EDA軟件在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

湖北文理學(xué)院理工學(xué)院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

EDA軟件在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

湖北文理學(xué)院理工學(xué)院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

在講解電子技術(shù)理論知識(shí)的同時(shí)，更應(yīng)注重學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)。本文將EDA仿真軟件引入電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。EDA是Electronic Design Automation的縮寫(xiě)，是指電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，應(yīng)用EDA軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)電路能夠大大提高設(shè)計(jì)效益。本文從電路的設(shè)計(jì)方法出發(fā)，介紹EDA軟件在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

EDA；電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；電路設(shè)計(jì)

引言

電子技術(shù)既是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，又是一門(mén)技術(shù)性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)必修課，學(xué)生除了要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要具備分析、設(shè)計(jì)以及應(yīng)用電路的實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐則是加深和鞏固學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力所必須的一種教學(xué)手段和教學(xué)途徑。本文對(duì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，并提出了EDA軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用這一教學(xué)手段，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，取得了較好的效果。

1. 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的薄弱環(huán)節(jié)

第一，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是完成硬件電路連接后驗(yàn)證、調(diào)試，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生必須熟練使用儀器、儀表或?qū)嶒?yàn)箱等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在連接線路調(diào)試過(guò)程中對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題能夠排除故障。但是由于工科專(zhuān)業(yè)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的頻繁使用，大部分設(shè)備會(huì)出現(xiàn)靈敏度降低、器件老化、損壞等問(wèn)題，那么實(shí)驗(yàn)的效果將會(huì)受到嚴(yán)重影響。

第二，教師的教學(xué)方法目前仍存在‘填鴨’式、‘說(shuō)教’式的上課方式，這種以教師為主的教學(xué)方法，教師在臺(tái)上講多年未改的教材，學(xué)生沒(méi)有自己的獨(dú)立思考和見(jiàn)解，形成被動(dòng)灌輸?shù)木置妗Ｊ箤W(xué)生缺乏創(chuàng)新觀念和意識(shí)。大學(xué)生對(duì)實(shí)踐能力的認(rèn)識(shí)和重視程度不夠，難以徹底擺脫知識(shí)本位的學(xué)習(xí)理念，將理論學(xué)習(xí)、最終成績(jī)看得很重，而把實(shí)踐能力、實(shí)踐過(guò)程當(dāng)作無(wú)足輕重的事。

第三，實(shí)驗(yàn)課上，主要以理論教學(xué)為主，沒(méi)有得到學(xué)生重視，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)照抄實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理都解釋不清楚。教師不僅從實(shí)驗(yàn)方法、步驟、注意事項(xiàng)方面進(jìn)行一一講解，而且還需手把手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，在檢查學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)學(xué)生一知半解，機(jī)械式的操作，不能靈活的將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論知識(shí)有機(jī)的聯(lián)系在一起。學(xué)生的學(xué)習(xí)幾乎處于被動(dòng)狀態(tài)，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

第四，實(shí)驗(yàn)課的考核方式不完善，實(shí)驗(yàn)課多以出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式給出，對(duì)學(xué)生的考核不全面。這種形式主義，使得部分學(xué)生“渾水摸魚(yú)”，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后對(duì)待實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真，小組的成員在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)候，有些學(xué)生卻忙于抄襲上次課的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生的分?jǐn)?shù)不能如實(shí)反映學(xué)生掌握知識(shí)的真實(shí)水平。

2. EDA軟件在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應(yīng)用，已得到廣泛的普及，這些器件為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的靈活性。這些器件可以通過(guò)軟件編程而對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)觀念，促進(jìn)了EDA技術(shù)的迅速發(fā)展。

EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1)將EDA軟件應(yīng)用于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以實(shí)踐促理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐。

以往的教學(xué)方法側(cè)重于理論知識(shí)講解，十分抽象,無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟硬件結(jié)合而產(chǎn)生的直觀現(xiàn)象，在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中引入EDA軟件教學(xué)，以HDL語(yǔ)言示例和MAX+plus II、Protel、Altium Designer、multiSIM10等電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具教學(xué)軟件引入課堂演示，加深和引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電路設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí)。看似重實(shí)踐、輕理論的教學(xué)方法既有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，掌握理論，在實(shí)踐中鞏固理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，從而達(dá)到較好掌握知識(shí)的目的。，

2)將EDA軟件應(yīng)用于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

通常實(shí)驗(yàn)中‘填鴨’式、‘說(shuō)教’式的上課方式所講的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多年一成不變，不能激發(fā)學(xué)生的興趣。引入EDA軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味性和實(shí)用性，更新精心設(shè)計(jì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生產(chǎn)生新鮮感，從而激起他們的興趣。

3)將EDA軟件應(yīng)用于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠提高設(shè)計(jì)效率。

傳統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)過(guò)程都是由人工完成，硬件電路的驗(yàn)證和調(diào)試是在電路構(gòu)成之后進(jìn)行的，電路存在問(wèn)題只能在驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)。EDA軟件設(shè)計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的完成電路的設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行性能和功能的分析，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或方案不理想，可以重新設(shè)計(jì)電路再仿真，直至得到滿(mǎn)意的電路，大大提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，并且節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。

3. 設(shè)計(jì)舉例

應(yīng)用EDA軟件設(shè)計(jì)出一個(gè)555定時(shí)器的應(yīng)用電路，這是一個(gè)模擬電子電路和數(shù)字集成電路的混合電路設(shè)計(jì)，包含三極管開(kāi)關(guān)放大電路、555構(gòu)成的多諧振蕩電路、功率放大電路。如果直接在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱上連接線路，由于器件種類(lèi)多，器件的選擇和連接稍有不慎，將會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。采用EDA軟件仿真此電路卻能夠節(jié)約時(shí)間，先觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，若不正確，修改設(shè)計(jì)再仿真，得出滿(mǎn)意的結(jié)果后，再到實(shí)驗(yàn)箱上去連接電路。將軟件設(shè)計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高，授課效果有所改善。

4. 結(jié)語(yǔ)

將EDA仿真軟件與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，既能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率，又能能夠使學(xué)生加深對(duì)電路原理的掌握，理論聯(lián)系實(shí)際，建立學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們進(jìn)行實(shí)踐階段學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。在理論教學(xué)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)之間架起一座溝通的橋梁，對(duì)更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，降低實(shí)驗(yàn)成本，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果能夠起到很大的促進(jìn)作用。

[1]楊偉明,劉成臣,劉玉良.“模擬電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與思考[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),第17卷2014年4月:88-91.

[2]潘杰,裴洪文.EDA技術(shù)在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中應(yīng)用研究[J].《電子科技》,2013年第12期:154-156.

[3]田麗萍.淺談加強(qiáng)電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005年第15卷第22期,2005-08-23:234.

[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2014.

田麗娜（1981-），女，湖北棗陽(yáng)人，研究生，講師，通信自動(dòng)化教研室主任，研究方向：控制理論與控制工程。