緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇虛擬仿真電子技術(shù)范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0000-00

電子技術(shù)行業(yè)的各類(lèi)設(shè)備產(chǎn)品必須具備良好的設(shè)計(jì)方案才能夠保障其工作狀態(tài)的理想。電子行業(yè)具有產(chǎn)品更新快研發(fā)周期短的特點(diǎn)。為了滿(mǎn)足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求，加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級(jí)，在核心技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，電子行業(yè)必須采用新的研究方法和技術(shù)。虛擬仿真研究是目前電子行業(yè)所廣泛采用的一種新的方法和技術(shù)。本文即以直流穩(wěn)壓電源以及數(shù)控機(jī)床為切入點(diǎn)，對(duì)虛擬仿真技術(shù)在上述兩個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用要點(diǎn)及價(jià)值進(jìn)行分析與探討。

1 虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也可稱(chēng)之為模擬技術(shù)，技術(shù)核心是用一個(gè)完全虛擬的系統(tǒng)對(duì)另一個(gè)真實(shí)存在的系統(tǒng)進(jìn)行模擬。此項(xiàng)技術(shù)涉及到多個(gè)學(xué)科，是計(jì)算機(jī)圖形、人機(jī)交互、傳感技術(shù)、以及人工智能等多個(gè)學(xué)科的交叉綜合領(lǐng)域。虛擬仿真技術(shù)主要包括三個(gè)方面的含義：第一是借助于計(jì)算機(jī)所生成環(huán)境具有虛擬性的特點(diǎn)；第二是人對(duì)這種虛擬環(huán)境的感知是高度逼真的；第三則是人可以通過(guò)自然的方法與虛擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互，系統(tǒng)可響應(yīng)人的動(dòng)作并作出合理的反應(yīng)。

當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于包括汽車(chē)制造、道路橋梁、油田礦井、教育教學(xué)、電子技術(shù)、以及水利電力等在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)中，體現(xiàn)出了包括交互性、沉浸性、虛幻性、以及逼真性這四個(gè)方面的特點(diǎn)。對(duì)于電子技術(shù)行業(yè)而言，虛擬仿真技術(shù)的最主要優(yōu)勢(shì)是可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)或優(yōu)化方案在實(shí)踐前通過(guò)高度仿真的模擬環(huán)境進(jìn)行分析，以驗(yàn)證方案的可靠性以及有效性，兼顧實(shí)現(xiàn)了提高效率，縮短周期，以及控制費(fèi)用等方面的性能優(yōu)勢(shì)，有推廣價(jià)值。

2 虛擬仿真技術(shù)在直流穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用

直流穩(wěn)壓電源的組成部分包括電源變壓器、濾波電路、整流電路、以及穩(wěn)壓電路四個(gè)部分。電網(wǎng)供給的交流電壓在經(jīng)過(guò)電源變壓器降壓處理后得到與電路需求相對(duì)應(yīng)的交流電壓，然后經(jīng)由整流電路變化為方向恒定、大小伴隨時(shí)間變化而變化的單線脈動(dòng)電壓，并經(jīng)過(guò)濾波電路進(jìn)行濾過(guò)（濾過(guò)交流分量），通過(guò)此環(huán)節(jié)處理后得到相對(duì)平滑的脈動(dòng)電壓。最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路處理，以確保電網(wǎng)電壓以及負(fù)載水平在發(fā)生改變時(shí)電壓維持在穩(wěn)定狀態(tài)下。為更加清晰的了解整個(gè)電路的工作原理與運(yùn)行情況，可以借助于虛擬仿真軟件，在軟件模擬環(huán)境下通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)或調(diào)整電路結(jié)構(gòu)的方式觀察示波器所呈現(xiàn)出的波形變化。本研究中引入Multisim10虛擬仿真軟件，該軟件借助于圖形方式創(chuàng)建電路，具有界面直觀、操作簡(jiǎn)便、調(diào)用方便等優(yōu)勢(shì)。本軟件提供有包括交流、直流等在內(nèi)的17種分析方法，虛擬仿真能力強(qiáng)大。

整流電路仿真分析下全波整流與半波整流波形圖如下圖1所示。結(jié)合圖1：4個(gè)二極管所構(gòu)成橋式全波整流電路，其核心作用是將正弦變化的電壓演變?yōu)槊}動(dòng)電壓。通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)J1為開(kāi)啟狀態(tài)的方式，對(duì)整流器在二極管損壞狀態(tài)下所產(chǎn)生的開(kāi)路情況進(jìn)行模擬。則全波整流轉(zhuǎn)換為半波整流，半波整流下所對(duì)應(yīng)輸出電壓為0.45*全波整流電壓。

通過(guò)對(duì)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)中J2開(kāi)關(guān)進(jìn)行接通或斷開(kāi)的方式能夠?qū)Ρ炔ㄐ斡^察得到：在電容接入電路內(nèi)后，輸出電壓平滑程度明顯提高，波紋得到有效控制，同時(shí)輸出電壓平均值也有一定的增加。其依據(jù)是：在電容接入電路內(nèi)后，電容可有效存儲(chǔ)電荷，同時(shí)對(duì)高頻分量而言容抗腳下，從而電流中的交流成分可通過(guò)電容C1而被旁路。在電容維持恒定的狀態(tài)下，可通過(guò)調(diào)整負(fù)載電阻運(yùn)行仿真的方式，使示波器分別顯示濾波器輸出波形，仿真結(jié)果如下圖2所示。結(jié)合圖2來(lái)看，電容放電時(shí)間常數(shù)為RC。在C為恒定狀態(tài)下時(shí)，R取值越高則意味著放電速度越緩慢，輸出波形更加平滑，輸出電壓值更小；在R為定值狀態(tài)下時(shí)，電容器容量越大則意味著放電越慢，所對(duì)應(yīng)輸出波紋越小，輸出電壓值更大。

除此以外，通過(guò)對(duì)虛擬仿真軟件的合理應(yīng)用，還能夠?qū)χ绷鞣€(wěn)壓電路的改進(jìn)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以確保改進(jìn)方案的實(shí)施效果理想。以某直流穩(wěn)壓電路對(duì)集成電路以及自保電路的改進(jìn)方案而言，為驗(yàn)證該方案的可靠性，借助于Multisim10虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作方法為：在Multisim10虛擬仿真軟件按照改進(jìn)方案構(gòu)建直流穩(wěn)壓電壓仿真點(diǎn)圖，以供電電壓220V（±10%）為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行虛擬仿真。借助于4綜虛擬示波器對(duì)各點(diǎn)波形進(jìn)行觀察并讀值，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖3所示。結(jié)合圖2可見(jiàn)：經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，直流穩(wěn)壓電路波形脈動(dòng)被控制在較小范圍內(nèi)，電壓輸出穩(wěn)定程度高，可保持在12.036V左右，經(jīng)計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)為0.015（符合

3 虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

數(shù)控加工是現(xiàn)代模具CAD/CAM加工體系中不可或缺的重要內(nèi)容之一。以五軸數(shù)控加工技術(shù)為例，所對(duì)應(yīng)的模具工件性狀復(fù)雜，對(duì)表面質(zhì)量要求高，因此對(duì)銑削加工提出了非常嚴(yán)格的要求。五軸加工在完成最后一次裝夾后，可以從多個(gè)面加工工件，其優(yōu)勢(shì)在于節(jié)約了大量的裝夾時(shí)間以及輔助測(cè)量裝置，且加工位置精度更高。在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)及性能驗(yàn)證中通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的合理應(yīng)用，一方面能夠使數(shù)控機(jī)床充分且合理的應(yīng)用于對(duì)模具以及機(jī)械產(chǎn)品的加工中，另一方面能夠?yàn)檎_且充分的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，完成更多模具以及機(jī)械產(chǎn)品加工提供保障。以某單葉片曲面零件數(shù)控加工實(shí)例為例，采用五軸加工方案，引入五軸五聯(lián)動(dòng)編程開(kāi)發(fā)技術(shù)，同時(shí)對(duì)后置技術(shù)進(jìn)行了編程制定。為進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)控機(jī)床五軸五聯(lián)動(dòng)方案的編程程序正確性以及后置處理結(jié)果的可靠性，借助于虛擬仿真技術(shù)，在仿真軟件所提供虛擬環(huán)境下參照數(shù)控機(jī)床實(shí)際配置構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｌ摂M仿真結(jié)果顯示：所模擬機(jī)床在對(duì)零件進(jìn)行加工的全過(guò)程中刀具路徑未發(fā)生偏差，加工零件性狀基本與設(shè)計(jì)要求相符合。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究中針對(duì)虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)行業(yè)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析及探究，通過(guò)上述分析不難發(fā)現(xiàn)：在電子技術(shù)行業(yè)中積極應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)能夠有效解決以往設(shè)計(jì)方案直接應(yīng)用于實(shí)踐中存在的浪費(fèi)或失誤問(wèn)題，避免了不必要的事故產(chǎn)生，可以有效提高電子技術(shù)產(chǎn)品及相關(guān)設(shè)備的使用壽命與性能，對(duì)促進(jìn)電子技術(shù)行業(yè)的發(fā)展也有重要價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳軍，周曉平，郝江濤 等.基于MatLab & Simulink的電工電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2015（3）：57-60.

[2] 趙麗梅.Electronics workbench在電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育（綜合版），2001（12）：58-59.

篇（2）

情景教學(xué)法是適合中職院校學(xué)生的一種教學(xué)方式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生可以更快的融入到課堂教學(xué)中，情景的設(shè)計(jì)可以和實(shí)際情況相結(jié)合。虛擬仿真技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)可以在課堂上給學(xué)生模擬真實(shí)環(huán)境的平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，改變目前只能進(jìn)行理論教學(xué)的現(xiàn)狀。

電子技術(shù)教學(xué)中更多是進(jìn)行電路的教學(xué)，虛擬仿真技術(shù)可以有效的將真實(shí)的電路工作情況給學(xué)生呈現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生可以親自觀察所有復(fù)雜的電路情況。使教學(xué)不再局限于苦思冥想的抽象理論教學(xué)中，而是能夠更直觀、更明了在虛擬平臺(tái)上給學(xué)生展現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生直白的理解理論知識(shí)。例如利用flash動(dòng)畫(huà)將PN結(jié)的多子的擴(kuò)散和少子的漂移直觀的表現(xiàn)出來(lái)，以利于學(xué)生對(duì)PN結(jié)概念、形成過(guò)程以及導(dǎo)通條件的理解。

再如將電子技術(shù)教學(xué)中放大電路的電阻、電容、晶體管、電源通過(guò)虛擬技術(shù)multisim模擬出來(lái)，再采用multisim里模擬測(cè)量工具直觀的測(cè)出電壓、電流的關(guān)系，從而更好地理解晶體管的放大、飽和、截止，以及放大電路三種組態(tài)。有了直觀的呈現(xiàn)，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)積極性得到提高就解決了學(xué)習(xí)的根本問(wèn)題。

2虛擬仿真技術(shù)能架起理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁

課堂上學(xué)生的參與度直接影響著課堂氣氛，虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，讓學(xué)生更主動(dòng)的參與課堂教學(xué)，對(duì)知識(shí)的掌握更加牢固。中職院校進(jìn)行電子技術(shù)教學(xué)時(shí)的重點(diǎn)就是電路教學(xué)，可以利用虛擬技術(shù)將實(shí)際的電路操作臺(tái)在課堂上模擬出來(lái)，讓學(xué)生可以真正的動(dòng)手將電路中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行解決，從實(shí)際操作中掌握知識(shí)點(diǎn)、理解理論知識(shí)，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生畢業(yè)后更容易接手實(shí)際工作，達(dá)到出校園就有能力進(jìn)入社會(huì)的培養(yǎng)目標(biāo)。

3虛擬仿真技術(shù)中穿插小組探討式教學(xué)，更有利于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)

