模擬電子線路實驗仿真教學改革探討

蔡秋娥

摘 要：本文運用Prorteus技術對電子線路實驗教學進行改革，得出在電子線路課程中引入仿真教學的優勢，并通過單管放大電路的分析可以看出引入仿真教學可以將抽象的教變成直觀教學，提高學生學習的興趣與積極性，對模擬電子線路的實驗教學改革非常有幫助。

關鍵詞：模擬電子線路 Proteus 仿真 教學

模擬電子線路（簡稱“模電”）是一門電子類專業基礎課程，該課程的學習效果直接影響后續專業課程的學習，該課程雖然是專業基礎課，但課程比較抽象、復雜，而且實踐性很強，課程中含有大量的電類專業基礎知識，體系龐大，原理抽象，分析不直觀。使得初學者難以接受，困難重重，這樣就導致學生望而卻步，失去了學習興趣。也為后續的專業課程學習埋下隱患。隨著計算機技術的發展，我們在模電教學中引入英國Lab Center Electronics公司開發的PROTEUS軟件，對模電實驗教學進行改革。

1.PROTEUS技術介紹

在模電實驗教學中因為實驗設備種類繁多、更新速度快，給教學投入與管理帶來很多的困難；模電實驗教學內容獨立、分散，不利學生知識點的連貫與應用，同時在實物實驗教學中實驗內容與格式僵化，只是一種驗證性教學，不利于學生創新能力培養。針對于這些教學中的缺點我們引入了仿真教學，能有效的改進以上不足。

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，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。它的特點是互動的電路仿真；豐富的器件庫；智能的器件搜索；智能化的連線功能；支持總線結構；可輸出高質量圖紙和完善的電路仿真功能。

將Proteus引入到模電實驗教學中的優勢有：Proteus軟件提供超過27000多個仿真器件，基本涵蓋了模電所需要的所有器件，它能提供多樣的激勵源和豐富的虛擬儀器，生動的仿真顯示讓學生能直觀的看到抽象的電流電壓變化過程，將模電變成感觀學生，使得教學可視化，提升教效果。此軟件并提供高級圖形仿真功能，能對瞬態進行捕捉分析。

2.模電實驗教學實例

2.1單管放大電路的實踐教學實例

單管放大電路是模電中最基礎的電路，后面的電路分析都是在這個電路的基礎演變而來，所以這個電路的掌握層度對后面電路的學習非常重要，因此我們看看這個電路怎么用仿真教學進行改革的。

例如設計單管電路的電路，在電路中接入信號發生器與示波器，同時還在三極管的三個極分別接入三個電位探針。

將可變電路RV1調到中間位置，運行電路可以看到線路上用紅，綠顏色代表不同的電位情，不同的電路線路的顏色是不一樣的，這樣就讓學生知道在模電中不同的線路上的電位是不一樣的。同時在線路的還有箭頭代表電路電流的方向很直觀，學生在學習過程中一目了然。通過電位探針可以看到三極管的C、B、E極的電位分別是7.7V、4.7V和1.1V，如圖2所示。通過到極電位的分析可以得出，此時電路處在放大狀態。而我們可以通過仿真軟件中的示波器可以看到電路的放大情況，如圖1所示。

圖1 三極管放大電路中各極電位及波形放大效果電路的放大倍數可以通過單管放大電路的放大公式進行計算。再由仿真電路得到的結果進行驗證。當將基極電阻調小，到達一定的層度就可以看到電路的放大輸出波形就開始失真，如圖4所示。從仿真圖上可以看出三極管C、B、E極電位分別是5.9V、6.4V、5.7V，可以看出這時電路處在飽和失真狀態。從波形圖上也可以看出輸出波形下部分被截去了。因人共集電路的反相作用所以飽和失真看到的是下部分被截去。為了使波形的失真情況看得更清楚，還可以運用圖表形式來進行觀察，如圖2所示。

圖2 電路失真及圖表分析3.結束語

通過前面的實例看出在電子線路中引入Proteus技術教學后可以將抽象復雜的電路的分析過程，可以通過很直觀過程展現在學生面前，讓學生可以看得到，并不像以前的教學教要學生自己去想象。而且我們所教學的學生層次大部分都不善長于抽象思維，比較適合于形象思維和直接操作，所以這個教學改革結合學生實際情況而開展。同時也可以滿足學生不斷探索的好奇心理，比方說我們在帶學生在實驗室用實際電子元器件做實驗時學生就會問，老師其他電路變大變小或者斷開會出現什么情況，如果我們把電源改變又會出現什么情況呢？這就結教學生帶來兩種困難：如果老師直接分析給學生聽，學生就會陷入到枯燥的理論分析中去，增加了學生學習的難度，也會打擊學生學習積極性。如果老師把學生提出的要求都讓學生去試一遍，哪就增加了老師的準備元器件都設備的難度，同時也可能給學校增加了許多設備的投入資金。引入仿真教學后這些困難都可以得以解決。

通過教學實踐證明，引入仿真教學不但可以解決學校的投入困難，還能提高學生的學習興趣，而且學生在學習過程中不會受場地時間的限制，還可以通過網絡向老師及其他的專家進行討論學習，使學生的創新創造能力不斷提高。

參考文獻：

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本論文為湖南省職業院校教育教學改革研究項目，課題編號：ZJB2013083