導語：如何才能寫好一篇模擬電路原理設計及應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】Pspice 模擬電子電路 電子電路設計

在電氣、電子、自動化、計算機等類型的專業中，模擬電子電路設計是基礎的技術課程，其理論知識較為抽象且電路的原理較為復雜，對于學生來說比較困難，教師也難以教好。本文提出將Pspice應用在模擬電子電路設計中，有了該軟件，就等于有了電路以及實驗室，完美地將理論與實踐結合，為教師和學生提供便利。

1 Pspice軟件概述

Pspice軟件由Schematics（電路模擬器）、Pspice（仿真軟件的數據處理器）、Probe（軟件的圖形后期處理器）、Stmed（產生信號的工具）、Parts（為器件建立模型的工具）和Pspice Optimizer（軟件的優化設置工具）等組成，能夠提供強大的電路圖繪制、電路模擬仿真、圖形后期處理等功能。

Pspice包括以下主要功能：直流特性分析，其中包囊直流靜態工作點分析、直流靈敏度分析、直流掃描分析以及直流小信號傳遞函數值分析；交流掃描分析，包括頻率特性分析和噪聲分析；瞬態特性分析；蒙特卡羅分析；溫度特性和參數掃描分析；最壞情況分析等。

在設計電子電路期間，以既定的功能及技術參數來制定設計方案，可以應用Pspice模擬和連接電路并檢測電路設計有無達到預期效果，也可以在計算機上對電路的結構和相關參數進行修改，不斷測試、觀察輸出的波形，直至達到設計要求，以便取得電路的最優技術指標，為電路設計的精準性評價提供便利。此外，還能夠分析容差、敏捷性、最壞狀況、溫度特性等，這些都是傳統的方法難以完成的，還能夠比較各種設計方案的優劣，方便選擇最優的方案，使電路設計最優化。

2 Pspice軟件的仿真實例

Pspice軟件在電子電路設計中的應用可以提高教學效率，仿真電路的步驟大致分為五步：第一，繪制電路圖；第二，分析電路的特性和仿真參數；第三，仿真測驗；第四，顯示仿真的結果；第五，分析并輸出相應的實驗結果。下面對Pspice軟件的仿真實例進行分析。

2.1 限幅電路的設計實驗

限幅電路的示意圖如圖1所示，二極管的型號為DIN4148，電阻為1kΩ，電源電壓為3伏特，當輸入電壓達到6sin wt的時候，電路要達到限制輸入電壓幅值的目的。

設置直流掃描分析以及瞬態分析，得出輸入電壓Ui以及輸出電壓U0的波形，如圖2所示，可見電路對輸入電壓幅值的限制效果。

在限幅電路的瞬態分析結果示意圖中可見（圖3），當輸入的電壓超出固定范圍時，超出的部分就會被截止，這樣就能使信號的電壓在一定的幅值內，防止電路受信號電壓的影響出現故障。

2.2 RC正弦振蕩電路設計實驗

RC振蕩電路在電子技術中得到廣泛應用，振蕩電路在自動進行振蕩的過程中，其達到平衡的條件所花費的時長極短，在課堂上，教師直接講授相關的理論會令學生難以在有限的課堂時間內理解并掌握，因為學生難以根據抽象的理論想象出波形。就此，將Pspice運用到其中，可以觀察出振蕩電路建立振蕩的過程以及振蕩器在穩定之后的波形，同時，可以改變電阻或電容，觀察其對振蕩電路會產生怎樣的影響，更加便捷、直觀地掌握振蕩電路的設計原理及運行原理。

3 總結

從上述的設計實驗中可知，在模擬電子電路設計中應用Pspice能夠使設計仿真的效果精準且直觀形象，為電子電路的設計提供極大便捷。Pspice是應用極廣的電路設計及分析軟件，具有繪制電路圖、模擬仿真電路、圖形后期處理等強大功能，在建立真實的電路之前，在該軟件上設計、繪制仿真電路，依據具體的需求來設置相應的參數，斷定電路設計是否科學、性能是否可靠、能否達到設計的要求、有無必要修改電路等，還可以對元件的變化會對電路造成怎樣的影響進行綜合評估，同時也能對一些電路的特性進行測量分析。總之，Pspice的應用能夠為電子電路的模擬仿真設計帶來很好的內外部條件，幫助設計者設計出最優電路，提高教師的教學效率和學生的掌握速率，從根本上減少成本支出，使電路設計最優化，提高電路性能的可靠性，是模擬電子電路設計中必不可少的仿真設計軟件。

參考文獻

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關鍵詞：集成電路專業；實踐技能；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產業是關系到國家經濟建設、社會發展和國家安全的新戰略性產業，是國家核心競爭力的重要體現。《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術產業的重點發展方向之一。

信息技術產業的特點決定了集成電路專業的畢業生應該具有很高的工程素質和實踐能力。然而，目前很多應屆畢業生實踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業實踐教學的重視程度不夠，技能培養目標和內容不明確，導致培養學生實踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強集成電路專業對學生實踐技能的培養具有非常重要的現實意義。

一、集成電路專業實踐技能培養的目標

集成電路專業是一門多學科交叉、高技術密集的學科，工程性和實踐性非常強。其人才培養的目標是培養熟悉模擬電路、數字電路、信號處理和計算機等相關基礎知識，以及集成電路制造的整個工藝流程，掌握集成電路設計基本理論和基本設計方法，掌握常用集成電路設計軟件工具，具有集成電路設計、驗證、測試及電子系統開發能力，能夠從事相關領域前沿技術工作的應用型高級技術人才。

根據集成電路專業人才的培養目標，我們明確了集成電路專業的核心專業能力為：模擬集成電路設計、數字集成電路設計、射頻集成電路設計以及嵌入式系統開發四個方面。圍繞這四個方面的核心能力，集成電路專業人才實踐技能培養的主要目標應確定為：掌握常用集成電路設計軟件工具，具備模擬集成電路設計能力、數字集成電路設計能力、射頻集成電路設計能力、集成電路版圖設計能力以及嵌入式系統開發能力。

二、集成電路專業實踐技能培養的內容

1.電子線路應用模塊。主要培養學生具有模擬電路、數字電路和信號處理等方面的應用能力。其課程主要包含模擬電路、數字電路、電路分析、模擬電路實驗、數字電路實驗以及電路分析實驗等。

2.嵌入式系統設計模塊。主要培養學生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應用領域的前沿知識，具備能夠從事面向應用的嵌入式系統設計能力。其課程主要有C語言程序設計、單片機原理、單片機實訓、傳感器原理、傳感器接口電路設計、FPGA原理與應用及SOPC系統設計等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養學生熟悉半導體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設計能力。其課程主要包含半導體物理、半導體材料、集成電路專業實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設計等。

4.模擬集成電路設計模塊。主要培養學生掌握CMOS模擬集成電路設計原理與設計方法，熟悉模擬集成電路設計流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導體物理、CMOS模擬集成電路設計、集成電路CAD設計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設計方法和混合集成電路設計等。此外，還包括Synopsis認證培訓相關課程。

5.數字集成電路設計模塊。主要培養學生掌握數字集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數字集成電路設計的能力。其課程主要包含數字電路、數字集成電路設計、硬件描述語言、VLSI測試技術、ASIC設計綜合和時序分析等。

6.射頻集成電路設計模塊。主要培養學生掌握射頻集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設計、電磁場技術、電磁場與

