电子电路仿真分析与设计精选(九篇)

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第1篇：电子电路仿真分析与设计范文

【关键词】Multisim 10;电力电子;整流电路;仿真

Abstract：It can aid to analyze and calculate of circuit and control system by computer simulation of power electronic circuits.That has a series of merits such as convenience，high efficiency，agility and so on.Using Multisim 10 as a virtual work platform，accomplishes the design and simulation analysis of the three-phase bridge rectifier circuit.Multisim 10 is an effective tool for simulation of power electronic circuits that has been proved by the example.

Key words：Multisim 10;power electronics;rectifying-bridge circuit;simulation

1.引言

电力电子技术综合了微电子、电路、电机学、自动控制等多学科知识，是电能变换与控制的核心技术，在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用。而电力电子电路的计算机仿真具有十分重要的意义，不仅可以帮助初学者理解电路的工作原理和工作过程，即使对经验丰富的工程技术人员，计算机仿真也是对电路及其控制系统分析、定量计算的强有力工具。随着电力电子技术应用的日益广泛，出现了PSPICE、SABER、MATLAB、MULTISIM、PSIM等适用于电力电子电路及系统仿真的软件。这些软件将各种功能子程序模块化，提供了完善的部件模型，用户只需简单的操作便可完成给定电路的仿真模型，成为广大学生和工程技术人员在学习、科研和开发过程中的必备工具。本文以应用非常广泛的Multisim 10软件为仿真平台，通过对三相桥式全控整流电路的仿真和分析，介绍Multisim在电力电子电路仿真中的应用。

2.Multisim 10的功能和特点

Multisim 10是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于电子电路的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim 10具有以下特点：

（1）直观的图形操作界面;

（2）丰富的元器件库，用户可以根据需要修改元件参数或创建新元件，并且可以对元件设置故障，进行故障仿真;

（3）种类繁多的虚拟仪器;

（4）完备的分析手段，提供了交流分析、直流扫描分析、傅里叶分析、传递函数分析等多种分析方法;

（5）强大的仿真功能及互动式的仿真界面。

3.电力电子电路仿真实例――三相桥式全控整流电路

3.1 仿真电路的设计

从Multisim 10的元器件库中选择三相桥式全控整流电路所用到的晶闸管、三相交流电压源、脉冲电压源、电阻、电感以及示波器等器件，按照整流电路结构建立如图1所示的仿真电路。

图1中元器件的参数都可以通过元器件的属性来进行设置。电路使用宽触发脉冲，脉冲电压源V1至V6的脉冲宽度设置为4ms，周期设置为20ms（与三相交流电压源的周期保持一致），延迟时间依次相差3.3333ms（ms）。三相交流电压源V7为星形联接，电压幅值设置为100V，频率设置为50Hz。电路接、的阻感负载。示波器通道A测量整流电路的输出电压，通道B测量晶闸管VT1的端电压。

图1 三相桥式全控整流电路

图2 输出电压及VT1端电压的波形（a=0o）

图3 输出电压及VT1端电压的波形（a=60o）

3.2 电路的仿真分析

（1）正常状态仿真

在正常运行状态下，通过改变脉冲电压源的延迟时间，将晶闸管的控制角a分别设置为0o和60o。运行仿真得到整流电路的输出电压波形及晶闸管VT1承受的电压波形分别如图2和图3所示。仿真波形与理论分析结果完全一致。

（2）故障状态仿真

在Multisim 10中，通过设置元件的故障类型，便可进行电路的故障仿真。假设晶闸管VT1开路，设置VT1的故障点为“阳极A”，故障类型为“开路”。运行仿真得到的波形如图4所示。仿真波形刚好缺失VT6、VT1和VT1、VT2导通形成的2个连续线电压波形。

图4 VT1开路时输出电压的波形（a=30o）

4.结论

利用Multisim 10软件可以建立各种电力电子电路的仿真模型，具有仿真电路直观、仿真过程快捷、仿真结果精确、操作方便灵活等优点。也可利用Multisim 10软件进行电力电子技术的计算机辅助教学，不仅将书本中的抽象原理形象化，而且激发了学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新思维。

参考文献

[1]袁燕著.电力电子技术（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]张新喜，许军，王新忠，等著.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]雷跃，谭永红.NI Multisim 11在电力电子技术教学中的应用[J].电子测试，2011（6）：62-65.

第2篇：电子电路仿真分析与设计范文

在本文中，效率高，仿真精度高，可靠性高，成本低，已广泛应用于电力电子电路的分析设计（或系统）。计算机仿真不仅可以取代许多繁琐的手工分析系统，降低了工人的劳动强度，提高设计能力的分析，避免因在电子信息专业课程的逼近误差分析的方法是更大的，根据实际教学，通过教学实例分析和电单片微机原理课程的仿真分析，并给出了计算机仿真实验教学模式，提供了一种用于学生的当代大学生创新能力培养的平台，提高教学效果，对提高教学质量具有重要的现实意义。

【关键词】

计算机仿真；实验教学；探讨

1 计算机技术的发展，使得它更密切，电子信息和其他相关学科，教学内容，教学相关的计算机技术尤为重要

计算机仿真技术在工程中的应用越来越广泛，在设计过程中，计算机仿真技术，利用计算机模拟教学法，计算机仿真技术和专业课程的整合，使教学更加生动，直观，使当代大学生通过感性认识，加深对理论知识的理解和掌握计算机仿真的方法，可以提高教学效果，提高教学效率，同时拓展了当代大学生的思维空间，大学生的创新能力，适应工作。

