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關(guān)鍵詞:數(shù)字電子電路,EDA技術(shù),應(yīng)用探究
在數(shù)字電子電路這門課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中,理論知識(shí)的學(xué)習(xí)固然重要,但是相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能也是必備的。在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,可以從實(shí)驗(yàn)方面出發(fā),更透徹的學(xué)習(xí)這門課程。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)導(dǎo)線把各種實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材連接在一起,主要在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,更好的理解實(shí)驗(yàn)原理,從而有助于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,有了EDA這項(xiàng)技術(shù)。EDA技術(shù)就以計(jì)算機(jī)為載體,承載著各種模擬的軟件,然后通過(guò)在相應(yīng)軟件的操作界面上進(jìn)行軟件的連接以及操作,這樣大大方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn),而且還能從一定程度上節(jié)省實(shí)驗(yàn)器材的經(jīng)費(fèi),總之,這樣的做法有很多的好處。本文將重點(diǎn)討論關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。
1關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究
1.1數(shù)字電子電路的概述
在我國(guó)職業(yè)教育體系中,與電子技術(shù)相關(guān)的專業(yè)中都設(shè)置到相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,比如說(shuō)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程,其中數(shù)學(xué)電子基礎(chǔ)這門課程還是比較重要的。在數(shù)字電子技術(shù)這門課程中,主要講述一些邏輯關(guān)系,以及以邏輯關(guān)系為基礎(chǔ)的各種門電路,除此之外就是各種組合而成的邏輯電路,其中包括TTL邏輯門電路,CMOS邏輯門電路等等,這些邏輯電路都是與生活息息相關(guān)的。在平時(shí)的生活中也會(huì)用到很多,比如說(shuō)家里的開關(guān),現(xiàn)在很多家中都會(huì)安裝兩個(gè)開關(guān),當(dāng)進(jìn)門的時(shí)候在門口開燈,睡覺(jué)時(shí)在臥室關(guān)燈,這個(gè)就是是使用了最簡(jiǎn)單的邏輯電路。邏輯電路的使用方便了人們的生活。
1.2數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)
數(shù)字電子電路技術(shù)這門課程在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,除了要學(xué)好基礎(chǔ)的理論知識(shí),更重要的是在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,要提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力,因?yàn)楝F(xiàn)在社會(huì)需要的是實(shí)踐性的人才,正如在教育大會(huì)中指出,要平衡教育人才的培養(yǎng),并且要重視實(shí)踐性人才的培養(yǎng)。要培養(yǎng)實(shí)踐性的人才,首先要做的就是對(duì)他們基礎(chǔ)的動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng),要如何培養(yǎng)才是要思考的問(wèn)題。那就是從實(shí)驗(yàn)做起,實(shí)驗(yàn)技術(shù)隨著科學(xué)的不斷發(fā)展也在不斷進(jìn)步,如今已經(jīng)有了比較成熟的EDA實(shí)驗(yàn)技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)就是讓學(xué)生在虛擬的軟件中模仿實(shí)物進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。在數(shù)字電子技術(shù)中使用EDA這一項(xiàng)技術(shù)大大方便了教學(xué),而且同時(shí)也能有效的提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
1.3數(shù)字電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展前景
目前我國(guó)的電子技術(shù)方面還是有一定的欠缺的,而且我國(guó)的市場(chǎng)這么大,所以要努力發(fā)展屬于我國(guó)自己的電子信息技術(shù)。而且電子信息技術(shù)是一個(gè)非常核心的力量,只有掌握了這樣的核心力量,才能讓我國(guó)的電子技術(shù)發(fā)展的更好。通過(guò)電子信息技術(shù),可以成為擊垮一個(gè)國(guó)家的秘密武器,所以努力發(fā)展自己國(guó)家的核心技術(shù)力量,并且還要不斷的更新,這樣才能在未來(lái)的世界中變得強(qiáng)大。所以,電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)良好,而且發(fā)展空間也足夠大。
