仿真技术在高频电路课程教学中的应用
《高频电子线路》课程难点与教学实施对策
《高频电子线路》课程难点与教学实施对策《高频电子线路》是电子信息工程专业的一门重要课程,它涉及到电磁场理论、微波器件、天线设计、射频电路等内容,是一门具有较高难度的课程。
在教学实施过程中,往往会遇到一些难点和问题,本文将对《高频电子线路》课程的难点进行分析,并提出相应的教学实施对策。
一、课程难点分析1. 高频电子线路的理论知识复杂性高《高频电子线路》涉及到复杂的电磁场理论知识、微波器件的工作原理、天线设计与调谐、射频功率放大器等内容,学生需要掌握大量的理论知识。
由于高频电子线路的频率较高,电磁波的特性和传输方式与低频电子线路有很大的不同,因此对学生来说,需要理解和掌握的知识有一定的难度。
2. 实验操作难度大《高频电子线路》课程中实验操作是非常重要的环节,但是由于高频电子线路的特性,设计和搭建高频电子线路的实验平台、使用高频仪器进行实验测量等操作难度较大,学生往往会遇到一些实验操作上的困难。
3. 高频电子线路的设计和仿真难度大《高频电子线路》课程通常会涉及到一些实际的高频电子线路的设计和仿真工作,这对学生的动手能力和综合能力提出了很高的要求。
学生需要具备一定的电路设计和仿真软件的使用能力,并且需要结合自身的理论知识进行电路设计和仿真。
二、教学实施对策1. 加强理论讲解,提高学生的理论水平针对高频电子线路的理论知识复杂性高这一难点,教师可以加强理论讲解,引导学生理清高频电子线路的工作原理、特性和设计方法。
可以通过案例分析、实际应用等形式,让学生深入理解和掌握相关知识,提高学生的理论水平。
2. 强化实验操作训练,提高学生的实践能力针对实验操作难度大的问题,教师可以通过提前准备好的高频电路实验平台、详细的操作指导、问题解答等方式,帮助学生进行实验操作训练,提高学生的实践能力。
同时可以结合实际案例,引导学生思考实验结果,加深他们对理论知识的理解。
3. 引入专业仿真软件,提高学生的设计和仿真能力针对高频电子线路的设计和仿真难度大,教师可以引入一些专业的电路设计和仿真软件,如ADS、HFSS等,让学生熟悉和掌握这些软件的使用方法,通过实际操作进行电路设计和仿真,提高学生的设计和仿真能力。
Multisim在高频电路课程教学中的应用
An Ap l a i n o u t i o t e Te c i g o p i t fM li m t h a h n f c o s
t e Hi h Fr q e c e t i r u tCo r e h g - e u n y Elc rc Ci c i u s
P pc . WB等 。 Si E e Muti 的前 身是 E et nc rb n h简 lim s l r is co Wok e c (
称E ) WB, 是加拿大图像交互技术公司( t ate I e cv nr i I a eTcnl i m g eh oo e g s简 称 I 公 司 )于 2 世 纪 I T 0 8 0年代 末推 出的以 Wi o s n w 为基础 的仿 真工 具, d 又称 为“ 拟 电子工 作 台 , 用 于板级 的模 拟 虚 , ' 适 改 字 电路 板的设计仿真 工作f 后 来改名 为M ls ” 。 ut i i m, 增加了 3 D元 件 以及 多 种 仿 实 物 的虚 拟 仪 表[ 2 1 。 之后 Mut i ls i m被美 国 国家 仪器 有 限公司 fai a S IE F N tnl o PC 35和 X pe si e的 内核 作 为 仿 真 的 引 擎, 通 Is u n 简 称 N 公 司) 购 。 nt me t r I 收 过 Eet ncw rb n h带 有 的增 强设 计 功 能将 l r i ok e c co
Multisim_2001在高频电路中的应用
M ul t i s i m2001在高频电路中的应用连桂仁(福建师范大学数学与计算机科学学院,福建福州350007)(文章编号]1002—2376(2004)11一O003—04(中图分类号]TPl5[文献标识码]A(摘要]介绍一个优秀的电路设计与仿真软件M ul t i s i m2001的功能特点,并通过几个高频电路的仿真分析实例,说明该软件在高频电路中的应用,具有方便、经济、高效等优点。
(关键词】高频电路;M ul t i si l l l2001;仿真分析高频电路是在高频段范围内实现特定电功能的电路,它被广泛地应用于通信系统、现代医疗设备、家用电器等各种电子设备中。
高频电路课程抽象难懂,大多数人觉得高频电路很难学,究其原因:一是高频电路工作于较高频率之上,与低频电路相比,有其特殊性;二是高频电路多数是非线性的,内容抽象;三是分析高频电路往往要进行复杂繁冗的数学推导。
随着电子技术的高速发展,新技术和新方法不断涌现,这就要求我们要与时俱进地掌握新的学习方法和手段,提高学习效率。
随着计算机技术的飞速发展,计算机辅助分析与仿真技术为高频电路功能的分析与验证开辟了一条快捷、高效的新途径。
由于以前许多通用的电路仿真软件不具备高频电路的仿真分析与仿真设计功能,因此有关仿真软件在高频电路中应用的相关文章很少。
本文介绍世界著名的仿真软件M ul t i s i m 2001的主要功能特点,结合高频电路实例阐述M ul t i—s i m2001仿真与分析在高频电路中具体应用。
1M ul t i s i m2001的主要功能和特点M ul t i s i m2001是加拿大I nt er a ct i ve I m age T e chnol o—gi es公司于2001年推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的非常优秀的E D A软件。
