前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇仿真電路設計總結范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

仿真電路設計總結范文第1篇

1.電子技術課程設計的重點與要求

本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生創新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。

具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計；掌握電子系統設計的基本方法，了解電子系統設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。

2.電子技術課程設計的教學過程

電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。教學環節可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環節中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。

2.2設計與調試環節。

2.2.1前期準備、方案及電路設計。

前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統結構設計、具體電路設計。學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。

2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。

在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。

2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。

撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度。總結報告應包括以下方面：系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等。總結報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數據和波形并與計算結果比較分析；調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現實際操作能力，而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神，等等。

3.電子技術課程設計的步驟

在“電子技術基礎”理論課程教學中，通常只介紹單元電路的設計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術的發展，各種通用和專用的模擬和數字集成電路大量涌現，電子系統的設計除了單元電路的設計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統設計越來越重要，不過從教學訓練角度出發，課程設計仍應保留一定的單元電路內容。電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同（尤其單元電路的設計），但總體電路的設計步驟是基本相同的。電子電路的一般設計方法與步驟包括：總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

仿真電路設計總結范文第2篇

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。依據能力目標的不同，可以劃分不同的任務類型，并據此確定任務目標，設計任務結構。

關鍵詞：模擬電路電路設計教學模式

以大規模集成工藝為依托的各種數字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統的模擬電路的應用領域。但是現實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數字化系統都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術還是專業能力結構而言，模擬電子技術都處于較為底層的位置，通過該課程的學習獲取的知識、經驗、工程技術方法是順利學習上述專業幾乎所有其它專業課程的基礎。

模擬電路是教學難度相對較大的課程。其學習的困難性在于，學生是第一次接觸以半導體器件為核心的有源電路；模擬電路“數字化”、結構化程度低，表現出的物理現象和涉及的數學工具又較為復雜；模擬電路的工程技術方法很難實現程序化，常常需要依賴經驗知識解決問題。

電路設計是電子技術人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設計過程相當完整地體現了模擬電路技術應用能力的內容和要求。構建基于模擬電路設計的學習任務，依據設計工作過程組織教學活動，能夠較好地實現培養模擬電子技術應用能力的教學目標。

1、工作過程、能力與任務類型

一個較完整的電子系統電路設計的工作過程，包括：技術指標分析，方案設計，單元電路設計與參數調整，電路綜合聯調與性能測試。通過對模擬電路設計工作內容和過程的分析，完成電路原理設計過程必須具備的、應由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。因此模擬電路課程的學習任務有4種類型：識讀電原理圖和技術資料、單元電路設計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設計文件。

單元電路設計與電路綜合是基本任務，它引領其它類型任務和整個項目的實施完成。

不同類型的任務可以根據設計任務的需要和本身的復雜程度，作為單獨的任務存在，與相關的設計任務共同組成學習項目，也可以作為完成設計的準備知識存在于設計任務之中。例如，反饋放大器設計可以作為一個學習項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設計3個關聯的任務組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術文件是基本能力。電路設計，特別是在原理設計和電路結構設計時，極少原理性的創新，絕大多數是對已有電路的適用性改進和重新組合，這種改進和組合需要閱讀已有的設計資料，借鑒他人的技術經驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產方提供的產品規格書及典型應用電路。識讀電原理圖和技術文件對于形成和提高電路設計能力具有基礎性的意義。

目前，電子電路計算機輔助設計（EDA）包括電子工程設計的全過程，例如系統結構模擬、電路特性分析、在系統可編程器件開發、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術人員必須具備的專業技術能力之一。在模擬電路課程的學習任務中，主要是指應用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數的仿真測試與分析、編制設計文件等工作。

在電路設計的實際工作過程中，編寫設計文件是重要的工作內容和不可缺少的環節。沒有設計文件，無法進行初步設計完成以后的后繼工作。對于學習任務而言，編寫設計文件，是一個總結和提高的過程，有利于培養交流溝通能力和養成嚴謹的工作態度。設計文件也是判斷和評價項目或任務完成情況的重要依據。

