子電路仿真軟件簡介

電子技術在中高職院校中屬于基礎課程，在具體的教學過程中，元器件功能的講解或儀表儀器的使用，都需要通過實訓才可以清楚直觀地傳達給學生。然而長期以來，中高職院校并不具備所需的相關設備或者已具備的設備容易產生損壞，造成學生對所需知識缺乏深入的認識，實踐操作能力較差等問題。在電子教學中引入電子電路仿真軟件能夠有效解決這些問題。唯眾電子電路仿真軟件的引入有效改變了傳統電子教學的枯燥、抽象，使教學內容直觀形象化，使學生的學習熱情和興趣得到了很大的激發，理論知識理解和掌握得更好，實踐操作能力能夠有效得到提升，其發現并解決問題的能力也能夠得到培養。

唯眾電子電路仿真軟件采用B/S架構，是一款功能強大的基于HTML5的電子電路仿真工具。如果將鼠標移到電路的任何組件上，您將在窗口的右下角看到該組件及其當前狀態的簡短描述。要修改某個組件，請將鼠標移到該組件上，單擊鼠標右鍵，然后選擇“編輯”。當接好電路后，將軟件右上角電源打開，進行電路運行情況的演示，這是唯眾電子電路仿真軟件軟件引入教學的獨特優勢。當模擬器啟動時，您將看到一個簡單的電路運行的動畫示意圖，綠色表示正電壓，灰色表示地面，紅色表示負電壓。移動的黃點表示電流。要打開或關閉開關，只需單擊它。通過這樣的演示，能夠讓設計實現實際操作，直觀而生動，學生能感受到設計結果，激發其學習的主動性。

同其他電路仿真軟件相比，唯眾電子電路仿真軟件具有更高的仿真度與職業教學實用性。具體表現為：第一，其能夠提供包括電阻、電容、三極管和集成電路在內的元件；還可以提供包括掃頻儀、萬用表、示波器和數字信號發生器等在內的設計及儀器儀表，繪制電路圖、現實波形的功能較為強大，能夠仿真顯示實際電路。第二，實際所需元器件和儀表儀器的選取不必采取文本方式，可以從軟件元器件儀表儀器庫中直接選取。學生對于儀表儀器功能的理解和掌握，能夠通過唯眾電子電路仿真軟件輕而易舉地獲得。第三，軟件左側明顯位置提供中高職課本相對應的實訓指導文檔，圖文并茂的形式讓學生可按照實訓文檔的步驟快速實現指定的實訓結果，降低教師教學壓力。能夠讓中高職學生對相關理論知識獲得更深的理解和掌握，并為電路設計實訓奠定理論基礎，使實踐操作能力得到提升，有效激發學生的學習主動性，培養其創造性思維，讓教學實訓更簡單。

