電子電路設(shè)計與仿真范文
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篇1
【關(guān)鍵詞】 EDA 數(shù)字電路 電路仿真
數(shù)字電路主要有組合邏輯電路和時序邏輯電路兩部分組成,交通燈控制器的設(shè)計既可以涉及到這兩部分的基本原理的運用,又可以鍛煉學(xué)生對數(shù)電綜合電路的設(shè)計和分析能力,因此交通燈控制器的設(shè)計是數(shù)字電路一個很好的教學(xué)題材,在完成電路設(shè)計的同時配合電子設(shè)計自動化(EDA)教學(xué),學(xué)生無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計,EDA可以很好地、很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和積極性。真正的做到了變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。目前在各高校教學(xué)中普遍使用EDA仿真軟件是Multisim10.1, 是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。
下面介紹以Muitisim10.1 為平臺設(shè)計一個十字路通控制器系統(tǒng)的過程.
1 設(shè)計要求
設(shè)計一個十字路口的交通燈控制器,要求主干道和支干道交替運行,主干道每次通行時間都設(shè)為30秒;支干道每次通行時間都設(shè)為20秒;綠燈可以通行,紅燈禁止通行;每次綠燈變紅燈時,要求黃燈先亮5秒鐘(此時另干道的紅燈不變);十字路口要有數(shù)字顯示,作為等候的時間提示。要求主干道和支干道通行時間及黃燈亮的時間均以秒為單位做減法計數(shù)。黃燈亮?xí)r,原紅燈按1Hz的頻率閃爍。
2.1 狀態(tài)控制器的設(shè)計
根據(jù)設(shè)計要求,主干道和支干道紅、綠、黃燈正常工作時,只有四種可能:主干道車道綠燈亮,支干道車道紅燈亮,用S0表示,綠燈亮足規(guī)定的時間間隔30秒時,控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài);主干道車道黃燈亮,支干道車道紅燈閃爍,用S1表示,黃燈亮規(guī)定的時間間隔5秒時,控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài);主干道車道紅燈亮,支干道車道綠燈亮,用S2表示,綠燈亮足規(guī)定的時間間隔20秒時,控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,轉(zhuǎn)到下一工作狀態(tài);主干道車道紅燈閃爍,支干道車道黃燈亮,用S3表示,黃燈亮足規(guī)定的時間間隔5秒是,控制器發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號,系統(tǒng)又轉(zhuǎn)換到最初種狀態(tài)??梢杂靡粋€2位二進制計數(shù)器實現(xiàn)這四種狀態(tài):S0=00,S1=01,S2=10,S3=11,本設(shè)計用74ls190連接成二進制加法計數(shù)器,電路圖如圖1所示:
2.2 狀態(tài)譯碼器的設(shè)計
狀態(tài)控制器已經(jīng)產(chǎn)生了四種狀態(tài),用Q2,Q1兩位二進制數(shù)組合來表示S0到S3四種狀態(tài),狀態(tài)譯碼器要求利用Q2,Q1分別控制主、支干道上紅、綠、黃信號燈的狀態(tài),紅、綠、黃信號燈狀態(tài)與控制器的輸出Q2,Q1關(guān)心可用表1(1不是燈亮,0表示燈滅)來表示。由信號真值表可以設(shè)計出狀態(tài)譯碼器電路,如圖2所示:
74LS245為8個雙向3態(tài)緩沖電路。主要使用在數(shù)據(jù)的雙向緩沖,~G=0,DIR=0,B->A;~G=0, DIR=1, A->B;~G=1, DIR為0或者1,輸入和輸出均為高阻態(tài);高阻態(tài)的含意就是相當(dāng)于沒有這個芯片。在本電路中是實現(xiàn)紅燈的閃爍,無論是主干道還是支干道,Q1為1,可以利用Q1來控制~G,當(dāng)Q1為1,~ Q1為0,~G為0,秒信號就可以輸入電路,實現(xiàn)紅燈的閃爍。
2.3 倒計時電路的設(shè)計
根據(jù)設(shè)計要求,該系統(tǒng)共有四種狀態(tài)(S0-S3),在每種狀態(tài)都要求能夠自動調(diào)入不同定時時間的定時器,完成30S、20S、5S的倒計時顯示。該定時器由兩片74LS190構(gòu)成減法計算器實現(xiàn),初始值可通過三片74LS245完成預(yù)置數(shù),顯示電路用自帶譯碼功能的兩個數(shù)碼管實現(xiàn)兩位十進制數(shù)的顯示。設(shè)計的定時倒計時電路如圖3所示:
2.4 仿真結(jié)果
將上述各單元電路組合起來,可以得到交通控制燈的整體電路,點擊Multisim 10.1 軟件的“Simulate/ Run”按鈕,便可以進行交通燈控制器的仿真。電路的倒計時顯示首先為30 s,此時主干道綠燈亮,支干道紅燈亮,進入狀態(tài)S0,倒計時為0后,主干道黃燈亮,支干道紅燈閃爍,閃爍的頻率為1HZ,進入狀態(tài)S1,倒計時從5開始計時,倒計時為0后,主干道紅燈亮,支干道綠燈亮,進入狀態(tài)S2,倒計時從20開始計時,倒計時為0后,主干道紅燈閃爍,閃爍的頻率為1HZ,支干道黃燈亮,進入狀態(tài)S3,倒計時從5開始計時,倒計時為0后,又回到S0狀態(tài),如此循環(huán)下去。
3 結(jié)語
該設(shè)計通過把數(shù)字電路的分析與設(shè)計與EDA相互結(jié)合,完成交通燈控制器各個單元電路和整體電路的設(shè)計和仿真,很好的解決目前高校教育中理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié),試驗室條件不足等問題。電路設(shè)計仿真成功后再構(gòu)建實際電路,既可以降低成本,又大大提高了教學(xué)和專業(yè)設(shè)計的效率,對老師教學(xué)也是一個很好的提高和促進。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:電路設(shè)計;proteus;應(yīng)用
中圖分類號:TN702 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2017)03-0248-01
二十一世紀(jì)的今天,社會科技進步較快,proteus仿真軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用也越來越廣泛。該仿真軟件是計算機技術(shù)發(fā)展的重要成果之一,可以對模擬電路,數(shù)字電路和電路進行仿真操作,軟件自身具備先進的虛擬器,包括示波器,邏輯分析儀,信號發(fā)生器等,為了更全面的了解和更深刻的分析proteus在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用,就要在軟件開啟的仿真條件下,對整體電路和包含的各個零部件進行逐一研究,為之后的電路設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)思路。
1 Proteus仿真軟件簡述
Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及器件。它是目前比較好的仿真單片機及器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步,但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。該軟件包含ISIS和ARES兩個軟件部分,這兩個部分在大環(huán)境下扮演著兩個不同的重要角色,都有著舉足輕重的作用。在日常工作中,ARES部分是用來當(dāng)PCB設(shè)計工作的助手,進行有效輔佐,而ISIS則是主要負(fù)責(zé)在仿真開啟的環(huán)境下對電路原理和模擬電路的設(shè)計工作。
2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設(shè)計的過程分析
在電子電路實訓(xùn)過程中,proteus仿真軟件在進行仿真電路設(shè)計時,要在軟件編輯界面,按照需要模擬的實際電路思路,設(shè)計出一套最符合實際情況的電子電路圖,再通過許多相關(guān)數(shù)據(jù)計算,盡可能在最短的時間內(nèi)完成對電路的初步設(shè)計和對數(shù)據(jù)的測量與計算整理,最后完成整體的模擬電路設(shè)計,然后利用軟件的電路生成功能,輸出最后的電路設(shè)計圖。為了確保電路設(shè)計的順利進行,仿真電路設(shè)計過程可以這樣:先確定核實設(shè)計項目,然后運行proteus軟件,繪制初步的電路原理圖,然后根據(jù)原理確定需要的元件種類和數(shù)量,啟動仿真系統(tǒng),用虛擬儀器檢測然后讀出數(shù)據(jù),分析結(jié)果,如不符合要求,對元件或者電路作適當(dāng)修改然后再次檢測,當(dāng)符合要求時,要對電路進行完善,確定無誤后敲定最終設(shè)計方案,然后系統(tǒng)自動生成電路圖。
3 Proteus仿真軟件的仿真電路設(shè)計與調(diào)試
在進行電路工作前,相關(guān)人員要檢查虛擬測量儀器與被測量點的兩個終端是否處于正常連接狀態(tài),還要確定信號源良好的接地情況,其中還要注意示波器與地線的連接狀況。測量結(jié)束后要確保測量結(jié)果是GND的相反波形,有利于后續(xù)對電路的研究。實驗過程中,要時刻注意電壓表,電流表的指針位置,而在仿真電路時,要注意串聯(lián)電路中電流指針的指數(shù),如有任何問題,要及時地在相應(yīng)的執(zhí)行操作界面,通過網(wǎng)絡(luò),對電壓作出適當(dāng)調(diào)整,然后繼續(xù)進行仿真電路的研究試驗,推動proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計應(yīng)用中的發(fā)展。
