电子电路设计与仿真篇1
【关键词】高频电子线路，设计，实践
前言：高频电子线路之所以被大众熟知和关注，是因为其在电子信息类技术中扮演着不可缺少的角色。如果我们想要了解甚至研究高频电子线路，实验操作这一步是必不可少的。一般来说，高频电子线路，学生的操作只能局限于实验箱上，很难升级硬件，也很难更新内容。本文根据高频电子线路课程的特点结合3大电子仿真软件SpiCe、ewB、matLaB的特点，优化了高频电子线路的实验内容。
一.高频电子线路仿真实验的特点
在教学过程中，老师的教学方式是先进行理论教学，然后再进行实验验证，最后进行综合性课程设计，但是这样的教学方式达不到很好的效果，传统的课堂教学都注重于理论分析、实验物件的介绍，难以给学生留下深刻的印象，导致学生对所学习内容的兴趣慢慢消失。如果在授课过程中，能够在对电路进行理论分析的同时加入仿真软件SpiCe、ewB、matLaB的仿真演示，从而达到理论讲解和验证的同时进行，这样既增强了教学的灵活性和直观性，也能够在有效的学识内，让学生加深对基本理论知识的理解，这比传统的教学方法更有效率，更有活力。
二.高频电子线路仿真实验的设计
我们在对高频电子线路的了解中，不能仅停留在个别内容的认知，而进行应该对整个高频电子线路体系达到认知的效果，这有利于我们对相关领域技术的领悟。
1对于电路原理的通信系统仿真实验。对于在教学中，学生的理解只停留在公式层面上的问题，我们可以设计以教学为基础的通信系统仿真实验，让学生加深对数学模型的理解。因为实验中的每一个模块都是根据该模块所代表的单元电路来实线原理的建立，使数学模型更具有关联性和形象性。
2对于硬件电路的仿真实验。为了使得硬件测试与软件仿真相结合，设计了硬件电路的仿真实验。我们可以了解到，高频电子线路是电子技术类课程的其中一种。课程中除了相关的原理外，还有大量关于电路分析与设计的问题。
在软件仿真实验中，我们可以观测到一些现象，这些现象是无法在硬件电路实验中所观察到的。比如，振荡电路中有些参数对时间的影响，又比如电路参数的相关条件对电路性能的影响等等。另外，我们可以节约实验的花费，不必花大量的钱购买相关仪器。如果学生掌握了仿真软件的使用方法，那就为后期的电路设计应用铺好了道路，能够更好地认识电路的分析、设计和优化。
三.高频电子线路仿真实验的实践
1.模拟通信系统的仿真实验研究。matlab中的Simulink是一种具有可视化功能的工具，与传统的模式相比更容易被大众所接受，因为它具备更灵活、更直观的优点。Simulink可以很简单灵活的把数字模型转化为软件模型，从而可以进行动态的仿真实验，这种仿真注重了可操纵性，也注重了系统的概念。在操作系统中，为了使大家更清楚的了解系统的结构、仿真模型、数字模型这三者的对应关系，在显示的界面，我们还可以清楚的了解到具体的发射系统和接收系统。
2.电路仿真实验研究。protel是应用最广泛的电路辅助设计软件，它与其他软件最大的区别就在于具有很强大的印制版设计功能和电路原理图设计功能。电路仿真实验已经在高频电子线路实验中进行了多方面的应用。
3.接收机电路仿真实验研究。进行接收机的电子线路仿真实验的目的是专门为了突出二极管包络检波器的特有性能以及小信号调谐放大器的特有性能等等。我们在进行这两种实验的时候发现，改变硬件的参数操作非常不方便，一方面是浪费时间，另一方面也浪费精力。所以我们根据在实际操作中出现问题才设置了这类的仿真实验，达到解决这方面的很多问题。新方案中信道检查这一功能，能够很迅速的检测到各路信号能否满足幅值要求，不满足要求的能通过报警然后发出通知，让我们知道系统的出错位置在哪里，并且达到很具体的效果。针对粗码信号，我们主要需要检查是否存在高低电平的变化。针对精码信号可以根据比较精码信号的a/D量，来判断这五种幅值标准是否达到要求。这五种检测项目的要求分别如下所示：（a）峰值幅值小于或者等于98%；（b）、峰值幅值大于或等于75%；（c）、谷值幅值大于等于或2%；（d）、谷值幅值小于或等于25%；（e）、幅值的误差小于10%。
四.编码连续性的实时性检查
如果想要保证整个系统正常工作的基本功能，你们就需要编码的正确率，什么叫做编码正确，直接的来说，就是没有出现跳码。如果一旦出现跳码，有关系统都将失去控制，甚至导致整个系统的瘫痪。正因为如此，我们在编码器信号处理系统中增加了了实时进位检查的功能，这个不仅能够准确的检测编码器编码，而且在发现错误时，还能迅速出现报警然后通知上位机系统，这样就能够让上位机能及时的采取相应施，避免了失控造成大的巨大损失。
实验中，我们还采用了抛物线拟合算法，通过等时间采样连续的几个位置点以此推算出未来位置点得位置，假如未来点的位置出现的偏差是在游走在误差范围内的，我们就判定出编码是连续的，相反如果出现报警并通知上位机系统，那就是不连续的。
五.结束语
我们利用各种仿真软件对高频电子线路进行了仿真分析，了解其特点，测试了调幅信号的输出波形的变化规律和检波后的波形变化规律；观察并分析了电路中关键节点的频谱关系，得到的结果是一致的，即虚拟仿真结果与理论分析相对应。我们将仿真软件高效合理地应用到高频电子线路的实验教学中，可让很多抽象的理论教学变得更简单明了，让学生更有效的从实验中了解到相关知识。希望通过一系列的仿真实验，也能够为？集成电路（iC）是整个电子信息产业奠定基础.随着电子计算机技术的飞快进步，高频电路的集成化已经成为高频电子线路发展的一个重要方向.一方面可以节省时间另一方面也可以节省费用，缩短周期。因此，各种简洁方便的仿真软件不断涌现，并得到广泛的认可。
参考文献：
[1]吴青萍，罗锦宏；pSpiCe在高频电路仿真分析中的应用[J]；常州信息职业技术学院学报；2003，（02）
电子电路设计与仿真篇2
电子电路教学的开展，为计算机软件和电路设计应用的结合提供了发展前提，这也为我国电子电路技术的发展奠定了基础。
2电子电路设计教学中软件应用意义探讨
在电子电路的实际设计与开发中，电路结构的软件设计仿真测试已成为当下最具有效性的技术，加之越来越多的电子电路设计者选择运用计算机软件对电子电路设计进行研究，这就使计算机软件应用在电子电路的设计中具有十分重要的意义。计算机软件提供的软件仿真功能为电子电路的方案设计提供了有力的参考，学生能够利用软件进行对预先设计好的电路方案进行仿真，并通过对比方案设计与当真结果对具体内容进行改进，这在帮助学生完善仿真方案的同时，也进一步巩固了其对知识的掌握，提升了电路设计中发现问题和处理问题的能力。与传统形式的电路测量检验方式不同，计算机软件的应用仅需要将电路接口连接到实验箱，通过程序调试模拟实际应用环境，以更为高效率的检测出电路系统的设计错误。软件应用在为电子电路设计提供仿真环境的同时，也能够在学生的电子理论学习中起到极大的辅助作用。在电子电路教学开展过程中，课程理论和实验设计的有机结合能够进一步加深学生对电路知识的理性认知，而在电路的设计和应用检测过程中，由于校园客观环境的限制，电路的检验与应用通常无法得到充分开展，而利用计算机软件设计则能够有效实现对电路设计的检验和校正，使得学生能够在真正意义上掌握电子电路设计课程中的研究方法。
3各类软件在电子电路教学中的具体运用
3.1CaD软件在电子电路教学中的应用
CaD软件系统是当下电路设计软件中图形设计功能作为全面的应用软件，其在电子电路设计教学中的应用也十分广泛。在电路设计教学的开展中，CaD软件为课程开展提供了绘图，几何造型以及特征计算等功能，在进行电路设计过程中，教师能够通过带领学生进行元件设计，是学生进一步掌握不同电路元件的功能，并以此为基础，使学生利用不同元件的特性进行电路的功能设计。CaD软件在为电路教学设置元件设计功能的同时，也自带有元件库，电路的实际设计可以直接对元件进行调用，这也能够有效节约电路原理图设计时间。在利用该软件开展教学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件的区别，并通过在教学过程中着重强调，以保证学生实际电路连接的准确性和安全性。
3.2ewB软件在教学中的具体应用分析