它丰富的元件库中提供了超过16000个组件,且大多数采用实际模型,确保了仿真和设计结果的真实性和实用性;它提供了包括示波器、频谱分析仪、网络分析仪等多达十余种的虚拟仪表,其外形和操作方法与实际仪器十分相似,且各种仪器均可在同一实验中同时多次使用,并能将用于电路测试任务的各式仪器非常逼真地与电路图一起放置在同一操作界面上,进行各项测试试验;它具有完备的分析手段,如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频收稿日期:2004—07—07医疗装备2004第l l期分析等多种分析手段,基本上能满足一般电子电路的分析设计要求;它界面形象直观、简单易用,电路的原理图输入/建立、仿真、分析和结果显示/输出均在同一环境中完成,不必在不同的应用程序间切换;它的元件编辑器给用户提供了自行创建或修改所需元件模型的工具;各元件之间的连接连线允许任意走向;开设了EdaPA R TS.com网站,为用户提供元器件模型的扩充和技术支持。
高频电子线路仿真实验的设计与实现
高频电子线路仿真实验的设计与实现高频电子线路仿真实验是一种重要的实验教学方法,它可以模拟各种高频电子器件的工作原理及性能,为学生提供一个全面的电子学习平台。
本文将介绍一种高频电子线路仿真实验的设计与实现。
一、实验目的本实验旨在让学生了解高频电子线路的基本概念、设计原理和仿真技术,加深学生对高频电子学科的理解,提高学生的实验能力和模拟能力。
二、实验设计1. 实验任务(1). 进行微波信号的电路设计和仿真。
(2). 利用Multisim对一些特定高频电路进行仿真,如微波带通滤波器、微波失谐器等。
(3). 进行实验测量,得到一些实验数据,并将仿真结果与实验结果进行对比分析。
2. 实验步骤(1). 了解微波电路的基本概念和出现条件。
(2). 电路元器件参数的测量及仿真。
(3). 利用Multisim二次开发包,编写自定义元器件并应用到微波电路设计中。
(4). 进行仿真,并分析其电路性能。
(5). 实验中使用网络分析仪测量实验数据,并与仿真数据进行对比分析。
三、实验流程1. 获取微波元器件的参数,并进行仿真。
2. 熟悉Multisim的仿真工具,建立仿真电路。
3. 对仿真电路进行微调,观察仿真结果,进行分析。
4. 制作实验电路,并进行实验测量。
5. 将实验数据与仿真结果进行对比分析,找出差异并进行解释。
四、实验工具1. Multisim仿真软件2. 网络分析仪3. 各种微波器件,如微波传输线、微波滤波器、微波功率放大器等。
五、实验结果通过网络分析仪测量实验数据,并与Multisim的仿真数据进行对比,得到了一些实验结果。
通过对实验数据和仿真数据的分析,学生可以深入了解微波电路的性能和设计原理,增强实验能力和仿真能力。
六、实验结论本实验通过对微波电路设计和仿真的研究,让学生了解到微波电路的基本原理和工作条件,掌握了Multisim仿真软件的使用,并能够对电路性能进行仿真分析。
通过对实验数据和仿真数据进行对比分析,学生能够进一步加深对微波电路的理解,增强实验能力和模拟能力。
基于EWB软件在高频电子线路实验中的应用
关键词 :E ;正弦波振荡 电路 ;电子线路实验 WB
中 图 分 类 号 :N 1 T 9 文 献 标 识 码 : A di1 .9 9 ji n 17 — 3 5 2 1 . 10 2 o:0 3 6 /. s.6 2 40 .0 10 .3 s
Th p lc t n o e a p ia i fEW B s f r n t e e p rme to o o t e i h x e i n f wa t si g o ih fe u n y e e to i ic i e t fh g r q e c l cr n c cr u t n
( 北工程技 术 高等 专科 学校 电气 自动 化 系,河北 沧 州 0 10 ) 河 6 0 1
摘 要 :文章介绍 了 E WB软 件的特点 ,以正弦波振荡器为例 阐述 了 E WB电路仿真软件 在高频 电子线路 实验
中的应用与分析方法 ,说明用 E WB仿真软件在实验教学 中的优势 ,将传 统的实验方 法 与 E WB的相 结合 ,能
课程 的实 验教 学 。
参数 的测试 方法 。实 验 中每学生 个人 都 能亲 自动手
搭 接 电路 , 行元 件接 线及 参数 设 定 。E 进 WB软 件可
以对元 件器 件参 数属 性 进 行 调 整 和修 改 , 置 故 障 设
点, 在调试 和 测量过 程 中 , 实验 与理论 有机 的结 合 使 起 来 , 对学 生分 析 各元 件参 数 对 电路 的作 用 与 影 这
80 0 0种 以上 的元 器 件 ) 虚 拟 设 备 ( 波 器 、 用 与 示 万
节采 用 的是实 验箱 , 学生 实验 时不 需要 搭接 电路 , 直
高频电子线路课程设计实验报告
高频电子线路课程设计报告班级姓名指导教师日期前言:课程设计是电子技术课程的实践性教学环节,是对学生学习电子技术的综合性训练,该训练通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成。
学生通过动脑、动手解决若干个实际问题,巩固和运用在高频电子线路课程中所学的理论知识和实验技能,基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高设计能力和实验技能,为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。
