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电路仿真软件

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电路仿真软件范文第1篇

关键词 Multisim仿真;电子电路设计;抢答器

中图分类号:TP319.9 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2015)10-0035-03

Abstract Introduces the function and characteristic of Multisim simu-

lation software, and describes the use of Multisim simulation software for electronic circuit design process with a digital responder

design as an example.

Key words Multisim simulation; electronic circuit design; responder

1 前言

随着电子电路复杂程度越来越高、更新速度越来越快、设计规模越来越大、推向市场时间越来越短,这就迫切需要实现设计工作的自动化。电子设计自动化(EDA)技术的出现,改革了传统的电子电路设计方法。

2 Multisim仿真软件的功能及特点

Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件,可实现原理图捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等功能;具有如下特点:界面设计人性化、操作简洁明了、元件库规模庞大、仪器仪表库种类齐全(包括函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪等)、分析功能强大(包括直流工作点分析、交流分析、噪声分析等)。

3 应用实例

以数字抢答器的设计为例,阐述采用Multisim仿真软件进行电子电路设计的过程。

设计任务和要求 用中、小规模集成电路设计一个数字抢答器,设计要求:

1)抢答器可同时供8名选手参加比赛,每个选手拥有一个抢答按键,分别用按键J0~J7表示,按键编号和选手编号相同;

2)主持人扳动控制开关J8,可控制系统的复位和抢答的开始;

3)抢答器具有第一抢答信息的鉴别、锁存和显示功能,抢答开始后,第一抢答者按动抢答按键时,该选手的编号立即被锁存,并显示在LED数码管上,控制电路使扬声器发出报警声音,并对输入电路进行封锁,使其他选手的抢答不起作用;

4)抢答器具有定时抢答功能,主持人通过设定一次抢答时间,控制比赛的开始和结束[1]。

电路组成 抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路由主持人控制开关、抢答按键、控制电路、优先编码器、锁存器、译码器、编号显示器和报警电路构成,完成基本抢答的功能;扩展电路由秒脉冲产生电路、定时电路、译码器和定时显示器构成,完成定时抢答的功能。

抢答器工作过程:首先,接通抢答器电源,主持人将开关J8置于复位位置,禁止抢答器工作,编号显示器被熄灭,定时显示器显示定时时间;然后,主持人将开关J8置于开始位置,允许抢答器工作,计数器进行减计时;当选手在定时时间内抢答时,计数器停止工作,编号显示器显示抢答选手的编号,定时显示器显示剩余抢答时间,并禁止其他选手随后的抢答;当定时时间到,但无人抢答时,系统报警,并禁止选手超时抢答。

电路设计及仿真

1)抢答器电路。抢答器电路如图1所示。优先编码器74LS148能鉴别第一抢答者的按键操作,并使其他选手的操作无效;RS锁存器74LS279能锁存第一抢答者的编号,并经译码器74LS48译码后显示在LED数码管上。

抢答器电路仿真波形如图2所示。借助于Multisim仿真软件中的逻辑分析仪,可对抢答器电路的多路逻辑信号同步进行高速采集和时序分析。将逻辑分析仪的输入端口相应地连接到电路的如下测试点上:开关J8,74LS279的输出端Q4、Q3、Q2、Q1(EI、BI),按键J7、J6、J5、J4、

J3、J2、J1、J0。被采集的输入信号将显示在屏幕上。

由图2可知,在第一个Clock脉冲的上升沿,主持人将开关J8置于复位位置时,74LS279被复位,禁止锁存器工作,其输出Q4Q3Q2Q1=0000。于是,74LSl48的选通输入端EI=0,允许优先编码器工作;74LS48的消隐输入端BI=0,编号显示器被熄灭。在第一个Clock脉冲的下降沿,当主持人将开关J8置于开始位置时,允许优先编码器和锁存器工作。在第二个Clock脉冲的下降沿,将J6按键按下时,74LSl48的输出A2A1A0=001,GS=0,经RS锁存后,Q4Q3Q2Q1=1101。于是,Q1=1,使BI=1,允许74LS48工作;Q4Q3Q2=110,经译码显示为“6”。此外,Q1=1,使EI=1,禁止74LSl48工作,封锁了其他按键的输入(即在第三个Clock脉冲的上升沿J3按键的输入)。在第四个Clock脉冲的上升沿,当按下的J6键松开后,GS=1,此时由于仍为Q1=1,使EI=1,所以仍禁止74LSl48工作,封锁了其他按键的输入(即第五个Clock脉冲的下降沿J0按键的输入),从而实现了抢答的优先性,保证了电路的准确性。在第六个Clock脉冲的下降沿,主持人将开关J8重新置于复位位置,以便进行下一轮的抢答。

