資料介紹
針對模擬電路實驗教學過程中存在的實驗項目單一、電路原理難理解、學生學習積極性不高的問題,結合實際教學經驗,提出了一種將仿真技術引入模擬電路實驗教學的改革思路。以單級共射放大電路和文氏橋振蕩電路為例,詳細介紹了在 Multisim 中建立仿真電路并進行實驗測試的方法及過程。實踐表明,將仿真技術引入模擬電路實驗教學,可構建較為完美的實驗環境,得到貼近實際的實驗結果,能充分調動學生學習的積極性和主動性,從而取得更好的實驗教學效果。
模擬電路是高校電類相關專業的一門重要學科基礎課,該課程理論復雜,概念抽象,邏輯性強,在課堂教學中,對基礎電路推理演繹較多,學生被動地接受知識,難以將理論與工程實踐聯系到一起,導致學生動手能力差,缺乏創新精神 ,解決這一問題的最好辦法就是加強實驗教學。傳統的模擬電路實驗教學是在實驗箱上完成的,實驗項目較為單一,僅能在實驗箱上提供的固定實驗項目中進行選擇 ;實驗過程中,學生只需參照實驗指導書連線、測試,雖然完成了實驗,但對電路工作原理的理解并不深刻,影響了學生進行實驗研究的積極性和主動性 ;此外,由于部分學生操作不當,導致實驗設備或測試儀器損壞,為保證每次實驗的正常進行,教師必須在課前花費大量的時間排除設備故障,不僅影響了實驗效果,而且大大增加了教師的工作量,降低了實驗效率 。仿真技術是繼數學推理與科學試驗之后認識世界自然規律的第三類基礎方法,隨著計算機技術、信息處理技術和虛擬現實技術的飛速發展,仿真技術在設計制造、教育科研等領域得到了越來越廣泛的應用 。常用的電子類仿真軟件包括 Spice、 Saber、Multisim 及 Proteus 等,通過提供一種與實際實驗室相近似的實驗環境,學生可以對電路原理及理論進行科學驗證,對電路進行故障分析和測試,掌握簡單應用電路的設計方法,大大提高了學生的動手能力和創新能力,同時可有效解決實驗硬件資源緊張的問題 。
Multisim 是美國國家儀器公司(NI)推出的基于 Windows 平臺的交互式電路仿真軟件,由于無可比擬的易用性及其強大的仿真功能,成為業界最為成功的一款仿真軟件,已得到廣大高校師生、科技工作者和電子愛好者的青睞。它為使用者提供了一個集成的一體化實驗環境,采用圖形化的輸入方式,只需通過器件選取、儀器選用、導線連接,就可以完成電路的搭建與仿真分析,目前已被廣泛應用于各大高校的電子類課程的課堂教學中。Multisim 提供了豐富的資源,以目前較為流行的 Multisim 12 軟件為例,元件庫提供 15 大類 24800 余種元件,包括各種信號源、基本元件庫、二極管庫、晶體管庫等,并且支持在線更新 ;虛擬儀器庫提供萬用表、函數信號發生器、示波器、邏輯分析儀等 18 種虛擬儀器,并且在功能和操作面板上與現實儀器保持一致 ;此外,擁有 VHDL 和 Verilog 設計接口和仿真功能、FPGA 和 CPLD 綜合、RF 設計能力和后處理能力,還可以導出制作 PCB 板的設計數據,實現與 PCB 制作軟件的無縫數據傳輸 ;可實現低頻電路和高頻電路、線性電路和非線性電路、模擬電路和數字電路、分立元件和集成電路的仿真分析,涉及領域包括電子、通信、航空航天、國防軍事等。該軟件幾乎能夠 100% 地仿真出真實電路的結果,并且容易制作電路模型,借助高級分析功能,可快速分析電路行為,理解電路基本設計特征。
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