本文设计了包括选频网络的设计、超外差技术的应用和三点式振荡器在内的基础设计以及振幅调制与解调电路的设计。
选频网络应用非常广泛,可以用作放大器的负载,具有阻抗变换、频率选择和滤波的功能;超外差技术是指利用本地产生的振荡波与输入信号混频,将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路,主要指混频电路;三点式振荡器用于产生稳定的高频振荡波,在通信领域应用广泛;振幅调制解调都属于频谱的线性搬移电路,是通信系统及其它电子线路的重要部件。
在设计过程中查阅了大量相关资料,对所要设计的内容进行了初步系统的了解,并与老师和同学进行了充分的讨论与交流,最终通过独立思考,完成了对题目的设计。
实验过程及报告的完成中存在的不足,希望老师给予纠正。
目录摘要 (4)设计内容 (5)设计要求 (5)一、基础设计 (6)1、选频网络的设计 (6)2、超外差技术的设计 (9)3、三点式振荡器的设计 (11)二、综合设计:调幅解调电路的设计 (15)1、调幅电路的设计: (15)2、解调电路的设计 (20)结束语 (26)参考文献: (26)心得体会 (27)高频电子线路课程设计摘要本次课程设计主要任务是完成选频网络的设计、超外差技术的应用、三点式振荡器的设计这三个基础设计以及调幅解调电路的综合设计。
其中采用LC并联谐振回路实现谐振频率为8.2MHz,通频带为600KHZ的选频网络;对超外差技术原理进行了学习并针对其主要应用收音机进行详细的说明;对三点式振荡器的构造原则和主要类型进行简明扼要地介绍,采用电容串联改进型电容三点式振荡电路完成一定振荡频率的振荡器的设计;充分了解了调幅解调的原理并进行详细说明,在此基础上设计幅度调制和解调电路。
LabVIEW在高频电路课程中的仿真应用
在 高 频 电路 中 需 要 产 生 大 量 的 连 续 性 周 期 振 荡 信 号 . 发 射机 中正 弦 载波 信 号 , 收 机 中作为 混频 如 接 需 要 的 本 地 振 荡 信 号 等 , 实 中 这 些 都 要 依 靠 振 荡 现 电 路 来 完 成 . 在 实 际 教 学 中 要 采 用 专 业 软 件 仿 真 而 时。 需在对 工 作 电路 十分 熟 悉 的基 础 上才 能进 行 , 则
但 在 L b EW 这 种 图 形 化 的 编 程 环 境 下 仿 真 却 快 a VI 捷 简 便 , 像 搭 积 木 一 样 。 各 种 功 能 模 块 调 出 后 加 就 把
以连 结 即 可 完 成 特 定 的 任 务 。 下 面 就 是 L b Ew a vI 中 常 用 的 几 种 连 续 波 和 噪 声 信 号 源 , 及 一 些 基 本 以 的 信 号 运 算 于 处 理 单 元 。 在 La VI b EW 的 功 能 模 板
组合 即 可 。而且 用 户还 可 以 自定 义 模 块 和 模 块 库 . 从 而 大 大 加 强 了 系 统 仿 真 的 功 能 。 本 文 在 L b a. vI Ew 开 发 环 境 下 介 绍 如 何 在 教 学 中 对 高 频 电路 的 调 制解 调 原理进 行 仿真 。 2 高 频 电 路 中 的 仿 真 应 用
维普资讯
科技与经济 2 6 8 0 ̄ 期 0
五 d珊 册 盟 / / 口
L b I W 在 高频 电路 课 程 中 的 仿 真 应 用 a V E
侯 海鹏, 陈 波
( 内蒙古科 技大 学信息工程学院 , 内蒙古 包头 04 1) 10 0 摘 要 : 国 国 家仪 器 公 司 ( ) 发 的 L b EW 软 件 平 台 , 一 个 基 于 图 形 化 编 程 的 虚 拟 仪 器 软 美 NI 开 a VI 是 件 的 开 发 平 台。 虚 拟 仪 器 概 念 的 出现 , 对 传 统 仪 器 概 念 的 重 大 突破 , 为 以 往 的 高 频 电 路 仿 真 提 供 了 是 这 种 简 单 高 效 的 方 法 ; 文 利 用 La VI W 提 供 的 信 号 产 生 及 处 理 的 基 本 单 元 对 高 频 电路 中 的 典 型 AM 本 b E 调 制 以 及 利 用 超 外 差 式 接 收 机 解 调 的 实 例 进 行 了仿 真 分 析 。
仿真技术在电子类课程教学中的实践和研究
二、仿真技术应用于教学的情况
在 教学 中 ,许 多仿真 分析 软件 已经得 到广泛 的
应 用 , 学 生 可 以掌 握 电路 设 计 、分 析 和 调 试 的方 法 和 印刷 线 路 板 设 计 的 方 法 , 但 是 尚 不 z, 好 地 利 用 日很  ̄z k
观 ,实现了包括模拟 电路、数字 电路、接 口电路 以及 通信系统等 电子系统在 结构上和 电路特性上 的模拟 以
种极限条件而不会损坏器件或 电路,较真实地仿真分
析 电路系统 的工作,精度高 、功能强、输入效率高,
将 设 计错 误 极 大 限度 地 消灭 在 制 作样 机 之 前 。利 用仿
真技术,不仅缩短了产 品的设计周期 ,同时也降低了
产 品成 本 。
的设计 能力 ,但 对系 统的调试 方法 、安装 与焊接工 艺 、故 障分析等 实用技 能仍 比较欠缺 ,致使 所学知 识与社会实际需求脱节。 此 外 ,很 多情况 下 电路需要 结合 多种设 计输入 ( 如用V r O 、V D 等实现 的设计输入) e 1 g H L i 进行系统的 综合仿真 ,并通过s i P e c 等工具制 定用户特 定的仿真
计 的重要特 征,以电路和系统仿真为基础的电子设计
自动 化 (D ) 术 已渗 透 到 电 子 系统 和 专 用 集 成 电路 E A技 设计 的各 个 环节 , 日益 显 示 出其 强 大 的功 能和 不 可 替