探討式教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和自主學(xué)習(xí)的能力，電子技術(shù)教學(xué)僅僅依靠教師是不夠的，更多的是需要學(xué)生自己進(jìn)行探索，將教師講授的知識(shí)自己實(shí)踐、驗(yàn)證之后才能更好的掌握，虛擬仿真技術(shù)在課堂上的應(yīng)用就是給學(xué)生提供一個(gè)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)探討的平臺(tái)。

電子技術(shù)教學(xué)中對(duì)電路的分辨是所有教學(xué)的基礎(chǔ)，對(duì)于電路的理解和學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生以小組的形式利用仿真虛擬技術(shù)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，找到各種電路圖之間的區(qū)別，加深學(xué)生的記憶，從而更好的掌握對(duì)電路圖的分辨能力。例如同一個(gè)電路各組件可以有不同的取值，讓學(xué)生一小組討論各取值之間的理論情況，通過(guò)Multisim等仿真技術(shù)加以驗(yàn)證。

再例如讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)整流電路理論的學(xué)習(xí)，各自設(shè)計(jì)整流電路，最后在Multisim實(shí)現(xiàn)出來(lái)，以小組的形式討論誰(shuí)的設(shè)計(jì)更成功，成功了，成功在哪？失敗了，錯(cuò)在什么地方。通過(guò)小組的探討，與其他同學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果的對(duì)比，學(xué)生能找到自己的問(wèn)題所在，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

而且虛擬仿真不需要耗材，在虛擬仿真軟件上面可以隨意設(shè)置原件參數(shù)，也不會(huì)把設(shè)備燒壞，這樣更有利于學(xué)生大膽的嘗試和創(chuàng)新。

4應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)存在一定的挑戰(zhàn)

目前虛擬仿真技術(shù)并沒(méi)有在所有院校的電子技術(shù)教學(xué)中得到應(yīng)用，主要原因就是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的教師對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，還無(wú)法完全掌握這門(mén)技術(shù)以便應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，因此，想要更好的應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，首要條件就是要在學(xué)校內(nèi)組建一支教師隊(duì)伍專(zhuān)門(mén)進(jìn)行該技術(shù)的研究學(xué)習(xí)，熟練掌握是基礎(chǔ)，還要有能力對(duì)其他教師進(jìn)行指導(dǎo)，使虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中得到普及。進(jìn)行電子技術(shù)教學(xué)的教師更應(yīng)該積極主動(dòng)的進(jìn)行學(xué)習(xí)，使課堂教學(xué)的氣氛更加輕松愉快，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到提升。

5虛擬的模擬操作應(yīng)該與實(shí)際操作結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)雖然可以在課堂上讓學(xué)生體會(huì)實(shí)際操作的感覺(jué)，但是卻不可以完全代替實(shí)際操作，因?yàn)槟M操作系統(tǒng)是人工設(shè)置的，很多實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)的情況在虛擬系統(tǒng)中并不能夠完全體現(xiàn)，所以仿真虛擬系統(tǒng)的應(yīng)用在電子技術(shù)教學(xué)中只是起到了輔助作用，實(shí)際的操作練習(xí)也是很重要的，絕不可以將實(shí)際操作的重要性忽略掉，而是應(yīng)該將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行綜合教學(xué)，有效的提高學(xué)生的電子技術(shù)操作水平。

6結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)科技的進(jìn)步發(fā)展在中職教學(xué)中得到了充分的體現(xiàn)，尤其在電子技術(shù)的教學(xué)上更是有著很大的意義，虛擬仿真技術(shù)在中職的電子技術(shù)教學(xué)中得到應(yīng)用是提升學(xué)生實(shí)際操作能力的途徑之一，使學(xué)生未來(lái)適應(yīng)工作的能力得到加強(qiáng)，讓學(xué)生走出校園就可以得到企業(yè)單位的認(rèn)可，增加學(xué)生的就業(yè)概率，使學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)力極強(qiáng)的社會(huì)上更容易站穩(wěn)腳跟，獲得更大的發(fā)展機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳閩蜀.虛擬仿真技術(shù)在中職電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].蘭州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（03）：111-112.

[2]徐冬冬.中職電子技術(shù)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用[J].大東方，2016（04）：195.

篇（3）

Keywords virtual simulation experiment； electronic technology； teaching reform； application

相對(duì)于傳統(tǒng)的電子線路實(shí)驗(yàn)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的演示結(jié)果與理論值之間的誤差更小，參數(shù)修改更方便，且電路構(gòu)造靈活，擴(kuò)展性非常強(qiáng)，故目前高校電子技術(shù)教學(xué)改革中不約而同地引入了虛擬仿真技術(shù)，本文將針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高校電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討，從而增強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用效果，提高高校電子技術(shù)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量及滿(mǎn)足培養(yǎng)電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人才的需要。[1]

1 虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀

電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，而在課堂上，由于在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)繁瑣且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，教師無(wú)法在課堂上演示所有實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在一般學(xué)校采用的方法是老師講授完相關(guān)理論知識(shí)后再由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，這樣容易面造成了理論和實(shí)際的分離；另外電子技術(shù)高速發(fā)展，新電路、新器件不斷涌現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)室受條件限制無(wú)法及時(shí)滿(mǎn)足各種電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試要求，實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺失影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果。

為解決此問(wèn)題，一味地依靠教師的理論教學(xué)是不夠的，只有課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，才能夠從根本上解決。虛擬仿真技術(shù)是把Multisim仿真軟件運(yùn)用在PC平臺(tái)上，作為圖形操作的界面，與相似的現(xiàn)實(shí)中電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)連接，工作臺(tái)能夠完成與現(xiàn)實(shí)一樣的實(shí)驗(yàn)操作。[2]由于虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用范圍主要是電子電路分析、設(shè)計(jì)及仿真方面，所以普遍采用的是一種EDA軟件，因?yàn)槠鋵?shí)踐效果強(qiáng)，環(huán)境模擬逼真，教師對(duì)這類(lèi)軟件的操作也比較便利，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中也能夠靈活地對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、電路改造等進(jìn)行模擬，能夠滿(mǎn)足學(xué)生的實(shí)踐操作欲望，對(duì)其動(dòng)手能力進(jìn)行有效鍛煉。

2 Multisim軟件的介紹

Multisim軟件是目前高校引進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的重要工具，實(shí)質(zhì)上Multisim軟件是在windows系統(tǒng)環(huán)境下開(kāi)發(fā)出的電路仿真軟件，能進(jìn)行電路瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、噪聲分析、直流分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析、電路容差分析等，且可以完成故障模擬及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等要求，其功能十分完善。Multisim軟件優(yōu)點(diǎn)：能為用戶(hù)提供直觀的操作界面，便于原理圖的設(shè)計(jì)輸入，能夠幫助學(xué)生進(jìn)行元件放置及連接、任意拖動(dòng)引線和進(jìn)行微調(diào)，有利于教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力評(píng)價(jià)；元件的劃分系列有序，便于學(xué)生在數(shù)量眾多、型號(hào)豐富、器件模型繁瑣等情況下，快速尋找到所需的元件，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，便于實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行；豐富了電子設(shè)備種類(lèi)，由于學(xué)校對(duì)電子實(shí)驗(yàn)室的投入限制，電子實(shí)驗(yàn)室能夠提供的實(shí)際設(shè)備是有限的，故而很多實(shí)驗(yàn)都要因?qū)嶋H原因進(jìn)行調(diào)整，但Multisim軟件能夠提供與實(shí)際功能相同的函數(shù)發(fā)生器、波特圖儀字信號(hào)、頻率計(jì)發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、失真度儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等18種虛擬儀器，以及與實(shí)?H完全相同的示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室投入成本又便于學(xué)生的實(shí)踐操作； Multisim軟件的仿真電路的準(zhǔn)確性非常高，比如對(duì)比傳統(tǒng)的SPICE模型的高頻仿真實(shí)驗(yàn)， Multisim軟件采用了高頻電路仿真元件模型庫(kù)及儀表搭建高頻電路所進(jìn)行的高頻電路仿真實(shí)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SPICE模型，加之Multisim軟件能夠從計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線、電路原理圖、元件庫(kù)清單等打印，縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，能夠讓學(xué)生更為直觀地了解到自身實(shí)驗(yàn)操作的情況。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究

基于虛擬仿真技術(shù)的各類(lèi)優(yōu)點(diǎn)，高校的教學(xué)情況及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況等實(shí)際情況，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)改革中的應(yīng)用可以從教學(xué)模式及學(xué)習(xí)組織形態(tài)這兩方面進(jìn)行，能夠更好地加強(qiáng)其應(yīng)用效果。

3.1 情景式教學(xué)

從學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建及學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)這兩個(gè)角度來(lái)看，目前電子技術(shù)教學(xué)所缺乏的是情景式的教學(xué)氛圍。情景式的教學(xué)能夠使得學(xué)生更快地融入到學(xué)習(xí)狀態(tài)、工作環(huán)境中，虛擬教學(xué)能夠較好地營(yíng)造情景式教學(xué)氛圍，使得學(xué)生在逼真的教學(xué)環(huán)境中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)習(xí)情景與真實(shí)世界的結(jié)合，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果 。[3]其具體的應(yīng)用方式是，在電子技術(shù)課堂教學(xué)中，使用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)出一個(gè)虛擬的真實(shí)環(huán)境，將實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)，圖形等難以表達(dá)的事物虛擬變化呈現(xiàn)出來(lái)，例如在電路實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)電路仿真模擬呈現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)的電路工作狀態(tài)，將電路輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個(gè)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使得學(xué)生可以直觀地觀察整個(gè)變化過(guò)程。教師通過(guò)合理的引導(dǎo)將復(fù)雜難懂的理論知識(shí)形象化，如此學(xué)生既能夠得到學(xué)習(xí)的滿(mǎn)足感又能更加深入地投入到學(xué)習(xí)中，教師通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用也能夠?qū)㈦y解的理論知識(shí)通過(guò)圖形展示、實(shí)踐操作，逐步展示給學(xué)生，解決學(xué)生知識(shí)難消化的難題。

3.2 探究式小組學(xué)習(xí)

新時(shí)代背景下教師不僅要注重學(xué)生的理論知識(shí)教學(xué)，還要對(duì)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，探究式的小組學(xué)習(xí)，能有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。單個(gè)學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的思考總是有局限性，而多個(gè)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，共同探究問(wèn)題的解決方法，能夠有效地進(jìn)行創(chuàng)新思維培養(yǎng)，尤其是在電子技術(shù)課程中，大部分的知識(shí)都需要學(xué)生通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。例如在模擬電子線路教學(xué)中有“三種基本的放大電路分析”的教學(xué)內(nèi)容，教師可以把學(xué)生分成三個(gè)小組，分別仿真出三種放大電路的輸出波形，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)仿真出來(lái)的結(jié)果對(duì)三種組態(tài)電路特點(diǎn)進(jìn)行比較，總結(jié)每種電路的優(yōu)缺點(diǎn)，然后教師提出問(wèn)題：怎樣利用三種基本放大電路構(gòu)成多級(jí)放大電路來(lái)改善電路的性能？這樣通過(guò)對(duì)問(wèn)題探討的層層深入及師生及學(xué)生之間的互動(dòng)，能夠讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解更加深刻。

3.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用舉例

篇（4）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9；G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2020）07-0183-04

ApplicationofVirtualSimulationSoftwareintheTeaching

ofElectronicTechnologyinUniversities

CAOHaiyan1，ZHANGDawei2

（1.SchoolofCommunicationTechnology，CommunicationUniversityofChina，NanguangCollege，Nanjing211172，China；

2.AcademicDepartmentofCommunicationUniversityofChina，NanguangCollege，Nanjing211172，China）

Abstract：Conformtothetransformationanddevelopmentofthemainelementsofteaching，teachingresourcesandteachingmediainthe“internetplus”era，mostteachersareexploringonlineandofflinehybridteachingmethodsthatmeettheneedsoftheirownuniversities.Inviewofthecurrentteachingsituationandproblemsofelectronictechnologycoursesinourschool，thispaperpresentsamethodologytoapplyMultisimvirtualsimulationsoftwareintoexperimentalteaching.TheapplicationandadvantagesofMultisimvirtualsimulationsoftwareinpracticalteachingareillustratedbyspecificexamples.Itisappliedinthenetworkteachingprocessof“nostopteaching，nostoplearning”，Italsoprovidesakindofteachingthoughtandmethodforthefollowingteachingreform.

