ＥＷＢ仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要 介紹電子工作臺（EWB）的功能、特點及在教學(xué)中的應(yīng)用實例，證明采用EWB仿真軟件進行輔助教學(xué)，具有傳統(tǒng)教學(xué)方式不可比擬的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞電子工作臺；仿真軟件；電子技術(shù)；教學(xué)模式

中圖分類號 G434 文獻標識碼 A 文章編號 1671-489X（2008）12-0055-02

1 引言

電子技術(shù)專業(yè)課是中等職業(yè)學(xué)校電子專業(yè)、計算機專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的必修課，也是高職院校相關(guān)專業(yè)的招生考試科目。該課程專業(yè)性強，使教師的教和學(xué)生的學(xué)都存在一定的難度，特別是在實驗條件差、學(xué)生基礎(chǔ)差的學(xué)校更是如此。許多教師深感“粉筆+黑板”的傳統(tǒng)教學(xué)模式難以提高教學(xué)質(zhì)量。筆者認為，采用電子工作臺（EWB）仿真軟件進行輔助教學(xué)，可以把教師和學(xué)生從傳統(tǒng)的教學(xué)模式中解放出來，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，主動地參與到教學(xué)中來，收到很好的教學(xué)效果。

2 EWB軟件的功能與特點

2.1 EWB軟件簡介Electronic Workbench（EWB）軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司（簡稱IIT公司）于20世紀80年代末90年代初推出的專門用于電子電路仿真的“虛擬電子工作臺”軟件。它是一款很優(yōu)秀的EDA(Electronic Design Automatic)電路設(shè)計自動化軟件，人們常用的版本有4.0d和5.0c版。但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，該版本已不能滿足新的電子線路的仿真與設(shè)計需要，從6.0版開始，EWB進行了較大規(guī)模的改動，仿真設(shè)計的模塊改名為Multisim，最高版本是Multisim10.0。

2.2 EWB軟件的功能EWB的功能非常強大，能夠提供電阻、電容、三極管、集成電路等14大類幾千種元件；能夠提供示波器、萬用表等十幾種常用的電子儀器；它具有強大的電路圖繪制功能，可繪制出符合標準的電子圖紙；它還具有強大的波形顯示功能，可以把結(jié)果輕松放入各類文檔。因此，使用者能在計算機上完成電子線路的功能設(shè)計、邏輯設(shè)計、性能分析、時序測試直至印刷電路板的自動設(shè)計。

2.3 EWB的特點EWB仿真軟件完整、實用、直觀、方便、安全。它把實驗過程涉及到的電路、儀器以及實驗結(jié)果等一起展現(xiàn)在使用者面前，整個學(xué)習(xí)過程好像在實驗室中進行，電路參數(shù)調(diào)整方便，絕不束縛使用者的想象力，自學(xué)、擴展很容易實現(xiàn)。它具有這樣一些特點：

1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。

2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。

3）帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。

4）作為設(shè)計工具，它可以同其他流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。

5）EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器，可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。

3 EWB在教學(xué)中的應(yīng)用

在電子電路實驗的初級階段，學(xué)生為了驗證電路的功能，往往是焊接一塊試驗板或在面包板上搭接電路，然后通過測試儀器進行分析和判斷。這種方法耗資耗時耗力，而且還受到硬件設(shè)備的制約，測量精度差。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助分析和仿真技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。EWB給學(xué)生提供了一個貫穿電子產(chǎn)品設(shè)計流程的、全面的培養(yǎng)動手操作經(jīng)驗的平臺。通過這個平臺，學(xué)生能夠很容易地在動手做原型的過程中把理論知識應(yīng)用到實踐經(jīng)驗中去，從而對電路設(shè)計有更深入的認識和理解。因此，EWB非常適合電子類課程的教學(xué)和實驗。

采用EWB教學(xué)輔助工具可以幫助學(xué)生理解和掌握知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮認知主體作用，提高整體教學(xué)效果。在進行理論課教學(xué)時，教師可以事先設(shè)計好電路，并根據(jù)需要靈活地改變電子電路的各種參量，在大屏幕上向?qū)W生展示。在整個授課過程中，學(xué)生如同一邊進行實驗一邊學(xué)習(xí)知識，更有利于知識的獲取和保持。特別是對于一些電學(xué)和電子學(xué)中非常復(fù)雜抽象的電路，學(xué)生往往難以理解其整個工作過程和原理。而利用EWB軟件，可以逐個分析其中的每一步驟，或者利用各種虛擬儀器進行分析，其中既包括諸如萬用表、示波器、邏輯分析儀、失真度分析儀、波特圖測試儀等現(xiàn)實中實際存在的物理儀器，也包括像邏輯轉(zhuǎn)換儀這樣只能用軟件虛擬的儀器。這就大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，降低了學(xué)習(xí)的難度。同時，EWB軟件彌補了硬件實驗的不足。