代的重要作用。
一
、
教 学 中应 用 仿真 技 术 的意 义
仿真技 术为使 用者 提供 了一个测 试仪 器先进 、 器 件 品种 齐 全 、全 功 能 、全 频 带 的分 析平 台 ,显 示 直
整 性 分 析 、 电磁 噪 声 分 析 等 , 提 高嗜 备 国 装
EWB软件在_高频电子技术_实验中的应用
0引言信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,以多媒体和网络技术为核心的信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具。
信息技术与课程整合是我国面向21世纪教育教学改革的新视点,对它的研究与实施将对发展学生主体性、创造性和培养学生创新精神和实践能力具有重要意义。
优秀的仿真软件在教学中的合理运用,可以有效扩充教学信息,增强课程吸引力,从而使教学更加生动、形象。
针对《高频电子技术》课程的特点和高职院校学生的基础及培养目标,笔者在教学过程中采用了EWB(电子工作台,ElectronicsWorkbench)仿真软件进行辅助教学,取得了一定的教学效果。
使用EWB软件可以使学生掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法,把实验与理论有机地结合起来,加深了学生对理论的认识。
1EWB软件介绍EWB是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的基于WindowsXP的专门用于电子线路仿真和设计的EDA(电子设计自动化,ElectronicDesignAutomation)软件。
其界面直观、操作方便,提供了相当广泛的元器件,从无源器件到有源器件,从模拟器件到数字器件,从分立元件到集成电路。
其虚拟电子设备齐全,包括示波器、函数发生器、万用表、频谱仪和逻辑分析仪等仪器,选用的元器件和仪器与实际情况非常接近,从原理图输入到电路的仿真测试都可以轻而易举地完成;可以对仿真电路的所有元器件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等;提供了电路的瞬态分析和稳态分析、时域分析和频域分析、线性和非线性分析、噪声和失真分析、离散傅里叶分析等分析工具,帮助设计人员分析电路性能,同时在EWB创建的电路文件可以直接输出至常见的印刷线路排板软件,如Protel、CAD等软件,自动排出印制电路板,大大加快了产品的开发速度,提高了设计人员的工作效率,也非常适合电子类课程的教学和实验。
概括为以下几个特点:(1)容易掌握。
具有一般电子技术基础知识的人,经过一段时间的学习很快就可以掌握EWB的基本操作方法。
高频电路设计技术的应用与发展
高频电路设计技术的应用与发展电路是现代科技的重要组成部分,而高频电路在现代科技中具有极为重要的地位。
高频电路是指在频率范围较高的电路中使用的电子元件和电路设计技术。
在现代科技中,通讯、雷达、卫星、计算机等领域需要使用高频电路,因此高频电路的设计技术的应用非常广泛,也在不断地发展与进步。
高频电路设计技术的应用:高频电路设计技术是对于具有高频信号需求的电子系统的设计与制造,其目的是在尽量优化性能的同时减少系统并发症,确保其性能之一致性。
高频电路设计技术的应用极为广泛,以下是几个典型应用场景:1.通讯领域:在通讯领域,高频电路设计技术是至关重要的。
例如,在手机的通讯中,需要利用高频电路技术实现信息的收发。
在移动通讯系统中,需要设计高频电路来实现移动信号的调制解调等功能,使得手机等移动通讯设备能够顺畅地完成信息的传递。
2.卫星通讯领域:在卫星通讯领域,需要使用高频电路设计技术实现卫星对地面的数据传输。
利用高频电路技术可以实现对卫星信号的收发、信号处理以及信号的转换等功能,以实现卫星对地面数据传输的目的。
这也是现代卫星技术快速发展的必要条件之一。
3.计算机领域:在计算机领域,高频电路技术的应用体现在 CPU 等电子元器件的设计中。
高频电路技术可以提高CPU 等处理器的速度和性能,使计算机在高负荷运行时仍然能够保持稳定。
高频电路设计技术的发展:高频电路设计技术在随着电子技术的发展不断地更新迭代。
以下主要分为三个方面介绍高频电路设计技术的发展:1.集成电路技术:随着集成电路技术的快速发展,高频电路设计技术得以借助集成电路技术来实现高度集成。
集成电路技术可以将复杂电路压缩到尽可能小的尺寸,并保证电路的稳定性和性能。
随着集成电路技术的不断进步,高频电路的设计和制造过程也得到了不断优化和改进。
2.天线技术:天线技术是高频电路设计技术发展的重要组成部分,因为天线是高频电路的重要组成元件。
随着天线技术的进步,高频电路设计技术也得以进一步提高。
基于虚拟仿真技术的高频课程教学改革实践
C o u r s e E d u c a t i o n R e s e a r c h
2 0 1 3 年1 月 上旬 刊
综述 ・ 专著
基 于虚拟仿真技 术 的高频课程教 学改革 实践
尹 慧
( 徐 州 工业 职 业技 术 学院 江 苏 徐州 2 2 1 0 0 8 )
2 . 软 件 介 绍
』
布重作业 知识拓服) ・ ~ 归纳考拔+— ~ 动手j 聋 练
目前 电路 仿 真软 件有 很 多。每种 仿 真 软 件都 带有 了 出版 公