天線和通訊原理等。

在實踐教學內容的設置、安排上要符合認識規律，由易到難，由淺入深，充分考慮學生的理論知識基礎與基本技能的訓練，既要有利于啟發學生的創新思維與意識，有利于培養學生創新進取的科學精神，有利于激發學生的學習興趣，又要保證基礎，注重發揮學生主觀能動性，強化綜合和創新。因此，在集成電路專業的實驗教學安排上，應減少緊隨理論課開設的驗證性實驗內容比例，增加綜合設計型和研究創新型實驗的內容，使學有余力的學生能發揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專業實踐技能培養的策略

1.改善實驗教學條件，提高實驗教學效果。學校應抓住教育部本科教學水平評估的機會，加大對實驗室建設的經費投入，加大實驗室軟、硬件建設力度。同時加強實驗室制度建設，制訂修改實驗教學文件，修訂完善實驗教學大綱，加強對實驗教學的管理和指導。

2.改進實驗教學方法，豐富實驗教學手段。應以學生為主體，以教師為主導，積極改進實驗教學方法，科學安排課程實驗，合理設計實驗內容，給學生充分的自由空間，引導學生獨立思考應該怎樣做，使實驗成為可以激發學生理論聯系實際的結合點，為學生創新提供條件。應注重利用多媒體技術來豐富和優化實驗教學手段，如借助實驗輔助教學平臺，利用仿真技術，加強新技術在實驗中的應用，使學生增加對實驗的興趣。

3.加強師資隊伍建設，確保實驗教學質量。高水平的實驗師資隊伍，是確保實驗教學質量、培養創新人才的關鍵。應制定完善的有利于實驗師資隊伍建設的制度，對實驗師資隊伍的人員數量編制、年齡結構、學歷結構和職稱結構進行規劃，從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜，保證實驗師資隊伍的穩定和發展。

4.保障實習基地建設，增加就業競爭能力。開展校內外實習是提高學生實踐技能的重要手段。

實習基地是學生獲取科學知識、提高實踐技能的重要場所，對集成電路專業人才培養起著重要作用。學校應積極聯系那些具有一定實力并且在行業中有一定知名度的企業，給能夠提供實習場所并愿意支持學校完成實習任務的單位掛實習基地牌匾。另外，可以把企業請進來，聯合構建集成電路專業校內實踐基地，把企業和高校的資源最大限度地整合起來，實現在校教育與產業需求的無縫聯接。

5.重視畢業設計，全面提升學生的綜合應用能力。畢業設計是集成電路專業教學中最重要的一個綜合性實踐教學環節。由于畢業設計工作一般都被安排在最后一個學期，此時學生面臨找工作和準備考研復試的問題，畢業設計的時間和質量有時很難保證。為了進一步加強實踐環節的教學，應讓學生從大學四年級上半學期就開始畢業設計，因為那時學生已經完成基礎課程和專業基礎課程的學習，部分完成專業課程的學習，而專業課教師往往就是學生畢業設計的指導教師，在此時進行畢業設計，一方面可以和專業課學習緊密結合起來，另一方面便于指導教師加強對學生的教育和督促。

選題是畢業設計中非常關鍵的環節，通過選題來確定畢業設計的方向和主要內容，是做好畢業設計的基礎，決定著畢業設計的效果。因此教師對畢業設計的指導應從幫助學生選好設計題目開始。集成電路專業畢業設計的選題要符合本學科研究和發展的方向，在選題過程中要注重培養學生綜合分析和解決問題的能力。在畢業設計的過程中，可以讓學生們適當地參與教師的科研活動，以激發其專業課學習的熱情，在科研實踐中發揮和鞏固專業知識，提高實踐能力。

6.全面考核評價，科學檢驗技能培養的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓效果的重要手段。相比理論教學的考核，實踐教學的考核標準不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實踐教學的考核，影響了實踐技能培養的效果。集成電路專業學生的實踐技能培養貫穿于大學四年，每個培養環節都應進行科學的考核，既要加強實驗教學的考核，也要加強畢業設計等環節的考核。

對實驗教學考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學進行過程中進行的質量監控，教師要對學生在實驗過程中的操作表現、學術態度以及參與程度等進行評價；事后考核是指實驗結束后要對學生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構成實驗課考核成績，并于期末計入課程總成績。這樣做使得學生對實驗課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實驗課效果。此外，還可將學生結合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。

7.借助學科競賽，培養團隊協作意識和創新能力。集成電路專業的學科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設計的、以學生為參賽主體的比賽。學科競賽能夠在緊密結合課堂教學或新技術應用的基礎上，以競賽的方式培養學生的綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題，并增強學生的學習興趣及研究的主動性，培養學生的團隊協作意識和創新精神。

在參加競賽的整個過程中，學生不僅需要對學習過的若干門專業課程進行回顧，靈活運用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設計思想和解決問題的辦法，既檢驗了學生的專業知識，又促使學生主動地學習，最終使學生的動手能力、自學能力、科學思維能力和創業創新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學生在參賽過程中運用所學知識的能力，認真總結參賽經驗，分析由此暴露出的相關教學環節的問題和不足，能夠相應地改進教學方法與內容，有利于提高技能教學的有效性。

此外，還應鼓勵學生積極申報校內的創新實驗室項目和實驗室開放基金項目，通過這些項目的研究可以極大地提高學生的實踐動手能力和創新能力。

參考文獻：

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關鍵詞：電子類課程設計；Multisim；Keil+Proteus l；Protel99

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0165-02

一、引言

高校電子類課程是電子信息、通信、電氣自動化等工科專業最重要的課程，由于電子類的課程如電路、模擬電路、數字電路、高頻電子線路、微機原理以及單片機等學科是多理論多實踐性的學科，往往在傳統的教學中教師注重理論講解，由于實驗條件的限制，學生也不能及時地驗證和應用這些理論知識，即使有課內實驗，但實驗課時少且一般都使用現成的電子實驗箱完成一些驗證性實驗，使學生達不到很好的實踐動手能力，因此，在每門電子類課程結束后，用一到兩周的時間由學生根據所學內容完成相關電子類課程的設計對提高學生對電子類課程知識的理解和實踐有很大的作用。而在電子類課程設計中，根據課程內容的不同使用相關仿真軟件的輔助設計，可以提前預知設計的結果，方便修改參數和改正錯誤的設計能有效地提高設計效率，降低設計成本等優點。下面將介紹各們電子類課程設計以及適合該們課程相關的仿真軟件。

二、電子類課程以及輔助仿真軟件

根據電子類課程的特點，分為無需編程的和有需要編程的課程，有需要印制電路板和簡單面包板可設計的內容。不同的需要則在進行電子類課程設計的時候使用的輔助軟件則不同，下面將分別介紹。

1.無需編程的電子類課程設計和相關的輔助軟件。在電子類課程中，電路、模擬電路、數字電路、高頻電子線路等課程中不涉及微機控制的電子硬件設計不需要編程，則可以使用Multisim電路仿真軟件。Multisim仿真軟件是由加拿大Interactive Image Technologies公司基于Windows的電子線路設計工具，后由美國國家儀器公司NI收購，并推出性能更強大的電子線路仿真軟件Multisim9～12版本且與Labview完美結合，具有豐富模擬、數字器件、FPGA器件和儀器儀表等仿真元器件，該軟件包含電路仿真（Multisim）、PCB設計（Ultiboard）、布線（Ultiroute）以及通信分析與設計（Commsim）四個部分[1]。該軟件可以仿真電路里的基本電路分析原理，三相交流電，模擬電子技術中的運算放大電路、濾波、整流、穩壓等電路，也可仿真數電里的基本邏輯電路、組合邏輯電路和時序邏輯電路，以及高頻電子線路課程中的高頻信號的調制解調等電路，其虛擬儀器儀表種類齊全如示波器、函數發生器等，也有強大的電路分析功能，可進行直流工作點分析、瞬態分析、傅里葉分析等。適用于模擬、數字電路的設計與仿真。

