Proteus在設計型電子實(shí)驗的應用論文

　　摘要：本文以單管共射放大電路為例，詳細介紹了用Proteus進(jìn)行設計型電子實(shí)驗的仿真應用實(shí)踐過(guò)程。實(shí)現了以產(chǎn)出為導向的OBE理念教學(xué)，提高了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng )新能力。實(shí)踐表明：將Proteus應用于設計型電子實(shí)驗教學(xué)，是一種提高設計型實(shí)驗效率、培養卓越工程師的有效方法。

　　關(guān)鍵詞：設計型實(shí)驗；Proteus仿真；單管共射放大電路；創(chuàng )新能力

　　一、引言

　　電子實(shí)驗是理論知識的重要補充，其綜合設計型實(shí)驗更能鍛煉學(xué)生的多方面素質(zhì)和創(chuàng )新能力[1]。但學(xué)生在初設計電路時(shí)，常思慮不周，所用元件參數、規格等不合要求，甚至出現短路、斷路及其他事故。若用這樣的電路直接進(jìn)行實(shí)驗，常會(huì )對元件、設備造成很大傷害[2]。因此必須探索有效的方法改善現狀。Proteus仿真軟件具有豐富的元件庫和強大的虛擬測試儀器、儀表，工作界面形象、直觀(guān)，便于直接觀(guān)察、測試、顯示電路中各點(diǎn)電壓、電流波形和參數[3]。若將Proteus應用于電子設計型實(shí)驗，則既能提高學(xué)生的基礎實(shí)驗設計效率，也可以緩解電子元件、設備不足帶來(lái)的困境。在電路中若設置故障，采用OBE理念教學(xué)，通過(guò)故障分析及排除，來(lái)加強學(xué)生獨立分析問(wèn)題、排除電路故障、解決問(wèn)題的能力[4]，并提高其創(chuàng )新設計能力。

　　二、單管共射放大電路設計實(shí)例

　�。ㄒ唬╇娐饭ぷ鳡顩r及性能要求

　　設計的單管共射放大電路如圖1所示。各組成部分及作用如下：電源UCC與RB1、RB2的作用是使發(fā)射結正偏，并提供大小合適的IB；UCC為電路提供能量，并保證集電結反偏；這時(shí)晶體管工作在放大區，滿(mǎn)足iC=b*iB。RC將晶體管的電流變化轉變?yōu)殡妷鹤兓�。C1、C2為耦合電容，隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使交流信號順利輸入與輸出。電路工作狀況：ui=0時(shí)，為靜態(tài)工作狀態(tài)，各電壓、電流均為直流。ui≠0時(shí)，電路為動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)，各電壓、電流波形如圖2所示。ui、uo為交流信號，而uBE、iB、iC、uCE均為交直流混合信號。電路性能要求：電壓放大倍數Au≥30，輸入電阻Ri＞1kΩ，輸出電阻Ro＜3kΩ，下限截止頻率fL＜100Hz，上限截止頻率fH＞100kHz，電路穩定性好。

　�。ǘ�）構建仿真模型

　　根據Q點(diǎn)的U和I選擇RB1和RB2，由fL、fH選擇C1=100μF、C2=100μF，并由IB=40~60μA的工作狀態(tài)確定RE和CE。在Proteus中選擇所需元件，建立單管共射放大電路仿真模型如圖3所示。以晶體管2N5551為核心元件，已知參數為：UCC=+12V，RL=2.4kΩ，ui=6~18mV，RS=10kΩ。設ui為6mV、1kHz的交流正弦信號，進(jìn)行仿真，可得圖4所示ui、uo仿真波形。其中幅值小的信號是ui，幅值大的信號是uo。

　�。ㄈ�）確定仿真方案及數據分析

　　調節RB1，建立合適的Q，參數分別為IB=50μA，IC=6.12mA，UCE=6.2V。輸入ui幅值為6mV時(shí)，改變其頻率，可得f=100Hz時(shí)，uo=195mV，Au=uo/ui=32.5；f=1kHz時(shí)，uo=210mV，Au=35；f=10kHz時(shí)，uo=210mV，Au=35；f=100kHz時(shí)，uo=180mV，Au=30；得到的波形為正弦波。由此可知，設計的電路在額定輸入下的Au均大于30，且較穩定，在fL=100Hz處的Au=32.5和在fH=100kHz處的Au=30，也滿(mǎn)足設計要求。

　�。ㄋ模╇娐饭收蠈�Au影響的仿真分析

　　當ui=110mV，fs=1kHz時(shí)，設置四種故障，分別是Q過(guò)低、Q過(guò)高、CE開(kāi)路、RL是否接入。測試的數據計入表1。分析表1可知：Q過(guò)低時(shí)，Au明顯下降，僅為2.4，Uo波形發(fā)生截止失真；Q過(guò)高時(shí)，Uo波形出現明顯飽和失真，但Au下降得沒(méi)有截止失真厲害；而在CE開(kāi)路時(shí)，輸出很小，僅為40mV，這是由于RE上的交流壓降使輸出減小過(guò)多，大大降低了Au。接入RL，則比RL開(kāi)路時(shí)輸出減小很多，只有710mV，Au=6.5。

　　三、結論

　　通過(guò)設計電子實(shí)驗電路、構建仿真模型及確定元件參數，到最后的數據波形及結果分析，可以得出：利用Proteus進(jìn)行電子設計型實(shí)驗，能方便地調節電路參數，直觀(guān)觀(guān)察電參量波形，測試電路的特征參數，滿(mǎn)足電路性能要求。對電路的故障分析及排除，有助于提高學(xué)生獨立思考及判斷能力。應用Proteus，學(xué)生可分析、研究各種電子電路，不受場(chǎng)地、環(huán)境、設備限制，充分發(fā)揮其主觀(guān)能動(dòng)性，進(jìn)一步加強了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養了學(xué)生自主創(chuàng )新精神，提高了自主創(chuàng )新設計能力，為培養卓越工程師打下扎實(shí)的基礎。

　　參考文獻：

　　[1]張海丹,鮑虎,張樹(shù)森.模擬電路多參數靈敏度分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,32(09):1278-1281.

　　[2]令狐昌偉.電子電路故障預測難點(diǎn)與發(fā)展趨勢[J].科技信息,2013,09(25):257

　　[3]王雅楠.遠程網(wǎng)絡(luò )虛擬電子實(shí)驗平臺的設計與實(shí)現[D].西北師范大學(xué),2014.

　　[4]顧佩華,胡文龍.基于“學(xué)習產(chǎn)出”(OBE)的工程教育模式———汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究,2014,(01):27-37.

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