司 自己的特 点 。根据 软件 的 应 用领域 和模 型 以及推 广 程度 , 电路 仿 真软 件 大致有 以下几种 : ( 1 ) P S P I C E[ 1 1 : S P I C E是 由 美 国加 州大 学伯 克利 ( B e r k d e y ) 分 校 电 工和 计 算机 科 学 系分校 开 发 , 1 9 7 2年 首 次推 出。P S P I C E 是 由S P I C E发展 而来 的用 于微 机 系列 的通 用 电路 分析 程序 。 目 前微机上广泛使用的 P S P I C E是 由 美 国 Mi c r o s i m 公 司 开发 , 并 于1 9 8 4年 首次推 出。 能进行 模 拟 电路分 析 、 数 字 电路 分析 和模 拟 数 字混 合 电路 分析 。 该软 件现 已成为微 机 级 电路模 拟 标 准软件 。 ( 2 ) Mu l t i s i m ̄ : 该仿 真软 件 的前 身是 E WB ( E l e c t r o n i c s Wo r k b e i r c h ) 。 是加 拿 大 I I T公 司在 2 O世 纪 8 0 年 代 后期 推 出的 用 于 电 子 电路 设计 与仿 真 的 E DA 软件 。 一 经推 出就 受到 各界 好评 。 尤其 在 教 育领 域取 得 了 巨大成 功 。 与其他 电子 电路设 汁软 件 相 比具有 界 面 直现 、 操作 方便 等优 点 。 创 建 电路 、 选 用元 器件 和测 试仪 器等 均可 直接 从 屏幕 上 元 件库 和 仪 器库 中直接 选取 。 电子 电路 的 分 析、 设 计 与仿 真 工作 都 可 通过 点 击 鼠标 实现 . 不 仅 为 电子 电路设 计 者 带来 了无 尽 的 乐趣 . 而且 大大提 高了 电路 设 计 工作 的质 量和 效率。
仿真技术在电气类专业实验教学中的应用
仿真技术在电气类专业实验教学中的应用
代 克 杰
(平顶山学院 河南平顶山 470 ) 6 0 0
摘 要 : 学生在学 习电气信 息的 一些课程 中 ,通 常需 要 完成 多个 实验 , 由于 实验 的硬 件 电路较 复杂 , 学生 初次做 实验 时 不但 存在 有 一定 的盲 目性 , 而且很 容 易造 成硬 件 电路 的损 坏 . 因此 ,有 必要 在 实验 前 使 学生 对理论 内容 、系统模型 、可调 参数有足 够的了解 ,基 于 M t m和 M L 1 si u i T B的 “ A A 联合仿 真平 台 正是 为了
2 仿 真 工具 .
在我们的仿真平台里主要应用M T A 和M l i i A L B u t sm
两种 仿真工具。 M T A 自1 8 年推出 以来 ,得到 了各行各业科技 ALB 94
意 的问题,从而使学生既可以对所学的理论内容有较深
入的了解,又可避免在接下来的实验台操作中损坏硬件
基于 M 和 I T A u j i l  ̄ L B的联 合仿 t sm A 真平 台
一
、
非常重要的承上启下作用 。另一方 面这些课程 概念抽
蒙、数学含量大、计算复杂 。学生在学习的过程 中难以
理解,教学效果往往不甚理想。国内外许多高校在这些 课程的教学中都做了许多很有意义的探索,主要表现在 两个方面 :一方面利用仿真工具来做辅助教学,采用直 观的 图形、图像、动画等帮助学生理解那些抽 象的理 论。这种方法虽然有一定的作用 ,但是这些仿真都是建 立在抽象的数学模型的基础上 ,对于刚刚接触这些课程 的学生来说不直j 。另一方面各个高校的实验 室都会采 ! ! l l 用一些硬件电路做实物模拟帮助学生理解这些理论,但 在实际的操 作中,我们发现学生在开始进行实验 的时 候,对实验反映的理论并不了解,面对着复杂的硬件 电 路,往往不知所措 ,对于调节系统的参数,常常感觉不 知如何着手,胡乱地在实验 台上调节 电位器、电容等 电 子器件 ,很容易造成实验设 备的损坏 针对 以上 出现的 问题 ,我们考虑如果能在进行硬件 实验之前,提供一个软件仿真平台,把所做实验的理论 模型和构 成这些模 型的硬件 电路清晰地展现在学 生眼 前 ,学生可以在这个仿真平台里任意调节参数 、调整电 路,观察参数对模型的影响。从而大大减少他们在做实
Multisim10在高频电子线路教学中的应用
Mu iml hs 0是 加 拿 大 l i i T公 司在 2 0 0 7年 3月 推 出 的 m hs u im新 版 本 , 该 公 司 电子 线路 仿 真 软 件 的 最 新版 本 。M hs i 是 u im用 软 件 i 的 方法 虚 拟 电子 与 电工 元 器 件 以 及 电子 与 电工 仪器 和仪 表 , 过 软 件 将元 器件 和仪 器 集 合 为 一 体 , 一个 原 理 电路 设 计 、 通 是 电路 功 能 测 试 的虚 拟 仿 真 软 件_ M hi O的元 器 件库 提 供 数 千 种 电路 元 器 件 供 实 验选 用 , 的虚 拟 仪 器/ 表 种类 齐 全 , l us 】 。 ml 它 仪 而且 具 有 较 为详 细
ห้องสมุดไป่ตู้
a v n a e u a i g s d n n y i a it d d s n c p ct . d a tg o s n ri n u e t a a s b l y a ei a a i i s t S l s i n g y Ke r s h g e u n y ee to i c c i; u t i 0 s lt y wo d : h f q e c l c n c i u t M l i ml ; i ae i r r r s mu
