導(dǎo)語：如何才能寫好一篇仿真電路設(shè)計總結(jié)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】Pspice 模擬電子電路 電子電路設(shè)計

在電氣、電子、自動化、計算機等類型的專業(yè)中，模擬電子電路設(shè)計是基礎(chǔ)的技術(shù)課程，其理論知識較為抽象且電路的原理較為復(fù)雜，對于學(xué)生來說比較困難，教師也難以教好。本文提出將Pspice應(yīng)用在模擬電子電路設(shè)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(jié)合，為教師和學(xué)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(shù)據(jù)處理器）、Probe（軟件的圖形后期處理器）、Stmed（產(chǎn)生信號的工具）、Parts（為器件建立模型的工具）和Pspice Optimizer（軟件的優(yōu)化設(shè)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(tài)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(shù)值分析；交流掃描分析，包括頻率特性分析和噪聲分析；瞬態(tài)特性分析；蒙特卡羅分析；溫度特性和參數(shù)掃描分析；最壞情況分析等。

在設(shè)計電子電路期間，以既定的功能及技術(shù)參數(shù)來制定設(shè)計方案，可以應(yīng)用Pspice模擬和連接電路并檢測電路設(shè)計有無達到預(yù)期效果，也可以在計算機上對電路的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)進行修改，不斷測試、觀察輸出的波形，直至達到設(shè)計要求，以便取得電路的最優(yōu)技術(shù)指標(biāo)，為電路設(shè)計的精準(zhǔn)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(tǒng)的方法難以完成的，還能夠比較各種設(shè)計方案的優(yōu)劣，方便選擇最優(yōu)的方案，使電路設(shè)計最優(yōu)化。

2 Pspice軟件的仿真實例

Pspice軟件在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用可以提高教學(xué)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(shù)；第三，仿真測驗；第四，顯示仿真的結(jié)果；第五，分析并輸出相應(yīng)的實驗結(jié)果。下面對Pspice軟件的仿真實例進行分析。

2.1 限幅電路的設(shè)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(dāng)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(shè)置直流掃描分析以及瞬態(tài)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(tài)分析結(jié)果示意圖中可見（圖3），當(dāng)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(nèi)，防止電路受信號電壓的影響出現(xiàn)故障。

2.2 RC正弦振蕩電路設(shè)計實驗

RC振蕩電路在電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)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(guān)的理論會令學(xué)生難以在有限的課堂時間內(nèi)理解并掌握，因為學(xué)生難以根據(jù)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(wěn)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(chǎn)生怎樣的影響，更加便捷、直觀地掌握振蕩電路的設(shè)計原理及運行原理。

3 總結(jié)

從上述的設(shè)計實驗中可知，在模擬電子電路設(shè)計中應(yīng)用Pspice能夠使設(shè)計仿真的效果精準(zhǔn)且直觀形象，為電子電路的設(shè)計提供極大便捷。Pspice是應(yīng)用極廣的電路設(shè)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(shè)計、繪制仿真電路，依據(jù)具體的需求來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，斷定電路設(shè)計是否科學(xué)、性能是否可靠、能否達到設(shè)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?？傊?，Pspice的應(yīng)用能夠為電子電路的模擬仿真設(shè)計帶來很好的內(nèi)外部條件，幫助設(shè)計者設(shè)計出最優(yōu)電路，提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的掌握速率，從根本上減少成本支出，使電路設(shè)計最優(yōu)化，提高電路性能的可靠性，是模擬電子電路設(shè)計中必不可少的仿真設(shè)計軟件。

參考文獻

[1]楊慧梅，朱勇.PSPICE仿真軟件在《低頻電子線路》教學(xué)中的應(yīng)用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（05）.

[2]付巍.Pspice在模擬電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[J].機械工程與自動化，2006（03）.

[3]段天睿，滕照宇，姚勇，李興紅.柔性線路板串?dāng)_Pspice仿真分析及應(yīng)用[J].安全與電磁兼容，2009（05）.

[4]宋國民，王寧，張愛云，周維.Pspice仿真平臺在共軌ECU設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代車用動力，2009（03）

[5]周潤景，張麗娜，王志軍.Pspice 電子電路設(shè)計與分析[M].北京： 機械工業(yè)出版社，2011

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作為應(yīng)用型本科院校，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實際操作能力、分析和解決問題的能力亟待解決。目前國內(nèi)大多高校工科專業(yè)實驗設(shè)備陳舊，更新?lián)Q代不及時，學(xué)生只是在現(xiàn)有的實驗設(shè)備上進行簡單的驗證性操作，對學(xué)生的各方面能力并沒有很好的進行鍛煉，很多原理性的東西在實驗操作臺上沒有很好的體現(xiàn)［1］。鑒于此，可以對課程中的個別實驗引入自制實驗設(shè)備，采用該種手段不僅有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還可以引入最新的實驗技術(shù)手段，提高實驗裝置的利用效率、節(jié)約實驗成本［2］?！赌M電路》是電類專業(yè)最基礎(chǔ)的專業(yè)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)不僅要求學(xué)生掌握較強的理論知識，還要求學(xué)生具有一定的實踐創(chuàng)新能力，結(jié)合多年來對本課程的授課經(jīng)驗，以該課程為例來說明如何在教學(xué)過程中通過自制實驗設(shè)備來提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

1自制實驗設(shè)備在教學(xué)中的必要性

近年來學(xué)校對實驗室的建設(shè)經(jīng)費投入越來越多，其中購買了很多先進的實驗設(shè)備和儀器裝置，但有些設(shè)備只能進行簡單的驗證性操作，對于高校工科實驗教學(xué)的針對性較差。同傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ较啾容^，自制實驗設(shè)備在實驗教學(xué)中具有多個優(yōu)點，在實驗教學(xué)中的使用很有必要性［3－5］。

第一，適用性強。教師可根據(jù)單門課程或者多門課程設(shè)計綜合性實驗，針對不同的專業(yè)適當(dāng)調(diào)整實驗的難易程度。

第二，成本低。學(xué)生根據(jù)教師給出的實驗要求，自行選擇元器件進行電路的焊接，同市場上現(xiàn)有的實驗電路板相比較能夠節(jié)約大量成本。

第三，可操作性強。老師可在實驗內(nèi)容中加入自己的科研內(nèi)容，既能夠鍛煉學(xué)生也能夠提高教師的科研水平。

第四，提高學(xué)生專業(yè)能力和動手能力。在實驗執(zhí)行過程中能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鞏固學(xué)生的專業(yè)知識，并把課堂學(xué)到的知識應(yīng)用到實際當(dāng)中，能培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、實踐能力和動手操作能力。

商洛學(xué)院本科教育進入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段，學(xué)校以培養(yǎng)應(yīng)用型本科生為目標(biāo)，所以實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中的作用變得尤為重要。對于電類專業(yè)的課程，現(xiàn)有的教學(xué)儀器設(shè)備不能滿足教學(xué)要求，自制實驗設(shè)備可以降低教學(xué)難度、提高課堂效率、拓展學(xué)生思維，創(chuàng)造性地制作各種合適的實驗設(shè)備，因此具有提升課堂教學(xué)效果的突出作用。

2自制實驗設(shè)備的實施

以模擬電路課程實驗中“模擬運算放大電路”實驗為例進行說明，該實驗屬于設(shè)計性實驗，以往實驗要求學(xué)生從電路設(shè)計和電路驗證兩方面進行，但是實驗結(jié)果并不能使每個學(xué)生都能達到預(yù)期的教學(xué)目的，自制實驗設(shè)備將從電路設(shè)計、仿真、焊接、調(diào)試、驗證等幾方面進行實施，以此來提高學(xué)生的電路設(shè)計能力、分析能力和動手能力。