ewB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的eDa工具软件，与CaD软件不同，ewB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上，引导学生利用软件进行多种功能仿真，如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析，静态分析和参数扫描分析等。ewB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等，学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合，完成电路设计，并通过将电路系统调用与仿真模板中，对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中，教师应首先开展信号发生器教学，使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号，以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。
3.3pSpiCe仿真软件在电路设计教学中的应用
作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一，pSpiCe软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验，也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中，教师要将课程演示重点放在利用pSpiCe软件模拟连接电路上，使学生能够在掌握元件参数的基础上，更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。pSpiCe仿真软件的应用，也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经，教师通过对比软件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学，这能够极大的优化电路设计中的元件参数，并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。
4结束语
电子电路设计与仿真篇3
【关键词】multiSim；电子线路；教学；应用
一、前言
传统电子线路的实验教学是使用电子线路的分析方法，在最简易的电路图上，根据需要的指标设计电路、选择元件参数并进行手工估算。然后才开始搭建电路，使用选好的仪器或仪表进行测试，验证是否满足指标要求。但是设计出具有高实用价值的电子电路需要考虑的因素和问题很多，在众多类型中选用合适的器件的确不容易，特别是对于职业院校学生，设计之初往往经验不足。而且，大规模集成电路的功能较多，内部电路复杂，仅凭资料是很难掌握它们的各种用法。这就需要一个可以模拟现实的仿真软件。
multisim是加拿大interactiveimagetechnologies公司推出的以windows为基础的仿真软件，借助虚拟现实技术，使设计者能“如实”地选择、更换元件，能“如实”地操作各种仪器、设备，进行“现场”实验，能快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能。往往用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。包括电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
使用multisim仿真软件，与传统实验方法相比，这种虚拟技术既省时又经济，而且还可避免实验中发生的各种损坏和事故，在教学中更能节省时间和精力，有着广泛的应用前景。
二、multiSim软件的介绍
interactiveimagetechnologies公司曾推出了一个专门用于电子电路仿真和设计的eDa工具软件ewB（electronicsworkbench）。由于ewB具有许多突出的优点，引起了电子电路设计工作者的关注，迅速得到了推广使用。但是随着电子技术的飞速发展，ewB5x版本的仿真设计功能已远远不能满足复杂电子电路的仿真设计要求。被美国ni公司收购后，更名为nimultisim，并将用于电路级仿真设计的模块升级为multisim，于2001年推出了multisim2001。multisim2001继承了ewB界面形象直观、操作方便、仿真分析功能强大、分析仪器齐全、易学易用等诸多优点，并在功能和操作上进行了较大改进。而V10.0（即ni，nationalinstruments）是其推出的multisim新版本。目前美国ni公司的ewB的包含有电路仿真设计的模块multisim、pCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分相互独立，可以分别使用。
三、multiSim的功能和特点
multiSim是一种功能非常强大的电路仿真软件，作为虚拟的电子工作平台，提供了较为详细的电路分析手段，可以对电路的静态工作点的分析、动态分析、暂态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真度分析、直流扫描分析、传输函数分析、用户自定义分析和灵敏度分析等等，既可以对模拟、数字、模拟/数字混合电路、射频电路进行仿真，又能对部分微机接口电路进行仿真，克服了实验室条件下对传统电子设计工作的限制。帮助设计人员分析电路的各种性能，从而为设计人员提供了一个良好的集成化的虚拟设计实验环境。比如其交流频率分析类似于利用扫描仪对电路进行仿真，可以准确地得出电路的幅频特性和相频特性，分析结果能在分析表窗口中表现为直观的幅频特性和相频特性曲线，以观察电路的增益或相移。参数扫描分析则可用于需要读某个元器件数值进行调节时的电路仿真，它可以让电路中的某个元器件的参数在设置的数值段内连续变化，然后将电路的静态工作点、频率特性和瞬态特性等随此参数的变化以图形的方式显示出来。
具体特点总结如下：
（1）直观的图形界面
整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖动到屏幕上，轻点鼠标可用导线将他们连接起来，软件仪器控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。
（2）丰富的元器件
提供世界主流的元件，同时能方便对元件的各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。
（3）强大的仿真分析功能
以Spice3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过electronicworkbench带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括Spice仿真、mUC仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。
（4）具有多种常用的虚拟仪表
提供了22种虚拟仪器进行电路工作的测量。
（5）完善的后处理
对分析结果进行的数字运算操作类型包括算术运算、三角运算、指数运行、对数运算、复合运算、向量运算和逻辑运算等。
（6）详细的报告
能够呈现材料清单、元件详细报告、网络报表、原理图统计报告、多余门电路报告、模型数据报告、交叉报告等7种报告。
（7）提高了模拟及测试性能
与ni相关虚拟仪器软件的完美结合，提高了模拟及测试性能。
四、multiSim在电子线路教学中的实例
1.单级放大电路的实验过程
把multiSim软件安装在计算机上，利用提供其提供的元件库和虚拟仪器构建实验电路原理图。
（1）创建电路图
首先在元件库栏中选择所需要的元件，然后拖曳到电路工作区适当的位置，设置其参数，再用鼠标画导线连接电路。对于虚拟仪器的不同输入端，可采用不同的颜色，这样可以方便观察结果.