2.需編程的電子類課程設計和相關的輔助軟件。在電子類課程中，微機原理以及單片機原理與應用的課程設計相對較為基礎的模擬電子技術和數字電子技術，要求由軟件編程，需要掌握匯編或者C語言等相關的編程語言，針對這樣的課程設計，可以使用編程軟件Keil+電路仿真軟件Proteus。Proteus軟件比Multisim在單片機以及微機仿真中具有更完善的性能[2]。Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的是世界上著名的EDA工具。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及器件。它是目前最好的仿真單片機及器件的工具。從原理圖繪制、代碼調試到單片機與電路協同仿真，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12 /16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器[3]。

Keil是一款單片機開發系統平臺，支持匯編、C語言、PLM、以及混合編程。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（μVision）將這些部分組合在一起。無需連接單片機硬件而進行純軟件仿真，具有跟蹤、調試、復雜斷點等功能，能生成在線仿真和燒錄到芯片所需的HEX文件等[3]。用Proteus設計電路時，無需畫出單片機的最小系統，晶振頻率在單片機里手動改變即可。在仿真的時候只需將Keil編譯器里調試好的程序生成的HEX文件加載到Proteus的微機芯片上即可，點擊仿真按鈕，可立即觀看到電路的仿真效果圖。若進行硬件調試時，只需將Keil編譯器生成的HEX文件通過串口調試助手下載到單片機等微機芯片上，即可進行實物的硬件聯合軟件的調試。有編程軟件和微機硬件電路軟件的結合，能更好的輔助學生在微機和單片機課程方面的設計，有效提高設計效率和增強學生的興趣和動手能力。

3.需印制電路板的電子類課程設計。一般電子類課程設計中如果需要印制電路板，如將模擬電路、數字電路或者單片機等相關電路需要印制電路板時，則使用市場上已經十分成熟的Protel軟件，其常用的版本有Protel99或Protel200。該軟件是Altium公司開發的EDA軟件，具有電路原理圖設計功能、自動布線功能、原理圖混合信號仿真功能、印制電路板設計功能以及PLD設計功能。而Protel2004在內的先前一系列版本的功能和優點以外，還增加了許多改進和很多高端功能，如拓寬了板級設計的傳統界限，全面集成了FPGA設計功能和SOPC設計實現功能，從而允許工程師能將系統設計中的FPGA與PCB設計以及嵌入式設計集成在一起。Protel在設計電路板方面具有龐大的常用的各種元器件以及相關封裝的元件庫，隨著版本的升級以及各位設計者的填補，元器件庫也相應的隨電子器件的增加而完善，也可以自己繪制元器件以及相關封裝，建立自己常用的元器件庫。Protel在PCB制圖上面具有其他相關軟件無法比擬的功能，設計者將繪制好的電路原理圖轉換成PCB圖，排列好元器件，設計者可以手動或者自動布線，通過了電氣規則測試后，即可將PCB圖印制成電路板，焊接好元器件，進行電氣測試后便可以進行硬件的調試[4]。

三、結論

在電子類課程設計中，根據課程內容的不同使用相關仿真軟件的輔助設計，可以預知設計的結果，方便設計中各種元器件參數以及錯誤設計的修改，能形象生動的跟蹤過程，仿真測試通過后再進行實物的硬件和軟件設計，將獲得事半功倍的效果。克服了傳統設計周期長、成本高等缺點，能有效地提高設計的效率和降低設計成本等優點。

參考文獻：

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【關鍵詞】Multisim11.0；模擬或數字電路；故障診斷

0 引言

Multisim11.0作為目前世界上較為先進的電子自動化設計軟件，通過它強大的性能和比較領先的自動化機制引起了電子專家的注意。人們開始嘗試將multisim11.0應用于模擬或數字電路的故障診斷與排除，并取得了非常顯著的效果，本文將重點介紹multisim11.0在故障診斷方面的優勢及應用過程中需要注意的問題。

1 什么是Multisim11.0

Multisim11.0是目前在電子領域知名度和應用度都比較高的一款電子設計自動化軟件，它和NI Ultiboard一樣都屬于美國國家儀器公司，都作為電路設計軟件套件而被眾人所認知。同樣，由于其不凡的產品性能，該應用軟件成功入選伯克利加大SPICE項目，能獲得這一殊榮的電子應用軟件為數并不多。在具體的應用實踐中，該軟件主要應用在電路圖的設計和電路的教學。在這一過程中，參與者可以真實的感受到電路的整個交互式的搭建過程，并且體驗其強大的捕獲、仿真和分析功能。所以在電子學教育中Multisim11.0被廣泛應用，幫助教育工作者實現從理論到原理圖設計甚至電路故障的診斷和測試的完整的綜合設計流程。Multisim11.0的突出性能如下：

1.1 圖形界面比較直觀

Multisim11.0的操作界面具有很強的直觀性，它的呈現方式如同一個正在進行的電子實驗的工作臺，在電路的繪制過程中，只需借助鼠標就可完成電路所需個元件和測試儀器與導線的連接而且，在控制面板上所顯示的模擬電路與操作方式基本一致，在操作過程中可以通過顯示器清楚的看到測量數據，以及各相關數據的波形軌跡和特性曲線，幫助實驗者或者系統維護人員更好的進行電路的維護和保養。

1.2 元器件比較豐富

Multisim11.0和上代的軟件相比，擁有了更為強大的元器件供應，目前在全世界已經有上萬種元件為其提供專業的支持，而且軟件自身可以方便的實現對系統內元件的參數按照實際的需要進行相應的修改，并且軟件本身可以借助自帶的模擬生成器及代碼自創模型實現對自己所需元件的生成與創建，可以說具有很強的智能性。

1.3 較強的仿真能力與豐富的檢測儀器

Multisim11.0和上代的軟件相比，借由SPICE3F5和Xspice的內核作為仿真的引擎，通過帶有的增強設計功能將數字和混合模式的仿真性能進行優化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向導等功能，這些仿真功能在具體的實際操作中發揮著越來越重要的作用。同時，該軟件提供了近20多種的虛擬儀器來實現對各種電路動作的實際監測。例如，比較常見的萬能表，以及函數信號發生器、瓦特表、示波器、字符發生器、邏輯分析儀等設備，雖然這些設備只是該軟件的一個虛擬構成，但它得的設置與運行和真實生活中的一樣，這種交互式的動態顯示幫助我們更好的對模擬或數字電路進行有效的分析。同時，該軟件還可以通過自定義相關儀器來實現電路測試的升級與靈活控制各應用程序的儀器。

1.4 分析手段比較完備

Multisim11.0具有比較完備的分析手段，通過進行對直流工作點的分析，以及交流和瞬態分析來實現對原型開發和測試設計的迅速完成。具體來說，該軟件利用仿真產生的數據來完成數據的執行與分析，這個范圍比較廣泛，從簡單的基本數據到異常的極端數據都可以進行完整的分析，并且每一個數據的分析都為下一步分析做好鋪墊，具有了符合電子行業標準的交互式的測量和分析性能。

1.5 比較好的信息轉換的兼容性

在Multisim11.0軟件中，提供了比較完備的原理圖與仿真數據的轉換。可以通過自帶的相關軟件實現對數據的輸出，可以進行將原理圖輸出到布線，也可以輸出為網絡表文件，對數據進行互聯網的共享。在數據輸出以前，軟件會首先對結果進行分析運算。例如，進行基本的算數運算，三角運算，復合運算，向量運算和邏輯運算等等，從而提高結果分析的可靠性，與此同時，該軟件支持C代碼、匯編代碼以及16進制代碼，并兼容第三方工具源代碼；包含設置斷點、單步運行、查看和編輯內部RAM、特殊功能寄存器等高級調試功能。

