Proteus在《模拟电路》、《数字电路》课程教学中的应用

摘 要：本文分析了传统电子类专业《模拟电路》、《数字电路》课程教学环节中客观存在的弊端，利用Proteus强大的设计、仿真功能，提出了基于Proteus的虚拟仿真实验教学改革方案，是对现有教学模式的一种有益的补充。

关键词：实验教学；Proteus；虚拟仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.239

1 引言

《模拟电路》和《数字电路》是电子类专业的专业基础课程，具有较强的实践性，为学习后续课程以及电子技术在专业中的应用打下基础。然而，近年来电子类专业《模拟电路》、《数字电路》等课程逐渐暴露出实验资源匮乏、维护成本高的问题，同时传统的实验教学中实验学时少，实验教学内容单一，设计性综合性实验数量少等弊端日益突出。

目前，各大各校逐步采用真实实验和虚拟仿真实验相结合的方法，通过Proteus、Multism、Pspice等虚拟仿真实验软件，充分发挥学生的主观能动性，使学生在脱离、实验室的条件下，在寝室中仅凭个人电脑就可以自主完成教学中的验证性实验和设计性实验，是真实实验教学的一种有力补充。

2 Proteus软件介绍

Proteus ISIS 是英国Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件，可以仿真、分析模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围系统、RS232接口、I2C 调试器、SPI 调试器、键盘和LCD 系统等。结合Proteus，可以对含有三极管、二极管、电阻、电容、电感、变压器、直流电源、信号源、集成运放等器件的模拟电路仿真，也可以对含有各种门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路以及脉冲产生与整形电路在内的数字电路进行仿真。

3 Proteus在电子类专业课程教学中的应用

3.1 模拟电路实验中的应用

以直流可调稳压电源为例，说明Proteus在《模拟电路》教学中的应用。该直流稳压电源通过把50Hz的交流电变压、整流、滤波和稳压四步，从而使电路变成恒定的直流电压，供给负载。系统稳压模块采用可调式稳压器件LM117/LM317，电源输出电压在1.25V～37V可调，最大输出电流为1.5A。

本电路变压器副边电压有效值为29V。全波整流之后的电压平均值为前面变压器副边电压有效值的1.35倍；滤波之后的电压平均值为全波整流电压平均值的1.2倍，所以LM317的输入电压为：

电路中，电容C2和C3分别为去抖和滤波作用。C2并联在滑动变阻器两端，可防止滑动变阻器在调节过程中由于抖动而产生的谐波，一般经验值为10μF。C3为输出侧二次滤波，其目的是去掉输出电压波形中细小的波纹。C1与C3的关系一般为22倍，因此C3为100μF。

3.2 数字电路实验中的应用

以555定时器组成的单稳态电路为例，说明Proteus在《数字电路》教学中的应用。单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。

555定时器接成单稳态电路时，通过外部触发可产生单脉冲，且脉冲宽度Tw可通过下面式子计算：

图1为单稳态电路的仿真图。其中R1和按钮组成一个负脉冲发生器，示波器的图形如图2所示，其中上方的正脉冲为单稳态电路的输出，下方为触发脉冲。利用单稳态触发器能产生一定宽度的脉冲这一特性，可以将过窄或过宽的输入脉冲整形成固定宽度的脉冲输出，也可以实现高频脉冲序列的定时选通功能。

4 结束语

本文所研究的Proteus软件，可以实现对《模拟电路》、《数字电路》教学课程进行相关试验仿真，是解决电气系统研发设计面临内容技术的多可行和复杂性，减少开发周期、投资、生命周期的最佳途径。通过使用Proteus仿真程序，实现低成本、低消耗、高效率的试验方法，广泛调动学生学习的积极性，使学生能充分融入整个设计开发过程之中。

参考文献：

[1]朱清慧.Proteus教程—电子线路设计、制版与仿真[M].北京：清华大学出版社，2008（09）.

[2]江晓安等.模拟电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008（03）.

作者简介： 林君（1979—），男，（朝鲜族），吉林延吉人，硕士，讲师。endprint