Keywords：Multisim；virtualsimulation；electronictechnology；experimentalteaching

0引言

我校現(xiàn)有電子信息類(lèi)廣播電視工程、通信工程、電子信息工程專(zhuān)業(yè)和計(jì)算機(jī)類(lèi)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)共計(jì)6個(gè)專(zhuān)業(yè)，電子技術(shù)課程是上述專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。是學(xué)生硬件類(lèi)課程的基礎(chǔ)，為學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、各類(lèi)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)競(jìng)賽以及從事硬件類(lèi)工作、科研提供了重要的保障。長(zhǎng)期以來(lái)，課程的主要任務(wù)就是掌握電子電路的基本原理，強(qiáng)調(diào)電路的分析方法與設(shè)計(jì)研究，尤其是注重學(xué)生掌握電子電路器件的外部特性與實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此，如何緊跟電子技術(shù)的發(fā)展，搞好課程教育和教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，是高校教師一直研究的內(nèi)容文章文結(jié)合學(xué)校的實(shí)際，提出在電子電路課程的教學(xué)中引入虛擬仿真軟件，輔助理論教學(xué)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

1虛擬仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的可行及必要性

在電子技術(shù)課程的教學(xué)中，由于該課程工程實(shí)踐性強(qiáng)，需要理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科技創(chuàng)新能力。教師既需要在課堂上進(jìn)行一些簡(jiǎn)單必要的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識(shí)點(diǎn)，也需要讓學(xué)生課后實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。因此，在工科教學(xué)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)環(huán)境或不可缺。傳統(tǒng)的課程教學(xué)采取課程實(shí)驗(yàn)定制電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱，并需要配備相應(yīng)的信號(hào)源和測(cè)量?jī)x器等多個(gè)儀器。但是定制實(shí)驗(yàn)箱的電路元器件參數(shù)被限定了，更換不同參數(shù)的元器件不方便，對(duì)于一些擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)存在一定的局限性；并且由于我校為傳媒類(lèi)院校，對(duì)工科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的投入資金有限，不可能購(gòu)買(mǎi)所有能用到的實(shí)驗(yàn)箱和儀器儀表；而且學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能夠完全掌握元器件在電路中的作用，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程中會(huì)發(fā)生元件參數(shù)錯(cuò)誤、電路連線錯(cuò)誤、儀器儀表使用錯(cuò)誤等，導(dǎo)致儀器儀表?yè)p壞；由于不可避免的情況，無(wú)法正常線下授課學(xué)習(xí)，只能網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的情況下，師生均采購(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是不切實(shí)際的事情。綜合上面幾點(diǎn)考慮，如果能有一種虛擬仿真軟件，有豐富的元器件庫(kù)和儀表資源、能夠方便修改元器件參數(shù)進(jìn)行電路分析等相關(guān)功能的軟件，可以針對(duì)性地解決上述問(wèn)題。而Multisim軟件能夠滿(mǎn)足以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需求。

2Multisim軟件主要功能和優(yōu)點(diǎn)

Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司推出的電子電路仿真軟件，它用軟件的方法虛擬電子元器件以及各類(lèi)電子電工儀表，通過(guò)軟件將元器件和儀器融為一體，能滿(mǎn)足中小規(guī)模的模擬、數(shù)字邏輯以及混合電路的仿真需要，軟件的主要特點(diǎn)如下。

2.1圖形界面直觀易用

該軟件的操作界面延續(xù)了EWB軟件的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)的特點(diǎn)，可以像在紙上繪制電路圖一樣，利用鼠標(biāo)直接拖拽電路元件和測(cè)試儀器放置在界面上，并可以直接用鼠標(biāo)劃線構(gòu)成導(dǎo)線連接元件。

2.2豐富的元器件和測(cè)試儀器

該軟件元件和儀表資源非常齊全，提供了當(dāng)前國(guó)際主流元件商提供的一萬(wàn)多種元件，并且可以通過(guò)設(shè)置修改元件的基本參數(shù)，甚至可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中創(chuàng)建自己需要的新的元器件。測(cè)試儀器庫(kù)的測(cè)試儀器也很齊全，涵蓋目前市面常用的測(cè)量?jī)x器，并且面板設(shè)置跟真實(shí)儀器非常相似，使用方法一樣。

2.3強(qiáng)大的仿真和電路分析功能

該軟件具有較強(qiáng)的電路仿真和分析功能，可以提供電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、線性和非線性分析等多種電路分析方法；還可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各類(lèi)電子電路，包括電路基礎(chǔ)、模擬電子電路、數(shù)字電子電路、高頻電子電路及部分微機(jī)接口電路等。

基于該軟件的上述特點(diǎn)，在高校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，可以利用仿真軟件檢測(cè)設(shè)計(jì)電路的正確與否，及時(shí)排查錯(cuò)誤。相對(duì)于利用實(shí)際硬件驗(yàn)證，提高了效率，節(jié)省了時(shí)間，避免了實(shí)際原材料的消耗和浪費(fèi)，節(jié)約成本。并且在仿真的過(guò)程中，可以快速修改參數(shù)，及時(shí)觀察出電路的輸出情況，理解不同元件、不同參數(shù)對(duì)整個(gè)電路的影響，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的理解，掌握理論知識(shí)。[2]

3Multisim在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

基于Multisim軟件在電子技術(shù)課程中采用虛擬仿真教學(xué)法，不僅可以及時(shí)將抽象的概念形象化，還可以將一些學(xué)習(xí)方法等以動(dòng)態(tài)方式體現(xiàn)出來(lái)，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)理解的難度，拉近了課程教學(xué)目標(biāo)與市場(chǎng)需求的距離；還可以根據(jù)需要隨意控制，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果反復(fù)重現(xiàn)，大大提高了課堂教學(xué)效率，也可以由學(xué)生自己動(dòng)手得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高了學(xué)生的工程應(yīng)用能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了有效激發(fā)和提高。

3.1基于Multisim軟件的實(shí)驗(yàn)方法

學(xué)生在電子技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用Multisim仿真軟件來(lái)驗(yàn)證和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，需要遵循如下的步驟，如圖1所示。

首先分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)任務(wù)需求，根據(jù)電路功能確定實(shí)驗(yàn)方案并選合適的元件，設(shè)計(jì)電路原理圖。然后在Multisim仿真軟件中搭建好電路模型，設(shè)置好元件參數(shù)并仿真。如果仿真結(jié)果不正確，則需要分析錯(cuò)誤結(jié)果，找出電路設(shè)計(jì)的問(wèn)題，修改設(shè)計(jì)電路圖重新仿真完善。如果結(jié)果正確，則可以記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析數(shù)據(jù)、整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。同時(shí)還可以通過(guò)修改電路中元件的參數(shù)，來(lái)分析總結(jié)參數(shù)的變化對(duì)電路的影響。

3.2Multisim軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

負(fù)反饋放大電路是模擬電子技術(shù)中比較典型的基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室中，需要進(jìn)行基本放大電路和負(fù)反饋放大電路兩種電路的連接和改接。學(xué)生在連線和儀器使用方面還比較生疏，很難在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間熟練達(dá)到實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證的目的。可先用Multisim仿真該實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有條件的情況下再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)箱實(shí)物操作連接驗(yàn)證。既保護(hù)了實(shí)驗(yàn)儀器，也提高了學(xué)生電路設(shè)計(jì)的能力，也在特殊情況下解決了沒(méi)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺點(diǎn)。

本例中建立的負(fù)反饋放大電路是一個(gè)帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大電路，如圖2所示。

將圖2電路圖改接，將Rf斷開(kāi)后分別并在Rf1和RL上，其他連接不動(dòng)，構(gòu)成不含負(fù)反饋的基本放大電路，如圖3所示。

3.2.1放大電路輸出失真的觀察

將上述電路圖的輸入信號(hào)的幅度提高10倍，使負(fù)反饋放大電路Ui=100mV，基本放大電路Ui=10mV。用示波器觀察輸出波形，如圖4、圖5所示。由輸出波形圖可以看出，如果輸入信號(hào)的幅度設(shè)置過(guò)大，超出了放大器的放大區(qū)，輸出波形將產(chǎn)生失真。圖5的基本放大電路產(chǎn)生了飽和（削底）失真，圖4的負(fù)反饋放大電路頂部和底部都產(chǎn)生了失真。

3.2.2放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量

調(diào)整輸入信號(hào)幅度，在保證示波器監(jiān)視下的輸出波形Uo不失真的情況下，分別測(cè)量上述兩幅圖的中頻電壓放大倍數(shù)AV、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。

計(jì)算公式為AV=Uo/Ui；Ri=R1*Ui/（Us-Ui）；Ro=（Uo/UL-1）RL，其中R1=5.1kΩ，RL=2.4kΩ。測(cè)量及計(jì)算后的數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1的計(jì)算數(shù)據(jù)分析，可以驗(yàn)證到：

（1）與無(wú)任何反饋的基本放大電路相比較，此帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大電路的動(dòng)態(tài)性能的變化：極大地提高了輸入電阻，降低了輸出電阻，降低了放大倍數(shù)。

（2）將輸入信號(hào)幅度控制在一定的范圍內(nèi)，放大后的輸出波形均保持為不失真的狀態(tài)，如圖6、圖7所示。

在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，還可以讓學(xué)生利用直流電壓表測(cè)量三極管三個(gè)極的靜態(tài)電壓參數(shù)；試著改變一些元器件的參數(shù)，看看輸出和靜態(tài)工作點(diǎn)有什么變化；分別增大兩個(gè)電路信號(hào)源的輸出幅度至產(chǎn)生輸出失真，觀察反饋對(duì)非線性失真的改善情況等等。而這些在沒(méi)有電路箱的時(shí)候也很容易實(shí)現(xiàn)，甚至操作上比有電路箱更方便實(shí)現(xiàn)。學(xué)生親自動(dòng)手畫(huà)圖，改動(dòng)電路，親眼看到示波器值的變化，然后啟發(fā)他們用理論知識(shí)去解釋所發(fā)生的現(xiàn)象，就能引起他們對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，增加自行設(shè)計(jì)電路的信心。[3]

4結(jié)論

總而言之，在高校電子技術(shù)類(lèi)課程的教學(xué)過(guò)程中，可以充分利用虛擬仿真Multisim軟件到理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中去。Multisim軟件界面清晰，使用簡(jiǎn)單，元器件和儀器等電子資源豐富，且可以定期更新下載較新的元器件庫(kù)和儀器儀表。在線上、線下的理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中均可以進(jìn)行使用，并可以先進(jìn)行預(yù)先仿真設(shè)計(jì)和分析，排查問(wèn)題后再結(jié)合硬件實(shí)際操作，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

參考文獻(xiàn)： 

[1] 俞志英.Multisim仿真軟件在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用 [J].信息技術(shù)與信息化，2019（4）：113-114+117. 

[2] 豆玉杰，張霞.Ewb在電子電路教學(xué)中的作用 [J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2007（2）：109-110. 