2 Multisim11.0的模擬或數字電路故障診斷

在當今社會，數字化發展非常迅速，已經逐漸成為現今世界發展的主要潮流。不夸張的獎，在各個行業各個領域，數字化都有其非常廣泛的應用，這也是未來發展的方向。在數字化的進程中，它發展的主題是電路。從傳統的模擬電路到今天的數字電路，見證者科技的突飛猛進。數字化的核心就是其數字電路，數字電路也是計算機硬件電路和通信電路以及信息自動化的關鍵所在。數字電路經歷了電子管、半導體分立器以及集成電路等重要的歷史發展階段。它是模擬電路的提升與改進，實現了對數字信號進行的數字量化與一系列的數字運算和邏輯運算。由于其較強的穩定性和良好的抗干擾性，自60年代以后得到了非常廣泛的運用，速度比模擬電路還要快。在這中間模擬電路和數字電路在各個領域推廣，極大的帶動了電子產業的發展。尤其是上個世紀末，微型處理器的出現讓數字電路有了本質的提升，規模更大，功能也更加強大。現在已經超過過去的簡單的二進制演變為八進制甚至是多進制。

2.1 模擬或數字電路故障產生的主要原因

在本文中我們重點分析數字電路產生故障的主要原因。首先我們要簡單了解一下數字電路的基本組成單位，那就是門電路。門電路的主要功能是用來實現基本的邏輯運算與復合的邏輯運算。通俗來講，門電路其實就是一個簡單的開關電路。一般我們經常看到的是與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或和同或門等幾種，而這些門電路的主要構成是：半導體二極管、半導體三極管、CMOS等具有開關特性的元件及電阻、二極管。這些開關特性所處的條件不同其元器件所處的跳轉狀態也會不同。所以面對如此多的門電路，尤其是出現了結構比較復雜的集成電路，將電路的大多數部分甚至是全部集中在一個小芯片上，一旦某一物理元件存在缺陷或者出現一些細微的變化，都會影響整個電路的正常運行，嚴重時還會對整個電路造成意想不到的傷害。所以，對正在運行的電路進行定期的診斷顯得尤為重要，另外在電路運行前的檢查也是必要的，例如，各引線之間的連接，以及是否存在短路，各個接口，插件之間的連接是否出現接觸不良等等。

2.2 模擬或數字電路故障的主要特點

數字電路的故障來源門電路，門電路的輸入可以唯一，也可以為兩個，甚至更多，這就會出現信號傳輸的快慢問題，雖然門電路的傳輸時延很小，但是，對于不同的器件材料，延時區別是很多的，比如三極管材料要遠大于CMOS材料的器件。當一個門電路的輸入有多個，且根據不同路徑到來時候，由于時間的先后順序，這就會產生競爭，導致冒險現象。數字電路是用0和1表示電平信號的高低，但是在數字電路的傳輸過程中依然是電流或者電壓的傳播，在每（下轉第175頁）（上接第85頁）一個門電路中，或多或少都會有耗能器件，這時候，隨著信號的流通，耗能必不可少，這就可能影響電平的情況，甚至會影響門電路的驅動問題，即前一個門電路的輸出達不到驅動下一個門電路的能力，這會使電路無法正常工作。信號在傳輸的過程中也會收到外界電磁的影響，這可能會是信號的電平發生改變，從而影響電路的功能實現，乃至出現錯誤的邏輯關系，這些情況都是隨機的，不可預見的，我們很難控制，我們所能做的僅僅是盡量避免這些情況的發生，所以我們要知道數字電路會存在哪些故障的隱患，從而達到減少電路故障的發生概率。

2.3 Multisim11.0在模擬或數字電路故障診斷

Multisi11.0作為美國國家儀器有限公司推出的一款比較優秀的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。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。因此本文借助其強大的仿真性能來完成它對模擬與數字電路的故障診斷。

經過Multisim11.0在模擬或數字電路的應用，我們發現該軟件比較直觀的將電路故障所處的位置通過數據分析和運算以后，傳出到我們面前。我們比較直觀并且準確的找到故障所在模塊，借助診斷備件將其進行替換。尤其是該軟件自帶的升級功能幫助我們更好的做好了電路故障的預警機制，為故障的及時判斷和準確分析提供了強有力的支持。

同時借助該軟件的各個元件，我們對時序電路的故障進行了比較有效的診斷。因為時序電路存在時序，所以電路需要在一定時序的作用下才能實現其功能，這就讓其測試問題變得復雜，借助Multisim11.0軟件我們還是可以對電路的功能進行檢測的，雖然時序電路是一個很龐大的整體，但是我們可以借助Multisim11.0軟件將其劃分為不同的小部分，當然部分的劃分還要根據電路所實現的功能的不同，對此我們可以對小部分電路的功能進行檢測，從而實現對整體電路的檢測。

在過去的模擬與數字故障診斷方法中，直方圖法是一種比較科學的檢測方法，一般廣泛用于模數轉換電路靜態參數測試中，但很少用于內建自測試的設計中。本文借助了Multisim11.0其自帶的一種基于碼密度直方圖分析算法測試模數轉換電路靜態參數的內建自測試結構。該內建自測試結構包括一個用于生成測試信號的模擬信號發生電路，以及簡化的模數轉換電路靜態參數測量算法。經過檢測發現該結構不僅硬件開銷成本低、測試速度比較快，而且能夠測試獨立的模數轉換電路電路。通過仿真試驗表明，該信號發生器能按設計要求準確生成所需要的幅度、頻率均可調的模擬測試信號。

本文還根據實際操作需要，借助Multisim11.0軟件研究神經網絡在模擬電路故障診斷中的應用。由于傳統神經網絡的模擬電路故障診斷方法普遍存在網絡收斂慢、易陷于局部最優等缺陷。因此，本文借助Multisim11.0軟件對容差模擬電路故障診斷的新方法，該方法能對沒有任何先驗假設的測試數據進行準確的診斷。與傳統的普通神經網絡相比較，這種方法給出的模糊神經網絡的學習既包括網絡權值的修正，也包括模糊神經元中隸屬度函數參數的調整，而且其模糊推理體現出來的權值易于理解。最后也取得了非常好的效果。這也是通過求得電路的故障檢測序列，在加于待測電路中，對比于電路的功能實現情況得出故障存在與否。故障檢測試驗大致分為3步，第一是引導階段，將電路從未知狀態引導至預定狀態，第二步是驗證是否存在電路所具有的所有狀態，第三步驗證電路中的狀態是否可以按電路的功能實現狀態的轉換。經過Multisim11.0的一系列工作，成功的實現了對數字電路的診斷。

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[3]《電子電路制作指導》P151-161主編：張憲、何宇斌化學工業出版社出版2006年1月第一版（振蕩電路）

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【關鍵詞】Multisim 虛擬仿真 LC串聯諧振 實驗教學

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）03B-0093-03

Multisim 是美國IIT 公司開發的EDA軟件ElectronicsWorkbench （簡稱“EWB”）的升級版， 該軟件專門用于電路仿真設計，是目前常用的操作方便、界面直觀、分析功能強大的仿真軟件，它主要完成電路設計的原理圖輸入、電路仿真和PLD設計等功能。

