【正文】 得以很好的了解電子電路的各種性質(zhì)。這不失為一種很好的理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，也是一種對(duì)學(xué)生實(shí)際能力培養(yǎng)的有效工具。利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)應(yīng)是電子技術(shù)教學(xué)今后的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：EWB，電子技術(shù)，模擬實(shí)驗(yàn)。 引言：　長(zhǎng)期以來(lái)，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)。是以理論課教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件Electronics Workbench（虛擬電子工作臺(tái)簡(jiǎn)稱EWB）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充。使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測(cè)試方法。(虛擬電子工作臺(tái))軟件。實(shí)驗(yàn)可由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過(guò)多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成也可由學(xué)生在課外參照有關(guān)習(xí)題完成。通過(guò)人機(jī)對(duì)話的方式，能使每個(gè)人都能親自動(dòng)手接觸電路,進(jìn)行元件接線,參數(shù)設(shè)定。邊連線，邊測(cè)試，邊修改，邊分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。通過(guò)EWB軟件的“ponent properties”(組成部件屬性)可隨時(shí)調(diào)整和修改元器件參數(shù),分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響。調(diào)試和測(cè)量過(guò)程就是最好的學(xué)習(xí)過(guò)程。在這樣的實(shí)驗(yàn)中,把實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。加深了學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)。方法與內(nèi)容：　　實(shí)驗(yàn)方法如實(shí)驗(yàn)流程圖１示[1]，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，在理論教學(xué)過(guò)程中穿插進(jìn)行。根據(jù)所學(xué)電路的原理圖，用ＥＷＢ模擬連接電路，確定電路中的各元器件參數(shù)，使用EWB虛擬儀器進(jìn)行在線測(cè)量。對(duì)照電路設(shè)計(jì)要求更改相關(guān)元件參數(shù)，觀察所得的變化。最后與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)照比較。以下是幾個(gè)實(shí)際的例子 ：一、單級(jí)放大器放大特性的研究： 　　圖２所示為單級(jí)阻容耦合共射放大電路電原理圖2　　圖中。各元件參考值為：Ｔ3DG44A,β＝30, Rs=5kΩ, Rb=470kΩ,Rc= Rl =5 kΩ,Cl=C2=50μF,UI=10mV/1kHz ,Vcc=+12V,Ube=,r bb’。調(diào)節(jié)Rb可調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。由圖可算得靜態(tài)工作點(diǎn)：.........(1)...(2)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　....(3)其中IcＱ為集電極靜態(tài)工作電流，UceＱ為集電集靜態(tài)工作電壓。在中頻段不需要考慮耦合電容和分布電容、晶體管結(jié)電容的影響。利用微變等效電路法可得三極管輸入端的微變等效電阻：[2]...(4) 　　中頻段電壓放大倍數(shù):...(5)　　其中等效負(fù)載電阻:.......(6)　　由Au表達(dá)式可知當(dāng)Rc、Ic變化時(shí)，Au隨之變化。 　　測(cè)量不同Rb時(shí)的Ib 、IcＱ 、和 UceQ的值并與理論值進(jìn)行比較，并填充完成表格內(nèi)容。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用EWB軟件進(jìn)行模擬連線，在基極和集電極串接一內(nèi)阻(1nΩ)可不計(jì)的模擬電流表，在集電極和發(fā)射極并聯(lián)一內(nèi)阻為１ＧΩ的模擬電壓表。實(shí)際測(cè)試的EWB計(jì)算機(jī)模擬界面如圖３所示：圖3依次改變Rb的值將測(cè)試結(jié)果和理論計(jì)算值填入表中。 Rb值(kΩ) 參數(shù)名稱 200250300350400450500Ib理論值(uA)Ib測(cè)量值(uA)IcＱ理論值(mA)IcＱ測(cè)量值(mA)UceQ理論值(V)UceQ測(cè)量值(V)可以看出，測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算具有很好的一致性?！　∫訰b＝270kΩ，輸入信號(hào)頻率為１千赫，幅度為10毫伏。測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)并與理論值進(jìn)行比較。并討論放大電路參數(shù)變化對(duì)倍數(shù)的影響。 　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)電原理圖，用EWB軟件進(jìn)行模擬連線后的測(cè)量電路及結(jié)果如圖４所示：圖４　　通過(guò)交流毫伏表MV測(cè)得輸出電壓U0，與輸入電壓比較可以算得電壓放大倍數(shù) Au=。而電壓放大倍數(shù)的理論值由(1)(6)式計(jì)算可得：Rb=270 kΩ， Ib=, Ic=,rbe=824Ω, Au=，理論計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)具有很好的一致。　　通過(guò)模擬雙蹤示波器可觀察放大器的輸入與輸出波形，其中紅色線條為輸入波形，黑色線條為輸出波形，二者有一相位差π。圖４電路還可用來(lái)考察放大電路參數(shù)的變化對(duì)放大倍數(shù)的影響，現(xiàn)分別討論之 (1)集電極電流變化的影響。在其它參數(shù)不變條件下，通過(guò)改變Rb分別獲得不同的Ic，測(cè)出放大倍數(shù)與集電極電流之間的關(guān)系如下表示。 從表中可反映二點(diǎn)：當(dāng)集電極電流大于某值，即三極管處于飽和時(shí)，電路的電壓放大倍數(shù)小于1，當(dāng)管子處于正常放大狀態(tài)時(shí)，隨著Ic的減小，電路的電壓放大倍數(shù)隨之減小。