2)定时电路。将两片同步十进制可逆计数器74LSl92级联,以串行进位方式构成百进制计数器;计数器的计数脉冲由555定时器构成的秒脉冲电路提供;通过预置时间电路,主持人对计数器进行一次抢答时间的预置;74LS48译码器和定时显示器构成译码显示电路。当主持人将开关J8置于复位位置时,计数器预置定时时间,并显示在定时显示器上。当主持人将开关J8置于开始位置时,74LS279的输出Q1=0,经非门反相后,使555定时器的时钟输出端CP与74LSl92的时钟输入端CPD相连,计数器进行减计时;在定时时间未到时,74LS192的借位输出端BO2=1,使74LSl48的EI=0,允许74LSl48工作。当选手在定时时间内抢答时,Q1=1,经非门反相后,封锁CP信号,计数器停止工作,定时显示器上显示剩余抢答时间,并保持到主持人将系统复位为止;同时,EI=1,禁止74LSl48工作。当定时时间到无人抢答时,BO2=0,EI=1,禁止74LSl48工作,禁止选手超时抢答;同时,BO2=0,封锁CP信号,计数器停止工作,定时显示器上显示00[2]。

3)报警电路。报警电路由555定时器、三极管推动级和扬声器构成。由若干电阻、电容和555定时器接成多谐振荡器,将时序电路控制信号PR接至555定时器的清零端,以控制多谐振荡器振荡的起停,多谐振荡器输出信号控制三极管的导通、截止,从而推动扬声器发出报警声音。

根据上述设计思路,画出各单元电路的仿真电路图,先对各单元电路逐个进行仿真调试,再将各单元电路连接起来进行系统联调;通过Multisim仿真,观察各部分电路之间的时序配合关系,测量电路各项性能指标,调整部分元器件参数,检查电路各部分功能,使其满足设计要求;最后进行电路焊接与装配,并对实际电路进行测试。

4 结语

Multisim是电子电路计算机仿真设计与分析的基础,在电子电路设计中应用Multisim仿真软件,把虚拟仿真和硬件实现相结合,可以节约设计成本、缩短开发周期和提高设计效率,有利于培养学生工程实践、综合分析和开发创新能力,提高学生运用现代化设计工具的能力。

参考文献

电路仿真软件范文第2篇

【关键词】振荡电路 单调谐回路 仿真

1 引言

电子线路是电信、通信专业的重要基础课。目前的教学,主要采用理论教学、实验箱连线的方式。但该课程内容和概念多,电路复杂且大多为非线性,而实验只是验证性的连线,学生缺乏感性认识,设计电路的意识和能力差。引入仿真软件,可弥补理论教学中的枯燥抽象,增强感性认识,激发学习兴趣,提高教学效果。本文采用multisim对LC电容三点式振荡电路和单调谐回路谐振放大电路进行了仿真研究。

2 仿真研究

2.1 电容三点式LC振荡器

下图1为电容三点式LC振荡器电路,C1是旁路电容,C2是隔直流电容。W1用以调整振荡器的静态工作点(主要影响起振条件);K1、K2、K3用来改变C3,K4、K5、K6用来改变C4,从而改变电压反馈系数;K7、K8、K9用来改变R5,从而改变回路谐振电阻;K10、K11、K12用来改变C5,从而改变振荡频率,亦改变耦合程度。

从仿真图2可看出,在电流2.281mA时候,输出波形为4.04Hz。同理通过方针实验改变静态工作点,负载电阻R5,耦合电容C5,分压比C3/C4也会对起振条件产生相应的影响,即输出的波形幅度会发生变化。

