关于电子设计仿真与虚拟实验的学习体会

电子设计仿真与虚拟实验的学习体会

学院：地球科学学院

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通过这几堂课的学习。我收获很多，发现，原来虚拟的电路图其实是可以帮助解决生活中的很多的问题。其实虚拟的东西，也可以成为很有价值的东西。关于这一点我们都有所体会。就比如我们学习所需要的那个软件就需要花好几十万去购买。当然，物有所值，因为有了这个软件，我们就可以节省很多材料，也可以预测很多花费。

我们可以设计很多电路，可以在不用花一点材料的情况下去预算花费。这样节省了许多不必要的开支。我们的资源为此也得到了合理的分配。

其实我更深的感受是这样的，这几趟的来来回回，我基本上知道了，这门课程主要讲的知识。了解了电路的设计以及各种电子元件的独立的作用。

让我印象深刻的是组合逻辑电路模块。组合逻辑电路模块此模块为组合逻辑电路,是数字电路的核心内容之一,内容包括组合逻辑电路分析、设计及常用集成电路,常用集成电路主要包括编码器、译码器、加法器、数据选择器、数值比较器等常用集成电路及其各种应用。
　　此模块中,通过模拟,提供了完整的实例,形象地展示了电路的分析和设计过程,加深了理解。特别对于各种常用集成器件,通过各种信号模拟,展示出各种集成器件的引脚、特征及应用情况,更形象、更直观,便于理解各种集成模块的功能,而又不必过分关注其内部结构。

还有一些元件也让我打开也自己的视野。电阻，示波器，二极管，三级管，等等一系列的元件。就如触发器来作为一个例子。

触发器模块此模块内容主要包括基本RS触发器、同步触发器(同步RS触发器、D触发器及同步JK触发器)、主从JK触发器(主从RS触发器、维持——阻塞边沿D触发器、主从JK触发器、T触发器及T′触发器)。
　　触发器具有记忆功能,是构成时序电路的基础,掌握其内容是学习时序电路的基本要求,但部分触发器结构复杂难理解,因此,本部分主要从功能角度出发,弱化结构要求。
　　通过信号灯的变化描述触发器的变化过程,即触发器何时保持原态,何时置0、置1,何时进行状态翻转,结合触发器特征表,非常容易理解触发器功能及其实现条件。

在电路设计中，我们有一个不可避免的问题会遇到。就是脉冲波。脉冲波，其实我在高中的时候就知道这个东西的存在，它是以脉冲的形式，向目标发送一段一段的信号。所以称之为脉冲波。脉冲产生整形与模/数及数/模转换模块模块包括555集成电路、模/数及数/模转换,由于脉冲的产生整形与模/数及数/模更为抽象,理解起来难度更大,因此,通过形象化的模拟,使学生能够理解其概念、意义及过程,达到预期目标。
　　通过信号模拟,可以形象看出A/D转换过程是通过采样、保持、量化、编码四步完成,同时可以把数字量和模拟量进行对应观察,更容易理解两者的关系。设置了正弦波、三角波、锯齿波、方波信号,通过多种不同信号的变化加深理解。通过对信号频率的设置,体现出频率的变化对信号采集的影响,充分理解采样频率。

脉冲波的总类如此之繁多，但是我们只要掌握了它的基本原理，也就基本上会了。所以说万变不离其宗就是这个道理。

经过一学期的理论知识学习，我感觉到了动手能力的重要性，由于模电这么课本身就很抽象，单凭在脑海里去感受是很难真正学会的，就比如一个简单的放大器，没有实物很难体会到放大功能，因此，实验和模电是分不开的。本学期我们进行了几次模电的实验，通过实验结果可以更好的体会到理论知识，虽然我几次实验的结果并不理想，有的根本没做出结果，但是我还是觉得模电离不开动手，即便是把理论知识背的滚瓜烂熟，也不一定在将来的工作中能灵活运用，所以以后的学习中应多注重这发面的培养。

有人说现在是数字的时代，低频模拟电路已经过时了，其实不然，低频模拟电路是电力工程类各专业的基础课，它是研究各种半导体器件的性能，电路及应用的学科。低频模拟电路主要讨论的是线性电路。模拟电路时学习电信类学生的一门最基础的课程，无论是强电还是弱电。同时模拟电路也是工程应用的基础，在工程实践中被广泛的应用。因此，无论是从对后续课程的影响还是工程应用来说，模拟电路都是必须的学好的，影响着你以后的发展。

模拟电路学好了，也便于我们学习后面的课程，将来我们还要接触到数字电路，模拟电路是数字电路的基础，对于学习强电的同学来说，学好模电亦是学好电力电子的基础课程，电力电子亦是模电在强电领域的延伸，它用到了很多模电的思想和分析方法。对学习弱电的学生来说，模拟电路是学习通信电路，射频电路，微波电路的基础，可以毫不夸张的说，只要是电信类的同学，离开了模电就什么都难以学好。

以下是我自己在网上找到的一个电子虚拟设计电路图。可以帮助我理解在这里我摘要下来如图1所示为实用变容二极管谓频、功率放大及发射电路，左端IN接口为调制信号输入。右端OUT天线为调频信号经功率放大后发射输出，电路中三极管Q1与电容C1、C2、C3、C4、电感L1及变容二极管D10组成载波信号的形成和调制信号的调频工作级，调频好的信号经电容C12耦合输入到三极管Q2和电容C11、变压器TX1组成的小信号谐振放大级，该级放大电路工作在甲类放大状态，调频信号经Q2级谐振放大后输入功率放大Q3级，Q3级作为功率输出级要求兼顾高功率和高效率输出，所以在丙类放大，且要求工作在临界弱过压状态。最终经过合理放大后从OUT发射出去。