2．1電路設(shè)計與仿真

此階段主要考察學(xué)生對理論知識的綜合應(yīng)用能力，通過對電路的設(shè)計、元器件的選擇拓展學(xué)生知識面。根據(jù)“模擬電路實驗”教學(xué)大綱給出電路設(shè)計的要求，要求學(xué)生熟悉放大電路的原理，進行電路設(shè)計以及電路中元件參數(shù)的確定，并提交最終的設(shè)計結(jié)果。以反相比例運算電路為例，要求設(shè)計電路的放大倍數(shù)為（－10）倍。學(xué)生首先要鞏固反向比例運算電路的原理進行電路的設(shè)計，再進行電路的仿真。根據(jù)電路設(shè)計要求放大倍數(shù)為（－10）倍，又因為考慮集成運放兩輸入回路參數(shù)對稱，即RN＝RP，綜合考慮，電路中電阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次為了保護集成運放，在電源端分別接兩個二極管以防止電源反接損壞集成運放。通過電路的設(shè)計與仿真，對輸入波形和輸出波形進行對比。輸入信號ui設(shè)置為1kHz，峰值為100mV的正弦波，由仿真結(jié)果可看出，此時輸入信號與輸出信號反相，電壓放大倍數(shù)為10，且未出現(xiàn)失真，達到了設(shè)計的要求可以進行下一步的電路焊接與測試。

2．2電路焊接與測試

上節(jié)以反相比例運算電路為例進行了設(shè)計說明，在實驗過程中為了增加實驗內(nèi)容要求學(xué)生對同相比例運算電路、加法運算電路、減法運算電路、微積分電路等都進行設(shè)計與仿真。設(shè)計完成后列出實驗器件清單進行電路的焊接，在焊接的過程中一方面可以提高學(xué)生的動手能力，另一方面也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。在該電路板上學(xué)生可以通過選擇相應(yīng)的器件來實現(xiàn)各類運算電路的測試。同樣對反相比例運算電路進行測試，輸入信號ui設(shè)置為1kHz，有效值為100mV的正弦波，為電路接入正負(fù)電源，根據(jù)電路設(shè)計圖連接各個電阻，接入信號函數(shù)發(fā)生器和示波器，觀察輸入輸出波形，通過示波器測試可看出，輸出電壓幅值為987mV，輸入電壓幅值為97.2mV，所得有效值放大倍數(shù)約為10倍左右，且輸入與輸出波形方向相反，即達到反相放大的目的。

2．3實驗考核

實驗考核是檢驗學(xué)生實驗效果最有效的手段，對于自制實驗設(shè)備的實驗項目考核要區(qū)別于一般驗證性實驗，首先要求學(xué)生提交設(shè)計說明、仿真結(jié)果、實驗心得，并對學(xué)生的作品進行現(xiàn)場的測試，其次在整個實驗成績中加大該類實驗所占的比例，這樣既能夠減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)、調(diào)動學(xué)生的積極性，又可以保證實驗課程的完整性，也杜絕了學(xué)生抄襲實驗報告的現(xiàn)象。

本文僅對反相比例運算電路進行了設(shè)計說明，對于“模擬運算放大電路”實驗中的同相比例電路、加法電路、積分電路等均可以采取以上的教學(xué)方法，既能夠使學(xué)生對理論知識有一個清楚的認(rèn)識，也鍛煉了學(xué)生設(shè)計電路、焊接電路、調(diào)試電路的能力，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有很大的好處。

3實驗改革的效果

為了檢驗實驗改革的效果，首先在一個班級進行了試驗，主要通過實驗報告、電路設(shè)計與仿真、測試效果、期末考核等方式進行改革效果分析，主要取得以下幾方面的成果。

（1）大部分學(xué)生能夠按照要求完成最終電路的測試，個別學(xué)生在電路焊接環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。

（2）提高了學(xué)生對電路的綜合設(shè)計與應(yīng)用能力，通過自制實驗設(shè)備完成實驗的學(xué)生在電路設(shè)計和焊接方面明顯優(yōu)于其他學(xué)生。

（3）實驗報告相比以前更加規(guī)范，設(shè)計過程、仿真結(jié)果、測試結(jié)果更加的詳細，抄襲現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。

（4）通過期末考核，學(xué)生對模擬運算電路這部分的理論知識掌握的比較扎實，對知識能夠靈活應(yīng)用。

（5）實驗教師的各方面能力也得到了鍛煉，在實踐中增長才干，提高自己的理論水平的技術(shù)水平。

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【關(guān)鍵詞】集成電路；EDA；項目化

0 前言

21世紀(jì)是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設(shè)計人才的需求激增。我國高校開設(shè)集成電路設(shè)計課程的相關(guān)專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠遠滿足不了市場的需求，因此加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設(shè)計人才[1]。

針對集成電路設(shè)計課程體系，進行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革，包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，旨在改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計工具的學(xué)習(xí)和使用，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計的全過程，培養(yǎng)學(xué)生具備從簡單的電路設(shè)計到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，具備進行集成電路設(shè)計的基本專業(yè)知識和技能。

1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

集成電路設(shè)計課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計、數(shù)字電路設(shè)計、版圖設(shè)計及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式，以教師講解為主，板書教學(xué)，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學(xué)。計算機輔助教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)的補充和完善，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學(xué)生對集成電路建立直觀的感性認(rèn)識，充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中的主動性和互動性，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2 實踐教學(xué)內(nèi)容的改革

實踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計實驗平臺，讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計流程和基本的集成電路設(shè)計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實驗指導(dǎo)書，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調(diào)動學(xué)生的積極性，再加上考核方式比較單一，學(xué)生對集成電路設(shè)計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中，從而更好的完成教學(xué)目標(biāo)，同時也能夠增強學(xué)生的工程意識和合作意識。

實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實踐教學(xué)的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、版圖驗證等流程對學(xué)生做全面的訓(xùn)練，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有深刻的認(rèn)識。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理，參與到整個設(shè)計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設(shè)計及布局布線，最后對版圖進行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設(shè)計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。

CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計可由以下步驟來完成：

1）子功能塊電路設(shè)計及仿真；

2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設(shè)計和整體版圖設(shè)計；

6）電路設(shè)計與版圖設(shè)計比對。

在整個項目化教學(xué)過程，參照企業(yè)項目合作模式將學(xué)生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設(shè)計及版圖設(shè)計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的同時，加強學(xué)生的團隊合作意識。在整個項目設(shè)計過程中，以學(xué)生探索和討論為主，教師起引導(dǎo)作用，給學(xué)生合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。項目完成后，根據(jù)項目實施情況對學(xué)生進行考核，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新

理論教學(xué)改革采用計算機輔助教學(xué)，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認(rèn)識，學(xué)生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學(xué)方式，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，設(shè)計目標(biāo)明確，在設(shè)計過程中學(xué)會了查找文獻資料，學(xué)會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學(xué)方式使學(xué)生對集成電路的設(shè)計特點及設(shè)計流程有了整體的認(rèn)識和把握，對元件的版圖設(shè)計流程有了一定的認(rèn)識。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計方法，但要達到較高的設(shè)計水平，設(shè)計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗[3]。

4 存在問題及今后改進方向

集成電路設(shè)計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少；學(xué)生實踐能力不高，動手能力不強。

針對上述問題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學(xué)中及時引進行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉(zhuǎn)第220頁）（上接第235頁）技術(shù)，使學(xué)生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；

2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學(xué)生在課余時間自由使用，為學(xué)生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學(xué)生參與到教師研項目當(dāng)中。

【參考文獻】

[1]段吉海.“半導(dǎo)體集成電路”課程建設(shè)與教學(xué)實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007，05（29）.

