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电子电路分析与设计

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电子电路分析与设计范文第1篇

“电路分析基础“”模拟电子技术“”数字电子技术”作为电子信息工程专业的专业基础课,它不仅为后续专业课程打基础、提供知识储备,更为重要的是使学生具有本学科领域内扎实的专业基础知识、合理的知识结构、终身自我发展和开拓的能力,培养学生进行科学研究的基本素质、科学的思维方法及创新能力。在传统的课程设置中“,电路分析基础”被定义为“电路”理论的入门课,与“电子技术”课程的界限划分严格,课时分配上更重视其独立理论完整性和系统性,而较少考虑其实践性和如何为后续课程服务;传统的“电路分析基础”课程内容都不涉及与电子器件有关的内容,只研究理想化元件模型构成的电路,不讨论其建模背景,课程重点过多集中于“列电流电压方程求解”;导致学生在学习完该课程后宏观层面没有模块端口特性、子电路抽象和分层分析处理的概念,微观层面并不知道具体的理想器件和实际电路中的元件如何对应(例如受控源和开关)。“模拟电子技术”“数字电子技术”课程在大多数应用型本科院校的培养方案中设置为第三四学期开设,根据后续课程开设顺序前后次序有所调整。从三门课程内容的前后承接关系考虑,课程开设顺序依次为“电路分析基础“”模拟电子技术“”数字电子技术”,若考虑为“微机原理与接口技术”等第四学期开设的课程服务,课程开设顺序依次亦可调整为“数字电子技术”在前“模拟电子技术”在后;但不同程度上均存在课程内容前后衔接不紧密,部分知识点重复覆盖,理论与实验内容不协调的问题。为保障教学质量,培养学生的工程应用和创新意识,将“电路分析基础“”模拟电子技术”“数字电子技术”三门课程纳入“电子电路”课程体系进行优化改革是解决现有问题的有效途径。

2基于课程体系建设的调整优化

“电路分析基础”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程的内容前后联系紧密,考虑课程之间的相互衔接,从课程体系角度对课程内容进行优化和整合是目前较为有效的解决方案。

2.l课程衔接设置与内容整合

课程内容改革要从整体考虑,即应着眼于课程体系建设为目标,对教学内容进行优化、整合和改革。如何在有限的学时内保证课程的完整性和系统性避免重复性,将最基本的知识、技能传授给学生是必须面对并设法解决的问题。为保持课程体系的衔接和紧密联系,陕西理工学院电子信息工程专业采用“电路分析基础“”模拟电子技术”“数字电子技术”课程开设顺序,为保证该课程体系与后续“微机原理与接口技术”等课程的前后衔接关系,将原培养计划中的开设时间前移。“电路分析基础”设置为第二学期第三学期开设,第二学期讲授“电路模型和电路定律“”电阻电路的等效变换“”电阻电路的一般分析”“电路定理”“储能元件“”一阶电路和二阶电路的时域分析”等基础知识,并适当引入二极管、三极管、集成运放等电子元器件的介绍,且在课程中以例题形式说明其基本的模型和分析方法,同时加强非常重要的戴维南定理的内容,以便为第三学期开设的“模拟电子技术”打下坚实的基础。在学生学习完“模拟电子技术”后第四学期前十四周开设“数字电子技术”课程,“微机原理与接口技术”设置为第四学期第四周开设。通过优化理顺课程间的相互关系,此方案的实施不仅解决了课程理论学时压缩的困境,而且有助于教学质量的提高。

2.2理论与实践教学相互补充与加强

“电子电路”课程体系中课程的共同特点是兼有理论和实验两个环节,二者相辅相成,相互补充。为保证内容进度上的协调,增强实验促进理论知识理解和工程实践动手能力提高的效果,从课程体系建设角度出发,制定了统一的教学大纲。为了帮助学生更快地将实际电子电路与理论教学建立直接的联系和对比,更好地掌握教学内容,强化知识点,提高学生的动手能力和工程应用的素养,实验环节按照理论教学的重点、难点设置实验内容,为了加强理论与实验知识传授的标准化,减少双方知识的重叠,对实验环节的时间和任务以及任务量做合理的调整和安排。

2.3层次型实验体系建设

从培养工程系创新型人才的角度出发,基于“电子电路”课程体系建设的思想,建立“以人为本,激励创新,目标驱动,融合贯通”的实验教学体系。将实验内容分为验证性、综合性、设计性、创新性四个层次,并在第三学期末和第四学期末增加“电工电子工艺实习”“电子技术课程设计”实践环节。基础验证性、综合性实验重点培养学生的基本实验技能和方法,学会正确记录数据,科学分析处理数据,规范撰写实验报告;设计性、创新性实验要求学生根据具体的应用问题,从实际工程应用角度完成设计、仿真、安装调试的全部过程,以提高学生的实验兴趣,培养学生分析问题、解决问题的能力和工程创新意识。

3教学方法和手段的改革

3.1转变教学观念和授课方式

从过去的以教师为中心,课堂为中心、传授知识为目的的传统教育观念,转变成以学生为中心,学生学到和如何利用知识的新观念,引导学生主动学习。在教学过程中增加主动学习和动手实践,强调分析问题和解决问题的能力。采用多媒体结合板书授课的同时引入演示实验,用投影仪展示实验的实物和实验的波形、结论,激发学生的学习兴趣,增加对知识的理解。

