因為現階段仿真軟件的發展是非常迅速的，以往針對某一個方面的性能的仿真方法正趨于過時，所以要想辦法彌補其不足，使其功能更為完善，更加強大。電子電路仿真技術未來的最大發展方向是，在電子產品發展的同一時間里進行編程，研制出的電路電器能夠更廣泛地被應用到各個領域。這主要是因為電子電路仿真技術具有以下優勢：

（一）電子電路仿真技術實現的可能性更高

我國的科技水平日益提高，電子應用開發的研究也越來越成熟，集成電路的密度也逐漸明顯。在電子應用開發中，設計人員開始具備芯片級系統的設計思路，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，電子電路仿真技術勢必成為電路器件集成不可缺少的手段。

（二）電子電路仿真技術改變電子發展方向

電子產品的設計會涉及到很多實際性的問題，比如制作、調試、修改等，這些都是非常復雜而且要循環往復地進行的，其中的修改和調試過程是整個電子產品設計和出產的核心過程，非常重要，因為它們直接決定了該款電子產品的質量和壽命。目前很多企業的研發已經用電子電路仿真技術替代了傳統的人工操作，實現了生產的全自動化。人們更據計算機的仿真效果進行實際設計，使用計算機進行試驗和修改，保證了產品設計的合理性和完整性，工作效率更高。

（三）電子電路仿真技術使得電子產品的設計開發更為簡潔高效

電子電路仿真技術可以模擬電子產品實際工作中遇到的各種環境變化，并及時對于產品的不足之處進行合理的改進和調整，使得產品更加完善。以往傳統的人工進行的測試和修改過程中有些細節問題存在極大的安全隱患和不合理性，而且操作也十分復雜和困難。而電子電路仿真技術則可以很完美地做到這些，使得電子產品開發人員的工作更為簡單，效率更高。

二、電子電路仿真技術的作用

（一）高效驗證電子產品的功能是否正確合理

電子電路仿真技術使用電子系統能夠快速準確的驗證電子線路的合理性和正確性，避免了系統錯誤的出現，減少了繁復的后續驗證工作，使設計水平得到了很大的提高，大大地縮短了電子產品的設計周期，節約了成本。

（二）優化電子產品的電力設計

電子器件具有很強的溫度敏感性，環境溫度的變化對于器件的工作有著非常大的影響。如果環境溫度不適宜，不僅會降低產品的工作效率，而且還會影響電路的穩定性。電子電路仿真技術的應用則可以很好地解決這一難題。電子電路仿真技術可以在工作環境中分析溫度變化的各種情況，并及時做出調整，確保器件能夠在穩定的環境下工作，為設計人員設計出高質量的產品提供重要依據。

電子電路仿真技術可以分析出同一類型電子產品的各種不同參數之間的關系，計算出電子器件的最佳參數值。對于不同類型的電子產品的參數進行單一分析，從而提供具體的電力線路的參數值，提高電子產品的電力優化程度，使產品能夠大量投入生產，獲得最佳經濟利益。

（三）對電路特性的虛擬測試

電子電路仿真技術可以模擬各種惡劣的工作環境，能夠分析出不同環境中的最佳工作狀態，從而確保電子電路能夠在極限的范圍內正常運行，提高電子器件的工作質量，保障電子電路在極限狀態以內工作。電子電路仿真技術對于實際電路的設計和研究開發起著主導作用，它對于設計開發工作的順利進行起著非常重要的作用，為電子產品的電力設計提供關鍵性的依據，保證電路的經濟性和可靠性。

（四）促進電子集成電路的發展

隨著電子產品不斷地更新換代，現在有很多人已經開始把傳統的電路中的電子功能集合到電子芯片上，從而使得電子產品的可靠性和穩定性有了很大的提高。電子電路仿真技術的應用極大地促進了這種芯片的形成和出現。電子電路仿真技術能夠根據實際試驗芯片能否發揮最大的作用，如果出現問題，也可以及時根據其反映出來的狀況進行修改和調試，提高了電子產品電力設計的準確性，大大加快了電子集成電路研發的進程。

（五）幫助電子產品開發人員發展新的開發方式

在多數的電子產品的實際開發過程中，開發人員更注重的是實際操作，因為開發一個新的電子產品的過程是非常繁雜的。每一個細節或者功能都要經過很多次的不斷改進制作和設計，完成以后還要不斷地進行試驗、修改、再試驗等過程，若這些細節過程中出現任何一個小小的錯誤，就會導致該電子產品的性能出現問題，使其實際使用壽命變短。由此可見，電子電路仿真技術在電子應用開發中的作用是非常重要的，它在調試和修改這兩個過程中會非常有效的進行工作，提高工作效率，減少人為錯誤的出現。電子電路仿真技術相比于傳統的人為操作而言，具有非常明顯和非常大的優勢，它可以大大地提高調試和修改的準確度。電子產品更新換代的非常快，所以，開發人員也應與時俱進，用全新的技術和方式來開發創新電子產品。

三、電子電路仿真技術的發展趨勢

電子電路仿真技術是計算機發展的一個很小的板塊，經過不斷的完善，不斷的革新，進一步促進電子應用開發的日益創新和發展。電子電路仿真技術不僅可以應用于硬件系統，而且還可以控制CPU數字系統，從而使得電子產品的程序設計更加合理。人們對于科技追求的步伐一直往前邁進，電子電路仿真技術也是在不斷的更新和完善，相信未來在很短的時間內，電子電路仿真技術也會跟上日新月異的電子產品的步伐，從而促進社會的進一步發展。

電子應用開發是較大規模的集成電路器件廣泛應用、硬件描述語言的實際使用、電子電路仿真技術的應用和電子產品生產社會化等的協作生產方式的統一。而電子電路仿真技術的應用對這些都有著非常重大的意義和影響，電子應用開發的方式和發展均是圍繞如何給應用開發者提供更為簡潔有效的設計手段、更為可靠高效的電子器件和更為快捷的產品而發展的。就著這個目標努力，相信今后的發展會更為完善，開發工具和手段也會越來越高效，電子產品的設計和生產周期也將會越來越短。

電子電路仿真技術在電子應用開發中起到了很大的促進作用和很重要的核心幫助。對于電子應用的開發有著非常重要的實際意義，能夠讓電子產品研發人員更快的找到研究方向和改進方法。從目前的電子電路仿真技術角度來說，這項技術還是有很大的發展空間的，并且將來會在電子應用開發中有著更為廣泛的使用和更為重要的實際生產意義。因此現階段還是需要更大力度的推廣和發展電子電路仿真技術，讓更多的電子產品設計開發人員享受到這項技術的有利成效，開發出更多的創新的電子產品，更好地為人們的生活和工作服務。