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關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；電路設(shè)計；Multisim；仿真；交通信號燈；監(jiān)控器

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）29-6625-04

1 概述

數(shù)字電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，組合邏輯電路是數(shù)字電路重要的組成部分，也是時序邏輯電路設(shè)計的基礎(chǔ)，在實踐中被廣泛應(yīng)用。組合邏輯電路的輸出僅與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)，而與輸入之前的信號狀態(tài)無關(guān)，因此組合邏輯電路沒有記憶功能，在其電路中沒有反饋延遲電路[1-2]。

Multisim的前身是EWB（Electronics Workbench）軟件，是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的交互式SPice仿真和電路分析軟件，專用于原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設(shè)計和集成測試[3-5]。Multisim軟件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。

本文以交通信號燈監(jiān)控器為例，分別運用與非門74LS00、中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151和中規(guī)模集成譯碼器74LS138為主要元件設(shè)計三種實現(xiàn)監(jiān)控交通信號燈狀態(tài)的控制電路，并利用Multisim 12.0軟件進行仿真測試。

2 組合邏輯電路的設(shè)計

2.1 組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟

組合邏輯電路設(shè)計主要是將用戶的具體設(shè)計要求用邏輯函數(shù)加以描述，再用具體的電路加以實現(xiàn)的過程。組合邏輯電路的設(shè)計可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、定制或半定制集成電路的設(shè)計[6]。其設(shè)計的一般步驟可用圖1來表示：

1）首先對命題要求進行分析，確定輸入變量、輸出變量的個數(shù)和狀態(tài)，并以真值表的形式列出；

2）根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)表達式；

3）通過邏輯化簡，寫出最簡的邏輯函數(shù)表達式；

4）根據(jù)邏輯功能要求以及實際情況，選擇合適的門器件，把最簡的表達式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達式；

5）根據(jù)表達式畫出該電路的邏輯電路圖。

2.2 組合邏輯電路的設(shè)計方法

組合邏輯電路可以采用分立元件實現(xiàn)，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和集成電路工藝水平的提高，單塊芯片的集成度越來越高，價格越來越便宜，也可用通過小規(guī)模集成電路SSI，中規(guī)模集成電路MSI、定制或半定制集成電路等來實現(xiàn)[7]。

本文以監(jiān)控交通信號燈工作狀態(tài)的監(jiān)控器為例分析組合邏輯電路的設(shè)計方法。交通信號燈是交通信號中的重要組成部分，是道路交通的基本語言，每一組交通信號燈由紅、黃、綠三盞燈組成。正常工作情況下，任何時刻必有一盞燈點亮，而且也僅有一盞燈亮。當(dāng)出現(xiàn)其他狀態(tài)時，電路發(fā)生故障，這時監(jiān)控器發(fā)出故障信號以提醒維護人員前去修理。

2.2.1 命題分析

根據(jù)交通信號燈監(jiān)控器的工作原理，確定紅、黃、綠三盞燈的狀態(tài)為輸入變量，分別用A、B、C表示；取故障信號為輸出變量，用F表示。

假設(shè)：A、B、C取1時，表示燈亮，A、B、C取0時，表示燈不亮；F為1時，表示工作狀態(tài)正常，F(xiàn)為1時表示發(fā)生故障。

2.2.2 列寫真值表

根據(jù)命題分析列出邏輯真值表，如表1所示。

計算機工程應(yīng)用技術(shù)＼jxy02.jpg> （1）

運用卡諾圖化簡，可得簡化的邏輯函數(shù)表達式：

2.2.4把最簡的表達式轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表達式

邏輯電路圖是根據(jù)邏輯函數(shù)表達式得出的，因此畫邏輯電路圖之前要根據(jù)邏輯功能要求以及實際情況確定元件，將最簡的表達式轉(zhuǎn)換為與所選用元件相對應(yīng)的表達式。

1）選用與非門實現(xiàn)

選用集成與非門74LS00、74LS20實現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器，將輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為與非表達式。通過表達式變換，得到式3。

數(shù)據(jù)選擇器是一種多路輸入、單路輸出的邏輯部件。它在控制信號作用下，從多個輸入數(shù)據(jù)中選一個送到輸出端。式4給出了數(shù)據(jù)選擇器輸出與輸入的邏輯關(guān)系，其中，A0、A1、……Ak表示控制信號，Y表示輸出信號，Di為數(shù)據(jù)輸入信號，mi為控制信號的最小項表示，2k=n。

從表達式4中可以看出，其輸出實際上是數(shù)據(jù)輸入與地址輸入的最小項相與的關(guān)系，所以數(shù)據(jù)選擇器可以實現(xiàn)各種組合邏輯功能。選用中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器74LS151可實現(xiàn)交通信號監(jiān)控器。74LS151是八選一數(shù)據(jù)選擇器，對式1進行變換，可得式5：

[F =ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m0+m3+m5+m6+m7 =m0?1+m1?0+m2?0+m3?1+m4?0+m5?1+m6?1+m7?1] （5）

由式5可以看出，選用74LS151實現(xiàn)交通信號監(jiān)控器需使F=Y，A=A2，B=A1，C=A0，則有D0=D3=D5=D6=D7=1，D1=D2=D4 =0。

3）選用變量譯碼器實現(xiàn)

變量譯碼器是組合邏輯電路中一個重要的器件，它是一個將n個輸入變?yōu)?n個輸出的多輸出端的組合邏輯電路。變量譯碼器的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系可用式6表示：

（6）

其中，Yi 是輸出端，mi是關(guān)于輸入變量An-1，An-2，……，A0的最小項，0

由于譯碼器電路的輸出列出了該電路的所有最小項表達式，而任何一個組合邏輯電路都可以寫成最小項表達式的形式，因此我們可運用譯碼器電路實現(xiàn)各種組合邏輯電路。選用中規(guī)模集成譯碼器74LS138來實現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器。由于74LS138的輸出是反變量形式，低電平有效，因此變換式1得：

[F=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=m0+m3+m5+m6+m7 =m0+m3+m5+m6+m7=m0?m3?m5?m6?m7] （7）

使74LS138的三個數(shù)據(jù)輸入端分別為：A=A2，B=A1，C=A0，且三個使能端有效，則74LS138中的8個輸出可分別與交通信號燈監(jiān)控器輸出的最小項一一對應(yīng)。

2.2.5 根據(jù)表達式畫出邏輯電路圖

為了便于邏輯電路圖的驗證，利用Multisim 12.0設(shè)計邏輯電路圖。根據(jù)2.2.4小節(jié)中三種設(shè)計方法的相應(yīng)表達式：式3、式5、式7畫出邏輯電路圖，分別如圖2、圖3、圖4所示。

圖2～圖4中的XLC1 為邏輯轉(zhuǎn)換儀，它是Multisim軟件的一種虛擬裝置，可以接入交通信號燈監(jiān)控器的輸入與輸出端，測試與驗證其邏輯功能。通過邏輯轉(zhuǎn)換儀中的“邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表”的功能分別驗證了圖2～圖4的邏輯功能，得到的真值表相同，如圖5所示，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達式與設(shè)計的要求一致。

2.3設(shè)計方法分析比較

選用不同的元件最后設(shè)計出的電路形式雖然差別很大，但是實現(xiàn)的邏輯功能卻相同。選用如本文選用的74LS00、74LS20等SSI來實現(xiàn)電路，所用的集成電路芯片數(shù)量多，線路復(fù)雜，通用性不強，僅能夠適應(yīng)某一特殊的函數(shù)要求。在用SSI設(shè)計電路時，要力求邏輯門電路的數(shù)量、種類以及輸入端的數(shù)量均應(yīng)達到最少。

選用MSI設(shè)計組合邏輯電路，如本文選用的74LS151、74LS138，可以減少元件的數(shù)目，具有較強的通用性，可靠性高，易于設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試和維護[8]。

3 組合邏輯電路的仿真

對于設(shè)計好的組合邏輯電路，不僅可以通過 Multisim中的邏輯轉(zhuǎn)換儀來驗證，還可以在Multisim窗口中搭建電路來仿真。從Multisim元件庫在已經(jīng)繪制好的邏輯電路圖中添加電源、地、電阻、發(fā)光二極管等電器元件并進行連線，得到仿真電路圖。由于篇幅有限，文中只給出了用74LS138實現(xiàn)交通信號燈監(jiān)控器的仿真電路圖，如圖6所示。

在仿真過程中，S1、S2、S3三個開關(guān)在全部打開、全部閉合以及任意兩個閉合的情況下，發(fā)光二極管就會亮，此時表示交通信號燈出現(xiàn)故障。

4 結(jié)束語

本文以交通信號燈監(jiān)控器為例分析了組合邏輯電路設(shè)計的過程并進行了Multisim仿真測試?？梢钥闯鼋M合邏輯電路設(shè)計中，要實現(xiàn)相同的邏輯功能可根據(jù)實際情況選用不同的設(shè)計方法；同時，借助于EDA軟件Multisim，可以顯著提高電路設(shè)計工作的效率，為組合邏輯電路的設(shè)計仿真提供了一定的借鑒方法。

參考文獻：

[1] 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 魏淑桃.計算機電路基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 周潤景，郝曉霞.Multisim&LabVIEW 虛擬儀器設(shè)計技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[4] 石嘉順.基于multisim 環(huán)境下的電路設(shè)計與仿真[J].計算機仿真，2007，24（12）：306-308.