2 仿真实验在教学中的应用

开放式实验教学仿真是一个最重要的资源。所谓的“模拟”，与物理实验相比，主要的区别在于，在这个过程中，受试者达到什么是真实的。在物理实验的实验工具，对象出现在物理形式；在仿真实验中，没有物理实验仪器和对象，该过程主要是虚拟实验仪器和设备的操作。仿真结果是很难实现的，物理实验完全相同的程度，但其良好的教学效果明显，性能。

2.1 建立一个多元化的教学环境，提高学习兴趣

对于大多数学生，实验，是感觉到一些概念性的介绍，这本书是很抽象的。虽然一些仪器的照片，但我仍然显得单调。学生缺乏兴趣，易于制备实验原理并不能真正理解。如果学生没有接触实验设备，实验可能是由于操作不当，损坏设备，实验误差。仿真结果可以提供一个可视化的学习环境，内容丰富，图文并茂，运动，有节奏的表达的实验内容的声音和图像，帮助学生在许多方面，这无疑会增加学生的学习兴趣，调动他们的积极性，促进了熟悉的理论和实验设备。特别是一些奇怪的和复杂的工具，为学生，通过实践，实验操作简单，一个深思熟虑的计划，以提高教学效率。在同一时间，降低损失率。

2.2 打破时间和空间的限制，以确保实施开放式实验教学

结合仿真和网络，网络作为一个平台来模拟实验教学。实验教学，学生可以利用校园网或Internet，课程内容预习和复习，在时间和空间上的扩展教学内容，学生可以全面了解和把握实验教学内容。作为一个“开放实验室，学生可以根据自己的时间，在任何地方自主学习，让学生根据兴趣，可以满足不同层次的需要，学生的学习。同时，实验环境下学生的自主学习能力，学生的自主学习能力测验。

2.3 节约实验经费，无所畏惧的环境下，项目的数量，并确保测试

高新技术在自然科学领域和设备是昂贵的，和扩大规模，数量和有限的教育资金，设备相对匮乏，教学模式单一不能满足传统实验教学的需要。多媒体仿真结果具有投资少，更多的灵活性，以缓解紧张局势。同时，学生可以在不同的环境下测试他的想法建立自己的测试。另一方面，一些实验也有一定的风险，在实验项目开放，通常有许多学校保留，学生不能大胆实验。在很大程度上培养学生的创新能力。误差仿真系统是非常强大的，一旦学生操作误差仿真过程，系统立即指出，调整误差，如果调整好了在前面的步骤是不允许采取下一步行动，迫使学生排练直到成功，学生的创造性思维得到很好的发展。确保数量和实验项目。

2.4 电子技术的飞速发展

教学内容，课程内容越来越多。电路分析，电子电路，数字电路，高频电子电路，信号与系统，微机原理已被电子信息的一门必修课，如在许多专业仿真软件的计算机仿真技术的发展已被广泛应用在电子信息领域，如鲁镇，MATLAB。如果集成仿真软件的研究教学内容，不仅可以节省类，也可以使教学更加生动，直观的，视觉的理论很难理解，当代大学生可以通过计算机模拟实验观察到的现象，过程和结果。当代大学生有一个感性认识，可以加深我们对记忆理论的理解，特别是在计算机仿真技术，提高学习能力，分析和解决问题的能力起着重要的作用。在教学过程中，计算机教学的理论分析，计算机模拟和电子电路技术，模拟电路，数字电路，单片机原理的应用，结合课程理论，教学更生动，直观，容易理解。同时，由于计算机仿真技术已被广泛应用于工程实践中，计算机仿真技术的重要作用，大学生就业。下面的电路分析和单片机原理课程为例，计算机仿真技术在教学中的应用。设计变更的平台设计，克服了传统实验设计的缺点是穷人，提高当代大学生的创新能力。

2.5 个传统实验教学设计的常规实验室试验，对当代大学生的电路设计中，经常会有问题，如果直接测试，损失和设备装配将是一个严重的原因，很难在规定时间内完成实验。因此，如何开展当代大学生实验教学，根据电路实验教学，只有测试电路理论，理论知识是有限的，电路不改变，很难提高学生的创新能力，创新能力。

2.6 模拟实验教学的虚拟电子实验室，基于电路仿真，当代大学生可以通过使用虚拟装配仿真产生电路，基于虚拟仪器的分析。虚拟实验平台的电路设计，创造了一个当代的大学生，观察实验现象，对实验结果的分析，利用虚拟仪器，实验成本不会损坏的组件和工具。也可以随时更换，验证了理论知识，提高创新能力。因此，电路仿真软件可以用来改变传统的教学模式，也可以增加综合性，设计性实验。与传统的电子实验室相比，低成本，高速电路仿真平台，效率高。当代大学生的实验设计，分析了电路仿真，改进后的电路在任何时间，提高学习的积极性，拓展思维空间，提高分析问题和解决问题的能力。

3 结论

教学理论与实践，理论和计算机模拟的问题相结合，简化了复杂的视觉效果，提高当代大学生学习的主动性和学习兴趣，提高教学效果，提高教学效率。实践证明，计算机仿真，模拟电路，数字电路，电路实验教学，电子电路，高频，单片机原理如教学，会收到较好的教学效果，更实际，深化教学改革