2、任務目標

(1)電路識讀任務，是對針對設計任務收集技術資料（主要是可供設計參考的電路）并進行分析，屬于電路設計的準備工作，任務的目的是為完成設計任務建立必要的知識儲備。大致分為互相關聯的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術指標。依據符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎，作為專業入門課程，對此應該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術指標。根據電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區分電路單元，判斷電路功能。較復雜的電路系統都由單元電路構成，功能單一的單元電路也可以進一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩壓器可分為整流和穩壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎。3)指出電路的結構特點，估算分析電路技術指標。分析電路形式與結構，可以得出電路大致的技術性能指標，定性判斷元器件參數對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結構的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應范圍；甚至電源電壓也可以據以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設計任務目標包括典型單元電路設計與電子線路綜合設計，在定性分析的基礎上實現定量估算，自頂向下完成初步的設計。依據設計工作過程，可以分解為以下階段目標。1)正確理解任務要求，分析各項技術指標的含義。仔細研究任務的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術指標的含義，分析實現任務要求的技術途徑，這是完成設計的前提條件。2)設計總體框圖，分配技術指標。參考與任務相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術指標要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務，實現的方案可以有多個，應具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優的方案。

依據選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯系的模塊，將技術指標和功能分配給各個模塊。3)單元電路設計。依據模塊的功能和技術指標要求，參考典型電路，確定電路結構，計算元器件參數完成單元電路的初步設計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數比較繁瑣，需要進行多次調整才能達到技術指標要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數，觀測性能指標，直至滿足技術指標要求。5)電路聯調，測試技術指標。在單元電路完成逐步設計的基礎上，通常依據信號流向，逐級完成級聯和調試直至全部電路調試完成，系統技術指標達到設計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現。

(3)仿真測試調整任務的目標是在電子電路設計過程中實現較為精確的量化分析。其作用主要表現在3個方面。[3]1)驗證電路方案設計的正確性。當要求的系統功能確定之后，首先采用系統仿真或結構模擬的方法驗證系統方案的可行性，進而對構成系統的各單元電路結構進行模擬分析，以判斷電路結構設計的正確性及性能指標的可實現性。2)電路特性的優化設計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數、電路結構以及適當的系統穩定裕度，實現電路的優化設計。3)實現電路的模擬測試。電子電路的設計過程中大量的工作是元器件參數計算、各種數據測試及特性分析。在工程估算的基礎上，通過仿真測試與分析加以調整，能有效提高設計工作的效率。4)技術文件編寫要求在完成電路設計的同時編寫盡可能詳細的符合工程標準的技術文件，包括方案設計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術說明、元器件參數計算、技術指標與特性測試數據、元器件清單等。

3、任務結構及實施

一個典型的電路設計任務由工程背景描述、任務要求、基礎知識學習、設計方法與步驟、電路設計等學習單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內容主要包括電路功能、工程應用背景、技術發展背景介紹。工程背景描述的實質是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關于學習目標的問題。

3.2 任務要求

設計任務必須具備明確的工程應用背景，必須提出具體的設計要求（技術指標）。例如交流放大器設計任務，應明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩定性等要求等技術指標。提出任務要求，應依據由淺入深循序漸進的原則，從體現基本功能的一兩個技術指標開始，逐步增加技術指標數量，提高設計難度。

3.3基礎知識學習

基礎知識學習包括任務分析、相關理論知識學習、參考方案與參考電路分析及相應的基礎練習等。基礎知識的學習包括理論知識、技術知識、經驗知識和經驗技能的學習。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學生的發展能力起到更為持續和關鍵的作用。在工程實踐中學習和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應該以實現電路設計任務為依據，確定理論知識的學習內容和學習深度，力求將理論與實踐、數學方法與物理概念更緊密地結合起來。

提供設計參考的電路必須是工程電路，但學習是一個循序漸進的過程，基礎知識的學習會使用原理電路為學習對象，原理電路不能僅有電路結構和元器件標號，也要標注元器件主要參數，使學生在定性分析階段就能對電路參數有直觀的影像，逐步建立數量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學生是十分重要的。

3.4設計方法與步驟

不同功能和結構的電路，具體的設計內容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術要求不同，設計時考慮的重點、設計依據、電路結構等均有區別，但工程估算是貫穿整個設計過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設計步驟如下:

選擇反饋組態，選擇反饋深度，選擇反饋級數，確定放大級數，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結構，計算電路參數，仿真測試和參數調整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎之上。

3.5 電路設計

這是學生在相對獨立的情況下，完成電路設計的過程。盡量采用與前面4個學習單元及撰寫設計文件交叉進行的方式實施。

不同類型的學習任務，其結構不盡相同。但區別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學習任務以“定性分析、工程估算與仿真測試調整相結合”的方法實現。

4、結語

電路設計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據模擬電路原理設計過程構建學習任務，組織和實施教學過程，不僅能夠有效控制理論知識學習深度，促使學生較為自主地獲取經驗知識，并在獲取知識的同時實現知識轉換為技術應用能力，更有利于實現培養學生模擬電路技術應用能力的教學目標。

參考文獻

[1] Sergio Franco.基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計[M].西安交通大學出版社,2009.

[2] 謝自美 等.電子線路綜合設計[M].華中科技大學出版社,2006.

[3] 趙世強 等. 電子電路EDA技術[M].西安電子科技大學出版社,2000.

[4] M.Herpy.模擬集成電路[M].高等教育出版社,1984.

仿真電路設計總結范文第3篇

【關鍵詞】紅外報警；實驗教學；Protues

1.引言

隨著人們自身安全意識的提高，越來越多的需要報警與監控系統來保障居住以及公共場所的安全。紅外線是不可見光，具有很強的保密性和隱蔽性。因此，紅外報警電路以其簡單高效安全的特點，廣泛應用于各類安防系統中。而報警電路是模擬電子技術課程的必修課，培養電子專業學生利用模擬電路知識進行實際應用設計的能力，是電子電工實驗教學的主要目的。

結合紅外報警裝置需求量大的實際情況，設計簡易的紅外報警電路進行電子實驗教學，有利于提高學生的學習實踐能力，將所學的知識運用到實際當中。考慮到成本以及教學學時的限制，先基于Protues進行電路仿真測試，再采用常用實驗電子器件搭建硬件平臺，不僅使學生學習了軟件仿真方法，而且提高了硬件設計的能力。

實驗教學的目的主要是學習掌握紅外收發對管的工作特性，學習由運放構造電壓比較器的方法，了解穩壓管的工作原理及特性，掌握蜂鳴器的使用方法。

2.紅外報警電路設計

2.1 系統整體結構設計

如圖1所示，紅外報警電路主要包括兩個模塊，光檢測電路模塊和警鈴驅動電路模塊。光檢測電路用于檢測區域內是否有障礙物，警鈴驅動電路主要是根據檢測的結果判斷是否進行報警。

2.2 光檢測電路設計

光檢測模塊主要由紅外收發對管、分壓電阻、集成運放、以及穩壓電路構成，具體電路如圖2所示。

當沒有障礙物進入監視區時，即紅外對管D1、D2間無障礙物時，D2可以接收到D1發出的紅外光，D2反相導通，RD2很小，相應U1i+很小，運放U1滿足U1i+>U1i-，U1o=-12V。穩壓管D3正向導通，U2i+約為-0.7V。

當障礙物進入監視區時，紅外線被遮擋，D2無法接收到D1發出的紅外光，D2反相截止，U1i+增大至約為4V，此時運放U1滿足U1i+

光檢測電路主要實現將D1、D2間是否出現障礙物的情況反映到電壓U2i+上，方便警鈴驅動電路工作。

2.3 警鈴驅動電路設計

警鈴驅動電路主要包括電阻、運放、三極管以及蜂鳴器等構成，具體電路如圖3所示。

當沒有障礙物進入監視區時，即穩壓管D3正向導通，U2i+約為-0.7V時，U2i+經電壓跟隨器到三極管Q1的基極，三極管發射結反相偏置，Q1工作在截止區，蜂鳴器不工作。

當障礙物進入監視區時，即穩壓管D3反相導通，U2i+約為+4.4V時，經過運放U2構成的電壓跟隨器，將電壓全部引到三極管Q1的基極，使Q1工作在飽和狀態，驅動蜂鳴器工作發聲。U2構成的電跟隨器具有阻抗匹配和隔離作用。