一、Multisim軟件的優點及其在仿真實驗中的應用

（一）Multisim 軟件的優點

Multisim 軟件的主要優點有：一是將原理圖的創建、電路的測試分析和結果的圖表顯示等全部集成到同一個電路窗口，整個操作界面如同一個實驗工作臺，實驗所需的元件、儀表等都存放在一個平臺上，便于操作。二是該軟件配備了大部分常用電路實驗所需的儀器，如數字萬用表、函數信號發生器、示波器、波特圖示儀、失真儀、網絡分析儀、邏輯轉換儀和字信號發生器等虛擬儀器。在Multisim Database 元件庫中還存放包括電源類、基本元件類、數字元件類、模擬元件類、指示部件、控制部件等多種虛擬元件模型，基本滿足一般電路的實驗仿真要求。三是具有直流電路工作點分析、瞬時分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數掃描分析、溫度掃描分析、零極點分析、傳輸函數分析、靈敏度分析、最壞情況分析、蒙特卡羅分析、直流掃描分析、批處理分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等多種電路基本分析方法，適用于各種基本電路的分析設計。在教學中，如何將這些先進的計算機仿真手段運用到電類課程實驗教學中去，使之為教學服務，改進傳統的教學手段和方法，提高實驗教學質量，是教師所面臨的新課題。

（二）Multisim 軟件在仿真實驗的流程應用

在電類課程實驗教學中，使用Multisim軟件替代部分真實實驗，獲得與真實實驗基本相同的效果，達到掌握電路工作原理、驗證電路定理、了解電路動態響應過程等的目的。運用Multisim軟件進行仿真實驗的流程，如圖1所示。首先，根據電路的要求或工作原理設計正確的原理圖。其次，根據原理圖在Multisim工作區創建仿真電路原理圖，設置電路參數，并根據電路參數求出理論結果及有關波形圖，從而調出虛擬儀器進行數值測量及檢測波形是否正確，如果仿真結果不正確，應分析原因并檢查電路參數設置及電路連線是否正確。再次，進行實驗仿真分析，直到仿真結果與理論完全一致為止。最后，記錄有關仿真結果，進行總結交流并寫出實驗分析報告。

總之，在電類課程教學中采用Multisim軟件作為實驗課程教學的輔助教學手段和實驗工具，不僅彌補了學校由于實驗場地、儀器設備和經費缺乏等因素帶來的不足，而且避免了因錯誤操作而對儀器造成損壞，并對某些實驗中不易觀察到的現象，也可以進行模擬仿真，極大增強了電類課程實驗教學的效果。

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關鍵詞：Proteus仿真軟件；555時基電路；D觸發器；編碼器；譯碼器

一、引言

數字電路課程設計是電子專業類脈沖與數字電路課程的一個綜合運用，遵循中職“做中學、做中教，理實一體化”的指導思想，在這門課程的教學過程中，筆者采用了搶答器的設計來進行這門課程的課程設計，通過完成這個課程設計來提高學生的知識整合能力。因此，我們需要一種形式多樣、色彩豐富、能滿足學生動手欲望的教學方式，在教學中筆者引入了仿真技術進行教學。通過仿真，學生不僅整合了脈沖與數字電路知識，也提高了自己分析電路故障、了解電路工作原理的能力，為后續課程的學習提供了有力的保證。

二、PROTEUS仿真軟件的介紹

現代計算機應用技術的高速發展，催生了多種應用于電子電路設計的仿真軟件，Proteus軟件就是其中很成功的一種。該仿真軟件具有以下功能特點：

（一）組成。

包括ISIS、ARES 等模塊，ARES 模塊主要用來完成PCB的設計，而ISIS 模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其電路組成系統仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統仿真等功能；帶有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。

（二）功能。

Protues可以實現原理圖的捕獲、電路分析、交互式仿真、電路板設計、仿真測試、射頻分析、單片機等高級應用。我們在實際應用中，更多的是使用 Proteus ISIS 模塊完成數字電路中原理圖的繪制與仿真。是因為它具有以下兩大功能特點：

（1）具有強大的原理圖繪制功能。它有著直觀的操作界面，能方便快捷調整電路參數，Proteus能模擬真實的電路板在通電后工作情況是否正常，并且可以方便快捷的修改電路設計及參數及對電路進行調試，同時可以看到修改參數后的效果。它有著豐富的元器件庫、豐富的測試儀器儀表、完備的分析手段、強大的仿真能力、完美的兼容能力，Proteus 能提供數量龐大的電子元件（分立元件和集成電路、模擬和數字電路）的電路符號、仿真模型和外形封裝。總之，該軟件是一款集單片機和spice分析于一體的仿真軟件，功能極其強大。

（2）提供軟件調試功能。在硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態。同時支持第三方軟件繪編譯和調試環境，如Keil 51 uVisiin2等軟件。

Proteus VSM 的核心是 ProSPICE，這種仿真系統組合了 SPICE3f5 模擬仿真器核和基于快速事件驅動的數字仿真器。它主要的特點是能把微處理器軟件作用在處理器上并和連接該微處理器的任何模擬和數字器件協同仿真。SPICE 內核的使用使用戶能采用 數目眾多的供應廠商提供的SPICE 模型，它界面易學，在調試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。這特點針對單片機系統設計極為有利。

三、用PROTEUS仿真軟件進行課程設計的應用實例

筆者在課程中引用仿真軟件進行這一課程綜合設計。下面以項目“四路搶答器”的 Proteus 仿真設計來進行這個課程設計。四路搶答器在PROTEUS7.8環境下設計并仿真，設計電路如圖1所示。

該電路包括四個部分：振蕩電路、觸發鎖存電路、編碼電路及譯碼顯示電路。電路由NE555、4D觸發器74LS175、4個搶答按鍵、4輸入或非門74LS20、2輸入與非門74LS00、CD4532編碼電路、74LS47譯碼顯示電路、1個清零復位按鍵和4個發光二極管、一個共陰極數碼管組成。搶答開始前，主持人按動“復位”鍵清零復位，作好搶答準備，搶答隊員開始搶答。若“SB1”鍵按下，對應的指示燈LED1點亮，同時數碼管顯示“1”，此時，其它按鍵按下，均不改變顯示狀態，維持LED1燈亮，1隊回答完問題后，開始下一題搶答前，主持人必須按動“復位”健清零。

圖1四路搶答整機仿真電路圖

（一）單元電路的設計及元器件的選擇。

1.555振蕩電路。電路如圖2所示，采用一塊NE555及電阻、電容來實現，它的周期由圖中R10、R11以及C1的參數大小決定，它們的關系是T=0.7（R10+2R11）C。這個脈沖信號經3腳輸出送到與非門7400的4腳，經6腳送到4D觸發器的圖2555振蕩電路仿真CLK觸發端。由于74LS175是D觸發器，需要時鐘脈沖的上升沿觸發，所以電路中使用一片7400，使時序滿足觸發器的要求。從圖2的仿真中可以看出輸出信號的頻率是14Hz。該設計中取R10及R11的值為1KΩ，電容C1的電容量是33μF，經計算周期大約是69ms，頻率是14.4Hz，與仿真得到的數值基本一致。該電路為搶答鎖存電路提供一個上升沿觸發信號。

2.搶答及鎖存電路。

（1）搶答準備。搶答及鎖存電路采用D觸發器74175、4輸入與非門7420、2輸入與非門7400構成。接通電源時，輸入狀態為零，輸出顯示為零，但由于觸發器在電源接通瞬間，輸出狀態有不確定因素（由于本設計無開機復位電路），所以，在搶答前，主持人必須按一下“復位”鍵清零，作好搶答前的準備。在沒有按下搶答按鍵的情況下，D觸發器輸入全部為零，此時無時鐘脈沖信號，D觸發器仍保持原“0”狀態。

（2）搶答按鍵。四個隊分別控制四個搶答按鍵，對某一個問題進行搶答時，其中一個隊按下按鍵，如“SB1”鍵，D觸發器4腳輸入為“1”電平，對應輸出2腳為“1”電平，而與其對應的反相輸出3腳為“0”電平，為對應的指示及鎖存作好了準備。