4 Proteus仿真軟件的實用電路分析
在今后的與電路設(shè)計有關(guān)的工作當(dāng)中,我們不光要充分發(fā)揮并發(fā)展proteus仿真軟件,還要通過合理的方法來判斷研究proteus仿真軟件在未來電路研究中的發(fā)展趨勢,然后進行相應(yīng)改進。而proteus軟件還需要通過傳感器電路,正弦電路等實用電路中不斷的進行試驗和探索,最后才能把此項技術(shù)落實到實際電子科技產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中去。所以,我們再使用該軟件進行電路設(shè)計和分析時,要把重點放到傳感器電路和正弦電路等電路的實用性上,結(jié)合實際情況探究,才能更好地讓軟件適用于各種實用電路的應(yīng)用。還能開發(fā)出仿真系統(tǒng)的其他用法和功能,促使電子行業(yè)發(fā)展,為以后的研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。
5 結(jié)語
綜上所述,現(xiàn)階段proteus仿真軟件的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,而其使用功能也十分便利和強大,在進行電子電路設(shè)計時,為了能夠更深刻研究電路的工作情況,更準(zhǔn)確地對電路中存在的不足之處進行調(diào)整,我們要進一步對軟件進行挖掘研究,明確操作規(guī)范,開發(fā)出更實用的功能以便使用。還能改善傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計工作,并z測出其中的缺陷,為降低電路實驗成本,更有效地完成實驗和縮短實驗時間等方面,都有積極的推進意義。
參考文祥
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【關(guān)鍵詞】 電子電路 設(shè)計與輔助 傳統(tǒng)電子電路的設(shè)計問題
計算機電子電路技術(shù)對于各行各業(yè)來說,起到的作用是非常明顯,不僅能提高相關(guān)人員的工作效率和質(zhì)量,還能對設(shè)計的電子電路進行仿真分析實驗,以方便解決實際電路搭建中所遇到的各種困難。該文就電子電路的具體原理以及計算機輔助系統(tǒng)中一系列環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題進行分析,明確電子電路的具體原理,對計算機的輔助設(shè)計進行一系列的分析,以滿足我們的日常工作需求。下文,將對電子電路對計算機輔助設(shè)計的聯(lián)系展開鋪設(shè),以解決難題。
1 電子電路原理以及計算機的輔助設(shè)計
電子電路的基本原理相對來說是比較容易理解的,在電子基礎(chǔ)中,電就像是水一樣,電路類似于俗稱的水路,將各種電子元件連接成相應(yīng)的通路,以實現(xiàn)特定的功能。任何電子產(chǎn)品都是由電子元件組成的,所以為了更加深入的了解電子電路的原理,需要對電子元件進行一系列的辨析,也就因此掌握了電子應(yīng)用。對電子電路的原則基本認(rèn)識之后,能夠應(yīng)用一系列的電子工具,進行一系列的產(chǎn)品設(shè)計。
電場這個概念對于電子電路來說并不陌生。電場通常是指電產(chǎn)生作用力的一個范圍。磁場就是磁產(chǎn)生作用力的一個范圍,其他類似。導(dǎo)體就是電容易通過的物體。絕緣體,就是電比較難通過的物體。導(dǎo)體與絕緣體在實際生活中并沒有決定化的定義,這兩者的導(dǎo)電能力相差好幾倍。有些物體,在不同的外界環(huán)境下,比如電場,磁場,溫度,光照等方面的影響下會呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電狀態(tài),我們稱這類物體為半導(dǎo)體。對導(dǎo)體、絕緣體以及半導(dǎo)體的具體應(yīng)用就能組成各種的電子元件,我們就能對電能進行方便簡單的檢測與利用,開關(guān)是一個類似短路器與開路器系列的東西,電阻在零歐姆與無窮大的兩個阻值上相互變化的元件,它與自來水開關(guān)的效果原理類似。任何時候,只要電流流過,就會產(chǎn)生一個閉合的通路系統(tǒng)。也就是電流回路,如果不考慮電源內(nèi)部的問題,電流一定是從正極流向負(fù)極。電源類似于特殊的電子元件,在閉合通路下,才有可能產(chǎn)生電流,如果沒有導(dǎo)體以及電子元件連接就不能形成閉合的通路也就不會產(chǎn)生電流,并且沒回路就一定沒有電流,有電流就肯定有回路。并且實際中對于交流電流的運用并不需要物理上的通路、真空、空氣也能形成電流回路。兩個不同水位線之間存在一個水差就是水壓。水壓之間如果存在一根管,水就會因此流動,水流動就會受到阻力。越細的水管,其阻力越大,水流進越小。如果水壓越高,其水流越大。
在一系列工程設(shè)計中,計算機擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧怯嬎恪⒅茍D、信息存儲的功能角色,在應(yīng)對不同的行業(yè)中,通常利用不同方案進行大量計算、分析與比較,以確定出其最優(yōu)方案,其設(shè)計信息所謂計算機技術(shù)的一種應(yīng)用,能夠隨時迅速的被使用者找到,有些設(shè)計人員自己構(gòu)建草圖,而對草圖的進一步完善,需要通過電子計算機的渲染。利用計算機可以進行一些圖片的操作,對其進行加工工作,利用計算機的輔助設(shè)計電子電路技術(shù)能夠提升設(shè)計人員的工作效率與工作質(zhì)量。并且在企業(yè)的實際運用中起到了不可缺少的關(guān)鍵作用。
2 計算機系統(tǒng)的系列構(gòu)成
電子電路輔助計算機的應(yīng)用需要一定的計算機基礎(chǔ),比如其基本圖形功能應(yīng)用,系統(tǒng)中起作用的設(shè)備為:電子計算機的主機,圖形的輸入板,圖形顯示終端,打印機,掃描儀以及給類繪圖處理件等。一般來說,工程工作站指的是具有超級小型功能與三位圖形處理能力的單用戶交互式計算機系統(tǒng)。它有比較強的計算能力,比較高端的圖形軟件,具有高分辨率現(xiàn)實,并且可以在網(wǎng)上辦公。完善的CAD系統(tǒng)對于日常生活的幫助是顯然易見的。
圖形輸入輸出設(shè)備不僅僅包括計算機主箱以及其他的外在連接設(shè)備,也包括其他的一系列內(nèi)在軟件。圖形的輸入輸出設(shè)備主要應(yīng)用于計算機輔助設(shè)計中。圖形輸入設(shè)備的作用,是把平面上的點坐標(biāo)投射到電子計算機里。軟拷貝與硬拷貝組成了圖形的輸出設(shè)備,前者是對于各種圖形的顯示裝備,有利于人機互動。后者經(jīng)常用作圖形顯示的附屬設(shè)備,主要進行復(fù)印的作用。以實現(xiàn)整體環(huán)節(jié)中的分工協(xié)作等。
CAD軟件是運用比較廣泛的軟件,它應(yīng)用于各個行業(yè),比如建筑業(yè),廣告設(shè)計業(yè)中,它除了具備可操作性,編譯程序外,還有對一系列交互式圖形顯示軟件,以及CAD應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)管理軟件使用。交互式的圖形顯示軟件應(yīng)用于圖形顯示的編輯,開窗,觀看與圖形的變換修改,人與計算機之間的良好互動。CAD軟件能夠提供制圖,特征計算與幾何造型等功能,廣泛應(yīng)用于各個專業(yè)領(lǐng)域。構(gòu)造應(yīng)用軟件的四個主要組成是,算法,用戶界面,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)管理等。數(shù)據(jù)管理軟件應(yīng)用于存儲、檢索以及大量數(shù)據(jù)的處理,其中包括對文字圖形信息的編輯處理。為了方便其進行處理,需要建立工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。與一般的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比,其擁有以下的特點,比如多樣化的數(shù)據(jù)類型,實體關(guān)系的復(fù)雜管理,頻繁變動的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與庫中數(shù)值。實際上,設(shè)計者的操作是一種具有實行性的交互處理行為。其基本的技術(shù)包括交互技術(shù)、曲面造型以及實體造型技術(shù)等。
3 對于仿真軟件的舉例分析
3.1 電子工作平臺的應(yīng)用(Electronic Workbench)
Electronic Workbench是一種比較高效的電子電路計算機輔助設(shè)計軟件,它使用的是windows的平臺,能對一系列信息進行模擬,數(shù)字以及模數(shù)混合電路的設(shè)計,其具有一系列的特點,比如高精確度,強悍性能,友好的界面,方面的操作等,以其虛擬儀器而聞名,它把系統(tǒng)管理者放在一個虛擬的電子實驗室里,彌補了當(dāng)面一系列高檔儀器數(shù)量不足,元器件耗費等的缺陷。
3.2 MultisimX系列的仿真工具
Multisim X適用于數(shù)字電路的設(shè)計工作,基于windows平臺的仿真工具。它具體包含了電路原理圖的圖形輸入以及一系列硬件描述語言的輸入,具有非常強大的仿真分析能力。通過具體操作可以進行電路圖的輸入以及編輯信息等的電路搭建。對于元器件挑選界面的應(yīng)用,可以根據(jù)不同的需要對電路進行相應(yīng)觀測和分析。對于Multisim X的電路仿真來說,以仿真軟件作為其平臺進行一系列模擬電子電路設(shè)計,從接收任務(wù)以及到獲得最終的設(shè)計結(jié)果,電路仿真軟件都能夠仿照前期模擬電子電路的設(shè)計進行一系列的電路的可輔助設(shè)計??梢詫崿F(xiàn)硬件實驗環(huán)境的具體模擬,并且對模擬過程中的現(xiàn)場進行記錄與分析。
3.2.1 對于電路的具體分析,及其說明