2數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)應(yīng)用的作用
2.1有助于更好的學(xué)習(xí)理論知識(shí)
在數(shù)字電子電路這門課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中,都是一些枯燥無(wú)味的理論知識(shí),這樣容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疲勞,而且會(huì)造成課堂效率大大降低的不良影響。數(shù)字電子技術(shù)是一門純粹的理論知識(shí),而且都是一些我們不熟悉的電路方面的內(nèi)容,所以在單單的講解理論知識(shí)的時(shí)候,學(xué)生們不容易想象到他的具體的實(shí)物,這樣就對(duì)學(xué)習(xí)造成了很大的困擾。但是通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的幫助。在學(xué)習(xí)了抽象的理論知識(shí)之后,通過(guò)在EDA技術(shù)上進(jìn)行模擬,這樣就比較容易理解理論知識(shí)。這樣的做法對(duì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)都很大的幫助,不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,而且還能培養(yǎng)實(shí)踐性的人才。
2.2通過(guò)學(xué)習(xí)EDA技術(shù),不斷創(chuàng)新
在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,通過(guò)借助EDA技術(shù),可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,學(xué)生一般都是通過(guò)對(duì)課本上已有的知識(shí)進(jìn)行模擬,學(xué)習(xí)。但是實(shí)驗(yàn)就是創(chuàng)造的過(guò)程,有很多偉大的發(fā)明就是在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中,有可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)新的成果。所以可以通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)中,讓學(xué)生在不斷實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,碰撞出科學(xué)的火花,不斷的創(chuàng)新,壯大我國(guó)的電子科學(xué)技術(shù)。所以說(shuō)要大量的運(yùn)用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路的學(xué)習(xí)中,這樣可能某個(gè)時(shí)刻就會(huì)對(duì)我國(guó)的科學(xué)作出貢獻(xiàn)。
2.3更好的適應(yīng)于未來(lái)的社會(huì)
現(xiàn)階段我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,日新月異,盡管如此我國(guó)的科學(xué)技術(shù)與世界還有一段差距,所以說(shuō)還是要不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù),尤其是電子科學(xué)技術(shù),因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)已經(jīng)是非?,F(xiàn)代化的電子信息社會(huì)了,未來(lái)的社會(huì)更是電子信息的社會(huì),任何事情都離不開電子技術(shù)。所以在目前這個(gè)階段要大力發(fā)展電子信息技術(shù)并且掌握基本的電子信息技術(shù)的使用方法,這樣才能在將來(lái)的社會(huì)中立足。所以在目前的學(xué)習(xí)中不斷使用實(shí)用性的EDA軟件的過(guò)程也是在不斷適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的過(guò)程。
3結(jié)束語(yǔ)
本文中,通過(guò)講述數(shù)字電子電路,數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)以及數(shù)字電子技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展前景這三點(diǎn)來(lái)闡述了關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。數(shù)字電路是一門貼近生活的比較基礎(chǔ)的課程理論,它的成果運(yùn)用于人們的生活中大大方便了人們的生活。相信通過(guò)使用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中,一定會(huì)使數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的更好,同時(shí)也會(huì)促進(jìn)EDA技術(shù)不斷成熟。
參考文獻(xiàn)
[1]關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究;陳惠娟;《電子制作》;2015年23期
[2]CGP函數(shù)建模在天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;于章意曾三友;中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2013年