【参考文献】

[1]孙春丽.多媒体CAI在中学化学实验教学中的应用与研究[D].内蒙古师范大学，2005年

[2]韦汉吉.新课改语境下师范生探究型教学能力培养[D].广西师范大学，2006年

第3篇：电子电路仿真分析与设计范文

CAD软件系统是当下电路设计软件中图形设计功能作为全面的应用软件，其在电子电路设计教学中的应用也十分广泛。在电路设计教学的开展中，CAD软件为课程开展提供了绘图，几何造型以及特征计算等功能，在进行电路设计过程中，教师能够通过带领学生进行元件设计，是学生进一步掌握不同电路元件的功能，并以此为基础，使学生利用不同元件的特性进行电路的功能设计。CAD软件在为电路教学设置元件设计功能的同时，也自带有元件库，电路的实际设计可以直接对元件进行调用，这也能够有效节约电路原理图设计时间。在利用该软件开展教学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件的区别，并通过在教学过程中着重强调，以保证学生实际电路连接的准确性和安全性。

2EWB软件在教学中的具体应用分析

EWB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的EDA工具软件，与CAD软件不同，EWB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上，引导学生利用软件进行多种功能仿真，如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析，静态分析和参数扫描分析等。EWB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等，学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合，完成电路设计，并通过将电路系统调用与仿真模板中，对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中，教师应首先开展信号发生器教学，使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号，以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。

3PSPICE仿真软件在电路设计教学中的应用

作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一，PSPICE软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验，也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中，教师要将课程演示重点放在利用PSPICE软件模拟连接电路上，使学生能够在掌握元件参数的基础上，更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。PSPICE仿真软件的应用，也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经，教师通过对比软件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学，这能够极大的优化电路设计中的元件参数，并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。

4结束语

第4篇：电子电路仿真分析与设计范文

【关键词】数字电路 模拟电路 发展

1 前言

随着国民经济的快速增长，科学技术的快速进步，电子信息产业得到快速发展，逐渐渗透到国民经济生活的各个领域，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。电子信息产业对军事领域也有着深远的影响，改变了传统战争的作战模式，在现代国防中发挥着越来越重要的作用，其在其在国防领域的应用也彰显了一个国家的综合国防水平。

作为高新技术产业，知识、技术和资本是电子信息技术产业得以快速发展的三个重要因素，它彰显了一个国家或地区制造业的整体水平，也是一个国家或地区科学技术和制造业综合实力的重要标志。就我国目前的社会经济现状而言，我国正处于传统产业结构转型时期。如何平衡新的产业结构，达到经济的稳定快速发展，解决目前政府资本过剩、内需不足、市场疲软等宏观经济问题是我国目前经济社会发展面临的一个重要挑战。而加速电子信息产业的建设与发展，对于促进传统产业变革、改变传统产业结构、增加就业率、提升就业水平具有重要作用是应对这一挑战的最好办法。

电子电路是电子信息产业的技术支撑。是电子信息产业的发展重要限制因素。电子信息产业的快速发展离不开电子科学技术的发展及应用。生产技术的提高及加工工艺的改进加快了集成电路的更新速度，也为电子信息产业注入了蓬勃的朝气以及更加旺盛的生命力，使其得以快速发展。根据其结构、功能的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

2 模拟电路

模拟电路是一种针对模拟信号（幅值随时间连续变化的信号）行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅/调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，最终完成音乐的播放和新闻等的报道。模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的。

模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的重点在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：

2.1 系统定义

系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。

2.2 电路设计

电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。针对模拟电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。

2.3 电路仿真

电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等

2.4 版图实现

版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。

2.5 物理验证

在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查（DRC）。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其最小线宽、孔尺寸、最小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查（LVS）。可以利用LVS工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。

2.6 寄生参数提取后仿真

在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。

目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的EDA工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。

3 数字电路

第5篇：电子电路仿真分析与设计范文

【关键词】MULTISIM；仿真；模拟电子；数字电子；电力电子

1.引言

目前电子教学在大学专业教育中存在很多困境，存在教学模糊浅显、虚拟性强、系统全面化实验力度不够、学生听天书等问题，学生在学习中无法对其建立很好的感性认识，对原理理解不清，因此学习电子类课程的积极性也就不高。

MULTISIM软件易学易用，非常适合在电子类课程教学中开展综合性的设计与仿真实验，能够将课堂上抽象难懂的学习内容形象地表现在图形化界面窗口中，能够帮助学生建立很好的电子模型，有利于调动学生学习积极性和培养综合分析实验能力。

近年来，虚拟电子仿真软件在我国电子类课程教学中的应用也得到了广泛的重视，许多高等院校相继建立了自己的仿真教学实验室。电子类课程教学的一线教师也不断接触应用仿真软件并将其引入传统理论教学中进行教学辅助，各种相关教材开始大量涌现；国家教改最新目标中也明确提出要将信息化与课程进行整合，Multisim仿真软件将在电子类教学中的应用越来越普遍。

2.MULTISIM软件在模拟电子技术中的应用研究

下面以单级放大电路的实验仿真为例，来说明MULTISIM软件在模拟电子电路运用中的优越性。

2.1 根据实验要求和原理绘制仿真实验电路图，直接双击示波器就可以形象地显示电路图中任意两点的电压电流波形图，如图1所示。

由波形图可以形象直观地比较输出电压与输入电压的关系，图1可以清楚看到输出电压与输入电压相位相差180。

2.2 通过调节电路图中滑动变阻器RP，可以很方便地观察各节点电压的变化情况，如RP增大时，VB减小，VC增大，VE减小。

由以上仿真分析结果知，MULTISIM软件在模拟电路设计与仿真中大大简化了传统电子电路实验的繁琐步骤，而且可以方便添加删除元件，同时能实时仿真出实验电路的各处电压电流波形图，形象直观。