在这个电路图上，我们可以看到很多元件，基本上会让人产生一种眼花的错觉。但是只要我们仔细的去分解，其实会很简单。不过就是一些元件之间的组合而已。使变容二极管调频以及功率放大的效果。

学习是一件很快乐的事情，因为，通过学习，我们获得了很多知识，或许我们以后用不到这些，但是却开拓了我的视野，至少以后要是遇到这方面的事情，我还是懂一些的。其次是认识到自己的局限性，学的东西越多，才会发现自己懂得越少，对于那句话，其生也有涯，而知也无涯有了更加清醒的认识。但是很遗憾的是，我没有在有限的时间里，把这门课程完全学懂，这是我自身的原因，或许也有一些客观的因素。这让我觉得有一些遗憾。也许我以前有接触过这些。虽然知道电路，电路元件，以及脉冲波。但是还是没有很好的完全掌握老师所教的知识。一开始觉得和高中的物理中的电路图没多大的区别，所以觉得自己会了，可是之后，却知道，是自己太疏忽了，有一些元件的功能，我都不知道，甚至有一些元件我几乎都没听说过。当然，还有电路中的误差，我也知道，实际中的电路和设计中的电路不是完全相同的。因为，在实际生活中，会遇到很多很多的因素，从而影响到电路的误差，比如温度，湿度，等等一系列的因素，要是事先没有纳入考虑范围的话，就可能造成很大的损失。所以说，虚拟电路设计，绝对是一个生活当中不可或缺的，非常实用的软件。

第二篇：成都理工大学电子设计仿真与虚拟实验课程设计

成都理工大学

电子设计仿真与虚拟实验

课程设计

题目名称：三极管放大电路仿真分析

学院名称：信息科学与技术学院

所属专业：通信工程

学生姓名：

学号：

班级：通信4班

是否选课：已选课

邮箱：

日期： 2014/10/19

一.设计的题目及其要求

（1）设计题目

三极管放大电路仿真分析

（2）课程设计的目的、基本要求及其功能

实验利用该软件对三极管单级放大电路进行仿真分析，验证电路元件参数的改变是否影响电路的静态工作点，动态输出是否也因此产生变化。该实验揭示了静态工作点的重要性。

（3）设计要求的最终指标

电路元件参数的改变直接影响电路的静态工作点，动态输出也因此产生变化。

二.设计的基本思路及其设计出发点

放大电路是构成各种功能模拟电路的基本电路，能实现对模拟信号最基本的处理--放大，因此掌握基本的放大电路的分析对电子电路的学习起着至关重要的作用。三极管放大电路是含有半导体器件三极管的放大电路，是构成各种实用放大电路的基础电路，放大电路放大的对象是动态信号，但放大电路能进行放大的前提是必须设置合适的静态工作点，如果静态工作点不合适，输出的波形将会出现失真，这样的“放大”就毫无意义。什么样的静态工作点是合适的静态工作点；电路中的参数对静态工作点及动态输出会产生怎样的影响；正常放大的输出波形与失真的输出波形有什么区别；这些问题单靠课堂上的推理及语言描述往往很难有一个直观的认识。本实验有助于我们对电子电路中的各种现象形成直观的认识，加深我们对于电子电路本质的理解。

三.方案原理论述

图1所示的阻容耦合三极管单级放大电路作为分析对象，分别进行静态分析和动态分析。静态分析将分析电路的直流工作情况，动态分析将分析电路对交流信号的放大情况。

使用Multisim虚拟仪器进行在线测量。仿真分析时应遵循“先静态，后动态”的原则。首先获取电路的静态工作点数据，再输出电路的动态输出情况。这里将利用“直流工作点分析”功能读取静态工作点数据，利用虚拟仪器“示波器”观察三极管的输入/输出波形。分析图1所示电路，可求得其静态工作点估算表达式：

(1)

(2)

(3)

由理论分析可知，当利用三极管单级放大电路对交流小信号进行放大时，如果为电路设置了合适的静态工作点Q，就能保证三极管在整个信号周期内均工作在放大区，放大输出的信号就不会失真。若Q点偏高，三极管会在输入信号的正半周因集电极电位低于基极电位而饱和，集电极电流因此会出现顶部失真，而放大电路输出的信号则会出现底部失真。若Q点偏低，三极管会在输入信号的负半周因发射结电压低于导通电压而截止，基极电流及集电极电流因此会出现底部失真，而放大电路输出的信号则会出现顶部失真。三极管在直流电源及外电路的共同作用下静态工作点是否合适，可由，的取值进行判断。

（1）若的取值为三极管2N222A的导通电压，约在0.6~0.7V之间，且的取值接近于VCC的12时，能保证三极管在整个信号周期均能工作在放大区，输入信号被放大一定倍数后在输出端不失真的输出，且输出与输入反向。

（2）若的取值为三极管2N222A的导通电压，但的取值小于时，三极管此时已经饱和，在输入信号的正半周会一直处于饱和状态，输出信号因此出现底部失真现象。

（3）若的取值小于三极管2N222A的导通电压，但的取值接近于VCC时，三极管此时基本处于截止状态，在输入信号的负半周会一直处于截止状态，输出信号因此出现顶部失真现象。

四.仿真设计分析

在图1所示电路中选择节点电压,,作为“直流工作点分析”的三个电路变量，据此计算，的值，并判断晶体管此时的工作状态。

获得静态工作点数据后，通过电阻R1，R2 为电路输入频率为1kHz、幅值为500mV的正弦信号，此时三极管上真正的输入信号应为电阻R2两端获得的动态小信号，其幅值低于10mV，符合实验电路交流小信号的要求。三极管的动态输出信号为负载RL两端的输出电压，用双踪示波器显示实时的输入信号及输出信号的波形，验证上述分析的结果。