對條幅電路進行模擬電路的仿真設(shè)計以及分析。為了達到目的,可以先將待搬移的信號和參考信號之間進行時域相乘,獲得兩者的混合頻率分量,再用其濾波器濾除無用的頻率分量就行。在實際運用中,由于模擬乘法器IV芯片的優(yōu)點,比如小體積,低功耗,高可靠性,高性能等對于整體電路具有穩(wěn)定的調(diào)整性能等。設(shè)計的時候,可以選擇模擬乘法器芯片和一系列電路之間形成振幅調(diào)制等線性頻譜搬移的完整電路。
3.2.2 針對整體電路的仿真設(shè)計和電路的調(diào)試
在具體的電路設(shè)計中,單純性阻值不是電阻選擇的唯一方面,在選擇的時候?qū)τ诟哳l特性也要考慮進去。在仿真設(shè)計的過程中,如果提升其工作頻率,元器件分布參數(shù)也會相應(yīng)變大,并且還會出現(xiàn)電路失控、波形失真的問題,在具體工作中想要防止因工作頻率升高而導(dǎo)致的電路工作失常的現(xiàn)象,就必須使用特定規(guī)格參數(shù)的金屬氧化膜電阻器,比如其很小的分布參數(shù),這一系列都能說明仿真電路確實能夠?qū)崿F(xiàn)實際電路的模仿。在實際的硬件運行的條件下,如果出現(xiàn)三極管故障,就會導(dǎo)致工作出現(xiàn)問題以及整個電路工作不正常的事例。在一系列的仿真過程中,要選擇各個方面性能都比較優(yōu)秀的晶體三極管比如2N910以及二極管1N1204C等一系列元件,來搭建MC1596芯片內(nèi)部電路,使其具有很好的電氣性能。
4 電子電路計算機輔助設(shè)計與電子電路傳統(tǒng)設(shè)計的聯(lián)系
在早期的時候,模擬電路設(shè)計步驟都是比較簡單的,一般分為電路形式與元器件型號,進行元件參數(shù)的大致計算,確定電路形式以及元件參數(shù)值的硬件電路實驗環(huán)節(jié),進行電路圖的繪制,印刷電路板的制作,進行焊接并調(diào)制投入等,電路仿真的具體應(yīng)用。這就是傳統(tǒng)電子電路設(shè)計制作的步驟。它的好處顯而易見,可以隨意的實現(xiàn)對電路形式和元器件參數(shù)值的修改,使其滿足高性能指標(biāo),這樣不僅增大了實際工作的效率,而且還減少了實際元器件的消耗問題。電路的仿真設(shè)計,能夠分清電子電路的一系列具體功能作用,基本分析方法與設(shè)計方法,還可以以仿真軟件作為實驗的平臺,使用庫中的電子測量儀器觀測值、實驗現(xiàn)象以及得出相應(yīng)的結(jié)果,設(shè)計的電路是否能滿足性能指標(biāo),是否需要進行進一步調(diào)整元件的參數(shù)進行電路優(yōu)化。值得注意的是在電路的仿真設(shè)計中其儀器庫里的測量儀器不過是理想性的東西,無法實現(xiàn)對實際電路設(shè)置的完全模仿能力。并且由于仿真軟件商利用分立元件進行電路的搭建,其集成程度也會受到限制。
5 結(jié)語
根據(jù)該文所陳述的,電子電路設(shè)計必須要重視兩大方面,一是對于硬件的設(shè)計,二是對于軟件仿真的運用。前者是電子電路的物質(zhì)基礎(chǔ),一切的前提,軟件設(shè)置能夠充分發(fā)揮硬件的功能,對于軟件仿真的運用,能實現(xiàn)在現(xiàn)實環(huán)境中無法實現(xiàn)的一系列實驗設(shè)計,從一個側(cè)面來看,軟件仿真引領(lǐng)電路電路的前進方法。對于電子電路中設(shè)計周期的縮短,降低成本,只有通過一系列軟件仿真才能達到,軟件仿真對已整體性能的發(fā)揮起到很重要的作用。需要根據(jù)實際情況,對于軟件仿真進行深化剖析,找到更好的切入點,促進技術(shù)更新,完善我們的工作質(zhì)量與效率的提升。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路 模擬電路 發(fā)展
1 前言
隨著國民經(jīng)濟的快速增長,科學(xué)技術(shù)的快速進步,電子信息產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展,逐漸滲透到國民經(jīng)濟生活的各個領(lǐng)域,使人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。電子信息產(chǎn)業(yè)對軍事領(lǐng)域也有著深遠的影響,改變了傳統(tǒng)戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)模式,在現(xiàn)代國防中發(fā)揮著越來越重要的作用,其在其在國防領(lǐng)域的應(yīng)用也彰顯了一個國家的綜合國防水平。
作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),知識、技術(shù)和資本是電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展的三個重要因素,它彰顯了一個國家或地區(qū)制造業(yè)的整體水平,也是一個國家或地區(qū)科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)綜合實力的重要標(biāo)志。就我國目前的社會經(jīng)濟現(xiàn)狀而言,我國正處于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時期。如何平衡新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),達到經(jīng)濟的穩(wěn)定快速發(fā)展,解決目前政府資本過剩、內(nèi)需不足、市場疲軟等宏觀經(jīng)濟問題是我國目前經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的一個重要挑戰(zhàn)。而加速電子信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展,對于促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)變革、改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加就業(yè)率、提升就業(yè)水平具有重要作用是應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的最好辦法。
電子電路是電子信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支撐。是電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重要限制因素。電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。生產(chǎn)技術(shù)的提高及加工工藝的改進加快了集成電路的更新速度,也為電子信息產(chǎn)業(yè)注入了蓬勃的朝氣以及更加旺盛的生命力,使其得以快速發(fā)展。根據(jù)其結(jié)構(gòu)、功能的不同,電子電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。
2 模擬電路
模擬電路是一種針對模擬信號(幅值隨時間連續(xù)變化的信號)行傳輸或處理的電子電路。它主要是利用電流或電壓對真實信號進行模擬,使其等比例的再現(xiàn)。如調(diào)幅/調(diào)頻的收音機,接收處理無線電廣播信號,然后經(jīng)過一系列的混頻、放大、解調(diào)等過程,最終完成音樂的播放和新聞等的報道。模擬電路在生活中的應(yīng)用非常廣泛,如晶體管小信號放大器,低頻功率放大器,負(fù)反饋放大器,MOS 集成運放,諧振放大器,直流穩(wěn)壓電源等。都是用模擬電路制作的。
模擬電路的設(shè)計過程比較復(fù)雜,其設(shè)計的重點在于電路參數(shù)的實現(xiàn)。其設(shè)計的基本流程主要包括以下幾個方面:
2.1 系統(tǒng)定義
系統(tǒng)定義是模擬電路設(shè)計的基本前提。根據(jù)設(shè)計要求,模擬電路設(shè)計工程師需要對電路系統(tǒng)及子系統(tǒng)做出相應(yīng)的功能定義,并確定面積、功耗等相關(guān)性能的參數(shù)范圍。
2.2 電路設(shè)計
電路結(jié)構(gòu)的選擇是電路設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。模擬電路設(shè)計工程師需要根據(jù)模擬電路需要實現(xiàn)的功能要求、設(shè)計規(guī)范及相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)選擇合適的電路結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上確定元器件的組合方式等。針對模擬電路的設(shè)計,目前暫時沒有可以利用的比較成熟的設(shè)計軟件,因此,只能是有工程師根據(jù)自己的經(jīng)驗手工完成。這在一定程度上增加了模擬電路設(shè)計的難度,限制了模擬電路的發(fā)展速度。
2.3 電路仿真
電路仿真是模擬電路的設(shè)計過程中必不可少的一個環(huán)節(jié),是模擬工程師判斷模擬電路是否可以達到設(shè)計要求的一個重要依據(jù)。工程師根據(jù)仿真結(jié)果,不斷對電路進行修改和調(diào)整,直到模擬電路的仿真結(jié)果可以達到設(shè)定的指標(biāo)及相應(yīng)的功能要求。常用方法主要有參數(shù)掃描法,直流和交流分析法、蒙特卡羅分析等
2.4 版圖實現(xiàn)
版圖將電路設(shè)計轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的重要橋梁。在由前面的設(shè)計及仿真結(jié)果確定了模擬電路的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)后,設(shè)計工程師對設(shè)計的模擬電路進行物理幾何性的描述,將其轉(zhuǎn)換成圖形格式,以便于模擬電路后續(xù)的加工與制作。
2.5 物理驗證