[5] 王延才.基于Multisim 的電路仿真分析與設(shè)計[J].計算機工程與設(shè)計，2004，25（4）：65-67.

[6] 黃進文.組合邏輯函數(shù)的實現(xiàn)方法討論[J].寶山師專學(xué)報，2004，23（2）：42-46.

篇5

1根據(jù)教學(xué)實際，合理安排時間根據(jù)教學(xué)大綱，本課程設(shè)計安排兩周時間，具體安排如下:1)理論設(shè)計，確定預(yù)設(shè)計方案:3d。要求畫出框圖，總體邏輯電路圖，提出元器件清單。

2)安裝調(diào)試，改進完善:5d。要求在規(guī)定時間內(nèi)安裝調(diào)試完畢并達到技術(shù)指標(biāo)，布線要求可靠并盡可能整齊，集成塊數(shù)量要求盡量少。

3)撰寫設(shè)計報告:1d。根據(jù)設(shè)計過程、設(shè)計結(jié)果撰寫設(shè)計報告，并且行文格式要符合規(guī)范要求。

4)驗收電路:0.5d。各組裝調(diào)好的電路經(jīng)老師、組長驗收其完成情況，包括功能、布線工藝、集成塊數(shù)量。

5)總結(jié)交流:0.5d。在分組總結(jié)交流的基礎(chǔ)上寫出課程設(shè)計總結(jié)報告(1周后交)，必要時可以組織一次全班性的交流。如果集中進行設(shè)計實踐，元件充足，這樣的安排無疑是比較合理的。但由于一個學(xué)期往往同時開設(shè)多門課程，有許多課程又無法集中安排，這樣給排課帶來困難。由于事先又無法準(zhǔn)確知道設(shè)計需要哪些元件，學(xué)校無法預(yù)先備有充足元件，而元件的購買在我們這里也無法在很短的時間內(nèi)買到。因此，在實際教學(xué)中我們把時間分散，通常是在一個學(xué)期或半個學(xué)期內(nèi)完成，每周有固定時間讓老師指導(dǎo)學(xué)生進行設(shè)計，并進行答疑。這樣學(xué)生能自由利用空閑時間進行電路設(shè)計，到實驗室制作PCB板，得到實踐鍛煉的機會就大大增加了。

2明確設(shè)計要求，讓學(xué)生心中有數(shù)

要求學(xué)生利用已學(xué)過的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，充分發(fā)揮主動性，自行設(shè)計電路，自擬實驗方案，最后完成電路設(shè)計、實驗、測試、撰寫設(shè)計報告等全部工作。具體是:

1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)、技術(shù)指標(biāo)對課題進行分析;通過查閱資料、理論計算，得到設(shè)計方案;選擇元器件，搭接線路，實現(xiàn)方案;分析實驗結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告。初步掌握典型數(shù)字電路的試驗、設(shè)計方法。

2)通過對典型數(shù)字電路的設(shè)計和仿真，掌握利用EDA技術(shù)分析和設(shè)計電路。3)通過獨立思考問題、查閱工具書、參考文獻，尋找解決問題的途徑;掌握常用基本電路的調(diào)試、測試的一般規(guī)律、常用測試儀器儀表的使用;對設(shè)計結(jié)果獨立進行分析、評價，培養(yǎng)自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題能力。

3切實加強各個實踐環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計是一個循序漸進的過程，這一過程中每一個階段的成功與否對下一階段及整個課程設(shè)計是否達到預(yù)期效果起著非常重要的作用［1］。因此每個環(huán)節(jié)都要十分重視，切實做好。

3.1講解指標(biāo)，明確方向

利用一定的時間給全體學(xué)生講解教師擬出的每個題目的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)與要求，讓學(xué)生充分了解題目設(shè)計的性能、指標(biāo)內(nèi)容及要求，以便明確設(shè)計應(yīng)完成的任務(wù)。同時向?qū)W生介紹題目設(shè)計的大概思路、基本步驟和方法，這樣使學(xué)生明確設(shè)計的目標(biāo)和方向。

3.2雙向選擇，確定題目

在課程設(shè)計教學(xué)中，可由學(xué)生自己選擇課題、自由組合，給學(xué)生以更多的時間和空間，有利于學(xué)生個性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐證明，只有學(xué)生對課程設(shè)計的內(nèi)容感興趣，才會產(chǎn)生解決問題的興趣，才會轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動力［2］。為了有效杜絕雷同現(xiàn)象，鍛煉每個學(xué)生的動手能力，我們擬出了16個參考題目。先讓學(xué)生根據(jù)自己的知識水平、興趣愛好、掌握資料，選擇題目;然后老師根據(jù)具體情況裁定。一般來說每個教學(xué)班大約35人，這樣每個題目2～3人，并且要求學(xué)生設(shè)計電路時，可以發(fā)揮創(chuàng)新能力，在完成老師提出的功能基礎(chǔ)上，可以進一步拓展電路的功能或提高電路的性能。另外，相同的題目可用不同的芯片來實現(xiàn)，這樣學(xué)生設(shè)計內(nèi)容雷同的機會就大大減少了。我們所出的題目幾乎覆蓋了數(shù)字電子技術(shù)各個知識面，從基本的中小規(guī)模集成電路，到隨機存取存儲器都包括在內(nèi)，從數(shù)字鐘、搶答器、交通燈到頻率計、電壓表、彩燈控制，這些課題既有知識性，又有實用性和趣味性。

3.3仿真設(shè)計，確定方案

EDA技術(shù)為分析和設(shè)計數(shù)字電路提供了一種全新的現(xiàn)代化的方法［3］。電路仿真是利用EDA系統(tǒng)工具的模擬功能對電路環(huán)境和電路過程進行仿真［4］。利用仿真軟件輔助電路設(shè)計，提高了設(shè)計的成功率，調(diào)動了學(xué)生的興趣和積極性。重要的是學(xué)生可以利用該軟件進行自主創(chuàng)新設(shè)計，通過軟件仿真模擬，進行各種測試分析，修改和完善自己的設(shè)計，從而大大提高學(xué)生電路設(shè)計水平和分析問題、解決問題的能力，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識［5］。因此，我們先讓學(xué)生根據(jù)選定題目的技術(shù)指標(biāo)和要求，在計算機上進行仿真設(shè)計。有時實現(xiàn)同一功能，往往可有多種方案，這就要求學(xué)生從功能、性能價格比、實現(xiàn)的可能性等角度出發(fā)綜合考慮，最終制訂合理的設(shè)計方案。

3.4購買元件，檢測參數(shù)

學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計方案，定出元件清單，上報老師。老師根據(jù)實驗室的情況，確定購買的元件，進行采購。對于中規(guī)模集成電路，我們通常利用購買管腳座和共用芯片的方法，也就是學(xué)生搭建電路時，焊接的只是管腳座，芯片可反復(fù)使用，這樣既可節(jié)約經(jīng)費，也可避免因某些學(xué)生焊接技術(shù)差而損壞集成芯片。學(xué)生拿到元件后，必須對元件進行檢測，杜絕把參數(shù)不符合要求或已損壞的元器件焊接到電路中，進一步提高了學(xué)生檢測、判別元器件好壞的能力。

3.5焊接元件，搭建電路

學(xué)生根據(jù)設(shè)計方案在萬能板上進行焊接搭建電路，在裝配電路的時候，一定要要求學(xué)生認(rèn)真仔細、一絲不茍，不要出現(xiàn)錯接或漏接，杜絕假焊、虛焊，以避免出現(xiàn)人為故障。同時要求元器件在線路板上的排列規(guī)范，疏密合理，美觀科學(xué)。

3.6通電測試，完善功能

焊好電路后，在老師的指導(dǎo)下進行通電測試，看是否達到功能指標(biāo)。對某些較復(fù)雜的電路可以先對各單元的電路分別進行裝配調(diào)試，達到指標(biāo)要求之后，再聯(lián)系起來統(tǒng)調(diào)。學(xué)生在課程設(shè)計中出現(xiàn)了故障和問題，要善于用理論與實踐相結(jié)合的方法，去分析原因，要學(xué)會區(qū)分是由于接線錯誤造成的故障還是由于器件本身損壞而造成的故障，這樣就可能較快地找出解決問題的方法和途徑。在課程設(shè)計過程中，還會出現(xiàn)一些預(yù)先估計不到的現(xiàn)象，比如電路的接法沒有錯誤，電路仿真也成功，但就是不能實現(xiàn)電路的某些性能指標(biāo)，這就需要改變某些元件的參數(shù)或更換元器件，甚至需要修改方案。