Ab t a t sr c :Th i h f q e c lc r n c cr uti t e mo ti o tn n s c mp e u r uu o e e cr n c cru t sas h e h g e u n y ee to i i i s h s mp ra ta d mo t o lx c r c l m ft l t i i i l t e r c i h e o c ,i o
基于虚拟仿真技术的高频课程教学改革实践
基于虚拟仿真技术的高频课程教学改革实践作者:尹慧来源:《课程教育研究·上》2013年第01期【摘要】研究了高频电子技术课程特点,为有效提高学生学习兴趣,掌握高频课程内容,提出了高频课程教学改革思路,并在教学过程中引入虚拟仿真技术,通过虚拟仿真实验加深学生对高频理论知识的理解。
此外教学过程中使用multisim仿真与实物装配调试相结合,实现高频理论知识与实践的有效结合,提高学生学习兴趣与对内容的掌握和理解能力。
【关键词】高频虚拟仿真教学改革【基金项目】该篇论文是基于徐州工业职业技术学院院级课题《高频电子技术课程项目化教学改革研究与探索》课题编号:XGY201015。
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)01-0043-021.引言高频电子技术课程是电子信息类与通信类专业的一门重要的专业基础核心课程,在整个学科体系中具有承上启下的重要作用,在专业基础知识体系中有着不可替代的重要地位。
该课程的特点是专业性、综合性强,涵盖了高等数学、信号与系统、电路分析、数字电子与模拟电子等知识的应用,对学生基础知识结构要求高。
通过本课程的学习,学生不仅可掌握高频电子线路的基本理论、基本概念和基本分析方法,而且可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。
但在课程实际教学过程中,学生普遍反应该课程抽象、难懂,难以掌握,存在排斥情绪。
此外该课程实验复杂,且由于高频电路的特点,在实验过程中,输出波形与数据易受干扰致使波形失真,实验数据与理论数据出入较大,实验教学效果也不理想。
基于上述情况,为提高教学效果,在高频电子技术课程的教学过程中可积极引入虚拟仿真技术。
通过仿真,可以让抽象的理论通过仿真得到验证,学生易于接受。
同时利用仿真软件还可以进行一些实际操作受外界干扰大的且不容易调试的实验,如混频,调幅与解调等等,既解决了实际高频实验中存在的实验复杂,实验效果不理想等问题,同时也节省了实验耗材的经费投入。
高频电磁场仿真技术在电子设备设计中的应用
高频电磁场仿真技术在电子设备设计中的应用随着科技的发展和电子设备的广泛应用,对于设计和制造高质量的电子产品的要求越来越高。
在电子设备的设计中,高频电磁场仿真技术已成为不可或缺的重要工具。
它可以帮助设计师们更好地理解电磁现象的本质,优化设备的性能和特性。
一、电磁场仿真技术的基本概念电磁场仿真技术是指利用计算机软件模拟电磁场的行为和性质的一种工具。
它广泛应用于电子设备、无线通信、雷达、卫星通信、微波、天线等领域的设计和分析中。
通过电磁场仿真技术,设计师可以对电磁现象作出准确的预测,找出设备性能的瓶颈,并加以改进。
二、高频电磁场仿真技术的优势在电子设备设计中,高频电磁场仿真技术的应用尤为重要。
在高频电路和微波电路中,电磁波传递和反射现象会对系统性能产生重大影响。
如果产生的反射波没有被及时发现和解决,可能会导致系统噪声增加,信号损失和波动,失真等问题。
因此,高频电磁场仿真技术能够帮助设计师快速发现问题,优化电路的特性和性能。
三、高频电磁场仿真技术的应用范围1. 微波元器件设计:高频电磁场仿真技术可用于电子元器件(如微带线、滤波器、功放器等)的设计和优化。
它可以模拟不同电子元器件相互作用的情况,预测电器性能,优化电路。
2. PCB设计:PCB是电子设备核心的一部分,也是最脆弱部分之一。
高频电磁场仿真技术可用于PCB(印刷电路板)设计。
它可以模拟信号在PCB的传输过程中受到的干扰、噪声以及反射等影响。
通过仿真,设计师可以优化PCB的布局,在保证功能的同时,减小不必要的干扰和噪声。
3. 高频电磁辐射控制:由于电子设备中的高频电磁辐射会干扰其他电子设备,因此电磁兼容性是电子设备设计的一个关键问题。
高频电磁场仿真技术可用于评估和控制设备辐射水平,优化设备设计和电磁兼容性。
四、高频电磁场仿真技术的软件高频电磁场仿真软件通常采用有限元法或时域有限差分法等计算方法,如CST Studio Suite、Ansys HFSS、Sonnet等。
高频电子线路实验教学方法探讨
方面这些设备随着使用次数和时间的增加 , 上边 的元器件有
有 的在 实验 教学过程 中已经损坏, 而电路模块无 再做演 示实 验, 最 后 由学生 自己动手 调试 。 实验 过程 中, 简单 的已经老化 , 另一方面, 这些 仪器设备受外界 的电磁干扰 比较大 。 造 的实验学生只需要按照实验指导书上 的步骤 , 用导线 的连接 电 法更换。 成实验结果和实 际结果有一定的出入 , 基于对以上问题 的综合 路, 接通 电源后, 调试实验箱和示波器就可 以观察到结果 。 对于
个 学习中去。 并且在实验 内容的设置上 , 尽量减 少验 证性 实验 ,
流行 的仿真软件进行数据交换的软件。( 5 ) 用E W B 还可 以进行 电
它提 供 的虚拟仪器 比真实 的实验 室更灵活, 可 以 增加综 合设计性 实验 内容 , 通过设计性 实验可 以让学生将理论 子技术训练 , 也可 以仿真 电路 的实际运行 知识 结合起 来,自己设计电路 , 制作和调试 。 这样既加深 了对理 采 用更灵活的方式进行 电路实验 ,
2 改进高频电子线路实验教学方法的建议
2 . 1培养学生的学习兴趣
该实验宜采用E W B 仿真软件来实现。 E W B 是专门用于电子线