篇（5）

一、引言

模擬電子技術(shù)是高等職業(yè)院校電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)應(yīng)用性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生在模電方面的基本應(yīng)用能力，培養(yǎng)其解決、分析與模擬電子技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題的能力。在以往的教學(xué)模式中，理論與實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，知識(shí)點(diǎn)抽象不夠直觀，學(xué)生難以理解吸收，打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的學(xué)習(xí)積極性。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在課堂和實(shí)踐教學(xué)中充分利用計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)將模擬電子技術(shù)中枯燥抽象的理論分析以仿真動(dòng)畫(huà)、波形、指示燈等形式直觀、生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)，使模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容更加易于吸收。課堂教學(xué)不僅僅停留在理論分析，而是與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，豐富了教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的掌握所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果。

二、Multisim簡(jiǎn)介

Multisim是美國(guó)NI（National Instruments）公司開(kāi)發(fā)的仿真軟件，經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代，現(xiàn)在已經(jīng)在使用Multisim11版本。此軟件主要是在PC平臺(tái)上構(gòu)成一個(gè)利用圖形操作界面對(duì)一個(gè)與實(shí)際情況非常類(lèi)似的電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬仿真的工作臺(tái)，它幾乎能夠仿真在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所進(jìn)行的大部份的電子電路實(shí)驗(yàn)，因此在電子電路分析、設(shè)計(jì)、仿真等項(xiàng)工作中已被廣泛地應(yīng)用，是目前世界上最受歡迎的EDA軟件之一，已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的教育界和電子技術(shù)界。

三、Multisim在差分放大電路教學(xué)中的應(yīng)用

（一）過(guò)程分析

差分放大電路又名差動(dòng)放大電路，是集成運(yùn)算放大器中重要的基本單元電路，廣泛地應(yīng)用于多級(jí)直接耦合放大電路的輸入級(jí)，主要用于擬制“溫漂”等“零點(diǎn)漂移”現(xiàn)象，這是差分放大電路的突出優(yōu)點(diǎn)，而往常的教學(xué)中該知識(shí)點(diǎn)總是較為抽象且難以理解。而利用“Multisim 仿真手段”，讓學(xué)生通過(guò)溫度掃瞄儀和示波器等仿真儀器對(duì)比觀察共發(fā)射級(jí)放大電路、差分放大電路仿真測(cè)量和溫度掃描仿真分析的結(jié)果，可簡(jiǎn)單、形象地檢測(cè)放大電路的“溫漂”（“零點(diǎn)漂移”）特性。通過(guò)調(diào)節(jié)各元件的參數(shù)或調(diào)整電路結(jié)構(gòu)，觀測(cè)即時(shí)變化的波形和圖表，學(xué)生可以輕松對(duì)比出傳統(tǒng)共射放大實(shí)驗(yàn)電路和帶恒流源的差分放大電路的在不同溫度情況下的性能指標(biāo)。

（二）模型搭建及電路仿真

1. 傳統(tǒng)共射放大實(shí)驗(yàn)電路的溫度掃描分析

在Multisim11仿真平臺(tái)中，搭建如圖1（a）所示共射放大實(shí)驗(yàn)電路。單擊Multisim11 “仿真分析菜單”中的“溫度掃描分析”按鈕。在彈出的窗口設(shè)置欄中將相關(guān)參數(shù)設(shè)置好，如圖1（b）所示。單擊“仿真”按鈕開(kāi)始仿真，得到如圖1（c）所示共發(fā)射級(jí)放大電路的溫掃分析特性曲線圖及相關(guān)參數(shù)值。

通過(guò)觀測(cè)圖1（c）的曲線圖及所得數(shù)值表，可以看出：首先圖1（a）所示實(shí)驗(yàn)電路的輸出電壓負(fù)溫度系數(shù)變化現(xiàn)象明顯；然后當(dāng)測(cè)試溫度從初始值最終上升到110°C時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生的輸出電壓最大偏差是DVo=（636.1505-567.4128）mV=68.7377mV，變化了大約10.78%。

2.對(duì)改進(jìn)后的差動(dòng)放大電路進(jìn)行溫度掃描分析

為了增加以上兩種電路的對(duì)比性，采用了相同的三極管組成的并按單端輸出、單端輸入接法的有恒流源（輸出交流電阻相當(dāng)于發(fā)射極電阻Re）的差分放大實(shí)驗(yàn)電路，且信號(hào)源、負(fù)載等電路參數(shù)都相同，如圖2（a）所示。在Multisim11仿真平臺(tái)中新建文件，按圖2（a）所示在平臺(tái)中構(gòu)建好新的線路，同時(shí)對(duì)示波器參數(shù)調(diào)整，最后開(kāi)啟仿真按鈕，得到新的測(cè)量波形圖，如圖2（b）所示。通過(guò)理論教學(xué)可得，在差分放大電路、特別是單端輸出接法的差分放大電路中，可以通過(guò)增大發(fā)射極電阻Re的阻值，來(lái)達(dá)到有效抑制任一邊電路的溫漂，并使得共模抑制比提高。

所以這種以工作在放大內(nèi)的三極管所組成的恒流源來(lái)代替差分電路中的射極電阻Re和集電極電阻Rc的手段在各類(lèi)集成運(yùn)放電路中被廣泛運(yùn)用。既使得射極電阻Re的增大了阻值，使集成電路中難以得到大電阻及高電壓的問(wèn)題得到克服，又能夠?qū)CMR（共模抑制比）增加了1~2個(gè)級(jí)別。

再次進(jìn)行溫度分析掃描。在彈出的窗口對(duì)話欄中設(shè)置線性的掃描方式；將掃描點(diǎn)數(shù)設(shè)為兩點(diǎn)；設(shè)置好分析的起點(diǎn)溫度26°C；以及終點(diǎn)溫度110°C；調(diào)整好瞬態(tài)分析類(lèi)型；然后調(diào)節(jié)起始點(diǎn)時(shí)間值為0Sec，終點(diǎn)時(shí)間值改為0.001Sec，也就是信號(hào)周期；接著在“輸出”項(xiàng)目中將待分析的輸出節(jié)點(diǎn)設(shè)置為節(jié)點(diǎn)V；單擊仿真開(kāi)始按鈕，隨即得到如圖3所示此改進(jìn)電路的溫度分析掃描特性曲線圖及所得參數(shù)值。從圖3所示的溫度分析掃描特性曲線圖及參數(shù)列表中可以觀測(cè)到，當(dāng)溫度從起點(diǎn)26°C上升到終點(diǎn)110°C時(shí)，圖2（a）所示帶恒流源的差分放大電路節(jié)點(diǎn)V[6]產(chǎn)生的輸出電壓最大偏差為：DVo=（5.5103-5.47144）V=0.03886V高溫110°C時(shí)的輸出電壓最大值比低溫26°C時(shí)的輸出電壓最大值僅僅降低了約0.71%。

3. 對(duì)比、剖析、討論

由圖1所示共射放大電路的溫度掃描仿真分析及圖2所示差分放大電路的仿真測(cè)量和圖4所示溫度掃描仿真分析的結(jié)果可知：

（1）Multisim的溫度分析掃描能夠非常直觀地檢測(cè)放大電路的零點(diǎn)漂移特性。

（2）單端輸出接法的差動(dòng)放大電路的KCMR較雙端輸出接法的差動(dòng)放大電路要低；雙端輸出接法的差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)是相應(yīng)單端輸出接法的差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)的兩倍。

（3）無(wú)論是普通放大電路還是差動(dòng)放大電路，其輸出電壓都是按負(fù)溫度系數(shù)規(guī)律變化的。

四、結(jié)論

通過(guò)運(yùn)用Multisim仿真平臺(tái)，幫助我們緩解了因資金不足導(dǎo)致設(shè)備耗材等受限這些因素的限制，使得許多不能進(jìn)行實(shí)物講解的實(shí)驗(yàn)得以通過(guò)仿真直觀再現(xiàn)，還可進(jìn)行各種目的不同的訓(xùn)練，使學(xué)生的自主分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力得到培養(yǎng)，高效且低成本。在模電教學(xué)過(guò)程中，使用Multisim仿真對(duì)抽象的理論教學(xué)起到了推波助瀾的作用，使模電課程的理論與實(shí)踐完美融合在一起，極大的豐富模擬電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，并在后繼課程的中也有很好的延伸性。

篇（6）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）02-0134-02

一、引言

電力電子技術(shù)是目前最活躍、發(fā)展最快的一門(mén)新興學(xué)科，且廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、IT、通信、國(guó)防以及民用電器、新能源發(fā)電等領(lǐng)域，它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門(mén)。

二、電力電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前高職院校基本都采取理論教學(xué)加實(shí)踐操作的模式進(jìn)行電力電子技術(shù)課程的教學(xué)。首先，講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后對(duì)各種變流電路（包括整流、逆變、斬波和交流變換等）的電路構(gòu)成、工作原理和波形等進(jìn)行分析；最后在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)操、搭建電路、觀察波形等進(jìn)行驗(yàn)證。

電力電子技術(shù)課程本身屬于電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課程中較難的課程之一，教學(xué)對(duì)象又為高職學(xué)生，他們理論基礎(chǔ)差，計(jì)算能力弱，因此教學(xué)重心一定偏向?qū)嵅佟Ｈ缓螅趯?duì)電力電子電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)分析的過(guò)程中，由于電力電子器件具有非線性等特點(diǎn)以及電力電子電路的復(fù)雜性，造成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)結(jié)果不明顯，單從示波器顯示波形不能很好地檢測(cè)電路的正確性。而且電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)都涉及到220V或者380V的高電壓，具有一定的危險(xiǎn)性。往往造成學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目做得迷迷糊糊，不知道結(jié)果是否正確，即使知道錯(cuò)誤了也很難進(jìn)行排故，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣減低，形成惡性循環(huán)。

三、虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展而逐步形成的一類(lèi)實(shí)驗(yàn)研究的新技術(shù)，它在各類(lèi)專(zhuān)業(yè)各種類(lèi)型的課程當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）實(shí)驗(yàn)硬件門(mén)檻低，基本不需要專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只需要普通計(jì)算機(jī)即可；（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全可靠，不涉及高電壓、高電流；（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程迅速、結(jié)果清晰明顯，能快速地在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示所需要的所有結(jié)果，一目了然；（4）糾錯(cuò)排故簡(jiǎn)單，基本的仿真實(shí)驗(yàn)修改只需要在仿真環(huán)境下進(jìn)行器件或者連接的修改。

鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用十分合適，并能有效地提高電力電子技術(shù)課程的教學(xué)效果。目前，可對(duì)電力電子電路及系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真的軟件較多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現(xiàn)，為電力電子電路及系統(tǒng)的分析提供了方便、有效的手段，大大簡(jiǎn)化了電力電子電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析過(guò)程。其中Matlab軟件由于其Simulink環(huán)境下提供的SimPowerSystems工具箱在電力系統(tǒng)分析、電力電子電路分析中令人滿(mǎn)意的表現(xiàn)、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶(hù)的青睞。

根據(jù)電力電子技術(shù)課程教學(xué)的要求，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，我們?cè)O(shè)計(jì)、建立并實(shí)現(xiàn)了涵蓋高職教學(xué)要求的十五個(gè)電力電子技術(shù)Matlab仿真項(xiàng)目。下面以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行模擬仿真的方法和步驟。

四、仿真實(shí)例

本節(jié)以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一，它通過(guò)電容、電感元件的儲(chǔ)能以及電力電子器件（此處使用IGBT）的通斷控制，使負(fù)載上得到比電源電壓高的電壓，其電路原理圖如下所示。

根據(jù)電路原理圖，在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型，步驟如下：

1.仿真平臺(tái)建立。啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入MATLAB環(huán)境，點(diǎn)擊工具欄中的Simulink選項(xiàng)，進(jìn)入所需的仿真環(huán)境，點(diǎn)擊File/New/Model新建一個(gè)仿真平臺(tái)。

2.模塊提取。在Simulink環(huán)境中拉取所需要的模塊到仿真平臺(tái)中，具體做法是點(diǎn)擊左邊的器件分類(lèi)，電力電子仿真實(shí)驗(yàn)一般只用到Simulink和SimPowerSystems兩個(gè)，分別在它們的下拉選項(xiàng)中找到我們所需的模塊，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊所需的模塊不放，然后直接拉到仿真平臺(tái)中。本電路圖所需要的模塊及提取路徑如下表所示。

