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數字集成電路分析與設計范文第1篇

關鍵詞 模擬集成電路設計；理論與實踐相結合；仿真實驗

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2013）30-0095-02

集成電路設計相關課程體系是各高等院校電子科學與技術、電子信息科學與技術等工科專業核心專業課程設置的重要組成部分，為大學生深入學習掌握集成電路設計的基本原理、分析方法、仿真方式等打下基礎。大多數理工科高校對電子類專業開設模擬集成電路設計和數字集成電路設計的課程，對學生進行綜合培養。對于模擬和數字集成電路設計，如果要深入到晶體管級進行分析和設計，那都必須進行原理的深入學習。而在現實工作中，數字集成電路設計主要是通過運用高級硬件電路描述語言基于門級對電路進行設計，晶體管級的原理分析只是理論基礎。模擬集成電路設計則必須完全深入晶體管級進行分析和設計，所以模擬集成電路設計更加繁瑣和復雜，對理論分析的要求也更高。

本文通過筆者多年來在模擬集成電路設計理論和實踐教學中積累的經驗和教學心得，對如何在繁瑣和復雜的教學中使學生更好地掌握知識體系進行探討。

1 教材的選擇

1.1 國外經典教材的參考

集成電路的設計國外特別是美國要領先中國幾十年的技術水平，如絕大多數高精尖端的芯片都是被INTEL、AMD、TI、ADI這樣的跨國巨頭所壟斷，在教學知識體系方面自然是美國的高校如斯坦福、加州大學等要比國內高校更加系統和完善。美國出版的多本教材更是被奉為集成電路設計的圣經，如拉扎維編著的《模擬CMOS集成電路設計》、艾倫編著的《CMOS模擬集成電路設計》等。但是即使是被奉為圣經的教材，雖然經典，也有其局限性。如拉扎維編著的《模擬CMOS集成電路設計》對電路的理論分析非常透徹且深入淺出，卻缺乏相應的仿真實驗來驗證其理論分析；而艾倫編著的《CMOS模擬集成電路設計》雖有部分仿真實驗來驗證其理論分析，但其理論分析又不如拉扎維的教材那么透徹和深入淺出。

1.2 國內教材的選擇

國內的高校雖然較國外高校而言在集成電路設計領域起步要晚，差距也很大，但是在近些年國家政策的大力扶持下，已經有了突飛猛進的發展。國內也有了幾本模擬集成電路設計知識講解得比較透徹的教材，比如：清華大學王自強編著的《CMOS集成放大器設計》就從簡單知識入手，講解淺顯易懂；東南大學吳建輝編著的《CMOS模擬集成電路分析與設計》分析比較透徹，講解自成體系。但是國內出版的教材也都缺乏相應的仿真實驗來驗證其理論分析。

針對國內學生在集成電路設計知識領域基礎比較差的現狀，可以選擇國內講解得比較簡單淺顯的教材為主線，并以國外經典教材為參考。

2 教學方法的改進

模擬集成電路設計作為電子科學與技術專業的一門專業核心課程，比某些專業基礎課程如電路原理、數字電子技術、模擬電子技術等要難度更大，也更為繁瑣和復雜。如果按照傳統方式進行講解，或者說僅僅是按照教材進行理論分析和推導，那么學生很難對這門知識深入理解和掌握。因此，在教學理論知識的過程中，穿教材中沒有的、可以驗證其相應理論的仿真實驗，這樣能夠更好地使學生理解和掌握理論知識。

2.1 以HSPICE仿真實驗為輔助

SPICE是一種可以用于電路仿真的工具，大家所熟知的有PSPICE，它是一種可以適用于分立原件的電路仿真工具，而HSPICE是在集成電路設計領域專業使用的高精度的仿真工具。專業的集成電路設計公司和研究所都是使用UNIX或LINUX環境下的大型專業工具軟件進行集成電路設計仿真，而筆者所在高校因為在此領域起步較晚，專業開設也較晚，專業實驗室也并不具備，所以并不具備很好的實驗條件來進行實驗輔助教學。因為HSPICE具有可以在Windows環境下方便使用的小型版本的軟件，所以可以很方便地用在課堂教學中。