【參考文獻】

[1]梁恩主.電路仿真技術應用[M].北京：清華大學出版社，2000

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電子設計正朝向自動化方向發展，使電路設計教學中開始采用一些虛擬設備，通過仿真分析使原本抽象的教學內容更為直觀。電工電子實驗教學中引入了電路仿真軟件，可以使電路設計更為直觀，且有助于教師在教學中針對設計電路進行分析，以提高學生對設計電路的理解能力。

1 Multisim 仿真軟件是電子類課程教學中的常用軟件

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。具體操作中，Multisim 仿真軟件可以在Windows基礎上配備虛擬測量儀器，將電路原理圖輸入軟件操作平臺上，就可以啟動仿真軟件進行仿真教學了。很多開設電子類課程的學校都逐步引進了Multisim 仿真軟件，仿真電路在電腦顯示器上清晰地呈現出來，不僅激發了學生的學習興趣，而且還讓學生的實踐操作能力得到了訓練，大大地提高了電工電子教學效率。

2 Multisim軟件簡述

Multisim軟件是Electronics Workbench（簡稱：EWB）的升級版。作為仿真設計軟件，主要用于電子電路的設計，其仿真功能是非常強大的。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，在虛擬操作中，軟件可以提供電路元器件達幾千個，還可以提供各種電路設計中所使用的虛擬儀器，包括信號發生器、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物具有很高的相似性。操作功能上，Multisim軟件可以對所設計的電子電路進行演示，對電子電路的操作情況進行測試，且能夠設計所需要類型的電路諸如，數字電路、基礎電路、射頻電路、微控制器電路、接口電路等等。設計者在進行電路設計的時候，可以將Multisim所提供的虛擬元器件利用起來進行電路設計，并將所選擇的各種設備連接起來。電路就通過計算機繪制出來。當電路設計完畢之后，還要對各種元器件的參數進行確定，還要測試元器件的性能指標。從電子類課程教學的角度而言，由于Multisim操作簡單，學生在短時間內就可以進行基本操作。由于操作簡單且仿真軟件所涉及的電路直觀性較強，因此而在電子類教學中廣泛使用。

3 電工電子試驗中電路仿真軟件的應用

3.1 學生應用Multisim 軟件繪制電路仿真圖

電工電子試驗教學中，以試驗教學為主，將理論教學內容融入到實驗教學中，以提高學生的理論應用能力。學生應用Multisim 軟件繪制電路仿真圖，在計算機上啟動Multisim 軟件，根據試驗內容將實驗電路繪制出來之后，選擇所需要的虛擬電子元器件配備到電路中，并進行仿真操作和測試，將實驗結果記錄下來。對電路的仿真測試合格之后，學生課可以利用實物將與虛擬電路相同的實際電路構建起來，對電路進行調試，并將調試結果詳細地記錄下來。在實驗操作總，還要仔細觀察實際電路的運行狀態，以及所獲得的運行結果，采用對比分析法對虛擬電路的方針結果與實物運行中所獲得的結果進行比照。由于虛擬仿真電路所連接的元器件以及各種儀器設備都是處于理想運行狀態，因而虛擬電路和實際電路的運行結果會存在一定的誤差。如果誤差范圍沒有超過規定的范圍，這個試驗操作所獲得的結果就是有效的。在電工電子試驗中，采用電路仿真軟件進行仿真操作，實現了電子類課程的理論教學與實際教學的有效結合，而且還使試驗結果更為清晰，加之學生親自參與虛擬仿真試驗，學生對相關理論知識通過試驗得到了驗證，不僅可以提高電工電子實驗教學的質量，還使學生的學習積極性被激發起來。

3.2 Multisim 軟件仿真試驗的動態觀測

對Multisim 軟件仿真試驗進行動態觀測，以流水燈實驗為例。

使用Multisim 軟件所設計的電路為自行振蕩電路和顯示器對各種電路輪流顯示。按照規定的設計內容，流水燈電路設計需要使用的器具包括四位二進制計數器、譯碼器、LM555、發光二極管顯示器8個。其中，四位二進制計數器是將74IS163連接成為二進制的計數形式。使用指示燈監測其對74IS163的計數進行檢測。將三個指示燈接入到地址控制端，使能端都處于使能狀態。輸出端所連接的是發光二極管顯示器，共8個，都連接在LED顯示管的負極上。當進行仿真調試的時候，可以看出三個指示燈都按照三位二進制數進行計數發光。與此同時，還將LED顯示管依次點亮。當兩邊的燈都亮起來的時候，就現實譯碼器5處于低電平狀體的時候，所連接的發光二極管就會亮起來，這就可以證明電路設計是有效的。

4 總結

綜上所述，計算機技術的發展，人們的生產生活方式都發生了變化。為了促進教學與實踐有效結合，一些學校在電工電子實驗教學中使用了電路仿真軟件，以使學生可以在實驗室模式實驗，不僅可以激發學生的學習積極性，還能夠激發學生對知識探索的興趣。Multisim軟件是電子類實驗教學中的常用工具，由于操作簡單，學生能夠利用軟件自主設計電路，由此而使得學生的操作能力得以增強。

參考文獻

[1]吳根忠，李劍清.基于 Multisim的電工學虛擬實驗教學[J].實驗室科學，2011，14（03）：19-21.

[2]姜鳳利，樸在林，王義明，等.電工與電子技術課程網絡教學研究與實踐[J].沈陽農業大學學報（社科版），2013，15（02）：196-199.

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引入仿真實驗，學生參考所給的原理電路，可以自行修改實驗電路、選擇元器件、設置相關參數并進行連接，有助于學生熟悉實驗電路，加深對電路原理和實驗結果的理解。仿真軟件眾多。PSpice（PopularSimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)軟件是側重于集成電路的通用模擬程序的簡稱。是較早出現的EDA（ElectronicDesignAutomatic，電路設計自動化）軟件之一，也是當今世界上著名的電路仿真標準工具之一，它是由Spice發展而來的面向PC機的通用電路模擬分析軟件?；蛘邞靡訮spice為內核功能擴展的仿真軟件Multisim。該軟件是美國國家儀器公司（NI公司）推出的功能強大的電子電路仿真設計軟件。在Multisim內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，設計者只需在所要觀察的節點放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時間圖”。

幾乎完全取代了電路和電子電路實驗中的元件、面包板、信號源、示波器和萬用表。但是也要注意，在仿真實驗中對于一些學生應該掌握的基本技術，例如元器件的識別、線路故障分析、布線工藝等方面的問題不能夠得到很好的練習。畢竟實驗仿真軟件用到的元器件和儀器都是理想的，而實際的元器件都存在一定的誤差。仿真結果和實際電路結果總會存在一定的差異。因此，必須開設部分典型的硬件電路來彌補仿真實驗的不足之處，從而保證實驗效果。

