电子电路设计分析论文

摘要：数字钟系统设计多年来一直做为数字电路课程设计题目，传统的设计方法花费大、效率低、周期长。基于Multisim软件的数字钟系统设计，设计过程的大部分工作均由计算机自动完成，花费少、效率高、周期短，功能强。下面是小编精心推荐的《电子电路设计分析论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

电子电路设计分析论文 篇1：

基于虚拟仿真技术的电子电路实验教学探索

摘  要：将虚拟仿真技术及多种辅助教学功能教学系统相结合，应用到电子电路实验教学中。以“差分放大电路”为例，在虚拟仿真实验平台上进行实验预习，电路设计和实验数据获取及分析，探讨了基于虚拟仿真技术的电子电路实验课程改革。利用虚拟仿真实验平台的实时性和易操作性，学生可以不受时间地点的约束，随时随地的进行实践，加深了学生对电路设计、故障分析和仪表应用等知识点的认知程度，提高学生对实验课程的兴趣和实际动手的能力。

关键词：虚拟仿真技术;电子电路实验;实验教学

电子电路实验是电子科学与技术学科的专业基础课，但是课程在开展过程中经常受到实验课时和实验场地的限制，以及实验教师人力的不足，常常导致难以实现预定的实验教学目标，为了解决所面临的实验教学条件等一系列问题，我们在原有课下实验课程的基础上增加了线上虚拟仿真实验，在电子信息类实验教学中引入虚拟仿真技术，构建多种辅助实践教学的管理系统，面向在校学生开放的虚拟仿真实验教学平台，实现了在课堂上进行理论教学，在课下进行虚拟实验教学以及在实验室里进行实物实验相结合的实验教学方法和实验教学模式的改革，对更新实验教学内容、提高实验教学水平起到了积极的作用[1-3]。

电子电路虚拟仿真实验在原有的基础型和设计型实验的基础上，增加虚拟仿真环节，突破了原有实验的时间和空间的界限，提高了实验的趣味性、自主性、设计性及创新性。实验方法灵活多样、实验手段不受局限，有助于学生提出具有典型性的、创新性的问题，加深学生对理论课知识的理解，激发实验的兴趣和动手能力，增强学生的创新思维。虚拟仿真实验为学生独立自主地进行学习与实践创造良好的条件，更有利于培养学生的实践创新能力和解决实际应用问题的综合素质[4-7]。

一、电子电路虚拟仿真实验教学平台

（一）电子电路虚拟仿真实验教学平台的功能

电子电路虚拟仿真实验平台实现了对实验课程相关实验内容及要求和教学管理的有机整合，全流程包括：实验课程安排与学生预约选课、实验需要预习的相关理论知识的学习、虚拟仿真实验操作平台、实验中遇到相关问题的智能答疑与智能指导、实验数据的在线提交、实验报告可以线上批改和对取得的实验教学效果进行评估等[8]。

该虚拟仿真实验教学平台可以在学生做实验的过程中采集各类行为数据，根据学生的实验结果，提供实验指导并有针对性的做出实验评价，通过采集到的数据进行学生在实验预习，实验过程以及实验效果的详实和客观的分析，从而为科学地开展实验教学评估及教学改革提供了有力可靠的数据支持，并减轻了实验教师的负担。一次实验的过程如图1所示。

（二）电子电路虚拟仿真实验平台的优势

目前北京邮电大学电子信息类虚拟仿真实验中心初步完成了电子电路实验的实验教学体系建设，采用了“讲解理论知识-虚拟仿真实验-实践操作”线上线下混合实验教学的新模式。在线上实验教学平台上，学生根据实验题目要求，自主设计实验电路图，选择和配置元器件参数，撰写实验步骤，搭建实验电路，调节虚拟仪器仪表设置，根据实验指标要求模拟真实的实验过程，最后对电路仿真的结果进行观察及分析[9-10]。整个流程下来，学生对实验操作过程及重点有了深刻的认识和理解，再和理论课知识进行有机结合，既巩固所学知识又增强了实验主动性，提高了对设计实验的興趣和实践的动手能力。利用虚拟仿真实验平台可以解决：

