利用Multisim软件改进电子电路实验教学的研究

电路设计示例 ： 设计一个双向限幅电路， 输出电压 ｕ 和输人 。 电压 Ｉ之间满足如下关系： １ 。
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图 ２ 二极 管 双向 限幅 电路
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利用Ｍｕｉ ｌｓ 软件改进电 ｔｉ ｍ 子电路实验教学的 研究
（ 尔滨电力 职业技 术 学院 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ ３ ） 哈 黑 ５００
摘 要： 电子电路实验课程是理论性和实践性都很 强的一Ｊ学科。为了使 学生更好地理解各类电子器件的功能特性， ＇ ｌ 掌握 电子电路的分析及设计方 法， 增强实践动手能力， 本文介绍了一种全新的教 学方法 ： 利用 Ｍｕｉｍ软件完成电子电路的实验教学。 ｌｓ ｔｉ 关键词 ： 电子电路； 实验教学； ｕ ｉｍ软件； Ｍ ｈｓ ｉ 仿真设计 随着电子技术 、计算机技术的迅速发展， 对 电子电路实验教学提出 ｒ 新的要求 ，为适应现代 教 育 的需要 ， 有 的教 学理 念 、 学方 法 、 学 内 原 教 教 １ ， 广１ ‘ ， ｆ － 、 。 。 厂 容等都需要进行改革和创新。 在以培养应用型、 创 ＿ ７ ｒ～ 一 新型人才为目标的教学体系 中，课程体系和教学 、／ 、 内容的更新和优化 ，尤其是改革实验教学成功与 否， 直接关系到培养人才质量。 利用 Ｍ ｌｓ ｕｔｉ ｉｍ软件 改进电子电路实验教学 ，培养学生对 电子电路的 设计能力 ， 加强学生分析问题 、 解决 问题能力， 为 ｛ ｛＾ … ｛ ｆ … ｆ Ｔ 自 ～ 启发学生的创新意识和培养创新能力起到了重要 作用 。 图 ４ 二极 管 双向 限幅 电路 输入 、 出波形 输 ｌＭ ｈｓ ｕ ｉｍ软件简介 ｉ Ｍｕｔｉ ｌｓ ｉｍ是美国国家仪器（ Ｉ有限公司推出 Ｎ） 的以 Ｗｉｄｗ 为基础的仿真工具 ，适用于板级的 ｎｏ ｓ ｎ 囊 门 ｐ 厂 模拟／ 数字电路板的设计工作。 它包含了电路原理 图的图形输入 、 电路硬件描述语言输入方式 ， 具有 二极管 Ｄ选用 １ ４４ ， Ｎ １８其正向导通电压 Ｕ＝ Ｄ 丰富的仿真分析能力 。 Ｏ７ ； ．Ｖ 选取 Ｅ Ｅ＿ － 考虑到二极管动态 电阻 ｒ ４３ ＝ Ｖ； Ｄ Ｍ ｈ ｉ 被美 国 Ｎ 公司收购以后 ，其性能 ｕ ｉｍ ｓ Ｉ 圃 的存在 ， Ｒ选择应满足 Ｒ ＞Ｄ这样 ｒ上的压降 对 ＞ ｒ， ｎ 得到了极大的提升。最大 的改变就是 Ｍ ｈｓ ｕ ｉｍ ９ ｉ Ｔ １ ｛１ … ２Ｖ ７ ５ １ ０ ｖ … 可以忽略， Ｄ将视为恒压降模型， Ｒ取 ５０￣ ０ ｆ。 酬 厦 杜 ～ 触 ’ ｝ 一 与 Ｌ Ｂ ＩＷ Ａ Ｖ Ｅ ８的完美结合， 它具有以下特点 ： 计算 机仿 真 ： ｆ … … ２ ０ ～ ｏ｛ ； 目 ａ可以 根据 自 己的需求 制造 出真 正 属于 自己 ｌ 二极管双单 向限幅电路的仿真电路如图 ３所 图５ ０ Ｅ＝ ｖ时二极管双向限幅电路输入 、 输出波形 的仪器 ； 示。 ３ ｕ 图 中 为正弦交流电压， 幅度 ｌ４ Ｖ 频率 Ｏ２ ， 半导体二极管是由 Ｐ Ｎ结构成的一种非线性 ｂ 所有的虚拟信号都可以通过计算机输 出 ． １ Ｈｚ ｋ 。 器件，根据其伏安特性可知 ， 它具有单 向导电特 到实际的硬件电路上； 用示波器 Ｘ Ｃ 测量电路输入电压 ｕ和输出 Ｓ。 ． １ 所有硬件电路产生的结果都可以输 回到 性 。 ２ ． 电 ｕ的结果 ， ４ 压 如图 所示。从图４中可以看出， 二极管电流方程为： 计算机中进行处理和分析 。 ｉ Ｉ ｅ。 一１ 。 ｓ ｕ／ （ １ 当 ｕ 一 Ｖ时 ，ｏ一Ｖ；当 一 ｉ５ ＜ ｌ ５ ｌ ＝ ５ Ｖ≤ｕ≤５ ． Ｖ时 ，ｏｕ； ｎ＝ ． 仿真的内容包括 ： ．５ ｏ Ｖ， ＝ 式中， 表示二极管的正向电流 ； 表示二极 当 ｕ ＞ Ｖ时，Ｕ ５ 满足要求。 ｉ 。 Ｉ ａ ． 器件建模及仿真 ； 为了使负 向输出电压接近零 ， Ｅ＝Ｖ， 取 ０ 输出 管的反 向 饱和电流，即 Ｐ Ｎ结反偏 时少数载流子 ｂ电路的构建及仿真 ； ． 。 再 Ｏ Ｅ＝Ｖ， 作漂移运动所形成的漂移电流；。 ｕ 表示二极管的 电压 Ｕ的波 形如 图 ５所示 。 取 Ｅ＝ Ｖ、２５ 观 ｃ 统 的组 成 及仿 真 ； ． 系 察输出电压 的波形变化。 外加正 向电压 ； Ｕ 是温度电压当量 ，常温下 Ｕ ｄ仪表仪器原理及制造仿真。 ． ３结论 ６ 。由二极 管 的电流 方程 式逐 点描 轨迹绘 成 曲 ２利用 Ｍｕ ｉｍ软件完成 电子 电路实验教 ２ｍＶ ｈｓ ｉ Ｍｕ ｉｍ计算机仿真可 以很好 的解决理论教 ｈｓ ｉ 线二极管的伏安特性曲线。二极管的伏安特性曲 学的实例——二极管限幅电路的仿真 线如图 １ 所示。 从图 １中可以看 出， 当外加正向电 学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题 。学 压 Ｕ 较小时 ， 。 不足以克服 Ｐ Ｎ结内电场 的作用 ， 结 生可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识 电阻很大 ， 扩散运动基本不能进行 ， 因此 ， 向电 用计算机仿真真实的再现出来 ，并且可以用虚拟 正 流 ｉ趋 于零 ， 区称 为死 区； 该 当外加 正 向电压 增 加 仪器技术创造出真正属于 自己的仪表。这极大地 １ ／ … ＾ 到 ｕ＝ ０时 ， Ｄｕ Ｎ 开始 出现正向电流， 称为开启电 提高了学员的学习热情和积极性 ，真正的做到了 ｕ ｌ Ｔ ＬｏＭ ｒ 压（ 或死区电压） 常温下 ， 。 硅二极管的 ｕ ０５ 变被动 学 习为 主动 学习 。这 些在 教 学活 动 中 已经 ． Ｖ ／ ｆ 。 ／ … 还有很重要的一点就是： 计算 ０ Ｖ， ． 锗二极管的 ｕ ０１ ～ ． 当外加正向电 得到了很好的体现。 ７ ． ０ Ｖ； Ｖ ３ 压 ｕ≥Ｕ 时 ， 向电流 成 指数 规 律 上升 ， 似 线 机仿真与虚拟仪器对教师的教学也是一个很好的 。 正 近 ／ 反向 性上升， 因此 ， 将该区称为二极管的工作区。由二 提高和促进。 作者简介： 滕菲， ， 尔滨电力职业技 术学 女 哈 极管 的工作区可知 ， １ 达到一定值（ ） ， 当１ Ｑ点 时 图 １二极管的伏安特性曲线及符号 ２０ 虽然 ｉ 有较大变化， ｕ 却变化却很小 ， 但 。 这表明 院信 息 工 程 系通 信 教研 室教 师 ，高级 职 称 ，０６ Ｒ 年获得哈 尔滨工业大学信 息与通信工程学科硕士 二极管具有限幅功能。 ＋ 二极管双向限幅电路 ， 如图 ２ 所示。图 ２中， 学位 。 基 金项 目 ： 黑龙 江 省教 育厅 ２０ ０７年 高职 高 专 Ｒ是限流电阻， 二极管 Ｄ 和直流 电源 Ｅ 组成正向 。 项 ６９．项 目来 输 出电路 ，二 极管 Ｄ 和 直流 电 源 Ｅ 组 成 反 向输 院校科学技术研究项目， 目编号 ：０ ６ 。 源： 省教育厅新世纪高等教育教改工程项 目。 出电 。 路 通常情况下 ， Ｅ Ｅ＝ 。 取 ｌ： ＝ Ｅ