3.仿真模型建立。將提取的各模塊，按照原理圖布局好位置并進(jìn)行連線。具體做法是移動(dòng)鼠標(biāo)到一個(gè)模塊的連接點(diǎn)上，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“+”字型光標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，一直拉到所要連接的另一個(gè)模塊的連接點(diǎn)上，放開(kāi)左鍵，連線就完成了。本電路圖的仿真模型如下圖所示。

4.參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置分為模塊參數(shù)設(shè)置和仿真參數(shù)設(shè)置。模塊參數(shù)設(shè)置如下：直流電壓源的幅值設(shè)置為100V。電阻負(fù)載設(shè)置為1Ω。控制脈沖電壓由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，電壓幅值設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.001S，脈沖寬度比的大小設(shè)置可改變輸出負(fù)載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號(hào)分解器、電感和電容可保持默認(rèn)設(shè)置。示波器根據(jù)需要輸出的波形個(gè)數(shù)設(shè)置輸入端口數(shù)。仿真參數(shù)設(shè)置如下：將開(kāi)始時(shí)間設(shè)置為0，終止時(shí)間設(shè)置為0.01，算法設(shè)置為ode23tb。

5.仿真。完成以上步驟后便可以開(kāi)始仿真，仿真結(jié)束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時(shí)的仿真波形如圖3所示，與理論分析值一致。

五、小結(jié)

虛擬仿真技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在近些年得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，越來(lái)越多的課程在教學(xué)中引入了虛擬仿真技術(shù)，它對(duì)課程教學(xué)效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術(shù)，并以直流升壓斬波電路為例，詳細(xì)介紹使用Matlab軟件進(jìn)行電力電子電路仿真的方法和步驟。

參考文獻(xiàn)：

篇（7）

引言：

電路虛擬實(shí)驗(yàn)作為虛擬實(shí)驗(yàn)的組成部分，正在由以?xún)x器儀表為測(cè)量工具的傳統(tǒng)分析方法逐步向以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)的虛擬分析方法過(guò)渡，同時(shí)由于社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育的強(qiáng)烈需求和相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，使得虛擬電路實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程教育日益結(jié)合，成為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)研究的新熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了可行性分析，結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了虛擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)分為客戶(hù)端的用戶(hù)界面層、服務(wù)器仿真引擎的數(shù)據(jù)處理層、仿真層以及客戶(hù)端和仿真引擎之間的傳輸層。其中實(shí)時(shí)連續(xù)仿真則是在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中遇到的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。由于實(shí)時(shí)性和多用戶(hù)同時(shí)仿真的需求，系統(tǒng)在后臺(tái)采用了分割時(shí)間片的技術(shù)，并根據(jù)電路狀態(tài)的連續(xù)性，在時(shí)間片的結(jié)束點(diǎn)保存電路狀態(tài)，在開(kāi)始點(diǎn)重置電路狀態(tài)，從而支持實(shí)時(shí)連續(xù)的遠(yuǎn)程電路實(shí)驗(yàn)。

一 虛擬實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀

虛擬實(shí)驗(yàn)分為有實(shí)驗(yàn)室支撐的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蜎](méi)有實(shí)驗(yàn)室支撐的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｇ罢呤且环N"虛擬儀器版面一硬件設(shè)備"操作的模式。后者沒(méi)有真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室作為支撐，全部使用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技手段創(chuàng)造虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者像在真實(shí)的環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，比前者更經(jīng)濟(jì)，更容易建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，也更方便實(shí)驗(yàn)者，是目前乃至今后的主要發(fā)展方向。電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)作為虛擬實(shí)驗(yàn)的組成部分，也得到了快速的發(fā)展。而針對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)的仿真軟件，或者著重于多媒體演示，功能簡(jiǎn)單，交互性差，或者沒(méi)有強(qiáng)大的后臺(tái)支持。遠(yuǎn)程教學(xué)仿真軟件不能利用單機(jī)版的仿真軟件，建立功能強(qiáng)大，交互性強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)仿真的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使得遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教育難以得到有效發(fā)展。

二 虛擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

要設(shè)計(jì)的"虛擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)"系統(tǒng)，硬件構(gòu)架采用b/s結(jié)構(gòu)，用戶(hù)通過(guò)裝有flash插件的瀏覽器與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)交互，搭建電路，并觀察輸出結(jié)果。用戶(hù)信息和實(shí)驗(yàn)信息保存在mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中，后臺(tái)的核心xspice仿真軟件，進(jìn)行仿真計(jì)算。系統(tǒng)的軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)如下：1）界面層采用多媒體技術(shù)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)板及各種元器件，用來(lái)與用戶(hù)交互并顯示仿真結(jié)果。2）傳輸層通過(guò)socket傳輸xml格式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與仿真引擎的數(shù)據(jù)交換。3）數(shù)據(jù)處理層解析xml格式的用戶(hù)實(shí)驗(yàn)操作的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為.cir文件所需的語(yǔ)法格式；構(gòu)造xspice所需的仿真輸入文件（.cir）；分析xspice仿真后的輸出文件（.out），提取實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)； 以xml格式封裝仿真數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備發(fā)送。4）仿真層調(diào)用xspice進(jìn)行仿真計(jì)算。xspice是一個(gè)優(yōu)秀的電路仿真軟件，它把cir文件作為仿真參數(shù)文件輸入，由仿真程序運(yùn)算后得到仿真結(jié)果，輸出到out文件。

三 實(shí)時(shí)連續(xù)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

在基于仿真的遠(yuǎn)程電路虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，往往需要使用電路仿真軟件，如spice、xspice等，通過(guò)它們的瞬態(tài)仿真功能獲得電路輸出數(shù)據(jù)，先仿真電路狀態(tài)變化的全過(guò)程，再輸出全部仿真結(jié)果。在電路實(shí)驗(yàn)中，模擬電路虛擬實(shí)驗(yàn)往往瞬間就可以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的，之后電路狀態(tài)就不再變化。像這樣的電路，在進(jìn)行仿真的時(shí)候可以只顯示電路達(dá)到穩(wěn)定之后的狀態(tài)，也就是只顯示一次。正好符合spice、xspice等仿真軟件的要求。類(lèi)似的還有自動(dòng)脈沖輸入的數(shù)字電路。下面以接有自動(dòng)脈沖輸入的時(shí)序邏輯電路為例，討論實(shí)時(shí)連續(xù)仿真技術(shù)。

1.分段仿真原理。真實(shí)情況下的實(shí)時(shí)連續(xù)仿真，實(shí)驗(yàn)者只要按下仿真開(kāi)關(guān)，電路就會(huì)源源不斷地把數(shù)據(jù)顯示在界面上。但是仿真引擎使用的xspice并不是一個(gè)實(shí)時(shí)連續(xù)仿真軟件，在使用xspice進(jìn)行電路瞬態(tài)仿真計(jì)算的時(shí)候，必須等到xspice仿真結(jié)束才能得到仿真結(jié)果，進(jìn)而分析顯示。而xspice的這種功能特性與虛擬實(shí)驗(yàn)中所要求的連續(xù)不斷地計(jì)算并顯示電路輸出數(shù)據(jù)，并能根據(jù)用戶(hù)的交互實(shí)時(shí)作出響應(yīng)是有矛盾的。為此，可以采用分段仿真的方法，即設(shè)定一仿真時(shí)間段tb，仿真引擎讓xspice每次瞬態(tài)仿真只計(jì)算tb 時(shí)間長(zhǎng)度的電路輸出數(shù)據(jù)，然后將數(shù)

據(jù)發(fā)送到客戶(hù)端，客戶(hù)端則按照結(jié)果數(shù)據(jù)中的時(shí)間戳在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)上改變顯示輸出。等到tb時(shí)間之后，客戶(hù)端得到的數(shù)據(jù)顯示完畢.仿真引擎再計(jì)算下一個(gè)tb 時(shí)長(zhǎng)度的電路數(shù)據(jù)并發(fā)送給客戶(hù)端。

在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，多數(shù)電路并不復(fù)雜，輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率也不太高，因此基本可以滿(mǎn)足這一要求。仿真引擎每次仿真一個(gè)時(shí)間片的數(shù)據(jù)，并把它傳送給客戶(hù)端，客戶(hù)端以仿真結(jié)果中的時(shí)間戳為序，把數(shù)據(jù)保存在一個(gè)fifo隊(duì)列中，然后根據(jù)時(shí)間戳依次從隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。當(dāng)客戶(hù)端發(fā)現(xiàn)隊(duì)列中的仿真數(shù)據(jù)即將被顯示完時(shí)，就發(fā)送一個(gè)隊(duì)列空的請(qǐng)求到仿真引擎。考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間和仿真程序的運(yùn)行時(shí)間的消耗，客戶(hù)端發(fā)送繼續(xù)仿真的請(qǐng)求需要有一個(gè)時(shí)間上的提前量，盡量避免出現(xiàn)冒泡fifo隊(duì)列已空，而客戶(hù)端還未收到仿真引擎的下個(gè)時(shí)間片的仿真結(jié)果，導(dǎo)致顯示出現(xiàn)停頓的情況。

2.電路狀態(tài)重置。由于時(shí)序電路的輸出是由電路的輸入和當(dāng)前狀態(tài)決定的，因此在進(jìn)行分段仿真時(shí)，必須保存每個(gè)時(shí)間片結(jié)束時(shí)的電路狀態(tài)，并在下一個(gè)時(shí)間片的仿真開(kāi)始時(shí)用它來(lái)設(shè)置電路的初始狀態(tài)，從而可以保持在整個(gè)仿真過(guò)程中電路狀態(tài)的連續(xù)。可以把第i個(gè)時(shí)間片的t時(shí)刻的電路狀態(tài)表示為：

sit=[αφ]，i∈[i，+∞]，t=[0，tb]其中 α=[α1，α2，…，αn]t 為各觸發(fā)器狀態(tài)，n為電路中的觸發(fā)器數(shù)，φ= [φ1，φ2，…，φm ] 為各輸入時(shí)鐘脈沖源的相位，m為電路中的輸入源數(shù)。那么時(shí)間片i中，t時(shí)刻的電路狀態(tài)與0時(shí)刻電路狀態(tài)的關(guān)系是：sit=f（si0，t），其中f是由實(shí)驗(yàn)電路決定的狀態(tài)變換函數(shù)。

3.用戶(hù)交互。上述仿真算法中，整個(gè)仿真過(guò)程被分割成一個(gè)個(gè)時(shí)間片來(lái)分段仿真，每一個(gè)時(shí)間片的仿真結(jié)果是在認(rèn)為這個(gè)時(shí)間片內(nèi)沒(méi)有用戶(hù)交互，實(shí)驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化的情況下得到的。然而，用戶(hù)有可能在一個(gè)時(shí)間片的任何時(shí)刻對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行操作，例如調(diào)整了信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出頻率或者幅度、按下了電路板上的按鈕等。在發(fā)生了用戶(hù)交互的情況下，由于電路已經(jīng)發(fā)生了變化，有可能導(dǎo)致電路的輸出也發(fā)生變化，因此這個(gè)時(shí)間片中剩余的還沒(méi)有顯示的數(shù)據(jù)就將成為無(wú)效數(shù)據(jù)。所以當(dāng)發(fā)生用戶(hù)交互時(shí)，客戶(hù)端需要清空未顯示的數(shù)據(jù)隊(duì)列，向仿真引擎發(fā)送交互請(qǐng)求，并傳送交互時(shí)間t1，仿真引擎根據(jù)發(fā)生交互的時(shí)間點(diǎn)，可以根據(jù)當(dāng)前時(shí)間片的輸出數(shù)據(jù)計(jì)算出t1時(shí)刻的電路狀態(tài)st1i，其中i是發(fā)生交互的時(shí)間片編號(hào)。

