Proteus軟件在電子技術課程教學中的應用

摘 要：《電子技術基礎》是高職電子類專業的核心課程之一，理論知識難度較高，不易入門。在理論教學中若輔以Proteus仿真軟件，可有效提高教學效果，方便學生理解相關知識點。文章以直流穩壓電源的教學為例，展示了利用Proteus仿真軟件教學的優勢。

關鍵詞：電子技術 Proteus仿真 高等職業教育

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《電子技術基礎》是高職電子類專業的核心課程之一，也是一門實踐性很強的專業基礎課程，它包括了模擬電路和數字電路兩部分的內容，在教學過程中，學生對知識點的理解比較困難。如何針對職業教育的特點和人才培養目標，深入淺出地講解內容，使學生熟練掌握電子技術方面的知識，是電子技術課程教學需要解決的重要問題。基于高職電子技術教學中存在的問題，教學與Proteus仿真方法結合起來，可有效提高教學效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發的EAD工具軟件。它是一個集模擬電路、數字電路、模/數混合電路以及多種微控制器系統為一體的系統設計和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進、最完整的電子類仿真平臺之一。它真正實現了在計算機上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機代碼調試與仿真、系統測試與功能驗證到PCB板生成的完整的電子產品研發過程。Proteus的功能特點有以下幾點。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機軟件調試。

（4）單片機與外圍電路的協同仿真。

（5）PCB自動布局與布線。

2 直流穩壓電源的原理

直流穩壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩壓電路四部分組成，其原理框圖如圖1所示。

（1）電網供電電壓交流220 V（有效值）50 Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓，但其幅度變化大。

（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路去除它的交流分量，變成比較平直，脈動小的直流電壓，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，會隨著交流電網電壓的波動或負載的變動而變化。再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩壓電源教學中的應用

從上面直流穩壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學比較抽象，學生對各部分產生的波形只是停留在理論的理解上，不夠直觀。利用Proteus仿真對這部分進行講解，由利于學生能夠直觀的感受波形的變化過程。

圖2所示電路是由分立元件組成的串聯型穩壓電源的電路圖。其整流部分包括單相橋式整流電路、電容濾波電路。穩壓部分為串聯型穩壓電路，主要組成部分包括：調整元件Q1，比較放大器Q2、R1、R2、RW、組成的取樣電路，DW、R3、組成的基準電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過流保護電路。整個穩壓電路是一個具有電壓串聯負反饋的閉環系統，其穩壓過程為：當電網電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調整管Q1的基極，使調整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩定輸出電壓的目的。

在電路（圖2）中接示波器的四個接線端A、B、C、D應分別接四路輸入信號，信號的另一端應接地。該虛擬示波器能同時觀看四路信號的波形。

在該電路中定義了一個有效值為220 V，

頻率為50 Hz的正弦波激勵源。同時，在需要顯示波形的幾處接上了示波器的引腳，用來顯示輸入波形、輸出波形以及一些中間波形。

直接單擊仿真軟件中的仿真開始按鈕，可以開始全速仿真，此時，點擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會出現虛擬示波器以及輸入波形、輸出波形、以及中間波形。如圖3所示。

如圖3所示，自上至下各波形所表示的含義依次為，最上面的波形表示5∶1變壓后的波形；第二個波形表示橋式整流后的脈動波形；第三個波形表示經過濾波過后的波形；最下面的波形表示經過穩壓過后的波形。

從仿真波形上可以看出，通過這個波形顯示器顯示仿真后的一系列的波形得到一個相當穩定的低壓直流信號。

4 結語

從直流穩壓電源的教學中可以發現，Proteus軟件在教學中的優勢，它能把比較抽象的知識點通過仿真結果直觀的展示在學生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術實驗及課程設計中得到應用。

參考文獻

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