（3）邏輯電路。555振蕩電路為D觸發器提供一時鐘脈沖的上升沿觸發信號。當某一按鍵如“SB1”鍵按下，3腳“0”信號加入U2A的一個輸入端，其輸出“1”，經U3A輸出“0”，封鎖了上升沿觸發信號，也就封鎖了其它選手的搶答按鍵，即使此時有鍵按下，對D觸發器沒有影響，不能改變輸出指示狀態。電路如圖3所示。

3.編碼電路。

在此電路中采用編碼器CD4532來實現，這是八——三編碼器，電路如圖4所示。輸入高電平有效，即在輸入數據端出現高電平時進行編碼。因為電路只是采用了四路進行搶答，所以在此設計中只采用D1到D4這四個輸入，其余沒有用到的四個輸入端做了接地處理，不能空著也不能接高電平。如果選手按了“SB1”按鈕，相應的發光二極管LED1亮，同時CD4532的D1端（11腳）為“1”電平，對應Q2Q1Q0輸出為“001”。

圖3搶答及鎖存電路仿真

圖4CD4532編碼電路

CD4532編碼的原理如表1所示：

表1CD4532邏輯功能真值表

4.譯碼及顯示電路。電路采用譯碼器74247及共陽數碼管構成，電路如圖5所示。把編碼器的Q2Q1Q0分別與譯碼器74247的CBA相接，因為本電路只是用到四組搶答，顯示的數字只是“1、2、3、4”，對應的編制碼是“0001、0010、0011、0100”，所以高位“D”接地，74247是低電平輸出有效，它的邏輯功能如表2所示。

表274247邏輯功能真值表

圖5七段譯碼與顯示仿真電器

（二）電路的仿真。

1.新建設計文件。打開Proteus ISIS工作界面，選擇菜單“文件”——“新建設計”命令，彈出選擇模板窗口，從中選擇“DEFAULT”模板，單擊“確定”按鈕。這樣一個新的設計文件就建立起來了。

2.元件選擇。在畫原理圖之前，應將電路圖中所用元件從庫中選擇出來從庫中選擇元件時，可輸入所需元件的全稱或部分名稱，元件拾取窗口可以進行快速查詢。本設計要用到的器件有：元件中的555定時器、電阻 Resistor、地線 GROUND、電容 CAP、七段數碼顯示器、顯示譯碼器74247、與非門 7400、7420、按鈕、發光二極管。在模型選擇工具欄中選元件（默認），單擊 P 按鈕，出現挑選元件窗口，篩選出所需器件，雙擊將其放入元件列表中。

3.放置元件。（1）元件的放置。在元件列表中左鍵選取某元件，在原理圖編輯窗口中單擊左鍵，該元件就到原理圖編輯窗口中，同樣放置其他各元件。用鼠標右鍵單擊元件會出現該元件的快捷菜單，此快捷菜單中有移動、以各種方式旋轉和刪除命令。

（2）電源和地的放置。單擊元件工具箱中的終端按鈕圖標：則在對象選擇器中顯示各種終端，從中挑選出地 GROUND，電源POWER，并在原理圖編輯窗口中左擊放置到原理圖編輯窗口中。

（3）連線。將光標靠近一個對象的引腳末端，該處將自動出現一個紅色小方塊，單擊鼠標左鍵，拖動鼠標，放在另一個對象的引腳末端，該處再出現一個紅色小方塊，再單擊鼠標左鍵，就可以在兩個引腳間畫出一根線來，如果需要拐彎，則只需要拐彎處單擊一下鼠標左鍵即可。

4.仿真運行。電路原理圖畫好并檢查通過后，就可以仿真運行，仿真電路圖如圖1所示。仿真時，元件引腳上的紅色代表高電平，蘭色代表低電平，灰色代表懸空。電路中555定時器提供秒脈沖信號，其參數要經過多次調試才能滿足設計要求。采用 Proteus 軟件仿真的方法體現出了明顯的優勢。

四、結語

從上述課程設計可以看出，引入仿真技術之后，真正把課堂還給了學生，學生成了教學活動的主角，整個教學活動是學生在教師引導下的實踐、總結、分析、討論，沉悶的課堂變得生動，學生的動手欲望得到了滿足，學生的學習熱情被充分的調動起來。他們對知識有了較為全面的整合，分析電路故障的能力也有了極大的提高。

同時，通過虛擬實驗平臺上提供了大量的虛擬儀器和虛擬電子元件供學生使用，激發了學生的創造性，在數字電路課程設計中起到了極其重要的作用。

參考文獻：

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“模擬電子技術”是電子信息類專業的重要學科基礎課程。該課程內容豐富，既有模擬電子技術的理論分析，又強調模擬電路的工程性和實踐性；既要掌握模擬電子電路的基本概念、基本電路及其分析方法，又要求對電路進行定性分析和近似分析，學會辯證、全面地分析問題和解決問題。通過本課程的學習，培養學生繼續深入學習和接受電子技術專業知識的能力，培養學生系統的觀念、工程的觀念、科技進步的觀念和創新意識，學習科學的思維方法。因此，普遍認為該課程“入門難”，在教學過程中各個知識點的銜接以及各個教學環節的配合十分重要。

二、課程結構與基本教學要求

“模擬電子技術”是電子信息類專業及其重要的學科基礎課程之一，“電路分析基礎”是與其直接相關的先修課程，此外還包括“高等教學”和“普通物理學”等相關課程。“數字電子技術”、“電子線路課程設計”、“高頻電子電路”、“半導體集成電路基礎”等后續課程與本課程密切相關，傳感器原理、嵌入式系統以及畢業設計等也與本課程的聯系比較緊密。結合電子科學與技術、微電子科學與工程的專業特點，在本課程教學過程中，我們注意本課程與后續課程的內容銜接，盡量避免復雜的公式推導，注重分析問題能力的培養。

1.課程的基本結構。為使學生對電子電路建立起系統的觀念、工程的觀念和創新意識。首先，要培養學生分析問題的能力，使其“會”讀圖，能對電路進行性定性分析，其次，要求能夠進行定量計算。以我院電子科學與技術，微電子科學與工程兩個專業為例，“模擬電子技術”教學計劃共64學時，其中56學時為課堂理論教學，8學時為實驗教學。為進一步培養學生的動手能力，隨后安排2周的電子電路課程設計，作為實踐環節的補充。經過比較甄別，采用文獻[1]作為基礎教材。教材遵循“先器件后電路，先小信號后大信號，先基礎后應用”的規律編排內容，為相關課程的學習打下較好基礎。在應用方面，是圍繞信號的放大、運算、處理、轉換和產生來介紹。

2.本課程的教學內容。在教學內容安排上，除去緒論部分，筆者將課程內容分成4個單元，如表1所示。第一單元講述常用半導體原理，及其與分立元件組成的放大電路的原理；二、三單元分別為集成運算放大電路的原理及其應用；關于直流穩壓電源的內容為第四單元。其中每個單元安排2學時的實驗課程，分別為三極管放大電路（單級、差分）、運算電路、反饋放大電路和直流電源，考慮與實踐環節“電子線路課程設計”的銜接，僅安排驗證性實驗。