警鈴驅動電路的作用主要是將U2i+的電壓變化反映到蜂鳴器的工作狀態，從而實現報警的功能。

3.紅外報警電路器件選取及原理

3.1 紅外收發對管

紅外發光管：發出波長約為940mm的紅外光，正向電壓下工作，正向特性與普通二極管相同。

紅外接收管：主要用于接收紅外發光管產生的紅外線光波。通常采用黑色樹脂封裝。管體頂端有一個小斜切平面，帶有這個斜切平面的一側引腳為負極。接收管應反相連接在電路中，它在接受和不接受紅外線時電阻會發生明顯的變化。

3.2 運算放大器

LM741是一種應用非常廣泛的通用運算放大器，紅外報警電路設計中主要利用集成運放的非線性特性。集成運放工作在非線性區時，輸出電壓不再隨輸入電壓線性增長，而是達到飽和。LM741引腳圖如圖4所示。

紅外報警電路設計時利用運放的非線性特性，構造了電壓比較器和電壓跟隨器，分別如圖5和圖6所示。

有障礙物進入監視區時，U1i+>U1i-，則U1o輸出正飽和電壓；無障礙物進入監視區時，U1i+

電壓跟隨器的顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低。在電路中利用LM741運放構成的電壓跟隨器起隔離的作用，電路將輸出電壓全部引入到集成運放的反相輸入端，使比例系數等于1，且集成運放的凈輸入電壓和凈輸入電流均為0，U2o=U2i+。

3.3 穩壓二極管

穩壓管是利用反向擊穿區的穩壓特性進行工作的，因此穩壓管在電路中要反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱為穩定電壓，不同類型穩壓管的穩定電壓也不一樣。紅外報警電路中使用4.7V的穩壓管。由穩壓管構成的穩壓電路如圖7所示。

穩壓管穩壓性能的好壞，可以用它的動態電阻r來表示：

顯然，對于同樣的電流變化量ΔI，穩壓管兩端的電壓變化量ΔU越小，動態電阻越小，穩壓管性能就越好。穩壓管的動態電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大，動態電阻越小。因此，為使穩壓效果好，工作電流要選得合適。電路中使用的是IN4732A穩壓管：最大功耗為1W，穩定電壓為4.7V，可以算出最大電流為：

3.4 蜂鳴器及其驅動電路

電路設計中使用的是有源蜂鳴器，接通一個大約5V的直流電源就可以工作。三極管起開關作用，基極高電平使三極管飽和導通，使蜂鳴器發聲；而基極低電平則使三極管截止，蜂鳴器停止發聲。實驗使用的是9013三極管，9013是一種NPN型硅小功率的三極管它是非常常見的晶體三極管，蜂鳴器驅動電路圖如圖8所示。

4.仿真結果及硬件平臺

通過電路設計以及器件的選型，利用Pro-tues虛擬仿真軟件進行電路仿真，得到結果與分析一致，具體仿真電路圖如圖9所示。

為便于學生獨立設計電路，采用基于面包板的硬件平臺搭建，方便實驗教學。硬件圖如圖10所示。

5.總結

紅外報警電路簡單安全，方便學生自己進行設計與仿真，提高了實驗教學的效率。將模擬電路知識與實際應用相結合，很好的激發了學生的學習興趣，有助于實驗教學進程的推進。紅外報警電路應用廣泛，聯系知識緊密，很好提高了動手能力，經過實驗教學試驗，得到良好的效果。

參考文獻

[1]趙新華，郝陽.紅外報警系統設計[J].應用科技，2013， 40（2）：47-52.

[2]徐倩，譚子尤.基于單片機控制的紅外線報警系統的設計[J].懷化學院學報，200827（8）：60-62.

[3]高秀娥.電工電子實驗教學新思路[J].實驗科學與技術，2004（1）：87-88.

[4]葉繼英.Protues在模電實驗教學中的應用[J].科技資訊，2008（14）：140-141.