2.2 理論與實踐相結合教學

在繁瑣復雜理論分析和推導的過程中，不斷地穿HSPICE仿真，來驗證理論分析和推導的結果，可以讓學生顯著加深對理論的理解和掌握。HSPICE仿真部分的內容是清華、復旦、東南大學等高校教師出版的教材里面都沒有詳細講解的內容，也是他們課堂理論講解過程中不會涉及到的知識。而在筆者所在高校以HSPICE仿真實驗為輔助，結合理論教學后，取得了積極顯著的教學效果，學生對理論知識的理解和課程考試成績都得到了大幅度的提升。以2008級到2010級電子類專業的學生為例，模擬集成電路設計課程考試得優率從22%提升到了43%以上，學生對此教學方法也是高度認同。

3 結束語

在我國大力實行人才戰略，強調人才培養的大環境下，筆者所在高校也響應國家號召，加強本科生培養，實施卓越工程教育，取得積極可喜的成績。國家在近些年大力支持集成電路設計的產業發展，國內在此領域也有了長足進步，但也更加需要更多的專業人才來滿足市場需求。在此背景下，本文積極探索和提高模擬集成電路設計的教學方法，取得長足的進步和發展，也得到學生的高度認同。筆者希望自己的經驗和方法可以為兄弟院校相關專業的教學提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]Lazavi.模擬CMOS集成電路設計[M].西安：西安交通大學出版社，2003.

[2]Allen P E.CMOS模擬集成電路設計[M].2版.北京：電子工業出版社，2011.

[3]王自強.CMOS集成放大器設計[M].北京：國防工業出版社，2007.

數字集成電路分析與設計范文第2篇

我當年就是懷著對集成電路未來的美好憧憬，幻想著IC從業者西裝革履喝咖啡的小資生活。再加上那時開設該專業的還有清華、北大等“985工程”院校。于是我報考了這個前途無量的集成電路設計與集成系統（下簡稱集電）專業。

IC課堂知多少

前面提到了IC從業者，那IC究竟是什么呢？IC是半導體元件產品的統稱。那學這個有什么用呢？比方說自稱國產發燒級的小米手機，你知道它用的四核CPU是什么架構？28nm工藝又是什么工藝呢？更省電的電源管理芯片又是什么邏輯構造呢？這些在選擇了集電專業后，你都會一一了解到。在不久的將來，也許你設計的芯片還會在流水線上量產呢。

既然這個專業那么有用，那它是學什么的呢？首先，要做的就是電路設計，根據市場的需求依據電路功能設計出電路；接下來就是前期電路功能的仿真（就是將電路原理圖用專業軟件模擬出電路所實現的功能，主要是為了節省研發經費和研發周期），檢測其是否能達到所要的參數需求；再次，用專業的軟件將電路版圖畫出來；最后，將畫出來的版圖進行后期仿真，與前期的仿真對比，看是否需要做出修改。若符合要求就生成版圖文件交給晶圓廠進行量產，最后到封裝測試廠完成芯片的最后一道工藝。

如今，集成電路設計與集成系統專業已走過了9年，它變得越來越適應就業市場的需求。目前該專業分為三個方向。第一個方向是設計。這個方向又分兩類，數字集成電路設計是偏軟件類；而模擬集成電路設計是偏硬件類。有設計就要有生產，該專業的第二個方向就是生產工藝。IC工藝能力決定了芯片的性能、功耗、散熱等諸多因素。而第三個方向是集成電路的封裝與測試。好的封裝才能夠使芯片發揮正常的功能，并保證其具有高穩定性和可靠性。而芯片是否達到預期的研發目標，則需要更多的測試才能確定。

集電專業開設的課程較多，光專業基礎課就要分硬件和軟件，加上計算機應用技術、模擬電路與數字電路、電路分析基礎、信號與系統、集成電路應用實驗、現代工程設計制圖、微機原理與應用、固體電子學、電磁場與電磁波這些專業課，你會發現你的大學四年會過得格外充實。不過你放心，由于實驗課很多，學習并不會覺得枯燥。