篇（8）

中圖分類(lèi)號(hào)：TN29

1 虛擬技術(shù)的概念

虛擬技術(shù)是一個(gè)很廣義的概念，我國(guó)著名院士汪成為教授把虛擬技術(shù)看作人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的幫手，認(rèn)為虛擬技術(shù)是“在計(jì)算機(jī)軟硬件及各種傳感器（如高性能計(jì)算機(jī)、圖形圖像生成系統(tǒng)，以及特制服裝、特制手套、特別眼鏡等）的支持下生成一個(gè)逼真的、三維的，具有一定的視、聽(tīng)、觸、嗅等感知能力的環(huán)境，使用戶(hù)在這些軟硬件設(shè)備的支持下，能以簡(jiǎn)捷、自然的方法與這一由計(jì)算機(jī)所生成的‘虛擬’的世界中對(duì)象進(jìn)行交互作用。它是現(xiàn)代高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、立體影像、立體聲響、測(cè)童控制、模擬仿真等技術(shù)綜合集成的成果。目的是建立起一個(gè)更為和諧的人工環(huán)境”。

而從工程角度定義的話，虛擬技術(shù)可看作為通過(guò)使用下列一個(gè)或幾個(gè)概念或方法：硬件和軟件分區(qū)，分時(shí)，部分或全部的硬件仿真、模擬，提供服務(wù)質(zhì)量（QoS）等，把計(jì)算機(jī)資源分成多個(gè)執(zhí)行環(huán)境的系統(tǒng)框架和方法論。

上世紀(jì)60年代末期，IBM在其7044機(jī)上首次實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)（IBM M44/44X Project）[3]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得虛擬技術(shù)成為重要的研究手段廣泛應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域的研究與實(shí)踐中。隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉、綜合的程度越來(lái)越高，在以物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)為技術(shù)發(fā)展方向的現(xiàn)代電子技術(shù)中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2 虛擬技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

電子技術(shù)中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用可概括為三個(gè)方向：一是集成了大量虛擬儀器的軟件包的應(yīng)用，通常稱(chēng)之為EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)；二是虛擬硬件技術(shù)，即借助于圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等一切可用的技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上虛擬出一個(gè)與實(shí)際硬件功能相近，且操作方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也相近的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境；三是VM（Virtual Machine，虛擬機(jī)）技術(shù)的應(yīng)用，比如VMware虛擬機(jī)等。

2.1 EDA技術(shù)的應(yīng)用

EDA技術(shù)是在20世紀(jì)60年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師從概念、算法、協(xié)議開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，從電路設(shè)計(jì)、性能分析直到IC版圖或PCB版圖生成的全過(guò)程均可在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)完成。

作為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)技術(shù)，EDA具有兩個(gè)明顯特征：即并行工程（Concurrent Engineering）設(shè)計(jì)和自頂向下（Top-down）設(shè)計(jì)。其基本思想是從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，分為行為描述（Behaviour Description）、寄存器傳輸級(jí)（RTL，Register Transfer Level）描述、邏輯綜合（Logic Synthesis）三個(gè)層次，將設(shè)計(jì)內(nèi)容逐步細(xì)化，最后完成整體設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法比較，這是一種全新的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)理念。

EDA軟件包在電子技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，最重要的是由于其提供了種類(lèi)齊全、功能強(qiáng)大、界面真實(shí)、設(shè)置方式真實(shí)的虛擬儀器，諸如萬(wàn)用表，示波器，頻率計(jì)，LED顯示等，一些軟件諸如NI公司的Multisim，還包括有安捷倫示波器，安捷倫萬(wàn)用表，安捷倫信號(hào)發(fā)生器，泰克示波器等實(shí)際產(chǎn)品的虛擬界面，其操作界面和操作方式完全與實(shí)際器件一樣。這些虛擬儀器的使用，較大程度增加了學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的真實(shí)感。

目前，EDA技術(shù)更多地指數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)自動(dòng)化，模擬電路以及混合電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展尚不夠成熟。尤其是射頻電路設(shè)計(jì)，因?yàn)橐婕暗綇?fù)雜的數(shù)學(xué)理論，導(dǎo)致其分析過(guò)程更加復(fù)雜，所以尚沒(méi)有成熟的設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。

2.2 虛擬硬件技術(shù)的應(yīng)用

虛擬硬件技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用，則主要體現(xiàn)為虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目前主要有純軟件仿真形式、可直接操作遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程的虛擬實(shí)驗(yàn)室兩種形式。

2.2.1 純軟件仿真形式的虛擬實(shí)驗(yàn)室

純軟件仿真形式的虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用仿真軟件來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，不涉及具體的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備。

與單機(jī)版的仿真軟件相比，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)室采用C/S模式，在其服務(wù)器上設(shè)計(jì)并存儲(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的仿真代碼，用戶(hù)只需在客戶(hù)端的實(shí)驗(yàn)操作界面上操作，即可實(shí)時(shí)地發(fā)送參數(shù)信息、接收仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。這類(lèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室因其實(shí)驗(yàn)界面與仿真算法獨(dú)立，易于設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，方便操作，成為當(dāng)今虛擬實(shí)驗(yàn)室的主流。

2.2.2 直接操作遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程的虛擬實(shí)驗(yàn)室

這種虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過(guò)客戶(hù)端操作直接控制遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行，獲取真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

這類(lèi)實(shí)驗(yàn)通常具有視頻和音頻反饋，使用者通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)地觀察實(shí)驗(yàn)地運(yùn)行，也可以調(diào)整實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的參數(shù)，從而遠(yuǎn)程操控實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)形式不但有效地利用了有限的實(shí)驗(yàn)室資源，而且具有很好的實(shí)驗(yàn)效果，成為解決遠(yuǎn)程教育中實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊缺、實(shí)驗(yàn)效果難以保證等問(wèn)題的一種很好的方法，是目前虛擬實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流方向。

2.3 VM技術(shù)的應(yīng)用

VM技術(shù)，是指通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 利用VM技術(shù)，能夠在一臺(tái)真實(shí)的計(jì)算機(jī)上虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)，還可以同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或更多的操作系統(tǒng)，比如運(yùn)行DOS、各個(gè)版本的Windows、各個(gè)版本的Linux、BeOS、Mac OS等等。虛擬機(jī)具有跨平臺(tái)性，裝載在硬件平臺(tái)上的虛擬機(jī)，它和宿主機(jī)好像是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中一樣。用戶(hù)通過(guò)虛擬機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口訪問(wèn)異構(gòu)資源，而標(biāo)準(zhǔn)接口的具體實(shí)現(xiàn)由各異構(gòu)資源提供者負(fù)責(zé)落實(shí)，因此用戶(hù)感覺(jué)不到請(qǐng)求資源的異構(gòu)性。Java VM和PVM是比較成功的采用虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、屏蔽異構(gòu)性的典型例子。

3 虛擬技術(shù)對(duì)電子技術(shù)發(fā)展的重要意義

近幾年來(lái)，虛擬技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用研究和發(fā)展都十分迅速，結(jié)合虛擬技術(shù)在電子技術(shù)三個(gè)方向的應(yīng)用，其重要意義可概述為以下幾個(gè)方面：

第一，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)的工程實(shí)踐帶來(lái)了革命性的變革。

傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，主要基于自底向上的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)人員必須利用底層功能模塊的組裝，才能構(gòu)成較復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)調(diào)試難度高，設(shè)計(jì)效率低，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)。但EDA技術(shù)的出現(xiàn)，特別是自頂向下的設(shè)計(jì)思想，極大的提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，使得電子設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。

第二，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)教學(xué)帶來(lái)了革命性的變革。

傳統(tǒng)電子技術(shù)的教學(xué)是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開(kāi)進(jìn)行的，由于電子技術(shù)的實(shí)踐性強(qiáng)，人為地把完整的教學(xué)過(guò)程分離成了兩個(gè)環(huán)節(jié)，極大地破壞了教學(xué)完整性。而EDA軟件或虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)把教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教師指導(dǎo)、學(xué)生操作等有機(jī)地融合為一體，還原了一個(gè)完整的課堂，提高了教學(xué)的有效性。

第三，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)的應(yīng)用解決了實(shí)際問(wèn)題。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)電子技術(shù)的發(fā)展受到了很大程度上的制約，一些諸如通信協(xié)議異構(gòu)、數(shù)據(jù)格式異構(gòu)等問(wèn)題，給電子技術(shù)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的困擾。而虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，給電子技術(shù)解決上述困難提供了最為有利的幫助，使得電子設(shè)計(jì)人員更為專(zhuān)注電子技術(shù)本身的功能實(shí)現(xiàn)。

篇（9）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0034-03

一、前言

《電力電子技術(shù)》是一門(mén)面向機(jī)械電子、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)型專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其主要研究?jī)?nèi)容為電能的變換和控制，涉及各種電力半導(dǎo)體器件及變流裝置，如整流、逆變、直流斬波、交-交變換等電能變換及PWM控制和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等內(nèi)容[1-2]。在該課程的課堂理論教學(xué)中，有大量的電路波形分析及電量計(jì)算內(nèi)容，需要畫(huà)出相應(yīng)的電壓、電流信號(hào)波形圖并作相關(guān)電量的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)及諧波分析。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中主要采用PPT動(dòng)畫(huà)及課堂板書(shū)等教學(xué)方式，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，且電路波形的動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)不足，交互性很差，尤其對(duì)電路的諧波分析非常抽象、復(fù)雜而不易理解。特別是當(dāng)需要改變電路參數(shù)及負(fù)載性質(zhì)時(shí)，所有的波形圖必須重新畫(huà)出，非常不方便，不僅使得教學(xué)課時(shí)緊張，而且內(nèi)容單調(diào)枯燥，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難于達(dá)到理想的教學(xué)效果。為了克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的缺點(diǎn)，形象直觀地進(jìn)行教學(xué)，變抽象為具體，變枯燥為生動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，有必要將MATLAB/SIMULINK及PSIM等計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)手段的補(bǔ)充，對(duì)現(xiàn)有課堂教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)及完善[3-6]。

《電力電子技術(shù)》課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程教學(xué)中占有非常重要的地位。實(shí)驗(yàn)不僅可以驗(yàn)證課堂教學(xué)講授的理論、加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解，而且可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在整個(gè)課程教學(xué)中具有不可或缺的作用。本課程所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)均是依托“電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置”完成的。由于該實(shí)驗(yàn)裝置操作復(fù)雜，加之每個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，使得學(xué)生不易熟練掌握裝置的使用，在實(shí)驗(yàn)中存在以下幾方面的問(wèn)題：（1）由于操作不當(dāng)容易造成器件損壞，查找故障及更換損壞器件又會(huì)減少學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)效果。（2）由于每臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置只配備了一臺(tái)雙蹤示波器，同一時(shí)刻只能觀察分析最多倆路電壓、電流或驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)波形，難于對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的各處波形有一個(gè)全面的觀察，影響對(duì)電路工作情況的整體理解。（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件的老化等問(wèn)題可能使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析出現(xiàn)較大差異甚至異常情況，從而影響實(shí)驗(yàn)效果。（4）每次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及觀察的波形需先記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)由指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形是否正確并給出成績(jī)。但若實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，則學(xué)生沒(méi)有時(shí)間去糾正，還需另約時(shí)間重新完成實(shí)驗(yàn)，不利于提高實(shí)驗(yàn)效率。針對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，需要對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式加以改進(jìn)和完善，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的MATLAB仿真虛擬實(shí)驗(yàn)，并提供給學(xué)生，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的輔助實(shí)驗(yàn)手段，達(dá)到及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題的目的，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[7-10]。

二、《電力電子技術(shù)》課程課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革的思路

基于傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題和不足，引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)《電力電子技術(shù)》課程課堂教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。