3.2开放课堂教学,培养仿真设计能力

课堂教学与工程教育新模式“构思—设计—实现—运作”进行有机结合,精心设计课堂引导问题,在课堂教学中与学生实时互动。“电路分析基础”从基本电路阶段就开始引入EWB仿真软件,结合电路对EWB的功能和使用加以介绍;“模拟电子技术”讲授模拟电子基础知识的同时引入Multisim等仿真软件的使用介绍;“数字电子技术”课程讲授的同时引入VHDL语言,利用ALTERA公司的QUARTUS软件综合训练学生进行数字电子技术综合设计。

3.3加强实验教学,培养归纳总结能力

实验教学中通过验证性、综合性、设计性、创新性四个层次实验项目的设置丰富实验内容,通过“电工电子工艺实习”和“电子技术综合课程设计”强化了学生对知识体系的理解应用,把“电路分析基础”“、模拟电子技术”和“数字电子技术”相关联的知识点有机结合起来。培养学生以工程问题为背景来分析计算具体的电子电路。实验指导中教师的指导形式采用自然分层分流,因材施教的方案,营造人人可以成才、人人都能成才的育人环境。分流分层,因材施教思想的核心是根据具体实验项目类型指导形式明确化,验证性、综合性对全体学生开设,采用集体辅导和讲解的形式进行,所有学生必须掌握基础知识、常用工具和基本分析技能。对学有余力的学生开放创新实验室,通过专题讲座的形式开出设计性、创新性实验,重点讲解与实验项目相关的设计方法和调试手段,鼓励学生自主提出不同的设计方案。从而实现分流分层培养,达到因材施教,个性化培养的目的。实验考核与测试科学规范化,根据实验项目类型不同安排多次阶段考核与交流答辩,帮助学生巩固实验内容,提高工程实践水平。重视学生实验报告的撰写,每个实验项目均要求学生按照正式论文格式撰写实验报告,必须重点处理实验测试数据,严谨分析得出实验结论。

4结束语

电子电路分析与设计范文第2篇

电子技术是研究用电子电路对各种电信号进行分析处理的技术,应用面极其广泛,具有自身的理论和实践体系。“模拟电子技术基础”作为电子技术方面入门性质的课程,是电气、电子信息类等专业本科学生必修的一门技术基础课。该课程主要介绍半导体器件的基本特性、模拟电路及系统分析和设计的基本理论、基本方法和基本技能。由于半导体器件和模拟电路种类繁多,性能复杂,分析和设计方法具有很强的工程性和实践性,因此初学者往往感到这门课程很难学,戏称“模电”为“魔电”。究竟这门课程的学习难在哪?在教学中如何化解这些难点问题,本文结合作者的教学实践进行了一些探讨。

二、模拟电子技术的主要学习难点

(一)元器件特性难理解电子电路是由二极管、三极管等半导体器件和电阻、电容等无源元件组成的实用电路,包含模拟电路和数字电路两大类。模拟电子技术主要学习模拟电路的分析计算方法,其基本思想是运用线性电路的基本理论和方法,通过求解电路中电压、电流等物理量,来分析模拟电路的各项性能指标,或确定电路中元器件的参数值。由电路理论我们知道:基尔霍夫电压电流定律(KVL、KCL)和元器件的电压电流关系(VAR)是求解电压、电流的两个基本出发点。因此模拟电子技术课程首先介绍半导体器件的基本特性及VAR。常用的半导体元器件有二极管、三极管和场效应晶体管等。对器件工作特性的理解,涉及到半导体PN结微观机理、器件端口非线性VAR、电容效应、主要参数和温度特性等诸多内容,尤其是三极管和场效应晶体管是三端元件,端与端之间的VAR更加复杂。这些半导体元器件表现出的非线性VAR的复杂性及温度特性让初学者感到头绪乱、难理解。

(二)工程近似方法难适应在接触模拟电子技术之前,学生被训练成的思维模式是习惯用精确计算方法分析解决问题。而在模拟电子技术中,常采用工程近似方法,即根据实际情况采用不同的简化方法分析各种电子电路。近似体现在具体情况具体分析,突出主要矛盾,简化电路的分析计算模型,这种近似虽然会造成计算精度上的误差,但可以大大地简化分析计算的难度和工作量,而且也完全符合实际电子电路的精度要求。在模拟电路的分析计算中,有多种近似处理方法,如基本放大电路的交直流分析,对三极管采用不同的近似模型;运放应用电路的分析,对运放采用理想化的近似;功放电路的功率计算,采用大信号图解分析对功率管做有效的近似,等等。学生头脑中本来还没有这种工程近似分析的思维方式,一下子面对这么多近似化简的具体情况,容易不知所措,难适应。

(三)交直流的作用和相互影响难想象最基本的模拟电路是放大电路,即对输入的模拟信号进行放大处理。放大电路也是构成各种功能模拟电路的基本电路。在分析放大电路时,一般用正弦波表示输入的模拟信号,而电路要起到正常的放大作用,需要加直流电源,以保证电路中的三极管处于放大的状态,同时还需要设置合适的静态工作点,以保证能对输入信号进行不失真的放大。因此在实际的放大电路中,直流电源的作用和交流信号的作用总是共存的,但在分析计算时,往往采用分别计算方式,即在直流等效电路中计算静态工作点,在交流等效电路中计算动态参数。在这些分析计算中,交直流电压电流是如何相互影响的?何处体现出了这种影响?对用图解法定性分析这种影响,学生往往不容易理解。另外模拟电路都是反馈电路,放大电路引入负反馈以改善电路的性能,信号产生器电路引入正反馈以实现振荡。由于反馈作用,输出端的电压电流会影响输入端的电压电流,有的只有交流影响,有的只有直流影响,有的交直流影响共存,这种电压电流相互影响关系使得电路分析计算更加复杂,学生更是难以想象这种作用对电路性能的影响。