3.MULTISIM软件在数字电子技术中的应用研究

下面主要以数电中的组合逻辑电路的分析与设计为例，来说明此软件在数字电路设计中的优越性。

3.1 根据实验要求，调用所需要原件，按照实验原理连接好电路图，只需要双击逻辑转换仪即可直接查看真值表和逻辑表达式。图2为由逻辑转换仪产生的真值表和逻辑表达式。

3.2 同时还可以运用逻辑转化仪的按钮，根据真值表设计出符合条件的实验电路图。

由以上分析可知，在数字电路教学实验中，可以通过MULTISIM软件绘制实验电路连接图，根据逻辑转换仪可以直接得到真值表和逻辑表达式，而且可以通过改变各输入量的逻辑值来观察其对输出量的影响，方便快捷，直观形象。

4.MULTISIM软件在电力电子技术中的应用研究

下面主要以Buck-Boost电路仿真实验为例，从多个方面对其进行仿真分析，以此说明其在电力电子仿真实验方面的巨大优越性。

4.1 Buck-Boost仿真模型的建立及分析

为了使输出电压更稳定，可以方便地在电路中采用反馈环节，从输出端采样得到的电压与运放的负端的标准电压进行比较后，输出控制信号对Buck-Boost模块进行调节，从而自动维持输出电压稳定。

4.2 观察输出纹波电压随输入电压和负载的变化情况

随着输入直流电压（30v-300v）的升高以及负载电阻（50?-500?）的升高，输出电压在12V附近有小幅度的上升，同时输入电压的增大，输出纹波减小，实验结果和理论完全一致，仿真结果如图3和图4所示。

4.3 还可以观察外界因素如温度对输出电压的影响

在Sweep Parameter选项下选择温度扫描（Temperature），可以通过查看直流输出电压仿真波形图直观形象判断电路是否正常工作，从而对外界因素的影响可以迅速直观地作出判断。

由以上仿真结果知，MULTISIM以其强大的电路分析和仿真能力，即使在复杂的电力电子领域也能非常直观简便地仿真分析出实验所要求的各种变量的变化波形图，具有很大的优越性。

5.结论

本课题的上述各类仿真实验结果表明，MULTISIM软件在模拟电子、数字电子及电力电子领域的应用具有实验操作简单方便、仿真结果直观形象、模拟电子元件数量巨大以及强大的数据图像处理能力，用户无需编程和复杂的数学推导就可通过仿真直观地看到实验结果，而且在原有电路图的基础上易于修改和做进一步扩展等，比起传统的电子实验方法更加灵活、直观形象，对于本科生学习电子类课程起到很大的辅助和指导作用，在电力类教学中将具有良好的应用前景。

参考文献

[1]卢艳红.基于Multisim10的电子电路设计、仿真与应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2]袁丽萍.Multisim在电子线路实验教学中的应用[J].现代电子技术，2009.

[3]张天瑜.基于Multisim的模拟电路课程改革研究[J]，湖北广播电视大学学报，2010.

[4]帅晓勇.基于电子线路虚拟实验教学环境促进学习迁移的策略研究[D].上海：华东师范大学，2008.

作者简介：

李志伟（1993—），男，安徽阜阳人，大学本科，现就读于武汉大学电气工程学院电气工程与自动化专业。

魏聪（1992—），女，湖北孝感人，大学本科，现就读于武汉大学电气工程学院电气工程与自动化专业。

第6篇：电子电路仿真分析与设计范文

电子电路教学的开展，为计算机软件和电路设计应用的结合提供了发展前提，这也为我国电子电路技术的发展奠定了基础。

2电子电路设计教学中软件应用意义探讨

在电子电路的实际设计与开发中，电路结构的软件设计仿真测试已成为当下最具有效性的技术，加之越来越多的电子电路设计者选择运用计算机软件对电子电路设计进行研究，这就使计算机软件应用在电子电路的设计中具有十分重要的意义。计算机软件提供的软件仿真功能为电子电路的方案设计提供了有力的参考，学生能够利用软件进行对预先设计好的电路方案进行仿真，并通过对比方案设计与当真结果对具体内容进行改进，这在帮助学生完善仿真方案的同时，也进一步巩固了其对知识的掌握，提升了电路设计中发现问题和处理问题的能力。与传统形式的电路测量检验方式不同，计算机软件的应用仅需要将电路接口连接到实验箱，通过程序调试模拟实际应用环境，以更为高效率的检测出电路系统的设计错误。软件应用在为电子电路设计提供仿真环境的同时，也能够在学生的电子理论学习中起到极大的辅助作用。在电子电路教学开展过程中，课程理论和实验设计的有机结合能够进一步加深学生对电路知识的理性认知，而在电路的设计和应用检测过程中，由于校园客观环境的限制，电路的检验与应用通常无法得到充分开展，而利用计算机软件设计则能够有效实现对电路设计的检验和校正，使得学生能够在真正意义上掌握电子电路设计课程中的研究方法。

3各类软件在电子电路教学中的具体运用

3.1CAD软件在电子电路教学中的应用

CAD软件系统是当下电路设计软件中图形设计功能作为全面的应用软件，其在电子电路设计教学中的应用也十分广泛。在电路设计教学的开展中，CAD软件为课程开展提供了绘图，几何造型以及特征计算等功能，在进行电路设计过程中，教师能够通过带领学生进行元件设计，是学生进一步掌握不同电路元件的功能，并以此为基础，使学生利用不同元件的特性进行电路的功能设计。CAD软件在为电路教学设置元件设计功能的同时，也自带有元件库，电路的实际设计可以直接对元件进行调用，这也能够有效节约电路原理图设计时间。在利用该软件开展教学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件的区别，并通过在教学过程中着重强调，以保证学生实际电路连接的准确性和安全性。