三、教學模式的改革思路

1.優化教學內容。我們以所選用教材為根本，考慮教學學時有限，以及相關知識點的銜接，對教學內容做了一些優化。如表1所示，第一單元內容包括半導體器件及其基本放大電路，以雙極性器件為主，單極性器件的學習做好與后續課程銜接即可。其中多級放大電路部分主要講述差分放大電路；考慮知識點的連貫性，特別是把教材第9章關于功率放大電路的內容作為分立元件放大電路的應用，與多級放大器的輸出級部分一起講授。在此，要特別注意本課程“入門難”在該部分教學內容中充分體現；例如關于PN結單向導電特點，應避免復雜的理論和公式推導，在教學時可先由線性電阻的雙向導電性對比PN結的單向導電性，比較其伏安特性曲線，使其特點一目了然。隨著信息技術的發展，集成放大電路的應用越來越廣泛。學習第二單元集成放大電路的原理及特點，特別要注意與后續課程“半導體集成電路基礎”的銜接，關于集成放大電路的原理此處應重視其外特性，重點分析集成放大電路的頻率響應和放大電路中的反饋。第三單元，集成運算放大電路的應用，包括基于集成運算放大器的信號運算與處理以及波形發生與轉換電路。此處應注意與“高頻電子線路”課程的銜接，波形發生電路重點講述RC正弦波振蕩電路即可，在內容上要避免不必要的重復。第四單元，直流穩壓電源，講述小功率整流濾波電路和串聯反饋式穩壓電路，并安排2學時的實驗。考慮到在本課程的教學過程中，已將關于電子線路讀圖的方法穿插到相關章節；沒有單獨安排第11章“模擬電子電路的讀圖”的教學內容。

2.合理安排相關知識點的教學順序。為培養學生綜合應用所學知識解決問題的能力，要明確“學以致用”的道理；即學習器件原理的目的是為了組成功能電路。遵循這個理念，合理安排相關知識點的教學順序，深刻領會知識點的內涵是教學過程中一個重要環節。首先，針對第一單元知識點的教學順序做了一些調整。在學習三極管基本原理后，接下來便是三極管基本放大電路的學習；其次，考慮為CMOS集成電路的學習打下基礎，關于場效應管原理其基本放大電路的學習雖非重點內容，但卻是必不可少的。另外，關于差分放大電路以及互補輸出電路的學習，需注意與集成運算放大電路的關系。第三單元分析非正弦波發生電路是一個難點，在教學過程中應引導學生應用“電路分析基礎”課程“RC電路三要素法”定理分析非正弦波發生電路工作原理，則問題可迎刃而解。“電路分析基礎”課程中所學“電流節點定律”、“電壓回路定律”、“線性電路疊加原理”、“戴維寧定理”和“諾頓定理”等理論是從事模擬電子線路分析的基本定理，必須牢記。

3.完善多媒體教學課件，做好板書與多媒體教學相結合。多媒體教學以信息量大、圖文并茂等優點，在當前電子信息類專業課的教學已普遍采用，很多教材配套多媒體課件，甚至出現在課教學過程中完全丟棄板書的現象。但必須注意多媒體教學節奏快，學生很難有時間做課堂筆記，容易產生“夾生飯”。對此，我們首先完善了與教材配套的多媒體教學課件，根據上文3.1和3.2所述優化教學內容和知識點順序，特別參考相關文獻對一些知識難點分解、細化，經過近3年的不斷完善基本形成具有特色的“模擬電子技術基礎”多媒體課件。同時，對一些比較適合板書講解的知識點，注意做好傳統板書與多媒體相結合；例如二極管整流濾波、放大電路圖解分析法、放大電路交流等效電路、非正弦波發生電路的過程分析等，在講解過程中通過板書一步步地畫出相關波形有利于充分理解其內涵，培養學生的學習興趣、增強學生的自主學習和實踐動手能力。

4.以能力培養為導向，充分調動學習主動性。以能力培養為導向，注重學生的綜合素質與創新能力的提高。探索師生互動的課堂教學模式，提倡和鼓勵學生自主學習，讓學生真正參與教學。以應用為背景，采用提問的方式，激發學生學習興趣，破解本課程“入門難”的問題。在一輪教學過程，按照“回顧要點—提出問題—分析問題—當堂小結”的順序組織授課內容，除了要求完成相應的作業題目，每個知識點均設計1~2題小結性質的問題進行提問，并引導學生當堂解答，或作為課后作業在下次課隨機抽取學生講述該題目的解答，鼓勵學生發表見解，大膽質疑。以此使學生充分參與教學，激發學習興趣，調動其學習積極性。

篇9

1.1基本思路以職業崗位工作過程為主線，以智能小家電為載體，通過對典型工作任務分析，形成職業能力標準，最后構建課程體系。根據電子企業的五個典型生產過程及相關崗位群對能力、知識、素質的要求，由行業專家（電子企業的技術總監、產品研發部的技術骨干等）和課程專家（資深專業教師）共同確定四門核心課程：《電路原理及產品應用》、《PCB設計與應用》、《單片機原理與應用》、《電子產品綜合設計》，并以此為框架來完成課程體系整體設置。

1.2課程體系的構建與實踐課程體系的構建源于對工作過程的分析，通過對電子企業生產過程中的五個典型流程及相關崗位群工作任務的詳細分析，我們最終確定了含198個能力點的電子企業職業能力標準，由此構建如表1所示的應用電子技術專業課程體系。課程的設計、組織與實踐，則是以典型智能小家電為載體，通過對這些小家電控制電路板工作原理的分析講解，對整機電路板的制作、調試將本專業的核心課程的基本理論知識涵蓋進去。載體的遴選是關鍵，它將直接關系到項目化課程設計的難易及教學實踐的質量。載體遴選原則是：①知識的涵蓋性，即所選的載體要盡可能多的涵蓋本課程的基本理論知識；②教學實踐的可操作性，即所選的載體要便于教學情景的設計、教學活動的展開。《電路原理及產品應用》這門課程涵蓋了“模擬電路和數字電路”兩門電子技術基礎的理論知識，屬于比較抽象難懂，學生感到很難學的一門課程。為激發學生的學習興趣、增強他們的感官認識、提高教學效果，我們從浙江瑞德電子科技有限公司開發的智能小家電中精心挑選出若干個產品，盡可能多的涵蓋本課程的理論知識。當然這些產品電路不可能將電子技術理論的知識全部包括進來。因此，我們再挑選4~5個有趣、實用的小電路進行補充。讓學生始終處在實踐操作中學習電子技術的理論知識，其實，模擬電路的教學有些方面和電腦的操作很相似，某些知識點怎么講學生就是不明白，通過實際電路的制作，學生很快就能理解了，并且這種體驗是深刻的，記憶能長久地保持。《單片機原理與應用》采用模塊化、項目化的教學模式，將課程的內容分為三個模塊，分別為循環彩燈模塊、電子打鈴裝置模塊和智能溫度測控裝置模塊。模塊的遴選依據從簡單到復雜，由點到面，循序漸進的原則，其內容如表2所示。教學思路：采用項目化任務驅動方式，開始教師指導很詳細，手把手地教；然后逐漸放手以學生的項目小組互幫互助，相互學習為主；到最后教師完全放手，只作簡單指導、點評。各門課程教學內容的組織、選取應注意一致性和協調性。（1）課程載體的遴選應注意一致性，如《電路原理及產品應用》和《電子產品綜合設計》這兩門課程選取相同的產品電路作為課程載體；《單片機原理與應用》和《電子產品綜合設計》這兩門課程中所涉及的單片機選取相同型號的芯片；《單片機原理與應用》和《電子產品綜合設計》這兩門課程中所用到的傳感器應作為《傳感器原理與應用》的重點內容進行講解訓練。（2）課程間知識的交叉、銜接部分處理應注意合理性、科學性，如“信號調理電路”、“接口電路”牽涉到四門課程《電路原理及產品應用》、《傳感器原理與應用》、《單片機原理與應用》和《電子產品綜合設計》，這部分內容的教學既不能重復更不能遺漏，通過教研會議的討論、分析，大家一致認為這樣安排比較科學，即先由《電路原理及產品應用》打點基礎，然后在《傳感器原理與應用》中重點講解、訓練。《PCB設計與應用》這門課程應以后續課程所選用的智能小家電控制電路為藍本來展開教學，即將控制電路分割成若干小的功能模塊電路，采用項目化任務驅動方式，通過對一個智能小家電控制電路的PCB電路板的設計學習，來訓練PCB設計的基本原理、方法、技能，課程結束，學生在掌握Protel軟件使用方法、PCB設計主要技術的同時，學生上交一塊標準的智能小家電控制電路的PCB板，為后續課程《單片機原理與應用》和《電子產品綜合設計》作準備。崗位能力課程《PCB設計與應用》、《印制電路制造工藝》、《電子產品檢測》、《電子產品的結構裝配工藝》、《電子產品品質管理》的教學應引入國家、行業的相關標準作為實施課程教學目標的主要依據，這樣能增強教學內容的實用性和針對性，拉近課程和崗位之間的距離，提高知識的利用率。同時這些課程在教學安排上打破傳統的模式，采用一種和生產實際更接近的方式，即在投資一億元完全按企業車間標準建設的湖州職業技術學院實訓中心（也是湖州市的實訓中心）連續安排若干周進行教學，這樣能真正做到教、學、做一體化，實現工學結合。畢業設計、頂崗實習兩者合二為一，設計課題來源于實習崗位，由企業高工、生產經理和本專業教師共同指導。實習內容和形式也有所創新，實習崗位原則上兩周一輪換，但前提是學生必須通過崗位考核，否則繼續留在原崗位上直到通過為止，學生只有通過所有的崗位考核才能拿到相應的實習學分，否則不能畢業。為豐富學生的實習生活，由企業技術人員、管理人員定期作一些講座，內容涉及企業文化、工藝創新、技術創新、營銷策略等，時間一般安排在晚上。

