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【摘要】电子设计自动化(EDA)技术在教学、科研等领域应用越来越广泛。为了利用这一新技术,加深学生对理论知识的理解,激发学生的学习兴趣,文章介绍了一种电路仿真软件EWB的功能,并通过电路实例说明了该软件的使用方法。
【关键词】EDA EWB 仿真 教学
【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】1673-8209(2010)04-0-01
电路是工科类学生必修的专业基础课。它的教学内容中包含有大量的电路原理和定律,需要通过一定的实验装置来验证,使学生掌握和加深理解。另一方面,随着电子技术的发展,电路的形式更趋向复杂化和不断深化,再加上学时紧缺,使得教学存在一定的难度。因此,通过传统的实验手段已远远不能满足社会对高新技术人才的培养需要,必须利用电子设计自动化软件(EDA),对实验模式进行改革,使电路实验以一种崭新的模式呈现在课堂中。
1 EWB功能简介
EWB是加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司于90年代初推出的专门用于电子线路仿真的设计软件。该软件可以模拟一个实际电子实验工作平台(实验电路工作区),在该工作平台上,可以绘制电路原理图,连接虚拟仪器仪表,测试有关电路参数,显示波形,观察测试结果等[1]。目前已在电子工程设计、电子类课程教学等领域得到了广泛的应用。与其它的电路仿真软件相比较,该软件具有界面直观、操作方便等特点,它改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处,创建电路、选用元器件和测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取,而且测试仪器的图形与实物外型基本相似[2]。
2 在实验环节中的应用
传统的实验方法一“实验装置板”法, 这是一种物理模拟的方法。即在实验装置板上按实验草图搭接一个实验电路,并通电进行实验。然后用电表和示波器来测量电路特性,但由于元器件和仪器设备不断重复使用,在实验过程中经常遇到元器件损坏或丢失、性能变差、元器件型号不齐、电路接触不良、仪器设备不够、仪器损坏或性能变差等现象,往往造成学生在规定的时间内验证的项目少或做不出来,这些又给传统的电路实验教学带来了问题。而利用EWB软件进行电路实验可以从完全摆脱了真实电路实验环境的繁杂和凌乱,不必考虑元件和仪器的损坏,以及接触不良等人为的麻烦。并且在电路结果的分析中,更换元件方便,数值任意,不必考虑价格因素,不管多么昂贵的元件都可随手捻来[3]。下面以单管放大电路的分析为例,简述EWB在电路实验教学中的应用。单管放大电路如图1所示。
2.1 静态工作点的测试
打开仿真开关,各电压、电流的静态值便在各仪表中显示出来,判断静态工作点Q的位置是否合适,若不合适,可通过改变基极电阻进行调整。
2.2 动态测试
(1)计算放大倍数。选择合适的基极电阻值使电路正常放大,即可测得输出电压值。输出电压与输入电压的比值即为电压放大倍数。
(2)观察波形。在图1所示电路中双击示波器调整示波器参数,即可观察到清晰的输入、输出电压波形,适当改变基极电阻的值亦可观察到饱和失真及截止失真的波形。饱和失真波形如图2所示,截止失真波形如图3所示。同时可以看出输出电压和输入电压相位相反。
3 效果和评价
将这套软件引入教学,可以使一些用语言和文字难以表达或难以理解的抽象、复杂的变化过程,通过仿真随时以图形、表格及曲线显示出来,完善了电路实验内容,增强了实验的实时性和灵活性。节省了大量的人力、物力和时间,提高了教学效率,在相同的时间内可完成更多的实验内容;增加实验的趣味性和新颖性,充分调动了学生学习的积极性和主动性。
本软件已在本校取得了良好的教学效果,学生普遍认为这种形式对学习有很大帮助,开阔了学生的眼界,在辅助教学、提高教学质量中发挥了重要作用。
4 结语
将EDA技术引入到电路的实验教学中,有利于学生理解和掌握理论知识,更符合教学规律。所需要的元器件在虚拟实验室里是取之不尽,用之不竭的,可以反复使用;交互性好,很容易进行师生交互、人机交互;安全性也优越,不会造成触电的危险。有利于学生掌握本课程的理论知识和提高实验技能。
参考文献
[1] 崔建明.电工电子EDA仿真技术[M].北京:高等教育出版社,2004:166-170.
[2] 钟文耀,段玉生,何丽静.EWB电路设计入门与应用 [M].北京:清华大学出版社,2000:156-162.