2.2 单调谐回路谐振放大器

单调谐回路谐振放大器实验电路如图3所示。C3用来调谐,K1、K2、K3用以改变集电极电阻,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。K4、K5、K6用以改变射极偏置电阻,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。

从仿真图可看出,在输入频率为6MHz、幅值为20mV正弦波的时候,输出近似于40Mv,其输出波特图可以通过波特仪得出,是一个带通滤波器,通频带内非常平缓,通过仿真方法,可以直观的看到其选频特性,随着输入幅度的变化,可以实时的得到输出的变化,从而可以有效地求出谐振放大器的放大倍数。

3 结论

通过以上两个典型通信电子线路的仿真,能够证明仿真在教学中的重要性。通过生动直观的波形仿真和灵活快捷的参数设置使学生加深对理论知识的理解,又可提高学习兴趣和设计能力。引入仿真软件,不仅可以解决该课程理论枯燥抽象、实验室元器件的限制等问题,还可突破时间和空间的限制,提高学生的实践能力。在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠,且具有逼近真实电路的效果。

参考文献

[1]刘佳.由高频正弦波振荡器的仿真谈Multisim仿真软件在“高频电子线路”教学中的应用[J].科教文汇,2012.3(9).

[2]辛修芳.计算机仿真在高频电子线路教学中的应用[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2010.28(2)

[3]李松松.基于Multisim的电子线路设计与仿真[M].陕西:西北农林科技大学出版社,2014.

[4]刘国华.通信电子线路实践教程-设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2015.

作者简介

王朋朋(1980-),女,山东省青岛市人。硕士研究生学历。现为青岛工学院信息工程学院讲师,主要研究领域为电子通信等相关。

王学玲(1978-),女,山东省青岛市人。硕士研究生学历。现为青岛工学院信息工程学院讲师,主要研究领域为电子通信等相关。

电路仿真软件范文第3篇

【关键词】电子线路 仿真软件Mulitisim10 课程整合

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)03-0229-02

目前,我国很多经济欠发达地区的中职学校,教学场地、设备捉襟见衬。在进行《电子线路》的教学过程中,普遍采用传统的教学方法,黑板上学《电子线路》,收到的教学效果不尽人意。然而《电子线路》是中职电子、电工等专业的一门重要的专业基础课,是进一步学习其它技术课和专业课的奠基石。《电子线路》一些理论知识具有抽象性、实验性;加上中职学校的大部分学生是“学困生”,因此在教学过程中,学生普遍感到:原理枯燥难懂,操作深奥难明,于是厌学、畏难情绪油然而生。然而以多媒体和网络技术为核心的仿真技术已成为拓展人类能力的创造性工具,仿真软件Mulitisim10的应用是融现代化教学技术和手段,改变深奥理论与学生知识水平相矛盾的问题,改变传统的实验从属于理论的做法。在教学中引入电子设计仿真软件Mulitisim10,能够充分利用各职业学校的计算机资源,有效解决职业学校在实践教学中经费紧张和实验实习仪器、设备不足的问题;能够使教师教学变得更加直观,学生学习变得更加容易;能够使学生更系统地学习电子技术,使学生由被动学习变为主动学习。随着电子线路课程综合化、模块化的转变和各种仿真软件的不断完善,在中职教育中尝试开展以仿真软件Mulitisim10进行辅助教学的方法是值得探索的。同时,信息技术的飞速发展,必然会带动教育从目的、内容、形式、方法到组织的全面变革。仿真软件Mulitisim10和课程整合必然是教学改革的新视点,对仿真软件Mulitisim10和课程整合的研究,具有重大的意义。

一、Mulitisim10 软件简介、特点、功能

1.Mulitisim10软件简介

Mulitisim 软件最初由加拿大IIT公司推出的电子线路仿真软件,从Mulitisim 2001开始到后来的Mulitisim7、Mulitisim8止,从Mulitisim9后的版本改由美国仪器(NI公司)公司推出。Mulitisim 10是美国NI公司最近推出的Mulitisim新版本,是该公司电子线路仿真软件的最新版本。Mulitisim10用软件的方法虚拟电子与电工元器件和仪表,通过软件将元器件和仪器集合为一体。它是一个原理图电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Mulitisim10的元件库提供数千种电路元器件供实验选用。同时也可以新建或扩展已有的元器件库,而且建库的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到,因此可方便地在工程设计及电子类教学领域中得到广泛应用。