3.2EWB软件在教学中的具体应用分析

EWB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的EDA工具软件，与CAD软件不同，EWB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上，引导学生利用软件进行多种功能仿真，如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析，静态分析和参数扫描分析等。EWB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等，学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合，完成电路设计，并通过将电路系统调用与仿真模板中，对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中，教师应首先开展信号发生器教学，使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号，以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。

3.3PSPICE仿真软件在电路设计教学中的应用

作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一，PSPICE软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验，也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中，教师要将课程演示重点放在利用PSPICE软件模拟连接电路上，使学生能够在掌握元件参数的基础上，更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。PSPICE仿真软件的应用，也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经，教师通过对比软件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学，这能够极大的优化电路设计中的元件参数，并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。

4结束语

第7篇：电子电路仿真分析与设计范文

关键词：电力电子技术；GUI；教学平台

Design of instructional platform for power electronic technique based on Matlab GUI

An shu, Yan Yingmin, Liu Zhengchun

Ordnance engineering college, Shijiazhuang, 050003, China

Abstract: According to power electronic technique course having the features of many waveform and equally important experience and theory, a interactive auxiliary software of instructional platform for power electronic technique is designed based on matlab GUI in this paper. The courseware interface is friendly and open, which has many merits of modifiable experimental parameters. It can be used on academic and experimental instruction.

Key words: power electronic technique; GUI; instructional platform

电力电子技术是电气工程及其自动化等专业的重要专业基础课，也是实用性、工程性和综合性很强的课程。课程内容以电力电子器件和四大类变流电路为主线，通过分析各类电力电子器件的通断情况来理解整流、逆变、斩波、调压等典型电路的工作原理，从而得出电路在不同负载作用下各点的电流、电压波形。因此，本课程涉及电力电子技术各种装置的分析与大量的计算、电能变换的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合应用Matlab来完成[1]。

Matlab是当今科研领域最常用的应用软件之一，是一种简易的、可扩展的系统开发环境和平台。Matlab在提供强大计算功能的同时，还大力发展了图形用户界面(GUI)功能。利用Matlab提供的GUI设计工具或编写程序，可以设计出美观、方便的菜单化和控件式的人机交互界面。我们采用Matlab图形用户界面开发环境GUIDE设计开发了一套应用于电力电子技术辅助教学的仿真软件。

1 仿真平台的设计

仿真平台分为两大模块：电力电子器件模块和电力电子电路模块，电力电子器件模块分设具体元器件，电力电子电路模块分四大变流电路，各变流电路又分设具体的变流电路。仿真平台的总体框架如图1所示，软件相应的流程图如图2所示。通过主界面的选项框或者菜单可进入电力电子器件界面来观察元器件的特性以及参数设置，进入电力电子电路界面可设置电路相关参数进行虚拟实验，得出仿真波形和实验结论，加深对变流电路工作原理的理解。

图1 仿真平台的整体框架

图2 软件的流程图

2 仿真平台的实现

2.1 主界面

2.1.1 主界面功能简介

主界面如图3所示，主要由GUIDE工具箱中的菜单、按钮、坐标轴、静态文本框、菜单栏和组合框等控件实现。

图3 主界面

菜单栏包括“实验平台”“快捷查询”两项，每项主菜单下设子菜单，方便仿真平台各界面之间的相互转换以及与Matlab软件中Simulink工具箱的链接。

选择组合框中的“电力电子器件”或“电力电子电路”，界面的右侧和下方会出现器件或电路的模型框图和简介，可通过主界面了解这两大模块的概况。单击“进入电力电子器件界面”或“进入电力电子电路界面”按钮可进入相应的界面。

2.1.2 主界面功能的实现

对控件的属性进行设置，包括控件的背景色、前景色、Tag值、String值、Value值等。属性设置完成后，需要编写相应控件的程序代码来实现其功能。

(1)电力电子器件和电力电子电路介绍的转变。此功能主要是通过对一个组合框内2个单选按钮的选择来实现的。主要代码如下：

switch get(hObject,'tag')

case 'rad1'

set(handles.text4,'string',stra,'value',1);

set(handles.text3,'string',strb,'value',1);

axes(handles.axes1);

pic=imread('qijian.jpg');

image(pic);

axis off

case 'rad2'

set(handles.text4,'string',strc,'value',1);

set(handles.text3,'string',strd,'value',1);

axes(handles.axes1);

pic=imread('0.jpg');

image(pic);

axis off

end ;

由get(hObject,'tag')语句判断用户选择了哪个按钮，通过switch…case…end语句使坐标轴的图像发生相应的改变，“imread”函数用于读取图像，显示图像用“image”函数，set语句组使静态文本框内的模型简介内容发生改变。

(2)进入电力电子器件界面和电力电子电路界面。进入电力电子器件界面和电力电子电路界面的代码类似，都是通过关闭主界面close(figure(mainplat))，再打开相应的界面figure( )实现的。

2.2 电力电子器件界面

电力电子器件界面如图4所示，选择列表框内的电力电子器件模型，“模型及特性展示区”和“实物展示区”会显示所选择的器件的特性和实物图片，“模型简介区”同时对此器件的功能、特性进行文字介绍。利用val=get(handles.listbox1,'value')语句，可获得列表框中电力电子器件所对应的“value”值，再通过switch…case函数选择相应的语句实现相应的功能。例如：单击电力场效应管MOSFET，此时“value”值为4，程序会执行case 4后面的代码，通过axes( )语句在特定的坐标轴上显示相应的图片。