（2）保存电路文件
电路生成后要保存电路，以免微机出现故障或方便以后调用。
（3）电路仿真分析
在实验中，为了与实际电路一致，三极管采用实际类型。仿真开始和停止只需按下该软件右侧的“启动/停止”开关。
①直流分析：直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础，利用虚拟万用表测量电路的静态工作点。进行直流分析时，电路中RL短路，Ce开路，交流信号源无效，可知三极管工作在放大区。
②参数分析：参数扫描分析是将电路参数值设置在一定的变化范围内，以分析参数变化对电路性能的影响，该电路中参数R3和Ce的值对实验结果有着直接的影响。通过调节R3，选择合适的静态工作点。Ce则直接影响着电路的频带，由于射极旁路电容Ce对电路的低频响应特性起主要作用，放大电路的下限频率减少，频带变宽。
③交流分析：用虚拟示波器可观察电路输入和输出端的波形，如图1，通过对电流的交流分析，可以得出电路的频率响应、幅频和相频曲线，也可估算中频增益和上限截止频率。从图1中可以看出电路的输入输出波形反相及电路的通频带，根据各元器件的值算出电压放大倍数。
④瞬态分析：瞬态分析是一种非线性时域分析，它可以计算电路的时域响应。分析时，可用直流电作为电路初始状态，瞬时分析的结果（图2）通常是分析节点的电压波形，通过波形判断电路的失真是不是非线性失真，从而进一步改进电路。
2.单相桥式全控整流电路
从multisim的电源箱及其基本工具箱里调出晶闸管及脉冲电压源和电阻负载的模块。按照单相桥式全控整流电路的电路结构图的要求联接仿真模型，如图3所示。
晶闸管触发信号是一个VCVS（电压控制电压源）与一个脉冲电压源，使用改变脉冲电压源的参数来改变触发脉冲的宽度和延迟时间，晶闸管选用2n1559，R=200Ω。电路参数设置为：正弦电压源为220V、50HZ，压控电压源设置为V1与V4相同，V2与V3相同。
按照以上触发信号设置，仿真电路输出波形如图4所示。
3.三相桥式可控整流电路的建模及仿真
依照上述方法，调出相应的仿真模块，按照三相桥式可控整流电路结构图的要求联接仿真模型，如图5所示。
输入信号源数据如下：
二极管型号选1S1888，R=200Ω正弦电压源参数设置为：VoltageRmS为220V，Voltageoffset为0，Frequency为50HZ，timedelay为0，DampingFactor为0，phase为0。按照以上设置，仿真电路输出波形如图6所示，从仿真波形来看，实验结果完全一致。
4.Boost电路的建模及仿真
Boost电路又称为升压变换器，输出电压与输入电压的关系为：
式中D为占空比，从multisim的电源箱及其基本工具箱里调出直流电压源、脉冲电压源、功率三极管、二极管和电阻负载的模块。按照单相桥式全控整流电路结构图的要求联接仿真模型。
功率三极管、电阻、电感和电容全部选用现实元件，二极管选用虚拟器件。功率三极管选ZVn33310F。参数设如下：
直流电压源：100V；
受控电压源：1V/V；
脉冲电压源：pulsedValue为30V，pulsewidth为0.5ms，period为1ms。
按照以上设置，仿真电路输出波形如图7所示。
从仿真曲线可见与结果相符。说明了仿真模型的正确性以及直观快捷的特点。
五、结语
（1）利用multisim软件的仿真工具箱建立的电子线路典型电路动态仿真模型，具有直观、方便、灵活的特点。使得仿真过程更加方便、快捷，提高了效率和精度。
（2）通过对单相桥式全控电路、三相桥式可控整流电路以及Boost电路的仿真实验结果，充分证实了动态仿真模型的正确性而且在仿真时可以随便改变仿真参数，并用示波器随时观察仿真波形，使得仿真更加具有实时性、直观性。
（3）在电子线路教学中引入multisim仿真软件作为教学辅助工具，不但可以将课本中的抽象原理赋予形象化，而且可以激发学生的学习兴趣和积极性，从而提高了教学效果。
总之，利用muthiSim软件仿真电子线路实验，不仅可以弥补传统实验教学中存在的设备紧张、仪器陈旧、元器件损耗等不足，还大大激发了学生的学习兴趣。但实验教学的目的是培养和提高学生的实践能力，如果用该软件取代实际实验，显然不能完全达到实验教学目的，实践证明只有在教学中将现代化手段与传统实验有机地结合起来，充分发挥各自的优势，才能达到事半功倍的效果。
参考文献
[1]马威.仿真软件multisim在电子技术实践教学中的应用[J].科教文化，2012，11（3）：193.
[2]吴志敏，朱正伟，何宝祥.multisim10在模拟电子技术课程实验中的应用[J].实验室科学，2012，15（4）：112-116.
电子电路设计与仿真篇4
【关键词】仿真;电子实验
在电子专业教学中,实验教学与理论教学具有同等重要的地位。但在现实的教学过程中,很多重要的实验教学往往限于实验条件有限、实验过程难组织等原因被忽略掉,一些重要的实验过程限于教师的纸上谈兵,一些抽象的实验现象也仅是教师在描述学生去想象,这种教学方式制约了电子专业教学的效果,影响了学生学习兴趣的激发及学生综合实验能力的培养与提高。
其实,随着计算机科学的发展,仿真技术已被应用到多学科领域。电子专业的许多仿真软件能够在计算机上虚拟一个测试仪器先进、元器件品种齐全的电子工作台,利用电子仿真软件进行演示性、验证性、测试性、设计性等针对性训练,其“真实”的虚拟环境,同样会带给学生真实的实验感受,使学生的综合实验能力提升,收到好的实验、实训效果。
1.电子专业的仿真
在电子专业教学中的仿真,是指以计算机为工作平台,利用融合电子技术、计算机技术、智能化技术等的仿真软件实现电子实验、实训的一种电子模拟、设计方法。现在已广泛应用的电子仿真软件有proteus、maX+plusⅡ、multisim等。
仿真实验、实训的优势
1)零成本、零耗损、零风险
在仿真软件的元件库里分类存放着日常应用的各种分立元件、集成电路、仪表和仪器,品种齐全,用的时候在元件库检索调用即可。相关的元件可以依据所需设定相应的参数。例如,常用的脉冲信号源,可以设定其幅值、脉宽、频率等参数,如图1所示,
灵活方便。仿真实验可谓“元件取之不尽,原料用之不竭、实验无所不能”,只需计算机和相应软件即可,不需要实验经费、不用担心烧坏仪器、仪表及出现安全事故,所以如果实物实验条件有限,就应该考虑用仿真实验弥补缺少实物实验的缺憾。
2)准确呈现实验现象及相关数据
当有些实验现象因为实验器具不够精密、环境干扰等因素影响不准确时,可以用仿真实验代替硬件实验。例如由555定时器构成张驰振荡器的实训内容,硬件实验波形不够准确且不容易准确读数,但是利用仿真实验中仿真示波器显示的波形效果就非常理想,如图2所示
由波形图可以准确的读出:电容两端电压幅值与电源电压大小的关系;看出输出与输入波形在相位、周期上的关系。通过设定问题可以让学生通过读数,准确的验证得出电容两端电压幅值是电源电压的三分之一;输出波形周期与电容充电时间加放电时间具有一定倍数关系的结论。仿真实验使实验数据及实验现象准确呈现。
3)电路灵活变换或参数灵活改换
当有些实验需要电路变换形式或更改参数时,硬件实验需要拆换电路元件来实现,相当麻烦耗时。而在仿真实验中,参数可通过设定来任意改换,不需变更电路就可轻松实现,例如需更改电阻的阻值时,只需在“properties(属性)”中将对应阻值变更即可。
对于有些需要变换的电路可以通过添加控制开关实现切换,例如在讲解正负反馈的电路时,可以在一个电路中用三个开关实现两个负反馈和一个正反馈的切换。电路设计如图3所示。
在仿真演示时可以轻松通过开关的切换实现三个反馈的切换,且通过仿真示波器可以清晰看出三个开关切换时,负反馈可以有效的改善波形失真、正反馈可以产生振荡的实验效果,从而让学生能够有比较的理解正、负反馈对电路的不同影响,方便、简捷、直观。
计算机仿真使得修改和调试电路易如反掌,给学生提供了极大的创造空间,激发和培养了学生的创新思维能力。
4)为准确、快速设计制作实物电路提供保证
在电子专业教学中,有许多实物小电路需要设计、制作,如果仅是通过理论计算就选择元件,焊接制作电路,那么有可能由于元件参数选择设定不理想致使设计效果无法实现,一旦实验失败,需拆散电路重新焊接,耗时、耗材、很麻烦。所以在设计的初期阶段,可以先利用仿真检验设计方案,一旦方案不理想可重新选件组装电路,通过反复仿真测试、验证,直到得到最理想实验的实验效果后再确立方案,按元件参数挑选元件,焊接电路。这种方式能够使实物实验的成功率得到保证,从而收到快速、准确设计制作电路的效果。
5)仿真软件提供强大的pCB布线工具,用以方便的设计各具特色的印刷电路板
在所设计的电路仿真效果理想后,就可以利用仿真软件强大的pCB布线功能,设计自己喜欢的印刷电路板。例如,在用单片机控制智能小车的调速电路中,设计的电路图如图4所示
利用仿真软件的自动放置元件功能,由系统自动放置元件,然后可以根据自己的需要,对元件进行手动调整。调整后利用自动布线功能生成布线图,然后利用手动调整功能,直到满意为止。调整后的布线图如图5所示,并且可以利用3D仿真做立体演示效果,如图6所示。
可见,利用仿真把以前繁琐的实验室验证调试和人工制板过程,全部缩小在电脑上完成,节约了资金,缩短了设计周期。
6)提高学生综合实验能力及计算机应用能力
在仿真实验的过程中,学生同样可以得到既动手又动脑的锻炼。例如用仿真实验实现数字电路的设计,学生需要经历分析需求、设定参数、列真值表、逻辑化简、设计逻辑图、布线、演示、查找故障等诸多过程,在整个过程中学生的综合实验能力及计算机应用能力均会得到提升。
2.注意问题
利用仿真可以弥补一些实物实验实现不了的不足,但不能彻底代替实物实验,一些基本功的训练例如焊接、实物布线等,还是应通过硬件实验实现。
3.结束语
“以仿代实,以软代硬”(以仿真代替实物实验、以仿真软件的模拟代替硬件电路的制作)是当代实验教学发展的潮流之一。利用仿真不单是更容易将理论与实践结合起来,提高学生的学习积极性,更重要的是给学生提供了一个现代科学技术平台,将传统与现代融合,使以前学生望而生畏的电子电路分析、设计课程变得轻松和有吸引力。熟练使用电子仿真软件,应该成为电子专业学生和教师都必须具备的重要技能之一。
参考文献:
[1]袁新娣,杨汉祥《eDa技术在数字电路教学中的应用》(《现代电子技术》2006年第4期总第219期)。
电子电路设计与仿真篇5
[关键词]ewb仿真软件；数字电子技术；设计型实验
abstract：thisarticleintroducedfunctionsandchracteristicsofthesimulationsoftwareewb.itexpoundedtheapplicationofthissoftwareinnumericalelectronictechnologydesignexperimentswithexamplesofelectroniccircuit，andthestrongandweakpointsofewbsimulationexperimentandrealfieldexperiment，andputforwardtheteachingofelectroniccircuitexperimentwithintegrationofsimulation-realfieldisthebestmodelinmodernexperimentteachinginnumericalelectronictechnology.
