Proteus软件在电路分析基础实验教学中的应用

李芳 何彩娟

摘 要：电路分析基础课程是电子专业的一门重要专业技术基础理论课，针对学生普遍反映难学的问题，将Proteus仿真软件引入实验教学，可以使学生加深对课程内容的理解。文章重点介绍了用Proteus仿真软件设计一阶RC电路的仿真实例。

关键词：电路分析基础课程;Proteus软件;RC电路

中图分类号：TP368

文章编号：2095-624X（2019）04-0057-02

电路分析基础课程是电子专业的学生大一的第一门专业基础课，也是一门重要专业技术基础理论课。它可以使学生获得必要的电路理论、概念，以及基础的实验技能。但是该课程概念多、理论性强、实践性强，因此学生学习的感受普遍是难，特别是对基本概念和基本理论不能很好地理解。现在随着科学技术的飞速发展，以及EDA设计仿真软件的出现，利用EDA仿真软件来辅助教学已是一种非常好的教学手段。利用软件进行电路仿真或实现实验过程可以让学生更好地理解课程中的重要概念、难点。基于此背景，本文选取了众多EDA软件中的一种：Proteus软件，并设计了一个电路仿真实验，将其引入实验教学中，在实验过程中用软件实现实验过程，以及仿真出实验现象，以帮助学生更好地理解和掌握一阶RC电路的特性[1]。

一、EDA软件：Proteus介绍

EDA工具软件——Proteus已有20多年的历史，在全球很多国家都得到了应用。它的功能很多，也很强大。不仅有电路设计、PCB设计，还有元件仿真，图表仿真等功能;不仅能够实现从原理图到PCB设计的过程，还可对电路中的元器件，电路特性进行仿真与分析。其界面很友好，初学者很容易学会，是近年来特别是高校十分青睐的一款用于课堂教学的电子线路设计的仿真软件。

Proteus软件包括两个系统，分别是：电路原理图设计和电路原理仿真（ISIS.EXE）;印刷电路板设计（ARES.EXE）。在ISIS.EXE系统中，不仅可以实现电路原理图设计，它还具有非常强大的仿真功能，如分离元器件，集成器件的仿真，它还能仿真电流的流动方向和电压的高低。除此之外还具有单片机等CPU的可编程序器件的仿真，动画效果逼真，数据准确。

二、利用Proteus软件对一阶RC电路分析应用實例

在电路分析基础课程教学中，其中一部分教学内容是对一阶动态电路的动态进行分析。这部分的内容不仅对电路进行分析，同时也得到一阶电路的电流，电压变化曲线。此变化曲线图的作图过程是一个比较抽象的过程，一般只是象征性地用定点法把响应曲线大概画出来。这样即使得出分析结果，学生对动态电路的特性也还是缺乏感性直观的认识。因此为了解决此问题，此部分的实验采用Proteus软件来实现。实验过程先用软件仿真连接电路，然后用软件中的仿真元件，仪器和软件中的电流电压仿真工具分析得出电路的电流电压变化过程。同时还通过修改参数，观察、讨论电流电压响应在不同条件下的变化过程，从而调动学生学习的积极性，活跃课堂气氛[2]。

先按图1的一阶RC电路图在软件ISIS.EXE系统中把电路连接好，在选择元件过程中要注意电容，开关、灯泡等元件是可仿真效果的活性元件，应选择“active”库下元件。

完成了电路原理图的设计和连接后，再进行动画仿真。可以用鼠标单击开关，使它左右连接。左边使其把电容与电源接通，这时电容充电，可以看到电容充电的动画效果，此时为一阶RC电路的零状态响应（如图2所示）。接着把开关打到右边，这时电容与灯相连，并把电源断开，此时为一阶RC电路的零输入响应，灯可以短暂地亮一下。在运行时，实验人员可以左右来回拨动开关，学生可以多次观察电路的仿真过程。在观察的过程中学生可以更好地理解该电路的特性。

为了更好地理解时间常数τ=RC，在原电路上增加电流表和电压表可以更直接地观察到，改变电路中的R和C数值对电路电流和电压的影响（如图3所示）。

这样的仿真实验不仅锻炼了学生的动手能力，同时学生在实验中还可以反复修改电路参数和结构，多次观看仿真过程，更能加深对一阶RC电路特性的理解。

三、结语

本文介绍了EDA仿真软件——Proteus，并以课程中一阶RC电路的知识点设计了相应的仿真实验，并对实验教学过程进行了详细介绍。实践证明，将此类EDA仿真软件引入课堂实验教学中，可以很好地对传统教学进行补充。如果能在讲授基本的理论知识时，再配以仿真软件的演示，那么教学效果更具有直观性，课堂更为生动。如果把仿真软件引入实验教学中，不仅可以加强学生的动手能力，激发学生的学习兴趣，还可以加强学生对理论知识的理解和掌握，是提高教学质量的一种行之有效的办法。当然，教师也必须认识到：仿真教学和理论教学必须二者有效结合，发挥软件的优势，补充传统教学的不足。

参考文献：

[1]朱敏玲，张伟，侯凌燕.基于Proteus的微机原理与接口技术教学改革[J].实验室研究与探索，2016（1）：155-160.

[2]陈龙，张亚若.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2009（8）：73-75.