电子线路cad原理图【基于Proteus的实例教学法在《电子线路》课程中的应用】
时间：2019-02-08 03:17:13 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 《电子线路》是众多工科专业的重要课程，该课程内容多、器件类型复杂，学生普遍觉得难学。本文利用功能强大的Proteus仿真软件，以负反馈放大器学习为例，详细介绍了实例教学法在《电子线路》课程中的应用过程。实际的教学实践效果表明，基于Proteus软件的实例切入课堂，增强了学生的感性认识，消除了学生对理论知识的抽象感，提高了学生的学习积极性。
关键词： 《电子线路》 实例教学法 Proteus仿真软件 应用
1.引言
《电子线路》是高等院校中很多工科专业的专业基础课。该课程内容的特点是基本概念抽象、知识点分散、分析方法多样，以及器件类型复杂，并且随着新理论和新技术的不断涌现，使得该课程的内容多、难度大。因此，学生普遍感到难学［１］―［２］。课堂是理论教学中最重要的场所，传统的课堂教学十分注重思维的逻辑性，逻辑思维的优劣在很大程度上成了衡量师生教与学水平高低的重要标准之一。然而创造性思维必须是复合性思维，实例教学法以优秀的发明为发散源，让学生在理解实例的基础上，进行相关知识和思维的扩散。在思维训练的过程中学生很容易直接学习实例的思维特征，充分发挥其直觉、灵感、想象等非逻辑性思维的作用。这样的结果不仅对传统教育在思维培养过程中的缺陷进行了针对性补充，而且提高了学生的兴趣，发挥了学生的积极性和能动性，逐步使学生培养成逻辑思维与非逻辑思维并重的复合型思维。本文利用功能强大的电子设计自动化软件――Proteus对《电子线路》课程进行仿真教学，通过教学实例增强学生的感性认识，使学生消除对理论知识的抽象感，提高学生的学习兴趣。
2.Proteus仿真软件简介
Proteus软件是世界上著名的EDA工具（仿真软件），来自英国的Labcenter公司［３］，由John Jameson在英国1988年创立。它是目前唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus独一无二的仿真功能，在众多高校中广泛应用于科研、教学、设计和研发。Proteus提供了：（1）万种以上的元器件及多达30多个元件库；（2）多种现实存在的虚拟仪器仪表，如电压表、电流表、示波器、频谱分析仪、虚拟终端，等等，这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，可尽可能减少仪器对测量结果的影响；（3）丰富的测试信号源用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数字信号；（4）先进的混合仿真系统（SPICE电路仿真器+数字仿真器+MCU仿真器），这是一个组合了SPICE3F5模拟仿真器核、基于快速事件驱动的数字仿真器及MCU仿真器的混合仿真系统，SPICE的使用使得能够采用数目众多的制造商提供的SPICE模型，目前该软件包含了6000多个模型。
3.基于Proteus仿真的实例教学
以《电子线路》课程中负反馈放大电路学习为例，来说明实例教学方法的应用过程。
首先，根据教学内容演示电路构建的过程明确电路所需要的元器件及如何使用这些元器件组成功能电路，利用Proteus软件搭建实例电路。选取晶体三极管两级放大电路，引入电压串联负反馈，在反馈之路上加上开关SW1，用于在基本放大器和负反馈放大器之间进行切换，如图1所示。
图1
其次，对进行电路仿真，利用Proteus的仪表功能，让学生直观地看到仿真结果。电路中开关SW1断开时不存在反馈，当SW1闭合时电路存在负反馈。在图1电路上的输出端放置探针C3（一），分别利用模拟信号分析图表、频率分析图表，以及失真分析图表观察没有反馈即基本放大器和负反馈放大器两种情况下的输出信号波形、频率特性，以及失真情况，结果分别如图2、3、4所示。从图1中可以直观看出引入负反馈后的输出正弦波幅值明显小于基本放大器的幅值，但图3显示负反馈放大器的通频带却被展宽了，并且图4中的非线性失真情况也明显好于基本放大器。因此，从仿真结果得出以下结论：（1）负反馈降低了电路的增益；（2）负反馈扩展了通频带；（3）负反馈降低了非线性失真。
（a）基本放大器?摇?摇?摇（b）负反馈放大器
图4 失真分析
最后，讲解电路工作原理，分析仿真结果。将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到电路的输入端，并对输入信号进行调整，所形成的闭合回路称为反馈放大器；若反馈回来的信号使得放大器的净输入信号减小的反馈则为负反馈。为基本放大器的上限频率。
由此可见，单极点系统引入负反馈后，反馈越深，上限角频率越大，增益越小，但其增益带宽积维持不变，通频带的扩展是以降低增益为代价的。
（3）负反馈改善非线性失真，例如一基本放大器，输入正弦波信号时，输出产生非线性失真，引入负反馈后，输出失真将减小，原理框图如图5所示。但负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入信号本身产生失真，反馈电路无能为力。
图5 减小非线性失真原理框图
利用Proteus仿真软件经过上述实例教学过程，学生总体能知道该负反馈放大电路由哪些部分组成、如何连接，以及负反馈对放大器的性能的影响，然后再进行原理上的讲解，从理论上分析仿真的结果。与传统的利用推导原理的教学方式，实例教学方法更加直观和形象，大大地提高了学生的学习积极性。
4.结语
我们通过采用基于Proteus电路仿真的实例教学方法可以强化《电子线路》课程中的基本概念、基本原理，进一步理解基本电路并掌握基本分析方法，有助于培养学生独立思考、钻研知识的能力，有助于提高学生灵活运用知识进行分析、综合、解决实际问题的能力。
参考文献：
［1］甘光明.《低频电子线路》课程教学方法探讨［J］.长江大学学报（自然版），2004，1（4）：155-156.
［2］沈田.电子线路课程教学探讨［J］.湖北经济学院学报（人文社会科学版），2008，5（11）：201-202.
［3］丁大为，朱军，许先�，黄林生.Proteus在电子线路教学和实验中的应用［J］.考试周刊，2011，（39）：148-149.
［4］谢嘉奎，宣月清，冯军.电子线路（线性部分）［M］.高等教育出版社，2000.
基金项目：受安徽大学“211工程”三期校级教育教学改革研究项目（xj2011115）、安徽大学首批青年骨干教师培养经费、电子信息工程国家级特色专业建设经费（TS11482）资助。
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