2.Mulitisim10 软件特点

与其他电路仿真软件如Protel DXP2004相比, Mulitisim 10更方便好用,并且形象直观,目前Mulitisim10 具有以下特点:

设计与实验可同步进行,可以边实验边设计,修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各类型电路设计与实验;可以方便对电路参数进行测试分析;实验中不消耗实际元件,实验成本低,速度快,效率高;设计和实验成功电路可以直接在产品中使用。

3.Mulitisim10 软件功能

Mulitisim10软件功能强大,它提供了直流分析、交流分析、瞬态分析等18种基本仿真分析功能。在进行《电子线路》的教学过程中可根据教学大纲要求及实际教学情况进行舍取,中职教师应该掌握直流分析、交流分析、瞬态分析等基本分析方法。

二、中职《电子线路》课程教学现状

《电子线路》是中职电子、计算机、机电等工科类专业开设的一门专业基础课。同时,它又是一门理论与实践密切联系的课程,其教学的特点是理论知识抽象、知识点分散、分析方法多样化和电路复杂等。再加上职校学生综合素质不高,学习基础差,导致学习兴趣不高,对专业的学习感到困难,所以目前中职《电子线路》在教学中出现了很多问题,以广西百色地区为例,具体表现如下:

1.教材内容严重滞后于时展。当今社会是科技高速发展的社会,特别是电子技术日新月异的发展,新电子元器件、新工艺不断涌现。目前,广西百色市大部分中职学校用的还是十多年前出版的教材,教材内容陈旧,因此这样的教学难以满足学生学习的需要。比如:现在青少年热衷的MP3、MP4等数码产品的流行,液晶电视机广泛走入普通百姓家庭,变频技术的广泛应用等。我们的大部分教材却没有介绍新技术,这与社会需要相脱离。

2.教材内容繁杂,知识点过于分散,不利于实际教学过程的具体实施。教内容贪多求全,实用知识不突出,大部分偏向于理论计算,实际应用知识相对偏少。让学生觉得无从下手,学无所用,难以激发学生的学习热情。知识点间的距离过长,学到后面的知识点就容易把前面的知识点忘记。

3.教学方法陈旧,教学手段呆板单一,现代实用型人才的培养。部分中职学校由于各种原因,《电子线路》教学都采用在黑板上教实践操作。学生觉得燥涩难懂,再加上部分学生在初中阶段是“学困生”,易引起学生厌学情绪。

4.理论教学和实践教学脱节,重理论,轻实践,不利于实用户技能型人才的培养。据我调查,很多中职学校开设的《电子线路》课,教师布置给学生的作业很多是计算类的抄抄写写,实践性强的作业相对少。没有很好地让学生从初中传统教学中走出来,不利于中职生的培养。

三、仿真软件Mulitisim10与《电子线路》课程整合的重要性与可行性

1.将Mulitisim10引入《电子线路》课程教学的重要性

《电子技术基础》是一门非常重要的专业基础课程,该课程教学效果的好坏直接影响到后续课程的教学。该课程既有很强的理论性、实践性,要学好这门课程,特别是《电子线路》,对现在的中职生来说不是一件容易的事情。只有好的教学方法、教学手段,配合一定数量的实验(含课堂教学中的演示实验)和实践环节,才能使学生领会、理解、掌握课程内容,做到融会贯通、学以致用,收到好的教学效果。然而在《电子线路》课程的教学中,过去一直存在着教学手段单一、教学方法呆板、实验资源不足等原因及学生家庭经济条件的制约,使教学效果不尽人意。从上面介绍所知,Mulitisim10有强大的仿真与分析功能,能提供丰富的元器件,提供很多测量仪量设备,弥补了学校教学资源不足,而不能讲解的抽象知识及无法进行很多实验,把Mulitisim10引入《电子线路》课程教学中去,是解决上述问题行之有效的方法。