图4 电力电子器件界面

“返回主界面”“退出系统”和“器件参数设置”3个按钮实现相应的功能。

2.3 电力电子电路界面

2.3.1 电力电子电路界面简介

用户单击主界面上的“进入电力电子电路界面”，便可进入主界面(如图5所示)，用户在此可选择想要仿真的电路模型。例如当选择直流―直流变流电路中的降压斩波电路，单击“进入”按钮时，会跳转至降压斩波电路界面(如图6所示)。此电路界面可划分为4个区域，左上方为“电路原理区”，左下方为“电路参数设置区”，中间为“仿真结果显示区”，右侧为“功能按钮区”。

图5 电力电子电路界面 图6 降压斩波电路界面

2.3.2 电力电子电路界面功能实现

为了保持软件界面的统一性，各电路仿真界面风格基本一致，以降压斩波电路界面为例说明界面主要功能的实现。

(1)电路原理区。电路原理区显示所选择电路的原理图，方便用户理解此电路的工作原理和构成。主要由“imread”和“image”函数读取和显示坐标轴上的电路原理图片实现此功能。

(2)电路参数设置区。由电力电子电路界面转至降压斩波电路界面，此时参数设置区有默认的最佳参数设置，点击“仿真”按钮，参数就会传递到降压斩波电路mdl模型中，在后台开始仿真，仿真波形和计算结果显示在仿真结果区。若改变参数，仿真结果也会发生相应的变化。

电阻、电源电压、电感、反电动势值的传递：用“get”函数读取电阻值、电源电压值、电感值、反电动势值文本框中的数值，“set_param”函数将读取的数值写入相应的mdl模型中。

仿真时间的设置通过滑动条或编辑文本框来实现。滑动条主要用于为程序提供数值，这个数值被限制在一定的范围内，用户可以通过鼠标或键盘移动滑动条滑块的位置来改变滑动条提供的数值。编辑文本框支持用户通过键盘输入数值，用于为程序运行提供输入参数。

滑动条的回调函数代码为：set(handles.edit2,'String',get(handles.Sli,'Value')) 。此代码可以把滑动条上滑块的位置转换为数值显示在文本框中。

编辑文本框的回调函数先用if语句判断输入到文本框的数据是否在滑动条的范围内，如果不在此范围内，输入无效；如果合理，将文本框中的数值传递到滑动条上，即OldT=get(handles.Sli,'Value');set(hObject,'String',OldT)。从而实现了滑动条和文本框的数据传递。再将仿真时间写入仿真模型中，需编写如下语句：tendvalue=get(handles.edit2,'String')；从而修改了模型中的仿真时间。

考虑到脉冲发生器需要设置的参数不止一个，故采用调用模块封装界面的方法来实现，利用“open_system”语句打开模块参数设置界面。

(3)仿真结果显示区。设置电路中各参数之后，单击“仿真”按钮，仿真波形就会显示在指定的数轴上，计算结果显示在动态文本框中。其程序调用的过程为：GUI界面参数通过函数set_param传递到降压斩波电路mdl模型中，模型在后台进行仿真后的结果用函数evalin存入Matlab的workspace中，再利用plot(tout,yout)命令画出图形，显示在GUI界面上。

(4)功能按钮区。“返回上一界面”“返回主界面”“其他波形”以及“仿真结论”按钮的功能主要由figure函数打开相应的界面来实现的。直接调用questdlg对话框实现“退出程序”按钮功能，这些功能按钮都是Push Button控件。

3 结束语

应用Matlab图形用户界面的开发环境GUIDE设计开发出一套电力电子技术辅助教学软件，该软件平台集原理说明、参数设置、模型查看、仿真操作、波形显示等为一体，界面友好、功能完善。使用此软件既可使学生易于理解和掌握电力电子技术的理论知识和分析方法，也为学生进行开发性、设计性实验提供有力支撑。教学实践证明，所开发的电力电子技术辅助教学软件极大地提升了教学质量，有助于培养学生的动手实践能力以及分析问题和解决问题的能力。

参考文献

[1] 王兆安,刘进军.电力电子技术:第5版[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2] 陈光,毛涛涛,王正林,等.精通MATLAB GUI设计:第1版[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3] 李京秀,陈白生.基于Matlab图形用户界面 GUI的电路仿真实验的制作[J].电气电子教学学报,2004,26(4):99-101.

第8篇：电子电路仿真分析与设计范文

关键词：电工学;电子电路仿真;Proteus软件;Multisim软件

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0157-03

在工学类课程的教学过程中，实验是一个重要的环节。实验的种类众多，实验设计复杂。如何灵活有效地开展实验是一个普遍存在的教学问题。针对该问题，以理论性、实践性、应用性强的电工学课程为切入点，围绕教学过程中学生普遍感觉课程难学、实验难操作的问题，在课堂教学中引用电子设计自动化软件Proteus和Multisim，有利于形象化教学，吸引学生兴趣，提高教学效果。

一、仿真软件

Proteus是英国Labcenter Electronics公司推出的EDA工具软件。Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，两个仿真软件都提供了丰富的仿真资源。本文通过电子仿真软件Proteus和Multisim实现了数字电路中计数器的仿真。利用仿真软件形象、直观的观察结果，可以让学生加深对理论知识的理解和记忆，也可以让学生对课后开展的传统实验环节做好充分预习，提高实践操作的兴趣。同时，对比两款仿真软件对不同计数器电路搭建的难易程度，仿真结果不同的观察方式，总结出两款软件的特点，以便在课堂教学过程中发挥不同仿真软件的优点，达到更好的效果。

