ＥＷＢ軟件仿真在模擬電路課程教學改革中的應用

隨著電子技術和計算機技術的發展，電子產品已與計算機緊密相連，電子產品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產品的更新周期越來越短，國內外各軟件公司相繼推出了許多電子自動設計軟件，簡稱EDA軟件。其中加拿大Interactive Image Technologies公司的數／模混合電路仿真軟件Electronics Workbench(簡稱EWB)，是目前世界上最著名的電路仿真軟件之一，該軟件具有強大的電路圖繪制功能，電路仿真功能，模擬仿真快速準確，將它應用到模擬電路課程的教學中，可以改善教學效果，提高教學質量。通過模擬仿真實踐，還可以培養學生利用計算機進行電路分析和設計的能力，提高模擬電路課程的教學水平。這個軟件仿真在模擬電路課堂教學改革中的應用使得深奧、抽象的理論變得易于理解、形象生動。

模擬電路傳統教學的現狀

由于模擬電路在工業、農業、國防和家用電器等各行業的使用率和普及率非常高，開發、設計和維護模擬電路應用系統已成為計算機技術的一個重要分支，《模擬電路》課程也是各高校的計算機類、電工類、電氣類等的專業基礎課之一。但傳統教學在教學方法、教學內容和教學環節等方面存在一些弊端，越來越不適應模擬電路技術領域的發展需求。若不加以改進，勢必影響培養應用型人才的教育目標。

1.傳統教學方法的弊端。傳統教學方法是以課堂教學為主，試驗教學為輔，《模擬電路》課程課時數一般為72課時，其中理論課占58課時，實驗課占14課時，由于模擬電路是一門比較難于理解的課程，存在教學效率不是很高的問題。

2.試驗環境與實際應用開發不相適應。模擬電路時一門實踐性和綜合性較強的課程。早期的實驗設備主要以實驗箱為主，由于電路不能改動，開放性差，因而只能做一些驗證性試驗。實驗中，學生連接固定電路，然后觀察試驗結果，記錄數據。因為學生沒有從設計角度進行理論分析和電路設計，學生對整個集成電路的工作原理沒有深入的理解。這就使得學生無法進行實際的應用開發，仍需不斷地學習。

EWB軟件仿真輔助模擬電路課程教學

針對以上《模擬電路》教學過程中存在的問題，我進行了有益于模擬電路的教學改革與研究，通過不斷地學習，發現EWB軟件仿真不僅可以很直觀的進行教學，還有利于激發學生的學習興趣、改善教學效果和提高教學質量。下面就一個“模擬電路”課程中“單管放大”的實驗為例來說明EWB在模擬電路課程教學改革中的應用。

1.“放大器圖解法”知識點的講授。“圖解法”是放大器的基本分析方法之一。首先做簡要說明，了解什么是圖解法，圖解法的特點，圖解法的用處等。接下來是本課程由哪幾部分組成，放大器圖解法由以下五部分組成：(1)晶體管放大器的基本要領；(2)圖解分析法；(3)用圖解法分析非線性失真；(4)電路元件參數對放大器的影響；(5)最大不失真輸出的動態范圍。

2.電路元件參數對放大器特性影響的講解。通過軟件仿真可以比較直觀的看出各元件參數的變化對放大電路的特性的影響，調節偏置電阻Rb的阻值，直接影響靜態工作點的位置，如圖1所示，Q1是由于Rb選得太大使IB太小，引起截止失真，Q2是由于Rb太小使IB過大，引起飽和失真，Q0則對應的Rb值較合適，無失真現象，見圖1。

3.單管放大電路的特性分析。單管放大電路如圖2，從菜單中的Analysis中選擇DC Operating Point，即可觀察到電路中各節點的直流工作點，如圖3。雙擊示波器，出現其面板，單擊啟動按鈕，隨即顯示輸入波形和輸出波形，如圖4，放大倍數從中可直觀的得出。通過調整元器件參數可以得到電路不同的特性及失真時的波形。

在EWB軟件仿真模擬電路的靜態和動態分析時，由于某種原因，可能會造成仿真失敗，應該檢查電路的結構、電路模型以及各個參數的設置。

結束語

EWB的功能遠不至以上所述，非常豐富。教師和學生利用EWB進行仿真實驗，元器件選擇范圍廣，參數修改方便，實驗過程非常接近實際操作效果。在進行電路分析與設計時可先用EWB模擬連接電路，確定元器件的參數，使用EWB虛擬儀器、仿真分析方法進行在線測量、分析和調試，然后再用真實的元器件進行實際電路的安裝，使電路調試快捷方便。將傳統的教學方法與計算機仿真相結合，利用EWB作為該類課程的教學和設計手段，不僅可以彌補學校因實驗經費不足帶來的實驗儀器與元器件缺乏問題，而且排除了原材料消耗和儀器損壞等故障的出現，可以幫助學生更快、更好的掌握課堂講授的知識內容，加深對概念和原理的理解，彌補課堂理論教學的不足，而且通過仿真，使教師能夠在教學過程中隨時提供實驗、演示和電路分析，可以深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數改變對電路的影響，為電子類專業的教學提供了一種先進的教學手段和方法，對提高學生的電路設計與分析能力和綜合素質具有重要的意義。

中圖分類號：TN702文獻標識碼:A

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