(四)基本单元电路种类繁多性能各异难掌握尽管当今电子技术发展日新月异,新的电子产品层出不穷,电路系统的集成度越来越高,功能越来越全,但是构成这些电路系统核心的基本单元电路基本上没有变化。掌握这些基本单元电路的电路结构,学会分析计算这些电路的性能指标,是模拟电子技术课程的学习目标。模拟电路系统的基本单元电路包括低频电子电路和高频电子电路。“模拟电子技术基础”课程主要涉及低频电子电路的分析与计算,其中包含了许多基本单元电路,如晶体三极管基本放大电路的三种组态;场效应管放大电路三种组态;功率放大电路;多级放大电路;差分式放大电路;电流源电路;反馈电路;集成运放电路及应用电路;稳压电路等等。这些单元电路各有其基本的电路结构和性能特点,在分析计算时,考虑的细节问题不同,采用的近似方法也不同。如基本放大电路的作用是不失真地放大微小的输入信号,采用微变等效电路模型进行分析计算,而功率放大电路的作用是输出大功率,即在电路的输出端得到尽量大的输出电压和输出电流,常采用图解法分析电路的功率问题;为了克服直接耦合多级放大电路的零点漂移问题,采用差分电路结构,等等。这么多的基本电路结构,在分析计算时要考虑的细节和方法,都是与实际需求相关,没有统一的规律和方法可循,正因如此,学生在学习时往往感觉很凌乱,摸不着头绪,不容易掌握其核心思想方法,碰到一些实际电路问题就容易不知所措。由于缺乏对实际电路的了解和见识,即便是照葫芦画瓢会计算各种电路的性能指标,但还是难以想象这些单元电路究竟是如何体现它的功能的。

三、化解难点的一些教学策略

(一)利用简单二极管电路,引入非线性电路近似处理方法目前许多的模拟电子技术教材,在关于二极管、三极管和场效应管器件介绍这部分内容中,花了相当的篇幅描述器件的工作原理、特性曲线和主要参数,而在放大电路分析时才引入图解法和微变等效电路模型方法。图解法分析放大电路的工作过程是教学难点,学生往往对曲线之间的映射关系不清楚。其实图解法是线性和非线性电阻电路的一种分析方法。我们可以在分析简单二极管电路时,引入图解法和一般非线性电阻电路的近似处理方法,使学生在头脑中建立起非线性电阻电路分析的一般思路。

(二)强调单元电路分析的基本步骤,引导分析思路和方法前面提到,基本单元电路是构成各种实际电子系统的基石,掌握了基本单元电路的结构、工作原理和特性,就容易分析和设计具有实际功能的各种电子系统。面对众多的结构和性能各异的基本单元电路,我们采用所谓“五步教学法”,即固定的5个步骤讲解基本单元电路:

(1)电路功能和电路结构以实际功能需求为先导,或是在总结已学单元电路不足的基础上,引出要学习的单元电路,强调电路结构的构思方法和特点,使学生在认识电路同时,也能对电路构成的基本规律有所了解。例如在学习功率放大电路时,一般的教学策略就是,先简单说明单管甲类功放电路的效率低的原因,提高效率的途径,从而引出互补对称乙类功率放大电路结构。然后说明构成电路的结构要素和关键元件,以帮助学生认识和记忆。

(2)工作原理分析在这个环节,主要是定性分析电路中各个元件的作用,电路的工作过程,从而说明电路的功能。有些单元电路的学习,以定性分析为主,如负反馈放大电路的分类判断,正弦波振荡电路的分析等。反馈电路的分析和判断,可以说是模拟电子技术学习的难中之难,针对具体电路进行判断的过程是,首先要正确辨识反馈网络和基本放大器的输入端,然后判断反馈网络与输入信号的位置关系,从而判断是串联或并联反馈,再根据反馈量和输出量的关系,判断是电压或电流反馈,最后根据瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。以上判断过程对负反馈放大电路和正弦波振荡电路分析都适用,应该强调反馈量仅仅取决于输出量,与输入量无关这个基本出发点。

(3)主要参数分析计算在单元电路的学习中,有些电路要求掌握一些性能参数的计算,如放大电路静态工作点和动态参数的计算、功放电路输出功率和效率的计算,集成运放应用电路的分析计算,稳压电路的输出电压计算等等。这些计算中都采用了工程近似方法,不同的电路分析采用不一样的近似方法,如静态工作点的计算在直流通路中进行,三极管的发射极正偏时,采用0.7V模型近似,而在求放大电路的放大倍数、输入阻抗和输出阻抗等动态参数时,三极管采用的是微变等效电路模型,这些问题,与前面讨论的非线性电路近似处理方法联系起来,就好理解啦。讨论这些电路的计算问题时,一定要强调说明不同电路计算的近似方法和手段,学生才会有的放矢地加以运用。

(4)应用及注意事项单元电路都是构成实际电子产品的基本电路。为了加深学生对模拟电路的认识,提高学习兴趣,激发探索精神,在讲授一些单元电路时,可以适当举例,说明这些电路在实际中的应用。如学习功放电路时,可以扩音器电路示例,在学习直流稳压电源时,可以一个实际稳压器电路为例,还有集成运放构成的各种应用电路等等。有两种教学策略说明单元电路的应用,一是从引入实际电路开始进入单元电路的学习,在实际电路图中框出单元电路;二是在学完后举例说明单元电路的实际应用,这时应从应用的角度说明应用电路的构成原则、元器件参数的选择、应用条件等注意事项,有条件的话,可在课堂上做实物演示或仿真演示。