在物理驗證階段,需要對設(shè)計的模擬電路進行設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)。設(shè)計規(guī)則檢查是在給定的設(shè)計規(guī)則的基礎(chǔ)上對其最小線寬、孔尺寸、最小圖形間距等限制工藝進行檢查,衡量版圖工藝實現(xiàn)上的可行性。此外,還要對版圖與電路圖的一致性進行檢查(LVS)??梢岳肔VS工具提取版圖的參數(shù),將得到的電路圖與原電路設(shè)計圖進行比較,保證版圖與原電路設(shè)計的一致性。
2.6 寄生參數(shù)提取后仿真
在版圖之前進行的電路設(shè)計的仿真稱之為“前仿真”,“前仿真”都是比較理想的仿真,沒有考慮到連線的電阻、電容等寄生參數(shù)。將寄生參數(shù)加入版圖后進行的電路仿真稱之為“后仿真”,只有當(dāng)后仿真的仿真結(jié)果達到設(shè)計指標(biāo)及系統(tǒng)功能要求,電路的設(shè)計工作才算完成。寄生參數(shù)對模擬電路的影響較大,前仿真的仿真結(jié)果滿足的情況下,后仿真結(jié)果卻無法滿足要求。因此,設(shè)計工程師需要根據(jù)后仿真結(jié)果不斷進行晶體管參數(shù)的修改,有時甚至要進行電路結(jié)構(gòu)的調(diào)整,直至后仿真結(jié)果達到系統(tǒng)設(shè)計要求。
目前,模擬電路設(shè)計難度高且比較復(fù)雜,使用的EDA工具的功能和系統(tǒng)配套性又相對落后,且在設(shè)計過程中需要進行頻繁的人工干預(yù),對寄生參數(shù)等比較敏感等,這些都在一定程度上限制了模擬電路的發(fā)展,導(dǎo)致模擬電路發(fā)展速度相對緩慢。
3 數(shù)字電路
篇5
關(guān)鍵詞:Multisim 仿真軟件 調(diào)制與解調(diào) 分析 應(yīng)用
中圖分類號:TN912.3 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)10-0215-01
Multisim仿真軟件又叫虛擬電子實驗室。他是一個虛擬的電路電路仿真軟件,可以進行原理電路設(shè)計和電路功能虛擬測試,是一個名副其實的虛擬電子實驗。該軟件可以虛擬測試和演示各種電子電路,可以進行詳細的電路分析功能,幫助電路設(shè)計人員對所設(shè)計的電路進行性能分析,在實際的工作中Multisim仿真軟件具有很大的實用價值,尤其在在多路語音信號調(diào)制與解調(diào)實驗中的地位更是不可取代。本文針對Multisim仿真軟件在多路語音信號調(diào)制與解調(diào)實驗進行了詳細的分析如下:
1 實驗原理及說明
頻譜變換電路是現(xiàn)代通信中最為重要的電路之一,同樣這種電路也是最基本的電路之一。現(xiàn)代通信技術(shù)在不斷的發(fā)展,國家的相關(guān)部門又不斷的提出我們要降低通訊成本,降低能耗,建設(shè)資源節(jié)約型社會。為了應(yīng)對這種發(fā)展趨勢,我們進行的電路設(shè)計已經(jīng)摒棄了原來的一條線路只能傳輸一條信號的的設(shè)計方案,那樣的方案應(yīng)用率太低,成本很高。我們現(xiàn)在設(shè)計的電路需要實現(xiàn)各個語言信號的整合,使其可以通過提條線路進行傳輸,但是又不能產(chǎn)生干擾現(xiàn)象,這就要求我們所設(shè)計的電路。
調(diào)制解調(diào)過程就是將低頻信號搬移到高頻段或從高頻段搬移到低頻段的過程。所謂的振幅調(diào)制,就是要實現(xiàn)低頻調(diào)制信號對于高頻震蕩的幅度進行有效的控制,使高頻震蕩信號通過低頻信號反應(yīng)出來;解調(diào)的過程比較簡單,他就是將低頻信號從調(diào)幅波中取出??梢赃M行調(diào)幅與解調(diào)的方式有很多,隨著計算機的高速發(fā)展和軟件的不斷進步,現(xiàn)在的仿真電路種類很多,但是就現(xiàn)階段而言,Multisim仿真軟件的市場份額還是存在其絕對優(yōu)勢的。Multisim仿真軟件在多路語音信號調(diào)制與解調(diào)實驗中的過程比較簡單,該軟件的調(diào)幅功能的實現(xiàn)借助了集成乘法器,而對于檢波功能我們通過二極管實現(xiàn)的,在具體的實驗過程中,我們把實驗電路進行了有效的模塊分類,實現(xiàn)了多路語言的調(diào)制和解調(diào),具體設(shè)計如(圖1)所示:
2 實驗電路的確定及仿真結(jié)果
實驗原理中我們可以清楚的看到,Multisim仿真軟件中的仿真窗口中的是設(shè)計多路電路的關(guān)鍵所在,我們必須在這些窗口中創(chuàng)立創(chuàng)建和設(shè)計多條語音信號的調(diào)制和解調(diào)電路,只有這樣才能是吸納多條實驗電路公用一條通道的設(shè)想。在此過程中,我們要注意電阻、電容這些最為基本的電路元件需要從系統(tǒng)的原器件庫中進行統(tǒng)一的調(diào)用;而電路中的語音信號和被加直流電壓以及載波信號的來源我們通常借助電源信號庫來實現(xiàn);我們系統(tǒng)中的的控制件器庫可以為我們提供電路設(shè)計中所需要的集成加法器和集成乘法器。這是我們整體的仿真系統(tǒng)中各個器件的來源和設(shè)計方式,最后我們按照試驗線路中的但參數(shù)對試驗器件的電參數(shù)進行設(shè)置就可以了。
2.1 多路語音信號調(diào)制部分
我們所設(shè)計的多路信號調(diào)制電路中主要部分由:乘法電路、加法電路、多路加法電路、濾波電路和直流疊加電路等等。打開系統(tǒng),進入仿真界面,我們可以觀察到每個單元必須在輸出端連接雙蹤示波器,之后打開我們系統(tǒng)的仿真開關(guān),這時系統(tǒng)開始工作并進入仿真狀態(tài),對電路的實際工作進行模擬演示,我們可以通過觀察示波器的輸出信號,從而得出調(diào)制部分各個單元電路的電壓波形,當(dāng)然這個波形反應(yīng)的是輸出電壓的情況。
2.2 多路語音信號解調(diào)部分
相對于調(diào)制電路而言,解調(diào)電路的復(fù)雜程度要簡單一些,在Multisim仿真軟件的工作系統(tǒng)中帶通濾波電路、低通濾波電路、檢波電路、多路加法電路共同組成了Multisim仿真軟件的各端仿真波形多路語音信號解調(diào)電路。同我們的調(diào)制部分相似,把雙蹤示波器和各個單元的電路輸出端進行連接以后,我們就可以打開模擬開關(guān)了,這時我們的仿真系統(tǒng)便開始工作,我們同樣需要觀察示波器反應(yīng)出的波形,這個波形就是調(diào)制部分各單元電路的輸出電壓波形,這就是Multisim仿真軟件的多路語音信號解調(diào)部分。
3 結(jié)語
本文針對Multisim仿真軟件在多路語音信號調(diào)制與解調(diào)實驗的原理和具體步驟進行了一系列的分析,可以看出該軟件的設(shè)計比較合理,操作相對而言比較簡單,而且該仿真系統(tǒng)所反應(yīng)的實驗結(jié)果具有很高的實際價值,在此類實驗電路的模擬檢測中有很重要的意義。另外,Multisim仿真軟件對于其他的電路模擬分析也有著很大的優(yōu)勢,在實際的應(yīng)用中受到了大家的青睞。
參考文獻
篇6
【關(guān)鍵詞】電子電路設(shè)計;調(diào)試方法;步驟
當(dāng)前,隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,我國的電子行業(yè)已在市場經(jīng)濟領(lǐng)域中得到了大規(guī)模的發(fā)展,同時也得到了廣泛的應(yīng)用。其中,對于電子設(shè)備來說,電子電路的設(shè)計是其中的一個關(guān)鍵性內(nèi)容,為了有效地滿足社會對電子行業(yè)的需求,人們對電子電路的設(shè)計質(zhì)量也提出了更高的要求,而電力的調(diào)試工作作為電子電路設(shè)計中的一個核心內(nèi)容,重視和完善電路的調(diào)試工作便顯得尤為重要,其對優(yōu)化電子電路的設(shè)計質(zhì)量具有非常重要的影響。
1電子電路設(shè)計常用的調(diào)試方法
電子電路設(shè)計常用的調(diào)試方法主要有兩種,即分別為分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。下面主要對此兩種方法進行了一定的分析。
1.1分塊調(diào)試法
在進行電子電路設(shè)計時,分塊調(diào)試法的應(yīng)用主要是將整個電子電路按照一定的規(guī)律分成不同類型的模塊,然后再對每個模塊進行調(diào)試。通常情況下,其主要是按照電路的不同功能進行劃分的,由此則可以對不同電路部分的性能進行單獨地調(diào)試。其中,在實際調(diào)試作業(yè)過程中,為了保障電子電路分塊的科學(xué)合理性以及調(diào)試工作的正常開展,相關(guān)工作人員應(yīng)首先對電子電路的工作方式、工作原理進行具體地掌握,然后在實際的調(diào)試過程中應(yīng)嚴(yán)格按照電路的信號流通線路進行具體地劃分,從而便可以將電子電路劃分成多個級別。在此前提下,工作人員則可以對電子電路進行一級一級地作業(yè),以更加有效地完成對電子電路的調(diào)試。此外,分塊調(diào)試法還適用于邊安裝邊調(diào)試的情況下,即在整個電子電路中每安裝完一個模塊就可以對其進行相應(yīng)的調(diào)試工作。與在電子電路安裝完畢之后再進行分塊調(diào)試的模式相比較的話,雖然該調(diào)試方式會在一定程度上增加調(diào)試工作的難度,但是該工作的效果卻是比較理想的,其不僅可以在電力電路安裝的過程中立即發(fā)現(xiàn)其間可能存在的故障模塊,且當(dāng)電子電路安裝完畢之后,與之相對應(yīng)的調(diào)試作業(yè)也便同時完成了。在實際作業(yè)過程中,分塊調(diào)試法常被普遍應(yīng)用于較小的電路中。
1.2整體調(diào)試法