2課程建設的成效

經過近些年不斷探索、實踐、發展，我校的應用電子技術專業已成為浙江省的特色專業，人才培養質量穩步提升，得到了職教專家、兄弟院校及社會的廣泛認可。從2009年至今已連續承辦了5屆浙江省大學生電子設計競賽。本專業的學生參加全國、全省各類大學生電子設計競賽成績名列浙江省前茅，共獲得全國一等獎3項、二等獎5項，全省一等獎6項、二等獎9項。本專業的畢業生對口就業率保持在96%以上，所培養出的優質品牌學生已成為長三角地區一些中小電子企業的技術骨干。由于本專業畢業生的整體素質高、專業技能過硬，所以得到用人單位的一致好評，現在已和浙江省瑞德電子有限公司、湖州生力電子有限公司、湖州海振電子科技有限公司、湖州泰侖電力設備有限公司等企業簽署了校企合作協議，湖州職業技術學院應用電子專業成為上述企業的人才儲備基地；上述企業則為本專業的校外實訓、實習基地；“浙江瑞德”專門為本專業學生設立獎學金，而本專業則承諾每年為“浙江瑞德”培養幾名品牌學生，擴充他們的研發團隊。

3結束語

篇10

直流伺服電機具有響應快、低速平穩性好、調速范圍寬等特點，因而常常用于實現精密調速和位置控制的隨動系統中，在工業、國防和民用等領域內得到廣泛應用，特別是在火炮穩定系統、艦載平臺、雷達天線、機器人控制等場合。盡管交流伺服電機的發展相當迅速，但在這些領域內還難以取代直流伺服電機。傳統的直流調速系統包含2個反饋環路，即速度環和電流環，采用測速機、電流傳感器（霍爾器件）及模擬電子線路實現速度的閉環控制。現代數字直流伺服控制則采用高速數字信號處理器（DSP），直接對速度和電流信號進行采樣，通過軟件實現數字比較、數字調節運算（數字濾波）、數字脈寬調制等各種功能，從而實現對速度的精確控制。二者相比，模擬調速系統結構簡單、成本低、可靠性高，但調試較復雜，因為其電路參數的修改往往需要硬件上的改動；而數字調速系統結構復雜、成本高，但是調速精度很高、調試過程也較容易，調速系統的性能可以由軟件進行控制。

本文介紹一種方法，介于模擬調速及數字調速二者之間，即采用可編程模擬器件（ispPAC10）實現模擬調速系統，系統的電路參數可以通過軟件進行調整，并且可以對建立的系統模型進行仿真。采用這種方法對原有的直流調速器一種CCD相機的自動變焦系統進行改進，取得了很好的效果。

2模擬直流調速系統的組成和工作原理

模擬調速系統一般是由2個閉環構成的，既速度閉環和電流閉環，為使二者能夠相互協調、發揮作用，在系統中設置了2個調節器，分別調節轉速和電流。2個反饋閉環在結構上采用一環套一環的嵌套結構，這就是所謂的雙閉環調速系統，他具有動態響應快、抗干擾能力強等優點，因而得到廣泛地應用。圖1是系統的結構框圖，其中ASR，ACR分別是速度和電流調節器，通常是由模擬運放構成PI或PID電路；信號調理主要是對反饋信號進行濾波、放大。考慮到直流電機的數學模型，模擬調速系統動態傳遞函數關系如圖2所示。</DIV>

以速度調節器ASR為例，其線路原理如圖3（a）所示，其中Zin（S）表示輸入網絡的復數阻抗，Zf（S）表示反饋網絡的復數阻抗。

這樣：

即調節器的傳遞函數等于反饋網絡與輸入網絡復數阻抗之比。所以，改變Zf（S）和Zin（S），就可以獲得所需要的傳遞函數，以滿足系統動態校正的需要。圖3（b）所示的PI調節器，其動態結構如圖4所示。

其中：

在模擬調速系統的調試過程中，因電機的參數或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換R，C等元件來改變電路參數，以獲得預期的動態性能指標，這樣做起來非常麻煩，如果采用可編程模擬器件構成調節器電路，系統參數如增益、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調試起來就非常方便了。下面以圖3所示PI調節器為例，說明如何應用可編程模擬器件—ispQAC10實現模擬調節器電路。

3實現方法

3．1ispPAC10簡介

ispPAC10是Lattice公司生產的一種在系統可編程模擬器件，采用非易失性E2CMOS工藝，其內部的模擬部件塊“PACblocks”無需外接電阻、電容等元件，便可代替傳統的模擬電路，如運算放大器、濾波器等；通過軟件編程，可實現電路的設計和修改，極大地縮短了開發、調試周期，具有很高的性能價格比。Lattice公司為開發ispPAC10而提供的集成軟件包PACDesigner功能強大、易學易用，可以在網上下載。ispPAC10內部包含4個模擬部件塊—內部結構如圖5所示。

PACblock電路原理圖如圖6（a）所示，圖6（b）是PAC-Designer軟件包中PACblock的表示。

其傳遞函數關系如下：

這樣，式（3）還可以寫成如下形式：

通過式（4）、式（5）以及圖6（b），可以看出PACblock模塊具有比例、求和、積分、濾波等基本運算功能，而1片ispPAC10包含4個PACblock模塊，每個模塊都有2組差動輸入、1路差動輸出。

將這4部分適當地連接，便可形成較復雜的模擬電路。

3．2ispPAC10實現調節器電路

以圖（3）所示具體電路為例，設R0＝10kΩ，C0＝0．15μF，Rf＝40kΩ，Cf＝0．5μF，其傳遞函數如圖7所示。

為了用ispPAC10實現上述結構，需將其變成圖8所示的形式。

現在可以用ispPAC10直接實現上述調節器，具體電路如圖9所示，其中運放的增益、電容的取值是通過軟件PAC-Designer設定的。