(5)归纳小结对于每个单元电路讲解的最后,都应该按照以上4个步骤进行归纳小结,使学生对该单元电路结构特点和功能的加深认识、对该电路的分析方法和手段加深印象。再通过例题讲解或练习,使学生学会分析和应用。我们强调对单元电路结构的认识,这样在分析一个具体的、复杂的实际电路图时,就容易从中划分出一个个的单元电路,然后根据单元电路的功能和连接关系,推测出该实际电路的功能,这也是分析实用电子系统的基本方法。

(三)仿真和实物实验相配合,提高认知和动手能力电子技术是一门理论和实践都很强的学科,要学好模拟电子技术,离不开配套的课后实验环节。通过实物实验,学生可以加深对知识的理解,同时学会使用常用电路测试仪表,了解电路测试技术,提高动手能力。但以往的课后实验都是在单元电路学完后才开展的,在学习时仍然存在不好理解等问题。随着计算机技术的飞速发展,以计算机辅助设计为基础的电子设计自动化(EDA)技术已成为电子电路分析与设计的主要工具,EDA系统中所包含的虚拟仿真技术可以作为电子技术课堂教学有效的辅助手段,实现对单元电路的演示,帮助学生理解所学知识。我们在教学中采用了ElectronicsWorkbench(EWB)软件,在课堂上演示基本放大电路、功放电路、振荡电路等单元电路的功能,能够形象地看到一些电路现象,如输出波形的变化及影响因素等。现在有一种趋势,就是电子技术的课程教学越来越软化,甚至全部用EDA软件仿真替代实物实验,这是不可取的。我们认为模拟电子技术课程教学,一定要仿真和实物实验相配合。在讲授元器件时,把二极管、三极管、集成运放芯片等拿到课堂上展示。通过在面包板上搭建一个个实物电路,并通过实际仪器仪表对其进行测试和观察,学生才能感受真实单元电路的魅力,提高认知和动手能力。

四、结束语

电子电路分析与设计范文第3篇

关键词: Multisim 2001 电路仿真 电路基础 高职高专

电路基础课程是高职院系通信类专业基础课,由于学生基础较薄弱,抽象思维较欠缺,所以学生普遍感觉该课程太抽象,难以理解。鉴于此,笔者尝试将电路仿真软件――Multisim 2001引入课堂教学。multisim 2001软件是一种电子电路计算机仿真设计软件,适用于电子电路的设计及仿真。本文以电路分析课程中串联谐振电路的讲解为例说明如何通过模拟仿真辅助教学,使教学内容形象、直观。

启动Multisim 2001后,建立如图1所示的串联谐振仿真电路图。

图1 串联谐振电路仿真电路图

1.用交流分析法分析串联谐振电路的频率特性

启动软件菜单栏Simulate,Analyses,AC Analysis等选项,选择节点4为分析节点,点击“Simulate”按钮得到电路的频率特性曲线,如图2所示。

图2 串联电路频率特性曲线

图2中上面的曲线是幅频曲线,下面的曲线是相频曲线。移动数轴至曲线的峰值处,可以读得电路的谐振频率为5.0119kHz,同时从相频曲线上可以看到谐振时电路中的电流与电压的相位差为0,即电流、电压同相。串联电路谐振频率为f■≈■=■=5.035×10■=5.035Hz,忽略读数的误差,测量结果与理论计算结果基本一致。

2.品质因数Q对频率特性曲线的影响

品质因数是一个非常重要的概念,Q值越大,电路的选择性越强。L和C保持不变,改变电阻R=1Ω,观察电路的谐振特性曲线如图3所示。

图3 R=1Ω的频率特性曲线

比较图2、图3的波形,可以明显看出,Q值越高,曲线越尖锐,电路的选择性越好,通频带也越窄。

综上所述,Multisim电路仿真软件对电路基础教学是一种很好的辅助手段,它弥补了传统教学模式的不足,培养和提高了学生的创新能力和综合实践能力,同时提高了教学质量。

参考文献:

[1]钟化兰.Multisim在模拟电子技术设计性实验中应用的研究[J].华东交通大学学报,2005,22(4):88-89.

[2]聂典,丁伟.Muhisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]程勇.实例讲解Muhisim 10电路仿真[M].北京:人民邮电出版社,2010.

电子电路分析与设计范文第4篇

1.线性、非线性电子电路、数字逻样电路模块和电路、电磁场、电磁波、信号和系统模块不同的是线性、非线性电子电路、数字逻样电路模块除了是子信息工程教育中重要基础课,还是一门应用性很强的技术学科。无论是线性、非线性电子电路课程还是数字逻样电路模块都包含着丰富的基本内容。线性、非线性电子电路、数字逻辑电路课程参考学时较多,在一百五十到一百六十之间,数学逻辑电路课程参考学时在七十到八十之间。

2.计算机科学与工程模块现在计算机成为大家普遍使用的工具,计算机科学也被广大的人民所接受,并得到了广泛的应用,所以现在计算机系列课程成为电子信息工程技术教育的核心课程。根据中国计算机学会“93大纲”的规定,它包括9个领域、3个进程、12个基本概念,基本内容有计算机网络、编程语言和基本算法、计算机原理与体系结构等。