keywords：ewbsimulationsoftware；digitalelectronictechnology；design-orientedexperiment
1引言
数字电子技术设计型实验是数字电子技术课程重要的实践性教学环节，是对学生学习数字电子技术的综合性训练，其重点是要求学生综合所学的理论知识和专业技能，设计制作功能较为复杂的电路，研究解决具有一定深度和工作量的小课题。其目的是巩固和拓展学生所学的基本理论和专业知识，培养学生综合应用、独立分析和解决实际问题的能力，培养学生设计能力和创新型思维能力。
在传统设计型实验中，一方面受实验室元器件及实验设备的品种、规格和数量上不足的限制，不能满足各种新电路的设计和调试的要求，使得实验项目开设数量有限，且内容更新缓慢，学生只能在规定的时间和空间完成老师指定的设计项目，而且受元器件品种和数量的限制，学生的设计方案只能“量体裁衣”，有些独特的想法和设计思路难以实现。另一方面设计过程中电路的安装、调试、测量过程是在实验箱和面包板上进行，往往需要反复进行多次，这就难免出现错误连线和器件损坏的现象，不仅使电路调试费时费力，还可能造成错误的性能评价，易导致学生产生厌烦情绪和对设计型实验的畏惧心理，致使设计型实验不能达到预期效果。由此可见，传统设计型实验教学方式在某种程度上制约了学生创新意识的培养，阻碍了学生主动探索的积极性，对高职教育培养技能型人才极为不利。
如果把electronicsworkbench(ewb)电子设计自动化软件应用到数字电子技术设计型实验教学中去，应用计算机进行辅助分析与设计，不仅有助于解决上述传统数字电子技术设计型实验教学中存在的问题，使学生学到新的电子设计技术，提高设计水平和实验效率，而且还会拓展学生所学知识的应用范围，进一步提高学生的职业综合素质。
2ewb软件的特点与应用
ewb软件是专门用于电子电路设计与仿真的“虚拟电子工作台”软件，其功能强大，能够提供电阻、电容、三极管、集成电路等十几个大类几千种元件；能够提供示波器、万用表等十几种常用的电子仪器；具有强大的电路图绘制功能及波形显示功能。用该软件对电路进行设计、分析非常方便。将ewb软件引入到数字电子技术设计型教学中，为学生提供了一个大胆思维、充分发挥创造性的实验环境。ewb软件的设计试验区好像一块“面包板”，在上面可以建立各种电路进行仿真实验。与其他电路仿真软件相比，具有界面直观、操作方便等优点。它改变了一般电路仿真软件输入电路必须采用文本方式的不便，创建电路的元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上器件库和仪器库中直接选取。ewb中的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。因此，仿真的结果就是该电路的理论值，这对于验证电路原理，开发、设计新电路极为方便[1]，同时具有很大的灵活性。数字电路的分析、设计与仿真工作实现于轻点鼠标之中，由于使用了虚拟仪器技术，仿真电路就像在实验室实际操作一样，元器件可随便调用，参数可随意修改，一个方案不成功可抹掉重来，不怕元件损坏，不怕仪器出现故障，而且不受时间、地点、人数的限制，实验器件品种、型号齐全。学生不受规定实验项目的限制，能充分发挥其主观能动性和创造性，实验过程不仅充满无尽的乐趣，而且大大提高了电子设计工作的质量和效率。
在设计型实验教学中，首先要求学生对自己所设计的电路通过ewb软件平台进行仿真模拟(虚拟仿真实验)，其次要求学生用硬件来实现该电路(实物实验)，并将虚拟仿真实验的结果与硬件实验的结果进行对照分析。这样不仅培养了学生对数字电路进行仿真实验的能力和在软件平台上进行电路设计的能力，而且便于学生随时改变电路结构、元器件参数来调整(修改)电路，使之更好地满足设计所提出的性能指标的具体要求，得到较为理想的设计电路。
3数字电子技术设计型实验举例
3.1设计任务和要求
设计一个汽车尾灯控制电路。其设计要求为：假设汽车尾部左右两侧各有三个指示灯(用发光二极管模拟)。(1)汽车正常运行时指示灯全灭；(2)右转弯时，右侧三个指示灯按右循环顺序点亮；(3)左转弯时，左侧三个指示灯按左循环顺序点亮；(4)临时刹车时，所有指示灯同时闪烁[2]。用三个开关控制指示灯的点亮状态。其中两个是转向控制开关：[1]用于左转；[2]用于右转；还有一个是模拟脚踏制动(刹车)开关[3]。
3.2设计方案
根据设计要求，画出汽车尾灯控制电路原理框图，如图1所示。
3.3基本原理及单元电路设计
3.3.1工作原理
汽车尾灯控制电路是由振荡电路、三进制计数器、译码电路、显示驱动电路和开关控制电路等电路组成。由于汽车左右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。
3.3.2三进制计数器电路的仿真设计
三进制计数器电路可由双jk触发器7476构成。如图2所示。使用ewb软件平台中的元器件创建电路，其中输出1q、2q均连接到显示器件探测器(指示灯)上，可以通过探测器发光与否来直接观察电路的输出状态(该探测器若发光则表示为高电平“1”；若不发光则表示为低电平“0”)。时钟脉冲控制信号cp(为了突出设计电路的简捷，省略了该部分电路的设计)直接采用ewb软件平台中的脉冲信号源(其频率7hz、幅值5v、占空比50%)来替代。创建电路图完毕，进行仿真分析实验，即按下“启动/停止”开关，运行ewb模拟程序对所设计的实验电路进行模拟分析，从探测器指示灯上的状态可以直接观察出实验结果。还可以用虚拟逻辑分析仪来观cp、1q、2q的输出时序波形图。如图3所示：
3.3.3汽车尾灯电路的仿真设计
汽车尾灯电路由译码电路和显示驱动电路组成。其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器(7404)构成；译码电路由3—8线译码器74138和6个与非门(7400)构成。74138的三个输入端a、b、c分别接三进制计数器的输出端1q、2q和转向控制开关[2]。当[2]=0，使能端信号g=0(译码器工作)、s=1，计数器的状态为00、01、10时，74138对应的输出端y0、y1、y2依次为“0”有效，即反相器g1～g3的输出端也依次为0，故指示灯按d3d2d1顺序点亮。若上述条件不变，而[2]=1时，则74138对应的输出端y4、y5、y6依次为0有效，即反相器g4～g6的输出依次为0，故指示灯按d4d5d6顺序点亮。当g=1(译码器禁止译码)、s=1时，74138的输出全为1，g1～g6的输出也全为1，指示灯全灭；g=1、s=cp时，指示灯随cp的频率闪烁。(“1”表示高电平，“0”表示低电平)，电路中限流电阻取值为0.2kω。电路如图4所示。
3.3.4开关控制电路仿真设计
开关控制电路用异或门(7486)和与非门构成。设74138和显示驱动电路的使能端信号分别为g和s。当[3]=0时：[1]=1、[2]=0表示汽车左转；[1]=0、[2]=1表示汽车右转；[1]、[2]全为1或全为0表示汽车正常行驶，[3]=1表示汽车临时刹车。汽车正常运行时g=s=1；汽车转向时g=0、s=1；汽车临时刹车时g=1、s=cp。可以通过探测器发光与否来直接观察g、s的输出状态。其电路如图5所示：
3.4汽车尾灯控制电路的仿真分析
将各模块电路连接成完整的仿真电路，时钟脉冲控制信号cp直接采用ewb软件平台中的脉冲信号源。如图6所示：