[3] 谢克明.电子电路EDA[M].北京:兵器工业出版社,2001:168-171.
【关键词】EDA EWB 仿真 教学
【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】1673-8209(2010)04-0-01
电路是工科类学生必修的专业基础课。它的教学内容中包含有大量的电路原理和定律,需要通过一定的实验装置来验证,使学生掌握和加深理解。另一方面,随着电子技术的发展,电路的形式更趋向复杂化和不断深化,再加上学时紧缺,使得教学存在一定的难度。因此,通过传统的实验手段已远远不能满足社会对高新技术人才的培养需要,必须利用电子设计自动化软件(EDA),对实验模式进行改革,使电路实验以一种崭新的模式呈现在课堂中。
1 EWB功能简介
EWB是加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司于90年代初推出的专门用于电子线路仿真的设计软件。该软件可以模拟一个实际电子实验工作平台(实验电路工作区),在该工作平台上,可以绘制电路原理图,连接虚拟仪器仪表,测试有关电路参数,显示波形,观察测试结果等[1]。目前已在电子工程设计、电子类课程教学等领域得到了广泛的应用。与其它的电路仿真软件相比较,该软件具有界面直观、操作方便等特点,它改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处,创建电路、选用元器件和测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取,而且测试仪器的图形与实物外型基本相似[2]。
2 在实验环节中的应用
传统的实验方法一“实验装置板”法, 这是一种物理模拟的方法。即在实验装置板上按实验草图搭接一个实验电路,并通电进行实验。然后用电表和示波器来测量电路特性,但由于元器件和仪器设备不断重复使用,在实验过程中经常遇到元器件损坏或丢失、性能变差、元器件型号不齐、电路接触不良、仪器设备不够、仪器损坏或性能变差等现象,往往造成学生在规定的时间内验证的项目少或做不出来,这些又给传统的电路实验教学带来了问题。而利用EWB软件进行电路实验可以从完全摆脱了真实电路实验环境的繁杂和凌乱,不必考虑元件和仪器的损坏,以及接触不良等人为的麻烦。并且在电路结果的分析中,更换元件方便,数值任意,不必考虑价格因素,不管多么昂贵的元件都可随手捻来[3]。下面以单管放大电路的分析为例,简述EWB在电路实验教学中的应用。单管放大电路如图1所示。
2.1 静态工作点的测试
打开仿真开关,各电压、电流的静态值便在各仪表中显示出来,判断静态工作点Q的位置是否合适,若不合适,可通过改变基极电阻进行调整。
2.2 动态测试
(1)计算放大倍数。选择合适的基极电阻值使电路正常放大,即可测得输出电压值。输出电压与输入电压的比值即为电压放大倍数。
(2)观察波形。在图1所示电路中双击示波器调整示波器参数,即可观察到清晰的输入、输出电压波形,适当改变基极电阻的值亦可观察到饱和失真及截止失真的波形。饱和失真波形如图2所示,截止失真波形如图3所示。同时可以看出输出电压和输入电压相位相反。
3 效果和评价
将这套软件引入教学,可以使一些用语言和文字难以表达或难以理解的抽象、复杂的变化过程,通过仿真随时以图形、表格及曲线显示出来,完善了电路实验内容,增强了实验的实时性和灵活性。节省了大量的人力、物力和时间,提高了教学效率,在相同的时间内可完成更多的实验内容;增加实验的趣味性和新颖性,充分调动了学生学习的积极性和主动性。
本软件已在本校取得了良好的教学效果,学生普遍认为这种形式对学习有很大帮助,开阔了学生的眼界,在辅助教学、提高教学质量中发挥了重要作用。
4 结语
将EDA技术引入到电路的实验教学中,有利于学生理解和掌握理论知识,更符合教学规律。所需要的元器件在虚拟实验室里是取之不尽,用之不竭的,可以反复使用;交互性好,很容易进行师生交互、人机交互;安全性也优越,不会造成触电的危险。有利于学生掌握本课程的理论知识和提高实验技能。
参考文献
[1] 崔建明.电工电子EDA仿真技术[M].北京:高等教育出版社,2004:166-170.
[2] 钟文耀,段玉生,何丽静.EWB电路设计入门与应用 [M].北京:清华大学出版社,2000:156-162.
[3] 谢克明.电子电路EDA[M].北京:兵器工业出版社,2001:168-171.