2.将Mulitisim10引入《电子线路》课程教学的可行性

⑴近年来,全国各地实施了“职教攻坚战”,大部分中职学校教学条件得到一定的改善,课堂教学普遍采用多媒体授课,具备了使用计算机仿真进行演示电路知识的硬件条件。教师可以应用Mulitisim10软件进行仿真实验演示,解决了过去《电子线路》课程演示难的问题。教学过程中涉及具体电路时,都可以使用软件中的虚拟仪器(如万用表、示波器、波特图仪、数码显示器),利用多媒体同步演示、方便直观、可大大提高课堂教学质量。

⑵随着计算机技术的迅猛发展,以及我国加大对中职学校的投入力度,很多中职学校都配备有高配置的微机,具备了开设Mulitisim10仿真实验的硬件条件。就我校而言,学校就装配有400多台高配置的电脑。只要在这些微机上装上Mulitisim10软件,就可以进行电子线路设计与仿真了。

四、仿真软件Mulitisim10与中职《电子线路》课程整合方法

在进行《电子线路》教学过程中采用理论与Mulitisim10仿真相结合的教学方法,对《电子线路》教学会起着很重要的作用。而在《电子线路》教学过程中,怎样去实施理论与Mulitisim10仿真相结合教学方法呢?我个人认为,应从以下几个方面进行:

1.将Mulitisim10仿真演示融合到理论教学中

《电子线路》中大部分理论知识很抽象,在进行教学的时候,老师常常是讲得口干舌燥,还未能把问题讲解清楚,学生也在认真的听讲,但还是一头雾水。对于这些抽象的知识,如果可以通过Mulitisim10仿真演示出来,学生的学习效果会很好。例如:讲授共发射极基本放大电路时,在讲解静态工作点要满足放大要求时,通常我们会按照教科书得出的结论――发射结正向偏置,集电结反向偏置,这样的结论来教授给学生。但在实际操作中,如何做才能满足放大条件,学生不理解不会操作。可以利用Mulitisim10仿真来演示共发射极基本放大电路的组成原理电路,同时可以生成简单的PCB电路供学生分析,这样学生就可以很容易理解共发射极基本放大电路理论知识。

2.将Mulitisim10仿真与实践教学结合

《电子线路》是一门实践性很强的课程,电路工作原理的讲解过程中,结合实操的方法效果会更好。虽然有些理论知识可以通过教具演示来讲解,但因条件限制有的理论知识无法制作教具,教具的实践操作性很有限。中职学生是喜欢动手操作,利用这特点在实践教学中教师用Mulitisim10演示制作简单电路,并指导学进行组装,在组装过程中若碰到故障,教师可以用Mulitisim10把故障演示出来,进一步来分析故障原因。例如:在讲解OCL功放电路时,交越失真产生原因,学生是很难理解。在进行组装时也容易发生故障,教师可以根据部分同学在组装过程中出现的故障,用Mulitisim10演示出来,让学生理解故障产生的原因及排除方法,犹如依葫芦画瓢,让学生在轻松与愉快中学习。同时学生通过亲自动手实训,对理论的理解会进一步加深。增强了学生学习的自信心,学生的学习积极性会更高涨,这有利于中职生的身心健康成长。

五、仿真软件Mulitisim10与中职《电子线路》课程整合后的效果

1.促进理论教学

在《电子线路》教学中采用理论与仿真相结合教学法,教师教得轻松,学生学起来也轻松,容易调动学生学习的积极性。虽然理论知识比较多,但仿真软件能把枯燥的理论变成生动活泼的动画。电路动态分析更加形象化,学生有更多精力投入到对知识的进一步学习。学生会更加喜欢听《电子线路》课。所以通过理论与仿真软件Mulitisim10相结合的教学方法,能够更好地促使学生对理论知识的“吸收”。

2.增强实践教学

虽说实践教学会受学生欢迎,但如果仅单纯的实践教学,一开始学生会无从下手,总是担心出问题,教师也不敢放开手脚让学生进行操作。在学生对专业的实践知识进行操作实训前,教师先用仿真软件Mulitisim10把实践内容进行演示,让学生感觉胸有成竹,减少学生在操作过程中走弯路,这样更能体现出实践教学的重点。所以在《电子线路》的实践操作教学中,采用仿真软件Mulitisim10相结合的教学方法,可以更好地强化实践教学的效果。

