Proteus軟件在電路分析基礎(chǔ)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

李芳 何彩娟

摘 要：電路分析基礎(chǔ)課程是電子專業(yè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論課，針對學(xué)生普遍反映難學(xué)的問題，將Proteus仿真軟件引入實驗教學(xué)，可以使學(xué)生加深對課程內(nèi)容的理解。文章重點介紹了用Proteus仿真軟件設(shè)計一階RC電路的仿真實例。

關(guān)鍵詞：電路分析基礎(chǔ)課程;Proteus軟件;RC電路

中圖分類號：TP368

文章編號：2095-624X（2019）04-0057-02

電路分析基礎(chǔ)課程是電子專業(yè)的學(xué)生大一的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論課。它可以使學(xué)生獲得必要的電路理論、概念，以及基礎(chǔ)的實驗技能。但是該課程概念多、理論性強、實踐性強，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的感受普遍是難，特別是對基本概念和基本理論不能很好地理解?，F(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及EDA設(shè)計仿真軟件的出現(xiàn)，利用EDA仿真軟件來輔助教學(xué)已是一種非常好的教學(xué)手段。利用軟件進(jìn)行電路仿真或?qū)崿F(xiàn)實驗過程可以讓學(xué)生更好地理解課程中的重要概念、難點。基于此背景，本文選取了眾多EDA軟件中的一種：Proteus軟件，并設(shè)計了一個電路仿真實驗，將其引入實驗教學(xué)中，在實驗過程中用軟件實現(xiàn)實驗過程，以及仿真出實驗現(xiàn)象，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握一階RC電路的特性[1]。

一、EDA軟件：Proteus介紹

EDA工具軟件——Proteus已有20多年的歷史，在全球很多國家都得到了應(yīng)用。它的功能很多，也很強大。不僅有電路設(shè)計、PCB設(shè)計，還有元件仿真，圖表仿真等功能;不僅能夠?qū)崿F(xiàn)從原理圖到PCB設(shè)計的過程，還可對電路中的元器件，電路特性進(jìn)行仿真與分析。其界面很友好，初學(xué)者很容易學(xué)會，是近年來特別是高校十分青睞的一款用于課堂教學(xué)的電子線路設(shè)計的仿真軟件。

Proteus軟件包括兩個系統(tǒng)，分別是：電路原理圖設(shè)計和電路原理仿真（ISIS.EXE）;印刷電路板設(shè)計（ARES.EXE）。在ISIS.EXE系統(tǒng)中，不僅可以實現(xiàn)電路原理圖設(shè)計，它還具有非常強大的仿真功能，如分離元器件，集成器件的仿真，它還能仿真電流的流動方向和電壓的高低。除此之外還具有單片機等CPU的可編程序器件的仿真，動畫效果逼真，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

二、利用Proteus軟件對一階RC電路分析應(yīng)用實例

在電路分析基礎(chǔ)課程教學(xué)中，其中一部分教學(xué)內(nèi)容是對一階動態(tài)電路的動態(tài)進(jìn)行分析。這部分的內(nèi)容不僅對電路進(jìn)行分析，同時也得到一階電路的電流，電壓變化曲線。此變化曲線圖的作圖過程是一個比較抽象的過程，一般只是象征性地用定點法把響應(yīng)曲線大概畫出來。這樣即使得出分析結(jié)果，學(xué)生對動態(tài)電路的特性也還是缺乏感性直觀的認(rèn)識。因此為了解決此問題，此部分的實驗采用Proteus軟件來實現(xiàn)。實驗過程先用軟件仿真連接電路，然后用軟件中的仿真元件，儀器和軟件中的電流電壓仿真工具分析得出電路的電流電壓變化過程。同時還通過修改參數(shù)，觀察、討論電流電壓響應(yīng)在不同條件下的變化過程，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，活躍課堂氣氛[2]。

先按圖1的一階RC電路圖在軟件ISIS.EXE系統(tǒng)中把電路連接好，在選擇元件過程中要注意電容，開關(guān)、燈泡等元件是可仿真效果的活性元件，應(yīng)選擇“active”庫下元件。

完成了電路原理圖的設(shè)計和連接后，再進(jìn)行動畫仿真?？梢杂檬髽?biāo)單擊開關(guān)，使它左右連接。左邊使其把電容與電源接通，這時電容充電，可以看到電容充電的動畫效果，此時為一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)（如圖2所示）。接著把開關(guān)打到右邊，這時電容與燈相連，并把電源斷開，此時為一階RC電路的零輸入響應(yīng)，燈可以短暫地亮一下。在運行時，實驗人員可以左右來回?fù)軇娱_關(guān)，學(xué)生可以多次觀察電路的仿真過程。在觀察的過程中學(xué)生可以更好地理解該電路的特性。

為了更好地理解時間常數(shù)τ=RC，在原電路上增加電流表和電壓表可以更直接地觀察到，改變電路中的R和C數(shù)值對電路電流和電壓的影響（如圖3所示）。

這樣的仿真實驗不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，同時學(xué)生在實驗中還可以反復(fù)修改電路參數(shù)和結(jié)構(gòu)，多次觀看仿真過程，更能加深對一階RC電路特性的理解。

三、結(jié)語

本文介紹了EDA仿真軟件——Proteus，并以課程中一階RC電路的知識點設(shè)計了相應(yīng)的仿真實驗，并對實驗教學(xué)過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。實踐證明，將此類EDA仿真軟件引入課堂實驗教學(xué)中，可以很好地對傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行補充。如果能在講授基本的理論知識時，再配以仿真軟件的演示，那么教學(xué)效果更具有直觀性，課堂更為生動。如果把仿真軟件引入實驗教學(xué)中，不僅可以加強學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以加強學(xué)生對理論知識的理解和掌握，是提高教學(xué)質(zhì)量的一種行之有效的辦法。當(dāng)然，教師也必須認(rèn)識到：仿真教學(xué)和理論教學(xué)必須二者有效結(jié)合，發(fā)揮軟件的優(yōu)勢，補充傳統(tǒng)教學(xué)的不足。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱敏玲，張偉，侯凌燕.基于Proteus的微機原理與接口技術(shù)教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2016（1）：155-160.

[2]陳龍，張亞若.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2009（8）：73-75.