就拿集電專業的核心課程——集成電路工藝課來說吧。這門課教授我們如何把還只是一個概念的集成電路芯片從有到無的“變”出來。喜歡玩手機的同學一定聽說過現在市面上最先進的高通的四核CPU吧，它的電路構成需要用到上百萬個我們所熟知的晶體管、電阻、電容等元器件。可是我們的手機只有那么小，上百萬個元器件怎么集中在那么小的一個芯片上呢？這就需要運用這門課所學的工藝技術，將這些元件制作在一小塊硅片、玻璃或陶瓷襯底上，再用適當的工藝進行互連，然后封裝在一個管殼內，使整個電路的體積大大縮小，引出線和焊接點的數目也大為減少。而這其中的奧妙，就需要你帶著一份好奇心，步入大學的殿堂用心學習了！

前途寬廣，錢途無量

目前，很多歐美IC巨頭企業都在中國設有工廠或者研發機構，比如AMD、飛思卡爾、德州儀器、意法半導體、英特爾等。本土的IC公司也如雨后春筍般層出不窮，越來越多的海歸人才帶著國外的尖端技術和項目基金回國創業。這些電子廠都是離不開IC設計人才的。

2006年考研結束后，我只身南下，去上海找工作。在火車上，我接到了德州儀器的電話面試，可惜最后因為英語口語不過關被淘汰了，這也說明這個專業對于英語應用能力的要求還是比較高的。不過之后的半個月時間，各種面試電話就成了我幸福的煩惱，對于只是一名應屆本科畢業生的我，有的公司甚至開出了4500元月薪的條件，這是當時很多畢業生想都不敢想的，更何況一年還發16個月薪水！由此可見，對于集電專業的畢業生，只要你做了充分的準備，就會有成百上千的大門向你敞開。選擇做IC人，你將“錢途”無量！

集電專業的畢業生有較強的工作適應能力，就業范圍寬，可從事集成電路設計與制造、嵌入式系統、計算機控制技術、通信、消費類電子等信息技術領域的研究、開發和教學工作。

選“山”拜師很重要

數字集成電路分析與設計范文第3篇

關鍵詞：集成電路EDA 課程改革 教學內容

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼： A 文章編號：1672-1578（2013）10-0029-01

1 引言

高職教育的目的是使學生獲得從事某個職業所需的實際技能和知識，具備進入崗位所需的能力與資格，并且應當具備良好的職業道德和熟練的職業技能，走上職業崗位之后能夠勝任崗位，并有后續發展能力。然而，鑒于多方面因素，高職教育的教學質量不斷下降，高職學生職業能力的欠缺直接影響了就業。因此，高職院校必須進行課程改革，構建符合高職教育規律、適應高職課程的教學模式。下面，筆者就簡單談談我院集成電路EDA課程改革的情況。

2 課程定位

集成電路EDA技術是集成電路及電子系統設計的綜合技術，是現代科技創新和IC產業發展的關鍵技術。該課程作為高等職業院校微電子專業的一門重要的主干專業課程，緊扣專業理論和生產實踐需求，具有較強的崗位實踐操作技能，是電子類專業畢業生必須具備的專業技能之一；而且該課程能貫穿整個專業教學環節，掌握本課程能使學生更好地學習掌握其他專業課程。

3 課程設計理念

按照“基于工作過程”的課程開發體系進行課改，重視職業技能的訓練，充分體現以應用型技術人才為培養目標；形成以行業需求為導向，以職業實踐為主線，“教、學、做一體化”的專業課程體系；構建工學結合的高職課程開發模式，落實“強化實踐、重在應用”，著重 “職業能力” 培養的指導思想。通過典型的實踐項目課題，多樣化的教學方法，形成實踐教學和工作過程一體化、課堂與生產線一體化、實踐教學與培養崗位能力一體化，激發學生的學習興趣，引導學生將學到的知識應用于實踐中，加強課程知識點的連接，充分體現EDA技術在電子電路實際設計中的應用，使課程教學真正體現實踐性、應用性。