實驗一 二極管導電特性電路

一、實驗目的

1.學習電子電路仿真平臺的基礎使用

2.驗證二極管的單向導電特性

3.學習二極管的工作原理

二、實驗元器件

1.直流電壓源

2.單刀開關

3.二極管

4.LED燈

5.導線

三、實驗步驟

1.添加直流電壓源

右鍵操作區選擇輸入和電源，選擇添加直流電壓源

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

2.添加單刀開關

右鍵操作區選擇無源元件，選擇添加開關

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

3.添加二極管

右鍵操作區選擇有源元件，選擇添加二極管

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

4.添加LED燈

右鍵操作區選擇輸出和標簽，選擇添加LED燈

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

5.添加導線將所有元器件

右鍵操作區選擇添加導線

通過導線連接所有元器件，如下圖

注意：LED燈存在正負極，鼠標放在LED燈上可以根據二極管方向查看

四、實驗現象

將單刀開關開啟，在電子電路仿真平臺主界面右上角點擊運行/停止按鈕開始運行電路

點擊運行之后可以看見黃色的電流以及綠色的電壓，LED燈亮起，鼠標指向元器件還能看見元器件的屬性，說明二極管加正向電壓導通

將二極管替換為反向，發現LED燈不亮，電流不能流通，說明二極管加反向電壓截止

實驗二 單相橋式整流電路

一、實驗目的

1.學習電子電路仿真平臺的基礎使用

2.學習示波器的使用，觀察指定點電壓波形

3.學習單相橋式整流電路的工作過程

4.學習單相橋式整流電路的工作原理

二、實驗元器件

1.交流電壓源

2.變壓器

3.電壓表

4.二極管

5.電阻器

6.示波器

三、實驗步驟

1.添加交流電壓源

右鍵工作區選擇輸入和電源，選擇添加交流電壓源

2.設置交流電壓源

雙擊添加的交流電壓源，設置最大電壓220V，頻率50Hz

2.添加設置變壓器

右鍵工作區選擇無源元件，選擇添加變壓器

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

生成之后先按ESC取消生成，然后按住shift+鼠標左鍵可以拖動元器件

雙擊變壓器設置比率Ratio，因為是220V/12V變壓器，所以比率為12/220=0.0545454545454545

3.添加二極管

右鍵操作區選擇有源元件，選擇添加二極管

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

添加四個二極管，組成以下圖形，鼠標左鍵可以框住整體選中，shift+左鍵移動整體

4.添加電阻器

右鍵操作區，選擇添加電阻器

5.用導線連接生成的元器件

上述元器件添加完成后如下

用導線連接成如下電路圖

6.添加電壓表

右鍵工作區選擇輸出和標簽，選擇添加電壓表

分別在變壓器右側及電阻處添加電壓表，用導線連接如下圖

注意：若連接點出現紅點則是連接有誤，元器件之間需要用導線連接，且導線與導線只能連接在接頭處，下面是連在了一根導線的中間所以有紅點

7.添加示波器

右鍵兩個電壓表，選擇在新示波器中查看

添加完成后如下

四、實驗現象

在電子電路仿真平臺主界面的右上角點擊運行/停止

在工作區中可以看到實時的綠色正電壓方向，紅色負電壓方向，黃色電流方向，電壓大小以及兩個輸出電壓的波形等，鼠標指向導線還能看到電流大小

在界面上方點擊文件，另存為，可以保存形成的電路文件，方便下次使用

在界面上方點擊文件，導出圖片，可以將畫好的電路圖片保存到本地

實驗三 單管低頻共射放大電路

一、實驗目的

1.學會搭建單極共射放大電路

2.熟悉常用電子儀器設備及電子電路仿真平臺的使用

3.學會放大電路靜態工作點的調試方法

4.學習單管低頻共射放大電路的原理

二、實驗元器件

1.正弦信號源（交流電壓源）

2.有極性電容器

3.電阻器

4.可變電阻

5.直流電壓源

6.接地

7.單刀開關

8.電壓表

三、實驗步驟

1.添加正弦信號源（交流電壓源）

右鍵工作區選擇輸入和電源，選擇添加交流電壓源

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

雙擊設置正弦信號源最大電壓為10mV，頻率為1kHz

2.添加有極性電容器

右鍵工作區選擇無源元件，選擇添加有極性電容器，添加三個

雙擊設置三個有極性電容器的電容值分別為10uF，100uF，10uF，直線為正極

3.添加電阻器

右鍵工作區選擇添加電阻器

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

雙擊電阻，依次將阻值設置為20k，20k，2.4k，1k，1.2k，2.4k

右鍵工作區選擇無源元件，選擇添加可變電阻

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

雙擊設置可變電阻最大阻值為200k，使其默認狀態為100k

4.添加三極管

右鍵工作區選擇有源元件，選擇NPN雙極型晶體管

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

5.添加電源及接地

右鍵選擇輸入和電源，選擇添加直流電壓源（單端口）

右鍵選擇輸入和電源，添加接地

雙擊直流電壓源將電壓設置為12V

6.添加單刀開關

右鍵操作區選擇無源元件，選擇添加開關，添加兩個開關

鼠標左鍵點擊拖動生成元器件，并自動根據鼠標拖動方向自動確定元器件方向

7.添加電壓表

右鍵工作區選擇輸出和標簽，選擇添加電壓表

8.添加導線將所有元器件組合為電路

上述元器件添加完成后如下圖

添加導線并通過shift+鼠標左鍵移動元器件，組合成以下電路

9.添加示波器

右鍵電壓表選擇在新示波器中查看

四、實驗結果

在電子電路仿真平臺主界面的右上角點擊運行/停止

在示波器中可以看到電壓波形，電路中能看到綠色的電壓以及黃色電流，鼠標指向任意元器件也可以看到電壓及電流大小，根據需要可以實時調試電路

以上為列舉的三個實驗文檔，由武漢唯眾智創科技有限公司提供分享；

言

• 2011被提出，同年草案被Google Chrome和Mozilla Firefox實現
• 在此之前Web音頻較為原始，無法應付較為復雜的應用場景，例如Web游戲或互動應用
• 旨在提供全套Web音頻解決方案，包含現代游戲音頻引擎和一些混錄、加工、過濾的能力，可實現部分數字音頻工作站(DAW)的功能

