【摘要】分析中职《电子技术基础》课程教学上的不足，介绍Proteus软件，提出了Proteus仿真软件在《电子技术基础》教学中的应用，通过运用Proteus仿真教学实例进行教学，能把抽象的知识形象化、具体化，帮助学生快速理解和掌握知识点、技能点，达到事半功倍的教学效果。
【关键词】中职电子技术基础Proteus电路仿真
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2014）05B-0078-03
一、引言
《电子技术基础》是中职学校电子类专业最重要的一门专业基础课程，也是中职电子类学生普遍反应最难学的一门专业基础课程。这门课程具有很强的理论性，也有很强的实践性，与工程实际联系紧密，学生对该课程掌握的程度将直接影响后续专业课程的学习。目前，中职学校在教学上都比较重视学生的实践动手操作能力的培养，通常采用“理论—实践一体化”的教学模式实施教学，相关实验设备也逐步完善，但《电子技术基础》课程的教学效果仍然不理想，存在的问题主要有：
（1）理论与实践教学仍然不能有机结合，往往是先进行理论教学，然后进行实践教学。由于理论教学抽象，学生觉得枯燥无味并难以理解和接受，学习效率低；学生对相关理论不理解，做实验比较机械无目的，因而实验效果不理想。
（2）课堂上分析电路，画原理图、讲解、分析花费时间多，教学效率低。
（3）在利用传统方法进行实验的过程中，不可避免会遇到元件损坏、仪器性能不稳定等问题，影响学生做实验的积极性。
（4）《电子技术基础》课程的实验装置，若是采用模块化设计的，学生只需找到对应的模块进行简单地连接就行了，极大地限制了学生实际动手能力和解决问题的能力，没有真正地达到锻炼学生动手能力的目的；若是非模块化设计，采用分立元件和导线连接，虽然能锻炼学生的动手能力，但简单的电路也会变得复杂，也不够直观，而且分立元件线路已经明显过时，与集成化的生产实际相距甚远，影响学生动手实验的积极性。
如何才能有效解决上述问题呢？笔者认为，在《电子技术基础》课程的教学中，如果采用Proteus仿真实例进行教学，将有助于解决上述问题。
二、Proteus简介
Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，从1989年问世至今，经过20多年的使用和发展其功能日臻完善，已在国内外著名高校和知名电子公司广泛应用。Proteus是一个电路分析与实物仿真平台，其功能强大，集电路设计、仿真及制板等功能于一身，不仅可以对电工、电子技术学科涉及的电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、模数混合电路进行设计与分析，还可以对各类主流的单片机和嵌入式系统进行硬件与软件的设计与仿真调试。其主要性能特点如下：
（1）丰富的仿真元器件，包括数字和模拟、交流和直流等，超过27000个仿真器件。
（2）多样的激励源，包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入。
（3）丰富的虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压／电流表、交流电压／电流表、数字图案发生器、频率计／计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等。
（4）生动的仿真显示，如用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动。
（5）高级图形仿真功能（ASF），基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。
（6）单片机协同仿真功能。
三、Proteus在《电子技术基础》教学中的应用
（一）理论教学中运用Proteus仿真演示
在《电子技术基础》课程的教学过程中，对抽象、难理解的知识点，如二极管的伏安特性、三极管各电极的电流关系、三极管特性、放大电路、负反馈放大电路、集成运放应用、组合逻辑电路、时序逻辑电路等内容，在课堂上采用Proteus仿真演示教学，会变得直观、容易理解、容易接受，激发学生学习的积极性，提高学习效率，从而进一步提高教学效果。现以三极管各电极电流分配关系仿真电路进行分析。
启动Proteus软件，按图1所示电路画好仿真电路图。VCC取值为20 V不变，通过改变VBB的大小来改变IB的大小，使IB为表格1中所给出的各数值，并测量出此时相应的IC，IE值，计算出IB＋IC，IC／IE，IC／IB的值，填入表格1 中。
图1三极管各电极电流分配关系仿真电路
表格1改变VBB时三极管各极电流关系
VBB（V）02.664.676.688.6910.7
IB（uA）01020304050
IC（mA）01.903.945.957.909.77
IE（mA）01.913.965.987.949.82