2設計性、綜合性實驗

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關鍵詞：Multisim；電路仿真設計；分析；研究

隨著國際電子工業和計算機技術的快速發展，電子產品發展和計算機實現了密切的關聯，電子產品智能化程度加深，電路的集成越來越高，產品的更新周期則是越來越短。電子設計自動化技術（EDA）能夠讓電子線路設計人員利用計算機獨立完成電路的性能分析、功能設計。Multisim作為重要的EDA軟件之一，在眾多線路中具有高互動性、電路仿真分析豐富、器件庫完全的特征。

1 Multisim下的電路設計和仿真分析

1.1 Multisim電路設計

Multisim電路設計只需要在電路設計窗口內部放置設計好的虛擬電子元件和虛擬儀器就能完成，在連線和節點連接的虛擬器和儀器儀表測量接口處就能觀察到虛擬儀器表上的仿真波形及數據，具有簡單直觀的特點。以Multisim設計模擬電路中的基本單管放大電路為例，具體的設計步驟如下：第一，進入Multisim界面設計儀器和儀表，并在Basic元件箱中調出電阻，從工作界面的右邊調節出雙蹤示波器、數字萬用表等。第二，實現電路布線。將鼠標放置在元件管腳上或者儀器的重要接口上，當鼠標的指示提示為+之后，再將鼠標放置在另一個元件管腳處，實現二者之間的連接。第三，設置相關參數。利用鼠標雙擊已經被編輯好的元件，當彈出相應的對話框之后繼續設置有關元件參數信息。

1.2 Multisim的仿真分析

仿真分析三極管電壓的放大倍數。電壓放大倍數的仿真圖設計如圖1所示。假設信號源頭的XFGI幅度為100MV，頻率為1000Hz的正弦信號。打開相關的仿真開關，在輸出端的波形不失真的情況下，對Ui和Uo的值進行測試，并將測試結果放大一定的倍數，即Kv=Uo/Ui，具體如表1所示。根據表1可以發現，當三極管在放大電路元件的參數不發生變化時，電路電壓放大倍數不會發生變化。

圖1 電壓放大倍數測試電路圖

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，為實際應用的50Hz低通濾波器電路參數。根據上述參數信息，可以計算出其截止頻率為fn=53HZ。在Multisim中調用Bode plotter，仿真電路的幅頻特性，得二階系統幅頻特性如圖3所示。觀察實驗結果發現仿真所得截止頻率為50Hz，和理論設計值（通過公式計算為53Hz）基本一致，證明仿真設計結果可以真實反映電路實際工作狀態，為電路設計提供便捷。

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的電路仿真設計中常見的及問題解決方法

2.1 常見的問題

在Multisim的電路仿真設計中常會出現一些問題，比如找不到仿真元件。導致這種問題主要是因為Multisim雖然是多種仿真元件構成的，但仍無法滿足所有用戶的使用要求，一旦出現缺失的問題就會對仿真運行產生影響，導致仿真運行的失敗。

2.2 常見問題的處理方式

第一，應用性能基本相似的元器件來代替相關元件，但是這種方式會在一定程度上影響元件應用的準確性。第二，利用EDA網站和FTZD進行聯系，從大量的元器件中來尋找并購買所需要器件的模型，并根據模型對引腳進行處理。第三，利用Multisim提供的元件編輯工具對現有的元件模型進行重新的編輯修改。第四，自己重新創建一個元件，利用SPICE語言加強對各種元件、電器等參數信息的熟悉。具體的設計過程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符號、元件模型、元件封裝、元件的電器參數。

2.3 仿真失敗的提示處理

關于仿真失敗的提示處理主要包括以下幾點內容：第一，沒有找到相關的節點錯誤。這種情況，設計者需要根據系統提示來對仿真原理圖進行處理，及時找出缺失節點的出處，從而及時糾正這種錯誤。第二，設計規則上的沖突。設計規則上的沖突主要是指設計者設計出來的仿真原理圖和之前預想好的不一致。這個時候需要根據仿真原理圖或者電氣規則進行相應的修改和處理。第三，一旦出現"No convergence in Ttransient analysis"時，可以對選項菜單中的Misce LLaneous options菜單進行分析，將其中的默認值由原來的10增加到15或者20。

3 結束語

綜上所述，Multisim軟件以其自身操作簡單、方便、功能強大的特點得到有關人員的應用。通過上文的電路設計實例分析可以發現，應用Multisim能夠建立各種設計電路，實現對各種電路的仿真分析，節省不必要的元器件安裝調試電路實踐，提升電路設計電子集成驅動器的總體效率。

參考文獻

[1]顏芳，宋焱翼，謝禮瑩，等.基于Multisim的電路原理課程仿真實驗設計[J].實驗技術與管理，2013，5：59-62.

[2]周圍，韓建，于波.基于Multisim和Authorware的數字電路仿真實驗平臺設計[J].實驗技術與管理，2015，4：119-122.

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關鍵詞： 專業社團 自主實踐 自主學習

北京聯合大學根據北京市的相關項目組織教師組建各類學生專業社團，信息學院目前組建專業社團達到40多個，參加學生人數近500名，學生通過各類社團活動，在自主獲取知識和自主動手實踐方面取得事半功倍的效果。專業社團主要分為兩類，一類是參加各類社會上組織的競賽，另一類是培養專業應用技能，為未來工作打下基礎。

一、競賽類專業社團建設

例如：物聯網社團，機械人社團，智能車社團，電子競賽社團，計算機應用社團，等等，學生利用課外時間和寒暑假組織培訓，制作實物，參加社會上組織的各類比賽，獲得各類名次，有的還申報各類專利，撰寫論文，取得一定成績，有了一種成就感。

學生在教師指導下，從題目確定，知識習得，實物制作，軟件編程等各方面自主完成，實踐能力大幅度提高，通過參加比賽進一步提高動手實踐能力，同時小組成員之間的協作意識與團隊精神都得到鍛煉。

二、專業應用技能類社團建設

這類社團不以競賽為目標，而是以掌握某種專業應用技能為目的，以承擔具體項目為考量，以未來應聘從事相關專業領域工作為目標。下面以電子電路仿真軟件算法研究與應用專業社團為例。

