面向机务学生的低频/模拟电子线路课程仿真实验的探索

华厚强

（中国民用航空飞行学院 四川广汉 618307）

低频/模拟电子线路是电子信息类各专业必修的技术基础课程，本校电子信息工程、电气工程及其自动化和导航工程等专业均开设了该课程。课程任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、知识和技能，培养学生分析和解决问题的能力，使学生掌握常用器件的特性和参数，掌握各种放大电路的性能特点、分析方法、工程估算以及培养学生具有初步实验能力，为深入学习电子技术领域知识和专业课程以及专业应用打下良好基础。理论性强，概念较为抽象，数理基础要求高，其实验课可以加深和巩固学生对课程概念和原理的掌握。它和工程实际结合紧密，既是考研科目之一，又是机务学生考取维修执照的重要内容。

一、目前存在的问题

本校该课程教学中目前存在的问题主要有：

1.目前实验课内容仅包含常见模拟电路基本功能练习内容，且实验大多采用传统的实验模式，基于传统的实验箱完成对相关数据的测量和收集，无软件仿真平台，导致测量时间长，机械误差和人为误差较大，使理论教学与实验不能及时、有效验证。而且设备维护成本较高，限制条件多，而借助软件仿真平台进行仿真实验则没有这方面的限制。

2.低频/模拟电子线路是一门应用很广的学科，但目前的教学大纲很难让教师和学生将该门学科的内容应用到实践中去，显得比较孤立。现代电路的设计方法是将硬件设计和软件设计融合起来，采用从上至下的设计方法。利用EDA软件工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。

二、PSPICE和Multisim在课程实验教学中的应用

该课程在本校的前期教学实践中，既涉及到低频/模拟电子线路的基本原理，又涉及到实验平台的改进和仿真实验教学方法的创新实践与探索，限于授课时间的限制，如何解决教学内容和课时之间的矛盾，如何让学生将电子线路的基本原理理论应用于实际问题分析，这些都是需要研究的内容。

目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计辅助类软件和可编程芯片辅助设计软件，包括Protel、PSPICE、Multisim、OrCAD、ISE、modelsim和Matlab等。SPICE是应用广泛的电路设计软件，其微机版是PSPICE。它是功能强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，可以进行各种电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形和数据输出，并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。对各种器件和电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件库。Multisim是以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含电路原理图的图形输入和硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

在本课程教研中将仿真软件PSPICE和Multisim引入到课程实验教学中，只需要一台计算机，就可以快速进行低频/模拟和数字电路混合仿真，更为直观可靠，大大降低了实验成本。通过仿真，可以让学生直观地观测到晦涩难懂的公式推导和理论计算结果演示，有助于学生对课程抽象理论的理解和掌握，突出课程重难点，加强学生对整个课程内容的把握，提高学习的兴趣和积极性，同时进一步强化学生的实验动手能力，增强学生的综合竞争力，培养出专业素质高又能熟练掌握相关软件的复合型航空维修专业人才。

另外，在本课程实验教学的改革探索中完成了以下工作：①确定本课程所需参考的相关理论和仿真实验教材，并确定实验范围；②改写课程教学大纲，增加仿真实验部分；③编写仿真实验部分教学教案，制作相应的基于PSPICE和Multisim的多媒体电子课件（PPT）；④确定实验习题库，完成相关实验步骤编写，制作实验指导书；⑤在实际实验教学的实践探索中，对教学效果不断总结经验，反复探讨各个仿真实验的可行性与实际效果，并不断改进；完善电子课件和仿真实验指导书。

三、仿真实验教学的应用价值

基于EDA仿真软件PSPICE和Multisim的低频/模拟电子线路仿真实验教学是对本校电子电路实验的创新实践与探索，将新技术、新方法引入实验环节，可以涵盖EDA在低频/模拟电子电路中的基本应用，有助于学生对课程抽象理论的理解和掌握，提高学生理论联系实际的能力，让学生体会到学以致用的好处，提高学习积极性，提高学生对电子电路现代化分析和设计工具的应用能力，为以后从事机务或其他相关工作打下坚实的理论和技术基础。同时能引导学生进行创新实践，切实提高学生创新实践能力。

四、结束语

面向机务学生的低频/模拟电子线路课程仿真实验的探索，需要对仿真实验课程的每个教学环节进行重新研究设定，建立实验库。结合实际教学的经验，适时合理地修正和完善实验范围和内容。仿真实验教研的成果可以在本校的数字电子技术和高频电子线路等课程实验中全面推广，将具有较高的教学价值和实践价值。通过本课程仿真实验教学培养的能力，也可以用在后期的电子课程设计和毕业设计的专业学习中，或电子设计竞赛等实际应用中，提高学生分析问题和解决问题的能力。