電子電路在長(zhǎng)期運(yùn)行以后難免出現(xiàn)各種各樣的故障問(wèn)題,需要及時(shí)的進(jìn)行檢修,才能使電子電路恢復(fù)正常,重新投入使用。但是電子電路的故障種類較多,而且導(dǎo)致故障的成因非常復(fù)雜,在檢修的過(guò)程中如果操作不當(dāng),將難以找出故障類型以及成因,因此本文對(duì)電子電路常見(jiàn)的故障類型以及原因進(jìn)行了分析,并分析了可以使用的檢測(cè)方法以及檢測(cè)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。
【關(guān)鍵詞】電子電路 故障成因 檢測(cè)方法
1 前言
電子電路由于受到各方面因素的影響,在運(yùn)行的過(guò)程中不可能不發(fā)生故障,而且故障的種類比較多,生活中較為常見(jiàn)的類型是是超負(fù)荷運(yùn)作而導(dǎo)致的故障,除此之外還存在其他的電子電路故障,成因較為復(fù)雜,檢修的過(guò)程中需要先找出故障問(wèn)題,然后再分析發(fā)生故障的具體原因,才能采取對(duì)應(yīng)的措施解決問(wèn)題,使電子電路恢復(fù)正常。
2 電子電路常見(jiàn)的故障類型以及原因
從線路設(shè)計(jì)故障方面來(lái)看,電子電路最為常見(jiàn)的故障問(wèn)題主要有三大類,
(1)連線錯(cuò)誤;
(2)電路荷載錯(cuò)誤;
(3)元件設(shè)置錯(cuò)誤。
而發(fā)生這些錯(cuò)誤的根本原因是電路設(shè)計(jì)不夠謹(jǐn)慎,或者是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤。從設(shè)計(jì)成型的電路故障方面來(lái)看,極有可能出現(xiàn)最初級(jí)電路問(wèn)題,更具體來(lái)說(shuō)是實(shí)際電路與原先設(shè)計(jì)的圖紙不一致,相關(guān)的電路元件鏈接錯(cuò)誤,或者使用的型號(hào)錯(cuò)誤。從定型類電子電路故障方面來(lái)看,極有可能出現(xiàn)焊錫脫落,或者焊接點(diǎn)以及線路短路等問(wèn)題。與此同時(shí)在使用的過(guò)程中,沒(méi)有按照規(guī)范進(jìn)行操作,通常都會(huì)使電子電路出現(xiàn)電磁場(chǎng)異常,或者設(shè)備電路受到不同程度的損害等問(wèn)題。
3 故障檢測(cè)的方法以及需要注意的問(wèn)題
3.1 檢測(cè)方法
對(duì)電子電路故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中,常用的方法主要有7種,
3.1.1 可以使用直接觀察法
這是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的的一種檢測(cè)方法,主要是利用肉眼等感官感覺(jué)觀察,并結(jié)合自身的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)對(duì)相關(guān)元件、電子提示等是否出現(xiàn)異常進(jìn)行判斷,并從設(shè)備是否存在噪音、電路運(yùn)行中是否存在燒焦氣味等對(duì)電子電路故障問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別。
3.1.2 可以采用參數(shù)測(cè)試法
這種故障檢測(cè)方法主要是通過(guò)使用儀器來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)它應(yīng)分為兩種,一種是斷點(diǎn)測(cè)試法,一種是通電測(cè)試法,前者主要是指在電路斷電的條件下,利用相關(guān)的儀器對(duì)電路等電阻值進(jìn)行測(cè)量,進(jìn)而分析電路是否存在連線短路或者焊點(diǎn)短路等故障問(wèn)題,一旦檢測(cè)后的數(shù)值與正常值存在較大差異,就可以確定故障點(diǎn)。后者主要是指在帶電的條件下,通過(guò)利用相關(guān)的儀器對(duì)電路中電壓,或者支路電流進(jìn)行測(cè)量,然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行分析。
3.1.3 可以采用信號(hào)尋跡法
這種故障檢測(cè)方法主要是指將頻率的信號(hào)注入到電路輸入端,然后利用相關(guān)的儀器觀察波形與幅值的變化。當(dāng)然,不一定非要從輸入級(jí)到輸出級(jí)進(jìn)行檢查,也可以反著進(jìn)行檢查。需要注意的是如果檢查發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)元器件出故障,那么通常整個(gè)回路中極有可能都出現(xiàn)了故障。
3.1.4 可以采用對(duì)比法
這種檢測(cè)方法主要是指通過(guò)使用相關(guān)的奇異對(duì)電子設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的電壓、電流以及波長(zhǎng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,然后將之與正常值進(jìn)行比較,找出數(shù)據(jù)差異較大之處,然后再次進(jìn)行故障審核,對(duì)比數(shù)據(jù)類型后分析發(fā)生故障的最根本原因。
3.1.5 可以采用替換法
該方法主要是指通過(guò)使用正常且符合的元件替換電路中懷疑有故障問(wèn)題的全部元件,然后在具體找出真正存在異常的元件。替換法通常應(yīng)用于微小型電路故障方面的檢測(cè),例如可以用來(lái)對(duì)電容部件是否存在漏電現(xiàn)象進(jìn)行檢查。
3.1.6 可以采用旁路法