Ｒb(kΩ)100130150600100015002000IcＱ測(cè)量值(mA) Au(倍) （2）負(fù)載電阻對(duì)放大倍數(shù)的影響。取Ic=，分別測(cè)出Rc= Rl =3 kΩ和Rc=Rl=。即隨著負(fù)載電阻的減小，放大倍數(shù)隨之減小?！　》糯笃鞯淖罴压ぷ鼽c(diǎn)與晶體管最大允許輸入電壓的研究　　(1）在圖4實(shí)驗(yàn)電路中取Rc=5kΩ，調(diào)節(jié)Rb使得當(dāng)輸入電壓逐漸加大時(shí)，輸出波形正負(fù)向同時(shí)出現(xiàn)削波，即表示這時(shí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)已選擇在動(dòng)態(tài)特性曲線的中點(diǎn)。(mA)(V)。測(cè)出當(dāng)輸出電壓最大而不失真時(shí)放大器輸入電壓Us的值為230mV（晶體管的輸入電壓Ube為39mV）,此時(shí)放大器的動(dòng)態(tài)范圍最大?！　?2)在上述電路中再改變Rb的值,當(dāng)增大Rb時(shí)出現(xiàn)正向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了截止失真。當(dāng)減小Rb時(shí)出現(xiàn)反向削波，說(shuō)明晶體管出現(xiàn)了飽和失真。二、 諧振蕩器與波形變換 圖5限于篇幅，下面只能作一些簡(jiǎn)要介紹。圖5是多諧振蕩器用EWB進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的接線圖及測(cè)量波形圖。三極管TT2選用3DG44A其余元件參數(shù)如圖示。 　　 測(cè)量振蕩周期與波形：藍(lán)色線條所示為多諧振蕩器輸出波形。紅色線條為多諧振蕩器輸出端通過(guò)一微分電路后得到的一正一負(fù)二尖脈沖。振蕩周期理論值為 T≈=15K=　　。通過(guò)改變CC2或R1 、R2值，可改變脈沖寬度和周期。　　輸出波形的改善和應(yīng)用：上述多諧振蕩器輸出波形的上升沿較差，一般可通過(guò)在耦合電容CC2前面加隔離二極管來(lái)改善矩形波的上升沿。通過(guò)在輸出端連接微分電路電路，可獲得一正一負(fù)的尖脈沖；通過(guò)在輸出端連接積分電路電路，可獲得三角波或據(jù)齒波；改變微分電路或積分電路參數(shù)可改變脈沖寬度。加上二極管限幅電路可獲得單向尖脈沖。三、集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用　　反相與求和電路：圖6是反相與求和電路EWB模擬實(shí)驗(yàn)接線測(cè)試圖，其中IC為理想集成運(yùn)放。當(dāng)Ui2不接時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，通過(guò)改變R1和R3的值R，可以改變輸出與輸入電壓的比例。當(dāng)接上Ui2時(shí)為反相比例相加運(yùn)算： 　　 圖6通過(guò)改變輸入電壓UiUi2或改變RR2和R3的值，在輸出端可獲得比例相加的輸出電壓。在EWB模擬測(cè)試電路中可以方便地改變UiUi2或RR2和R3的值以獲得不同的輸出電壓。此電路稍作改動(dòng)即可驗(yàn)證同相求和電路、微分電路和積分電路。 文氏橋式及RC振蕩電路圖7是文氏橋式振蕩電路的EWB模擬實(shí)驗(yàn)接線圖,當(dāng)R1=R2=500Ω，C1=C2=，由理論計(jì)算可得振蕩頻率為： 　　 圖7從實(shí)測(cè)波形圖上可以看出,。通過(guò)改變RR2和CC2的值可得到不同頻率的正弦波，為滿足起振條件必須使R3＞2 R4。此電路略作改動(dòng)可接成RC移相式和雙T網(wǎng)絡(luò)式振蕩器。 2小結(jié)：　　 用EWB進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)象實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。使電路調(diào)試變得快捷方便。對(duì)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的絕大部分電路都能應(yīng)用，不僅能用于對(duì)單個(gè)電路特性和原理進(jìn)行驗(yàn)證，也能就用于多級(jí)的組合電路。　　 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：各種電壓表、電流表、示波器、指示器、分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。可以在任意組合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建實(shí)驗(yàn)?？捎贸Ｒ?guī)的調(diào)試方法如測(cè)量各點(diǎn)電壓、電流，波形等來(lái)調(diào)試和測(cè)量電路。對(duì)于較大規(guī)模的電路，可分級(jí)接線和調(diào)試。通過(guò)元件復(fù)制或單級(jí)電路的復(fù)制來(lái)完成整個(gè)電路的組裝。因此也適用于較大型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。　　 EWB（電子學(xué)工作平臺(tái)）為我們提供了一個(gè)很好的實(shí)用工具，使我們能夠在教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響。學(xué)生可結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行接近于實(shí)際電路的調(diào)試分析，有利于對(duì)加深對(duì)理論理解。特別是一些實(shí)驗(yàn)條件較差的大中專院校和廣播電視大學(xué)的基層工作站，通過(guò)這樣的計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。為電子電路實(shí)際制作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)?！　殚_(kāi)放及遠(yuǎn)程教育提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)課件。學(xué)生可在網(wǎng)上進(jìn)行電子技術(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)甚至可進(jìn)行大型的專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)，應(yīng)用這樣的仿真實(shí)驗(yàn)課件進(jìn)行網(wǎng)上電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)、仿真實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上習(xí)題、和網(wǎng)上答疑31 /