二、Proteus仿真软件对计数器电路的仿真

（一）异步四位二进制加法计数器电路仿真

利用Proteus仿真软件搭建四位异步二进制加法计数器电路，时钟CLOCK模块产生脉冲信号，时钟频率设置为1Hz，接到最低位触发器的CLK端，为观察计数器计数的动态过程，在每个触发器的输出端Q连接一个逻辑电平探测器（Logic Probe），它能够显示逻辑“0”和“1”的状态，并通过数码管（7SEG-BCD）显示当前计数值0～F。每个器件的连线端都有红、蓝两色方块，显示该端的电平变化，红色为高电平，蓝色为低电平。

图1所示的是二进制计数器计数到10时，探针显示二进制码“1010”，数码管显示“A”。在这一仿真瞬间，四个JK触发器的CLK时钟端连线红、蓝两色方块颜色不同，说明时钟信号的电平高低不一致，触发器翻转的时间有先有后，与计数脉冲不同步，因此为异步计数器。

（二）同步四位二进制加法计数器电路仿真

在图1电路的基础上通过简单的连线更改，搭建同步四位二进制加法计数器。仿真结果如图2所示，同步二进制计数器计数到11时，探针显示二进制码“1011”，数码管显示“b”。在这一仿真瞬间，四个JK触发器的CLK时钟端，时钟信号的电平与时钟CLOCK模块相同，说明为同步计数器。Proteus软件中提供虚拟示波器，可以动态显示仿真结果的波形图，将A、B、C、D四个通道分别接入JK触发器的输出端，仿真时，将每个通道拨至DC档观察工作波形。图3中显示的是二进制加法计数器从0000到0011的动态工作波形图。

（三）N进制计数器的电路仿真

利用JK触发器可以在异步或同步四位二进制计数器的基础上进行改动，将计数值在0000～1001之间循环，实现十进制的计数功能，也可以利用集成芯片异步十进制计数器74LS290和同步十进制计数器74LS160来实现，Proteus软件平台只提供了74LS160相应的仿真环境。利用十进制计数器可以方便的实现任意进制计数的功能。两片74LS160可以实现百进制计数器，只要将右片的74LS160进位端RCO接在左片74LS160的ET、EP端即可，当右片的RCO进位端输出变高电平，使左片处于计数状态。如图4所示为计数至“67”的瞬间仿真截图。从以上计数器电路仿真结果分析得出，Proteus软件可以实现大部分数字电路的仿真，电路搭建操作简单，适合课堂教学，也提供了多种虚拟仪器来观察仿真结果。

三、Multisim对计数器电路的仿真

（一）异步四位二进制加法计数器电路仿真

为了和Proteus软件对比，利用Multisim软件也搭建了同样的仿真电路。在元件库中搜索JK触发器JK_FF，接法同图1所示。添加时钟端DIGITAL_CLOCK，频率设置为10Hz。通过数码管（DCD-HEX）显示当前计数值。

图5所示的是二进制计数器计数到12时，数码管显示“C”。对比图1和图5相同的计数器电路，不同的是在Multisim仿真软件中JK触发器具有置位和清零端，利用相应的接线端可以实现更多计数功能。Multisim软件中逻辑分析仪提供动态波形的绘制功能，每个触发器的输出端分别接入逻辑分析仪的四个波形输入端。在图5电路中，将每个JK触发器的输出端连线改为不同的颜色，这样呈现在逻辑分析仪的波形上就有颜色区分，观察更为直观。图6中显示的是四位二进制加法计数器从0110到1111的动态工作波形。除了逻辑分析仪，Multisim 12软件提供了多个虚拟示波器，为了同时观察4个JK触发器的输出端，本文选择了4通道示波器。将示波器四个输入通道分别接入JK触发器的输出端。在示波器设置界面，分别将4个通道的Y轴位移更改，以防出现波形重叠。本文仿真4通道的Y轴位移分别是：1.8、0.4、-1、-2.4，时基标度改为100ms/Div。图7中显示的是二进制加法计数器从0011到0110的动态工作波形图。

对比图3和图7虚拟示波器功能，Proteus软件提供的示波器在使用上更为方便，只要将被检测的信号接入输入端即可观察波形，并且4通道波形图的颜色区分也不需要设置。而Multisim软件中的4通道示波器要改变4个通道接入连线的颜色，才能得到波形颜色的区分，也要调节4个波形的Y轴位移，不然会出现波形的重叠，但是在示波器显示界面提供实时的通道电平值，这样观察现象更直观。

（二）N进制计数器的电路仿真

对于数字电路的仿真Proteus和Multisim软件都提供了强大的仿真工具，但相比两个仿真软件，Proteus软件中有些芯片有元件库，但没有仿真库，只能由相似的元件代替仿真，而Multisim软件对于电子电路提供的仿真库资源更为丰富。如计数器仿真芯片有同步二进制计数器74LS161，十进制计数器74LS290、74LS160、74LS192等。图8中利用十进制计数器74LS290的清零端，将其转换为六进制计数功能。在N进制计数器的课程教学时，无论是采用清零法或置数法实现任意进制计数的功能，都是画计数器状态循环图来说明问题，而通过Multisim仿真软件的DCD_HEX数码管或者逻辑分析仪，现象的观察非常清楚，使学生更容易理解此知识点。