3.7反思過程，撰寫報告

作品完成后，每個學(xué)生必須認(rèn)真根據(jù)自己的設(shè)計方案和設(shè)計、檢測過程，撰寫設(shè)計報告。報告必須完整，它包括了技術(shù)指標(biāo)、方案的設(shè)計、參數(shù)的計算、元器件的選擇、流程框圖、原理圖和裝調(diào)測試中遇到的問題分析與解決方法及實驗結(jié)果分析、收獲、體會等內(nèi)容［6］。同時要求設(shè)計報告的行文排版要符合規(guī)范要求，這樣可提高學(xué)生的科技寫作能力、方案表達能力。

3.8充分準(zhǔn)備，答辯驗收

每個學(xué)生必須做好驗收答辯的準(zhǔn)備，按時答辯，檢測驗收，最后上交作品和設(shè)計報告。在驗收環(huán)節(jié)上，我們采用了答辯形式，效果很好，使學(xué)生加深了對設(shè)計的理解，熟練操作，增強技能的目的，同時，提高了表達能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計以及工作提供了一次鍛煉機會［7］。

4完善考核體系，合理評定學(xué)生成績

建立嚴(yán)格的實踐考核與成績評定體系，可以有效地增強實踐指導(dǎo)教師的責(zé)任感，公平、公正地評價學(xué)生的實踐能力，提高了學(xué)生對實踐課程的重視程度。對于數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計我們采用了下面的評分標(biāo)準(zhǔn):

1)設(shè)計成果(PCB板)質(zhì)量，占總成績40。主要考查學(xué)生電路設(shè)計的難易程度;電路的設(shè)計是否規(guī)范合理、美觀;電路的連接、調(diào)試方法是否正確;電路的性能是否能夠達到設(shè)計的要求。同時，要求學(xué)生在設(shè)計過程中，要從生產(chǎn)實際和現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭做到制作的項目具有較高的性價比。

2)設(shè)計總結(jié)報告，占總成績30。提供設(shè)計報告，包括方案論證、元件清單、原理圖、存在問題、解決方法、調(diào)試步驟和數(shù)據(jù)分析等;書寫、排版是否規(guī)范。

篇6

（南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023）

【摘　要】本文從分析集成電路設(shè)計實踐教學(xué)的特點入手，對集成電路設(shè)計實驗中引入研究型實踐教學(xué)模式的必要性、作用分析及具體實施方法進行了具體探討，并提出了研究型實踐教學(xué)對老師、對學(xué)生的要求。

關(guān)鍵詞 實踐教學(xué)；集成電路

基金項目：南京郵電大學(xué)教改項目（JG03314JX17）。

作者簡介：夏曉娟（1982—），女，南京郵電大學(xué)，副教授，從事集成電路設(shè)計領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。

隨著教育改革的不斷深入，隨著我國電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，迎來了空前的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)集成電路設(shè)計和生產(chǎn)流程近年來已經(jīng)發(fā)生了改變，且電子產(chǎn)品發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計是與最前沿科技緊密相連的一個方向，相關(guān)的課程也應(yīng)與前沿科技緊密相連，課程的學(xué)習(xí)更要注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和分析問題解決問題的能力。因此，集成電路設(shè)計實驗應(yīng)在傳統(tǒng)的實踐教學(xué)方法基礎(chǔ)上，在“研究型實踐教學(xué)模式”方面進行探討和實踐?！把芯啃蛯嵺`教學(xué)模式”是指在實踐教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)理論知識用于行業(yè)實際問題分析的一種實踐方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的運用知識、自主的發(fā)現(xiàn)問題、研究問題，并解決問題的能力[1-2]。

1　確立研究型實踐教學(xué)模式的必要性

集成電路（Integrated Circuit，IC）產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，隨著我國電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，迎來了空前的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)集成電路設(shè)計和生產(chǎn)流程近年來已經(jīng)發(fā)生了改變，大多設(shè)計均采用無生產(chǎn)線設(shè)計，加工采用代工方式。成電路設(shè)計具有一定的特殊性，集成電路設(shè)計過程需要集成電路專業(yè)人才經(jīng)過嚴(yán)格的實踐訓(xùn)練并且積累一定的工程實踐經(jīng)驗。全國集成電路設(shè)計相關(guān)企業(yè)對于人才的需要也越來越嚴(yán)格，越來越需要能力型的、具有創(chuàng)造力的人才，應(yīng)聘的條件之一就是需要有集成電路設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗。作為一般理工科院校集成電路專業(yè)的發(fā)展在一定程度上缺乏對集成電路設(shè)計應(yīng)用型人才培養(yǎng)的認(rèn)識。因此，我們應(yīng)該改變傳統(tǒng)觀念，樹立IC設(shè)計研究型人才培養(yǎng)觀。

集成電路設(shè)計實踐主要是提供學(xué)生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內(nèi)容既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計中所學(xué)知識的應(yīng)用，又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，也缺乏與前沿科技的聯(lián)系，因此需要進行教學(xué)改革的探討和實踐。

隨著教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求。先進的教學(xué)模式是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵措施。研究型教學(xué)模式，又稱為研討式教學(xué)模式，是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，以學(xué)生為中心，以知識掌握為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設(shè)計實踐同樣需要采用先進的教學(xué)方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)研究型IC設(shè)計人才。

2　研究型實踐教學(xué)模式的作用分析

集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式，可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用，不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

集成電路設(shè)計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強學(xué)生對軟件的認(rèn)識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展，可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容，使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學(xué)生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐，對學(xué)校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生；對學(xué)生而言，可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。

研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻、多寫總結(jié)報告，這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。

3　研究型實踐教學(xué)模式的具體實施

3．1　課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。

3.2　采用課堂討論進行專題研討的教學(xué)方法

在研究型實踐教學(xué)模式中，師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

3．3　專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進行資料查詢、整理，鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。

3．4　指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設(shè)計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

3．5　鼓勵學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

4　研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求

4．1　研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求

研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2　研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求

研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求：一是學(xué)生要有一定的知識積累，儲備了比較完備的基礎(chǔ)知識；二是要求學(xué)生具有一定的專業(yè)知識水平，熟練掌握集成電路的一些理論知識；三是要求學(xué)生具備一定的自我控制能力和自學(xué)能力；四是要求學(xué)生具備一定的科學(xué)研究能力。在研究型教學(xué)中，學(xué)生積極參與顯得尤為重要，需要充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。

參考文獻

［1］黃雪梅.研究型實踐教學(xué)有效實現(xiàn)的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

篇7

集成電路設(shè)計實踐主要是提供學(xué)生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內(nèi)容既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計中所學(xué)知識的應(yīng)用，又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，也缺乏與前沿科技的聯(lián)系，因此需要進行教學(xué)改革的探討和實踐。隨著教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求。先進的教學(xué)模式是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵措施。研究型教學(xué)模式，又稱為研討式教學(xué)模式，是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，以學(xué)生為中心，以知識掌握為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設(shè)計實踐同樣需要采用先進的教學(xué)方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)研究型IC設(shè)計人才。

2研究型實踐教學(xué)模式的作用分析

集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式，可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用，不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。集成電路設(shè)計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強學(xué)生對軟件的認(rèn)識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展，可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容，使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學(xué)生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐，對學(xué)校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生；對學(xué)生而言，可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻、多寫總結(jié)報告，這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。

3研究型實踐教學(xué)模式的具體實施

3．1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。

3.2采用課堂討論進行專題研討的教學(xué)方法

在研究型實踐教學(xué)模式中，師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

3．3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進行資料查詢、整理，鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。

3．4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設(shè)計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

3．5鼓勵學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

4研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求

4．1研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求

研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求

篇8

【關(guān)鍵詞】Multisim10.0 OTL音頻功率放大器 性能 仿真實驗

OTL音頻功率放大器是功率放大器中極為重要的一種，其電路大多采用的是分立元件，與一般實驗相比復(fù)雜性更高。長期以來，OTL音頻功率放大器實驗結(jié)構(gòu)不夠理想，這在很大程度上是由于電路性能參數(shù)誤差及電路參數(shù)選擇不當(dāng)造成的。當(dāng)前，Multisim10.0仿真軟件在OTL音頻功率放大器性能研究中得到了廣泛地應(yīng)用，其對于硬件電路設(shè)計有著極為重要的指導(dǎo)作用。