1. 在虚拟仿真实验教学平台对电子电路实验课程中的基本型和设计型实验进行课前的线上预习，增加对理论课上所学知识的理解。

2. 综合型、设计型、不易现场实施的实验在虚拟仿真实验里可以不断修改参数、模块组合、实验创新，满足了实验的灵活性和实验效率的要求，同时节约了实验耗材和同学们的时间。

3. 解决了传统实验教学手工管理效率低，不规范的问题。

4. 解决了实验教师教学指导与实验批改工作量大的问题。

5. 对部分暂时没有条件在实验室开设的实验，在采用虚拟仿真平台上开展实验教学。

二、虚拟仿真实验项目的设计

鉴于虚拟仿真实验平台的开放性和共享性，我们所设计的电子电路实验都是此门课程中的典型电路，我们以差放电路为例，将虚拟仿真实验教学与开放共享管理平台的数据接口无缝对接，保证学生和教师能够随时随地的通过浏览器访问该项目，并通过平台提供的面向学生的智能指导、自动批改服务功能，尽可能帮助学生实现自主的实验[11]。

（一）实验引导阶段

以教师讲授理论知识和实验注意事项为主，学生设计电路、选择器件和提问为辅，让学生掌握差分放大电路的实验原理、实验内容、实验中涉及的知识点、实验器材的选择与使用方法以及实验进行中的注意事项，学生通过讲解，提升对实验的兴趣，进而进行自主设计，使学生尽快进入学习状态的引导目的，以下面的差分放大电路实验要求为例：

利用4个晶体三极管8050设计一个具有电流镜偏置的差分放大器，电源电压±12V。指标要求：Rid=20k？赘，？住ud双？叟50，共模抑制比CCMR？叟50dB。

（二）实验互动交流阶段

在掌握放大电路理论知识和实验项目内容的基础上，由教师在管理平台上布置学生需要预习的实验内容后，学生发现在实验中可能遇到的问题或者对实验原理和步骤有不清楚的地方，通过线上交流讨论、集中答疑等方式查阅相关资料，分析电路设计中关联知识点，进而共同讨论电路设计、选材、调测、实验结果预测等。通过多次讨论验证提升学生的积极性，促进老师和学生之间、同学之间的交流和思维碰撞，激发学生的创造力和想象力[12]。

所开设的差分放大电路设计与测试仿真实验项目，不仅可以解决真实实验的问题，学生也可以自行设定和更改实验参数，将以前只能在实验室里多次测量取得实验结果的情况，在實验前就可以用仿真原理图，仿真波形和仿真数据来直观体现。学生在此基础上可以对一些实验的扩展功能进行验证，加深对理论知识的理解，同时对实验过程中的关键测试参数及测试点有了深入的了解和深刻的认识。

（三）实验教学实施过程

虚拟仿真实验平台在第一次使用时，由老师进行讲解及演示其使用方法，然后让学生在虚拟仿真实验平台上对所设计电路进行虚拟仿真实验，验证设计效果（或功能）加强学生对理论知识的形象化理解与认知，并鼓励学生利用此平台积极参与各种实验设计及创新项目，运用理论课上学到的知识分析实际工程中遇到的问题，认识到自己的设计方法和实验步骤中每一步的修改是不可能避免的，进而巩固理论课知识。

根据实验要求，在实验引导阶段和交流阶段的基础上，在虚拟实验仿真平台上搭建如图2所示的差分放大电路。

在电路检查无误之后，对电路进行仿真，进而验证电路功能是否正确。仿真结果如图3所示。

学生在虚拟仿真实验平台上完成差分放大电路的实验后，将静态工作点和实验波形上传到实验平台的自动批改子系统，进行实验数据结果处理，由评价推理机来处理。最后得出结论，评价结论呈现给学生[13-15]。根据学生提交的实验数据和图表，对学生的实验结果进行批改并给出实验成绩，同时给出有针对性的建议和意见。