學(xué)生用實物做實驗時，對接線的要求非常嚴格，萬一接錯線，可能會燒壞元件甚至燒壞儀表，不僅造成實驗材料的浪費，而且有一定的危險性。而將EWB引入教學(xué)，教師可以把電路圖故意接錯，設(shè)置故障，同時在電路中接一個指示燈。進行故障仿真時，通過出現(xiàn)指示燈被燒壞或不亮等現(xiàn)象，加上教師的及時解釋和強調(diào)等生動形象的仿真，加深學(xué)生印象，大大減少實際操作中的線路故障率，節(jié)約實驗材料，提高實驗效率；而且可以明顯改善和提高學(xué)生掌握正確測量方法和熟練使用儀器的能力，顯現(xiàn)出傳統(tǒng)教學(xué)方式所不能比擬的優(yōu)越性。

仿真教學(xué)是在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上由講授和仿真演示相結(jié)合的現(xiàn)代教學(xué)。教師可先進行理論分析，應(yīng)用公式計算求出各參數(shù)值，然后通過仿真演示驗證理論數(shù)據(jù)，并通過波形分析電路的瞬態(tài)變化；還可以通過改變個別元件的數(shù)值，分析元件參數(shù)對電路的影響及設(shè)置故障等。

筆者用EWB做一個簡單的虛擬模擬電路實驗。

1）放置器件，并調(diào)整其位置和方向。啟動EWB，用鼠標單擊電源器件庫按鈕打開電源器件庫，將電池器件拖放到工作區(qū)。此時電池符號為紅色，處于選中狀態(tài)，可用鼠標拖動改變其位置，用旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)按鈕使其旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，單擊工作區(qū)空白處取消選擇，單擊元件符號重新選定該元件，可對選定的元件進行剪切、復(fù)制、刪除等操作。用同樣方法在工作區(qū)中再放置其他所需器件和示波器（虛擬儀器）。

2）連接電路。把鼠標指向一個器件的接線端，這時會出現(xiàn)一個小黑點，拖動鼠標（按住左鍵，移動鼠標），使光標指向另一器件的接線端，這時又出現(xiàn)一個黑點，放開鼠標鍵，2個器件的接線端就連接起來了。照此將工作區(qū)中的器件連成如圖1所示的電路。

3）靜態(tài)直流工作點分析。先對該電路進行靜態(tài)直流工作點分析，在菜單欄中單擊circuit schematic options，在彈出的對話框中選擇show nodes(顯示節(jié)點)；再在菜單欄中單擊Analysis，并在下拉菜單中單擊Analysis DC Operating point，輸出結(jié)果如圖2所示。

3）雙擊示波器符號，彈出示波器面板。單擊仿真開關(guān)，電路即被激活，示波器顯示出LC振蕩器輸出的振蕩波形，如圖3所示。

4）設(shè)置電容C1短路故障。右擊電容C1，在彈出的快捷菜單中單擊component properties，彈出圖4所示的對話框，選擇short（短路）選項，單擊確定按鈕。

5）觀察電路輸出波形。單擊仿真開關(guān)，電路即被激活，示波器顯示出振蕩器輸出的振蕩波形，如圖5所示。

4 結(jié)束語

EWB仿真軟件直觀的電路圖和仿真分析結(jié)果的顯示形式，非常適合于電子類課程理論和實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，是一種非常好的電子技術(shù)實訓(xùn)工具。它可以彌補實驗儀器、元件的不足，避免儀器、元器件的損壞；使大部分實驗都可在課堂上作出精確的分析與計算；可以通過調(diào)整參數(shù)，動態(tài)地分析電路特性，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的理論知識；可對將要組裝成實體的電路提供優(yōu)化的元件參數(shù)。由此可見，相對于傳統(tǒng)教學(xué)方式，使用EWB仿真軟件進行輔助教學(xué)，具有很大的優(yōu)越性。