接通仿真开关，进行电路仿真分析实验。按数字键3，使刹车控制开关[3]接低电平，接着按数字键1和2，使转向控制开关[1]=1、[2]=0，此时发光二极管按d3d2d1顺序循环点亮，示意汽车左转；使[1]=0、[2]=1，此时发光二极管按d4d5d6顺序循环点亮，示意汽车右转；使[1]=[2]=0或[1]=[2]=1，发光二极管全灭，示意汽车正常行驶。
再按数字键3，使刹车控制开关[3]=1，此时无论转向控制开关[1]和[2]取何值，都将看到发光二极管d1～d6均随时钟脉冲控制信号cp频率闪烁，示意汽车临时刹车。由仿真分析可知，通过ewb软件平台仿真设计的汽车尾灯控制电路满足课题的设计要求，而且仿真过程方便、直观，效果生动、形象。
4ewb仿真实验与实际硬件实验的有机结合
从实例分析可见，ewb软件平台本身含有强大的元器件库，从而不受经费和数量的限制，可以随时改变电路元器件参数来调整电路，使之更好地接近设计要求。但仿真实验也有它自身的局限性，利用ewb软件设计的电路仅仅是一个虚拟的电路，与实际电路有着本质的区别，由于ewb是通过计算机仿真来实现的，在对培养学生实际操作能力与元器件、仪器设备的使用能力方面存在着不可避免的缺点，如果学生只在ewb技术软件平台上进行仿真分析与设计实验，而不经过实际实验的验证，那么电路设计也只是“纸上谈兵”。因此在数字电子技术设计型教学中要注意“虚”与“实”的有机结合，充分发挥仿真实验——“虚”与硬件实验——“实”的各自优势，通过仿真实验加深对理论的理解，建立动态、形象、直观的感性认识；而通过实际硬件实验增强实际动手能力，积累设计、调试、革新等方面的实践经验。电路的仿真实验和电路的硬件实验之间的关系是相辅相成的，二者缺一不可[3]。所以，对于设计型实验应要求学生在设计好电路之后，必须使用ewb软件平台进行电路仿真、调试，优化电路结构和参数，以得出最佳、最优的电路设计方案。最后，再用硬件电路来实现，这才是现代数字电路设计型实验最佳的实验教学模式。将ewb软件平台的仿真实验和实际动手操作的硬件实验两者有机地结合起来，可使综合设计性实验的实验教学方法更加充实、更加完善，而且通过“虚”——“实”结合、相互补充的实践教学方式强化了学生工程实践能力，增强了实验教学的效果。
[参考文献]
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电子电路设计与仿真篇6
【关键词】软件仿真电子设计虚拟仪器测试分析电子测量
随着时代的进步，信息技术的高速发展，单纯的原理性解读已不能满足广大电子产品设计者对信息摄取的要求。对于电路各部分原理的分析，人们希望能简化操作，直观展现现象和结果。multisim软件正是一款电子线路仿真软件，能有效地实现原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试等功能的电路仿真与分析软件。它将虚拟仪器技术灵活地应用于电子设计平台，弥补测试与设计之间的缺口。
1multisim仿真软件简述
目前，电子产品的纯手工设计已基本上不复存在，现代化的电子产品设计过程，从产品功能的确立，到电路原理、pCB版图、程序设计、FpGa的构建及仿真、外观界面、元器件清单等设计生产所需资料全部都可以在计算机上完成。电路设计的计算机应用程度非常之高。multisim仿真软件在电子线路的设计与分析过程中，起到了很至关重要的作用。它是美国ni公司推出的一款电子线路仿真软件，是一款专门用于电子线路仿真与设计的电子设计自动化工具。它将专业理论知识用计算机仿真展现出来，很好地解决理论设计与实际测试脱节的问题。multisim仿真软件在电子设计中的广泛应用，将打破传统电路设计模式难以入门的僵局，能极大地提高电子产品设计爱好者对电路设计与测试的积极性。
2multisim仿真软件的应用性探索
本文以multisim9版本为例，对电路设计仿真软件在电子线路设计与分析过程中起到的积极作用进行探索。multisim9为设计者提供了大量的元件库及仪器仪表，可进行元器件的编辑、选取、放置和电路图编辑绘制等操作。可实现电路工作状态测试和电路特性分析。最后，还可以实现电路图报表的输出、打印等功能。所以说，又可将其称为虚拟电子实验平台。
对于刚入门电子技术行业的初学者来讲，电路的原理及各元器件的性能分析，无疑是晦涩难懂的。如果用传统的讲解或领悟方式，会使初学者对于电路的设计摸不到头脑、找不着方向、甚至丧失信心。然而，引入multisim9仿真软件以后，电路中各工作点的特性将可透过仪表显示的数据和波形，会变得清晰明了。
我们以电子技术初学者必须掌握的电路--单管放大电路为例，分析电路仿真软件在虚拟电子线路设计与测试过程中起到的积极作用。图1给出利用multisim9来仿真单管放大电路的分压式偏置电路，引入虚拟仪器进行测试，进而深入分析整个电路的工作状态。如图1所示。
首先我们来分析三极管处于放大工作状态的条件：集电结反向偏置、发射结正向偏置。图一中Xmm1，Xmm2两块虚拟万用表所测电压确实满足此条件。那么，输出电压应该与输入电压成电压幅值放大、相位反向的状态。我们在信号的输入端和输出端引出两个测试点分别接到示波器的a、B端。得出图二示波器显示的波形。图2可以非常直观地读出输入、输出信号之间的关系。整个电路的分析过程，理论与实践相结合，简单易懂。理论知识不再晦涩难懂，电路分析不再深不可测，都能透过虚拟仪器仪表上显示的数据，得出实际结果。
而且，就电子技术初学者来讲，三极管的几种常见失真也是非常不容易理解，也很容易混淆，主要还是因为电路的原理没有分析清楚。基本原理没有分析清楚，如何拿来应用于难度较大的电路？所以说，基本电路的原理分析，对于每一个电子产品设计者来讲，都必须牢牢掌握。在multisim9仿真软件界面下，各种失真的现象及此刻电路各元件的工作状态能利用虚拟仪表直接地显示出来，这样，电路分析不再是纸上谈兵，理论计算。在图1单管放大电路的基础上，以快捷键shift+a来减小电阻R6的阻值，使其降低至20kΩ。可得出三极管处于饱和工作状态的失真，如图3所示。理论上此种失真是由于三极管处于发射结正偏、集电结正偏造成的。而从Xmm1和Xmm2两个万用表上也证实了，确实如此。当三极管处于饱和状态时，射极电流和集电极电流都比较大，导致三极管C、e两端分压很小，从万用表Xmm3的读数中可以明确这一论断。三极管饱和状态的工作原理即刻分析清楚。
同理，改变滑动变阻器R6的值，使得三极管发射结无法达到正向偏置电压，可得出三极管截止失真状态的电路分析。详见图4。
3multisim仿真软件“实物化”展示
不仅仅是在晦涩难懂的模拟电路设计过程中，multisim9仿真软件能分析原理、简化过程、得出结论。在其他电路中也是一样，实际应用相当广泛。这里仅以同步二进制计数器的逻辑分析和十进制计数器的安捷伦数字示波器显示来说明其具体应用。如图4、图5所示。
在图5中，从逻辑分析仪显示的波形可以明确看出，4520BD芯片确实在对Cp1接入的信号进行二进制加法计数，并以指示灯的亮灭来形象化时钟频率。
不仅如此，multisim9仿真软件还提供了更为贴近实物的器件--3D器件，使得电路图更贴近实际电路，管脚位置一致[4]。采用的测试仪器界面更是跟实物几乎完全一样，使得设计者能感受到如同实物般的真实感。这里选用安捷伦示波器来加以说明，可以更加直观地以虚拟仪器来替代实物仪器仪表。如图6所示。
4关于multisim仿真的几点思考
通过对multisim仿真软件在电路设计和分析过程中的具体操作，我们不难发现，multisim仿真在电子技术理论研究与实践探索过程中能发挥其强大优势。
4.1检查验证电路原理
