基于EWB仿真软件的电子技术教学系统设计与实践.docx

doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2009.08.025 基于EWB仿真软件的电子技术 教学系统设计与实践 张思扬1，2， 匡芳君1 (1. 湖南安全技术职业学院， 湖南 长沙 410151； 2. 湖南师范大学物理与信息科学学院， 湖南 长沙 410081) 摘 要： 针对电子技术课程教学与实验教学存在的一些问题， 提出了一种基于EWB仿真软件 来辅助电子技术教学的解决方案， 并结合具体实例介绍了基于EWB系统的电路分析与仿真操 作方法。 关键词： 电子技术； 教学系统； EWB； 仿真分析 0 引言 电子技术课程是一门实践性很强的专业技术 基础课， 该课程可使学生获得电子技术方面的基 本理论、 基本知识和基本技能， 为以后深入的学 习打好基础。 而长期以来， 课堂与实验教学的效 果并不理想。 其存在的问题主要有： 理论抽象， 学生觉得枯燥无味并难以理解； 电路复杂， 课堂 上画图、 讲解、 分析花费时间多， 效率低； 电路 工作原理的分析抽象， 学生理解和接受困难。 同 时， 在实验中， 由于实物进行的电子实验课不可 避免的会遇到元件的虚焊与假焊、 仪器缺乏、 性 能不稳和所占课时多等问题， 因此， 实验课的真 正授课时间也受到了限制， 根本不能满足教学需 求。 随着计算机技术的发展和对各种电子元件数 学模型的研究， 可以引入EWB仿真技术来辅助教 学。 即将EWB的虚拟实验与必须的实物实验结合 起 来 ， 从而很好地弥补实验课和课程教学 的 不 足， 激发学生的学习兴趣， 提高教学效果。 1 EWB仿真软件 EWB (Electronic Workbench) 软 件 是 加 拿 大 Interactive Image Technologies公司于20世纪80年代 末 、 90 年代初推出的专门用于电子电路仿 真 的 收稿日期：2009-04-23 “虚拟电子工作平台” 软件。 它是一种直观、 高 效的EDA软件。 近年来， EWB在我国也得到了一 定的推广和运用。 EWB提供有模拟和数字电路的 虚拟实验环境， 并具有和真实环境相一致的可视 化界面， 同时含有丰富的电子元件模型， 还能根 据需要新建或扩充元件库。 此外， EWB还提供了 用于电路仿真所需要的测试分析仪器， 如信号发 生器、 示波器、 扫频仪等。 EWB具有详细的电路分析手段， 可完成电路 的瞬态分析和稳态分析、 时域分析和频域分析、 器件的线性分析和非线性分析、 电路的噪声分析 和失真分析等， 它提供有离散傅里叶分析、 电路 零极点分析、 交流灵敏度分析等多种电路分析方 法， 可对元器件设置各种故障， 如开路、 短路以 及不同程度的漏电等， 从而观察电路在不同故障 情况下的工作状况。 EWB是一种全新的虚拟实验 环境， 在这种环境下， 学生可以进行无障碍性实 验， 不必担心安全问题， 同时也排除了元器件的 损耗和仪器的损坏问题， 非常适合电子类课程的 教学与实验。 2 电子技术教学探索 EWB软件功能强大且简单易学， 大多数学生 在教师的讲解和演示下， 用两学时即可基本掌握 该软件的使用， 在此基础上即可安排学生仿真实 验。 在处理仿真实验与真实实验的关系上， 我们 采用的基本方法是： 基本电子仪器的使用， 常见 元件、 戴维南定理等基本电路仍用真实仪器在实 验室完成； 而对那些实际仪器显示困难或实验条 件不足而难以开出的实验才进行仿真 ， 如RC电 路暂态分析、 直流稳压电源、 多级放大电路的频 率特性等， 可将其安排在EDA实验室进行仿真； 而对于不同内容的设计性、 综合性实验， 则可将 EWB仿真实验和实际动手操作二者有机结合起 来， 通过 “软硬” 结合、 相互补充的方式来强化 学生的实践能力。 在电子技术教学中， 可先在实 验室安排一次常用的电子仪器使用实验， 然后利 用EWB对单放电路进行仿真 ， 学生通过仿真实 验 ， 可 加 深 对 放 大 、 失真及工作点等概念 的 理 解， 也掌握了工作点、 放大倍数的测量方法， 巩 固了电压表、 示波器、 信号源等仪器的使用， 克 服了以往的认识性实验中只熟悉接线而未达到实 验应有的效果， 从而加强了实验的力度。 另外， 以往的电子课程设计， 都是要求学生 先自己设计电路， 再在实验室搭线， 进行电路调 试。 由于受经费和数量品种的限制， 在调试过程 中， 不仅不能及时提供全部所需器件来调整电器 元件参数， 而且存在仪器和元件的损坏问题， 电