與分塊調(diào)試法不同,整體調(diào)試法主要是在整個電子電路都安裝完畢之后再對其進行一次性地總調(diào)試,而并不對每一模塊進行單獨地調(diào)試。一般情況下,整體調(diào)試法常被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡單的電子電路中,但其也可以取得良好的調(diào)試效果,尤其是對于一些無法分塊調(diào)試的產(chǎn)品來說,整體調(diào)試法的應(yīng)用在其中具有著極其重要的意義。
2電子電路設(shè)計常用的調(diào)試步驟
在對整個電子電路進行調(diào)試的作業(yè)時,相關(guān)工作人員需掌握具體的調(diào)試方法和調(diào)試步驟,以保證調(diào)試工作的正常開展。其中,在進行電子電路調(diào)試工作之前,其需做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。①工作人員需準(zhǔn)備好相關(guān)性的技術(shù)文件,這是保證調(diào)試工作正常運行的首要內(nèi)容,如準(zhǔn)備好電子電路的線路圖、電力系統(tǒng)的設(shè)計原理、設(shè)計說明書等文件,這些重要的文件都可以為調(diào)試工作提供良好的理論依據(jù)。②在進行調(diào)試工作時,其也需要借助相應(yīng)的儀器設(shè)備,因此工作人員需準(zhǔn)備好相應(yīng)的使用儀器。一般情況下,調(diào)試工作的開展需要的儀器工具主要有萬用表、示波器、信號發(fā)生器等,因此在進行電路調(diào)試的時候,工作人員還需掌握儀器的性能和使用,以更加有效地完成調(diào)試工作。除此之外,在準(zhǔn)備好相應(yīng)的儀器設(shè)備后,工作人員還需檢查儀器是否完好。③調(diào)試場地的準(zhǔn)備也是調(diào)試工作中的一個重要內(nèi)容,工作人員需做好調(diào)試場地的準(zhǔn)備工作,如保證場地的清潔、無漏電風(fēng)險等。在做好相應(yīng)的電子電路調(diào)試前的準(zhǔn)備工作之后,則需開始進行具體的調(diào)試步驟。一般情況下,電子電路設(shè)計常用的調(diào)試步驟主要有四步,則分別為線路檢查、通電檢查、功能檢測以及指標(biāo)檢測。下面主要對此步驟進行了具體地分析。
2.1線路檢查
在電子電路設(shè)計調(diào)試作業(yè)中,開展線路檢查的內(nèi)容主要包括兩個方面。①線路檢查即為直觀性的檢查,在該作業(yè)過程中,其主要是檢查電子電路的線路連接是否正確,看是否存在錯線、少線、多線的情況。此時,為了保障檢查工作的質(zhì)量,相關(guān)檢查人員可根據(jù)電路的設(shè)計圖紙進行一定的對比,并可在檢查的過程中在圖紙進行相應(yīng)的標(biāo)記,以此不僅可以保障檢查工作的思路清晰性,且還能全面地提升線路檢查的效果,避免出現(xiàn)漏查的現(xiàn)象。②線路檢查還需對元器件的連接方式進行相應(yīng)的檢查,此時在作業(yè)過程中則需要借助一定的儀表檢查元件的連接是否正確、元件的連接是否到位等。例如,在實際檢查作業(yè)中,工作人員可以運用數(shù)字萬用表進行測試,其主要需觀察連線兩端連接的元件引腳位置是否與設(shè)計圖紙的相對應(yīng),而通過觀察則可及時發(fā)現(xiàn)引腳與連線接觸不良的故障等。
2.2通電檢查
通電檢查主要是對接入電源的電子電路進行通電性的檢查,以保障整個電路的安全性能。其中,在實際檢查作業(yè)中,通電檢查是不接入任何信號源的,其主要是在接入電源之后觀察整個電子電路是否存在冒煙、冒火、出現(xiàn)異味等一些異常的情況,且只有首先進行最初的觀察與判斷才利于后續(xù)的進一步檢查。對于正常運行的電子電路來說,其在通電之后并不會出現(xiàn)發(fā)熱、發(fā)燙的情況,因此當(dāng)觀察到通電檢查中存在任何的異常情況時,相關(guān)人員也無需太過緊張,其首先需要做的事便是立即切斷電源,然后根據(jù)實際發(fā)生故障的位置進行相應(yīng)的處理,如可將發(fā)生故障的元器件拔出,待排除其存在的故障之后再對其進行電源測試。此時,在接入元器件時,其需認(rèn)真檢查元器件的引腳連接是否正確以及檢查電源電壓是否處于正常狀態(tài)下,待確定電子電路所處的狀態(tài)為正常狀態(tài)時,其可再一次接通電源實行通電檢查。
2.3功能檢測
通常情況下,功能檢測也是不需要接入信號源的。在電子電路設(shè)計調(diào)試中,功能檢測的主要內(nèi)容是檢測電路在靜態(tài)工作下的參數(shù)值,即主要是測試電路靜態(tài)的工作狀態(tài),看其所顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)是否合理。例如,在實際作業(yè)過程中檢測放大功能的元器件的工作狀態(tài)是否處于正常的放大區(qū)域內(nèi);檢測數(shù)字電子電路中的各個電路輸入端、輸出端的電瓶電壓值是否合理,以及檢測其內(nèi)部的邏輯關(guān)系是否正常等;對于運算放大器來說,工作人員在檢查電路中的正、負(fù)電源之外,還需進一步檢查調(diào)零電路是否存在零點漂移的情況,以此保障整個電子電路的正常運行。此外,為了在一定程度上實現(xiàn)全面化的電子電路功能檢測,在進行功能檢測作業(yè)時還需在電路輸入端接入一定的幅度、頻率的信號源,與此同時可通過雙蹤示波器的運用來進一步觀察輸入、輸出信號的波形形狀、信號幅值、相位關(guān)系、頻率等相應(yīng)的參數(shù)值,而檢測人員即可逐級對此進行全面地檢測。
2.4指標(biāo)檢測
在經(jīng)過前面幾個步驟的檢測作業(yè)之后,則可以基本上確定電子電路的正常運行狀況。其中,指標(biāo)檢測是整個調(diào)試作業(yè)中的最后一個步驟,其主要是在前面三個步驟的基礎(chǔ)上對電子電路的應(yīng)用效果進行一定的檢測。對于整個電子電路的設(shè)計來說,其首先便會具備一定的設(shè)計要求,而指標(biāo)檢測作業(yè)的開展則是根據(jù)設(shè)計的實際需求對其中的相關(guān)性技術(shù)指標(biāo)進行測試。在實際作業(yè)過程中,其可以通過準(zhǔn)確地記錄測試數(shù)據(jù)來進行全面地分析與研究,以通過確定電子電路中的技術(shù)參數(shù)是否合格來實現(xiàn)指標(biāo)檢測的目標(biāo)。其中,如若相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在不合格的現(xiàn)象,則相關(guān)人員需對整個電子電路設(shè)計圖紙進行再一次地分析與研究,以通過不斷開展調(diào)試作業(yè)來實現(xiàn)設(shè)計圖紙的合理性。
3結(jié)束語
綜上所述,在電子電路的設(shè)計過程中,人們應(yīng)對電路的調(diào)試工作給予高度的重視,并需在實際作業(yè)過程中加強對電路的調(diào)試管理,以根據(jù)實際情況采取有效的調(diào)試方法,從而通過對電子電路進行有效性的調(diào)試管理來優(yōu)化電子電路的設(shè)計質(zhì)量,以在一定程度上實現(xiàn)電子電路的真正實效性設(shè)計。
參考文獻
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篇7
關(guān)鍵詞:Multisim 汽車尾燈 仿真軟件
中圖分類號:TN702 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)04-0000-00
本文設(shè)計的汽車尾燈控制電路,使得車輛在進行轉(zhuǎn)彎或者急剎車時能及時對其他車輛發(fā)出信號進行預(yù)警,可有效減少交通事故的發(fā)生。通過Multisim仿真軟件對電路進行仿真設(shè)計,Multisim是美國國家儀器公司推出的原理電路設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件,它秉承了其前身虛擬電子工作臺軟件易學(xué)易用、形象直觀等優(yōu)點,擴充了元件庫,支持VHDL和Verilog HDL語言及單片機應(yīng)用電路仿真與設(shè)計,增強了軟件的仿真測試和分析功能,廣泛應(yīng)用于電子電路的教學(xué)與設(shè)計中。在電子設(shè)計中可以利用該軟件實現(xiàn)計算機仿真設(shè)計與虛擬實驗,驗證電路是否達到設(shè)計的要求,設(shè)計與仿真實驗可以同步進行,一邊設(shè)計一邊實驗,不符合要求時可以隨時進行修改、調(diào)試,實驗中不需要消耗任何元器件,根據(jù)仿真實驗的結(jié)果再進行實際電路的制作,大大節(jié)約了成本,縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,是現(xiàn)代電子設(shè)計的有效方法。
1 電路設(shè)計要求
要求設(shè)計一個控制汽車尾燈的電路,用六個指示燈模擬六個尾燈(汽車尾部左右兩側(cè)各三個燈),并用兩個開關(guān)來控制汽車的運行狀態(tài),其中一個開關(guān)用于指示右轉(zhuǎn)彎,另一個開關(guān)用于指示左轉(zhuǎn)彎,如果兩個開關(guān)都未接通,表示汽車處于正常行駛狀態(tài),如果兩個開關(guān)都被接通,表示駕駛員遇到緊急情況,此時需要臨時剎車,緊急閃爍車燈警示其他車輛和行人。電路的具體設(shè)計要求如下:
(1)當(dāng)汽車正常行駛時,汽車尾燈全部熄滅。(2)當(dāng)汽車向左轉(zhuǎn)彎時,汽車左側(cè)三個尾燈按順序循環(huán)點亮。(3)當(dāng)汽車向右轉(zhuǎn)彎時,汽車右側(cè)三個尾燈按順序循環(huán)點亮。(4)當(dāng)汽車臨時剎車時,汽車后面六個尾燈一起明、暗閃爍。
2 電路設(shè)計分析
根據(jù)以上電路的設(shè)計要求可知,汽車尾燈有正常運行、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和臨時剎車四種運行狀態(tài),需要用兩個邏輯開關(guān)組合構(gòu)成開關(guān)的控制端(此處用K1、K0表示),左側(cè)的三個尾燈用D0、D1、D2表示,右側(cè)的三個尾燈用D3、D4、D5表示,可以列出汽車尾燈運行狀態(tài)關(guān)系表,如表1所示。