4 改革目標

目前，集成電路EDA設計工具主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業所壟斷。我院該課程采用的是Tanner Pro 軟件，在教學過程中，以職業實踐為主線，通過課程改革，逐步實現“教、學、做一體化”的專業課程體系。通過對實用電路的設計，激發學生學習先進的電子電路設計技術的興趣，使學生掌握集成電路設計和布局圖設計的基本方法，了解IC組件庫的電路模型、符號模型的設計方法；能熟練創建電路文件、版圖文件，生成網表文件，進行電路仿真模擬，并熟悉電路與版圖對比方法；養成按規范進行集成電路設計與應用，并按照企業規范設計版圖的職業素養；培養了學生使用現代先進設計工具的能力和團隊溝通能力，為以后工作打下一定的基礎。

5 教學內容

隨著IC 技術的發展，對集成電路EDA課程教學內容提出了更高的要求。這次為適應科學技術的發展以及對人才培養的要求，我們走訪企業、征求用人單位意見，特別聘請企業專家進行技術指導，結合專業培養目標和就業崗位群，我們對EDA課程的教學進行了修訂，教學內容進行了調整和充實。

為加強對學生實踐能力、創新能力和工程實踐能力的培養，將EDA技術理論和實訓課單獨開設，促進了對學生實際動手能力和分析、設計能力的培養。為了培養學生的創新能力，我們加重了設計性實驗、綜合實驗的分量，加強各種實踐環節，使學生通過理論課程的學習和實訓課程的實踐，基本掌握EDA技術，再通過相應的課程設計將理論用于實踐，將理論與設計融為一體，使學生在畢業設計中，既能提高運用所學知識進行設計的能力，又能在這一過程中體會到理論設計與實際實現中的距離，鍛煉了學生分析問題、解決問題能力。

6 課程改革中的重點、難點及解決辦法

課改的重點：“基于工作過程”的項目式課程開發

難點：項目式教學內容的確定，教材、教學設備的準備，學生對實際生產環境和生產過程的體驗和學習，工程實際應用的系統設計。

解決方法：（1）采用全新的教學理念和教學方式，以“必須”“夠用”的原則組織教學內容，將教學與EDA工程技術有機結合，設計由淺入深的實驗項目，以實現良好的教學效果。（2）根據課程實踐性強的特點，加強實驗室建設，提倡學生進行自主教學活動。（3）多方面綜合考慮，全面優化教學效果。（4）加強校企合作，提高授課教師的理論水平和工程實踐能力，讓學生進入企業進行生產實習，將教學、實驗和科研緊密結合。

7 教學方法與手段

EDA技術涉及面廣、實踐性強，對教師和學生的要求較高。在EDA技術教學方法上，我們改變了過去以教師為中心、以課堂講授為主、以傳授知識為基本目的的傳統教學模式。采用教師講授與學生實踐相結合，理論知識與現實工程問題相結合的靈活的教學方式，留給學生充分的思考和實踐時間，鼓勵學生勤于思考，把握問題實質，不斷提高自己解決實際問題的能力。把“教、學、做”一體化，體現到實處。

講課時突出重點、難點，注重知識點重組。教學中引入大量的EDA實際例題，重視培養學生的運用知識，解決實際問題的能力，充分調動了學生的學習積極性。

實踐表明，采用多元化的教學方法可以取得較好的效果。多元化教學方法包括：（1）交互討論教學法；（2）目標驅動教學法；（3）開放式自主實踐；（4）課外興趣小組；（5） 鼓勵學生參與大學生創新活動。

在課堂教學中，讓學生多實踐，多動腦、勤思考，才能發揮他們的學習主動性，起到良好的教學效果。

8 結語

通過課程改革，改變了常規的教學模式，以學生為主，教師為輔，再結合多種教學方式，以激發學生的學習興趣，提高學生的學習能動性，并且重視學生的理論與實踐的結合能力，使學生深切感受到學有所用，大大提高了集成電路EDA課程的教學效果。

參考文獻：

數字集成電路分析與設計范文第4篇

【關鍵詞】課程整體設計；單元設計；項目教學法

對于《數字電子技術》這門課程，我將從以下兩方面來進行介紹：一是課程整體設計，二是教學單元設計。

一、課程整體設計

主要包括六方面的內容：課程的定位與目標，課程設計理念與思路，學生基礎和智能特點分析，課程內容的選取和教學組織安排，教學模式及教學方法手段，課程對教學條件的要求。

1.課程定位與目標

秉承我院“優秀員工的搖籃，職業經理的基地”的辦學理念，確定了電子信息工程技術專業的人才培養目標：培養電子信息工程領域具有組裝、調試、檢測、維護和管理能力的“社會需要、行業認可、企業能用”的高端技能型專門人才。《數字電子技術》這門課是電子信息工程技術專業的一門專業基礎課，是為培養電子信息工程技術專業學生的行業通用能力而開設的一門課。

