ＥＷＢ仿真軟件在電子技術教學和實驗中的應用

摘要：介紹了EWB電子設計仿真平臺，并將其用于電子技術基礎的課堂理論教學中，方便了課堂演示實驗，提高了課堂教學的效果。分析了傳統實驗和仿真實驗的優缺點，提出了將傳統的實驗教學與基于EWB平臺的仿真實驗相互結合，建立綜合開放性的實驗教學模式，全面培養學生的動手能力，激發學生的創新意識，提高了教學實驗質量。

關鍵詞：EWB；電子技術；課堂教學；實驗教學

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)26-1859-02

The Application of EWB Simulated software in Teaching and Experiment of Electronic Technology

LIN Jing， WANG Kai

(Department of Mechanical and Information TechnologyMaoMing Vocational and Technology College， MaoMing 525000， China)

Abstract: The function of Electronic Workbench is introduced in this paper， and It was used in teaching of electronic technology to improve the teaching effect. The advantaging and default of the Traditional experiment and the Virtual experiment was analyzed. An experiment mode was put forward which combine the Traditional experiment and the Virtual experiment to improve the students' practice abilityand innovation consciousness. The teaching effect is well improved.

Key words: EWB; electronic technology; classroom teaching ;experiment teaching

隨著計算機技術的飛速發展，EDA技術特別是計算機仿真系統越來越普及，在電子電路中也不例外，作為電子技術這樣一門技術基礎課， 很好地將計算機仿真技術應用到課堂教學和實驗環節中，是更新課程內容的需要， 也是培養學生掌握現代電子技術，鍛煉和提高學生動手能力和實踐創新能力的需要。

1 EWB軟件簡介

電子工作臺（Electronic Workbench，簡稱EWB）。是由加拿大Interactive Image Technologies公司推出的一款電路分析和設計軟件。最新的版本為 Mutisim10 涵蓋了電路仿真、PCB設計、FPGA設計等領域，但由于EWB小巧易用，功能強大，仍得到了廣泛的應用，能進行模擬電路、數字電路以及混合電路的仿真。它的器件庫中包含了許多大公司的晶體管元器件、集成電路和數字門電路芯片，器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導入。同時它提供了萬用表、示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器等測試儀器，用戶可以方便地測試各種電路參數。在眾多的電路仿真軟件中，EWB是最容易掌握的，它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個窗口內。利用它可以直接從屏幕上看到各種電路的數值和輸出波形。

2 應用EWB軟件，提高電子技術理論教學效果

在傳統電子技術的教學中， 理論教學一般與實驗分開進行， 有時也在課堂上進行一些簡單必要的演示實驗， 由于需要動用儀器設備， 實驗耗時多， 實驗操作難度也大， 很難在課堂上將理論講解與實驗演示有機地結合進行，造成一些知識點抽象，學生難以理解，如果將仿真軟件應用于電子電路的教學中， 使理論教學與虛擬實驗緊密結合，在虛擬實驗的演示下， 使教學知識更加容易理解， 使抽象知識變得更加直觀。

單管放大電路如圖1為例，用EWB軟件可以方便直接測量電路的數值計算，如靜態工作點是否和計算一致，如圖2所示可測量對應結點的如圖中標注的2、5、6點的電壓?？梢灾苯佑^察比較電路的輸入輸出波形的幅度、相位，可以改變可調電阻，觀察改變靜態工作點對失真的影響，分析放大電路的頻率特性如波特圖等如圖5。

在模擬電路、數字電路教學中都可以應用對所分析電路進行工作原理演示、在教學中還可進行瞬態分析、傅里葉分析、零極點分析、傳輸函數分析、交直流靈敏度分析等，在數字電路的教學中進行電路原理分析和電路功能驗證等。特別是對于在一般實驗設備不易演示的過渡過程的演示特別形象和直觀，使實驗演示能在課堂教學得以充分發揮。調動學生的課堂積極性，能取得良好課堂教學效果。

3 應用EWB仿真，提高電子技術實驗教學效果

3.1 傳統電子技術實驗的不足

傳統的實驗教學是一種在教師指導下，學生親自實踐的教學方法。這種方法在學生實驗的初級階段進行基礎實驗訓練時，是十分必要的，它可以培養學生掌握基本的實驗方法，學會正確使用儀器和操作技能，訓練學生記錄與處理數據、分析誤差、繪制圖表的能力，并養成細心觀察的習慣。傳統的實驗教學是依附于理論課的，是以驗證理論為主的教學，是“驗證性”實驗。實驗指導書將實驗目的、任務、實驗線路、操作步驟、儀器使用、數據表格，甚至計算公式等一一給出，學生按照實驗指導書規定的實驗內容、實驗方法及實驗步驟，在實驗箱上，一步一步地做，將測得的數據填入給定的表格，實驗即告結束。這樣做實驗的優點是針對性較強，指導較方便，進行比較順利，實驗基本能夠按期完成。但這種做法，不利于學生創造性的發揮。傳統的驗證性實驗嚴重制約著學生創新意識的培養，阻礙學生主動探索的積極性。

