基于仿真技术电子线路课程教学优化

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1、基于仿真技术电子线路课程教学优化　　摘要：针对传统电子线路课程教学手段和方法的现状与不足，在课程教学中引入计算机仿真。通过在课堂教学、实验教学以及课程设计中合理使用LabVIEW，Multisim，Matlab/Sumilink，Protel等仿真软件，使得复杂的理论简单化、抽象的过程直观化。并以典型案例仿真为例给出了计算机仿真在电子线路课堂教学中所带来的良好效果。关键词：电子线路；计算机仿真；Multisim；LabVIEW；Matlab/Sumilink；Protel中图分类号：TN919?34；G624文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）16?00

2、62?030引言《电子线路》课程是高等院校电子类各专业的一门必修的专业基础课程。该课程以组成电子电路的基本元件、单元电路、功能电路及其原理和基本分析方法为研究对象，着重研究电子线路的基本概念、基本理论和基本分析方法[1]。本课程具有较强的理论性和一定的工程实用性，对提高学生的科学素质，培养学生创新精神和实践能力具有重要作用[2]。7在传统教学中，通常是采用理论课加实验课的方式，也就是先在课堂进行理论推导和讲解，然后通过实验课进行原理性验证。这种教学方式的弊端在于理论和实验的环节相对独立，由于直观性不够，学生掌握课堂的知识点不够理想，这直接会影响后面实验的效果；同时基于实验

3、箱的实验教学内容也相对单一，实验灵活性不够[3?4]。针对这些传统教学上的不足，笔者在近几年的电子线路课堂教学中采用了理论讲解和计算机仿真相结合的方法，两者在过程上相互融合，达到了较好的教学效果。本文根据电子线路的课程特点，融合现代主流的4大仿真软件—LabVIEW，Multisim，Matlab/Sumilink，Protel，充分利用这些软件的各自特色和优势，优化组合电子线路课堂教学、实验教学以及课程设计内容。通过实例演示和教学实施，结果证明：仿真软件在电子线路教学中的应用具有有效性、设计性和创新性，能够提高学生理论联系实际、分析和解决问题能力。1仿真技术用于课堂演示

4、[5?6]电子线路课程的教学难点在于电路原理复杂、工作过程和波形变化抽象、电路性能受元器件参数影响较大，在理论教学中一般需要公式推导。对学生来说，只从理论公式上理解不够直观，这样得到的结论比较枯燥，也难以记住。如果在课堂教学中采用原理仿真教学，一方面比较形象，另一方面图形要比单纯的数学推导形象得多，对于学生来说，有了形象的原理仿真更容易记忆知识点，掌握效果更理想。7比如基本放大电路一章中放大电路的静态分析和动态分析一节。基本放大电路一章是整个电子线路课程的重点，而放大电路的静态分析和动态分析又是基本放大电路这一章中最重要的一节。因此对于本节内容的理解和掌握对整门课来说意义

5、重大。放大电路的静态分析主要是用图解法或者估算法求电路的静态工作点；放大电路的动态分析主要是利用微变等效电路法或者图解法求放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，从而分析放大电路的性能。图1是利用LabVIEW软件对放大电路进行静态分析和动态分析的仿真结果。该仿真图分为四部分：电路图部分、参数调整部分、结果显示部分以及计算公式部分。在图1这样一个仿真演示过程中，可以通过调整参数来改变电路的静态工作点、电压放大倍数以及输入输出电阻等，从而让学生直观的感受某个或者某些参数的变化对电路性能的影响（对比图1（a）和（b）），同时还可以通过计算公式部分验证参数改变所带来的计算结

6、果的变化是否和图上看到的一致，进而更加深刻的理解抽象的计算公式。理论和仿真实验的结合，使学生更好地理解电路元件参数对其性能变化的影响。7通过将仿真技术用于课堂教学演示，既有利于学生对电路性能分析的掌握，也有利于学生对电路原理和电路工作过程的理解，更有利于学生对重要知识点和结论的记忆。2仿真技术用于实验教学[7?9]电子线路课程实践性强，必须用大量的实验来辅助和加深理论学习。通常电子线路的实验内容以验证性实验为主，学生操作只能在涉及实验项目有限的实验箱上完成，硬件不易升级，内容很难更新。下面以二极管双平衡调幅电路为例，阐述Multisim在电子线路实验教学中的应用。在实验中

7、，项目1和2是所有学生必须完成的，项目3和4供有余力的学生作为课堂知识的提高训练。（1）搭建如图2（a）所示的仿真实验电路。（2）由示波器观察调幅波的波形，如图2（b）所示，由频谱仪观察调幅波的频谱，如图2（c）所示；（3）可通过调整图2（a）中信号源的参数继续观察波形，理解大信号和小信号工作状态，理解过调幅等概念。（4）可通过调整信号源v1，v2及负载等搭建二极管双平衡混频电路仿真原理图如图2（d）所示，并在示波器和频谱仪上观察其波形和频谱。7通过对二极管双平衡调幅电路的分析及其向混频电路的延伸仿真实验，可使学生充分理解二极