3.促进学生专业能力发展

《电子线路》对电类专业的学生专业能力全面发展起着重要作用,这门课程是学生后续专业课的基础课程,学生只有在学好《电子线路》的基础上才能进一步学习其他专业课程。采用理论与仿真软件Mulitisim10教学相结合的教学方法,让学生真正的学会知识,也学会应用所学的知识解决实际问题,学以致用,激发学生学习的能动性,这样电类专业学生的专业能力才能得到全面的发展。

参考文献:

[1]《电子线路》,上海交通大学出版社,2012年,倪元兵等

电路仿真软件范文第4篇

关键词: 模拟电路; 计算机辅助教学; Multisim仿真软件; 实验操作

中图分类号:TN709 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2016)12-95-02

Abstract: Analog circuit is a basic course of electronics,with the characteristics of complex theory, abstract concept and difficult operation in experiment, therefore, there is great difficulty in teaching. Simulations can play a very good role in support of the theory teaching; this paper discusses the application of Multisim circuit simulation software in the teaching of analog circuit, and taking the amplifier circuit of stable operating point as an example, introduces the advantages of Multisim and the problems to be discussed.

Key words: analog circuit; computer aided instruction; Multisim simulation software; operation in experiment

0 引言

在过去的二十年中,计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,CAI)得到了长足的发展,并在很多教学实践,尤其是工科专业的教学中取得了成功的应用[1]。工科专业的课程教学中概念和方法通常都比较抽象复杂,并且往往需要实验的配合。然而,实验本身也有困难,而且某些实验还存在一定的危险,因此,工科专业的教学一直比较困难。连接理论教学和实验的桥梁是仿真,其优点是不需要实际的物理对象,而用计算机模拟,具有直观,操作方便和无危险等,比如Matlab和Labview等软件都取得很好的应用[2-3]。

作为电子类基础课程之一,模拟电路由于其涉及的理论基础难度大,逻辑性强,实验操作不易等问题,长期成为教学的难点[5],尤其是在没有很好的电路基础和物理基础的情况下,学模电是难上加难。无论是二极管和三极管的特性,基本放大电路,还是集成电路,其理论都非常不直观,需要从很多角度去看才能更好地理解。模拟电路实验有助于对理论的理解,然而,模拟电路的实验设计和实现非常耗费时间,而且要求熟练使用示波器、万用表等工具,这对低年级的本科生而言有很大的难度。电路仿真软件Multisim的出现,为理论和实验之间由架了一座桥,在模拟电路的教学中起到了非常好的促进作用[4]。尤其是简单的工作界面,可以随意调整元件的参数,丰富的虚拟测量仪器库,使得该软件在越来越多的电路课堂教学中被使用。

本文首先对Multisim进行基本介绍,然后通过稳定工作点放大电路应用,说明如何通过仿真和理论结合,以加深学生的理解。

1 Multisim的介绍及其在模拟电路中的应用举例

1.1 Multisim的基本介绍

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,目前使用比较广泛的是Multisim10。其特点包括:界面友好,元器件和测量仪器丰富,以及分析工具强大等。

Multisim的工作界面非常简单实用,它还具有丰富的电子元器件库,且以实际元器件的名称命名,因此,使用Multisim中的芯片前必须要去了解这方面的资料,这对IT工作者是一个非常好的习惯。为了方便用户使用,元器件的参数还可以进行修改。另外,Multisim还具有强大的分析功能,包括:直流工作点分析,交流分析,瞬态分析,傅里叶分析等[4]。

1.2 稳定工作点放大电路的应用举例

以模拟电路的非常典型的稳定工作点放大电路为例,其电路如图1所示,这里虽然电路并不复杂,但如果想让学生在实验课中用分立元件搭出该电路,并且能顺利通过调试,需要很多时间,并且老师可能要逐个帮助调试,显然效率很低。