課程作用：為了更好的服務于區域經濟，培養符合電子行業需要的高端技能型專門人才，本課程的任務是培養具有較高素養的電子產品裝接和輔助設計人員，讓學生熟悉常用數字電路的應用，使學生具備數字電子技術方面解決實際問題的能力。

課程目標：包括知識目標、能力目標及素質目標。知識目標：掌握組合邏輯電路的分析方法和設計方法；掌握常用觸發器的邏輯功能轉換；掌握時序邏輯電路分析和設計。能力目標：學會使用和測試常用集成芯片；初步具有看懂簡單數字邏輯圖的能力及查閱集成電路產品手冊的能力；學會制作與調試小型數字電路。素質目標：樹立學生團隊協作意識；提高學生之間語言交流能力；提高自我創新及解決實際問題的能力。

2.課程設計理念

以企業真實項目為依托，從企業的真實項目中提煉出與本課程相關的一些項目，如八路搶答器，直流數字電壓表等項目，以培養學生職業能力和職業素養為目標，以企業實際生產工作過程為主線，企業參與的多方評價機制。

3.學生基礎和智能特點分析

本課程的授課對象為電子信息工程技術專業的大一學生，該學生來源復雜，有理科生、文科生及對口生，該學生的特點是基礎和動手能力參差不齊，但有很高的學習熱情。基于以上學生基本特點，我們采取的措施主要是：在教學過程中，將學生分成若干個學習小組，每個小組兼有理科生、文科生及對口生，充分發揮理科生邏輯思維較強，文科生語言表達清晰，對口生計算機應用能力較好的優勢。以取長補短，實現優勢互補。

4.課程內容的選取和教學組織安排

本課程安排了5個綜合性的實訓項目，聲光控制燈電路的制作、八路搶答器電路的制作、電子生日蠟燭電路的制作、流水彩燈電路的制作及直流數字電壓表的制作。以上5個實訓項目在知識目標和能力目標上都是逐級遞深的，這一點也符合我們的認知規律。

教學組織安排：對于每個實訓項目，都包含知識目標、能力目標以及子任務，在這里，我就不再一一贅述了。

5.教學模式及教學方法手段

在教學實施過程中，綜合采用了多種教學方法：項目教學法、演示法、小組討論法、角色扮演法、實踐教學法及匯報展示法。

下面我以項目教學法為例，具體介紹一下該教學法在教學實施過程中的應用。本課程安排了5個綜合性的實訓項目，每個項目都以企業真實項目為依托，通過項目教學法，可以使學生對知識的理解實現從量的變化到質的飛躍，還可以培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。在教學過程中，我們根據內容的不同，靈活采用不同的教學方法，以滿足教學。

教學手段包括：多媒體教學與傳統板書教學有機結合，可以提高師生之間的互動；利用實訓室進行實踐教學，提高學生的動手能力；利用仿真軟件進行教學，提高教學的直觀性。

6.課程對教學條件的要求

師資方面：本課程專任教師共5名，均有豐富的信息類行業企業生產一線的工作閱歷，且都具有高級無線電調試師職業資格和電子產品生產調試能力；兼職教師共3名，均有三年以上電子信息類的行業企業生產一線的工作閱歷和熟練的電子產品生產調試能力，具有教師基本素質。

實訓條件方面：我們有數字電子技術實訓室，可供學生進行電路搭建，還有EDA實訓室，學生可以進行電路仿真，電子工藝實訓室可以給學生提供電路焊接及調試的場所；校外實訓基地有河北先控電源設備有限公司、河北鼎尚電子設備有限公司、河北方圓測控有限公司以及京華電子實業有限公司，為學生提供了崗位認知及頂剛實習的校外場所。