3 單元電路仿真設(shè)計
3.1 開關(guān)控制電路的仿真設(shè)計
開關(guān)控制電路通過開關(guān)K1、K0控制,選取異或門芯片74LS86N和與非門芯片74LS00N組成組合邏輯電路來實現(xiàn)對尾燈電路的整體控制;在電源庫中選取100HZ/5V的脈沖作為電路的輸入信號,用指示燈G、A表示譯碼控制和驅(qū)動控制兩種輸出狀態(tài)。由此可以構(gòu)建開關(guān)控制電路,如圖2所示。
圖2 開關(guān)控制電路
通過對開關(guān)K1、K2控制,可以仿真分析得出譯碼控制端G和驅(qū)動控制端A的現(xiàn)象,從圖2可以看出:當(dāng)開關(guān)K1低電平,K0高電平時,指示燈G和A均點亮,當(dāng)開關(guān)斷開、閉合的情況不同,則G和A的亮暗情況也有所變化,具體關(guān)系如表2所示。
3.2 尾燈電路的仿真設(shè)計
尾燈電路主要由計數(shù)器、譯碼器和顯示驅(qū)動電路三部分組成。其中,計數(shù)器按三進制計數(shù),用于左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎時控制三個尾燈按周期規(guī)律點亮,選取JK觸發(fā)器74LS112N構(gòu)成三進制計數(shù)器;譯碼器是對運行的狀態(tài)進行譯碼,產(chǎn)生節(jié)拍脈沖輸出,控制尾燈按循環(huán)順序點亮,選取3線―8線譯碼器74LS138N構(gòu)成譯碼電路;顯示驅(qū)動電路用于驅(qū)動LED,選取與非門74LS00N構(gòu)成顯示驅(qū)動電路。尾燈電路中 JK觸發(fā)器的時鐘脈沖信號設(shè)定為100HZ/5V。由此可以構(gòu)建尾燈電路,如圖3所示。
根據(jù)表3的邏輯功能可以分析得出下面的結(jié)論。
(1)當(dāng)K1=0,G=0,A=1,左側(cè)尾燈和右側(cè)尾燈均不亮,即汽車正常行駛。(2)當(dāng)K1=0,G=1,A=1,左側(cè)尾燈循環(huán)點亮,右側(cè)尾燈不亮。(3)當(dāng)K1=1,G=1,A=1,右側(cè)尾燈循環(huán)點亮,左側(cè)尾燈不亮。(4)當(dāng)K1=1,G=0,A=CP,指示燈隨CP的頻率閃爍。
3.3 時鐘脈沖信號
時鐘脈沖信號源選用的是軟件中的時鐘電壓源,其振蕩頻率設(shè)置在100HZ左右。也可以用555定時器外接電阻、電容元件構(gòu)成多諧振蕩器或用石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生所要求的時鐘脈沖信號。
3.4 總體電路的仿真設(shè)計
將前面設(shè)計好的開關(guān)控制電路和尾燈電路連接在一起后,就可以構(gòu)成了完整的汽車尾燈控制電路系統(tǒng)。
4 結(jié)語
本文所設(shè)計的汽車尾燈電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作方便、成本低。應(yīng)用Multisim13.0進行電子電路設(shè)計和仿真,可利用大量豐富的元器件庫和實用的虛擬儀器,可改變電路元器件參數(shù)來調(diào)整電路,使之更好地接近設(shè)計要求,且操作簡單、構(gòu)建電路方便快捷、電路修改比較方便。在電路仿真設(shè)計完成后再去構(gòu)建實際電路,從而大大的降低了使用成本,提高了電路設(shè)計的效率。
參考文獻
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收稿日期:2016-03-03
篇8
EWB軟件是專為電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件,它是由加拿大交換圖像技術(shù)有限公司根據(jù)互動影像技術(shù)而編寫的,因此又被稱為電子工作臺模擬軟件。EWB軟件是電子技術(shù)實驗訓(xùn)練的一個較好工具,尤其是在電子實驗教學(xué)或者實驗訓(xùn)練中,有很好的輔助效果??梢詭椭鷮W(xué)生理解理論知識,直觀地反映實驗結(jié)果,彌補課堂教學(xué)所存在的缺陷?;诖诉M行仿真實驗,使學(xué)生不僅可以熟練地掌握電子儀器的使用,還能夠?qū)ζ渚C合分析能力的提高起到促進作用。
1 EWB電子電路仿真軟件的功能和特點
1.1 使用簡便
EWB電子電路仿真軟件通過直觀的圖形界面建立起相關(guān)的電路原理圖,并將實驗工作臺在計算機屏幕上呈現(xiàn),因此對于繪制線路圖所需要的組件和電路仿真測試設(shè)備就能夠直接從屏幕上的圖形界面選擇。
1.2組件庫豐富
首先,EWB軟件所能供應(yīng)的組件種類是相當(dāng)完整和齊全,數(shù)量也比較充裕;其次,分立原件庫的種類多種多樣,包含數(shù)字集成電路,數(shù)字混合圖書館以及模擬集成電路等。同時,EWB軟件還能對外提供虛擬的儀器和真實儀器儀表的相關(guān)操作,確保用戶能夠較為真實地在實驗室里使用電爐仿真和虛擬儀器。除此之外,EWB軟件在電路分析方法上也有較大的改進,常見的就涉及瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)方面分析的電路、線性分析和非線性分析等。
1.3 涉及面廣
EWB軟件同時還涉及圖書館的虛擬儀器、完整的電子測量儀器、精密先進的儀表,這些工具是電子電路設(shè)計工作的必要條件。它不僅在一定程度能夠彌補實驗儀器和組件缺乏經(jīng)費的弊端,也能夠?qū)⒃牧习l(fā)生的消耗和設(shè)備的損壞情況排除在外,對于學(xué)生在學(xué)習(xí)能力方面的提升有很大的幫助,不僅能夠充實課堂內(nèi)容,還加深了學(xué)生對相關(guān)概念理論和實驗原理的了解。
1.4 操作靈活
相比在實驗室進行電路實驗,應(yīng)用EWB軟件提供的虛擬儀器,使操作的方式更加靈活方便,有如實際操作的模擬電路。在常用電子儀器的測量環(huán)節(jié),測量的結(jié)果能夠?qū)崟r地反映在EWB軟件的工具控制面板上。因此,可以幫助學(xué)生較快掌握對于電子路線圖的相關(guān)知識和電路硬件設(shè)計的專業(yè)知識,學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性得到了充分發(fā)揮,對學(xué)習(xí)目的分析與解決問題方面的能力也逐漸得到了培育。
1.5 檢測或警告相關(guān)錯誤
EWB軟件可以在仿真過程中顯示誤差形式用來檢測或警告相關(guān)錯誤,所以,不少學(xué)生可以在實驗室對各種故障的模擬電路元件進行設(shè)置。例如,根據(jù)開路、短路、漏電在運行過程中的不同水平,可以觀察到在工作狀態(tài)下,電路出現(xiàn)的不同故障。
學(xué)生可以在仿真過程中改變設(shè)計,根據(jù)產(chǎn)生的結(jié)果,學(xué)生可以輕易立即應(yīng)用程序的各種選項進行處理。
2 傳統(tǒng)的試驗教學(xué)與仿真試驗的本質(zhì)區(qū)別
理論教學(xué)是一種比較傳統(tǒng)的試驗教學(xué),它的中心更趨向于對理論的驗證。所以,被稱為“驗證”教學(xué)。因此,這種沒有創(chuàng)造性的驗證實驗往往都會對學(xué)生的創(chuàng)新意識產(chǎn)生較大的限制,制約了學(xué)生主動求學(xué)和探索熱情的培養(yǎng)。這種試驗操作模式將實驗?zāi)康?、各種任務(wù)、接線圖、數(shù)據(jù)表以及操作步驟等,都分發(fā)給學(xué)生,學(xué)生只需根據(jù)這些試驗教學(xué)規(guī)定的內(nèi)容、實驗方法、實驗步驟以及一步一步地測量儀器在表格上顯示的數(shù)據(jù)進行操作,就可以完成實驗的任務(wù)。該類型的實驗應(yīng)該說是比較傳統(tǒng)的,雖然具有比較強的針對性,操作過程也相對簡便,但是對于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)并沒有起到很多大的幫助。
通過實驗室組件和各種實驗設(shè)備的局限性的分析可知,常見的問題有組件的規(guī)格不統(tǒng)一、數(shù)量不足等問題,導(dǎo)致了所能開放的實驗項目數(shù)量受到限制,再加上更新速度未能加快,難以適應(yīng)當(dāng)前各種新的電路設(shè)計和調(diào)試的要求,導(dǎo)致學(xué)生們僅僅能夠遵照老師設(shè)計的項目在規(guī)定的時間內(nèi)完成,把學(xué)習(xí)看作是一項任務(wù),并沒有通過自己過多的獨創(chuàng)性思維去深入研究。
學(xué)生在電路設(shè)計的安裝、調(diào)試、測量等過程中,經(jīng)常需要重復(fù)多次進行,這樣的實驗結(jié)果,一方面對于電路調(diào)試會相對費時費力,另一方面設(shè)備損壞的頻率會有所提高,容易在實驗上產(chǎn)生誤差,導(dǎo)致所設(shè)計的實驗未能順利達到應(yīng)有的效果,削弱了學(xué)生參與實驗學(xué)習(xí)的積極性,相應(yīng)也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
3 EWB應(yīng)用于仿真實驗教學(xué)
應(yīng)用EWB可以豐富實驗內(nèi)容,減少實驗成本。在實驗中運用EWB軟件,實驗室中的儀器,零部件的品種、規(guī)格以及數(shù)量都不會受到相應(yīng)的限制,通過快捷方便的EWB軟件進行試驗,可以快速取得仿真模擬結(jié)果圖像,尤其是在修改電路、調(diào)試等方面,仿真試驗有著較強的輔助效果。
EWB軟件及其提供的各種豐富的組件,包括測量工具,使仿真實驗教學(xué)打破了空間的限制,克服了傳統(tǒng)實驗教學(xué)在時間和空間方面的不足。模擬實驗的開設(shè),能夠為學(xué)生創(chuàng)造一個相當(dāng)開放的平臺,使學(xué)生在實驗時間上和實驗室空間上不再受到限制。