在实践工程中，随时测量出重点部位的电压电流值，有效地避免因为实物连接而造成的短路断路现象。能准确地判断电路中各器件的工作特性，对于不符合要求的参数，可迅速地进行更改。
4.2加强对电路功能的理解
对于电子技术应用方面的初学者来讲，理论知识的学习往往晦涩难懂，单纯用理论化的知识加以理解，会感到“力不从心”。这是我们都不愿意看到的。利用仿真软件，有效地将理论知识拉到现象中，简单直接，难点更易化解。
4.3虚拟仪器的使用大幅提升对实际仪器的熟练度
以示波器为例，在使用过程中，经常会出现波形幅值过大，超过显示屏幕的情况，这时，常常会有设计者不加思索地放大或缩小一下每格表示的电压大小，来找到一个适合的波形。然而，虚拟仪器在这方面更直观，波形过大，说明每一格表示的幅值过小，所以应该放大每格表示的大小来使整个波形缩小。这种方式，能纠正很多人在使用仪器时不严谨的工作状态。
4.4mlutisim仿真软件能有效地提高电子技术爱好者的兴趣
仪表显示简单直观，理论知识实践化。能及时纠正错误，修正电路，能对似懂非懂的电路进行深入分析，明确电路的结构，能更快更好地理解原理，才会对电路设计有更大的兴趣。
总而言之，multisim仿真软件在电子技术应用过程中，起到了不可小觑的作用，现代化的电子设计，更是全计算机化的设计方式，这种自带元件库和虚拟仪器的仿真软件，对于完全虚拟化的电路设计，起到了有效的补充和积极的测试验证等作用。所以，须将此应用大力推广，使更多的电子技术爱好者熟知并使用这类仿真软件，提高设计电路效率、提升个人专业素质。
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作者简介
桂丹（1982-），女，湖北省武汉市人。硕士研究生学历。现为武汉软件工程职业学院讲师。研究方向为pCB制图与仿真、电子产品CaD与制造、FpGa设计与电路仿真。
作者单位
电子电路设计与仿真篇7
关键词：matlab；降压斩波电路；电压脉动；计算机仿真
中图分类号：tm743文献标识码：a
文章编号：1004-373X(2008)24-031-03
ResearchoftheBuckChopperBasedonmatlab
JianGChunling,wanGChunling
(taishanUniversity,tai′an,271021,China)
abstract：thisisacomplexprobleminselectingandcalculatingtheparameter,whendesigningthepowerelectroniccircuit.Byusingthepowersystemstoolboxinmatlab,userscanquicklyfindoutandanalyzetheresultsfromsimulation,don′tneedknowthemathematicsmodelandprogramming.thispaperdiscussesthereasonofvoltagerippleinbuckchopperoutput,setsupthesystemmodelinmatlab,andmodifiestheparameterbyanalysingthesimulationresult,intheend,itconfirmstheoptimumparametermodel.matlabistheidealtoolusedfortheresearchandapplicationofpowerelectronicsasanewstyleandhigh-poweredlanguage.
Keywords：matlab;buckchopper;voltageripple;computersimulation
1引言
随着计算机技术的发展,计算机软件为普通科研人员进行电力系统仿真奠定了坚实的基础。mathworks公司推出的基于matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中广为应用的仿真集成工具之一,它在各个领域得到广泛的应用。Simulink提供了大量的功能模块，其中的电力系统工具箱是专门为电力电子电路仿真设计的。在此正是利用matlab对Buck电路进行研究和分析。
2Buck电路分析
降压斩波电路（BuckChopper）是直流斩波电路中应用最为广泛的一种电路形式。Buck电路用于降低直流电源的电压，其原理电路如图1。假设设计一个输入e=200V，输出Uo=100V，R=2Ω的电路。
基于图1构建电路，但是在实际测试时发现电路输出电压的脉动较大，图2为L=0.1mH，脉冲频率f=10kHz时的输出电压波形。因此，如何合理选择参数、减小输出脉动，是研究和设计Buck电路的关键。
图1Buck电路
图2无电容时输出负载电压波形
图1工作过程为在开关器件Vt导通时有电流流经电感L向负载供电，假定在这期间Uo不变，电感电流按直线规律从i1上升到i2，则有:
e－Uo=Li2－i1ton(1)
ton=(i2－i1)Le－Uo(2)
在开关器件Vt关断时，电感L释放能量，维持负载电流。假定这期间电感电流按直线规律从i2下降到i1，则有:
Uo=Li2－i1toff(3)
toff=(i2－i1)LUo(4)
将ton=Dt和toff=(1-D)t（其中D为占空比）代式(1)，(3)，可得到输出电压Uo=De，看到输出电压仅与占空比和输入电压有关。但实际上，电感中的电流是有变化的，将t=1f=ton+toff代入式(2)，(4)，可计算其变化量:
Δi＝eD(1－D)fL
由此可知，正是由于电感电流的脉动引起了输出电压的脉动，为了减小输出电压脉动，可以采取增大电感L或者提高频率f的方法。而增大电感就要增大电感的体积，因此应该合理的选择电感值，提高斩波频率是一种行之有效的方法。另外，如果在负载两端并联一电容，使得ΔiL=ΔiC，则可以使负载电流脉动减小，从而稳定输出电压。
在实际电路的设计中，电感L、电容和脉冲频率f值的确定比较困难。而利用matlab中的Simulink建立仿真模型，可以很方便地修改参数，直至达到设计要求。
3建模与分析
在Simulink中建立Buck电路仿真模型如图3所示，在模型中设置参数输入电压e＝200V，R=2Ω,取电感L=0.1mH，电容C=100μF，脉冲频率f=10kHz，为了得到输出电压Uo=100V，应选取占空比D=50%。设置仿真时间为0.02s，算法采用ode15s。启动仿真，得到输出电压波形如图4所示。
图3Buck电路仿真模型
由图4(b)可看出，在二极管导通瞬间其端电压出现了尖峰，这是由于二极管导通瞬间电感的di/dt作用。
(1)改变电感对输出电压的影响
取电感L=1mH，脉冲频率f=10kHz，运行后得到输出电压波形如图5所示。与图4(d)对比，增大电感可以减小输出电压的脉动，但也会使输出电压平均值减小。
图4f=10kHz时各信号波形
图5当L=1mH时输出电压波形
(2)改变电容对输出电压的影响
对比图2和图4，可以看出负载端并联电容后，输出电压的脉动大大减小，因此实用的Buck电路在负载两端要并联滤波电容。
(3)改变脉冲频率对输出电压的影响
取脉冲频率f分别为5kHz,20kHz，仿真运行后得到输出电压波形如图6所示。
图6不同脉冲频率时的输出电压波形
对比图6和图4(d)可看出，f=5kHz时输出电压脉动明显增大；f=20kHz时输出电压脉动小，但输出电压平均值略有下降，说明开关频率高，器件的开关损耗增大，同时在电感上的感抗增大。因此在提高斩波频率的同时，应该考虑到开关损耗对电路的影响。
