proteus仿真软件在集成电路应用课程教学中的实践

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1、Proteus仿真软件在集成电路应用课程教学中的实践【摘要】集成电路应用课程是高职院校电子类专业的一门专业课。Proteus软件下的虚拟开发环境，具有不受实训场地限制，有利于促进课程的实践教学的特点。本文介绍了使用Proteus软件进行课堂教学、实训和课程设计等各实践教学环节中的应用实例及体会。【关键词】Proteus;集成电路；仿真Proteus是一款集单片机和SPICE分析于一体的电子仿真软件，功能非常强大，可以同时满足电类各个专业课的教学，Proteus仿真软件7.5版的元器件库中包含了CD4000系列、7

2、4系列大部分数字集成电路及LM系列等几百种模拟集成电路，非常适合用于集成电路应用课程的实践教学。为此，笔者分析了Proteus仿真软件在课堂教学、实训、课程设计等各个方面的实践教学应用情况。1.Proteus在课堂教学中的应用目前适合高职院校集成电路应用课程教学的教材相对较少，加上集成电路种类繁多，我们在实际教学中以集成电路厂家给定的datasheet文件为基础自编实训教材，选取的几十种常用集成电路中大部分在Proteus元件库中有仿真模型，可以搭建电路进行仿真演示，如NE555、LM324、0P27、LM386

3、、LM317、MC34063、LM3914、LM331等。在集成电路应用教学中，最核心的是集成电路的功能演示。在以往没有使用Proteus软件的情况下，教师只能使用PPT等多媒体手段，针对电路的原理和功能进行枯燥的讲解。使用Proteus软件后，借助软件的可操作性及过程的动态显示，可以通过变换电路形式、设置输入信号参数、调用虚拟仪表进行测量等人机互动功能来增加学生的兴趣和对知识的理解。如在讲述NE555集成电路的多谐振荡功能时，我们并不急于按照图1来讲述NE555的内部结构和功能，而是使用Proteus搭建如图2

4、所示的电路，使用电压探针监视充放电电容C1上的电压，观察第3脚上的电平颜色变化，可以很清楚的看到当电容C1上的电压升到4V时，Q从高电平变成低电平，电容上的电压开始变为下降，当电容上的电压下降到2V时，Q从低电平变成高电平，电容上的电压开始变为上升，如此反复形成振荡。通过计时还能发现，振荡的周期大概为20多秒，基本与理论上的公式符合。在观察了仿真现象和验证了公式之后，再来理解图1所示的NE555内部结构和功能就容易的多。在对图2使用Proteus进行仿真时，还可以清晰看到电容C1被NE555控制进行反复的充电和放

5、电，充放电的转换电压正好为2V和4V，也就是1/3VCC和2/3VCC。这样通过软件仿真可以轻松理解NE555电路的特点，而不需要去花很多时间来剖析繁琐的内部模块和结构。对于其他集成电路的教学，也是直接通过电路图来仿真就可以轻松掌握其外围引脚的功能。Proteus软件在仿真时，是以动画的形式显示的，同时也可以使用仿真软件上帧进按键，每按一下前进一帧。在讲解和演示时可以在停顿的时间里做更多的穿插讲解，也增加了学生的理解。1.Proteus在实训教学中的应用实践传统的电子产品设计过程中，从选定题目开始，首先要确定集成

6、电路型号和使用的方案，之后开始设计电路图，购买元器件，进行PCB打样，最后进行焊接调试［1］，整个过程中还需要使用到若干仪器、仪表和工具。如没有达到设计功能，整个过程或者部分环节就可能需要反复进行。采用PROTEUS软件后，只需要搭建完整的电路图就可进行功能测试和评估，还可以通过调整元器件参数使整个电路性能更佳。这样就无需多次购买电子元器件、PCB打样和焊接调试等费时费力的工作，等仿真结束并确定了元器件和电路后，一次性完成元器件购买、PCB制作和焊接调试的工作。例如，如图3所示的在三运放差分放大器的实训中，根据理

7、论计算和图中电阻阻值设置，V0=2.1(V2-V1),使用软件仿真时给定V2=0.2V,Vl=0.IV,则通过虚拟测量V0正好为2.IV。通常利用软件仿真得到正确的结果并不容易，调试结束之后，大部分学生均能取得下列认识：(1)测量可知运放的输入端电流基本为0,即运放的虚断概念；(2)测量可知运放的输入的+、-两端的电压差基本为0,即运放的虚短概念；(3)运放通常需要给正负双电源才能正常工作，而且电源极性不能搞反；(4)运放输出的电压值不可能超出电源范(5)仿真电路图中运放的各输出点电压都能通过理论计算得到，而且误

8、差不大。(6)如将运放更换为LM324运放，将得到的VO将不再是2.IV，误差比较大，可见0P27的精度比LM324高，原因是其输入失调电压才10uV，而LM324的2mV。1.Proteus在课程设计中的应用实践在学习A/D变换集成电路时，作为本课程的课程设计项目之一，我们选择使用ICL7107集成电路来制作一个LED数字电压计。传统的做法是老师给定完整的电路图，学生用