綜合上述,通過將EWB電子設(shè)計軟件應(yīng)用于相應(yīng)實驗教學(xué),能在一定程度上比較有效地處理好傳統(tǒng)實驗教學(xué)上所存在的問題,增強學(xué)生對電子技術(shù)的掌握,進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,有利于學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>
4 傳統(tǒng)實驗教學(xué)與仿真實驗相結(jié)合
實驗教學(xué)要求能夠提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ粌H要求學(xué)生要學(xué)會正確使用實驗的儀器、提高實驗動手能力,掌握實驗的操作技巧,同時還要求學(xué)生在實驗過程中應(yīng)當(dāng)熟練掌握數(shù)據(jù)分析的技能,并且能在數(shù)據(jù)分析中學(xué)會繪制圖表。通過EWB軟件設(shè)計出來的電路畢竟屬于虛擬電路,不可能取代傳統(tǒng)的實驗。筆者建議在實驗教學(xué)中應(yīng)該要注意與仿真實驗結(jié)合運行,這樣不僅有利于提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ€能夠提高教師的教學(xué)熱情,進而對教師的教學(xué)質(zhì)量也有較大的促進作用。
5 結(jié)論
綜上所述,EWB是一款功能相對齊全的軟件系統(tǒng)。它的操作簡便的優(yōu)點足以使其在電子教學(xué)中的效果相對突出,一方面,它將枯燥的理論知識形象化,更易于學(xué)生的吸收和領(lǐng)悟,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性;另一方面,作為具有實操性的準(zhǔn)備工作的練習(xí),能夠讓學(xué)生掌握好扎實的實踐基礎(chǔ),提高其創(chuàng)新的能力。對于教師而言,應(yīng)當(dāng)使用和充分發(fā)揮仿真軟件的優(yōu)勢,同時將虛擬部分和現(xiàn)實部分緊密結(jié)合起來,充分發(fā)揮EWB軟件在電子教學(xué)中的輔助作用,促進提高教學(xué)效率和質(zhì)量。
參考文獻
篇9
關(guān)鍵詞:EDA Proteus仿真 調(diào)試
中圖分類號:TP391.9 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)06-0226-01
1 引言
隨著電子技術(shù)與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,各種計算機仿真輔助工具也被廣泛應(yīng)用,比如Auto-CAD,F(xiàn)PGA,CPLD等等[1]。本文介紹了專門針對微控制如單片機,emu8086等的另一種軟件如Proteus仿真軟件。
2 Proteus仿真工具介紹
Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件,是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的,完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺[2-3]。該軟件不僅具有一般EDA軟件的仿真功能,還能仿真單片機及其器件,所以深得師生們的青睞。具備如下功能模塊[4]:
(1)智能原理圖設(shè)計(ISIS);
(2)完善的電路仿真功能;
(3)獨特的單片機協(xié)同仿真功能(VSM);
(4)實用的PCB設(shè)計平臺。
其中Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面,包括:標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口等。
3 Proteus環(huán)境下的電路設(shè)計與仿真實例
與Protel,EWB仿真工具類似,首先需要打開Proteus操作界面,在“File”菜單中選擇“New Design”即可打開空白文件;其次,選擇“P”按鈕,在彈出的Pick Device 串口中的“Keywords”里輸入8086,74LS273等,可從元件庫中提取需要的元器件(選中雙擊),選擇完點擊OK按鈕。再次,在編輯區(qū)畫電路圖,修改元件參數(shù),如單擊繪圖工具欄中的導(dǎo)線標(biāo)簽按鈕,使之處于選中狀態(tài)。將鼠標(biāo)置于圖形編輯窗口的欲標(biāo)標(biāo)簽的導(dǎo)線上,跟著鼠標(biāo)的指針就會出現(xiàn)一個“×”號,表明找到了可以標(biāo)注的導(dǎo)線,單擊鼠標(biāo)左鍵,彈出編輯導(dǎo)線標(biāo)簽窗口。 在“string”欄中,輸入標(biāo)簽名稱,單擊“OK”按鈕,結(jié)束對該導(dǎo)線的標(biāo)簽標(biāo)定。同理,可以標(biāo)注其它導(dǎo)線的標(biāo)簽。但在標(biāo)定導(dǎo)線標(biāo)簽的過程中,相互接通的導(dǎo)線必須標(biāo)注相同的標(biāo)簽名。最后,保存文件。這樣,原理圖的繪制就完成了,如圖1所示,實現(xiàn)了8086控制流水燈。
結(jié)合Proteus環(huán)境的emu8086仿真,編寫匯編程序源代碼如下:
NEXT:OUT DX,AX
CALL DELAY
ROL AX,1
JMP NEXT
DELAY PROC NEAR
MOV BX,500
LP1:MOV CX,469
LP2:LOOP LP2
DEC BX
JNZ LP1
RET
DELAY ENDP
.data
END
由于8086一般做匯編用的是匯編軟件生成的文件.EXE,.bin,或.com擴展名的文件,且8086沒有內(nèi)存貯器,故應(yīng)用KEIL生成相應(yīng)文件時,需要設(shè)置內(nèi)存啟始地址,內(nèi)存的大小和外部程序加載到內(nèi)存的地址段。仿真一定要設(shè)置內(nèi)存,時鐘默認(rèn)是1MHz,設(shè)置好后添加由MASM32或其他軟件生成的擴展名為com,bin,exe的文件。Proteus自動加載到設(shè)置好的內(nèi)存段中。如可配置方式為:如可設(shè)置內(nèi)存大小10000H,程序下載到內(nèi)存段為0200H,BIN入口為02000H,停止在int 3選擇Yes。適用各種擴展名(.BIN .COM .EXE)的代碼文件。
通過運行下載后的程序,確實看到16盞LED燈輪流顯示。
4 結(jié)語
Proteus虛擬仿真工具的應(yīng)用,使得在具體的工程實踐中,降低了實驗開發(fā)成本,提高了實驗效率。在實驗教學(xué)中,不僅激發(fā)了學(xué)生的積極主動性,提高了學(xué)生的實驗興趣,還在畢業(yè)設(shè)計的應(yīng)用中收到良好的效果。
參考文獻
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篇10
1.1調(diào)整實驗項目比重
實驗教學(xué)作為模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)的基礎(chǔ)部分,對學(xué)生基本實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)有著至關(guān)重要的作用.處于附屬地位的實驗教學(xué)基本用來驗證理論知識點,其雖然加深了學(xué)生對理論知識點的掌握深度,但一定程度上卻削弱了實驗教學(xué)在學(xué)生應(yīng)用型能力培養(yǎng)中的作用.理論知識點的驗證固然重要,但作為一門實踐課程,結(jié)合實際,培養(yǎng)實際能力尤為重要.結(jié)合課程培養(yǎng)應(yīng)用型能力,應(yīng)對實驗項目做調(diào)整,增加其他項目的比重.然而考慮到理論知識點驗證、實際的需要以及課時的限制等,增加適當(dāng)課時的同時,減少驗證型實驗項目用于其他實驗項目.
1.1.1元器件識別、檢測和應(yīng)用
模擬電子技術(shù)介紹的主要內(nèi)容是以半導(dǎo)體器件為核心元件的各種電子電路,其中的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體二極管、雙極性晶體管和場效應(yīng)管等.模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的所有內(nèi)容均和它們有關(guān).根據(jù)新建應(yīng)用型本科院校模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)大綱,開設(shè)的實驗項目內(nèi)容有常用電子儀器的使用,驗證性實驗內(nèi)容,對半導(dǎo)體器件以及其它常用電子元器件的單獨介紹很少,僅在部分實驗項目中會涉及極少的該方面知識.元器件的識別、檢測和應(yīng)用知識的忽略得益于教具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,模塊化的電路雖然節(jié)省了學(xué)校的不少開支,減少了耗材支出,但卻剝奪了學(xué)生搭建電路過程中設(shè)計的元器件識別、檢測和應(yīng)用知識的學(xué)習(xí).根據(jù)實際教學(xué)經(jīng)驗,修完整個實驗課程后,僅部分同學(xué)對電子元器件知識有一定了解,大部分學(xué)生對元器件的識別和檢測和應(yīng)用等知識了解幾乎為零.然而對于電類應(yīng)用型人才培養(yǎng)和實際需要,該部分知識卻顯得十分重要,應(yīng)從多個角度提升學(xué)生對元器件識別、檢測和應(yīng)用知識的掌握.
(1)安排二到四個左右課時進行電子元器件識別、檢測和應(yīng)用知識的介紹,特別是常用的電子元器件如電阻、電容、二極管和三極管等識別和檢測等知識的介紹,并就其中部分內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)實驗項目,強化學(xué)生對該部分知識的掌握.由于課時的局限,不可能方方面面都可作出介紹,僅需對常用的基本知識點做詳細說明.