社團總的宗旨和目標：培養高質量人才，更好地服務于社會。

1.“電子電路CAD軟件算法研究與應用”分社團的宗旨和總目標

培養學生自主學習、研究和組織的能力，為未來適應社會工作打下基礎。

任務：（1）電路原理圖與板圖設計（重點：為未來學生在相關領域工作打下基礎）

（2）電路仿真軟件應用（鍛煉學生的理論分析能力）

（3）電路仿真軟件算法研究與程序開發（理論提高）

2.社團組織形式

社團在教師指導和組織下，參與社團的學生獨立開展自主學習、研究和推廣工作。

3.人員組成：社團負責人、指導教師、學生

社團負責人：王源

指導教師：王源

學生：賀俊杰等20人

學生參加這個社團的活動，在教師指導下獨立學習電路仿真軟件PSPICE和印刷電路板繪圖軟件Protel，對這兩個軟件是以熟練掌握為標準，按照職業從業者的要求實施培訓。學生采取分散活動和集中培訓練兩種方式。分散活動每周2次，每次2小時左右。集中訓練一次4～5天，每學期2次。學生從最初的不適應，到逐步自覺獨立。從學習軟件獲取，教材選取，機房確定，活動地點聯系等在教師指導下全部獨立完成，這個過程已經不僅僅是和知識打交道，還涉及很多與人和各部門之間的接觸、磨合和協調，也就是說學生在做人做事方面的工作能力也得到很大提高。經過兩個學期的活動，學生基本掌握了兩種軟件的使用，特別是電路制版protel軟件的學習，學生完全獨立學會了軟件的應用，按照職業的要求訓練，每位學生最終完成了復雜完整系統的圖形繪制，一般均完成了10～15個電路系統的圖形繪制。按照社團的考核要求，學生組織了進班級對其他學生進行學習指導和培訓的活動，完成了200多人次，幾十個學時的培訓，并撰寫了培訓講義。同時學生在積極準備面向學生開辦知識講座，宣傳電子電路CAD應用技術，讓更多學生自主自覺地學習專業軟件的使用。社團學生還把在社團中掌握的軟件應用技能用于各種競賽之中，也為競賽儲備了知識。下一步社團在進一步提高的基礎上準備嘗試介入一些具體工程項目，為設計好的電路原理圖設計印刷電路板圖。為畢業設計，進一步完善仿真軟件的使用和對算法的初步了解。也將對電路CAD相關行業從事一些調研活動，為未來從事這一領域的工作做好鋪墊。

圖1為社團同學在教室自主學習原理圖與板圖設計視頻軟件講解；圖2為社團同學在聽社團指導教師講解電路仿真軟件；圖3為社團同學在學生自主學習中心自主學習教室集體自主學習；圖4為社團同學第三次強化集中培訓；圖5為社團同學在舉辦培訓講座。

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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.

關鍵詞： Multisim10；多諧振蕩器；仿真

Key words： Multisim10；multivibrator；simulation

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0201-02

0引言

Multisim10是專門用于電路分析軟件仿真的虛擬“電子工作臺”,該軟件可以仿真模擬電路、數字電路和混合電路等電路的實驗分析．它是一個電路原理設計和虛擬測試的工具系統,具有界面友好、使用方便、功能全面、操作簡單等優點．在電子電路仿真實驗中廣泛應用。計算機仿真教學的開展，一方面為學生設計實驗電路，了解儀器設備的使用，自行解決學習中的問題提供了較佳的手段，另一方面也為解決硬件設備偏少和因誤操作而易損壞儀器等問題提供了一個功能齊全的“實驗平臺”。它不僅使儀器的操作開關、按鈕如同真實儀器，產生既容易學習又使人特別感興趣效果，且通過仿真訓練，使學生既熟悉了儀器的使用方法又掌握了電路的性能，進而培養了學生的綜合分析能力、排除故障的能力和開發創新能力。因此，Multisim10是一種優秀的計算機仿真設計軟件，被譽為計算機里的電子實驗室。

多諧振蕩器是數字電路教學中的一個重要內容。在教學中，傳統的方法重視理論推導，學生學習時印象不深，特別是其應用電路種類繁多，因此在實際應用時出現的問題也較多。如果在教學中結合Muhisim10的仿真，可以將多諧振蕩器的各種電路及其輸出結果動態、形象地展示在學生面前，既加深了學生的印象，提高了學習效率，又減輕了教師的負擔。通過實際應用，取得良好的教學效果。

1多諧振蕩器的工作原理

多諧振蕩器是一種能夠產生矩形波的電路，它沒有穩態，不需外加觸發信號，當接通電源后，便能周而復始地產生矩形波輸出，因為矩形波中有各種多次諧波分量，所以把能夠產生矩形波地電路稱為多諧振蕩器。

圖1a所示為由CC7555集成定時器構成的多諧振蕩器。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觸發器置 1，輸出uo為高電平，放電管V截止。當電源剛接通時，電源經R1、R2對電容C充電，使其電壓uC按指數規律上升，當uC上升到（2/3）UDD時，則RS觸發器置0 ，輸出uo為低電平，放電管V導通，uC從（1/3）UDD上升到（2/3）UDD這段時間內電路的狀態稱為第一暫穩態，其維持時間t1的長短與電容的充電時間有關。充電時間常數τ充=（R1＋R2）C。由于放電管V導通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進入第二暫穩態。放電時間常數τ放=R2C。隨著C的放電，uC下降，當uC下降到（1/3）UDD時，RS觸發器置1 ，輸出uo高電平，放電管V截止，電容C放電結束，UDD再次對電容C充電，電路又翻轉到第一暫穩態。如此反復，則輸出可得矩形波形。

電路振蕩周期T按下式計算：

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。

按下仿真開關，觀察示波器顯示的輸出波形，可以計算在一周期內輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2、振蕩周期T、振蕩頻率f及占空比D的近似值。

通過理論計算可得：

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

對比仿真圖形和理論計算值可知，兩種方法得到的輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2、振蕩周期T近似相等。

3結束語

應用Multisim10軟件對多諧振蕩器電路進行仿真分析，結果表明仿真與理論分析和計算結果一致，在課堂上使教學內容更形象、靈活，更貼近工程實際，達到幫助學生理解原理，更好地掌握所學知識的目的，對提高學生動手能力和分析問題、解決問題的能力具有重要的意義。

參考文獻：

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

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關鍵詞：模擬；電子電路；實驗平臺；設計

21世紀是信息時代，電子計算機技術得到了快速的發展，覆蓋了社會的方方面面，尤其是在教育教學方面的影響更是十分顯著，模擬電子電路虛擬實驗發展十分迅速。模擬電子電路虛擬實驗的出現為電子電路的學習與研究帶來了巨大的方便，有效的培養了學生對電子電路的分析、測試、理解與研究能力。傳統的電子電路實驗過程復雜，方法單一，對于實驗設備的要求比較高，浪費了大量的人力物力，而且對一些復雜的電子電路實驗而言，傳統的實驗方式根本無法實現，或者由于實驗設備的制約，很多情況下根本無法完成相應的電子電路實驗。模擬電子電路虛擬實驗出現解決了這些難題，無論是在時間還是教學內容上都有很大的優勢，在實際的學習與教學過程中得到了廣泛的應用。

