ＥＷＢ仿真軟件在電子技術(shù)教學中的應用

摘要 介紹電子工作臺（EWB）的功能、特點及在教學中的應用實例，證明采用EWB仿真軟件進行輔助教學，具有傳統(tǒng)教學方式不可比擬的優(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，使教師的教和學生的學都存在一定的難度，特別是在實驗條件差、學生基礎(chǔ)差的學校更是如此。許多教師深感“粉筆+黑板”的傳統(tǒng)教學模式難以提高教學質(zhì)量。筆者認為，采用電子工作臺（EWB）仿真軟件進行輔助教學，可以把教師和學生從傳統(tǒng)的教學模式中解放出來，使學生充分發(fā)揮主觀能動性，主動地參與到教學中來，收到很好的教學效果。

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，整個學習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、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在教學中的應用

在電子電路實驗的初級階段，學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用。EWB給學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，學生能夠很容易地在動手做原型的過程中把理論知識應用到實踐經(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和實驗。

采用EWB教學輔助工具可以幫助學生理解和掌握知識，激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)揮認知主體作用，提高整體教學效果。在進行理論課教學時，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，學生如同一邊進行實驗一邊學習知識，更有利于知識的獲取和保持。特別是對于一些電學和電子學中非常復雜抽象的電路，學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。這就大大提高了學生的學習效率，降低了學習的難度。同時，EWB軟件彌補了硬件實驗的不足。

學生用實物做實驗時，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，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)教學方式所不能比擬的優(yōu)越性。

仿真教學是在傳統(tǒng)的課堂教學的基礎(chǔ)上由講授和仿真演示相結(jié)合的現(xiàn)代教學。教師可先進行理論分析，應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環(huán)節(jié)，是一種非常好的電子技術(shù)實訓工具。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，幫助學生鞏固所學的理論知識；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)教學方式，使用EWB仿真軟件進行輔助教學，具有很大的優(yōu)越性。