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虚拟仿真在电子与信息技术专业教学中的应用研究

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陈长春李木清黄银资

摘?要在分析职业学校电子专业教学现状及EDA技术在教学中的优势的基础上，通过实例阐述虚拟仿真技术在电子与信息技术专业教学中的应用，以期为一线教学提供借鉴和参考。

关键词电子与信息技术;虚拟仿真技术;电子产品自动化设计平台;EDA;Multisim;Proteus

：G712??：B

：1671-489X（2020）11-0031-04

1前言

虚拟仿真技术是一种利用计算机软件构建的虚拟环境来模仿真实环境之技术。电子工程领域常用的仿真技术是电子产品自动化设计平台（ElectronicsDesignAuto-mation），简称EDA。目前，许多EDA软件不仅可以用于电子产品的电路设计和印制电路板制作，而且具有电路分析、电路仿真等多种功能，因此又被称为电子工程师虚拟实验室，在电子信息科研和教学实践中得到广泛应用。

2电子与信息技术专业教学现状分析

电子与信息技术专业是一个理论性和实践性很强的专业。当前职业学校电子专业课程的教学基本上都采用单向传授、被动接受的填鸭式传统教学模式，教学内容枯燥而抽象。由于教学对象学习基础较差，分析能力和思维能力欠缺，这种教学模式也造成大多数学生不想学或学不好，更不谈不上创新能力的培养。在教学活动中，教师通常采用一些演示实验来增强学生对知识的理解，但是由于电子电路的复杂性和电子元件的细微性，往往存在演示不直观、耗费时间过长或是实验硬件配置不足等问题，从而影响了课堂教学效率，难以达到预期效果。

3电子与信息技术专业常用的EDA软件及其特点

电子技术领域能实现电路设计和仿真的软件很多，在我国具有代表性的主要有澳大利亚Altium公司推出的Pro-tel、AltiumDesigner，英国LabCenterElectronics公司开发的Proteus，美国国家仪器（NI）公司的Multisim和LabVIEW。这些软件具有操作界面直观、元器件库丰富、仪表仪器多样、电路仿真功能强大等特点，因此，不仅是电子工程师设计电路和制作PCB必备的工具，还是各院校教学和中等职业学校技能大赛中相关赛项的指定软件。

Multisim绘制电路方便、操作简单、数据分析直观，软件中的3D组件、视听演示以及元件故障预设功能，不仅能有效提升学生的实践创新能力，还能激发学生的学习兴趣;Altium公司的Protel和AltiumDesigner在电路原理图的绘制、自动布线和PCB设计制作方面表现较强;Proteus软件不仅具备电子电路的设计、电路分析、PCB自动布线和电路仿真功能，在数字电路、单片机仿真和嵌入式系统开发方面更是技高一筹。

4仿真技术在教学中的应用

据上所述，不同的EAD软件功能有所区别。在教学中，教师可以根据不同学科或知识内容选择相应的软件，将仿真技术融入教学相关环节，如设计电路、分析原理、演示功能、测试参数等;学生也可以利用仿真软件来练习电路搭接、原理分析、数据与定理验证、简单电路设计等工作。

Multisim在教学中的应用?推荐版本：Multisim14.0。

Multisim14.0是基于Windows的EAD仿真工具，软件不仅具备大量的电气和电子组件，还提供了多样化的指示器和标准化仿真分析仪，具有良好的图形输入界面、强大的电路设计和电路仿真能力，对电路基础、电子线路、电子产品设计安装与调试等学科的电路都能进行建模和仿真。下面用两个案例来说明。

1）三极管VA特性曲线的仿真与测试。晶体管是构成电子电路的最基本的元件之一。三极管的VA特性既是教学中的重点，也是教学难点，应用传统VA实验法授课存在电路连接耗时长、故障率高、测试数据不易调整、测量误差大等问题，不妨借助Multisim仿真来解决。

利用Multisim14.0仿真晶体管的VA特性主要有晶体管图示仪测试、IV分析仪测试、直流扫描测试和VA法测试四种方法。其中，晶体管图示仪测试操作简单，但不能仿真三极管的输入特性;IV分析法仅能仿真VCE=0V的输入特性曲线;VA法比较烦琐，不利于教师演示讲解，但非常适用于学生在课后做验证性实验，让学生通过操作、读数和画图获得特性曲线，更好地理解三极管的电流放大作用，进一步培养学生的分析理解能力;直流扫描分析法是一种比较全面的分析方法，教学中采用该方法较为理想，操作方法如下。

①输入特性曲线。在Multisim14.0设计界面中创建图1所示电路，点击菜单栏仿真下的analysesandsimula-

tion或工具栏中的interactivesimulation图标，在对话框中选择直流扫描→分析参数标签。这里将VBE作为横坐标（将源1设为V1），VCE作为第二变量（将源2设为V2并勾选使