1 建設模擬電子電路虛擬實驗平臺的理念

1.1 與理論相結合

電子電路教學是電學體系中十分重要的知識板塊，電子電路教學又分為理論教學、實驗教學兩個部分。我們進行模擬電子電路虛擬實驗就是為了更好的促進電子電路教學整體的進步，因此在實際的教學過程中我們應該充分的考慮模擬電子電路虛擬實驗與電子電路理論教學的有效結合，實現兩者之間的相互促進，這才是最為科學的實驗教學方式。

1.2 解決傳統實驗模式弊端

傳統的電子電路實驗教學經常受到儀器設備。實驗環境和實驗條件的影響，造成在進行電子電路實驗的過程中往往不能順利進行。另一方面，傳統的電子電路實驗過程中由于實驗步驟的復雜性，因此常常是以教師的講解為主導，學生動手操作和動腦思考的過程很少，并不能真正達到實驗的目的。傳統電子電路實驗教學的這些弊端共同造成了傳統實驗教學與理論知識脫節，失去實驗的意義，但是我們使用模擬電子電路虛擬實驗平臺進行實驗，可以有效的克服這些弊端，解決在實驗過程中的條件問題，讓學生通過思考進行設計仿真，這樣的實驗過程能夠培養學生的創新性和思維能力，真正達到實驗教學的目的。

1.3 與教學目標吻合

我們設計模擬電子電路虛擬實驗平臺就是為了促進電子電路教學的發展。通過實際的模擬電子電路虛擬實驗教學我們也清楚的發現，該技術可以很好的與電子電路課程的教學目標相吻合，這是傳統的實驗課程無法實現。在具體的表現方面有：首先，采用先仿真后實驗的方式，這樣幫助學生進行思考，鍛煉了學生思維能力；其次，重視基礎實驗，實現了對學生動手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以對學生的創新能力進行培養，實現學生綜合能力的提升。

2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計

2.1 模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構

模擬電子電路虛擬實驗平臺最為重要與核心的部分就是硬件結構的設計，一般的模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構主要是由計算機、接口電路、實驗板三個板塊組成。

2.1.1 計算機

計算機是進行模擬電子電路虛擬實驗平臺設計的物質基礎也是硬件結構的核心。學生在進行實驗的過程中首先要進行的就是在計算機上進行實驗的設計與模擬驗證。模擬電子電路虛擬實驗平臺還可以實現多個實驗之間的橫向對比，這樣的設計可以讓學習者更加清楚的掌握實驗。在模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計中要想實際的實驗與虛擬實驗進行有效的結合，這樣的設計才是更加科學合理的。

2.1.2 接口電路

接口電路也是模擬電子電路虛擬實驗平臺中十分重要的設計要素。計算機輸送的信號一般都是并行數據，而控制節點可以接收的一般都是串行數據，這時就需要植入接口電路，這種電路的作用就是實現控制信號與智能插件版的有效結合，通過這種方式控制節點的通斷，這時整個實驗平臺的關鍵所在，接口電路對于電路的控制功能一般是通過單片機進行的。

2.1.3 實驗板

模擬電子電路虛擬實驗平臺的實驗板是由穩壓電源、函數發生器、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驗平臺中主要的模擬實驗中心，依靠正弦波形、方波、三角波三種函數發生器進行。

2.2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的軟件結構

2.2.1 電子電路虛擬實驗子系統

作為電子電路虛擬實驗平臺的核心電子電路虛擬實驗子系統主要是由擬實驗子系統、模擬電路虛擬實驗子系統、數字電路虛擬實驗子系統和綜合電路虛擬實驗子系統4個部分構成。該子系統可以幫助學生對理論知識進行深入的理解，對電子電路的基礎知識進行實驗驗證，培養和鍛煉學生的操作能力。在進行設計的過程中要將RLC移相電路與諧振電路，基本定理（律）驗證電路等系列實驗設計到該系統中，這樣才能充分發揮其作用。

2.2.2 模擬電路虛擬實驗子系統

模擬電路虛擬實驗子系統的主要作用是幫助學習者加深對于電路知識的理解與認識，同時提高學生的探究能力與獨立解決問題的能力。系統中經常會涉及到一些具有思考價值的實際問題，讓學生通過分析掌握模擬電路分析、仿真、設計的能力。在該系統的設計過程中要植入晶體管放大電路、信號運算電路、功率放大電路、濾波電路、信號產生電路和直流穩壓電源、二極管電路等系列實驗。

2.2.3 數字電路虛擬實驗子系統

該系統的作用是幫助學生學習數字電路相關的理論知識的學習與理解。讓學生通過模擬實驗子系統熟練的掌握數字電路的分析、測試與仿真。在具體的系統設計中應該將A/D與D/A轉換電路、組合邏輯電路、邏輯器件測試、時序邏輯電路以及555定時器應用等系列實驗設計到該子系統中去。

3 結束語

模擬電子電路虛擬實驗平臺是現代計算機技術發展的產物，對于現代電子電路實驗研究和教學工作有著十分重要的意義與價值。該平臺為學生的學習提供了一個科學、理想、實用的實驗平臺，實現了電子電路教學的跨越式發展，對于現代教育教學工作有著重要的意義與價值。

參考文獻

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作為信息產業中重要的電類基礎課程，“電子技術基礎”介紹模擬與數字電子技術的基本概念、基本器件、基本理論、基本方法和基本應用，具有技術發展快、涉及知識點多、實踐性比較強、模擬與數字合一等特點。目前我校“電子技術基礎”課程教學學時分配為理論課程50學時，實驗課程10學時。在學時較少的情況下，課程教學中又涉及大量晶體管電路、集成運放電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路等電子電路的基本概念和理論分析，若理論授課時僅僅通過抽象的電路圖和預設的波形圖來分析理論電路工作原理，就不能讓學生及時理解電子電路工作原理等相關知識點，只能起到事倍功半的效果。目前Multisim、Proteus等一批優秀的EDA仿真軟件提供了豐富的仿真元器件庫、用于調試和測量的虛擬儀器儀表以及各種電子電路基本分析方法，使得虛擬仿真技術在電子電路分析與設計中得到了廣泛應用。盡管目前不少教師已經嘗試在“電子技術基礎”多媒體教學中引入仿真手段來改進教學方式，但這樣碎片式的仿真教學只能走馬觀花、流于形式，缺少對整個課程的設計，難以真正調動學生的積極性、提高學生的創造能力。因此，根據“電子技術基礎”教學內容的特點和要求，在教學實踐中利用學導式教學法并嵌入仿真輔助教學，將仿真教學融于學導式教學中，利用生動直觀的仿真效果化解電子技術教學難點，使煩瑣抽象的理論分析圖形直觀化。通過這種基于仿真的學導式教學方法，不但能加強學生對實際電路的感性認識，幫助學生消除對電路的陌生感和神秘感，快速理解知識點，破解教學難點，更能提高學生的課堂學習效率，培養學生的動手能力，加深其對電路知識的理解和實際應用。

