Proteus仿真軟件在中職《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用

文珠海市理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校 張 箭

Proteus是目前較為先進(jìn)和成熟的仿真實(shí)驗(yàn)工具，將Proteus軟件應(yīng)用于仿真教學(xué)中，使模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)變得形象、直觀，把不可見的電子運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為實(shí)際效果，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣，能取得較好的教學(xué)效果。

一、背景分析

筆者根據(jù)幾年的教學(xué)實(shí)踐,結(jié)合企業(yè)調(diào)查,針對(duì)在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中存在的問題,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革,從最初的重理論、重知識(shí)體系的傳授轉(zhuǎn)換到重實(shí)際應(yīng)用、重實(shí)操技能，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,引入先進(jìn)的五步教學(xué)法，以項(xiàng)目引入情景、理論講授、Proteus仿真、實(shí)操訓(xùn)練、驗(yàn)證結(jié)果相結(jié)合的方法,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生的實(shí)操技能,較好地解決了中職學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱、上課狀態(tài)不佳、易走神、玩手機(jī)、睡覺和吵鬧等情況發(fā)生，取得了比較好的效果。

二、Proteus仿真介入

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還是目前比較好的仿真外圍器件的工具。并且可以從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，在《模擬電子技術(shù)》的學(xué)習(xí)過程中我們主要使用它的仿真功能，幫助學(xué)生理解半導(dǎo)體元件的特性和電路原理的分析?！赌M電子技術(shù)》是電子專業(yè)技術(shù)的一門入門性質(zhì)的基礎(chǔ)課，模擬電路主要講的是常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運(yùn)放放大器、放大電路的頻率響應(yīng)、放大電路中的反饋、信號(hào)的運(yùn)算及處理、波形的產(chǎn)生與信號(hào)的處理、功率放大電路和直流電源等。在《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中采用Proteus仿真軟件創(chuàng)造了虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將大大加強(qiáng)中職生學(xué)習(xí)模電的興趣，有利于電子元件的識(shí)別與檢測(cè)的認(rèn)識(shí)、電路的測(cè)試與分析、電路制作(或焊接)與調(diào)試使得枯燥乏味的理論課程變得生動(dòng)、有趣、易學(xué)。

下面已幾個(gè)具體實(shí)際案例來說明一下如何借助采用Proteus仿真軟件進(jìn)行模電技術(shù)基礎(chǔ)的演示教學(xué)。

三、電子元件在Proteus仿真

《模擬電子技術(shù)》課程中在學(xué)習(xí)二極管、三極管等晶體管結(jié)構(gòu)、特性等內(nèi)容時(shí)，我們以學(xué)習(xí)二極管為例，先讓學(xué)生熟悉Proteus仿真軟件，然后在教師的指導(dǎo)下畫出二極管伏安特性測(cè)試電路，如圖1所示正向伏安特性測(cè)試電路。待測(cè)二極管V的正極通過限流電阻R和電位器R_p與電源正極連接，它的負(fù)極通過毫安表(mA)與電源G的負(fù)極連接，通過調(diào)節(jié)R_p使二極管兩端的正向電壓從零開始逐漸增大，通過電壓表(V)和毫安表(mA)，讀出一組正向電壓V_F和正向電流I_F的對(duì)應(yīng)數(shù)值(為大于零的值)列出正向伏安特性數(shù)據(jù)表，同理，反接二極管可以得出反向伏安特性數(shù)據(jù)表。顯然，運(yùn)用Proteus仿真軟件可以非常容易地畫出二極管的伏安特性曲線。通過對(duì)正向特性曲線的分析很容易得出二極管的正向特性，即二極管的單向?qū)щ娦砸约肮韫芙刂闺妷杭s為0.5V,鍺管截止電壓約為0.3V。硅管導(dǎo)通電壓約為0.7V,鍺管導(dǎo)通電壓約為0.3V。由此可見Proteus仿真軟件可以幫助我們深入地認(rèn)識(shí)電子元件的特性以及檢測(cè)方法。消除了以往學(xué)習(xí)電子元件的困難，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，Proteus仿真軟件作為一個(gè)學(xué)習(xí)的輔助工具，能夠讓學(xué)生通過仿真把抽象的半導(dǎo)特性理解清楚，有利于學(xué)生該科課程的學(xué)習(xí)。

四、直流穩(wěn)壓電源Proteus仿真分析

直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，或者負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓能基本保持不變的直流電源。用Proteus仿真軟件分析串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源，電路的穩(wěn)壓原理如下：調(diào)整管V_1 工作在放大區(qū)，它與負(fù)載串聯(lián)，輸出電壓V_O=V_1-V_CE,通過V_CE的變化來調(diào)整V_O。運(yùn)用Proteus仿真電網(wǎng)電壓變動(dòng)或負(fù)載電阻變化。使輸出電壓V_O增加，由于基級(jí)電壓V_B被穩(wěn)壓二極管穩(wěn)住不變，V_BE=V_B-V_O,則V_BE要減小，基極電流I_B也相應(yīng)減小，于是調(diào)整管V_1的集電極，發(fā)射極等效電阻增加，管壓降V_CE增加，結(jié)果促使輸出電壓V_O下降，達(dá)到維持穩(wěn)定不變的效果。

五、課堂效果與成效

在模擬電子教學(xué)中應(yīng)用Proteus進(jìn)行輔助教學(xué)中，將難以理解的知識(shí)通過仿真變得更易吸收，降低了學(xué)習(xí)的難度，縮短了從理論到實(shí)踐的過程，有效提高了教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，起到了便于理解學(xué)習(xí)的作用，使學(xué)生能從學(xué)習(xí)實(shí)踐中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)自信心。