二、试验教学课程体系的初步构想

1.宏观体系的把握—体系结构图大学生步入社会总要开启自己的工作之路,公司看中能力多过于学历,为了帮助更多的大学生在毕业时找到更理想的工作,在学校开设锻炼学生动手能力等的试验性课程是很有必要的。根据现有课程开设存在的弊端和学生工程设计能力的培养目标,我们可以将电路分析、信号与系统、电子线路、数字电路等课程的基础实验部分合并开设一门新的学科,内容可以包含整个电子技术基础学科的前两个模块。

2.微观世界的分析—各试验模块详细说明我们可以将实验模块分成课程设计性质的电路综合实验、综合专题实习、计算机能力训练三个模块。在第一个模块中,电路综合实验要求设计、安装和调试一个电子电路或一个简单装置,检查并排除实验过程中出现的故障。设计题目可以设置包括多级放大器、OTL功放、直流稳压电源等,实验最合适的阶段应该是安排在大学三年级在学生有一定的理论基础的前提下,学时可以控制在六十到七十的范围内;第二个模块—综合专题实习。在这个模块结束时,学生应该在方案论证、工程计算、撰写论文等方面有一定的提高。像学生在实习中遇到的电视机安装与调试、音响系统安装与调试等都可以当作综合专题实习的经典案例,供学生相互之间学习探讨。综合专题实习进行的场所较多,校内、工厂等都可以开展,实习时间可以控制在一个月左右;第三个模块,计算机能力训练。具体可以包括计算机操作训练、编程训练、计算机辅助分析与设计等,整个课程的安排可以由易到难,先将计算机操作训练安排在前面,计算机编程训练在前者的基础上开展。在此基础上可在数学、物理、电路与信号、电子线路等课程中应用计算机进行辅助分析和设计。

三、结语

电子电路分析与设计范文第5篇

PSpice是我国主要针对电子线路仿真研究的工作软件。PSpice通过对通信电子线路进行仿真实验,完成对电路参数的测量工作,通过对相关绘制相关图标、整理研究过程中的数据,保证电子线路优化发展,实现提高电子参数测量的工作效率的目的。

【关键词】PSpice 仿真 提高

随着电路设计规模的扩大、电路复杂程度的加深,传统的电路设计方法已经不能满足现代电路发展的需要,电子线路PSpice仿真的研究工作势在必行。如何正确开展电子线路PSpice仿真研究工作,是各个电子线路行业关心的问题。

1 实施通信电子线路PSpice仿真的必要性

1.1 PSpice系统具有强大的仿真设计能力

PSpice是一款具备电路设计和仿真能力的电子电路分析模拟软件。在整个PSpice的工作运转中,具备六大基本功能:Model Editor模块、Capture模块、PSpice/Probe模块、PSpice A/D模块、Optimizer模块和PSpice基本管理模块,精准的功能划分保证了PSpice系统高效运转,能满足不同电路设计和仿真能力对电子电路分析系统的要求,保证各种电路参数的测量工作顺利进行。

1.2 PSpice功能明确

在PSpice程序中,非线性直流分析和统计分析是PSpice系统的主要功能。他们通过直接掌握运算结果、适时数据掌控,达到PSpice仿真的目的。

非线性直流分析主要负责计算、汇总电压或电流作用于电路时电路工作状态,保证对电路的工作状态进行全方位掌控。非线性直流扫描分析主要将直流电量、元件参数的变化数据作为参考依据,从而分析这些变换数据中,数据的变化对电路性能的影响,确保PSpice仿真研究工作顺利开展。

统计分析主要包括最坏情况分析和蒙特卡罗分析。最坏情况分析,是指对各种数值参数进行分析之后,分析各器件对对电路性能的最坏的影响,从而保证有效的优化电路。蒙特卡罗分析是指,在综合各器件中参数存在差异的情况下,分析在电路运转的各种情况中统计器件数值差异的变化。

PSpice最突出的优点,就是改进了原有的9.2版本,优化了电路绘制的方式和仿真算法,提高了相关工作人员的工作效率。同样,工作人员在工作中,也可以通过分析不同阶段统计的不同数值,了解电路工作的整体运转情况,做好及时的应对措施,保证电路平稳运行。

2 实现通信电子线路PSpice仿真研究的措施

2.1 加大对PSpice仿真工作的投入

PSpice在目前已经发展到16.3版本,对不同电子线路的处理能力都有提高。PSpice在目前,已经发展成为两大模块,一是基本分析处理模块――PSpice AD,另一个是高级分析处理模块――PSpice AA。PSpice AA更全面的分析电路中存在的问题。但是,我国技术高速发展,对电路的要求不断提高,电路的技术水平必须要与科技的发展水平持平,这就要求PSpice系统要保持平稳的更新,不断适应时代对电路的要求,保证科学技术平稳发展。

高素质人才也是推动PSpice发展的基本条件。人才是发展的基础,PSpice是一项对技术水平有高要求的软件,对人才的需求更大。PSpice在发展的过程中,需要大量的人员不断测试,保证PSpice信息处理系统能正确的分析数据,确保数据正确、准确。

2.2 注重PSpice统计分析功能的建设

统计分析功能是PSpice系统中直接影响PSpice信息结果的软件功能,影响PSpice的最终结果,所以,必须要加强建设统计分析功能。

以PSpice统计分析功能的最坏功能分析为例,工作者通过PSpice得出数据,并分析各种最坏的影响,才能保证合理的预测电路运行风险,针对各种可能出现的情况进行分析汇总,达到优化电路运行的目的。

注重PSpice统计分析功能建设,能保证工作人员更全面、更彻底的分析电路运行中的不足,并及时的做出改正,降低在未来电路出现故障的可能性,保障消费者的权益,提高电路公司的企业形象。