2基于仿真的學導式教學法

基于仿真的學導式教學法的主要特征：作為主導，教師要提示要點、收集問題、講授理論、仿真輔導，其角色從教學的“主演者”向激發學生探索創新的主導者轉變；作為主體，學生自主學習、思考討論、仿真設計，其角色從教學的“被動者”向探索創新的主動者轉變。

2.1基于仿真的學導式教學法實踐步驟

基于仿真的學導式教學法努力突出學生的主體地位和教師的指導作用，將仿真貫穿于整個效果。考慮到合訓學生課外自主學習時間的實際情況，基于仿真的學導式教學法在“電子技術基礎”實踐過程中包括4個階段。

（1）自主學習階段。教師在課前提示自主學習的要求和重難點，引導學生閱讀教材、參考教材以及網絡教材。在教師的引導下，學生發揮主觀能動性，通過主動思考、互相討論、仿真驗證、查閱參考資料等方法，積極解決發現的問題，變一般性的預習為探索性的自主學習。教師收集、整理學生的疑問，為其答疑解惑，并及時了解學生的自主學習情況，指導學生的學習。

（2）課堂講授階段。課堂講授重在講透基本概念、原理、重點、難點，教師在教學過程中大量引入仿真電路，邊講理論邊實踐，將課堂講解和電路仿真有機結合，避免空洞的純理論教學，引導學生將所學知識應用到工程實踐中。課堂注意與學生互動交流，及時了解共性問題，重難點處設置問題，引導學生思考討論，考查學生自主學習和課堂掌握程度，利用歸納小結幫助學生對知識點進行理解。

（3）課后提高階段。教師通過在課后布置作業、練習、仿真設計和實踐報告等進一步引導、鞏固、提高學生的學習效果。通過檢查、批改、評價等及時掌握學生的學習效果，因材施教進行輔導。依托學生科技創新實踐平臺，鼓勵學生開展創新課題研究，積極引導學生開展自主學習，參與各種課外實踐和創新競賽活動，多渠道、多樣化、多層次鞏固所學知識。

（4）課程考核階段。課程考核用于評測教學效果，教師要重視教學過程和實踐環節的評價，使課堂表現、作業情況、平時成績、期終考試成績、仿真實踐情況等在課程的最終成績中占有合理的權重，期終考試成績占60分、平時學習占20分（包括全期作業完成情況、平時小測成績、期中測試成績、課堂表現以及仿真實踐成績）、實踐創新占20分（包括實驗成績和課外創新情況），使考核評價方式從傳統單一向靈活多樣轉變。此外，整個實踐教學中重視過程管理，教師要詳細記錄學生的各種學習情況，并做出準確的正面評價。為減輕學生課外負擔，提倡團隊合作，學習過程中實行小組協作制，將學生分成幾個小組，并選拔基礎好、有責任心的學生為小組長，負責協調、組織各組的自主學習、討論答疑、仿真實踐等活動，以點帶面使全體學生的學習能力、實踐能力和創新能力都有所提高。

2.2“電子技術基礎”教學實踐中的“仿真嵌入”

將仿真教學嵌入“電子技術基礎”的學導式教學實踐中，做到基本器件都有測試電路仿真、典型電子電路都有電路仿真，通過虛擬儀器儀表揭示電路工作過程，借助仿真平臺的基本分析方法分析電路，加強學生對電子器件、實際電路的感性認識，幫助學生掌握電子技術的基本概念、工程分析方法，從而提高學生的實踐能力，培養創新精神。例如，教學中介紹二極管、三極管、場效應管等模擬半導體器件時，利用仿真平臺中的虛擬器件引導學生認識基本器件的外形，利用IV分析儀等儀器輔助半導體器件伏安特性的理論講授；講授邏輯門、集成觸發器、MSI功能模塊等數字集成芯片特性時，通過邏輯分析儀或示波器來實時直觀顯示工作波形；介紹共射放大電路等單元電路的工作原理時，結合黑板理論推導或者多媒體理論教學，由仿真平臺中示波器等儀表顯示信號波形來揭示放大電路的動態工作過程，調節電路參數演示靜態工作點對電路的影響及電路的交流放大作用，利用直流工作點分析方法、瞬態分析方法等對比驗證理論講授的工程分析方法，加強電路工作原理的理解和電路分析方法的掌握；分析邏輯門或觸發器等構成的組合或時序邏輯電路時，通過數碼顯示、LED亮滅或波形圖等直觀顯示電路邏輯功能。“電子技術基礎”教學實踐中可以布置一些具有設計性和創新性的仿真作業，引導學生利用所學知識開拓思考、嘗試各種設計方案、仿真設計驗證，不斷提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力。如在設計二極管限幅電路、有特定性能指標的晶體管放大電路、集成運放應用電路、樓道燈光智能開關電路、觸發器組成的搶答電路、24小時計時器、汽車尾燈控制電路以及月球車避障控制器等時，要求學生利用所學知識大膽思考，認真仿真設計驗證，完成并提交仿真實踐報告。

2.3基于仿真的學導式實踐教學案例

以“集成運算放大器的應用電路”中的“比例運算電路”為例，介紹基于仿真的學導式教學法的具體實施過程。

（1）教師在課前提出自主學習目標：熟悉基本運放電路，利用“虛短”“虛斷”、節點電流等方法求解電路電壓增益。學習的重點和難點是運算電路的分析方法與電壓增益的計算。學生通過閱讀教材和參考教材進行自主學習，提出了平衡電阻、輸入電阻、反饋組態等概念問題，由教師答疑解惑，及時指導學習方法。