通过对不同参数下电路运行后输出电压的分析，最后确定参数选择斩波频率为10kHz，电感L的值为0.1mH，电容C的值为100μF。利用matlab构建仿真模型来设计电力电子电路，修改电路结构和参数方便，观察设计的效果更直观，并且避免了在实际电路实验过程中可能出现的器件损坏等问题。
在仿真电路中还可以加入傅里叶分析模块，可以观测输出电压直流分量，并通过傅里叶变换分析输出电压的谐波成分。通过运行可以看到本电路输出电压的各次谐波都很小。
4结语
系统建模和仿真技术已经日益成为现工科各专业进行科学探索、系统可行性研究和工程设计不可缺少的重要环节。建模、仿真能力成为现代工程技术人员需具备的基本技能和交流工具。利用仿真软件matlab对降压斩波电路进行了研究和设计，利用该方法还能对非常复杂的电路、电力电子变流系统、电力拖动自动控制系统进行建模仿真。系统的建模和实际系统的设计过程非常的相似,用户不用进行编程，也无需推导电路、系统的数学模型，就可以很快地得到系统的仿真结果，通过对仿真结果分析就可以将系统结构进行改进或将有关参数进行修改使系统达到要求的结果和性能，这样就可以极大地加快系统的分析或设计过程。
参考文献
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电子电路设计与仿真篇8
关键词：ewB；数字钟；情境教学；应用
中图分类号：G712文献标识码：a文章编号：1672-5727（2013）10-0171-02
随着情境教学法在高职课程教学改革中的不断深入，数字钟项目成为高职《应用电子技术》课程情境教学中不可缺少的一个教学情境。实践表明，借助ewB仿真软件，可以显著提高学生数字钟设计方案的完成情况。
ewB仿真软件的特点
ewB（electronicsworkBench）是加拿大交互图像技术有限公司（interactiveimagetechnologies）推出的一款专门用于电子电路仿真和设计的工具软件。它具有丰富的电子元器件库，采用标准的电子元器件符号，提供了外形和操作方法与实际电子仪器非常相似的虚拟仪器，包括万用表、信号发生器、示波器等。该软件界面直观，操作方便，简单易学，学生在很短时间内就能掌握软件的基本操作。应用该仿真软件，学生可以对仿真电路设置各种非正常工作状态，如开路、短路等，从而观察到不同故障情况下电路的工作状态；还可以方便地修改电路参数，观察电路参数对电路输出结果的影响。该软件也为学生提供了一个设计平台，学生可直观地看到设计方案是否达到预期目的。
ewB仿真软件在数字钟项目情境教学中的实施过程
按照数字钟项目的设计要求，学生至少应完成秒信号、秒计时、分钟计时和小时计时的基本设计任务。先仿真设计出60进制的计数及显示电路，供秒和分钟计时使用，再设计24进制计数器，供小时计时使用，然后再完成秒向分钟进位、分钟向小时进位。计数器采用74160同步十进制计数器。
60进制计数和显示电路的仿真设计60进制计数与显示仿真设计电路如图1所示，可以作为秒和分钟的计时使用。设计方案中，个位和十位采用相同的计数脉冲，个位向十位的进位依靠个位计数到“1001”状态时，通过与门给十位的第7脚“enp”计数控制端一个高电平。60进制的实现依靠十位的计数器计到“0110”状态时，通过与非门给十位计数器清零。
24进制计数和显示电路的仿真设计24进制的计数和显示仿真设计电路如图2所示。个位向十位的进位与60进制计数器的方法相同。24进制的实现依靠个位计数器计数到“0100”状态和十位计数器计数到“0010”状态时，通过与非门获得低电平信号同时给个位和十位计数器清零。
秒、分钟和小时之间的进位设计这是学生在设计过程中感觉最难的地方。现以秒向分钟进位为例说明，如图3中粗实线所示。当秒十位计数器计数到“0110”状态时，通过与门为分钟计数器提供计数脉冲。分钟向小时的进位依此类推。
秒信号的仿真设计在借助ewB仿真软件进行数字钟设计时，可以先借助软件本身提供的信号发生器作为秒信号，这样可以方便地改变信号的频率，以便于秒、分钟和小时模块进行联调时，提高工作效率。实际工作所需的秒信号可利用晶振来完成。
ewB仿真软件在数字钟项目情境教学中的实施效果
在没有使用ewB仿真软件时，高职学生很难完成数字钟的设计方案，几乎都是靠教师提供电路图。使用ewB仿真软件后，学生能很快掌握计数器、译码器以及显示器件的使用，从单片计数器的使用到构造n进制计数器在一个课时内都能完成。图4所示为学生在面包板上完成的数字钟电路。布置数字钟设计任务，学生都能积极尝试，基本上全班都能完成设计方案。同时，通过仿真设计，学生对电路的接线也已非常熟悉，对电路的制作和调试帮助很大。数字钟项目调试的成功率大大提高。
实践证明，在数字钟情境教学中应用ewB电子仿真软件，有助于学生更好地理解理论知识，使理论与实践有机结合。学生能感受到实际动手操作的乐趣，直观地看到设计方案的效果，从而可大大地提高学生的学习兴趣和学习效率。
参考文献：
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电子电路设计与仿真篇9
关键词：ewB仿真软件，电子时钟，设计
1.引言
随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期越来越短。电子设计自动化技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。eDa是在计算机辅助设计（CaD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的CaD软件相比eDa软件的自动化程度更高、功能更完善，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。
ewB仿真软件是常用的eDa软件之一。它是electronicsworkBench的简称，中文名称为“电子工程师仿真工作室”，是一种虚拟的电子工作平台。其仿真功能十分强大，能接近100%地仿真出实际电路的结果，它就像实验室桌面那样，提供示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器、万用表等实验室必备仪器、仪表等。ewB软件具有以下特点：(1)采用直观的图形界面创建电路。，ewB仿真软件。。它在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件和电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。(3)带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。器件库没有的元器件还可以由外部模块导入，因此元器件选择范围很广，参数还可以十分方便的修改，不用像实际操作那样，因多次把原件焊下而损坏元器件和电路板，从而使电路调试变得方便快捷。，ewB仿真软件。。(4)可同其它流行的电路分析、设计和制版软件交换数据。（5）ewB是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，可以仿真电路的实时运行情况，有助于使用者熟悉常用的电子仪器测量方法。
随着eDa技术的发展，利用电脑辅助设计进行电路模拟与分析，并进行输入与输出信号响应的验证，可有效地节省产品开发的时间与成本。本文采用电子设计平台ewB9.0，设计了可实现24小时制的功能可扩展的电子时钟。
2.设计方案