2.3 将人性化设计作为工作重点

PSpice之所以能够在我国推广,除了它自身强大的电路分析处理能力外,与它人性化的设置也是分不开的。PSpice具有图形界面友好、操作简单易学的人性化特点。操作简单、易学,保证企业在员工培训中不需要倾注大量的精力,降低企业的运营成本;图形界面友好能降低员工在工作过程中的疲劳感,保证工作质量,所以说,在未来PSpice仿真工作中,要加大人性化方面的设计,通过简化教学手段、丰富操作界面的方式,深化PSpice在我国的推广力度,确保不同地区都能保证操作PSpice,提高我国各电路企业的运行效率。

2.4 保持基本元件的合理

在PSpice仿真研究过程中,对基本元件的要求程度很高,基本元件的质量影响PSpice仿真研究的结果。

在二阶压控电压源低通率波电路频率特性实验中,需要在Schematics 绘图编辑器中绘制的二阶压控电压源低通滤波器电路图,这是检测二阶电压的有效标准,但是在实验中一旦出现指针浮动不稳定,就会影响绘制电路图的情况,影响整个PSpice仿真研究的进程。

源低通滤波器电路

3 结束语

PSpice的电路仿真功能,为我国电路的设计与研发提供了新的方向。PSpice的推广提高了电路的设计质量和设计效率,降低了电路发生失误的可能,弥补了传统电路分析上的不足,因此,国家也应该加大对PSpice的推广力度,提高我国电路企业的整体水平。

参考文献

[1]吴俊浩.洪正斌.通信电子线路PSpice仿真研究与实现[J].通讯设备管理,2011(6):23-24.

[2]张伟.基于PSpice的通信电子线路仿真[J].中国新技术新品种,2012(7):55-56.

[3]陈封.关于PSpice的电子通信电子线路仿真研究[J].现代商贸工业,2014(3):89-92.

[4]高远,朱昌平.电子仿真实验的设计与实现[J].实验室研究与探索,2013(6):54-59.

电子电路分析与设计范文第6篇

关键词:教学改革;双语教学;模拟电子技术基础

模拟电子线路是电子技术类专业基础课,学生和老师普遍认为该科目困难和问题较多,有“魔电”之称。采用英文教材进行双语教学,在面对以往困难的同时,还出现了一些新的问题。到目前为止,已经有多篇关于该课程双语教学研究的文章发表[1-4],而且,有的老师已经将双语教学的方法拓展到了实验课堂[5]。根据我们的教学实践,本文针对一些特殊问题展开讨论,这些特殊的问题包括:教材选择、教学内容、教学方法、语言障碍等。

一、教材选取问题

由于模拟电路课程内容比较丰富,而且不同的教材各有侧重点,到目前为止,还没有我们完全满意的双语教材。我们的做法是确定一本教材,然后适当综合其它教材内容。鉴于目前双语教材的多样性,我们对目前比较有影响的一些教材[6-11]进行了分析,选定了Neamen教授编著的《Microelectronics Circuit Analysis and Design》(微电子电路分析与设计)作为我们的教学用书,主要原因在于该套教材具有下列特点:(1)对半导体材料特性有较详细的阐述;(2)将场效应管放在晶体三极管之前讲解,突出了场效应管在当代半导体技术和集成电路技术中的重要性;(3)将单极型和双极型两种放大电路各分为两章,分别从静态工作点的设置和小信号交流放大两个角度进行了详细的剖析;(4)课后题型分为四种类型,也可以粗略地认为是4个层次,该特点适合我们开展学习;(5)一般在每一章末尾都有一个设计示例,可以提高学生的综合应用能力并激发学生学习的热情和兴趣。另外,考虑到学生英语水平的良莠不齐,采取了学生自愿订购英文原版和翻译版的方法。在实际的教学过程中,发现学生之间互相参阅,较多的学生采用英文版和翻译版对照阅读学习的做法。

二、教学内容

Neamen教授编著的《Microelectronic Circuit Analysis and Design》,内容比较丰富。考虑到模拟电路课程本身的特性、课时的限制以及学生接受能力等诸多因素,我们选取了其中的十二章作为本课程的教学内容。这十二章内容包括:第一章至第九章、第十一章、第十二章、第十五章。原因在于这十二章内容可以形成一个比较完整的知识体系结构,并且适合初学者学习和掌握。另外,在讲授次序上,考虑到学生的认知规律,我们可以将第十一章放到第九章前面来讲解。

三、教学方法

模拟电路课程中有很多电路图,多媒体教学方式虽然可以节约很多画图时间,但是在讲解一些重点内容时,容易一带而过,缺乏详细的分析和必要的解释。特别是在双语教学的情况下,由于采用的课件是英文内容,学生接受起来相对较难。因此我们采用的教学方法是多媒体加黑板授课的方式。对于像小信号放大电路的交流分析,包括等效电路的画法以及放大电路的参数分析,适合采用板书的方式。对于其它非重点的或者一般性了解的知识,我们采用多媒体的教学方式。将两种教学方式结合应用,可以有效地取长补短,增进学生对于细节的掌握和整体知识的理解。另外,教学进度也是一个需要注意的问题。课程刚开始的时候由于学习方法没有较好地把握,而且对于英文课件不适应,所以适当放慢进度,增加一些必要的解释甚至翻译,以便消除学生的恐惧心理,并为后续内容奠定扎实的基础。