（2）教師在課堂講授時注意引導學生觀察同相比例運算電路結構，提出收集的典型性問題，驅動全體學生思考，驗證學生自主學習的效果，控制教學節奏。引導學生利用“虛短”“虛斷”以及反饋節點電流方程法來完成電路的分析，完成對提出問題的解答；運行例題仿真電路，通過示波器顯示輸入/輸出波形及幅值大小，驗證電路同相比例運算功能及比例系數；提出“若提高輸入電壓值，輸出電壓會怎樣？”，引導學生展開課堂思考討論，提示集成運放工作狀態，邊討論邊仿真實踐，得到仿真驗證，最后教師歸納總結同相比例運算電路；提出“如果要引入反相比例運算電路，電路結構需要怎么修改，怎么分析？”引導學生思考反相比例運算電路的電路結構和分析方法，仿真驗證電路功能，引導學生總結反向比例電路特點。

（3）課后布置比例運算電路習題作業并要求學生進行仿真驗證，進一步鞏固學生的學習效果；通過檢查自主學習效果、批改課后作業、評價仿真實踐等及時掌握學生的學習狀態，因材施教進行輔導?；诜抡娴膶W導式教學中，仿真教學不再是碎片化的輔助教學手段，而是以學導式教學為載體的系統仿真教學。仿真始終貫穿于整個“電子技術基礎”課程教學實踐的各個階段。教師在教學實施的過程中，通過仿真引導學習、布置內容、仿真得證，化主演為主導；學生在接受電子技術知識的過程中，通過仿真自主學習、積極思考、仿真求證，化被動為主動。

3結語

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【關鍵詞】Multisim　虛擬仿真　模擬電子技術　電子設計　輔助教學

一、引言

模擬電子技術是高等職業院校電類相關專業的一門應用性較強的專業基礎課，該課程主要是培養學生在模電方面的基本應用能力，培養其解決、分析與模擬電子技術相關的問題的能力。在以往的教學模式中，理論與實踐脫節現象嚴重，知識點抽象不夠直觀，學生難以理解吸收，打擊了學生學習電子技術的學習積極性。隨著計算機仿真技術的發展，在課堂和實踐教學中充分利用計算機仿真平臺將模擬電子技術中枯燥抽象的理論分析以仿真動畫、波形、指示燈等形式直觀、生動的表現出來，使模擬電子技術課程的教學內容更加易于吸收。課堂教學不僅僅停留在理論分析，而是與實踐緊密結合在一起，豐富了教學內容，幫助學生更好的掌握所學的知識點，激發學生的學習興趣和自主學習積極性，提高了教學效果。

二、Multisim簡介

Multisim是美國NI（National Instruments）公司開發的仿真軟件，經過多次更新換代，現在已經在使用Multisim11版本。此軟件主要是在PC平臺上構成一個利用圖形操作界面對一個與實際情況非常類似的電路實驗進行虛擬仿真的工作臺，它幾乎能夠仿真在實驗室內所進行的大部份的電子電路實驗，因此在電子電路分析、設計、仿真等項工作中已被廣泛地應用，是目前世界上最受歡迎的EDA軟件之一，已被廣泛應用于國內外的教育界和電子技術界。

三、Multisim在差分放大電路教學中的應用

（一）過程分析

差分放大電路又名差動放大電路，是集成運算放大器中重要的基本單元電路，廣泛地應用于多級直接耦合放大電路的輸入級，主要用于擬制“溫漂”等“零點漂移”現象，這是差分放大電路的突出優點，而往常的教學中該知識點總是較為抽象且難以理解。而利用“Multisim 仿真手段”，讓學生通過溫度掃瞄儀和示波器等仿真儀器對比觀察共發射級放大電路、差分放大電路仿真測量和溫度掃描仿真分析的結果，可簡單、形象地檢測放大電路的“溫漂”（“零點漂移”）特性。通過調節各元件的參數或調整電路結構，觀測即時變化的波形和圖表，學生可以輕松對比出傳統共射放大實驗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。

（二）模型搭建及電路仿真

1. 傳統共射放大實驗電路的溫度掃描分析

在Multisim11仿真平臺中，搭建如圖1（a）所示共射放大實驗電路。單擊Multisim11 “仿真分析菜單”中的“溫度掃描分析”按鈕。在彈出的窗口設置欄中將相關參數設置好，如圖1（b）所示。單擊“仿真”按鈕開始仿真，得到如圖1（c）所示共發射級放大電路的溫掃分析特性曲線圖及相關參數值。

通過觀測圖1（c）的曲線圖及所得數值表，可以看出：首先圖1（a）所示實驗電路的輸出電壓負溫度系數變化現象明顯；然后當測試溫度從初始值最終上升到110°C時，此時產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.對改進后的差動放大電路進行溫度掃描分析

為了增加以上兩種電路的對比性，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（輸出交流電阻相當于發射極電阻Re）的差分放大實驗電路，且信號源、負載等電路參數都相同，如圖2（a）所示。在Multisim11仿真平臺中新建文件，按圖2（a）所示在平臺中構建好新的線路，同時對示波器參數調整，最后開啟仿真按鈕，得到新的測量波形圖，如圖2（b）所示。通過理論教學可得，在差分放大電路、特別是單端輸出接法的差分放大電路中，可以通過增大發射極電阻Re的阻值，來達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的三極管所組成的恒流源來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放電路中被廣泛運用。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題得到克服，又能夠將KCMR（共模抑制比）增加了1~2個級別。

再次進行溫度分析掃描。在彈出的窗口對話欄中設置線性的掃描方式；將掃描點數設為兩點；設置好分析的起點溫度26°C；以及終點溫度110°C；調整好瞬態分析類型；然后調節起始點時間值為0Sec，終點時間值改為0.001Sec，也就是信號周期；接著在“輸出”項目中將待分析的輸出節點設置為節點V；單擊仿真開始按鈕，隨即得到如圖3所示此改進電路的溫度分析掃描特性曲線圖及所得參數值。從圖3所示的溫度分析掃描特性曲線圖及參數列表中可以觀測到，當溫度從起點26°C上升到終點110°C時，圖2（a）所示帶恒流源的差分放大電路節點V[6]產生的輸出電壓最大偏差為：DVo=（5.5103-5.47144）V=0.03886V高溫110°C時的輸出電壓最大值比低溫26°C時的輸出電壓最大值僅僅降低了約0.71%。

3. 對比、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量和圖4所示溫度掃描仿真分析的結果可知：

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

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

（3）無論是普通放大電路還是差動放大電路，其輸出電壓都是按負溫度系數規律變化的。

四、結論

通過運用Multisim仿真平臺，幫助我們緩解了因資金不足導致設備耗材等受限這些因素的限制，使得許多不能進行實物講解的實驗得以通過仿真直觀再現，還可進行各種目的不同的訓練，使學生的自主分析、設計和應用能力得到培養，高效且低成本。在模電教學過程中，使用Multisim仿真對抽象的理論教學起到了推波助瀾的作用，使模電課程的理論與實踐完美融合在一起，極大的豐富模擬電子技術的教學內容，并在后繼課程的中也有很好的延伸性。