它有 丰富的元件库和万用表、 示波器、 信 俗 话说 , “ 兴趣是最 好的动力源泉”, 有了探知未知知识 的 路设计与仿真的软件 , 扫频仪等工具 。 E W B 建立在S P I C E 基础 上, 具有 以下 的 兴趣 , 就会有较强的学习动力, 帮助克服种种困难 直达 成功。 在 号发生器 、 1 ) 具直观创 建模拟 电路 的图形 界面: 可以将真 实实验 上实验 课前, 先不 要对课 程的 内容和应用进行讲 解, 可 以先通 特点 :( 室的工作台在计算机 屏幕上模仿 出来 , 而 电路仿真需要的测试 过一些 已经成 熟的现 成的小项 目, 激 发出学生们动手 做实验 的
高频电路设计与仿真技术
高频电路设计与仿真技术高频电路指的是工作频率在几十MHz及以上的电路。
随着散热、干扰、提高带宽等问题的出现,高频电路的设计和仿真技术越来越重要。
1. 高频电路设计要点(1)偏置电路设计在高频电路设计中,偏置电路设计有很大的影响,因为它直接影响到电路的性能。
在电路中引入偏置电路,可以使电路更加稳定,减小交流信号幅度变化对电路带来的干扰和失真。
常见的偏置电路有电容耦合偏置电路,共模反馈偏置电路等。
(2)电感匹配电感匹配是高频电路中比较常见的问题。
电路中的电感元件对信号的传输有很大的影响,因此需要更好的匹配。
通过正确调整电感元件的数值和位置,可以实现匹配并提高电路性能。
(3)负载匹配负载匹配也是高频电路设计中需要注意的问题。
在高频电路中,如果负载不匹配,会导致电路反射和信号衰减。
为了达到最佳匹配,需要通过调整负载电阻值等方法来达到性能最佳。
2. 高频电路仿真技术(1)电路仿真软件电路仿真软件可以将电路设计过程中的模型进行仿真,通过仿真结果发现电路中存在的问题。
比如,常用的电路仿真软件有CST Studio Suite,Ansoft HFSS等。
这些软件可以计算电磁波在电路中的传输情况,并可以进行参数优化和电磁兼容性分析等。
(2)电路性能优化通过电路仿真软件可以快速检测出存在的问题并进行性能优化。
同时,电路仿真软件可以实现自动匹配和优化,节省设计时的时间和成本。
(3)电路仿真验证电路仿真验证是对电路仿真结果进行验证,通过实验结果和仿真结果的对比,可以验证仿真结果的准确性。
这有助于更加有效地进行电路设计和优化,并节省实验的成本和时间。
总之,高频电路设计与仿真技术是现代电路设计的必要技能,通过科学合理的电路设计和仿真,可以不断提高电路的性能和稳定性,为技术发展打下坚实的基础。
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仿真技术在高频电路课程教学中的应用
[摘要] 根据高频电路的课程特点,提出了将电路仿真技术引入课程教学的方法,调动了学生的学习兴趣,同时提高了教学效率,在实际教学中取得了良好的效果。
以普及率较高的CAD工具Protel 99 SE为仿真软件,以高频小信号谐振放大器的仿真分析为实例做了详细说明。
[关键词] 高频电路电路仿真Protel 课程教学
1.引言
《高频电路》课程是电子信息和通信类专业的一门重要专业基础课,主要内容包括高频无线电通信系统中发射机和接收机各组成部件的工作原理和实现电路[1]。
该课程电路原理多、概念抽象、公式复杂、数学推导繁琐,在实际课堂教学中,仅采用传统的板书教学方式,很难调动学生的学习积极性,学生普遍反映教学内容难理解,教学效果一般。
为了提高教学效率并且一定程度上降低学习难度,本文提出在课堂教学中借助多媒体教室优势,发挥电子电路CAD软件直观形象的电路仿真模拟功能,对高频电路各章节的重要内容在课堂上做同步仿真教学,以向学生展示电路的工作原理和不同参数设置下的工作状态和仿真结果,从而使学生对教学内容有更加深入的认识和理解,在实际教学中取得了良好的效果。
目前,计算机技术迅速发展,在高校图书馆和学生中的普及度已经很高,课下学生在教师课件和仿真文件的帮助下,可以对高频电路的教学内容进行自行仿真并分析结果,调动了学生的积极性的同时,也培养了独立分析和处理问题的能力。
电子设计领域的CAD软件众多,如ORCAD、PSPICE、System View、Protel 99 SE、Multisim等[2],本文采用电子、通信类专业中广泛普及的Protel 99SE为仿真软件,以对高频小信号谐振放大器的仿真分析为例,介绍将电路仿真引入高频电路课堂教学所体现的优势,并取得有良好教学效果。
2. Protel 99 SE软件介绍
本文采用Protel 99 SE为仿真软件,该软件工作在微软WINDOWS 平台下,是一款完整的板级全方位电子设计系统,包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局和布线工具模块)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server (客户/服务器)体系构架,同时还兼容第三方工具的文件设计格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等,其多层印刷线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率[3]。
在国内电子设计领域和高校教学活动中,Protel 99 SE软件普及率较高,拥有丰富的使用指导和参考书,很多高校也都为电类专业开设有Protel教学课程,学生对Protel 99 SE具备一定的实际操作和使用技能。
Protel 99 SE软件界面如图1所示,主要分为标题栏、菜单栏、工具栏、浏览区、工作区、状态栏等。