四、语言障碍

采用双语教学,可以原汁原味地体会国外的教学内容、教学方法以及其中的科学思想和解决问题的方法。但是,对于初次接触模拟电路内容并且英语水平较低的学生,这种教学方法在一定程度上扼杀了他们的积极性,使得原本就比较困难的问题雪上加霜。为了缓解这个问题,我们采取的措施主要有:(1)在开始这门课之前,就把模拟电路专业词汇发给所有的学生,让学生在假期熟悉这些词汇,虽然不能完全理解这些词汇的意思,但至少可以知道这些词对应的汉语说法;(2)组织同学将专业词汇做成MP3格式的音频文件,让大家在课余时间多听;(3)对于个别复杂难记的词汇或者句子,不惜花费课堂时间进行比较仔细的讲解和翻译。

五、调查问卷

我们对2009级电子科学与技术专业和电子信息工程专业进行了调查问卷,调查问卷的结果表明:(1)85%的同学认为应该在大学一年级开始开设双语课程;(2)70%的同学认为双语教学的老师应该是国内英语基础较好的老师,原因在于他们有良好的中文基础,可以更清楚地解释专业问题;(3)90%的同学逐渐适应双语教学这种模式,4.5%的同学至始至终不适应双语教学,5.5%的同学一开始就能适应双语教学模式。

六、总结

双语教学是一个新生事物,它是一个不断探索和发展的过程,需要广大教师和学生提高认识。从2001年双语教学提出以来,许多学校的模拟电路老师已经开展了一些卓有成效的探索。我们相信,模拟电子线路双语教学必将走向更大的成功。

参考文献:

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[11][美]桑森(Sansen,W.M.C.).模拟集成电路设计精粹[M].陈莹梅,译.北京:清华大学出版社,2008.

电子电路分析与设计范文第7篇

1.1应用EDA的必要性

EDA技术是现代电子信息工程领域中的一门新技术,它能够利用软件的方式对系统进行硬件设计,具有高层综合和优化的功能,能在系统级对设计系统进行优化。这样当电路较为复杂时,采用EDA技术能简化设计过程,同时能设计出一些特定的芯片。由于采用的硬件描述语言进行开发设计,利用EDA工具设计相关硬件的版图文件,最终在FPGA/CPLD或半单体晶片上制作成具体的硬件电路,这样学生能接触平时很少接触到硬件设计相关知识,并加强数字电路的理解。

1.2EDA在电子技术类课程中的应用

针对信息类专业相关专业课程原来各自有比较完整的但相对封闭的知识体系且都有实验教学环节的特点,将这些课程的理论教学与实验环节有机组合,将较独立的《EDA技术与应用》、《电子电路CAD》、《单片机原理与应用》、《电力电子技术》课程以及相关课程设计等环节衔接起来,构成一个基于EDA技术应用的设计性、综合性实验教学体系。在《EDA技术与应用》课程中,将EDA工具(虚拟电子工作台EWB)引入到数字电子技术教学和数字电子技术课程设计中。利用计算机仿真的方法对电子电路的原理、性能进行仿真和测试,掌握电子电路的调试方法和排除故障的途径;进一步熟悉各种测试仪器的使用方法;提高对所学知识的综合应用能力,使学生在较短的时间内掌握设计和分析电子电路的先进手段,提高了数字电子技术课程的总体水平。

EDA与电子技术课程设计的开设,为传统课程注入了新的活力,提高了学生的学习兴趣,这不仅为本课程的教学奠定了良好的基础,也为后续各门专业课程提供了基础知识的保证。在后续的课程中,运用EDA技术进一步掌握各种电路原理和设计方法,通过PTOTEL软件绘制出原理图并且设计出PCB板,最后安装元件焊接,完成电路板的制作;另外在《单片机原理与应用》中,学生又学会用单片机实现电路的设计,这时可以让学生将原来课程中设计的电路改用另一种方式来完成;在电力电子技术课程中,可以进一步设计基础电路和简单的控制系统。几乎所有的课程都会涉及到基础电路原理分析、控制芯片以及系统架构等内容,都需要电路支持,构成一个完整电路系统。这个电路系统从基本电路设计到最后做成PCB板都可以用EDA技术中的电路板制作方式或者PROTEL软件中的方法。

由于EDA基础逻辑电路部分设计加入到数字电路课程中,会占用部分课时。这要求我们对相关课程教学做出部分调整。在数字电路的基础性实验课程部分,采用传统的数字电路设计实验设备与EDA技术分别完成相同的逻辑功能设计,让学生通过对比加强对数字电路的认识。在教学方式方面,除采用多媒体教学方式以加大单位时间内的教学容量外,建议增加学生自学的环节。教师制定相关的自学指导和学习方案,引导学生进一步学习EDA技术,如带有嵌入式IP核的ASIC设计。

2结束语

电子电路分析与设计范文第8篇

关键词:Multisim;差分放大电路;仿真分析;差模信号;共模信号

中图分类号:TN707 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)04-014-02

Analysis of Differential Amplifier Circuit Simulation Based on Multisim

XIONG Xujun

(Lanzhou City College,Lanzhou,730070,China)

Abstract:Features ofMultisim8 software and differential amplifier for the simulation analysis are introduced,research on how to enlarge differential mode signal and restrain common mode signal.The simulation results calculated in line with the theoretical analysis,in the classroom teaching of electronic technology to simulate more image,flexible and closer to actual projects,to help students understand theory,a better grasp of the knowledge acquired by the purpose It has great significance to enhance students practical ability and analysis of issues and problem-solving abilitie.