通过此差分放大器这个实验，学生有效的提高了时间利用率，通过在有限时间里研究和实现电子信号的产生、传输、转换、处理和应用，提高了同学们处理大规模实验的能力。

三、结束语

将虚拟仿真实验平台引入到电子测量与电子电路的课堂教学中，促进电子信息实验教学的信息化和网络化，在虚拟环境中，学生通过差分放大电路设计与测试仿真实验项目，不仅可以解决真实实验的问题，也能使学生通过自行设定实验方案和实验步骤，将理论课上晦涩难懂的抽象概念转化为可以直接观测、可控的仿真图形、数据等。学生利用该平台可进行反复修改，进一步认知和理解电子电路设计分析等关键技术。

参考文献：

[1]教育部.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知（教高司函[2013]94号）[S].2013.

[2]李卫，郭宇锋，肖建，等.虚拟仿真技术在电子信息类实验教学中的应用与实践[J].科学技术创新，2016（16）：37-37.

[3]洪亮，李怀斌，叶明全，等.虚拟仿真技术在法医实践教学中的应用研究[J].卫生职业教育，2018，36（21）：111-112.

[4]姚倩.虚拟仿真技术在新闻传播实验室建设中的应用探讨[J].新西部（理论版），2017（01）：145+154.

[5]沈建华，等.通信与信息网络国家级虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].实验室研究与探索，2015（01）：161-163.

[6]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013（11）：17-20.

[7]崔媛，武艳君，孙萌萌，等.依托虚拟仿真实验教学中心，培养工程实践能力[J].实验科学与技术，2015（02）：146-148.

[8]张登玉，陈列尊，黄顺，等.物理专业光电类课程虚拟仿真实验教学体系的构建[J].教育教学论坛，2015，233（47）：250-251.

[9]周亚同，武一，常和玲，等.虚实结合分层递进的电子信息工程实验体系建设[J].实验室研究与探索，2017，36（5）：93-96.

[10]马勇，查国翔，王聪.电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究[J].现代电子技术，2017（12）：71-73.

[11]熊伟，潘涛，王海涛.直升机救助与水下逃生虚拟仿真实验教学项目建设与实践[J].实验技术与管理，2019（03）：142-145+204.

[12]张会新.互动式教学模式的探讨[J].商场现代化，2011（03）：238-239.

[13]杨德岭，李耀翔，徐华东，等.森林工程虚拟仿真实验教学管理平台研究与构建[J].广东化工，2017（8）：234-236.

[14]王莹.计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现[J].北京印刷学院学报，2017（07）：147-149.

[15]马学条，陈龙，等.基于虚拟仿真技术的数字电路实验教学探索[J].实验技术与管理，2016，33（10）：127-129.

作者：孙丹丹 张晓磊 赵同刚 文福安

电子电路设计分析论文 篇2：

浅谈Multisim软件在数字钟系统设计中的应用

摘 要：数字钟系统设计多年来一直做为数字电路课程设计题目，传统的设计方法花费大、效率低、周期长。基于Multisim软件的数字钟系统设计，设计过程的大部分工作均由计算机自动完成，花费少、效率高、周期短，功能强。

关键词：数字钟系统设计；Multisim软件

一、数字电路课程的介绍

数字电子技术是自动控制、电子信息、机械控制等专业必修的专业基础课。该课程主要介绍各类门电路、编码器、译码器、触发器及计数器等的原理和应用数字电路分析的重点屋输出信号与输入信號之间的逻辑关系，分析电路所要完成的逻辑功能。数字电路的学习应以数字集成电路为主，重点掌握数字集成电路的外部特性及其使用方法，这门课程的特点是应用性和实践性较强，授课过程中要多重视实践环节，多重视理论联系实际。努力提高学生解决实际问题的能力。