1.課堂教學(xué)模式改革思路。在傳統(tǒng)的PPT加板書(shū)授課的基礎(chǔ)上，引入專(zhuān)用電力電子仿真軟件MATLAB/SIMULINK和PSIM，針對(duì)課程主要教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和重要電路開(kāi)發(fā)若干課堂教學(xué)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)例。通過(guò)在課堂教學(xué)中引入MATLAB及PSIM教學(xué)仿真實(shí)例，對(duì)關(guān)鍵的電力電子電路進(jìn)行交互式動(dòng)態(tài)波形分析，幫助學(xué)生理解課堂所講理論內(nèi)容。采用PPT動(dòng)畫(huà)+課堂板書(shū)+計(jì)算機(jī)仿真等三位一體的教學(xué)模式，提高課堂利用率，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。將相關(guān)MATLAB及PSIM教學(xué)仿真實(shí)例提供給學(xué)生，以便學(xué)生能夠在課前熟悉及課后復(fù)習(xí)課堂講授內(nèi)容，達(dá)到提高學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量的目的，同時(shí)讓學(xué)生熟悉電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真方法，為以后在實(shí)際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革思路。在傳統(tǒng)裝置實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開(kāi)發(fā)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的MATLAB仿真虛擬實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)前提供給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的電路及需要觀察的波形有一個(gè)直觀、感性的認(rèn)識(shí)。將MATLAB仿真虛擬實(shí)驗(yàn)程序預(yù)存在實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)上并對(duì)學(xué)生開(kāi)放，以使學(xué)生隨時(shí)能夠針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行仿真，觀察正確的波形，以便于幫助確定問(wèn)題所在，達(dá)到快速解決問(wèn)題的目的，提高實(shí)驗(yàn)效率。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)+裝置實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的。為了配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，還需編寫(xiě)一套內(nèi)容完整、難易度適中、針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，以使不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能有針對(duì)性地選擇不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而使學(xué)生更好地得到實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。

三、《電力電子技術(shù)》課堂教學(xué)模式的改革

根據(jù)《電力電子技術(shù)》課堂教學(xué)改革的思路及漸進(jìn)式的設(shè)計(jì)思想，從易到難，從簡(jiǎn)到繁，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件MATLAB/SIMULINK及PSIM開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了12個(gè)相關(guān)的教學(xué)仿真實(shí)例[11-12]。分別為單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路、三相半波有源逆變電路、三相橋式有源逆變電路、BUCK降壓斬波電路、BUCK濾波降壓斬波電路、BOOST升壓斬波電路、升降壓斬波電路、CUK斬波電路、單相電壓型PWM逆變電路及三相電壓型SPWM逆變電路等課堂教學(xué)仿真實(shí)例。這12個(gè)實(shí)例基本涵蓋了《電力電子技術(shù)》課程的主要教學(xué)內(nèi)容和重要知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)在課堂教學(xué)中加以應(yīng)用，能夠直觀、動(dòng)態(tài)、形象及交互地對(duì)電力電子電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓、電流波形分析，提供了一種圖形化的交互環(huán)境，從而使得復(fù)雜的電力電子電路仿真和分析及波形觀察變得十分容易，改進(jìn)及完善了以往僅用PPT動(dòng)畫(huà)及課堂板書(shū)的教學(xué)方式，構(gòu)成了PPT動(dòng)畫(huà)+課堂板書(shū)+計(jì)算機(jī)仿真等三位一體的新課堂教學(xué)模式。為達(dá)到更好的教學(xué)效果，進(jìn)一步提高課堂的教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量，在課程開(kāi)始時(shí)，就將教學(xué)仿真實(shí)例的源程序提供給學(xué)生，使得學(xué)生可以課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，課后進(jìn)行復(fù)習(xí)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還可培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)使學(xué)生逐步熟悉和掌握MATLAB和PSIM這兩種常見(jiàn)的電力電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件的使用，為以后在實(shí)際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

下面以三相電壓型SPWM逆變電路仿真實(shí)例為例介紹計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用。三相電壓型SPWM逆變電路是《電力電子技術(shù)》課程非常重要的一個(gè)教學(xué)內(nèi)容。該教學(xué)知識(shí)點(diǎn)除了需要介紹電路工作原理外，還包括大量的波形分析、公式推導(dǎo)及諧波分析和相關(guān)電量的計(jì)算。采用傳統(tǒng)的PPT+板書(shū)教學(xué)模式時(shí)，學(xué)生普遍反映內(nèi)容復(fù)雜、抽象、枯燥、不易理解，教學(xué)效果不理想。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的不足，利用MATLAB/SIMULINK開(kāi)發(fā)了三相電壓型SPWM逆變電路教學(xué)仿真實(shí)例，其MATLAB仿真電路模型如圖1所示，相應(yīng)的仿真結(jié)果示于圖2中。

MATLAB仿真軟件具有豐富的電路波形分析功能，可方便地利用MATLAB/SIMULINK的Scope示波器觀察多路指定信號(hào)隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)波形。圖2中示出了三相對(duì)稱(chēng)的SPWM輸出電壓ua、ub、uc的波形及三相對(duì)稱(chēng)輸出電流ia、ib及ic的波形。通過(guò)仿真波形可清楚地動(dòng)態(tài)觀察到對(duì)應(yīng)波形間的幅值及相位關(guān)系，并可根據(jù)需要放大局部波形，而這在傳統(tǒng)教學(xué)模式中是難于做到的。MATLAB軟件另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，特別適合電力電子電路的諧波分析及相關(guān)電量計(jì)算。利用FFT功能模塊可對(duì)輸出SPWM電壓波形作指定次數(shù)諧波的幅值及相角計(jì)算，利用RMS功能模塊可對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效值計(jì)算。圖1中示出了利用FFT模塊及RMS模塊對(duì)輸出電壓ua進(jìn)行諧波分析及有效值計(jì)算的方法，相應(yīng)的動(dòng)態(tài)計(jì)算結(jié)果通過(guò)Display數(shù)字顯示器可直接給出。通過(guò)以上實(shí)例可以看出，在課堂教學(xué)中，利用計(jì)算機(jī)仿真作為教學(xué)的輔助手段，可有助于將煩瑣、枯燥、抽象的理論分析及推導(dǎo)變得生動(dòng)、直觀且易于理解，可有效引起學(xué)生的關(guān)注和學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到提高教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量的目的。

四、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革思路并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的具體情況，本課程共開(kāi)設(shè)4個(gè)實(shí)驗(yàn)：三相半波可控整流電路實(shí)驗(yàn)、三相半波有源逆變電路實(shí)驗(yàn)、三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)、直流變換電路實(shí)驗(yàn)等。所有實(shí)驗(yàn)均可在“電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置”實(shí)驗(yàn)成。不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可根據(jù)專(zhuān)業(yè)需要選擇其中3個(gè)作為必做實(shí)驗(yàn)，1個(gè)為選做實(shí)驗(yàn)。針對(duì)該實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限的問(wèn)題，編寫(xiě)了與實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均詳細(xì)說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)要求、電路的工作原理及實(shí)際操作過(guò)程等內(nèi)容。利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開(kāi)發(fā)了每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的MATLAB仿真虛擬實(shí)驗(yàn)程序。分別為：三相半波可控整流電路虛擬實(shí)驗(yàn)、三相半波有源逆變電路虛擬實(shí)驗(yàn)、三相橋式全控整流及有源逆變電路虛擬實(shí)驗(yàn)、BUKE降壓斬波電路虛擬實(shí)驗(yàn)、BOOST升壓斬波電路虛擬實(shí)驗(yàn)、升降壓斬波電路虛擬實(shí)驗(yàn)及CUK斬波電路虛擬實(shí)驗(yàn)等，對(duì)應(yīng)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，均編寫(xiě)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)前，將相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)仿真程序提供給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)、電路元器件連接關(guān)系、相關(guān)的電壓、電流波形等有一個(gè)直觀、感性的認(rèn)識(shí)，以提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果。所開(kāi)發(fā)的所有虛擬實(shí)驗(yàn)程序均安裝在實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)中，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可隨時(shí)調(diào)用相關(guān)仿真程序，通過(guò)對(duì)相應(yīng)電路波形的對(duì)比，幫助確定實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題的原因，找到解決問(wèn)題的方法。圖3為三相橋式全控整流電路虛擬實(shí)驗(yàn)MATLAB仿真模型，其仿真波形示于圖4中。

由圖4中虛擬實(shí)驗(yàn)仿真波形可以看出，學(xué)生可以同時(shí)觀察到相位依次相差120°的對(duì)稱(chēng)三相電源線電壓uab、ubc、uca的波形，三相電流ia、ib、ic的波形，6個(gè)晶閘管依次相位相差60°的門(mén)極觸發(fā)信號(hào)ug1～ug6的波形，整流輸出電壓ud及輸出電流id的波形等。通過(guò)仿真波形，可觀察到全部相關(guān)信號(hào)之間的相位關(guān)系。尤其重要的是可仿真當(dāng)某個(gè)晶閘管的門(mén)極觸發(fā)信號(hào)缺失或是晶閘管故障時(shí)電路相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的波形，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)相應(yīng)故障時(shí)，可以幫助學(xué)生確定故障原因，提高學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而這是實(shí)際裝置實(shí)驗(yàn)中僅利用雙蹤示波器觀察波形時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。從三相橋式整流電路的MATLAB仿真虛擬實(shí)驗(yàn)的例子可以看出，虛擬實(shí)驗(yàn)具有裝置實(shí)驗(yàn)所不能實(shí)現(xiàn)的功能，是裝置實(shí)驗(yàn)的重要輔助手段。采用計(jì)算機(jī)仿真虛擬實(shí)驗(yàn)+實(shí)際裝置實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題和不足，在課程教學(xué)中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革。提出了PPT動(dòng)畫(huà)+課堂板書(shū)+計(jì)算機(jī)仿真三位一體的課堂教學(xué)模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM電路仿真軟件開(kāi)發(fā)了教學(xué)仿真實(shí)例應(yīng)用到課堂教學(xué)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電子電路進(jìn)行電路原理及波形的交互式動(dòng)態(tài)分析，形象直觀，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK開(kāi)發(fā)了虛擬實(shí)驗(yàn)程序，提出了虛擬實(shí)驗(yàn)+裝置實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提高了學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到課程教學(xué)中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)的效率，讓學(xué)生逐步熟悉電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真方法，為以后在實(shí)際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，是一種值得肯定和進(jìn)一步發(fā)展完善的教學(xué)改革方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]洪武.PSIM在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009，7（1）.

[4]陳宏.基于Matlab的電力電子技術(shù)課程的教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（1）.

[5]丘東元，張波.基于仿真平臺(tái)的“電力電子技術(shù)”教學(xué)模式探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（2）.

[6]榮軍，萬(wàn)軍華，陳曦.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課堂教學(xué)難點(diǎn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（8）.

[7]汪義旺，索跡.電力電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，9（4）.

[8]馬立華，席惠.MATLAB在電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24（2）.

[9]王武.基于Matlab和PLECS的電力電子仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（6）.

[10]段曉燕，趙正天，段生成.電力電子技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008，6（6）.

[11]黃忠霖，黃京.電力電子技術(shù)的MATLAB實(shí)踐[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版，2009.