旁路法適宜較為簡(jiǎn)單的電路應(yīng)用,主要是指通過(guò)將測(cè)試部件短路與相應(yīng)型號(hào)儀器等進(jìn)行連接,然后觀察電力電路的異常情況有沒(méi)有恢復(fù),如果不再出現(xiàn)電磁波異常,那么就可以確定此類元件存在故障。
3.1.7 可以使用分割測(cè)試法
這種檢測(cè)方法主要是指按照一定的方法將整個(gè)電路分成幾個(gè)相互獨(dú)立的電路,然后分別進(jìn)行測(cè)試,分析故障出現(xiàn)在那個(gè)部分,進(jìn)而再尋找具體的故障位置。另外,有反饋的電路通常都與各級(jí)的情況存在一定的牽連,此時(shí)需要先利用分割環(huán)形電路消除反饋環(huán),然后逐一的進(jìn)行檢查,判斷故障點(diǎn)以及具體的原因。
3.2 注意事項(xiàng)
在對(duì)電子電路故障進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中需要注意4個(gè)問(wèn)題:
3.2.1 檢測(cè)人員需嚴(yán)格按照正確的方法使用測(cè)量?jī)x器的接地端
對(duì)于測(cè)量過(guò)程中必須用到地端接機(jī)殼的儀器,有關(guān)檢測(cè)人員應(yīng)確保其與放大器的接地端相互連接,否則將會(huì)由于干擾而使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。
3.2.2 檢測(cè)過(guò)程中所使用的測(cè)量方法應(yīng)確保方便可行
通常在對(duì)電路電流進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,條件允許時(shí)最好是測(cè)量電壓,不要測(cè)量電流,因?yàn)闇y(cè)電壓比較方便,不需要改動(dòng)被測(cè)電路。
3.2.3 故障檢測(cè)的時(shí)候應(yīng)將所有的觀察結(jié)果詳細(xì)記錄下來(lái)
只有將這些觀察數(shù)據(jù)與理論結(jié)果進(jìn)行比較,才能更快的找出故障問(wèn)題。
3.2.4 如果在調(diào)試的過(guò)程中發(fā)生古戰(zhàn),那么一定要先查找故障原因,不能一發(fā)生這種情況就立即拆掉線路,重新進(jìn)行安裝
因?yàn)橹匮b的線路并不能保證不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,一旦發(fā)生原理上的錯(cuò)誤,重新安裝根本就不能徹底的消除故障。因此有關(guān)人員需先查找故障以及原因,對(duì)之進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的分析,再采取下一步的計(jì)劃。
4 結(jié)語(yǔ)
為了能夠更快的找出電子電路的故障類型以及成因,需要采用有效的方法進(jìn)行檢測(cè),現(xiàn)實(shí)中對(duì)電子電路的故障進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候,可以采用多種方法,但是經(jīng)常使用的主要有對(duì)比法、替換法等幾種,這些方法較為方便,而且可操作性強(qiáng)。同時(shí)檢測(cè)故障的時(shí)候,還需要注意選擇合適的方法、詳細(xì)記錄觀察結(jié)果等一些問(wèn)題,這樣才能準(zhǔn)確的找出電子電路的故障類型,以及發(fā)生故障的根本原因,最終采用最有效的方法修復(fù),使電路恢復(fù)正常。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:電子實(shí)訓(xùn) Multisim 10 仿真 PCB設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TN02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2013)05-0164-02
電子實(shí)訓(xùn)是電子類專業(yè)學(xué)生必修的一門實(shí)踐課程,通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生在電子元器件選用、電子電路分析設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試、電路板焊接與裝配,電子產(chǎn)品調(diào)試以及編寫技術(shù)文件等方面受到一次綜合訓(xùn)練。我校在《模擬電子》、《數(shù)字電子》課程結(jié)束后都安排了電子專項(xiàng)實(shí)訓(xùn),教師提出設(shè)計(jì)要求,讓學(xué)生自己從設(shè)計(jì)到裝配、調(diào)試都經(jīng)歷一遍,所以電子專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)既鞏固了學(xué)生的理論知識(shí),又提高了他們的操作技能。
1 Multisim 10和Protel DXP軟件的比較
在電子實(shí)訓(xùn)過(guò)程中使用較廣的EDA軟件是Multisim和Protel ,這兩個(gè)軟件都具有電路設(shè)計(jì)和仿真功能,但是Multisim軟件的長(zhǎng)處是電子仿真,而Protel軟件的長(zhǎng)處是PCB設(shè)計(jì)。美國(guó)NI公司推出的Multisim 10軟件具有強(qiáng)大的仿真能力,既可對(duì)模擬電路或數(shù)字電路進(jìn)行仿真,也可進(jìn)行數(shù)?;旌戏抡?,尤其新增了射頻電路的仿真功能。Altium公司的Protel DXP軟件具有強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能,其印刷電路板設(shè)計(jì)模塊的設(shè)計(jì)規(guī)則和檢查工具比Protel 99 SE更加完善,為設(shè)計(jì)高質(zhì)量的印刷電路板提供了可靠的保障。本文以設(shè)計(jì)一個(gè)模擬聲響電路為例,論述Multisim 10和Protel DXP在電子實(shí)訓(xùn)課程中的綜合運(yùn)用。