1 OTL音頻功率放大器電性能理論推導(dǎo)分析

目前，常用的OTL音頻功率放大電路為AB類OTL功率放大電路，如圖1所示。該OTL功率放大電路的效率接近B類功率放大電路，最大能夠達到78.6%，其性能明顯優(yōu)于甲類功率放大器的25%及變壓器甲類功率放大器的50%，與此同時，它還能在一定程度上降低B類功率放大器的交越失真，應(yīng)用范圍非常廣。通常情況下，對AB類OTL音頻功率放大器的分析需要從B類功率放大器_始。

B類功率放大電路如圖2所示，其在Multisim10.0基礎(chǔ)上進行搭建，為了便于理論分析，選用OCL電路，其采用的是雙電源供電，在本質(zhì)上與單電源供電相同。圖2中，當(dāng)輸入信號V3為正半周，T2導(dǎo)通，T3截止，RL能夠得到一個相同幅度的正半周信號。負(fù)半周情形則與之相反，可以得出負(fù)載RT電壓：，功率放大電路管T2導(dǎo)通時的瞬間管耗計算公式為：

，T2僅有半周導(dǎo)通，平均管耗計算公式為

，當(dāng)時，

，輸出最大功率，管耗最大值

，兩路電源總功耗的計算公式為

，B類功率放大電路的效率則為

。若Vp=Vcc，此時B類功率放大器電路的效率最大，可通過

計算，約為78.6%。

上述推導(dǎo)并未考慮B類放大電路受功能放大管T2與T3導(dǎo)通電壓造成的交越失真現(xiàn)象，因此，為了便于分析，采用雙電源供電，單、雙電源供電下AB類功率放大器電路的最大效率都接近78.6%。研究對AB類、B類功率放大器電路的仿真結(jié)果進行分析，結(jié)果顯示AB類功率放大器能夠?qū)4、V5電壓改為0.75V，避免交越失真現(xiàn)象的發(fā)生，其輸出功率也有所增加，電源電流變大。另外，在輸出電壓為達到電源電壓時，功率放大器效率已達到56%。

2 仿真實驗

Multisim10.0仿真軟件對OTL音頻功率放大器性能的實驗仿真電路如圖1所示，在實驗中還增加了多個測試儀表，便于實現(xiàn)對OTL功率放大器電路的調(diào)節(jié)于測試。首先要對供電電壓及T1選擇進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化、調(diào)整，對R4進行調(diào)試，確保T2與T3的E級電壓能夠達到10V；然后根據(jù)實際情況對R6、R5進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使兩個功率放大器基極間壓差能夠控制在1.5V左右，仿真結(jié)果見圖2，從圖中可以看出該OTL音頻功率放大電路不存在交越失真現(xiàn)象，且能夠在一定的總諧波失真度情況下，達到1W的功率輸出，當(dāng)總諧波失真度在11%的條件下，該電路能夠達到4W的功率輸出，此時其效率能夠達到62%。

OTL音頻 功率放大器的通頻帶仿真結(jié)果如圖3所示，當(dāng)處于40Hz～1.45MHz的條件下，通頻帶能夠通過增大電路中的電容值延伸到20Hz以下。除此之外，還需要對電路參數(shù)進行合理選擇，采用虛擬儀器中的萬用表、示波器等，對功率放大器的各項性能指標(biāo)進行測試。

經(jīng)過實際電路操作，其電路圖與調(diào)試方式與仿真電路一致，得出的結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

3 結(jié)論

此次研究通過理論推導(dǎo)、Multisim10.0電路仿真等方式與實際實驗相結(jié)合，可以得出OTL音頻功率放大電路的工作原理，結(jié)論如下：

（1）OTL音頻功率放大電路的最大工作效率可達到78.6%；

（2）仿真實驗得到的OTL音頻功率放大電路效率接近78.6%，與實際實驗結(jié)果一致。

該仿真實驗方法能夠有效克服傳統(tǒng)驗證性實驗的不足，提升實驗效率。

參考文獻

[1]王翠珍，唐金元，紀(jì)明霞等.基于Multisim10.0的非線性電路分析方法仿真研究[J].國外電子測量技術(shù)，2015，14（08）：66-69.

[2]?？?，李平，曹洪奎，等. 基于Multisim的紅外光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與仿真[J].電子世界，2014，26（19）：143-143.

[3]唐金元，史風(fēng)隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高電平調(diào)幅電路仿真研究[J].國外電子測量技術(shù)，2013，32（06）：86-88.

[4]宋冬萍.Multisim 7和Protel 99 SE在OTL電路設(shè)計中的聯(lián)合應(yīng)用[J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，09（05）：56-58.

篇9

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué) 存在問題 改革措施

《PROTEL電路設(shè)計》是一門實踐性很強的課程，對提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力有重要的作用。目前各大高職院校已探索出適合自己特點的獨特教學(xué)方法和管理手段，并取得了一定的成績。但一些專業(yè)教師對實驗教學(xué)重視不夠，在實驗內(nèi)容的安排上不盡合理，《PROTEL電路設(shè)計》的實驗教學(xué)仍然存在著許多問題，因此，必須對實驗教學(xué)進行改革。

1 實驗教學(xué)存在的主要問題

1.1 專業(yè)教師對實驗教學(xué)的重視不夠

一些專業(yè)教師對實驗教學(xué)的重視不夠，把它當(dāng)作掌握書本知識的輔助教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生實驗的積極性不高，實驗的興趣降低，直接導(dǎo)致學(xué)生的動手能力差；不考慮實驗課本身的教學(xué)規(guī)律及其對學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，更不說理論與實踐的有機結(jié)合。

1.2 實驗內(nèi)容的安排不盡合理

《PROTEL電路設(shè)計》的實驗，只是在電腦中畫出電路原理圖，再制作PCB圖，學(xué)生只是掌握了PROTEL的基本操作和基本技能，對學(xué)習(xí)本課程的目的不明確，影響了學(xué)習(xí)效果。

1.3 沒有和其它相關(guān)課程進行有效的聯(lián)系

《PROTEL電路設(shè)計》的學(xué)習(xí)目的：是通過前面所學(xué)的電子技術(shù)、電路分析和電路設(shè)計等課程，設(shè)計出電路圖后，然后通過PROTEL這個操作平臺，畫出原理圖和PCB圖，制作出電子產(chǎn)品。而很多的教師在實驗教學(xué)的時候，都沒有和所學(xué)過的課程進行有效的聯(lián)系，使學(xué)生缺乏創(chuàng)造性，沒有給他們提供足夠的發(fā)展空間。

1.4 采用傳統(tǒng)陳舊的實驗教學(xué)方法

教師給出實驗題目，講解后，學(xué)生按部就班地操作，使學(xué)生的思維能力受到了限制，創(chuàng)新精神和實踐能力得不到培養(yǎng)。

2 實驗教學(xué)的改革措施

由于實驗教學(xué)存在著如此多的不足，筆者經(jīng)過不斷的探索、改進和創(chuàng)新，總結(jié)出一套實驗方法，讓學(xué)生積極地參與到實驗中來，主動地完成實驗任務(wù)，收到了良好的效果。

2.1 確立以培養(yǎng)能力為主的思想，改革考核制度。

高職高專培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)是面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)第一線的高級技能型應(yīng)用人才。因此，必須正確認(rèn)識傳授知識和培養(yǎng)能力的關(guān)系，確立以理論夠用為準(zhǔn)則，將培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神放在更重要的位置上，充分地認(rèn)識到培養(yǎng)學(xué)生能力的實驗教學(xué)比理論教學(xué)具有更重要的地位。甚而根據(jù)內(nèi)容的需要，先進行實踐操作，確立了感性認(rèn)識以后，再學(xué)習(xí)理論知識，有利于提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力；而且還可激發(fā)學(xué)生對理論知識的求知欲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在此基礎(chǔ)上，改革考核制度，采用上機考試，督促師生更加重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，進一步提高實踐教學(xué)質(zhì)量。