而通过Multisim,只需从元器件库中调出所需要的器件,输入相应的特性大小值,并通过导线连接,然后,加入信号源和示波器,就组成了仿真电路,如图2所示。运行后通过示波器就可以看到仿真结果,如图3所示。

所加的信号源为幅值是10mv,频率为100hz的正弦信号,由图3可以输入和输出信号的相位差并非理论上所说的180度,原因在于所加的电容的容抗大小不能忽略,因此产生了一定的相位差。可见仿真从很多方面可以加深对信号和电路的理解。

由图1和图2可以看出,电路图和仿真电路图基本类似,所以基本不太会出错,而在电路板上搭线,出错的概率将会大大增加。当需要调节电阻大小和电容大小时,可以非常方便地做到,从而可以观察失真,更好地理解静态工作点高低与失真的关系,输入信号幅度与失真的关系等等。

3 总结与展望

本文对Multisim软件进行了简单的介绍,并将其应用在模拟电路教学中。通过稳定点工作放大电路的理论讲述和实验的比较,说明Multisim在模拟电路教学中的各种优点。

Multisim的使用,需要对相应的电子元器件有一定的了解,这是一个相对困难的问题,需要学生主动去查找资料。仿真对理论教学可以起到非常好的促进作用。通过了解基本的理论知识再去做仿真,做完仿真发现问题后,又回头去研究理论知识,此过程可以大大地提高教学效果。

参考文献(References):

[1] 何克抗.CAI的理论基础和以学位中心的课件设计[M].北京

师范大学出版社,1998.

[2] 易灵芝,王根平,李卫平,彭寒梅.MATLAB在电工学CAI中的

应用[J].计量与测试技术,2008.35(5):3-5

[3] 陈春朝,李春洋,李玖栋,刘明飞.labview软件在教学中的应用[J].

计算机与现代化,2010.3:89-92

[4] 达正花.Multisim软件在中职模拟电路教学中的研究和应用[D].

西北师范大学硕士论文,2005.

电路仿真软件范文第5篇

一、软件主要实现过程和所用技术

数字电路分析与制作三维虚拟仿真软件的主要实现过程和所用技术有:利用CAD和3DMax软件建立实训所需的元器件、电路板、仪器仪表等实物仿真三维模型,建立常用的电子元器件库;利用unity3d软件导入仿真三维模型,使用unity3d的Javascript、C#等编程语言对三维模型完成交互仿真编码,实现人机交互;利用web模拟仿真包,使其在任何可以使用互联网的地方都能随时方便地使用该仿真实验,提高教学效率与学生的学习兴趣。

二、三维仿真软件功能设计

1.三维虚拟仿真教学软件设计思路

数字电路分析与制作三维虚拟仿真软件是以培养学生的元器件检测、产品安装、电路检测和调试及电路故障排除能力为教学目标构建的虚拟仿真教学平台。笔者学校成立了由学校专业教师和企业专家组成的教学软件开发小组,根据数字电路分析与制作课程的教学目标、教学内容、教学方法、教学认知规律和企业的岗位要求及工作过程,遵循“项目导向、任务引领、理实一体”的课程建设思想,依据电子技术应用专业典型工作任务,以常用电子小产品安装为主线设计教材结构,按照项目为载体,工作过程为导向,能力训练带动知识学习的思路开发了理实一体化的《数字电路分析与制作》项目教材。在项目教材的基础上,共同讨论制订软件系统开发方案和功能指标体系,并由专业教师对每个电子小产品进行实际的安装、检测和调试,验证、确定检测项目和能力指标,修改软件系统开发方案和功能指标体系,再由软件技术开发公司来负责技术实现。

2.实训项目设置

数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件开发与项目教材配套,以便于师生在教学的过程中使用。根据教材的结构特点,数字电路分析与制作三维虚拟仿真软件设置了包括声光控节能灯的制作、产品质量检测仪的制作、全贴片八路抢答器的制作、电动机故障监测报警电路的制作、电子生日蜡烛的制作、数字电子钟的制作、叮咚门铃的制作、数字万用表的制作在内的8个项目。每个项目按教学目标和电子小产品安装工作过程及要求,分为若干个训练模块。

