浅谈仿真软件在电子电路教学中的应用

翁华萍

[摘 要] 利用仿真技术可以提高计算机快速准确地进行电子线路分析，不仅解决了实验室仪器和元器件带来的限制，同时也在一定程度上打破了时间与空间的限制。将分析仿真软件在电子电路技术实验教学、课程教学、课程设计中的应用。

[关 键 词] 仿真软件；电路电子教学；辅助设计

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）14-0214-02

在電子工程方面，计算机技术的发展为该领域提供了很大的帮助，其中仿真技术的使用为电路设计和分析带来了便利。电子技术是电子专业中基础性课程，传统的电子技术教学是将实验和教学分开的，加上理论教学比较抽象，学生理解起来比较困难，在实验课上更不会将理论转化为实际操作，最终造成学生学习效果不理想。仿真软件使用在电路教学中，可以实现快速地进行电路性能分析，该技术可以为实际教学提供一个更加直观的教学模式，从而提高电路电子教学的效率。

一、电路仿真软件概述

目前，电路仿真软件包括两种：（1）是以Spice为主的电路仿真软件，比如，ORCAD配套软件中的PSpice软件，它含有较多的元器件库，可以对瞬态、电路直流的特性、交流特性的功能进行分析，同时获得较为精确的电路性能参数，将结果通过波形曲线或是文本的方式展示出来。而且PSpice可以实现功能参数扫描，分析元器件变化的参数给电路性能造成的影响，可以进行最坏情况和蒙托卡诺情况分析。另外，这种仿真软件也可以对实际生产中，分散性的元器件参数造成的分散性电路特性进行仿真，从而总结电路分散特性变化的规律。（2）一种电子虚拟工作台EWD，之后改革成为Multisim仿真软件，这种软件显著的优势就是使用计算机建立一个虚拟的实验环境，该软件具有一种电子仪器，可以对多种电路进行设计和分析，比如，函数发生器、示波器等，同时种显示器件可以提供更加直观性的电力实验。另外，计算机电子仿真包括：系统级、电路级、物理级三个层次的电子仿真。在实际仿真实验中，电路级仿真比较多，这种仿真环境需要元器件模型作为支持，将输出的波形和仿真信号代替实际电路中的示波器和信号源调试，从而进行仿真。

二、分析电路的仿真软件基本方法

使用PSpice分析仿真电路软件包括四个步骤。在仿真技术分析中，绘制电路的正确性是基本要求，对仿真参数和类型进行设置，是进行电路仿真的关键步骤，它关系到仿真的结果。使用Multisim进行电路仿真分析，与PSpice基本过程类似，就是电路图绘制中需要包括所有实验用到的仪器，建立一个完整的实验电路。在仿真数字电力或是模拟电路瞬态时，需要对电路实验参数和类型进行仿真，将虚拟电源打开，就可以进入仿真状态，之后得到仿真结果。电路仿真的基本分析步骤包括：（1）电路原理图绘制；（2）设置仿真的参数和类型；（3）使仿真软件PSpice处于仿真状态；（4）显示仿真结构分析结果。想要使用PSpice仿真软件辅助实际教学，需要对仿真电路语言进行学习，就是PSpice语言，同时就是掌握电路仿真软件的操作原理和方法。电路仿真技术包括元器件模型、参数设置、仿真软件设计界面、定义变量、选项分析、电源描述等内容，这些内容可以结合视频教程，让教师和学生掌握仿真的操作流程。

三、仿真软件在电子电路教学中的实践

（一）电子技术课程辅助教学

在电路教学中使用仿真软件，可以根据理论对该实验进行仿真，使教学更加生动，也能加强学生对教学内容的记忆，提高教学效率。例如，在分析正弦波振荡电路时，该电源电压是±12V，而且根据理论，如果满足起振条件，而R2+R3+>2R1时，振荡器会传递出正弦波信号。所以，在实际仿真中，随机取5个R3值（见下表）进行仿真研究。从PSpice仿真结果进行分析，发现在R2+R3+>2R1>2R1，电路会出现振荡情况，如图1所示，如果正弦波信号输出幅度大小和稳幅时间与R3有很大的关系，这时可以得到会与二极管中的D2、D1产生稳幅作用的结论。从图2中可以发现，在B点（379.011，9.2282）和A点（372.717，9.1695）中，对正弦波振荡器的频率进行计算：1/（0.379011-0.372717）=158.9Hz，这与理论分析一致。

（二）虚拟电子技术实验教学

在电路实验中是采取虚拟电子技术，通过计算机建立实验华景，之后构建电路，并分析电路的功能，从而达到理想实验效果。在实验过程中一般会用到仿真软件中的阻容元件、电路数字门芯片、元器件库中的晶体管等，还有仪器库中的示波器、多个数字表、扫频仪、信号数字发生器、逻辑分析仪等仪器，之后打开开关可以实现实物实验测试。

与传统实验方法相比，虚拟电子技术可以实现实物操作，而且实物实验参与性比较强，另外，电子仿真技术实验可以结合计算机，提供快速准确、直观性的实验，也能实现资源共享，这种新型的实验教学技术，极大地提高了实验教学的效率。

在Multisim环境下的计数器实验案例。使74LS161计数器处于技术状态，同时对时钟参数进行调整，将数码管开关打开，这时就可以获取计数器状态以及输出的进位。之后对图中的DBCA连线进行调整，把计数器74LS16转变成16进数以下的任何数值。

（三）电子技术课程设计应用

传统的电子电路教学都是学生根据学到的知识进行电路理论模拟，根据课程内容设计电路的规模和功能。而教师会一个一个检查学生设计的电路是否符合预设要求或是预设的技术指标，这样不仅会增加教师工作量，同时也会出现很多遗漏或是差错，进而影响实际教学质量。如果在课前进行课程设计，使用电路仿真技术，这样学生也需要搭建电路、准备元器件等，只需要利用仿真软件检查电路的设计情况，同时也能随时对电路结构与参数进行调整，从而达到设计的目的，这样也不会给实验仪器造成破坏。使用仿真软件可以让学生自主进行实验设计，这样才能加深学生对实验的印象，从而提高教学效率。

使用仿真软件帮助电子电路教学，可以及时验证理论内容，而且仿真软件可以为实际教学提供虚拟电子技术，操作者可以根据自己的实际需求进行仿真电路的调整，这些实际实验提供了很大的便利。学生只需要掌握这种仿真软件是怎样操作的就行，实际操作比较简单，同时达到的教学效果非常显著。

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