四、结语

两个仿真软件都具有丰富的仿真工具，易于操作的仿真环境，仅针对数字电路的仿真环节，Multisim仿真软件提供的元件仿真库更多一些，动态波形图的观察更直观一些，所以在数字电路课程教学中可采用Multisim软件。

通过实践，将仿真软件应用在电工教学过程中，可以帮助学生加深对理论知识的理解，使学生拥有一个“零消耗”的实验平台，缩短从理论知识到实际应用的过程。只要学生感兴趣，课堂教学中涉及的每一款电路都可以在仿真平台验证其功能，这是传统实验所不能比拟的。但必须指出，仿真不能完全代替实物，在实际应用中会遇到很多问题，所以不能完全替代传统的实验手段，因此在实际的教学过程中，应把实验环节和电路仿真结合起来，发挥各自的优势，从而提高电工学课程的教学效率，达到好的教学效果。

参考文献：

[1]唐介.电工学[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]秦曾煌.电工学下册――电子技术[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理，2012，29（4）：108-110.

第9篇：电子电路仿真分析与设计范文

关键词：Multisim 10.0；有源滤波器；Matlab 7.1;验证型；设计型

中图分类号：TN721.2 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)02-065-03

A New Experiment Method for RC Two-pole Active Filter

XU Faqiang,HU Jiansheng,CHEN Jun,TANG Kai

(Institute of Technology,PLA University of Science and Engineering,Nanjing,210007,China)

Abstract：RC two-pole active filter is a typical circuit for the amplifier and it becomes the popular experiment for students.Normally,students have a little bit of difficult in the theory development and analysis,and it is also hard for them to handle the strange phenomenon in the experiment.In this article,a new method of combination of theory,simulation and experiment has been raised.It can effectively solve the problem.First,based on the circuit,the transfer function is developed and the result is showed with a graph in Matlab7.1,second,the circuit simulation is performed in Multisim10.0.Based on the results obtained,the experiment is made and all data is saved.In the end,all results should be analyzed and will come to the conclusion.Such experiment method is very effect for the testing experiment and designing experiment.The experiment method supposed in this article relates the theory and the test,it is good for the teaching quality and it has raised the student′s interesting for experiment.In the result,the knowledge has been confirmed and ability in experiment has been raised.

Keywords：Multisim 10.0;active filter;Matlab 7.1;verification type;design type

1 仿真软件简介

Matlab 7.1是最新版的数学计算软件，可以对大量数据进行直观的分析，对理论推导结果进行数值分析和绘图，使之具体化形象化，本文用Matlab 7.1对滤波器通频带公式进行实验数据的绘图，达到了更加直观的效果；Multisim 10.0是一个用于电子线路仿真与设计的EDA软件，他可在电路和元件的参数的基础上，仿真出电路的各种指标，比如我们用到的通频带，即幅频特性曲线。

2 RC有源二阶低通滤波器

常用的电路形式有2种：Sallen-Key和Multiple-Feedback (MFB)，这里只分析Sallen-Key（如图1所示），信号从运放的同相端输入，故滤波器的输入阻抗很大，输出阻抗很小，运放A和R3 ，R4组成电压控制的电压源，因此称为压控电压源（VCVS）有源二阶低通滤波器电路。优点是电路性能较稳定，增益容易调节。

典型的RC有源二阶低通滤波器有3种：巴特沃斯、贝塞尔和切比雪夫。其中，巴特沃斯滤波器的优点是带内平坦，后面会在设计型实验中用到。在验证型实验中，采用图1所示的电路和参数，从后面的分析可看出，这是采用Sallen-Key电路形式的非典型的RC有源二阶低通滤波器。

3验证型实验中对RC有源滤波器的理论推导、绘图和仿真

（1） 理论推导和Matlab 7.1绘图

5 结 语

本文以Sallen-Key电路形式的非典型RC有源低通滤波器的实验为例，将电路的理论推导、Matlab数据绘图、Multisim电路仿真和实验测量结合起来，达到在理论指导下的数据绘图与电路仿真在理想条件下的一致，电路仿真验证了实际运放的单位增益带宽指标对通频带的影响。本文还根据巴特沃斯滤波器的标准传递函数，重新修改实验电路的理论推导结果，并采用简化的设计方法，设计出一个巴特沃斯RC二阶有源低通滤波器，并通过绘图和仿真得出了电路的通频带，实验结果与理论与仿真达到和谐统一。在本文提出的实验方法中，既有理论指导实验，又有电路软件虚拟仿真实验，最后还有自己动手做实验。这样，验证型实验达到融会贯通的效果，设计型实验达到了将理论知识转化为设计能力的效果。这种新的实验教学模式可以推广到几乎所有的电路实验当中。

参 考 文 献

［1］Donald A Neamen.Electronic Curcuit Analysis and Design［M］.2nd Edition.北京：清华大学出版社,McGraw-Hill,2000.

［2］Paul Horowitz,Winfield Hill.The Art of Electronics［M］.2nd Edition.北京：清华大学出版社,2003.［3］路勇,高文焕.电子电路实验及仿真［M］.北京：清华大学出版社,北方交通大学出版社，2004.

［4］Jim Karki.Active Low-Pass Filter Design\[R\].TI Application Report,2002.

［5］陈军，夏汉初，龚晶.电子技术基础实验（模拟电路部分）［M］.南京：理工大学理学院，2007.

［6］郑步生，吴渭.Multisim 2001 电路设计及仿真入门与应用［M］.北京：电子工业出版社，2002.