二、数字钟系统的设计

数字钟系统主要由时钟电路、分频器、计数器、时间显示电路、校时电路和整点报时电路6个部分组成，图1为其框图。

数字钟系统涉及到数字电路大部分理论内容，因此数字钟系统的设计任务多年来一直做为数字电路课的课程设计题目。老式的设计方法是一种自下而上的设计方法，即首先由设计人员根据数字钟系统的设计任务及技术指标要求，结合自已多年积累的经验，利用现有的集成电路芯片等电路元器件、完成数字钟各部分电路的设计，性能指标测试等，然后构建整个数字钟系统，最后经调试、测量达到规定的指标。这种方法花费大、效率低、周期长。

三、Multisim软件的介绍

Multisim是一个完整的电子电路设计工具系统，能够提供一个庞大的元件数据库和先进的设汁功能，满足使用者从仪器设备、设计参数到设计产品的要求。该软件能够将元器件和仪器集合为一体，它是一个能完成原理电路设计和电路功能测试的虚拟仿真软件。电路仿真是利用EDA系统工具的模拟功能对电路环境和电路过程进行仿真，该过程对应着传统电子设计的电路搭建和性能侧试。实验过程是理想化的模拟过程，没有真实元器件参数的离散和变化，没有仪器精度变化带来的影响，因而效率高，实验结果快捷、准确、形象.。近两年来，Multisim软件的电子仿真已被应用于电路设计、实验（电工实验、模拟电路实验、数字电路实验）的辅助教学中。

四、利用Multisim软件对数字钟系统的仿真

数字钟系统的设计任务及技术指标要求为；

（1）设计一台能够直接显示“时”、“分”、“秒”十进制（24时/天）石英数字钟。

（2）走时精度要高于普通机械时钟，并具有校时功能。

（3）整点报时，要求声响四低一高。

（4）电源电压为5V。

数字钟系统主要由6个部分组成，其中计数、译码器驱动和显示部分的设计由Multisim10系统仿真，效果非常的好。图2为其仿真图。

通过上述设计分析和建模仿真，充分调动学生的积极性使学生基本掌握数字钟电路的基本原理和实际电路的接法及基本仪器的应用。在此基础上，再在数字教学实验平台或在万能板上搭接实际电路和调试电路，学生可以把前期的理论分析仿真和实验现象联系起来真正理解电路的原理和掌握电子开发的技能从而达到事半功倍的效果实训成效将大大提高。

与传统的数字电路设计方法相比，用Multisim软件仿真数字钟具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以完成边设汁边实验，修改调试方便：设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全；可以方便地对数字钟电路参数进行测试和分析；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

五、结束语

Multisim等电路仿真软件的功能越来越强大，在统一的开发环境中，集成了原理图绘制、电路仿、PCB制版等功能。各电子企业会在众多的电路开发软件中选用一款作为其原理图绘制、仿真和制版的工具。因此，针对高职教育特色和高职学生特点，将Multisim等仿真软件引入到电类相关课程教学，实现基于工作过程（面向岗位）的教学模式，将是一种有益的探索。

参考文献：

[1]王毓银.脉冲与数字电路[M].北京：高等教育出版社，1991.

[2]刘长国，刘桂敏，数字电子技术[M].北京：北京交通大学出版社，2008.

[3]聂典，丁伟.Multisim计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]基于Multisim10的电子电路设计?仿真与应[J/OL].