學習資源方面：我們選用的教材為高職高專教材，是由本課程專任教師與企業合作開發的校企合作課程，另外還提供了三本參考教材，給教師教學和學生學習提供了很好的輔助作用，網絡資源方面，首先包括《數字電子產品設計與制作》精品課建設，已經通過了學院的遴選，現在正在建設期，目前可提供的資料有課程標準、授課計劃、項目評分標準、教學課件、習題及參考答案及數字集成電路資料等。

二、教學單元設計

下面我以項目二“八路搶答器電路的制作”這一項目為例，介紹一下教學單元設計。

知識目標：

1.能了解數制與數碼的種類及運算；

2.能對較復雜的組合邏輯電路進行分析；

3.會用門電路進行電路設計，實現相應的邏輯功能；

4.了解常用的組合邏輯電路的功能；

5.能分析8路搶答器電路的工作原理。

能力目標：

1.按要求用常用的集成門電路實現較復雜的邏輯功能；

2.能對常用組合邏輯集成電路進行測試；

3.用組合邏輯集成電路設計制作8路搶答器。

子任務：

1.用門電路制作簡單邏輯電路；

2.編碼器的邏輯功能測試；

3.譯碼器的邏輯功能的測試；

4.八路搶答器的制作與調試。

教學組織實施過程包括五個環節：資訊、計劃、準備、實施及評價環節。

在資訊環節，首先明確學習目標要求，教師對項目所能實現的功能進行演示，學生通過觀摩學習，閱讀并分析參考資料、工藝文件等相關資料，討論其功能，激發興趣，明確項目任務，用時1課時。在資訊環節主要采用了演示教學法。

在計劃環節，班組長先組織小組討論，然后交流對工作任務的認識及相關知識的分析，將工作任務進行分解，初步制訂工作計劃，用時1課時。在計劃環節主要采用了小組討論教學法。

在準備環節，主要是知識的準備：采用講授法、演示法、分組討論等教學方法，使得學生獲得相關知識，用時4課時。

在實施環節，首先對電路進行設計，利用仿真軟件對電路進行仿真調試，觀察和測量電路的性能指標，并調整部分元器件參數，從而達到各項指標的要求，用時4課時。

然后是材料、工具準備：工具人手一套，芯片等元器件利用課余時間分組去市場購買。接著進行搭建電路、焊接、調試、檢查，用時10課時。

在評價環節，主要包括四方面的評價：

1.項目積分50%

芯片的使用和檢測；電路制作；匯報演講。

2.課堂表現10%

課堂紀律；學習態度10%。

3.能力表現10%

動手實踐；電路分析及調試。

4.企業評價30%

崗位認知；職業道德；工作態度。

通過本課程的學習，學生可以制作出聲光控制燈電路、八路搶答器電路、電子生日蠟燭電路、流水彩燈電路及直流數字電壓表和觀賞臺燈等。

課程教學以技術應用能力為培養主線，學生在項目訓練和任務的實現來經歷電路設計的整個工作過程，掌握必備知識，訓練技能。

參考文獻

[1]劉亞明.淺談實驗在數字電子技術基礎教學中的運用[J].職業技術，2010（01）.

[2]李芝.談新課改下的教學觀的轉變[J].中國農村教育，2010（01）.

[3]黃文強，張海玲.“教師服務意識下構建學生自主學習課堂教學模式”的實驗研究報告[R].

[4]季晶晶.新教師教學觀念的發展變化研究[D].華東師范大學，2010.

數字集成電路分析與設計范文第5篇

【關鍵詞】Multisim 雙電源 仿真分析

LM117/LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路，LM117/LM317 的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩壓器好。LM117/LM317 內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。通常LM117/LM317 不需要外接電容，使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓器高的多的紋波抑制比。利用LM117/LM317設計出正負連續可調的雙電源，通過實驗測試和軟件仿真，基本上可以滿足絕大多數運算放大器所需要的電壓幅度。

一、MultiSim仿真軟件簡介

MultiSim是一款將電子電路設計及其測試分析相集成的電路設計仿真軟件。它具備信號源、基本元器件、模擬數字集成電路、指示器件、控制部件、機電部件等各類元器件，可以對各類電路進行仿真，并且提供十多種虛擬儀器（如示波器、萬用表、信號發生器、波特圖圖示儀、功率表等），以及18種仿真分析功能（如直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、傅里葉分析、噪聲分析、直流掃描分析等）。由于元件庫中有若干個與實際元件相對應的現實性仿真元件模型，配合強大的仿真分析，使結果更精確、更可靠。