Keywords:Multisim;differential amplifier;simulation analysis;differential mode signal;common mode signal

差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点[1,2]。Multisim 作为著名的电路设计与仿真软件,它不需要真实电路环境的介入,具有仿真速度快、精度高、准确、形象等优点。因此,Multisim被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中,形成虚拟实验和虚拟实验室。通过对实际电子电路的仿真分析,对于缩短设计周期、节省设计费用、提高设计质量具有重要意义。

1Multisim8软件的特点

Multisim是加拿大IIT (Interactive Image Technologies)公司在EWB (Electronics Workbench)基础上推出的电子电路仿真设计软件,Multisim现有版本为Multisim2001,Multisim7和较新版本Multisim8。它具有这样一些特点:

(1) 系统高度集成,界面直观,操作方便。将电路原理图的创建、电路的仿真分析和分析结果的输出都集成在一起。采用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。操作方法简单易学。

(2) 支持模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真。既可以分别对模拟电子系统和数字电子系统进行仿真,也可以对数字电路和模拟电路混合在一起的电子系统进行仿真分析。

(3) 电路分析手段完备,除了可以用多种常用测试仪表(如示波器、数字万用表、波特图仪等)对电路进行测试以外,还提供多种电路分析方法,包括静态工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。

(4)提供多种输入/输出接口,可以输入由PSpice等其他电路仿真软件所创建的Spice网表文件,并自动形成相应的电路原理图,也可以把Multisim环境下创建的电路原理图文件输出给Protel等常见的印刷电路软件PCB进行印刷电路设计[3,4]。

2 差分放大电路仿真分析

运行Multisim 8,在绘图编辑器中选择信号源、直流电源、三极管、电阻,创建双端输入双端输出差分放大电路(双入双出差分放大电路)如图 1所示,标出电路中的结点编号。

该次仿真中,采用虚拟直流电压源和虚拟晶体管,差分输入信号采用一对峰值为5 mV、频率为1 kHz的虚拟正弦波信号源。设置虚拟晶体管的模型参数BF=150,RB=300 Ω[5]。

图1 双入双出差分放大电路

2.1 差模放大性能仿真分析

2.1.1 直流分析

直流分析实际上就是确定静态工作点。选择Simulate菜单中的Analysis命令,然后选择DC Operating Point子命令,分析结果如图2所示。

用静态工作点分析方法得UBEQ1=UBEQ2=0.69 V,UCEQ1=UCEQ2=V3-V28.94 V,与题中理论计算结果完全相同。

2.1.2 差模放大倍数分析

加差模信号ui1,ui2,分别接入电路的左右输入端,电阻R1作为输出负载,则电路的接法属于双入双出。将四通道示波器XSC1的3个通道分别接在信号源ui1和负载R1两端,如图1所示[6,7]。运行并双击示波器图标XSC1,调整各通道显示比例,得差分放大电路的输入/输出波形如图3所示。

用示波器观察和测量输入电压和输出电压值,差模信号单边电压V1-3.597 mV(5 mV/Div),单边输出交流幅值约为170.124 mV(500 mV/Div),所以双入双出差分放大电路的差模放大倍数Au-170.124/3.597=-47,与单管共射的放大倍数相同,即差分放大电路对差模信号具有很强的放大能力。

仿真结果与题中理论计算结果相同。

2.2 共模抑制特性仿真分析

2.2.1 共模放大倍数分析

在图1中,将信号源ui2的方向反过来,即加上共模信号,运行并双击示波器图标XSC1,调整A,B通道显示比例,可得如图4所示波形[4]。

由图4波形可知,在峰-峰14 mV(有效值为5 mV)的共模信号作用下,输出的峰值极小,峰-峰值为13 mV,因此单边共模放大倍数小于1。且uc1和uc2大小相等,极性相同。所以,在参数对称且双端输出时,共模放大倍数等于0,说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制能力。显然,仿真结果与理论分析结果一致。

图2 差分放大电路静态工作点

图3 双入双出差分放大电路输入输出波形

图4 差分放大电路共模信号输入输出波形

2.2.2 共模抑制比分析

选择Simulate菜单中的Analysis命令,然后选择Transient Analysis子命令,选择结点3,4作为输出,单击Simulate按钮;选择Simulate菜单中的后处理器Postprocessor子命令,在Expression列表框中编辑“V($4)-V($3)”,然后打开Graph选项卡,可画出差分放大电路共模输入双端输出波形,见图5。可见,波形属于噪声信号,且幅值极小,可忽略不计。因此,差分放大电路双端输出时,其共模抑制比KCMR趋于无穷大。

如果再将图1所示的电路中发射极电阻R2改为恒流源,重复前面步骤,再分析共模特性,可得出结论:具有恒流源的差分放大电路的共模抑制比KCMR更高[6,8]。

3 结 语

应用Multisim8软件对差分放大电路进行仿真分析,结果表明仿真与理论分析和计算结果一致,应用Multisim进行虚拟电子技术实验可以十分方便快捷地获取实验数据,突破了在传统实验中硬件设备条件的限制,大大提高了实验的深度和广度。利用仿真可以使枯燥的电路变得有趣,复杂的波形变得形象生动,并且不受场地(可以在教室、宿舍),不受时间(课内、课外)的限制,通过教师演示和学生动手设计、调试,不但可以使学生更好地掌握所学的知识,同时提高了学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力[9,10]。

图5 差分放大电路共模输入双端输出波形

参 考 文 献

[1]侯勇严,郭文强.PSpice在差分放大电路分析中的应用研究[J].微计算机信息,2006,22(9):303-305.

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