篇（10）

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 16-0141-01

電子技術(shù)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，為學(xué)生學(xué)習(xí)電子知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，然而傳統(tǒng)的電子技術(shù)教學(xué)存在著較多的問(wèn)題，教學(xué)效果不明顯，主要是因?yàn)槔碚撝R(shí)枯燥，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)對(duì)于電路的分析過(guò)多的強(qiáng)調(diào)理論，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，同時(shí)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)不規(guī)范，造成了儀器的損壞或者是不足，難以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。為了改變電子技術(shù)教學(xué)效率低的現(xiàn)狀，需要引進(jìn)新的教學(xué)方法和手段，其中計(jì)算機(jī)仿真軟件的應(yīng)用對(duì)提高電子技術(shù)教學(xué)質(zhì)量起了巨大的促進(jìn)作用。

一、計(jì)算機(jī)仿真軟件的概述

近年來(lái)，電子技術(shù)的教學(xué)在計(jì)算機(jī)仿真軟件的推動(dòng)下獲得了很大的進(jìn)步，對(duì)于提高電子技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量起了積極的促進(jìn)作用，特別是電路仿真軟件和EWB仿真軟件。

電路仿真軟件是具有豐富的元器件庫(kù)，能夠?qū)皶r(shí)的對(duì)直流和交流的特征進(jìn)行分析，并提供復(fù)雜電路的性能參數(shù)，進(jìn)而將結(jié)果以文本或者是曲線的方式呈現(xiàn)出來(lái)，大大的提高了電路分析的穩(wěn)定性和高效性。在電路仿真軟件提供的性能參數(shù)的比對(duì)下，對(duì)理論的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，給學(xué)生以更加直觀的認(rèn)識(shí)，大大的提高了教學(xué)的效果。另外，在電路仿真軟件的作用下，學(xué)生可以對(duì)線路的工作效果進(jìn)行觀察，進(jìn)而提高其理解和分析復(fù)雜電路的能力。

EWB仿真軟件作為一種電子線路仿真軟件，具有直觀和操作方便、設(shè)備齊全的特點(diǎn)。在該軟件的幫助下，使電子技術(shù)教學(xué)更加生動(dòng)具體，不僅能夠反映出電路的仿真測(cè)試，還可以對(duì)線路的故障進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)提供多種分析的工具，提高了分析線路性能的有效性。憑借著其直觀性和有效性，EWB在電子技術(shù)的教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。

二、計(jì)算機(jī)仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)于電子技術(shù)教學(xué)的促進(jìn)作用

首先，計(jì)算機(jī)仿真軟件具有很強(qiáng)的分析功能。在電子技術(shù)的教學(xué)中，單純的理論堆積不易于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和接受，但是計(jì)算機(jī)仿真軟件具有強(qiáng)大的分析功能，通過(guò)直觀的體現(xiàn)引起學(xué)生對(duì)知識(shí)的思考，進(jìn)而提高學(xué)生的分析能力。計(jì)算機(jī)仿真軟件的元件數(shù)量很多，可以根據(jù)教學(xué)的需要進(jìn)行選用并對(duì)隨意的進(jìn)行更改，在課堂的仿真教學(xué)中，學(xué)生可以對(duì)電路的每一個(gè)步驟進(jìn)行觀察，進(jìn)而加深了對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

其次，加強(qiáng)學(xué)理解基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。在計(jì)算機(jī)仿真軟件的幫助下，學(xué)生和教師處于一種特殊的教與學(xué)中，給學(xué)生以身臨其境的感覺(jué)，進(jìn)而使學(xué)生加強(qiáng)了對(duì)理論概念的理解。由于可以利用仿真軟件進(jìn)行故障設(shè)定，這樣可以為學(xué)生設(shè)定學(xué)習(xí)難題，進(jìn)而在課堂的練習(xí)中增強(qiáng)學(xué)生排除故障和分析問(wèn)題的能力。

另外，在仿真軟件的幫助下，教師與學(xué)生進(jìn)行了深入的交流，便于教師及時(shí)的了解學(xué)生的接受情況，進(jìn)而為教學(xué)進(jìn)度的制定提供借鑒，即在保證教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，合理調(diào)整教學(xué)的進(jìn)度。

（二）計(jì)算機(jī)仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用的策略

1.發(fā)揮仿真軟件優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生興趣

在計(jì)算機(jī)仿真軟件的協(xié)助下，克服了實(shí)際元件不足的情況，在大量的仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)中，使學(xué)生明確仿真實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別，使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，不僅要完成實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，還要進(jìn)行交流，分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和電路的規(guī)律，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的興趣和熱情。

2.正確處理虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)的關(guān)系

電子技術(shù)具有很強(qiáng)的操作性，需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。虛擬的實(shí)驗(yàn)只是作為教學(xué)的輔助手段，學(xué)生的最終目的是運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際生活的難題，因此，電子技術(shù)的教學(xué)離不開(kāi)實(shí)物教學(xué)。在電子技術(shù)的教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)要與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相互配合、相互促進(jìn)，共同提高電子技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量和效果。在電子技術(shù)的教學(xué)中，既要重視對(duì)基本功的訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的增強(qiáng)，還要學(xué)生掌握現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)手段，進(jìn)而培養(yǎng)出符合需要的創(chuàng)新型人才。

總之，電子技術(shù)作為一門(mén)基礎(chǔ)性課程，是學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)和前提，需要加強(qiáng)對(duì)該課程的重視，既要重視電子技術(shù)教學(xué)的理論性，又要重視其實(shí)踐性。

計(jì)算機(jī)仿真軟件的應(yīng)用對(duì)提高電子技術(shù)教學(xué)起了積極的促進(jìn)作用，使理論得到了驗(yàn)證。因此，在電子技術(shù)教學(xué)中，教師要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)仿真軟件的應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)積真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，確保學(xué)生在掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)的前提下，重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

篇（11）

中圖分類(lèi)號(hào)：TN702-34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2011)17-0188-02

Establishment of Virtual Experimental Environment Based on

Multisim for Electronics Curriculum

WANG Quan-yu

(School of Electronics and Information Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)

Abstract： The EDA simulation tool Multisim is introduced to solve the problem that the curriculum teaching is apart from practice. On the basis, taking a RC coupled single stage common emitter amplifier circuit as an example, circuit is built and virtual experimental environment is created. By running the simulation, the teaching process under this environment is described, and the establishment of virtual experimental environment for electronics curriculum is discussed. Through the teaching activities which combining electronics theory and practice under the environment, problems existed in traditional classroom teaching are solved and the teaching effect is improved.

Keywords： Multisim; virtual experimental environment; electronics; teaching; simulation

電子技術(shù)課程實(shí)踐性強(qiáng)，必須用大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助和加深理論學(xué)習(xí)，但受到實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配和實(shí)驗(yàn)室資源配置的限制，教學(xué)過(guò)程中存在理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)的問(wèn)題，課堂教學(xué)的效果不好，效率不高。

利用EDA仿真工具M(jìn)ultisim，搭建實(shí)驗(yàn)仿真電路，在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并在此環(huán)境下采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)，以解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下存在的問(wèn)題［1］。

1 Multisim簡(jiǎn)介

Multisim是最新EDA工具之一，是以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，包含原理圖和硬件描述語(yǔ)言輸入工具，具有豐富的仿真分析能力，用于板級(jí)的電子電路設(shè)計(jì)。

Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，設(shè)計(jì)者無(wú)需深入了解SPICE技術(shù)就可進(jìn)行仿真、分析和設(shè)計(jì)。Multisim的重要特征包括：通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路；通過(guò)交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為；借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征；通過(guò)一個(gè)工具鏈, 無(wú)縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試；通過(guò)改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程，減少建模錯(cuò)誤并縮短建模時(shí)間。

Multisim經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的發(fā)展，目前普遍使用Multisim 10。Multisim與Labview完美結(jié)合，用戶(hù)可以根據(jù)需求制造出屬于自己的儀器，教育工作者可以方便地把理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來(lái)，解決理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的問(wèn)題［2］。

2 電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境創(chuàng)設(shè)

電子技術(shù)課程理論系統(tǒng)性強(qiáng)，概念抽象，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力要求高。利用EDA工具，選擇課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，開(kāi)展以模擬、仿真實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助課堂教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論和“實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的反復(fù)重現(xiàn)，增強(qiáng)抽象概念的直觀性，加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知、理解和記憶強(qiáng)化；通過(guò)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，增強(qiáng)課堂的互動(dòng)性和趣味性，達(dá)到培養(yǎng)能力，提高教學(xué)效果的目的。

模擬電子技術(shù)課程可創(chuàng)設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境有：阻容耦合放大電路、差分放大電路、兩級(jí)阻容耦合放大電路、負(fù)反饋放大電路、電壓比較器、互補(bǔ)功率放大電路、正弦波振蕩電路、和整流-濾波-串聯(lián)穩(wěn)壓電路。

數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)：集成門(mén)電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、555定時(shí)器及其應(yīng)用、D/A及A/D轉(zhuǎn)換器［3-5］。

3 應(yīng)用舉例

本文以單級(jí)阻容耦合共射放大電路為例，介紹基于Multisim技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)。

通過(guò)阻容耦合放大電路實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以開(kāi)展工作在放大狀態(tài)下三極管電流分配關(guān)系，靜態(tài)工作點(diǎn)與三極管飽和、放大、截止三個(gè)狀態(tài)之間的關(guān)系，工作點(diǎn)與溫度的關(guān)系，元件參數(shù)對(duì)放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的影響等實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)。

根據(jù)教學(xué)需求，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在Multisim上搭建測(cè)試電路，圖1為單級(jí)阻容耦合共射放大電路，圖2為靜態(tài)測(cè)試電路。設(shè)置實(shí)驗(yàn)所需的信號(hào)發(fā)生器、電流表和示波器，調(diào)整好測(cè)試參數(shù)。

課堂教學(xué)中，借助創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，運(yùn)行電路仿真，可以開(kāi)展如下的實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)。

在圖2電路中，接通直流電源，觀察三極管的工作狀態(tài)，加深學(xué)生對(duì)靜態(tài)工作狀態(tài)的理解，消除在靜態(tài)，即沒(méi)有變化信號(hào)輸入時(shí)，三極管沒(méi)有工作電流的認(rèn)識(shí)誤區(qū)。

在圖2電路中，改變電路元件R1，R2和V2的參數(shù)，觀察靜態(tài)工作點(diǎn)Q的變化，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電路參數(shù)決定靜態(tài)工作點(diǎn)位置的掌握［6-8］。

在圖1電路中，信號(hào)發(fā)生器輸入變化信號(hào)，通過(guò)雙通道示波器觀察實(shí)際電路波形輸出結(jié)果，如圖3所示，使學(xué)生加深對(duì)共射放大電路放大情況，輸出與輸入相位關(guān)系的理解與認(rèn)識(shí)［9-10］。

在圖1電路中，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL，觀察負(fù)載對(duì)放大倍數(shù)的影響，加深理解。調(diào)節(jié)R1，改變靜態(tài)工作點(diǎn)位置，使波形發(fā)生失真，讓學(xué)生直觀形象地了解放大器的

非線性失真的情況。

4 結(jié) 論

單級(jí)阻容耦合共射放大電路是模擬電子技術(shù)課程講授的第一個(gè)電路，正確理解并牢固建立靜態(tài)工作點(diǎn)、放大倍數(shù)、波形失真等有關(guān)概念，掌握這些概念之間以及它們與電路參數(shù)之間的關(guān)系，對(duì)整個(gè)課程的學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的。學(xué)生對(duì)動(dòng)態(tài)放大、波形失真與靜態(tài)工作點(diǎn)關(guān)系的理解，既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是教學(xué)的難點(diǎn)。在本例的教學(xué)活動(dòng)中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境仿真分析電路，測(cè)試電路參數(shù)和觀察波形，并通過(guò)反復(fù)的演示和觀察，開(kāi)展充分的互動(dòng)教學(xué)，就可達(dá)到消除學(xué)生的認(rèn)知誤區(qū)，深化對(duì)上述概念的理解和掌握，取得良好的教學(xué)效果。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］路而紅.虛擬電子實(shí)驗(yàn)室［M］.北京：人民郵電出版社,2005.

［2］常華，袁鋼,常敏嘉.仿真軟件教程：Multisim和Matlab［M］.北京：清華大學(xué)出版社,2006.

［3］侯建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社,2007.

［4］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)［M］.5版.北京：高等教育出版社,2006.

［5］閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.5版.北京：清華大學(xué)出版社,2006.

［6］華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.4版.北京：高等教育出版社,2006.

［7］解月珍，謝沅清.電子電路計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社,2001.

［8］王全宇.環(huán)形移位計(jì)數(shù)器在彩燈控制電路中的應(yīng)用［J］.電子科技,2010(1):62-64.

［9］王全宇.示波器掃描與觸發(fā)方式的選擇［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2010,23(3):20-22.