作者簡介：

徐璐（1990—），女，碩士研究生，主要研究方向：電子技術與變頻調速。

仿真電路設計總結范文第4篇

本文對目前在電子電氣通信專業的課程高頻電子線路實驗提出了改進思路，針對目前在實驗中采用軟件仿真代替搭建實驗電路的流行做法，提出了商榷。本文建議在低年級短學期階段讓學生接觸電路板制作、高頻防電磁干擾設計準則，通過制作通用高頻電路板并調試高頻電路，接觸高頻電路設計，激發學生今后學習電路的興趣，培養電路調試能力，縮短未來高頻電路實驗需要的時間，在高頻實驗中將軟件仿真和電路搭建調試結合，用軟件仿真驗證理論知識，用搭建電路實現功能。

關鍵詞

電子線路；實驗；仿真；電路搭建

1前言

高頻電子線路課程，又稱通信電子線路，是高校電子、電氣、通信專業的必修課程，由于該課程工程實踐性較強，通常必須配有相應的實驗課程。通過調查目前國內高校針對該課程相應的實驗課程設計，我們發現目前該課程理論階段一般設置課時為36-64學時，而相應的實驗通常有10-24課時。高頻電路類似于樂高積木，即其每個部分基本功能實現都具有固定的經典電路，整體電路設計需要根據電路參數計算，在每個功能部分從幾個經典電路中選擇合適的一個即可，這樣多個基本功能電路采用樂高積木般組合搭建而成最終電路，這點與低頻電路不同，低頻電路很多時候需要自己設計，而高頻主要還是“搭積木”。這樣看似乎該課程實驗很簡單，其實不然，在很多側重理工的大學（通常這類大學對該課程要求更高、賦予更多課時），該課程和對應的實驗課均被稱為“殺手課程”，很多學生提起來都頭疼。高頻電路實驗主要是對教授的經典電路進行驗證，因此設計部分不是難點，實驗的難點在于如何成功調試電路。在實際實驗中常常會出現設計驗證成功，但電路不成功的情況，比如高頻振蕩電路無論如何都無法起振、功率放大電路輸出信號嚴重失真等現象，這源于高頻電路中電磁干擾很嚴重，為消除電磁干擾對走線的粗細、走線的拐角、電源線的布設位置、接地處理、哪里需要添加去耦合電容、去耦合電容的容值選取多大等等均需要經驗，因此有種說法：“能設計開發模擬高頻電路的工程師如同老中醫，越老越珍貴。”而這些知識理論上很容易，遠比高頻電路設計計算容易理解，但實際應用時頗有“大音希聲，大象無形”的感慨———飄渺難以把握的感覺，調試相同的2個PCB版，一個很容易就調通了，另一個無論如何效果不好。

2當前實驗課程設計現狀及問題

正是為了避免高頻電路設計容易、調試難的這個特點，當前很多學校在高頻電路實驗中普遍采用兩種方式：（1）軟件仿真，目前常用的實驗仿真軟件有Candence中的pSpice，NI公司的multisim，其中multisim在目前高校應用是最廣泛的；（2）使用現成的調試好的實驗板/箱，同學只需要改變電路中某個器件的參數，然后通過使用濾波器測試輸出變化即可。在我們調研中發現以上兩種方式目前前者約占60%出頭，并且近幾年來有越來越受歡迎的趨勢，后者約占40%。無論采用以上哪種方式進行實驗，均避開了電路調試這個環節，的確電路調試時間遠大于設計所花費時間，并且可能最終電路還調試不好，而以上兩種方式只有做實驗快慢的問題，絕不會出現實驗做不出的問題，老師減少了工作強度，學生能完成實驗，大家皆大歡喜。我校高頻電子線路實驗以上兩種方式都采用，我們對以上兩種實驗方式的反思來自于本校近幾年畢業生的反饋，很多在學校動手能力較強、成績比較好的學生反映，在實際工作中進行電路設計和調試，設計還比較簡單，如何選擇器件參數也會計算，但當PCB板做好需要調試時若電路出現問題，根本就不知所措，沒有任何頭緒，不知道從哪里開始排查，單位里老工程師問是否大學里做過實驗？答曰做過，軟件仿真直接在實驗板上測試的。他們反饋希望在大學學習階段盡早接觸實際電路設計調試。我們認為仿真軟件代替實驗，固然可以使得實驗變得簡單，學生能夠用鼠標鍵盤改變電路中某個元件的參數，輕而易舉地測得某個位置參數變化對輸出的影響，對所學理論有直觀感性的認識，但親手搭建實驗電路也是必不可少的。因此目前對高頻電路的設計實驗，還是應該以軟件仿真、實驗板測試和實際電路設計調試相結合，不可簡單用一個代替另一個。但做高頻實際電路，需要的時間很長，不可控因素較多，而大學高頻電路實驗課程一般有10-24學時，有的學校甚至少至只有6學時，在如此少的時間內面對復雜電磁干擾下的電路，能調試成功電路的難度還是相當大，如果學生經過很長時間不能完成電路，他們就會感到沮喪，徹底喪失了學習的興趣。