(2)鼓勵有興趣的學(xué)生在業(yè)余時間通過其他方式加深和擴展對元器件識別、檢測和應(yīng)用知識的掌握.可指引他們參閱相關(guān)書籍或通過網(wǎng)絡(luò)查閱各種元器件的識別、檢測和應(yīng)用的資料或進入各種購物網(wǎng)站或到實體店了解元器件,一定程度上還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
1.1.2電路仿真軟件的應(yīng)用
隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展,企業(yè)在電子電路產(chǎn)品的設(shè)計過程中為了提高效率,首先會進行仿真設(shè)計,一定程度上檢測所設(shè)計電路的功能以及各項指標(biāo)是否滿足要求,具有參考價值.為了滿足行業(yè)要求,培養(yǎng)實際能力,應(yīng)在實驗項目中增加相應(yīng)仿真實驗項目,電子電路的仿真平臺有很多,電子類專業(yè)在本科階段課本上常見的有SPICE、(EWB的高級版本)和Proteus等.三種仿真設(shè)計平臺基本都可進行模擬電子技術(shù)中模擬電子電路的仿真設(shè)計,然而其實它們各有自己的應(yīng)用場合.Proteus常用來在單片機原理與應(yīng)用等課程中結(jié)合編譯軟件進行電路仿真,仿真結(jié)果直觀,生動.SPICE則較多的應(yīng)用在模擬電路的仿真中,但仿真結(jié)果相對不太直觀.Miltisim作為課本中介紹的一款電路設(shè)計仿真平臺,應(yīng)用在電子技術(shù)課程等的電路設(shè)計仿真.它的功能強大,基本涵蓋了電路設(shè)計所需要的所有類型電子元器件,它具備各種實際電路測試中所有的虛擬儀器儀表,提供多種電路分析工具和方法,可對模擬電子技術(shù)中所有理論知識進行仿真驗證,同時可以進行其它電路設(shè)計和仿真,加深學(xué)生理論知識點的理解和運用,可培養(yǎng)學(xué)生獨立提出、分析和解決問題的能力.Miltisim電路仿真設(shè)計平臺的精通運用往往不是幾節(jié)課就可以做到的,其實任何課程的學(xué)習(xí)都一樣,需要教師的引導(dǎo)和輔助結(jié)合學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考才能達到較好的效果.模擬電子技術(shù)實驗需增加相應(yīng)仿真實驗項目,但課時不必過多,可安排4到6個課時,也即2到3次實驗,主要演示軟件常用的使用方法并進行仿真實驗內(nèi)容和常用的分析方法,鼓勵學(xué)生在業(yè)余時間進行仿真實驗,驗證課本知識,掌握各種分析方法,并進行一些小設(shè)計,激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.
1.2注重課程設(shè)計,培養(yǎng)應(yīng)用能力
課程設(shè)計作為模擬電子技術(shù)實踐環(huán)節(jié)的另外一個方面,它應(yīng)該是實驗項目的升華,作為一次學(xué)生獨立思考,分析和解決問題的實踐機會,對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有至關(guān)重要的作用.網(wǎng)絡(luò)時代的到來,方便了人們生活的方方面面,可以很輕易的從網(wǎng)絡(luò)獲得各種信息.課程設(shè)計也不例外,各種大小論壇,文庫共享了大量的電路設(shè)計報告,信息的共享可以提供知識交流和學(xué)習(xí)的機會,加快社會的發(fā)展,然而對于新建應(yīng)用型本科高校,學(xué)校對課程設(shè)計的重視程度不大和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高等眾多因素決定了課程設(shè)計的完成僅僅是CTRL+C和CTRL+V,使得課程設(shè)計在應(yīng)用型能力培養(yǎng)中的作用甚微.切實的培養(yǎng)應(yīng)用型人才,還需注重課程設(shè)計.它作為一次實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機會,不僅對模擬電子技術(shù)課程,而且對后續(xù)課程應(yīng)用能力的培養(yǎng)均有影響,導(dǎo)致學(xué)生壞學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維的養(yǎng)成.當(dāng)然課程設(shè)計的有效實施和多種因素有關(guān),可以試著從以下方面入手:(1)院部應(yīng)強調(diào)對課程設(shè)計的重視,不能只當(dāng)成一次實驗來看待.(2)指導(dǎo)教師應(yīng)指引學(xué)生切實自主的完成課程設(shè)計項目,嚴(yán)格要求,杜絕粘貼和復(fù)制,草草了事.(3)鼓勵學(xué)生自主提出設(shè)計方案,進行設(shè)計驗證,在過程中自主發(fā)現(xiàn)和解決問題,培養(yǎng)自學(xué)和創(chuàng)新能力.
二、強調(diào)創(chuàng)新,提升實踐實效
2.1提高設(shè)計自由度,培養(yǎng)創(chuàng)新能力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,為了滿足人們不斷提高的需求,生活的方方面面都在向著便捷化、人性化的方向發(fā)展.人性化和便捷化的發(fā)展方向在很多場合體現(xiàn)了其優(yōu)勢,然而在有些方面反而適得其反.高校擴招的不斷增加,規(guī)模的不斷擴大,導(dǎo)致對教學(xué)儀器的需求,教學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)在近些年得到了很大的發(fā)展,產(chǎn)品不斷的人性化,方便操作,與此同時也帶來很多問題.對于模擬電子技術(shù)實驗課程,教學(xué)儀器生產(chǎn)公司提供的完成實驗項目的電路均是模塊化成品.模塊化產(chǎn)品確實帶來了諸多好處.教學(xué)儀器公司根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計了實驗項目,方便了教師的教學(xué)活動,另外也節(jié)約了大量耗材.然而事物大多具有兩面性,模塊化產(chǎn)品給學(xué)校的主體卻帶來了諸多不便.應(yīng)用型人才需要學(xué)生培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力,事先設(shè)定好的模塊化產(chǎn)品在在項目實施時的設(shè)計自由度大打折扣,實驗內(nèi)容完全由模塊確定,學(xué)生自由發(fā)揮的自由度很小,同時模塊化的電路各電路參數(shù)均是事先設(shè)計好的,僅僅為完成實驗項目,除了事先設(shè)計好的問題外,不會出現(xiàn)其他問題,減少了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,思考問題和解決問題的機會,不利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用型能力.模塊化實驗項目也有其應(yīng)用場合,隨著新建本科院校應(yīng)用型專業(yè)的培養(yǎng)方案的重新制定,實踐教學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)課時有所提高,然而課時畢竟有限,模塊化實驗項目可以節(jié)約實驗項目時間,同時由于模擬電子技術(shù)實驗項目大部分為驗證型實驗項目,可適當(dāng)部分使用模塊化電路進行實驗,部分采用自己搭建或焊接電路的方式進行,帶來的問題特別是耗材問題可從如下方式解決:(1)教師科學(xué)化管理,預(yù)先準(zhǔn)備每組所需元器件,并在實驗后按組核對并收回;(2)有條件的情況下,教師可自制實驗項目所需元件的元件箱,并引出端口;(3)培養(yǎng)學(xué)生合理正確使用的元器件的方法,減少元器件的燒毀;
2.2全民參與,提高創(chuàng)新能力
專業(yè)競賽是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有力方式.電子類專業(yè)有很多專業(yè)類的競賽,教育部積極倡導(dǎo)的有全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽,飛思卡爾汽車賽和單片機程序設(shè)計大賽等,作為電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的模擬電子技術(shù)實踐教學(xué),其實踐性極強,它幾乎是所有專業(yè)類競賽必須具備的基礎(chǔ)知識,通過模擬電子技術(shù)實驗課程可以使學(xué)生掌握分析和解決和調(diào)試簡單電路問題的基本方法,并對理論知識點做實踐驗證,同時了解各種電路的功能以及應(yīng)用場合.參加各類專業(yè)比賽的學(xué)生大部分集中在二年級和三年級,基本都已修過模擬電子技術(shù)實踐課程.對學(xué)生而言,首先參加專業(yè)競賽可以對模擬電子技術(shù)實踐課程的學(xué)習(xí)情況進行檢驗,另外可以利用該課程學(xué)習(xí)所擁有的電路分析、設(shè)計和調(diào)試等能力結(jié)合到專業(yè)競賽中,更好的參加比賽,通過基本電路的分析方法和調(diào)試方法等來分析各種大型電路的工作原理,特點等,加深對模擬電路的掌握和理解深度,并掌握其使用場合,實實在在的學(xué)到實用的和社會聯(lián)系更加緊密的知識,為之后從事本專業(yè)工作奠定了堅實的基礎(chǔ),從而切實的培養(yǎng)了應(yīng)用型人才.指導(dǎo)專業(yè)競賽對指導(dǎo)教師也是一種鍛煉,大部分在高校工作的專業(yè)教師,特別是新建應(yīng)用型本科高校教師,大部分都是畢業(yè)后直接進入高校工作,然而傳統(tǒng)的教育方法并沒有過多的理論聯(lián)系實踐的機會.對他們來說,這是一次重新學(xué)習(xí)的機會,該類知識也是從零開始,極大的拓展了教師對各種規(guī)模較大電路的理解和掌握,通過實際電路調(diào)試中問題出現(xiàn),分析和解決的過程,教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)得到了極大的提高,一方面為與相關(guān)企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)研合作向項目,解決企業(yè)實際難題,服務(wù)地方做準(zhǔn)備,另一方面可以應(yīng)用到模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)中,結(jié)合實際進行模擬電子技術(shù)實踐教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,同時可以更詳細生動的介紹各種電路,拓展學(xué)生的知識面,以便更好的培養(yǎng)應(yīng)用型人才.雖然專業(yè)競賽具有諸多優(yōu)點,但競賽的參與往往是少數(shù)人的活動,能力的培養(yǎng)也僅僅涉及到少部分人.為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才,從大眾入手,應(yīng)提倡全民參與競賽培訓(xùn)的方式,鼓勵大部分學(xué)生利用業(yè)余時間參與競賽的培訓(xùn),培養(yǎng)應(yīng)用型能力,并最終從競賽培訓(xùn)人員中好中選優(yōu),參加競賽,一方面可在模擬電子技術(shù)實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)大部分學(xué)生的應(yīng)用能力,加強模擬電子技術(shù)實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)作用;另一方面,全民培訓(xùn)必然需要眾多教師的參與,可最大程度上鍛煉指導(dǎo)教師,并反饋到模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上.
三、小結(jié)