3.电路仿真在课堂教学中的应用
3.1 电路原理图的绘制
本文以高频小信号谐振放大器仿真分析为例,介绍Protel 99 SE在高频电路课程教学中应用。
软件安装成功后,会在安装目录下显示一些常用的库文件,其中具有SPICE参数的仿真库文件为Sim.ddb,将该库文件添加后,可从子库Simulation Symbols.Lib和BJT.Lib中添加各种所需的电路元器件并绘制放大器电路如图2所示。
其中,VDC为+12V集电极直流电压源,信号源Vi提供频率为1Mhz、幅度1mV的交流正弦输入信号;Q为起放大作用的晶体三极管,型号为BF374;R1、R2、R3、R4、C1、C2、C4构成放大电路的直流与交流通路,参数分别为:15K、5.1K、1K、1K、0.01u、0.01u、0.01u;高频放大器常用作超外差接收机的高放和中放,必须同时具有放大和选频功能,图中由C3、L1和L2构成抽头并联谐振回路,参数分别为250p、80u、20u,并通过L3将输出耦合至负载电阻RL上,其中L3和RL参数分别为:25u、1K,耦合参数设置为0.2。
谐振回路与晶体管和负载间均采用部分接入形式,这样不仅可以减小晶体管和负载对回路的影响提高回路Q值,而且使得匹配状态的调节更为方便。
图1 Protel 99 SE的工作界面
图2 高频小信号谐振放大器电路
通过电路图的绘制,可以更加形象地向学生展示高频小信号放大器的各部分组成,使学生能从整体把握电路各部分的作用。
3.2 放大器性能仿真分析
选择菜单Simulate/Setup…,在弹出的仿真分析对话框中选择Operation Point Analyses、Transient/Fourier Analyses和AC Small Signal Analyses,分别对应静态工作点分析、瞬态分析和交流小信号分析;在相应仿真标签对话框中设计仿真参数,如图3和图4所示;其中瞬态分析参数设置为,Start Time:0、Stop Time:80u、Set Time:20n、Maximum Step Time:20n;交流小信号分析参数设置为,Start Frequency:500K、Stop Frequency:1.5MEG、Test Point:1000;设置完成后点击Run Analyses按钮开始仿真分析。
图3 瞬态分析参数设置
图4 交流小信号分析参数设置
从瞬态分析仿真曲线图5上,可直观地测量输入信号Vi和输出信号V o的幅度,从而得出电压增益;从交流分析仿真曲线图6中,可对放大器谐振特性分析,测得谐振频率fo、3分贝带宽B0.7,并可以算出放大器的增益带宽积和品质因数。
通过对仿真曲线的展示和分析,可以直观地将课本教学内容关于放大器的重要性能指标展现在学生面前,增强了学生的学习兴趣和直观认识。
图5 瞬态分析曲线
仿真模拟的优势也在于可对电路参数做适时调整,通过仿真判断参数对电路的影响,以确定最佳的参数配置;而在实际实验中,调整电路参数往往需要对电路重新焊接,消耗时间较长,制作成本较高。
图6 交流小信号分析曲线
在Protel 99 SE工作区,对谐振回路中L1和L2的参数进行调整,可以改变LC谐振回路与晶体管间的接入系数;通过软件仿真,记录不同接入系数情况下的放大器参数的变化情况,如谐振频率、电压增益、3分贝带宽、增益带宽积和品质因数的变化情况,并给予分析。
通过改变谐振回路中电容C3的参数并做软件仿真,通过仿真结果做分析,可以得出晶体管极间电容对电路性能的影响;当C3的值比较小(即C3为小电容) 时,晶体管的极间电容Cce将会对谐振回路产生较强影响;C3的取值越小,极间电容对谐振回路的影响越明显。
通过对电路工作性能的各方面仿真分析,可以将教学内容形象地展示在学生面前,方便将课本上电路工作原理、性能指标分析的理论结果和仿真结果对应起来,加深学生对电路的认识和理解,取得较好的学习和教学效果。
3.3 鼓励学生课下做仿真实验
课堂教学时间有限,如果将课本所有相关电路都做课堂演示分析,时间上是不允许的。
而计算机目前在高校图书馆和学生中已经相当普及,故而教师可以针对教学内容提供相关仿真题目建议,鼓励学生在个人计算机上安装电路仿真软件,对高频电路课本一些基本电路在课下做仿真模拟,并将遇到的困难及时与教师反馈沟通。
对于学生仿真时遇到的一些典型问题,教师可以适当利用课堂时间做以讲解,使全体学生共同受益。
这种方式调动了学生的学习积极性,提高了学习兴趣,培养了独立分析和解决问题的能力,同时将高频电路的教学内容形象直观地展示出来,增强了学生对高频电路的理解和认识,起到了良好学习效果。
4.结束语
本文针对高频电路的课程特点,以高频小信号谐振放大器为例,在Protel 99SE上给出电路的绘制和仿真分析方法,通过对仿真结果的分析和处理,将教学内容做了形象的展示,并鼓励学生做课下仿真实验并及时反馈交流。
这种将电路仿真分析引入课堂教学的方法,提高了学生的学习兴趣,调动学习积极性,有助于学生对高频课程理论知识的理解,有效地增加了教学信息量,是一种较好的教学手段,在实践中取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]张海燕. 高频电子电路与仿真设计[M]. 北京: 北京邮电大学出版社, 2010.
[2]孙俊卿, 罗云林. 基于Multisim的高频电路实验教学研究[J]. 实验技术与管理, 2010,27(7).
[3]朱力恒. 电子技术仿真实验教程[M]. 北京: 电子工业出版社, 2003.
[4]曾兴雯, 刘乃安. 高频电路原理与分析[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2006.。