3.2 應用EWB仿真軟件實驗的優勢

3.2.1 應用EWB可以豐富實驗內容，降低實驗成本

用EWB 軟件做實驗，實驗環境是一個虛擬環境，克服實驗室儀器設備與元器件在品種、規格和數量上不足的限制。可方便的進行元器件功能驗證實驗，電路分析測試實驗，利用軟件的分析功能對電路進行測試分析直流工作點計算、非線性器件小信號模擬計算、直流轉移特性分析、直流傳輸曲線與直流靈敏度分析、頻率響應的計算和分析、電路噪聲分析、瞬態分析、離散付立葉分析、溫度掃描分析、傳輸函數分析等， 甚至溫度對電子電路的影響分析均可仿真模擬出來， 其分析可由打印輸出， 從而獲得仿真模擬結果如圖、圖所示利用虛擬儀器可以顯示電子電路設備電路中任意節點的瞬態電壓波形、頻響曲線、相頻曲線， 甚至任意電子器件的瞬態電流波形， 功耗曲線、阻抗曲線等并可將任一區域放大， 以利觀察其細節部分。

3.2.2 應用EWB軟件，打破空間限制，學生可以自由設計電路，激發學生的實驗積極性

傳統的實驗需要用到許多專門的儀器，而實驗室的規模和開放時間是有限的，學生在課后的時間無法繼續自己的實驗。以EWB為基礎的實驗教學，打破了空間和時間的限制，克服了傳統實驗教學必須在規定時間、規定的地點進行這一弊端。軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件，還提供了各種豐富的調試測量工具，是一個全開放性的仿真實驗平臺， 學生可以根據自己

的興趣愛好完成實驗室提供的實驗項目，也可以根據自己的一些新的想法，完成一些實用的開發項目，或參與科研項目中的一些子項目或功能模塊。利用EWB電路仿真軟件，可直接在計算機上進行電路設計，然后通過仿真分析即可獲得實際的信號波形及關鍵點的電流電壓等參數，而且可以非常方便地修改設計電路，以便獲得最佳設計效果。EWB技術的應用，為學生電子技能訓練開辟了一個廣闊的天地。

3.3 仿真實驗存在的不足

EWB給傳統的電子技術實驗教學帶來了很多好處，為學生電子技能訓練開辟了一個廣闊的天地，有利于綜合設計性實驗的開發，有利用學生創新能力的培養。但是，我們也應認識到，EWB仿真僅僅為我們的實驗提供了一個便利的工具，利用EWB設計的電路是一個虛擬的電路，與實際電路還有本質的區別，仿真軟件或用仿真軟件構成的虛擬實驗臺，它是不能取代傳統的電子技術實驗的，只能起到輔助的作用。在對培養學生的實際操作能力，特別是電路調試、故障排除等能力的培養，對元器件、儀器設備等的感性認識方面都暴露出不可避免的缺點。

3.4 EWB仿真與電子技術實物實驗結合的實驗模式探索

根據傳統實驗教學和EWB仿真實驗優缺點，我們認為必須將兩種實驗教學方法緊密結合起來，形成一種傳統硬件實驗教學與計算機仿真軟件教學相結合的模塊式實驗教學新模式。具體做法是，把原有電路課程實驗教學改革為兩大模塊，軟件模擬實驗、基本儀器儀表使用和硬件電路實驗。軟件模擬實驗主要培養學生應用最新的計算機技術分析與設計電路的能力；基本儀器儀表使用和硬件實驗主要培養學生基本實驗技能。這樣，既培養了學生的基本實驗技能與實驗能力，又讓學生了解了當前電子設計領域的先進技術。傳統的實驗教學方法與新型的計算機仿真教學相互結合的開放性的實驗教學模式流程圖，如圖6所示。

4 教學效果

在電子技術理論和實驗教學中，引入EWB軟件，使實驗演示能在課堂教學得以充分發揮。調動了學生的課堂積極性，能取得良好課堂教學效果。把傳統的實驗教學方法與新型的計算機仿真教學相互結合，建立綜合性、開放性的實驗教學模式，而且通過訓練，學生在掌握正確的測量方法和熟練使用儀器、綜合分析電路和培養創新能力等方面都有較明顯的改善和提高，這種教學模式有利于培養學生的動手能力和創新能力，有利于實驗教學質量的提高。利用EWB軟件可以極大的提高電子技術基礎的課堂教學和實驗教學效果。

參考文獻：

[1] 鐘文耀，段玉生.EWB電路設計入門與應訓練[M].北京:清華大學出版社，2004.

[2] 李偉，胡榮強.基于EWB的數字鐘設計與實現[J].現代電子技術，2006，(8):115-117.

[3] 牛君.應用EWB探索數字電子教學的新模式[J].石家莊職業技術學院學報，2006，(4):57-59.