2 電路設(shè)計(jì)和仿真
2.1 電路設(shè)計(jì)
電子實(shí)訓(xùn)中要求設(shè)計(jì)一個(gè)模擬聲響的電路,這個(gè)電路主要是通過(guò)兩片555定時(shí)器結(jié)合簡(jiǎn)單的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照設(shè)計(jì)要求,學(xué)生通過(guò)查閱資料可以設(shè)計(jì)出較多方案,模擬不同的聲響,這樣學(xué)生在電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮的空間比較大,不局限于一個(gè)電路,電路初步設(shè)計(jì)好之后,通過(guò)Multisim 10來(lái)仿真。圖1所示為其中一個(gè)電路,555定時(shí)器U1、U2分別構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器,元器件參數(shù)確定后,根據(jù)多諧振蕩器的頻率計(jì)算公式,U1的輸出波形頻率是680Hz,U2的輸出波形頻率是9.345KHz。由于U1的輸出端接U2的復(fù)位端,故只有U1輸出為高電平時(shí),U2振蕩器才振蕩,U1輸出為低電平時(shí),U2停止振蕩,通過(guò)U1的輸出來(lái)控制電路最終的輸出,使揚(yáng)聲器發(fā)出9.345KHz “嗚嗚”的間歇聲響。
2.2 Multisim 10仿真分析
因?yàn)殡娮臃抡媸荕ultisim軟件的長(zhǎng)處,所以圖1的電路在設(shè)計(jì)時(shí),要求學(xué)生用Multisim 10軟件來(lái)繪制,這樣就把設(shè)計(jì)和仿真貫穿起來(lái)。電路繪制結(jié)束后,選擇虛擬儀表雙通道示波器來(lái)仿真U1、U2的輸出波形。示波器的控制面板可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié),微調(diào)時(shí)間基準(zhǔn)(time base),設(shè)定通道A(channel A)和通道B(channel B)的量程如圖2所示,設(shè)置完畢后通過(guò)示波器觀察到波形如圖2所示。由于在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)理論計(jì)算出波形頻率,根據(jù)仿真波形圖測(cè)算出的頻率與理論值基本相等,設(shè)計(jì)得到驗(yàn)證。
3 網(wǎng)絡(luò)表生成和PCB板設(shè)計(jì)
3.1 網(wǎng)絡(luò)表生成和修改
根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求,電路原理圖設(shè)計(jì)好之后學(xué)生需進(jìn)行電路板的布局布線設(shè)計(jì),這就需要使用Protel DXP軟件,而采用Multisim 10繪制的原理圖的數(shù)據(jù)要導(dǎo)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中需要一座橋梁——網(wǎng)絡(luò)表。由于Multisim中選取的元件部分是虛擬元件,仿真所用儀器也是虛擬儀器,這就會(huì)出現(xiàn)和Protel不兼容的情況,所以在生成網(wǎng)絡(luò)表之前要先去掉虛擬儀器,部分虛擬元件也要用連接器代替。在本例電路中,虛擬示波器XSC1需去除,5個(gè)虛擬電容也要用連接器代替。電路修改之后執(zhí)行菜單“Transfer/Export to PCB Layout”,在彈出的對(duì)話框中選擇保存類型“Protel(*.net)”,輸入文件名之后就生成了電路對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表,如網(wǎng)絡(luò)表無(wú)法生成,一般問(wèn)題都在虛擬器件上,根據(jù)提示修改即可。
網(wǎng)絡(luò)表生成后,運(yùn)行Protel DXP軟件,新建工程,調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表并把它添加入新建的工程中??紤]網(wǎng)絡(luò)表中原有元器件封裝與設(shè)計(jì)要求不符,需要修改封裝,元器件封裝的選取根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來(lái)定。
3.2 PCB板設(shè)計(jì)
作為橋梁的網(wǎng)絡(luò)表修改確定后,在工程中添加一個(gè)PCB文件并且設(shè)定電路板尺寸,執(zhí)行菜單“Design/Import Changes From *.PriPCB”導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表,所有元件就被更新到PCB板上,檢查元件正確后,根據(jù)設(shè)計(jì)和工藝要求布局布線,從而完成PCB板的設(shè)計(jì)工作。圖1中電路的PCB版圖如圖3所示。
4 結(jié)語(yǔ)
把Multisim仿真和Protel 制版的結(jié)合作為電子實(shí)訓(xùn)的輔助設(shè)計(jì)工具,既可以幫助學(xué)生高效進(jìn)行方案選擇和參數(shù)確定,又可以練習(xí)印刷電路板的制作。在電子實(shí)訓(xùn)中引入這種設(shè)計(jì)方法,大大豐富和優(yōu)化了實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生掌握更多新知識(shí),得到更多鍛煉。
參考文獻(xiàn)
[1]王連英.基于Multisim 10的電子仿真實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2009.8.