參考文獻：

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【關鍵詞】電子技術綜合設計；項目驅動； 教學效果

0 引言

電子技術綜合設計課程是我校電子信息工程專業開設的一門綜合實踐性課程，時間為兩周，在人才培養方案中與通信及信號處理綜合設計成為我校電子信息工程兩個重要的培養學生綜合能力的實踐課程。課程設置的目的是打破原有的課程體系，轉變以往只強調理論課程，輕視實踐教學，重視單一能力培養，忽視電子技術課程體系的系統性和完整性的教學觀念，建立以培養學生能力為核心的，以創新性人才培養為目標的教學體系，從而體現“技術與應用，科學與工程”結合的專業特色[2]。

1 完善課程結構，明確教學目標

以往的教學安排中，我們主要側重培養學生電子電路的分析能力，電子電路的設計和仿真能力，因此，設計基本以仿真分析為主。這種課程結構不再適應我校新一輪人才培養方案對于電子信息工程專業提出的要求以及創新人才的培養。課程教學目標應主要以培養學生嚴謹的科學態度，培養學生模擬、數字、高頻等電路系統設計的基本方法，電子電路設計與EDA調試工具的使用方法，以及團隊協作能力的培養和項目管理的基本方法。

因此，我們根據實際電子技術綜合設計課程所需的知識點對該課程結構進行改革，將以往獨立設置模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子等課程設計進行提升，創建課程的知識模塊體系，優化模塊內容，通過各模塊的綜合，實現專業理論與實踐技能的融合，達到提高學生技能和工程應用能力目標。

2 項目驅動教學內容

在教學內容的安排上，改變以往老師一口氣上完課程，然后學生動手進行設計的模式。采用仿真和工程實踐結合，課堂和課外結合，將課程設置為幾個模塊，采用項目驅動的方式對各個模塊開展教學。從而全面培養學生知識查找、綜合設計和研究創新能力。整個課程教學內容上分為：

1）基礎理論和習慣培養模塊，包括常用電子元器件基礎知識，掌握現代電子儀器儀表及常用設備的使用[3]；

2）EDA軟件訓練模塊，包括電路仿真軟件的使用，印刷電路板設計軟件的使用；

3）電路與系統設計模塊，包括電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試；

4）總結模塊，撰寫系統設計總結報告、答辯等。

在各個教學模塊中，課程采用項目驅動的方式來使學生在掌握理論知識的同時，不斷培養實踐能力。針對整個教學內容我們把課程分為四個項目進行，通過項目的完成，學生逐步完成了課程的學習，綜合能力也在不知不覺中得到了鍛煉。我們把四個項目分為：

1）基本元件及電路測試項目

因為學生在本課程之前已經修完了相關的先修課程，因此在第一個模塊的講解只需講授課程的整體結構，電子產品的基本概念等內容。完成后，要求每個學生進行基本電子元件參數的測試，電路虛焊，雙面板線路測試等。通過該項目，學生掌握電子元件和電路測試的基本方法，和常用測量儀器的使用方法。

2）電子電路設計和仿真項目

在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設計一個晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數的選取，放大倍數的計算，系統測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后學生參考實例設計一個波形發生電路作為練習。學生設計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預期目標。該項目完成后，學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計軟件的使用方法。

3）電路與系統設計項目

前兩階段的項目完成后，學生已經掌握了電路制板軟件Altium Designer的使用方法。接下來教師講授實驗室手工腐蝕法制作單面電路的方法和流程。講解和制作過程仍然以晶體管放大電路為例，講解的過程中學生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。講解完成后要求學生練習，實現一個放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。

完成練習后，進入綜合設計題目階段，從老師給出的指定題目中選擇設計題目，題目相同的同學自動分為一組，基本保證一組四人。每組選出項目負責人，負責人負責整個設計項目的安排，包括任務分割、人員安排、階段性匯報各自任務進展情況等。在項目負責人的安排下組員課下查閱有關資料，課堂上進行頭腦風暴，確定設計思路和方案，進行可行性分析；小組對設計方案進行比較，并與老師討論，定出最終的設計方案；設計電路、仿真分析、制板、腐蝕連接各部分元件，并進行調試；通過該項目，學生確定了系統的設計參數，完成了繪制電路，電路加工，焊接調試等工作，掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現的過程。

4）總結匯報項目

在以往的課程安排中，與一般的課程設計一樣課程結束后要求學生撰寫一份設計報告作為最后的總結。在新的課程安排中，學生除了撰寫設計報告以外；要整理設計材料制作PPT，小組進行答辯。教師將答辯的情況細化后對每組進行評分。通過該項目，學生對整個設計思路和方案進行了全面的總結和整理，可以發現設計中的不足之處和亮點所在。學生在總結的過程中對自己的綜合能力進行了大幅度的提升。

3 教學方法

課程的教學方法，打破了傳統理論課程完全靠教師講授以及實驗課程主要以學生動手為主的模式，而是采用教師講授、項目訓練、學生參與講解和答辯的形式。對一些比較重要的知識，比如常用電子元器件的使用，印刷電路板的分類和組成，電子系統的基本設計方法等，采用教師多媒體授課，課后完成相應的訓練項目并進行考評。這樣一方面增加了學生思考問題的時間，學生學習過程中多了一份壓力，也多了一份好奇心。這對整個教學過程的開展是非常有利的。

4 教學效果

經過兩周的項目驅動訓練和總結，學生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解的更為清楚，對電子電路的設計和實現，項目管理的基本方法了然于心。經過課程的學習學生很容易在接下來的專業課程學習上形成靈活的思想，形成自主學習，自動探索的思維方式，最終形成了不盲目接受知識，對遇到的問題能夠通過各種渠道找到答案，形成了對知識的活學活用。

5 結論

課程改革和實踐采用項目驅動的方式在我校電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行，學生對于課程內容中相關項目的安排比較歡迎，均能圓滿地完成課程的設計要求。通過課程增強了學生綜合和創新能力，同時培養了學生調試電路的工程能力，學生的動手能力有了顯著提高。學生對于參加各類專業設計競賽和課外科技活動的積極性有了很大提高。

在課程實施過程中，學生設計電路在實現過程中存在電子元器件庫不夠完善，通過網絡購置元器件周期太長，影響了部分學生的設計進度，在今后的課程建設中還要繼續凝練設計中可能用到的電子元器件，加強元件庫的建設。

【參考文獻】

[1]林純，吳曉新，王建平.開設“電子系統綜合設計”課程 培養學生實踐能力[J].實驗室研究與探索，2015（2）.