[作者简介]纪丽凤（1971.05-），女，辽宁营口人，高级实验师，研究方向：应用电子技术；张廷辉（1971.04-），男，辽宁盘锦人，工程师，研究方向：应用电子技术。

作者：纪丽凤　张廷辉

电子电路设计分析论文 篇3：

高职《电子电路EDA》课程教学体系及方法研究

摘要：各种EDA软件都有其自己的特点，将EDA软件引入到高职学校电子实验及实训中，改变传统的电子实验实训教学模式， 使高职学生也掌握基本的现代设计手段，同时对提升学习兴趣，培养高职学生的自主学习能力、创新能力。

关键词：高职;电子电路EDA;课程教学体系

为适应新世纪人才培养的需要，训练学生进行电子设计自动化的能力，将各种EDA软件进行综合运用，形成了电子电路EDA过程的完整的教学体系。

一、《电子电路EDA》课程教学体系

1、课程组成部分

EDA技术的系列课程主要包括下列三个层次：电子电路的仿真软件（EWB或MULTISIM）学习与使用;PROTEL99SE或PROTELDXP设计制版软件的学习与使用; QUARTUSII数字系统设计软件的学习与使用。QUARTUSII应用的层次较高，在做数字逻辑电路实验和设计数字系统时，使学生掌握基本数字电路的设计和下载验证方法即可。由于三个层次内容较多，所以也可以将PROTELDXP单独作为电路CAD课程用少课时来讲解。三个层次的综合应用最适合于项目教学法。

2、课程教学体系

将一个个完整的项目先用MULTISIM软件对电路进行仿真;用PROTEL99SE设计PCB印制板图;最后，选择、安装、焊接元器件，测量实物电路的性能，形成完整的体系。实践表明，采用"软硬兼施"的方式，不仅能够使学生更加形象地理解、掌握所学的理论知识，还能够培养学自主学习能力，培养学生查阅工程设计手册和资料的初步能力，是对学生EDA技术应用能力和创新设计能力的综合培养。

二、高职EDA 课程教学方法研究

1.学情分析：高职学生理论知识基础弱，大部分自我学习的能力欠缺;但是动手实践能力强，分析能力不足。所以适合分层次、分任务教学，选择适当的工作任务，项目的难易程度的确定充分考虑学生的实际基础，不能过难也不能过易。过难会打击学生的自信心，过易会让学生觉得没有挑战性、缺乏成就感，无法引起学生的学习兴趣。

2.编制简单项目教学教材（学材）

采用项目教学法，根据教学要求，选取合适的题材，注重知识和技能的综合性，交叉性和渗透性，把关键的知识点糅合在一起，形成典型实例。所选实例包含EDA仿真、电路制版，编程下载和硬件测试的全过程，使学生通过实例验证并掌握EDA电子设计的全过程。这种教学方法的运用可以吸引学生积极主动地参与到课堂教学训练之中，同时允许学生适时查阅和补充项目内容和要求。教材以稳压电源制作为例，用MULTISIM软件仿真，然后是PROTELDXP软件的绘图制版，最后焊接调试。数字电路以交通灯控制器为例，用两种方法实现。第一种和稳压电源的实现方法相同;第二种可以由VHDL语言设计，将程序写入FPGA器件并下载验证，对程序结构和语法不做深入讨论，会简单使用即可。可以先将计算机仿真和样机演示引入其中，接下来设置多个仿真制作和下载验证题目，如，低频信号发生电路、密码锁、数码管显示的十六进制加减法计数器、8路彩灯控制器等等。应用EDA软件进行项目训练时，要求2～3名学生一组，根据兴趣爱好自由选题、自由组合。因为所选课题不一样，且都具有一定的工作量，这样就促使学生查阅相关资料，进行电路的设计。

3.不同EDA软件的使用和选择

各种EDA软件都有其自己的特点，只要根据不同场合和使用对象使用合适的EDA软件，都可得到很好的使用效果。相对来说，MULTISIM软件和PROTELDXP软件掌握起来要容易些，所以根据对学生能力的实际要求，要求学生用MULTISIM软件和PROTELDXP软件进行仿真和设计制作，用QUARTUSII软件主要做数字电路和简单数字系统的下载验证，而对QUARTUSII软件的VHDL语言的教学不能像C语言一样逐条语句讲授、面面俱到，应结合具体的实例讲解最基本的语句及其使用方法，从简单的电路设计入手，通过实验和综合设计来进一步深化和巩固学习。目的是简化数字电路实验实际搭接过程中的耗时和各种实验材料的消耗。