【關(guān)鍵詞】Multisim 仿真 電子技術(shù) 教學(xué)
【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2013)05-0017-01
Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的工具軟件,人們可以用它自由地搭建電路原理圖,并用虛擬儀器技術(shù)對(duì)電路進(jìn)行仿真。
職業(yè)學(xué)校的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)一般由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)大的教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中,結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程,利用Multisim仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電子電路實(shí)驗(yàn)仿真,作為教學(xué)的補(bǔ)充,既幫助學(xué)生更好地理解電子技術(shù)的理論知識(shí),又能確保電子實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)的準(zhǔn)確,實(shí)踐證明,這種教學(xué)、設(shè)計(jì)手段的運(yùn)用,有助于增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合動(dòng)手能力。
1.多媒體演示仿真實(shí)驗(yàn),提高課堂教學(xué)效率
以前的電子技術(shù)課程教學(xué),多數(shù)教師主要進(jìn)行理論課教學(xué),注重原理分析、公式推導(dǎo),學(xué)生聽(tīng)起來(lái)感覺(jué)枯燥無(wú)味,難以理解。為了提高教學(xué)效率,有時(shí)需要配合演示實(shí)驗(yàn)。但實(shí)物的演示實(shí)驗(yàn),需要花費(fèi)較多的準(zhǔn)備時(shí)間,將多種儀器搬到教室,使用不便,而且電子元件或示波器屏幕比較小,坐在后排的同學(xué)難以看清演示的內(nèi)容。而且演示操作過(guò)程,也會(huì)占用過(guò)多時(shí)間,影響教學(xué)進(jìn)度。
現(xiàn)在將仿真軟件引進(jìn)課堂,在講解理論的同時(shí),利用多媒體同步演示,顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使一些抽象的概念形象化、直觀化、簡(jiǎn)單化,提高教學(xué)的效率。下面舉兩個(gè)應(yīng)用的實(shí)例。
在講授三極管共發(fā)射極放大電路時(shí),三極管具有放大和反相的作用,有的學(xué)生理解起來(lái)比較困難。我們利用仿真軟件來(lái)仿真電路的實(shí)際效果,并用虛擬示波器觀測(cè)波形。學(xué)生有了感性認(rèn)識(shí)后,理解起來(lái)就輕松了不少。
在講授振蕩電路的起振時(shí),通過(guò)電路的正反饋?zhàn)饔?,輸出信?hào)就會(huì)逐漸由小變大,當(dāng)振蕩幅度增大到一定的程度后,由于三極管的限幅作用,最后使得輸出的波形穩(wěn)定。其中部分原理學(xué)生比較難理解,用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器根本就不能顯示出起振的波形來(lái),現(xiàn)在利用Multisim仿真顯示出振蕩波形,振蕩器起振的過(guò)程非常直觀,這種教學(xué)模式生動(dòng)活潑,學(xué)生自始至終保持著極高的學(xué)習(xí)興趣,加深了理解和記憶,有效地提高了課堂教學(xué)效率。
將仿真技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)后,可以把許多抽象的內(nèi)容變得生動(dòng)形象,化難為易,使教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)變得一目了然,便于學(xué)生觀察與思考,從而更好地理解和掌握所學(xué)知識(shí)。
2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量
《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程,理論學(xué)習(xí)必須與實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)。以前,實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是上電子實(shí)驗(yàn)課,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而創(chuàng)新設(shè)計(jì)、綜合性實(shí)驗(yàn)較少。
Multisim仿真軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具:如各種電壓表、電流表、示波器、分析儀等。是一個(gè)全開放性的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),用Multisim進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際電路的效果。各種元器件選擇范圍廣,參數(shù)修改方便,不會(huì)像實(shí)際操作那樣多次地把元件焊上焊下而損壞器件和印刷電路板,而且電路調(diào)試也變得方便快捷。并且《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的大部分實(shí)驗(yàn)電路都能應(yīng)用Multisim進(jìn)行仿真。