24小时制的功能可扩展的电子时钟主要由时钟模块、显示模块、基准信号模块和功能扩展模块几部分组成。，ewB仿真软件。。其结构示意图如图1所示。首先通过基准信号模块产生标准的秒信号，然后通过六十进制计数器实现秒信号和分信号，通过二十四进制计数器实现时信号，而每种计数器又都是利用74ls160芯片的异步清零端实现。最后通过译码显示电路加以显示。在此基础上可以适当增加一些模块如调时、闹钟等，使得该时钟电路的功能进一步完善，
图1电子钟表的设计框图
3.时钟电路设计和仿真
(1)时间基准电路
时间基准电路主要用于实现电子时钟的秒输入信号，其频率为1HZ，其主要原理是首先石英晶体振荡器产生震荡信号，然后通过分频最终产生标准的秒信号，供时钟模块中的计数器使用。其原理如图2所示
(2)时钟+显示模块
时钟模块包括时信号、分信号和秒信号的实现，可以通过六十进制计数器实现秒信号和分信号，通过二十四进制计数器实现时信号。分信号和秒信号的实现如图3所示，分信号和秒信号的十位信号是利用异步十进制计数器74ls290芯片的异步清零端（R01和R02）实现六进制，个位信号利用异步十进制计数器74ls290芯片直接输出产生；时信号是利用十进制计数器74ls160芯片的异步清零（CLR）功能实现二十四进制；最后将秒信号、分信号和时信号连接到一起，就组成了一个基本的电子时钟电路。如图4所示。
图3电子时钟表分、秒计数器模块
图4电子时钟电路
(3)功能扩展模块
以上电路的实现了一个基本的数字电子时钟，但是其功能比较单一，只实现了电子时钟的显示，为了使该电路的功能更加完善，可以增加调时、闹钟、整点报时等模块来增加该电子时钟的功能。，ewB仿真软件。。
4.结束语
使用ewB软件，可方便地在计算机上进行电路设计、仿真，其电路结构及设计观念可以很容易地被修正；也可方便地更换所需要的元件。，ewB仿真软件。。通过模拟可快速地反映出所设计电路的性能。，ewB仿真软件。。本文给出利用仿真软件ewB进行数字电子时钟设计的实例，该电子时钟的设计无需编程语言，利用了基本的集成芯片及电路元件，具有设计简单、使用方便、性能可靠、成本低的特点，实现了电子手表的计时功能，在此基础上增加一些简单的模块，即可实现一个功能完善的电子手表，具有很强的实用性。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分（第四版）.北京：中国高等教育，2000。
[2]薛鹏骞等.电子与通信电路计算机仿真一ewB虚拟实验室[m]．北京：煤炭工业。
[3]时述有,张昕,毕娟.ewB在电工电子实验教学中的应用[J].丹东纺专学2004(4)。
[4]徐凡.电子电路的ewB仿真分析与设计[J]．电子元器件应用，2006(9)：72—74。
电子电路设计与仿真篇10
关键词：电路；模拟电子技术实验教学；multisim；仿真
1概述
计算机专业是软硬件结合、面向系统开发和应用的专业，而电路与模拟电子技术作为计算机专业的专业基础课，要求学生能够熟练掌握电子电路的基本分析方法，以便掌握计算机的硬件知识以及计算机接口电路的分析与设计。通过本课程的学习，要求学生掌握电路与模拟电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，对其应用及未来发展方向有所了解，为今后学习后续课程以及毕业生就业拓展更宽的领域。
2课程教学中存在的问题
计算机专业很多学生认为计算机专业是学习软件编程的，电路与模拟电子技术课程不属于计算机专业课，能否学好无关紧要，在学习上重软件轻硬件；另一方面，该课程概念多、内容抽象、逻辑性较强，造成学生对课程学习力不从心，排斥这些课程的学习。当学生毕业后从事计算机相关工作的时候，发现自身硬件知识非常薄弱。嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的it应用领域之一，随着嵌入式系统开发和应用的盛行，掌握硬件理论和计算机专业的软件理论是it行业工作人员在新时代的基本要求[1]。电路与模拟电子技术课程的主要内容包括电路和模拟电子技术，理论知识既抽象又难懂，使得学生感觉枯燥乏味，学习热情大幅下降，而该课程的内容不断增加，教学计划要求讲授的知识与学时少的矛盾更加突出。以我校计算机专业为例，课程本身理论学时44学时，实验10学时。理论知识比较深奥，实验学时较少，要在有限的时间内让学生接受和理解课程还很困难。如果充分利用先进的媒体，适当地引入multisim10仿真软件，这样有利于学生接受复杂的知识，取得良好效果[2-4]。
3multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学中的应用
在电路与模拟电子技术课程中multisim软件是美国ni公司推出的一个用于电路设计和仿真的工具软件，它的功能很强大，以形象生动的仿真效果而被誉为“虚拟电路电子实验室”，因此它是电子类专业教学的重要仿真软件。设计人员可利用此软件对所设计的电路进行仿真和调试。multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学应用中的优势体现在[5]：
3.1电路与模拟电子技术课程是一门理论性很强、难度较大的课程。一台pC机和一个仿真软件就可以搭建电路，通过multisim图形化的仿真环境，可以将抽象、枯燥的电路理论直观的展现出来，降低教学难度，提高课堂教学效率，学生容易理解和掌握。
3.2在实验教学中搭建电子实验平台，实现了虚拟实验和实际实验的结合。multisim仿真实验和实际实验相比具有直观、简单和速度快等特点。学生既可以在计算机机房做实验，也可以把实验搬回宿舍。仿真实验不需要真实环境的介入,元器件较多,在实验过程中元件没有损耗,实验室维护方便，这样的“电子实验平台”有助于提高学生实践能力。
3.3电路易受到干扰模拟电子技术部分在实验室环境中实验波形易出现较大失真，而仿真实验没有干扰信号,可实时观测参数对波形的影响，比真实的实验更能反映实验的本质,更加准确、真实、形象。
4multisim10在电路与模拟电子技术课程教学中的应用
4.1将开关J1断开，电路中暂不引入级间反馈
当输入电压是正弦交流电时，在输出端通过万用表可测得输出电压为。没有引入级间反馈时，该放大电路总的电压放大倍数为。
4.2将图中的开关J1合上，引入电压串联负反馈
加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。
结束语
multisim仿真软件在电路与模拟电子技术课程教学改革中的应用与实践顺应我校转型发展的大趋势，把仿真教学融入课堂，改变教学方法和手段，引导学生在课后自己去分析更多复杂的电路，通过对虚拟仪器的熟练使用，提高了学生的自学能力，增强了理论教学的灵活性，激发学习的兴趣和主观能动性，大大提高教学质量和教学效果。
参考文献
[1]包蕾,管冰蕾.计算机专业电子技术基础课程教学内容的组织[J].科教导刊,2015,(4):139-140.
[2]吴玲敏,王维娜.multisim10仿真技术在“电路基础”教学中的应用与实践[J].教育教学论坛,2017,(9):64-66.
[3]张志友.multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理,2012,29(4):108-110.
[4]罗廷芳,南江,李伟.nimultisim10在电工电子技术教学中的应用[J].电子设计工程,2012,20(6):154-157.