4.项目教学的实施

由于VHDL语言与FPGA应用是EDA软件中比较难的一部分，所以最初對应用QUARTUSII软件设计数字电路进行讲解时，首先建立学生对这部分内容的学习兴趣（技术上的强烈对比、简单实验成功的喜悦与技术先进性的最初体验（与采用分立元件搭接相比，硬件连接的简单性，硬连线错误率低，成功率取决于软件设计））

（1）以项目（案例）分析示例形式来教学课堂核心内容。 以学生为主，教师为辅。采用了3名学生为一组（基本上以学生自由组合为主，但注意了学习基础较差的一些同学的分解搭配），每组选出1名学习基础较好、有责任心的学生为组长。注重“教”与“学”的互动，学生个体遇到问题，经小组讨论无法解决时，教师才适度引导，帮助学生分析问题，由学生自己寻找解决问题的办法。

（2）将EDA技术应用在电子电路的课程实验和设计阶段最为适合。在课程实验时，同学在搭建和调试电路后会发现，设计过程中在一些简单问题（例如搭接线路，接线检查等）上浪费时间太多，而真正用在“设计分析”上的精力很少。因此将EWB或MULTISIM软件应用于课程实验和设计仿真中，由于软件简单直观，元器件和结果都在计算机上直接获取，所以学生学习兴趣很高，实践效果很好。在学生完成的可调稳压电源，声光控灯的模拟实验中，虚拟示波器和万用表的辅助使用，帮助同学分析调试中出现的问题和更好地理解课堂上的理论知识，更使同学对实际仪表的使用调试能力大大增强。

MULTISIM软件在数字电路的实验和设计仿真中方便快捷，但MULTISIM是纯软件性质的软件，实验结果只能模拟实现，不能直接得到实际电路。这时，引入可编程逻辑器件CPLD/FPGA开发工具QUARTUSII的简单应用，通过下载线把设计结果下载到CPLD/FPGA芯片中，得到真实的设计结果。

（3）在课程最后，增加两周的EDA技术课程实训，使学生能把所学知识综合化、系统化，同时注重实训课题的实用化。采用教师推荐题目或学生自拟题目，在教师的指导下，学生自主应用软件进行电路的仿真、测试，绘制PCB电路板，焊接调试电路;或者选择设计数字系统，下载验证其功能。使学生了解电子产品的生产前期工作流程，提高他们对该课程的深入认识。同学们用QUARTUSII软件完成了乒乓球比赛机、彩灯控制器、出租车计价显示等综合类的数字系统设计实验。由于最终能看到实际结果，设计过程又很新颖，同学们的参与热情高，设计效果也较好。在只能用短短的3天时间设计制作电路的的全国大学生电子设计竞赛中，同学们也使用了MULTISIM软件进行辅助分析，节约了时间。

三、教学体会

电子电路EDA的课程实践表明，EDA技术对电子电路的教学起到了很好的推动作用。促进学生对理论知识的理解和运用，使学生对利用EDA技术进行课程实训表现出了浓厚的兴趣，常常是到了下课时间也不肯离去，这种学习气氛对我们也起到了鼓舞和鞭策作用，促进我们研究EDA软件的选择和综合设计题目的选择，促进了教学相长。

参考文献：

[1]徐国庆：职业教育项目课程开发指南[m].上海：华东师范大学出版社，2009.

[2]聂章龙，罗大晖.以项目教学为载体的EDA技术课程改革探索及案例设计[J].中国电力教育，2009（2）

作者简介：

杨立英，女，1971年2月生，汉族，吉林榆树人，博士，吉林大学预科教育学院

副教授，主要从事计算机仿真与控制工作。

作者：杨立英