基本概念

音頻數字信號處理 Audio DSP

• 包含振蕩器(oscillator)，濾波器(filter)，合成器(synthesiser)等功能

聲信號 Sound Signal

• 20~20,000Hz頻率震動(vibration)產生的聲波(sound wave)，通過模擬信號(analogue signal)或數字信號(digital signal)表示，可被麥克風(microphone)、樂器拾音器(pickup)等換能設備轉換后采樣(sample)，或直接被合成(synthesise)
• 震動的頻率(frequency)稱為音高(pitch)，振幅(amplitude)稱為音量(volume)
• 將采樣的連續取值(continuous-valued)模擬信號近似為離散值(discrete-valued)數字信號，從而實現數字化，常用方法脈沖編碼調制(pulse-code modulation, PCM)
• 數字音頻的取樣率(sample rate)指的是每秒數字音頻采樣的個數，單位為Hz，通常使用48,000Hz或44,100Hz

時域 Time Domain

• 信號的時域波形表達信號隨著時間的變化而變化，示波器(oscilloscope)可以展示信號的時域波形。

頻域 Frequency Domain

• 通過數學運算進行時域和頻域的互相轉換，音頻領域常見的有傅立葉變換(Fourier transform)，快速傅立葉變換算法(FFT algorithm)

音頻上下文 AudioContext

• Web Audio API提供了**AudioContext作為音頻DSP操作的上下文空間，內部實現了一套模塊化路由**(modular routing)
• 使用的時候，需要connect，用完可以disconnect
• 輸入向輸出方向“流動”
• suspend暫停，resume恢復，close關閉
• 安全：用戶必須提供user gesture，否則保持suspended狀態

音頻節點 AudioNode

• 音頻上下文中的基礎單元
• 常用節點
• ScriptProcessorNode：利用JavaScript直接生成、處理、分析音頻，deprecated but commonly used
• 分析器(AnalyserNode)
• 合并聲道(ChannelMergerNode)
• 分離聲道(ChannelSplitterNode)
• 音頻輸出(AudioDestinationNode)：默認輸出(AudioContext.destination)
• MediaStream(MediaStreamAudioDestinationNode)：WebRTC MediaStream
• 增益(GainNode)：音量增益db
• 延遲(DelayNode)：延遲輸出效果
• 卷積(ConvolverNode)：混響
• 立體聲均衡(StereoPannerNode)：立體聲效果
• 空間均衡(PannerNode)：3D
• 波形畸變器(WaveShaperNode)：扭曲效果
• 動態壓縮(DynamicsCompressorNode)：壓縮、側鏈
• 雙二階濾波器(BiquadFilterNode)：EQ均衡
• 振蕩器(OscillatorNode)：持續產生指定頻率周期的正弦波(sine)，方波(square)，鋸齒波(sawtooth)，三角波(triangle)和自定義周期波
• 音頻緩沖(AudioBufferSourceNode)：解碼后的PCM數據
• 媒體元素(MediaElementAudioSourceNode)：HTML5
• MediaStream(MediaStreamAudioSourceNode)：WebRTC MediaStream
• 音頻源
• 音效
• 音頻輸出
• 聲道處理
• 可視化
• 特殊

例：使用振蕩器，增益和自定義周期波，分析

具體地址可以查看 CodePen：https://codepen.io/jamesliu96/pen/oNGgWOb

例：淡入淡出Mixer

具體地址可以查看 CodePen：https://codepen.io/jamesliu96/pen/jOYedQR

例：Chime[1]

旋律來自個人聽音扒譜，音樂版權歸原作者所有

例：Pitcher[2]

幅度 Amplitude

• 方均根

自相關 Auto Correlate

• 離散自相關

音高 Pitch

基于十二平均律，標準音高為440Hz

p = #MIDI
f = 頻率
當 f = 440：p = 69
A440 = 440Hz = #69

參考

Web Audio API - Web APIs | MDN[3]

Web Audio API - Web API 接口參考 | MDN[4]

更多

https://tonejs.github.io/

來源公眾號，ELab團隊，https://mp.weixin.qq.com/s/QEmocEOrbifReeuAkmagIQ，

同時收錄于小程序-互聯網小兵，涵蓋前端、后端、移動端、算法、人工智能等領域的優秀技術文章，技術人小程序！