3.教学功能设计

根据电子小产品安装、调试工作过程和实训要求,实训教学主要训练学生的元器件识别、检测、电路安装、调试和故障排除能力。在每个项目实训操作界面中,包含了电路图、元件挑选、元件检测、安装练习、在路测量、功能展示、通电测量、故障检测这8个功能选项。

一是电路图。点击“电路图”按钮,可浏览所安装的电子小产品的电路图,便于学生在产品安装过程随时查阅。

二是元件挑选。在“元件挑选”功能模块中,学生根据电子小产品的电路图,在电子元器件库中选择需要安装的电子元器件规格、型号和数量。同时可点击“计时测验”来检测判断所选元器件的对错,通过“元件挑选”功能模块的训练,可培养学生电子元器件识别能力和选择能力。

三是元件检测。在“元件检测”功能模块中,学生通过使用逼真的3D万用表对各种元器件进行检测和判断元器件的好坏,从而培养学生仪器仪表使用能力和元器件检测能力。

四是安装练习。在“安装练习”功能模块中,学生可利用已选择的元器件在虚拟的印制电路板上进行安装练习,并通过“计时测验”来检测判断所选元器件选择和安装方法的对错,培养学生电子产品的安装能力。

五是在路测量。在“在路测量”功能模块中,学生使用仿真仪器仪表对已安装完成的电路板上的变压器、集成块等电子元器件进行在线电阻测量,培养学生电路测试能力。

六是功能展示。在 “功能展示”功能模块中,学生对安装完成的电子产品按钮或开关进行不同的操作,可完整地展现该电子产品的功能,便于学生对已经完成的电子产品进行功能检测,判断自己安装的产品是否具有应有的功能和达到质量标准。

七是通电测量。在 “通电测量”功能模块中,学生使用仿真仪器仪表对电路的电流、集成电路各引脚的电压等物理量进行测量和调试,培养学生的检测和调试能力。

八是故障检测。在“故障检测”功能模块中,学生可对模拟的不同故障进行测试和检测,培养学生的检测和故障诊断能力。

在数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件的每个功能模块中,具有操作步骤提示,相关的测量数据记录表格、实时测试考评及重新开始等功能。学生完成练习,点击“完成”或“提交答案”按钮可得知自己在实际操作过程中的正确与错误的情况,在找出错误的原因后,可以按“重新开始”按钮反复练习。在仿真情景下,学生可通过鼠标中键平移、滚轮缩放、右键旋转从任意角度观察电子产品,交互式完成电子产品的安装、调试和故障诊断。

三、三维虚拟教学软件特点

总结起来,三位虚拟教学软件主要有以下三个特点。

1.体现工作过程循序渐进的特点

根据电子产品安装工作过程循序渐进的特点,每个实训项目可分为电子元器件挑选、电子元器件检测、电子产品安装、电子产品测量、产品功能展示、产品通电测量、产品故障检测七大功能模块,虚拟仿真、练习和考评融合。在学习过程中,学生亦可根据自己学习情况,按顺序进行练习或选择不同的模块进行训练、学习和测试。

2.学习过程中体现人机互动

教学仿真软件界面设计友好,形式新颖。学生在学习过程中可根据操作步骤提示进行反复多次练习,掌握相关的操作技能。之后进行实时测试考评,检查自己掌握技能情况,时时体现人机互动。学生在人机交互的环境里,可以主动思考、主动探索、主动发现,从而极大地发挥学生的创新能力。

3.教学和学生学习过程灵活

三维虚拟仿真在线实训教学平台,使学生在课上、课下均可利用网络教学平台进行学习,克服传统实践教学受空间和时间的限制,反复实训对元器件的损耗和设备的损坏的问题。教师可根据教学的实际情况和教学环节选择相应的功能模块,利用仿真软件辅助教学,提高教学效率。

数字电路分析与制作三维虚拟仿真教学软件在笔者学校2015级电子技术应用专业试用,软件以逼真的场景、丰富的内容、良好的交互性,得到了教师、学生的认可。它丰富了教学和实训手段,起到了促进电类基础课程教学模式、方法、手段上的改革,提高了课堂教学效率、学生的操作水平和教学质量,降低了教学成本的效果。