Proteus在电子线路教学和实验中的应用:电子线路第五版答案pdf
时间：2019-01-09 03:28:51 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 电子线路是电子信息类专业的重要课程，但学生在学习过程中普遍反映概念多，难以理解与掌握。本文作者利用Proteus仿真软件，结合振幅调制和低频功率放大器两个具体实例，阐明了该软件在电子线路教学和实验中的优势。在学校的教学实践中，取得了良好的效果。
关键词： 电子线路课程 Proteus 仿真电路实验
1.简介
电子线路课程包括低频电子线路和高频电子线路，是电子信息、通信工程等专业的核心基础课程，主要介绍电子系统中的各功能电路的工作原理与分析方法，其教学目的是培养学生能在电子及通信相关领域从事产品设计开发、科学研究等方面的能力［１］。但是由于该课程理论性较强，涉及的知识点较多，同时课程的实践性较强，电路较多且组成灵活，因此学生普遍反映较难理解和掌握。同时由于学生实验的时间相对较少，虽然我院开展了专业实验室开放和建立的大学生创新实验室，但学生真正走进实验室的机会还是不多。
随着计算机技术的不断发展，计算机辅助设计（CAD）工具逐渐应用到很多领域，包括电子电路的分析和设计。通过电路方真可以强化基本概念、基本原理，进一步理解基本电路，并掌握基本分析方法，有利于学生掌握电路的基本构成、作用和常用检测方法［2］。目前常用的CAD软件有Proteus、Protel、EWB、Multisim和PSPICE等。
Proteus系统仿真与开发平台是由英国Labcenter公司开发的一款支持模拟、数字、单片机及嵌入式系统的完整的仿真和开发平台，可以说它是当前广泛使用的电子线路设计与仿真软件Protel和Multisim功能的联合和进一步扩展。该软件的功能广泛，消除了学生学习多种仿真和设计软件的障碍，特别适合于初学者在理解基本概念时使用。使用Proteus软件仿真电路实验具有系统资源丰富，硬件投入少，学生可以自行设计实验，和工程实践最为接近的优点，可以有效地提高学生学习的兴趣，改善教学和实验质量。同时由于Proteus在单片机及嵌入式系统仿真中的强大功能，可以为后续课程的学习打下良好的基础。而目前Proteus主要是在单片机的教学和实验中得到广泛使用［3］，因此本文结合几个实际例子，主要介绍Proteus软件在电子线路的教学和实验中的应用。
2.振幅调制的Proteus仿真
Proteus是一款基于ProSPICE混合模型仿真器的完整的软硬件仿真平台，包含ISIS和ARES应用软件。其中ISIS是智能原理图输入软件，可以直接对原理图进行仿真。ARES是和Protel类似的PCB布线编辑软件。ISIS同时还支持电路仿真模式VSM（虚拟仿真模式），它提供了许多类型的模拟仿真工具，可以对设计好的电路图直接进行仿真，给电路设计和分析带来的极大的方便［4］。本节就利用Proteus的虚拟仪器理解振幅调制的基本概念。
在Proteus ISIS编辑区内放置虚拟信号发生器和示波器。Proteus的虚拟信号发生器可以产生方波、锯齿波、三角波和正弦波，输出频率范围在0―12 MHz，输出幅值在0―12 V。并且还具有调幅波和调频波输出功能。
我们在AM端口接入一个0.2 V、100 Hz的交流信号，由信号发生器产生一个幅度为1 V、频率为1 KHz的载波信号，则信号发生器“+”端口输出该调幅信号，模拟示波器上显示的调幅波波形如图1所示。
3.低频功率放大器的Proteus仿真
本节要讨论的低频功率放大器是一个OTL电路，5V单电源供电，输出端接一个1000uF的大电容，通过充放电，做负电源使用。在Proteus ISIS编辑区内编辑如图2所示的电路原理图。其中R5和C3组成的自举电路抬高A点的电位。本节主要调试和观察交越失真波形、测量最大不失真输出电压及计算最大输出效率。
3.1观察交越失真波形
按照图2所示连接电路，并在电路中放入直流电压表和直流毫安表。调节RV1，使A点的直流电位为电源电压的一半，即2.5 V。再调节RV2使毫安表的读数在5―10 mA之间。这样两个管子的VCE都为2.5 V。
图2中的RV2和D1是专门用来消除输出波形的交越失真的。现在我们调节RV2，使得Q2和Q3两基极简电压减小，从而输出波形出现交越失真。首先断开C1与地之间的短路线，接交流信号发生器，在C2后接示波器，并在输出负载两端加入交流毫伏表，用来测量输出信号的有效值。
运行仿真，使信号发生器频率为1KHz，调节其幅度，观察示波器上的波形使其不出现上下顶失真。输入波形和输出波形如图3所示，其中上方为输出信号波形，下方为输入信号波形。接下来把RV2往下调，直到输出波形出现交越失真为止，如图4所示。
3.2 最大不失真输出电压及输出效率
继续调节滑动变阻器RV2，使其值变大，直到交越失真消失为止。然后加大输入信号的幅值，是输出波形出现上下顶失真。调节RV1，使失真消失，减小输入信号幅度，观察失真是否对称。如此反复调节RV1和输入信号幅度，直到输出波形上下顶的波形失真刚刚同时消失。这时的工作点最为合适。
在交流电压表上读出的输出电压的有效值，即为最大输出电压U＝418 mV。则最大不失真功率为：
P==≈21.84 mW.
输出效率等于最大不失真时，负载输出功率与电源提供功率的比值。我们可以读出直流电源的电流为7.79 mA，电压为5 V，则功率为：
P＝5×7.79=38.95 mW.
则电路的效率η为：
η＝×100%=×100%≈56%.
4.结语
利用Proteus软件仿真电子线路和实验，不但弥补了传统实验教学中存在的设备紧张、更新速度慢、元器件损耗大等不足，而且能够大大激发学生的学习兴趣［５］。本文通过调幅信号和低频功率放大器两个具体的例子，说明了Proteus软件的巨大优势。
参考文献：
［1］廖惜春.基于工程应用的“高频电子线路”课程教学研究［J］.南京：电气电子教学学报，2007，29（4）：12-14.
［2］朱天桥，孙万蓉，孙肖子.浅谈PSPICE在高频教学中的应用［J］.南京：电气电子教学学报，2006，28（5）：43-48.
［3］方怡冰.单片机课程的教学与实验改革［J］.南京：电气电子教学学报，2006，28（3）：76-79.
［4］朱清慧，张凤蕊，翟天嵩，王志奎.Proteus教程［M］.北京：清华大学出版社，2008.
［5］朱震华.Proteus在电工电子实验教学中的应用［J］.北京：中国现代教育装备，2008，64（6）：72-73.
本项目受安徽省高等学校省级教学质量与教学改革工程重点项目（20100163），安徽大学质量工程建设项目（XJ2009026，XJ2009022），安徽大学通信工程校级特色专业建设项目支持。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