3實驗改革思路

為了保證實驗能達到驗證電路設計理論、調試電路的目的，同時在此前提下將任務簡單化，筆者提出了高頻電路系列實驗的改革方案，即“從娃娃抓起”，將該實驗分兩個分階段完成，從大學一年級就逐步開始實施。改革的基本思路是將該實驗進行分解，其中某些分解的部分與其他課程實驗、實習、短學期相結合，并將這些結合后的實驗結果用于后續的高頻電路實驗中，相當于拉長了該課程的實際實驗學時，具體思路為將整個高頻電路實驗分為兩個階段：第一階段為第二學期的短學期電子線路實習階段，在此階段完成部分高頻電路實驗內容；第二階段為第六學期的高頻電路實驗階段，在此階段完成高頻電路具體功能實現的調試和學習。

3.1第一階段改革方案

首先由高頻電路實驗教師設計一個通用的高頻電路實驗版，在這個實驗版上可以完成目前高頻電路實驗課程需要的所有實驗。這步由高頻電子線路實驗課老師和理論課教師合作商討完成，無需學生參與。教師將該通用板的原理圖和PCB圖交給負責一年級暑假電子線路實習的老師，通常電子、通信、電氣專業在一年級暑假會有電子線路短學期實習，這時候學生們實際上還沒有接觸電路設計的任何理論知識，以往短學期實習是讓他們學習使用制電路圖軟件，并最終做出實際電路，而電路多來自于在這之后的二年級低頻電子線路課程，改革后將短學期實習內容略做修改：學習使用制版圖的軟件，學習高頻防電磁干擾的基本設計理念，根據老師給出的原理圖畫出PCB圖。由于此時的學生既沒有電路基本知識也無調試電路板的經驗，僅有在步驟（2）中學習到的一些理論，在此情況下他們畫出的PCB圖必然和能實際應用的PCB圖有很大差異，因此需要短學期指導教師的糾錯：在同學上交自己的PCB圖后，短學期指導老師將高頻電路實驗老師設計的PCB圖發給每個同學，同學自己比較兩個PCB設計的差異，對照在步驟（2）中高頻設計基本理念，分析自己的設計與老師給出的設計中有哪些不同？這些差異中哪些是無關緊要的？哪些部分是違背了高頻設計基本理念的？寫出總結報告，并根據參考圖修改自己的通用電路板的PCB圖，在此過程中有任何疑問可以與短學期指導老師和高頻電子線路實驗老師商榷，最終完成制版。電路焊接練習：當通用PCB版制成后，由高頻電路實驗老師給出高頻電路中的幾個常用電路（每個電路是PCB的一部分），由學生自行選擇哪個電路（或者說PCB板哪個部分）進行焊接練習。考慮到此時的同學們沒有電路分析知識，這里我們推薦選擇高頻振蕩電路或者高頻小信號放大電路，因為這兩個電路調試相對簡單，每個同學任選一個作為焊接電路，將分體元件焊接在PCB板上，分體元件由短學期指導老師統一采購分發給同學們。此過程沒有改變電路實習短學期的教學目的———訓練學生焊接電路，電路所使用的器件、各個器件參數均由高頻電路實驗老師指定，學生僅在此過程中練習焊接技術。短學期實習階段的電路調試，此電路調試不同于高頻電路實驗課的調試，在此階段同學們主要檢查電路是否虛焊，有無短路等問題（這些問題必須在短學期解決），學會使用各種測量儀器，具體電路效果的調試需要應用電路理論知識解決問題，此階段同學們還不具備條件，如果前面的調試都順利完成，則老師可以指導學生完成進一步的簡單效果測試。電路調試過程中，不僅負責電路實習的老師在場，高頻電子線路實驗老師也要在場，幫助帶領同學們解決遇到的問題。由于短學期實習時間較長，并且時間集中，相比于高年級的實驗課時時間上充裕了很多，通過電路調試中解決問題的過程，同學們學會了示波器等測試儀器的使用方法，由于電路原理對于一年級的同學還是沒有概念的，因此每一步驟的調試都要在老師指導下進行，比如測量輸入信號后測試三極管輸出，三極管的輸出放大信號應該是輸入信號的多少倍，老師必須告訴同學倍數的范圍在多少以內是合理的，諸如此類。對應高頻電磁干擾的問題，老師不能直接告訴學生如何處理，而要求學生自己通過上網查資料的方式找答案，這部分知識對理論要求不高，所以學生即使沒有學過電路知識也可以理解，再經過一段學生自己找資料解決問題的階段后，高頻電路實驗老師幫助學生一起解決電磁干擾的問題。通過一年級的短學期經歷，激發同學們對電路設計的興趣，而興趣往往是最好的老師，引導他們在二年級時學習低頻電路有好奇心，學習的主觀能動性更強，學習效果更好。低頻電路是高頻電路的基礎課程，只有低頻電路學好了，高頻電路才有可能學好，所以適當調整一年級短學期實習內容，可以為后續課程打下良好的基礎。另外，通過短學期的學習，學生有充裕的時間調試電路板，學習高頻防止電磁干擾的方法等，這樣可以提高在高頻電路實驗中的效率，減少調試電路所花費的時間。