二、直流穩壓電源的理論基礎與電路設計原理分析

（一）直流穩壓電源的理論基礎

電子設備都需要穩定的直流電源供電，如基本放大電路中的集電極電源、運算放大器的雙電源等。這樣，就需要將市電電網的交流電，變換為直流電。對于小功率的直流電源，它一般由電源變壓、整流電路、濾波電路和穩壓電路組成。如圖1所示：

（二）直流穩壓電源電路設計的基本原理

電源變壓器的作用時將220V的電網電壓變換成所需要的交流電壓值。

整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的大小、方向都變化的電壓較低的交流電轉換成單向脈動直流電。單相整流電路的類型有半波整流、橋式全波整流、中心抽頭全波整流等。

濾波電路的主要任務是將整流后的單向脈動直流電壓中的紋波（單向脈動直流電中含的交流成分）濾除掉，使單向脈動電壓變成平滑的直流電壓。濾波電路的主要元件是電容和電感，以電容濾波電路最常用，其特點是電路簡單，輸出脈動較小，輸出電壓平均值增大，但輸出電壓隨負載變化較大。采用電容濾波時，輸出電壓的脈動程度與電容器的放電時間常數τ有關系，τ大一些，脈動就小一些，多采用大容量的電解電容。電容的耐壓值應大于它實際工作時所承受的最大電壓，耐壓值一般取所接工作電路電壓的1.5-2倍。為了降低輸出直流電壓的紋波系數（輸出電壓中交流分量占額定輸出直流電壓的百分比），正、負電源的濾波電路均采用一個1000μF/50V的電解電容。

濾波電路的輸出電壓雖已變得平滑，但輸出電壓隨負載變化較大，后面需接穩壓電路。穩壓電路的作用是當交流電源電壓波動、負載及溫度變化時，維持輸出穩定的直流電壓。穩壓電路的類型有分立元件穩壓和集成穩壓器穩壓，分立元件穩壓時，電路穩定性不好，而集成穩壓器穩壓具有體積小、電路簡單、穩壓精度高，可靠性高等優點，被廣泛采用。選擇集成穩壓器時應先確定穩壓器的類型，是固定式還是可調式，是正壓輸出還是負壓輸出，然后根據其額定電壓和額定電流選擇具體型號。

三、LM317、LM337正負連續可調的雙電源的仿真分析

運行Multisim10，在繪圖編輯器中選擇變壓器、整流二極管、電阻、電容、電位器、三端可調穩壓塊LM317、LM337等元件，組成LM317、LM337正負連續可調的雙電源電路。

調整電位器R5、R6，可以連續調節輸出電壓的大小。

其仿真的電路用波形如下圖所示。

四、結束語

應用Multisim10仿真軟件進行仿真教學，設計的雙直流穩壓電源的電路具有結構簡單、電源利用效率高、輸出電壓噪聲小、穩定精度高、可靠性高等特點，可以滿足高精度形狀測量儀的電感測頭信號處理電路中運算放大器的高穩定性的雙電源需求，增強整個測量系統的工作穩定性，最大限度地減小電源引起的測量誤差，提高測量精度。在課堂上使模擬電子技術教學更形象、靈活，更貼近工程實際，達到幫助學生理解原理，更好地掌握所學的知識的目的。尤其適用于綜合設計性實驗項目，可有效克服傳統實驗與實驗室開放的局限。通過對雙直流穩壓電源的分析設計、仿真測試可以看出，利用Multisim的虛擬電子實驗平臺，能實時直觀地反映電路設計的仿真結果，驗證電路正確性，可縮短設計周期，提高設計成功率。

學生可據所學知識和能力，自選實驗內容，自行設計電路方案，進行電路分析，從而掌握電子電路的設計與仿真分析過程，對提高學生動手能力和分析問題、解決問題的能力、綜合設計能力和創新能力，具有重要的意義。

參考文獻：