EWB軟件在《電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

齊祥明 (安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，安徽 安慶 246003)

EWB軟件在《電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

齊祥明 (安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，安徽 安慶 246003)

電路仿真EWB軟件在《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有重要作用。結(jié)合《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體闡述了EWB軟件在《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用情況。教學(xué)實(shí)踐表明，利用EWB軟件不僅可以強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，還可以提高其實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)提高《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供了幫助。

EWB軟件；“電子技術(shù)”；仿真

電子工作平臺(tái)(Electronics Workbench，EWB)是一個(gè)功能強(qiáng)大的電子仿真軟件，其中仿真和電路分析模塊中存在大量電子元器件和電子測(cè)量?jī)x器(如函數(shù)發(fā)生器、雙蹤示波器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀等)，最大程度地彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室中元器件不足的缺點(diǎn)。在調(diào)試電路時(shí)，可以方便地在界面上實(shí)時(shí)改動(dòng)元器件參數(shù)，其電子工作平臺(tái)還具有強(qiáng)大的分析功能，如暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點(diǎn)和蒙特卡羅等[1]。此外，EWB軟件仿真演示效果形象逼真，如發(fā)光二極管可以發(fā)光，蜂鳴器可以發(fā)出不同聲調(diào)的聲音，仿真效果很好。下面，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)EWB軟件在《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述*安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院教研項(xiàng)目(2010jyxm013);(2010JGKC014)。。

1 模擬電子技術(shù)仿真實(shí)例

模擬電路中基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)分析很重要，但學(xué)生一般很難正確判斷三極管的工作狀態(tài)[2]。由于EWB軟件具有直觀的電路直流分析和交流分析功能，可以在課堂教學(xué)中采取邊講解邊演示的方法來解決上述問題。以單管共發(fā)射極放大電路為例(見圖1)，通過改變電路元器件的參數(shù)來觀察輸出信號(hào)的變化。在進(jìn)行直流分析中可以通過觀察圖1中節(jié)點(diǎn)2、4和5的電壓變化，即可判斷三極管工作狀態(tài)。在直流分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行交流分析時(shí)，可以選取集電極為研究對(duì)象，從而得到幅頻特性曲線和相頻特性曲線(見圖2)。此外，可以在輸入端加小信號(hào)，通過虛擬的示波器來觀測(cè)輸出信號(hào)的截止和飽和失真波形。仿真軟件EWB軟件借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使學(xué)生能夠自由選擇和更換元器件，并通過改變電路元器件的參數(shù)來觀察輸出信號(hào)的變化，非常直觀，因而學(xué)生十分容易理解并掌握相關(guān)理論知識(shí)。

圖1 單管共射放大電路圖 圖2 交流分析圖

2 數(shù)字電子技術(shù)仿真實(shí)例

在教學(xué)中要求學(xué)生掌握邏輯函數(shù)表達(dá)式、真值表和邏輯電路圖3者之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，在很多電路分析和設(shè)計(jì)中都要進(jìn)行邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)和轉(zhuǎn)換，無論采用公式法還是卡諾圖法都很繁雜，而且學(xué)生容易出錯(cuò)[3]。由于EWB軟件能快速模擬、分析和驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的性能，因而利用EWB軟件中的邏輯轉(zhuǎn)換器可以很好地解決上述問題。以3人表決器電路設(shè)計(jì)為例(見圖3),首先從儀表工具欄中調(diào)出邏輯轉(zhuǎn)換儀，雙擊打開選中變量ABC，軟件會(huì)自動(dòng)生成真值表，根據(jù)3人表決器邏輯功能給出Y值，點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換最簡(jiǎn)表達(dá)式按紐，其下方會(huì)出現(xiàn)表達(dá)式Y(jié)=AB+AC+BC，再點(diǎn)擊表達(dá)式轉(zhuǎn)換電路圖按紐，即可得到相關(guān)電路。由此可見，用EWB軟件進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是器件使用方便，操作簡(jiǎn)單靈活。

圖3 3人表決器電路圖 圖4 十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

時(shí)序邏輯電路是數(shù)字電子技術(shù)的重要內(nèi)容，要求學(xué)生掌握電路分析和設(shè)計(jì)方法，會(huì)使用觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等集成芯片。以用同步清零的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS163和四輸入與非門74LS20設(shè)計(jì)十二進(jìn)制的計(jì)數(shù)器為例(見圖4)，常用方法是先分析芯片的管腳功能，再分析計(jì)數(shù)時(shí)4個(gè)輸出端在時(shí)鐘信號(hào)作用下的狀態(tài)，最后拓展為設(shè)計(jì)N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如果利用EWB軟件提供的邏輯分析儀，可直接得到4個(gè)輸出端的時(shí)序圖。上述芯片仿真比理論分析更容易被學(xué)生接受，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

3 電子設(shè)計(jì)實(shí)例

圖5 趣味閃燈電路圖

在學(xué)習(xí)《電子技術(shù)》課程后，要求學(xué)生能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，如報(bào)警器制作、交通燈設(shè)計(jì)、數(shù)字鐘設(shè)計(jì)等。555時(shí)基電路是一種非常有用的器件，其具有定時(shí)精度高、電源電壓范圍寬、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)，可組成各種波形的脈沖振蕩電路、定時(shí)延時(shí)電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、通信等領(lǐng)域。以555定時(shí)器構(gòu)成的趣味閃燈設(shè)計(jì)為例，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是先論證設(shè)計(jì)方案，選擇合適的元器件，再在萬能板上焊接和調(diào)試并排除出現(xiàn)的故障，整個(gè)過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為解決上述問題，可以采用EWB軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。趣味閃燈電路圖如圖5所示。由555時(shí)基電路構(gòu)成多諧振蕩器并產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)，其中C1是充電電容，通過C1和R4可以改變電路振蕩頻率，而調(diào)整R4還可改變輸出信號(hào)的占空比，從而改變2個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管輪流導(dǎo)通時(shí)間。由此可見，通過EWB軟件進(jìn)行仿真時(shí)操作靈活，使電路調(diào)試變得快捷簡(jiǎn)便。

4 結(jié) 語

在《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用電路仿真EWB軟件，既能最大程度地彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)元器件的不足，又能在教學(xué)中隨時(shí)進(jìn)行操作演示和電路分析。由此可見，利用EWB軟件進(jìn)行《電子技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有分析直觀、操作簡(jiǎn)便靈活的特點(diǎn)，不僅可以強(qiáng)化學(xué)生的理論知識(shí)，還可以提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，因而受到學(xué)生的歡迎。今后，要進(jìn)一步完善仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，使電路仿真EWB軟件在《電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。

[1]李良榮.EWB9電子設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]胡錦.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004.

2013-05-22

齊祥明(1973-)，男，碩士,副教授，現(xiàn)主要從事通信信號(hào)處理和電子技術(shù)方面的教學(xué)和研究工作。

N4

A

1673-1409(2013)28-0130-03

[編輯] 李啟棟