3.2第二階段改革方案

我們建議在高頻電路實驗中將軟件仿真與硬件電路調試結合，進行實驗設計，比如在經典高頻功率放大器電路實驗中，先用軟件仿真電路，通過更改負載值、基極電壓，調整分壓值，更改輸入電源電壓等，在軟件中觀察輸出電壓、電流的變化，并畫出對應曲線，將該曲線與理論曲線相比較，驗證理論，正如前面所述，這樣實驗花費時間較少，難度低，學生都能做出來，不會有挫敗感進而喪失學習的興趣。然后固定各部分參數值，讓學生使用他們自己一年級短學期制作的分離元件搭建高頻功率放大電路，進行功能調試，即用焊接好的電路板達到設計功能要求，由于已經在一年級處理過電磁干擾的問題了，此時工作量大為減少，他們面對新的高頻電路無法工作時，惶恐感沒那么強烈，多少還是有些經驗的，加上實驗老師的輔導協同幫助，絕大部分同學有能力在規定時間內解決問題。然后我們采用反向設計法進行實驗：在現成的實驗箱中任選一功能模塊，這些模塊都是二層電路板設計，對這個功能首先學生進行電路設計，為加快時間只需完成原理圖設計即可，然后學生被要求畫出試驗箱中該模塊的電路，比較自己設計的電路與實際電路之間的異同，分析為什么會出現這些差異？這些差異哪些是允許的、無關緊要的，哪些是由于設計不當引發而必須改正的，寫出分析報告。通過反向設計，同學們能體會到理論和實踐的差異，在今后的工作中不可掉以輕心，多思考，積累經驗。

4總結

我們三年前進行高頻電子線路課程改革，在改革的第一年在一年級同學短學期期間也要求二年級同學一道參與制作PCB板、焊接元器件，到了三年級下學期這些同學學習高頻電路時，他們已經迫不及待要驗證自己以往的勞動成果了，調試電路時主動性大大增強，幾乎沒有人像以往那樣什么問題都等老師來解決，很多同學自發組成討論組，自己上網查資料，基本能做到獨立調試好電路，相比用軟件仿真和用實驗板，教師在該課程實驗階段的工作量會有些增加，同學們在規定學時內完成實驗電路調試也是可行的，教師和學生的壓力均在可承受范圍內，但實際能力得到了更多的鍛煉。

作者：侯俊 陳文 單位：上海理工大學光電信息與計算機工程學院 上海應用技術學院

參考文獻

[1]楊雪.大學生實踐能力培養模式研究[J].科教文匯,2015(12):48-49.

