Proteus在设计型电子实验中的应用,该文是设计型相关硕士学位论文范文和Proteus和实验和电子类硕士学位论文范文.
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摘 要：本文以单管共射放大电路为例,详细介绍了用Proteus进行设计型电子实验的仿真应用实践过程.实现了以产出为导向的OBE理念教学,提高了学生实践创新能力.实践表明：将Proteus应用于设计型电子实验教学,是一种提高设计型实验效率、培养卓越工程师的有效方法.
关键词：设计型实验；Proteus仿真；单管共射放大电路；创新能力
一、引言
电子实验是理论知识的重要补充,其综合设计型实验更能锻炼学生的多方面素质和创新能力[1].但学生在初设计电路时,常思虑不周,所用元件参数、规格等不合要求,甚至出现短路、断路及其他事故.若用这样的电路直接进行实验,常会对元件、设备造成很大伤害[2].因此必须探索有效的方法改善现状.Proteus仿真软件具有丰富的元件库和强大的虚拟测试仪器、仪表,工作界面形象、直观,便于直接观察、测试、显示电路中各点电压、电流波形和参数[3].若将Proteus应用于电子设计型实验,则既能提高学生的基础实验设计效率,也可以缓解电子元件、设备不足带来的困境.在电路中若设置故障,采用OBE理念教学,通过故障分析及排除,来加强学生独立分析问题、排除电路故障、解决问题的能力[4],并提高其创新设计能力.
二、单管共射放大电路设计实例
（一）电路工作状况及性能要求
设计的单管共射放大电路如图1所示.各组成部分及作用如下：电源UCC与RB1、RB2的作用是使发射结正偏,并提供大小合适的IB；UCC为电路提供能量,并保证集电结反偏；这时晶体管工作在放大区,满足iC等于b*iB.
RC将晶体管的电流变化转变为电压变化.C1、C2为耦合电容,隔离输入、输出与放大电路直流的联系,同时使交流信号顺利输入与输出.
电路工作状况：ui等于0时,为静态工作状态,各电压、电流均为直流.ui≠0时,电路为动态工作状态,各电压、电流波形如图2所示.ui、uo为交流信号,而uBE、iB、iC、uCE均为交直流混合信号.电路性能要求：电压放大倍数Au≥30,输入电阻Ri＞1kΩ,输出电阻Ro＜3kΩ,下限截止频率fL＜100Hz,上限截止频率fH＞100kHz,电路稳定性好.
（二）构建仿真模型
根据Q点的U和I选择RB1和RB2,由fL、fH选择C1等于100μF、C2等于100μF,并由IB等于40 ~60μA的工作状态确定RE和CE.在Proteus中选择所需元件,建立单管共射放大电路仿真模型如图3所示.以晶体管2N5551为核心元件, 已知参数为：UCC等于+12V,RL等于2.4kΩ,ui等于6~18mV,RS等于10kΩ.设ui为6mV、1kHz的交流正弦信号,进行仿真,可得图4所示ui 、uo 仿真波形.其中幅值小的信号是ui,幅值大的信号是uo.
（三）确定仿真方案及数据分析
调节RB1,建立合适的Q,参数分别为IB等于50μA,IC等于6.12mA,UCE等于6.2V.输入ui幅值为6mV时,改变其频率,可得f等于100Hz时,uo等于195mV,Au等于uo/ui等于32.5；f等于1kHz时,uo等于210mV,Au等于35；f等于10kHz 时,uo等于210mV,Au等于35；f等于100kHz时,uo等于180mV,Au等于30；得到的波形为正弦波.
由此可知,设计的电路在额定输入下的Au均大于30,
且较稳定,在fL 等于100Hz处的Au等于32.5和在fH等于100kHz处的Au等于30,也满足设计要求.
（四）电路故障对Au影响的仿真分析
当ui等于110mV,fs等于1kHz时,设置四种故障,分别是Q过低、Q过高、CE开路、RL是否接入.测试的数据计入表1.分析表1可知：Q过低时,Au明显下降,仅为2.4,Uo波形发生截止失真；Q过高时,Uo波形出现明显饱和失真,但Au下降得没有截止失真厉害；而在CE开路时,输出很小,仅为40mV,这是由于RE上的交流压降使输出减小过多,大大降低了Au.接入RL,则比RL开路时输出减小很多,只有710mV,Au等于6.5.
三、结论
通过设计电子实验电路、构建仿真模型及确定元件参数,到最后的数据波形及结果分析,可以得出：利用Proteus进行电子设计型实验,能方便地调节电路参数,直观观察电参量波形,测试电路的特征参数,满足电路性能要求.对电路的故障分析及排除,有助于提高学生独立思考及判断能力.应用Proteus,学生可分析、研究各种电子电路,不受场地、环境、设备限制,充分发挥其主观能动性,进一步加强了学生分析问题、解决问题的能力,培养了学生自主创新精神,提高了自主创新设计能力,为培养卓越工程师打下扎实的基础.
此文总结:上述文章是适合Proteus和实验和电子论文写作的大学硕士及关于设计型本科毕业论文，相关设计型开题报告范文和学术职称论文参考文献.
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