我們?cè)谑谡n的過(guò)程中,抽幾節(jié)課講解Multisim仿真軟件的使用方法。在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課之前,學(xué)生必須先將電路進(jìn)行仿真,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果以后,再進(jìn)行實(shí)際的安裝、焊接、調(diào)試。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣提高了,自信心得到了增強(qiáng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量大大提高,特別是在簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中,可以隨時(shí)修改元件參數(shù),并能馬上獲得仿真結(jié)果,直到滿足電路設(shè)計(jì)要求。學(xué)生可提出各種設(shè)計(jì)方案,從而大大提高了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識(shí),也大大提高了學(xué)生電子電路的設(shè)計(jì)水平。
3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題
雖然采用虛擬仿真輔助教學(xué),改善了教學(xué)手段,豐富了教學(xué)內(nèi)容,也能更形象生動(dòng)地將難以理解的知識(shí)用仿真的形式表現(xiàn)出來(lái),能激發(fā)出學(xué)生設(shè)計(jì)電路的創(chuàng)新意識(shí)。但如果完全用虛擬實(shí)驗(yàn)取代實(shí)物實(shí)驗(yàn),就只會(huì)在電腦上進(jìn)行操作,學(xué)生對(duì)真實(shí)元器件的封裝、檢測(cè)等認(rèn)知程度會(huì)大大降低,對(duì)使用實(shí)際儀器的操作能力會(huì)大大削弱,缺少對(duì)實(shí)際電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的布局能力、布線能力、安裝調(diào)試能力。為了避免其弊端,使之與傳統(tǒng)的教學(xué)相得益彰,融于一體,我們采用虛實(shí)結(jié)合的方式,一方面強(qiáng)調(diào)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)的輔助作用,另一方面認(rèn)識(shí)到實(shí)際動(dòng)手能力的重要性,兩者必須相輔相成,有機(jī)結(jié)合。既要合理安排仿真實(shí)驗(yàn)課時(shí),又要在實(shí)驗(yàn)課堂上進(jìn)行實(shí)際電路的安裝調(diào)試工作;精心選擇仿真實(shí)驗(yàn)課題,為學(xué)生提供科學(xué)、合理的仿真實(shí)驗(yàn)題目,讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),掌握知識(shí),提高興趣。還讓學(xué)生做一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),自己設(shè)計(jì)、制作安裝調(diào)試電子電路,使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)變成看得見(jiàn)摸得著的電子電路。
總之,將Multisim仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)中,不僅可以把許多抽象和難以理解的內(nèi)容變得生動(dòng)有趣,化難為易,而且能模擬一些用語(yǔ)言難以清楚表述的,以及現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)不易進(jìn)行的內(nèi)容。它不僅提高了課堂教學(xué)效率,而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析和解決問(wèn)題的能力都起到了積極的作用。當(dāng)然,也要注意仿真教學(xué)的輔助教學(xué)作用和學(xué)生實(shí)際的操作能力,兩者必須相互結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短,而不能用虛擬仿真完全代替實(shí)際操作訓(xùn)練。
參考文獻(xiàn):
NIMultisim10是美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI,NationalInstruments)推出的Multisim最新版本,是以Windows為平臺(tái)的仿真工具,可以設(shè)計(jì)、測(cè)試、仿真和演示各種電子電路,包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字、電路、射頻電路及微控制器和接口電路等??梢詫?duì)被仿真的電路中元器件設(shè)置各種故障,如開路、短路和不同程度的漏電等,從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進(jìn)行仿真時(shí),軟件還能存儲(chǔ)測(cè)試點(diǎn)的所有數(shù)據(jù),列出被仿真電路的所有元器件清單,以及存儲(chǔ)測(cè)試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。NIMultisim10具有詳細(xì)的電路分析功能,可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法,以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)方法相比,具有如下特點(diǎn):設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行,可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn),修改調(diào)試方便。設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測(cè)試儀器儀表齊全,可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。可方便地對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和分析。因此,特別適合課堂教學(xué)。
2使用Multisim10進(jìn)行仿真的步驟