[2]陳耿彪,黃浩銘.基于載體、技術與分組三維交互的本科實驗教學[J].教學研究,2014(6):101-103.

[3]劉穎,王向軍,單潮龍,劉德紅.虛擬和實際相結合的電路實驗考核方法探索[J].實驗室研究與探索,2013(11):290-292.

[4]張建紅,賀林.電路實驗考核創新研究與實踐[J].創新體系建設,2013(10):244.

仿真電路設計總結范文第5篇

摘要：Multisim 是一款穩定性強，操作簡單的電子設計軟件。本文利用該軟件，與若干門電路，來設計一個檢測交通燈是否正常工作的簡易檢測電路。通過實驗仿真，說明利用Multisim 軟件可以設計出這種檢測電路。

關鍵詞 ：門電路Multisim 交通燈檢測

1 Multisim 軟件簡介

Multisim 作為一款專門的軟件，主要用于電子線路的仿真與設計，為Windows 下運行的個人桌面電子設計工具，Multisim 是一個完整的集成化設計環境。Multisim 計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決計算機因配置低端而不能解決實際工作這一現實問題。用戶可以將理論知識用計算機進行仿真，同時可以用虛擬儀器技術創造出真正的儀表。

2 交通燈檢測電路設計

2.1 邏輯轉換器

Multisim 對EWB 的元器件庫進行了擴充，主要包括基本元件、半導體器件、運算放大器、DAC、ADC 及其他各種部件，并且通過元件編輯器，用戶可以自行創建、修改所需的元件模型，通過網站或其商進一步獲得元件模型的擴充，以及更新服務等。本文利用邏輯轉換器進行邏輯分析，最終將分析好的真值表轉換成邏輯表達式。利用邏輯轉換器，可以大幅度地減少設計人員的工作量，并且可以任意調整邏輯值，如圖1。

打開邏輯轉換器之后，激活A、B、C 三個按鈕，點擊之后，邏輯轉換器自動把二進制的0-7 顯示出來，按照交通燈檢測電路的設計思想，將輸出部分調整到合適的邏輯，如圖2 所示。

設計好真值表之后，點擊右側菜單里面的第三個選項，邏輯轉換器會根據設計好的真值表自動填充邏輯表達式，如圖3 所示。

同樣的，也可以選擇右側的第四個選項，這個選項是根據真值表自動生成化簡后的邏輯表達式，也可以設計出交通燈檢測電路。本文采用自動生成最簡化的邏輯表達式的辦法。

2.2 電路設計與仿真

Multisim 的分析手段比較完備，除了EWB 提供的直流工作點分析、交流分析等分析外，Multisim 新增了直流掃描分析、批處理分析等，使得一般電子電路的分析設計要求，在一定程度上都能夠得到滿足。Multisim 的仿真能力同樣非常強大，對于Multisim 來說，一方面可以對電路、數字電路的仿真進行模擬，另一方面可以對數模混合仿真進行模擬，尤其是可以模擬射頻(RF)電路。如果仿真失敗，在這種情況下，會顯示相應的出錯信息，同時提示出錯的原因，并且可以隨時儲存、打印仿真結果。

本文除了使用門電路外，采用三個單刀雙擲開關，用來表示交通燈的紅、黃、綠三種顏色是否正常工作，本文設定邏輯“0”為三種顏色正常工作，邏輯“1”為三種顏色異常工作；顯示部分使用一枚發出藍光的燈泡，當交通燈的三種顏色出現異常工作時，燈泡發光；反之，如果燈泡不亮，表示正常工作；使用+12V 的供電電源用來驅動輸入端。

所設計電路圖如圖4。

3 總結

通過對Multisim 軟件若干門電路進行仿真實驗，該電路能順利地實現交通燈的檢測功能，在日常工作中可以利用該電路實現十字路口位置功能較復雜的交通燈檢測。

參考文獻：

[1]孟鳳果.電子測量技術（第2 版）[M].機械工業出版社，2012.1.

[2]閻石.數字電子技術基礎（第5 版）[M].高等教育出版社，2006.5.