IB＋IC（mA）01.913.965.987.949.82
IC／IE×0.990.990.990.990.99
IC／IB×190197198197.5195.4
从表格1中可以看出，三极管的电流IB对电流IC有明显控制作用，IE＝IB＋IC，IC／IE小于1约等于1，IC／IB远远大于1，且IC／IE的值和IC／IB的值在IB变化时，不会发生明显变化。从图1中也能清楚地看出三极管各电极电流方向及大小关系。
可见，采用Proteus仿真教学，给学生直观、动态地演示，使抽象、复杂、难于理解的知识变得容易理解和接受，达到事半功倍的教学效果。
（二）实践教学中运用Proteus仿真虚拟实验
《电子技术基础》课程的实训教学，需要用到大量的实验设备、测量工具和仪器、电子元器件，而且在进行实验的过程中，不可避免地会遇到元件损坏、仪器性能不稳定等问题，较难达到预计的实验效果，从而影响学生做实验的积极性。若在做实验之前，先采用Proteus软件在计算机上进行相应实验电路的仿真实验，让学生熟悉电路原理、实验步骤、测量方法等，然后再让学生进行真实实验，那么学生在面对现实电路进行实验时，就会心中有数，有条不紊地进行实验，提高实验效率和实验质量。现以三极管共射放大电路仿真实验为例进行分析。
启动Proteus软件，按图2所示电路画好仿真电路图，并接上虚拟信号生器、示波器、毫伏表、毫安表等。
1．静态工作点的测量。
参考图3所示调节信号发生器，使其输出频率为1 kHz、峰－峰值为10 mV的正弦电压，加到放大器的输入端，运行仿真，调节电位器RW1，使放大器的输出波形为幅度较大的不失真正弦波，然后暂停仿真，将鼠标移到三极管Q1上单击左键，即可测得三极管各静态参数，如图4所示。
2．电压放大倍数仿真测量。
调节信号发生器，使其输出频率为1 kHz、峰－峰值为10 mV的正弦电压，加到放大器的输入端，运行仿真。在放大器不失真的情况下读出信号源电压US，输入电压UI，空载电压U"O ，闭合开关SW1后的带负载输出电压UO，如图5所示。
图2三极管共射放大电路接入仪器仪表的仿真电路
图3信号发生器的运行界面
图4Q1的静态参数
图5各交流电压数据表
根据所测数据，可计算出：
空载时源电压放大倍数：
空载时电压放大倍数：
带载时源电压放大倍数：
3．输入电阻和输出电阻的计算。
放大电路的输入电阻：
×11k=4.4k
放大电路的输出电阻：
×2.4 k=2.3 k
4．观察输入输出波形。
调节信号发生器，使其输出频率为1 kHz、峰－峰值为10 mV的正弦电压，加到放大器的输入端，运行仿真。在放大器不失真的情况下观察输入输出波形的相位关系，如图6所示。从中可看出输入波形与输出波形的相位是相反的。
图6输入输出波形（幅度小是输入波形，幅度大是输出波形）
5．观察失真波形。
增大输入信号波形的幅度，调节RW1，使Q点往上移直至输出波形的底部出现失真；调节RW1，使Q点往下移直至输出波形的顶部出现失真。如图7和图8所示。
图7饱和失真
图8截止失真
运用Proteus软件进行仿真实验教学，学生不用担心实验仪器设备及元器件的损坏，可放心地进行调试、测量，亲自体验自己设计、调试、测量的学习乐趣，为下一步到实验室进行电路实验作好充分准备，提高实验效率和实验质量。
（三）Proteus仿真教学的注意事项
在《电子技术基础》的教学过程中，运用Proteus仿真软件实施教学，确实带来比较好的教学效果。但在教学过程中，也应注意以下两个问题：
（1）在演示教学前，应将相关电路画好，并进行演示，以便在课堂教学中能够熟练讲解、熟练操作，让学生看到一个非常完美的效果，激发他们的学习积极性。
（2）在电路仿真实验中，一定要教会学生如何快速查找实验电路图中所需的元器件，使学生能快速绘画出实验电路图，连接好虚拟仪器，并进入仿真实验，体验仿真实验的成就感，增强学生学习的信心，激发学生学习的积极性。
四、结束语
在《电子技术基础》课程教学过程中运用Proteus软件进行仿真教学，不仅可以把抽象难理解的理论知识变得直观、形象，易接受，丰富了理论教学课堂，还可以进行电路仿真虚拟实验，让学生在虚拟仿真实验中熟悉相关知识和操作技能，促进实践教学的有效进行，帮助学生在真实的实验中快速掌握知识点和操作技能。
【参考文献】
［1］赵犁丰．电路设计与仿真技术．电子工业出版社，2012
［3张钰玲．甘昕艳．Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用．桂林电子科技大学学报，2008．第28卷（第6期）
【作者简介】欧志柏（1974-），男，汉族，广西平乐县人，河池市职业教育中心学校高级讲师、高级技师，从事电子技术类教学与实训；岑启忠（1971-），男，壮族，广西南丹县人，河池市职业教育中心学校高级讲师、高级技师，从事电子技术类教学与实训。
（责编卢建龙）
相关热词搜索： 电子技术 中职 课程 基础 PROTEUS