2.2 采用分層次實踐教學(xué)。

分層次實踐教學(xué)包含兩個方面的內(nèi)容：一方面，學(xué)生的分層次，另一方面，實驗內(nèi)容的分層次。針對不同層次的學(xué)生，分別進行基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗這種“分層次實踐教學(xué)”的改革方案，學(xué)生只有完成基礎(chǔ)性實驗以后，才能進行綜合性實驗和設(shè)計性實驗。

基礎(chǔ)性實驗是讓學(xué)生加深對理論課程內(nèi)容的理解，PROTEL主要培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作和基本技能，能夠熟練地繪制電路原理圖和PCB圖，其內(nèi)容應(yīng)盡量覆蓋理論課教學(xué)的重點。由于PROTEL是英文軟件，所以要引導(dǎo)學(xué)生敢于探索、大膽實踐，由被動的要我做實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥奈乙鰧嶒?，才能夠更好地掌握基本知識，將理論知識變?yōu)椴僮骷寄?。根?jù)市場人才的需求，我們應(yīng)該增加綜合性實驗和設(shè)計性實驗的實踐環(huán)節(jié)。綜合性實驗包括同一課程中各知識點的綜合應(yīng)用、相關(guān)課程內(nèi)容的綜合應(yīng)用，讓學(xué)生把知識綜合應(yīng)用于實踐，逐步了解工程應(yīng)用的概念。比如：要求學(xué)生畫出電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路圖，并繪制出裝配圖。由于電動機正反轉(zhuǎn)控制電路原理圖中，絕大多數(shù)的元件符號和PCB封裝在PROTEL的元件庫中，這就要求學(xué)生自己繪制原理圖元件和PCB封裝，封裝的尺寸大小還必須精確，否則會出現(xiàn)安裝問題，設(shè)計要規(guī)范、合理。設(shè)計性實驗主要由學(xué)生自己完成選題、設(shè)計電路、組裝調(diào)試、測試結(jié)果的全過程，其目的是使學(xué)生掌握工程設(shè)計的步驟，提高工程設(shè)計能力，更為自主地獲取實踐技能，使其實踐能力、分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力得到提高。完成選題后，設(shè)計任務(wù)，可以通過PROTEL仿真技術(shù)(還有EWB電子工作平臺、EDA電路仿真實驗組件等)來完成，通過調(diào)整參數(shù)，使設(shè)計的電路性能達到最佳。經(jīng)過指導(dǎo)教師審核通過后，利用現(xiàn)代化儀器儀表，將設(shè)計的電路系統(tǒng)地安裝和調(diào)試出來，整個實驗操作過程由學(xué)生獨立完成。

2.3 密切和其它專業(yè)課程的配合，實驗內(nèi)容互相滲透、互相補充。結(jié)合專業(yè)課程的需要，安排結(jié)合專業(yè)課程的實驗內(nèi)容。

在電路設(shè)計任務(wù)中，必須將電路分析、電子技術(shù)、電路設(shè)計的知識有機地結(jié)合起來，按照電路設(shè)計的方法和步驟，設(shè)計出電路，才能滿足電路的基本要求，實現(xiàn)電路的功能。只有反復(fù)調(diào)整元件的參數(shù)，反復(fù)修改電路，才能使電路性能達到最佳，完成設(shè)計任務(wù)，學(xué)生的創(chuàng)造性才能得到充分發(fā)揮。

2.4 采用開放式教學(xué)。

開放式教學(xué)，包括實驗內(nèi)容、要求和實驗室都應(yīng)具有開放性，將封閉式的實驗改為全方位開放性實驗。開放實驗是由學(xué)生自己根據(jù)實驗任務(wù)書的要求，獨立設(shè)計實驗電路，擬定實驗方案，完成實驗過程。輔導(dǎo)教師對學(xué)生的輔導(dǎo)由以前的灌輸式“教”改為啟發(fā)式“導(dǎo)”，只負(fù)責(zé)對實驗方案進行審查。在審查學(xué)生設(shè)計方案時，要求學(xué)生陳述自己的設(shè)計思路，學(xué)生在講述過程中就會進行再次思維。如果設(shè)計正確，可接著問是否還有其它設(shè)計方案；如果設(shè)計不對，這時再因勢利導(dǎo)地告訴他出錯的原因，學(xué)生就能將容易犯錯誤的知識點消化掉。讓學(xué)生在“開放的空間”里開動腦筋，發(fā)揮想象力，形成自由學(xué)習(xí)的氛圍，讓學(xué)生充分施展個人才能。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)計劃，靈活安排時間來完成課程設(shè)計、課程實驗的內(nèi)容。

3 實驗教學(xué)改革的主要效果

原來，學(xué)生只能在電腦中繪制原理圖和PCB圖，通過實驗教學(xué)改革以后，學(xué)生學(xué)習(xí)電路設(shè)計的興趣空前高漲，形成了設(shè)計制作電路的熱潮：有學(xué)生設(shè)計制作了八路搶答器，正投入到學(xué)校使用，反映效果良好；制作安裝了雙音變音門鈴，也有學(xué)生制作了四聲道功放，還的學(xué)生制作了61單片機系統(tǒng)……在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)院電子協(xié)會的成員正在設(shè)計安裝調(diào)試16路遙控系統(tǒng)，已初見成效。

總之，通過改革實驗教學(xué)，學(xué)生掌握了電子產(chǎn)品設(shè)計、電子產(chǎn)品制作和電子產(chǎn)品調(diào)試維護三大職業(yè)能力的全過程，提高了實踐動手能力。

參考文獻：

篇10

【關(guān)鍵詞】 Multisim 仿真 教學(xué)應(yīng)用

1 問題的提出

在以往單一的教學(xué)中，教師只是把書本上的知識總結(jié)歸納地講給學(xué)生，從學(xué)生的角度分析，技校的學(xué)生思想比較活躍，但基礎(chǔ)知識相對比較差，再加上電路分析本身就是一個很抽象的學(xué)科，這就使學(xué)生在學(xué)習(xí)電路分析的時候感到有一定的困難，從而對學(xué)習(xí)沒有興趣，成績自然就不好。那么，如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要的電工電子技能型人才成為教學(xué)工作者必須研究的問題。

由于在電子電工實驗和實習(xí)操作中，我們需要很多相關(guān)的實驗儀器，其中有些儀表儀器價錢比較昂貴，操作起來也比較復(fù)雜，若在實驗和實習(xí)中完全依賴這些昂貴的儀器進行實做訓(xùn)練，投入大，消耗的成本比較高。因此，電路模擬軟件就是我們所需要的一種教學(xué)新方法。

運用Multisim仿真系統(tǒng)教學(xué)是解決這一問題的重要途徑。它既能解決學(xué)生實習(xí)時不熟悉儀表操作的問題，又可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高學(xué)生的電子電路設(shè)計的能力，使課堂的實驗演示更加靈活方便。

2 電子設(shè)計軟件教學(xué)模式的確定

職業(yè)技術(shù)教育的電子電工技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的職業(yè)培訓(xùn)是使學(xué)生獲得電子電工應(yīng)用專業(yè)職業(yè)技能，既能適應(yīng)現(xiàn)有的社會傳統(tǒng)的電工電子專業(yè)的需要，也可以參與新項目的研究和開發(fā)。為此，我們需要建立一整套適應(yīng)教學(xué)和市場需要的培養(yǎng)體系，使技校的學(xué)生除了動手能力、實踐能力很強以外，參與新技術(shù)研究的能力也得到提高。

電工電子軟件的應(yīng)用技術(shù)教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)是將傳統(tǒng)的教學(xué)模式與新的多媒體教學(xué)模式相結(jié)合，使學(xué)生在掌握書本上的科學(xué)知識和專業(yè)知識的同時與實踐相結(jié)合，更能從學(xué)生直觀地角度來闡述難懂得知識。從另一個方面來說，給一些學(xué)習(xí)較好的同學(xué)一個電子設(shè)計的平臺，從而能得到更好地鍛煉。

