ＥＷＢ軟件仿真在模擬電路課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產(chǎn)品的更新周期越來越短，國內(nèi)外各軟件公司相繼推出了許多電子自動設(shè)計(jì)軟件，簡稱EDA軟件。其中加拿大Interactive Image Technologies公司的數(shù)／?；旌想娐贩抡孳浖﨓lectronics 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(qiáng)大的電路圖繪制功能，電路仿真功能，模擬仿真快速準(zhǔn)確，將它應(yīng)用到模擬電路課程的教學(xué)中，可以改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。通過模擬仿真實(shí)踐，還可以培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)的能力，提高模擬電路課程的教學(xué)水平。這個軟件仿真在模擬電路課堂教學(xué)改革中的應(yīng)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(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

由于模擬電路在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和家用電器等各行業(yè)的使用率和普及率非常高，開發(fā)、設(shè)計(jì)和維護(hù)模擬電路應(yīng)用系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個重要分支，《模擬電路》課程也是各高校的計(jì)算機(jī)類、電工類、電氣類等的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。但傳統(tǒng)教學(xué)在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)等方面存在一些弊端，越來越不適應(yīng)模擬電路技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展需求。若不加以改進(jìn)，勢必影響培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教育目標(biāo)。

1.傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端。傳統(tǒng)教學(xué)方法是以課堂教學(xué)為主，試驗(yàn)教學(xué)為輔，《模擬電路》課程課時數(shù)一般為72課時，其中理論課占58課時，實(shí)驗(yàn)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(xué)效率不是很高的問題。

2.試驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際應(yīng)用開發(fā)不相適應(yīng)。模擬電路時一門實(shí)踐性和綜合性較強(qiáng)的課程。早期的實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要以實(shí)驗(yàn)箱為主，由于電路不能改動，開放性差，因而只能做一些驗(yàn)證性試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生連接固定電路，然后觀察試驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)。因?yàn)閷W(xué)生沒有從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行理論分析和電路設(shè)計(jì)，學(xué)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(xué)生無法進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用開發(fā)，仍需不斷地學(xué)習(xí)。

EWB軟件仿真輔助模擬電路課程教學(xué)

針對以上《模擬電路》教學(xué)過程中存在的問題，我進(jìn)行了有益于模擬電路的教學(xué)改革與研究，通過不斷地學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)EWB軟件仿真不僅可以很直觀的進(jìn)行教學(xué)，還有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量。下面就一個“模擬電路”課程中“單管放大”的實(shí)驗(yàn)為例來說明EWB在模擬電路課程教學(xué)改革中的應(yīng)用。

1.“放大器圖解法”知識點(diǎn)的講授?！皥D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(diǎn)，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(lǐng)；(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(shù)對放大器的影響；(5)最大不失真輸出的動態(tài)范圍。

2.電路元件參數(shù)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(shù)的變化對放大電路的特性的影響，調(diào)節(jié)偏置電阻Rb的阻值，直接影響靜態(tài)工作點(diǎn)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(yīng)的Rb值較合適，無失真現(xiàn)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(jié)點(diǎn)的直流工作點(diǎn)，如圖3。雙擊示波器，出現(xiàn)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(shù)從中可直觀的得出。通過調(diào)整元器件參數(shù)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(tài)和動態(tài)分析時，由于某種原因，可能會造成仿真失敗，應(yīng)該檢查電路的結(jié)構(gòu)、電路模型以及各個參數(shù)的設(shè)置。

結(jié)束語

EWB的功能遠(yuǎn)不至以上所述，非常豐富。教師和學(xué)生利用EWB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，實(shí)驗(yàn)過程非常接近實(shí)際操作效果。在進(jìn)行電路分析與設(shè)計(jì)時可先用EWB模擬連接電路，確定元器件的參數(shù)，使用EWB虛擬儀器、仿真分析方法進(jìn)行在線測量、分析和調(diào)試，然后再用真實(shí)的元器件進(jìn)行實(shí)際電路的安裝，使電路調(diào)試快捷方便。將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合，利用EWB作為該類課程的教學(xué)和設(shè)計(jì)手段，不僅可以彌補(bǔ)學(xué)校因?qū)嶒?yàn)經(jīng)費(fèi)不足帶來的實(shí)驗(yàn)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(xiàn)，可以幫助學(xué)生更快、更好的掌握課堂講授的知識內(nèi)容，加深對概念和原理的理解，彌補(bǔ)課堂理論教學(xué)的不足，而且通過仿真，使教師能夠在教學(xué)過程中隨時提供實(shí)驗(yàn)、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(shù)改變對電路的影響，為電子類專業(yè)的教學(xué)提供了一種先進(jìn)的教學(xué)手段和方法，對提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)與分析能力和綜合素質(zhì)具有重要的意義。

中圖分類號：TN702文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

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