利用单片机及DS1302制作电子时钟

     一、引言
　　“模拟电子技术”作为电类专业一门基础课程，是一门实践性很强的课程。加强本门课程的实验教学是教学的重点，其指导思想是通过电子技术实验课程的训练，对所学课程知识进行综合运用，系统地进行电子电路的工程实践训练，从而不断地培养和提高理工科电类专业学生的动手实践能力、科研创新能力，为今后适应社会需求打下坚实的基础。限于客观条件的束缚，传统的直接电路实验方法，利用实物制作的方法对电路功能、性能进行实验、检验、验证和分析，效果不明显，效率也较低。在现有的条件下，如何改进我们的实验手段，提高我们的实验效率是目前急需解决的问题。随着计算机技术的发展，仿真软件的出现为电子技术的学习带来了极大的便利。
　　Multisim是美国NI（National Instruments）公司开发的一款用于电子线路设计与仿真的EDA软件。该软件目前版本已经发展到了Multisim12，本文所使用的是Multisim10。该系列软件配有先进丰富的元器件数据库和种类齐全的虚拟测试仪器仪表，同时提供了较为详细的电路分析功能。利用Multisim10进行仿真实验，可以通过鼠标和键盘调用元件和仪器搭接电路，方便地对电路原理图进行修改、在线测试和分析，效率高、速度快；不消耗实际的电子元器件，成本低廉，解决了课程设计中元器件种类、数量不足的问题。使用Multisim进行实验教学，全部教学过程在虚拟实验室进行。其直观性、形象性、交互性和易操作性的特点，大大激发了学生的学习兴趣，适合锻炼学生独立思考能力与创新能力，提高了工程实践能力，有助于培养具基础扎实、知识面广、操作能力强，能跟上时代发展、富有创新意识的人才。
　　二、仿真电路分析
　　下面采用Multisim10搭建一个两级的电压串联型负反馈放大电路进行仿真，并对反馈引入前后电压放大倍数、输入和输出电阻、频率特性等各参数进行对比分析，从而验证了引入负反馈网络可较好的改善放大电路的各方面性能。
　　（一）仿真电路的搭建
　　在Multisim10的电路窗口中建立电压串联型负反馈放大电路，如图1所示。输入端的信号发生器XFG1，设置成为“1KHz、5mVp”的正弦信号；电容Cf和电阻Rf通过开关J1构成反馈网络；双踪示波器XSC1的通道A接输出端、通道B与输入正弦信号连接；输出端接入10KΩ负载RL；波特仪XBP1分别与输入、输出端相连接。
　　（二）负反馈放大电路开环、闭环放大倍数的测试
　　（1）开环电路测试
　　将开关J1断开，构成一个两级阻容耦合的放大电路。开启仿真开关，在图虚拟示波器放大面板屏幕上，可以看到输出波形有明显的失真。读出输入、输出波形的峰值为：“4.995mV”（约等于 5mV）和“4.419V”，从而可以得到该放大电路在没有加反馈电路时的开环电压放大倍数Au为884.7。
　　（2）闭环电路测试
　　将开关J1闭合，便构成了负反馈放大电路。开启仿真开关，在图虚拟示波器放大面板屏幕上，可以看到输出波形没有产生失真现象。读出输入、输出波形的峰值为：“4.998mV”和“924.573mV”，从而可以得到该放大电路在加入反馈网络后的闭环电压放大倍数Af为185。
　　反馈系数
　　===177.65
　　可得仿真结果与理论计算基本一致。
　　（三）放大电路的频率特性
　　（1）断开J1，开启仿真开关，双击虚拟波特仪XBP1，弹出如图4所示的虚拟波特仪放大面板，可以看到放大电路的频率特性曲线。从图中显示的数据中可以看到：频率特性曲线中间平坦部分为放大电路中频段，放大电路增益基本不变且最大，图中指针所在位置频率为8.134kHz，电路增益为62.795dB；中频段左端、右端分别为频率低端和频率高端，它们的增益都会降低。
　　电路频率特性曲线
　　将指针分别移到图5、图6所示的下限频率和上限频率点，分别可以读出电路的下限频率为fL=83.039Hz，上限频率fH=1.39MHz。通频带BW=fH-fL=1.39MHz。
　　（2）闭合J1，开启仿真开关，双击虚拟波特仪XBP1，弹出如图7所示的虚拟波特仪放大面板，可以看到加入负反馈后放大电路的频率特性曲线，此时指针所指位置频率为13.915KHz，电路增益为45.487。
　　频率特性曲线
　　将指针分别移到图8、图9所示的下限频率和上限频率点，分别可以读出电路的下限频率为fLf=52.72Hz，上限频率fHf=5.785MHz。通频带BWf=fHf-fLf=5.785MHz。
　　根据公式计算得BWf=（1+AuF）BW=4.98×1.363MHz=6.92 MHz.
　　三、结束语
　　本文采用Multisim10对两级阻容耦合放大电路和两级负反馈放大电路进行了仿真分析。将二者对比可以得到如下结果：加入电压串联负反馈后，电路增益变原来的1/（1+AF）倍，通频带展宽为原来的（1+AF）倍；输出波形更稳定了，波形失真度得到了改善。同时，可以得到如下结论：负反馈电路采取降低电路的增益值来换取性能的改善，仿真结果与理论分析基本保持一致。
　　教学实践证明，利用Multisim软件对模电实践课程进行教学，加深了学生对电路原理、信号流通过程、元器件参数及电路性能的了解，使抽象的理论形象化，使复杂的电路分析变得生动形象、真实可信，克服了传统理论教学的不足。在预习实验或电路设计时用仿真软件进行模拟，方便快捷，而且不消耗元器件，优化了教学效果，使学生的工程素质及实践创新能力均得到了明显增强，提高了人才培养的质量。
　　参考文献：
　　[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].高等教育出版社.2004
　　[2]黄培根等.Multisim10计算机虚拟仿真实验室[M].电子工业出版社.2008
　　[3]赵丽.Multisim技术在电子实验中的应用[J].中国现代教育装备.2008.9
　　[4]贾俊荣.基于Multisim的电压串联型负反馈电路的仿真与分析[J].福建电脑.2012.12