(1)打開Multismi10,首先進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置。選擇Options|GlobalPreferences菜單命令打開參數(shù)設(shè)置喜好選擇(GlobalPreferences)窗口,可以進(jìn)行各種選擇設(shè)置。創(chuàng)建電路。1)選擇電路元件,選擇元件時(shí)單擊元件工具欄中的工具按鈕,彈出元件庫(kù)窗口,選擇需要的元件,在電路窗口中可看見(jiàn)鼠標(biāo)拖動(dòng)著該元件,將其拖動(dòng)到要放置的位置,再次單擊,即放到當(dāng)前位置上。雙擊該元件,彈出一個(gè)虛擬元件設(shè)置對(duì)話框,可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。2)元件的連接,單擊要連接的元件的引腳一端,當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)小黑點(diǎn)時(shí),拖動(dòng)光標(biāo)至另一元件的引腳處并單擊,系統(tǒng)就會(huì)用導(dǎo)線自動(dòng)將兩個(gè)引腳連接起來(lái)。電路中可以使用多個(gè)接地符號(hào),但至少要使用一個(gè)接地符號(hào),因?yàn)闆](méi)有接地符號(hào)的電路不能通過(guò)仿真。3)放置要使用的儀表并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。與使用實(shí)際儀表非常相似,放置儀表后要進(jìn)行測(cè)試線的連接。按以上方法連接、設(shè)置完電路后,將電路保存。4)調(diào)試、仿真。單擊仿真開關(guān)或單擊Simulate菜單的RUN,調(diào)節(jié)儀表設(shè)置,觀察到合適的波形。(2)利用分析功能。Multismi10提供了18種分析方法,可以通過(guò)選擇Smiulate菜單中的Analysis命令項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn),點(diǎn)擊設(shè)計(jì)工具欄也可以彈出該電路分析菜單。(3)后處理和傳輸。后處理功能可以對(duì)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行各種運(yùn)算處理,可以將已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路傳輸?shù)讲季€軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì),也可以導(dǎo)出各種電路數(shù)據(jù)[2]。
3Multisim仿真在《電工技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用
在電工技術(shù)中,動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程[1],通常在教學(xué)中都是以理論講解為主,涉及到的瞬態(tài)變化波形,一般直接呈現(xiàn)給學(xué)生,如果利用仿真電路來(lái)展示瞬態(tài)過(guò)程的變化以及參數(shù)對(duì)于過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短的影響,將有助于激發(fā)學(xué)生的興趣并加深理解。下面以一階RC電路為例說(shuō)明Multisim仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用[3]。在Multisim環(huán)境中創(chuàng)建一階RC電路。零輸入響應(yīng):一階電路僅有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件,如果在換路瞬間動(dòng)態(tài)元件已儲(chǔ)存有能量,那么即使電路中無(wú)外加激勵(lì)電源,電路中的動(dòng)態(tài)元件將通過(guò)電路放電,在電路中產(chǎn)生響應(yīng),即零輸入響應(yīng)。對(duì)于圖1所示電路,當(dāng)開關(guān)J1閉合時(shí),電容通過(guò)R1充電,電路達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),電容儲(chǔ)存有能量,電容電壓值恒定為8V,如圖2前半段波形所示。當(dāng)開關(guān)J1打開時(shí),電容通過(guò)R2放電,在電路中產(chǎn)生響應(yīng),即零輸入響應(yīng),仿真波形如圖2所示,后半段波形所示,電壓從8V按指數(shù)規(guī)律變?yōu)?[4]。零狀態(tài)響應(yīng):當(dāng)動(dòng)態(tài)電路初始儲(chǔ)能為零時(shí),僅由外加激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)就是零狀態(tài)響應(yīng)。對(duì)于圖1所示的電路,若電容的初始儲(chǔ)能為零,即開關(guān)斷開。當(dāng)開關(guān)J1閉合時(shí)電容通過(guò)R1充電,響應(yīng)由外加激勵(lì)產(chǎn)生,即零狀態(tài)響應(yīng)。全響應(yīng):當(dāng)一個(gè)非零初始狀態(tài)的電路受到激勵(lì)時(shí),電路的響應(yīng)稱為全響應(yīng)。對(duì)于線性電路,全響應(yīng)是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之和。電容電壓全響應(yīng)電路如圖4所示,反復(fù)按下空格鍵使開關(guān)反復(fù)切換,通過(guò)示波器XSC2就可觀察到電容電壓全響應(yīng)波形。在教學(xué)中電路直接使用Multisim軟件創(chuàng)建,先引入零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的概念,然后進(jìn)行仿真讓學(xué)生觀察波形的變化,加深對(duì)概念的理解,再講解全響應(yīng)的概念,并對(duì)電路進(jìn)行仿真,讓學(xué)生通過(guò)觀察仿真波形,加以分析、總結(jié),得到全響應(yīng)是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之和的結(jié)論。為了進(jìn)一步講解時(shí)間常數(shù)對(duì)響應(yīng)速度的影響,可分別改變參數(shù)R和C改變時(shí)間常數(shù),觀察波形,得出結(jié)論。