3 Multisim仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 Multisim仿真系統(tǒng)的選用。我們選用了Multisim2001，它是一個用于電路設(shè)計和仿真的EDA工具軟件。Multisim2001與EWB相比在功能上有了較大的改進，提供了標(biāo)準(zhǔn)的實際元（器）件庫、RF庫、功能強大品種齊全的仿真儀器和能滿足各種需求的分析方法。Multisim2001的開放式元件庫和仿真結(jié)果的輸出，可與多種EDA軟件匹配。其本身也是一個完整的系統(tǒng)設(shè)計工具，結(jié)合Spice、VHDL、Verilog可對模擬、數(shù)字和RF電路進行仿真。Multisim2001也被廣泛的用作“電路分析”、“模擬電子線路”、“數(shù)字電路”和“通信電子線路”等課程的仿真設(shè)計平臺。使電工、電子技術(shù)理論課的教學(xué)更加生動活潑，課堂實驗演示更加靈活方便。

3.2 Multisim仿真系統(tǒng)在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用。

3.2.1 在電路分析中的應(yīng)用。在電路分析中，戴維南定理一個非常重要的內(nèi)容，但是，它對于技校的學(xué)生來說又是一個十分難理解的解題方法。在理論知識掌握了一定程度以后，我們用Multisim仿真系統(tǒng)軟件來驗證，會讓學(xué)生更好理解定理、方法的應(yīng)用，在Multisim中用萬用表分別測量電路的端口電壓和端口短路電流，就可以輕松地求出線性電路的戴維南等效電路，使計算簡單化。

如圖1-1所示電路為例：利用戴維南定理求解戴維南等效電路，同時，熟悉在Multisim中選取元件、連接電路、表頭測量的基本操作過程。

圖1-1 戴維南定理應(yīng)用電路

基本操作：①從元器件庫中選取電壓源和電阻，創(chuàng)建圖1-1所示電路。②啟動Place菜單中的Place Junction命令，再啟動Place中的Place Text命令，在需要添加端點的位置上點擊鼠標(biāo)，輸入文字A、B。從右邊儀表庫中選出數(shù)字萬用表（Multimeter），并接至端點A、B：表頭“+”與A連接，“-”與B連接，如圖1-2所示。雙擊XMM1，在面板上選擇“V”和“DC”。啟動仿真開關(guān)，萬用表讀數(shù)為8.0V，如圖1-3所示，此為A、B兩端的開路電壓。

圖1-2 測量開路電壓和短路電流

圖1-3 圖1-4

③仍將萬用表接至A、B兩端，在面板上選擇“A”和“DC”，啟動仿真開關(guān)，萬用表讀數(shù)為2mA，如圖1-4所示。此為A、B兩端短路電流。④根據(jù)戴維南定理，等效電阻等于電路的端口開路電壓和端口短路電流的比值，故該電路的戴維南等效電阻R=8/2=4。⑤根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，可畫出戴維南等效電路，如圖1-5所示。

從這個例子我們可以看出，在解決較復(fù)雜的電路問題的時候，可以應(yīng)用Multisim系統(tǒng)軟件將這一解題方法直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生能有興趣接受和掌握這一定理的應(yīng)用，豐富了課堂教學(xué)。

3.2.2 Multisim在電子線路中的應(yīng)用。在模擬電子線路分析與設(shè)計過程中，經(jīng)常需要選擇合適元器件。如果在設(shè)計過程中，每換一個元件就進行一次測量，則工作量非常大。利用Multisim提供的大量的仿真分析法，可以為電路設(shè)計提供許多有效的方法。

例如：單級共射放大電路是放大電路的基本形式，為獲得不失真的放大輸出，需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，靜態(tài)工作點過高或過低，都會影起信號的失真。通過改變放大電路的偏置電壓，可以獲得合適的靜態(tài)工作點。

單級共射放大電路是一個低頻、小信號放大電路。當(dāng)輸入信號的幅度過大時，即便有了合適的靜態(tài)工作點，同樣會出現(xiàn)失真。改變輸入信號的幅值即可測量出最大不失真輸出電壓。放大電路的輸入、輸出電阻是衡量放大器性能的重要參數(shù)。那么，我們通過Multisim仿真系統(tǒng)軟件，為放大電路選擇合適的靜態(tài)工作點，以及如何利用系統(tǒng)軟件測量放大電路的性能參數(shù)。

3.2.3 靜態(tài)工作點的設(shè)置。創(chuàng)建如圖2-1所示電路，運行仿真開關(guān)，可看到如圖2-2所示的輸出波形。然后我們更改一下元件的參數(shù)，看看它對放大電路有什么影響。

雙擊電阻R3，將其數(shù)變?yōu)镽3=27kohm，可以看到輸出波形如圖2-3所示。很顯然，由于R3增大，三極管基極偏置電壓增大，致使基極電流、集電極電流增大，工作點上移，輸出波形出現(xiàn)了飽和失真。

圖2-1 單級共射放大電路

圖2-2 共射放大電路輸出 圖2-3 共射放大電路輸出

由理論分析可知，工作點偏高，易引起飽和失真，消除的方法是：增大基極電阻，以減小基極電流，使工作點下移。如果工作點偏低，會引起截止失真，消除的方法是：減小基極電阻，以增大基極電流，使工作點上移。

在電路窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中點擊show命令，選擇show node names。啟動Simulate菜單中Analysis下的DC Operating Point命令，在彈出的對話框中的Output variables頁將節(jié)點2、3、4作為仿真分析點，點擊Simulate按鈕，可獲得仿真結(jié)果如圖2-4所示。

圖2-4 仿真分析點

3.2.4 輸入信號的變化對方法電路輸出的影響?，F(xiàn)在我們相應(yīng)的改變輸入信號V1，將輸入信號幅值變?yōu)?mV時，測得的波形如圖2-5所示。再分別改變?yōu)?5mV、20mV時，都有相應(yīng)的失真，輸出波形上寬下窄，當(dāng)輸入信號幅值改為21mV時，波形嚴(yán)重失真，如圖2-6所示。因此說明，由于三極管的非線性，圖2-1所示的放大電路僅適合小信號放大，當(dāng)輸入信號太大時，會出現(xiàn)非線性失真。

圖2-5改變輸入時的輸出波形

圖2-6改變輸入時的輸出波形

3.2.5 測量放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻是放大電路的重要性參數(shù)。我們利用數(shù)字萬用表對它們進行測量。

3.2.5.1 測量放大倍數(shù)。利用圖2-1所示電路，雙擊示波器圖標(biāo)，就可以從示波器上觀測到輸入、輸出電壓值，計算放大倍數(shù)Av=V0/Vi。

3.2.5.2 測量輸入電阻。如圖2-7所示，將萬用表接入電路中。運行仿真開關(guān)，可從電壓表XMM2和電流表XMM1上讀取數(shù)據(jù)，則Rif=Ui/Ii，測得頻率為1kHz時的輸入電阻。

圖2-7 輸入電阻測試電路

3.2.5.3 測量輸出電阻。根據(jù)輸出電阻計算方法，將負(fù)載開路，信號源短路，在輸出回路中接入電壓表和電流表，如圖2-8所示。設(shè)置為交流AC，從電壓表XMM2和電流表XMM1上讀取數(shù)據(jù)，則ROf=UO/IO，測得頻率為1kHz時的輸入電阻。

圖2-8 輸出電阻測試電路

4 Multisim仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果、存在的問題及解決的方法

通過以上舉例分析，Multisim仿真系統(tǒng)軟件無論在教師教學(xué)中還是在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中都很方便，在引入仿真教學(xué)之前，教師只是僅限于書本上的知識，而學(xué)生對這些枯燥的知識沒有學(xué)習(xí)興趣，既影響了教師的教學(xué)效果，也影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。引入Multisim仿真系統(tǒng)之后，學(xué)生可以直觀的分析電路，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與積極性大為提高。另外，在技能訓(xùn)練中，可以激發(fā)學(xué)生的動手、動腦能力，大大節(jié)約了實習(xí)訓(xùn)練成本。

當(dāng)然，軟件的應(yīng)用也會存在一些問題，比如仿真出來的一些曲線可能和以往見到的不太一樣，學(xué)生存在對比，以至于混淆；軟件對學(xué)生英文水平也是一個大的挑戰(zhàn)，等等。這就要求教師要正確的引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生，彌補軟件教學(xué)的不足。

總之，Multisim加工仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用尚在起步與研究探索階段，只要積極思考在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動采取應(yīng)對措施，正確發(fā)揮其在教學(xué)中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。

參考文獻

1 蔣卓勤等.Multisim2001及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社