仿真技術在《數字電路》授課中的應用探索

摘 要：使用仿真軟件在電腦上制作電路圖，設置有關參數，運行有關命令，并在電腦屏幕上直接觀察波形。本文就如何利用DXP2004SP2作為軟件平臺，講授555時基集成電路，剖析芯片工作原理，直觀演示波形生成過程，提高授課效果做探索。

關鍵詞：仿真；多諧振蕩器；DXP2004SP2

中圖分類號：TN791-4；TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-01

數字電路是電子類專業的專業基礎課，該課程的掌握程度直接影響到學生后續專業課程的學習。長期以來采用的是理論授課與實驗的授課方式，但是對一些特殊章節來說（例如555時基集成電路的講解），常規的面包板加上示波器實驗不能達到理想的教學效果。最近幾年，電路仿真技術的發展，使這個問題得到了很好的解決。本文以《555多諧振蕩器》的原理講授對此問題進行探索。

一、總體構思

首先要引導學生對RC充放電、比較器、基本RS觸發器的內容[1]做綜合回顧，結合電容充放電，對555時基電路進行理論分析，再利用仿真軟件的仿真功能，自動生成仿真波形，直觀地向學生展示波形形成過程，與理論分析相對應。另外，采用仿真軟件授課的另一個優點是圖形及參數便于修改，便于標識，演示選擇元器件錯誤會帶來的各種失真，這是常規授課所無法做到的[2]。

二、仿真技術介入

（一）理論準備

為了講解方便，將555定時器的內部原理圖作一下簡化，將比較器與基本RS觸發器合二為一，見插圖1，并做如下約定：

對于高觸發端來說，當VTH<2/3VCC，無效輸入，記為0；當VTH>2/3VCC，有效輸入，記為1；對于低觸發端來說，當VTR>1/3VCC，無效輸入，記為1；當VTR<1/3VCC，有效輸入，記為0。分析得到功能表，見表格1。

（二）仿真

制作多諧振蕩器的電路圖，如圖2。設置時域仿真參數：起始時間為0s，終止時間為1ms，步長為20ns，開始仿真，得到仿真結果，如圖3。參數要根據電腦硬件配置微調，最好的效果可以看到畫出波形的過程，以及放電管導通或截止對充放電的控制作用。

（三）電路改進，通過使用導引二極管改變充放電通路，如圖4，可以產生方波，如圖5。

三、結束語

通過對555常規原理圖的畫法改變降低學生理解的難度，通過仿真參數的修改，引導學生建立芯片的性能指標的意識，通過觀察波形的生成過程，深化芯片理論講授的內容。

參考文獻：

[1]陳傳虞.脈沖與數字電路[M].北京：高等教育出版社，1991.

[2]楊旭方.電子線路輔助設計ProtelDXP2004SP2實訓教程[M].北京：電子工業出版社，2010.