EDA軟件在電子技術(shù)實驗中的應用

湖北文理學院理工學院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

EDA軟件在電子技術(shù)實驗中的應用

湖北文理學院理工學院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

在講解電子技術(shù)理論知識的同時，更應注重學生實踐技能的培養(yǎng)。本文將EDA仿真軟件引入電子技術(shù)實驗教學中，提高學生的創(chuàng)新能力。EDA是Electronic Design Automation的縮寫，是指電子設(shè)計自動化，應用EDA軟件平臺設(shè)計電路能夠大大提高設(shè)計效益。本文從電路的設(shè)計方法出發(fā)，介紹EDA軟件在電子技術(shù)實驗教學中的應用。

EDA；電子技術(shù)；實驗教學；電路設(shè)計

引言

電子技術(shù)既是電子類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，又是一門技術(shù)性較強的專業(yè)必修課，學生除了要掌握扎實的理論基礎(chǔ)，還要具備分析、設(shè)計以及應用電路的實踐能力。實驗實踐則是加深和鞏固學生動手實踐和創(chuàng)新能力所必須的一種教學手段和教學途徑。本文對電子技術(shù)實驗的薄弱環(huán)節(jié)進行了分析，并提出了EDA軟件在實驗教學中的應用這一教學手段，經(jīng)過實踐，取得了較好的效果。

1. 電子技術(shù)實驗的薄弱環(huán)節(jié)

第一，傳統(tǒng)的實驗方法是完成硬件電路連接后驗證、調(diào)試，得出實驗結(jié)論。學生必須熟練使用儀器、儀表或?qū)嶒炏涞葘嶒炘O(shè)備，在連接線路調(diào)試過程中對出現(xiàn)的問題能夠排除故障。但是由于工科專業(yè)對實驗設(shè)備的頻繁使用，大部分設(shè)備會出現(xiàn)靈敏度降低、器件老化、損壞等問題，那么實驗的效果將會受到嚴重影響。

第二，教師的教學方法目前仍存在‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式，這種以教師為主的教學方法，教師在臺上講多年未改的教材，學生沒有自己的獨立思考和見解，形成被動灌輸?shù)木置?。使學生缺乏創(chuàng)新觀念和意識。大學生對實踐能力的認識和重視程度不夠，難以徹底擺脫知識本位的學習理念，將理論學習、最終成績看得很重，而把實踐能力、實踐過程當作無足輕重的事。

第三，實驗課上，主要以理論教學為主，沒有得到學生重視，學生根據(jù)實驗指導書照抄實驗目的、實驗原理、實驗內(nèi)容，每次實驗結(jié)束發(fā)現(xiàn)學生對實驗的原理都解釋不清楚。教師不僅從實驗方法、步驟、注意事項方面進行一一講解，而且還需手把手進行實驗演示，在檢查學生演示實驗結(jié)果時學生一知半解，機械式的操作，不能靈活的將實驗現(xiàn)象與理論知識有機的聯(lián)系在一起。學生的學習幾乎處于被動狀態(tài)，達不到實驗教學的目的。

第四，實驗課的考核方式不完善，實驗課多以出勤、實驗報告的形式給出，對學生的考核不全面。這種形式主義，使得部分學生“渾水摸魚”，進實驗室后對待實驗不認真，小組的成員在進行實驗內(nèi)容的時候，有些學生卻忙于抄襲上次課的實驗報告，學生的分數(shù)不能如實反映學生掌握知識的真實水平。

2. EDA軟件在電子技術(shù)實驗中的應用

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

EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言VHDL完成設(shè)計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、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)計的效率和可操作性，減輕了設(shè)計者的勞動強度。

1)將EDA軟件應用于電子技術(shù)實驗教學，以實踐促理論，用理論指導實踐。

以往的教學方法側(cè)重于理論知識講解，十分抽象,無法實現(xiàn)軟硬件結(jié)合而產(chǎn)生的直觀現(xiàn)象，在電子技術(shù)實驗中引入EDA軟件教學，以HDL語言示例和MAX+plus II、Protel、Altium Designer、multiSIM10等電子電路設(shè)計與仿真工具教學軟件引入課堂演示，加深和引導學生對電路設(shè)計的感性認識?？此浦貙嵺`、輕理論的教學方法既有利于激發(fā)學生的學習熱情，通過實驗實踐，掌握理論，在實踐中鞏固理論，用理論指導實踐，從而達到較好掌握知識的目的。，

2)將EDA軟件應用于電子技術(shù)實驗教學，豐富實驗教學內(nèi)容。

通常實驗中‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式所講的實驗內(nèi)容多年一成不變，不能激發(fā)學生的興趣。引入EDA軟件實驗教學，重視實驗內(nèi)容的趣味性和實用性，更新精心設(shè)計每一個實驗，讓學生產(chǎn)生新鮮感，從而激起他們的興趣。

3)將EDA軟件應用于電子技術(shù)實驗教學，能夠提高設(shè)計效率。

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

3. 設(shè)計舉例

應用EDA軟件設(shè)計出一個555定時器的應用電路，這是一個模擬電子電路和數(shù)字集成電路的混合電路設(shè)計，包含三極管開關(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)字電路實驗箱上連接線路，由于器件種類多，器件的選擇和連接稍有不慎，將會影響實驗效果。采用EDA軟件仿真此電路卻能夠節(jié)約時間，先觀察實驗現(xiàn)象，若不正確，修改設(shè)計再仿真，得出滿意的結(jié)果后，再到實驗箱上去連接電路。將軟件設(shè)計和硬件實現(xiàn)結(jié)合起來，學生的學習興趣得到提高，授課效果有所改善。

4. 結(jié)語

將EDA仿真軟件與電子技術(shù)實驗教學相結(jié)合，既能提高實驗教學的質(zhì)量和效率，又能能夠使學生加深對電路原理的掌握，理論聯(lián)系實際，建立學生的感性認識，激發(fā)和培養(yǎng)學生的學習興趣，引導他們進行實踐階段學習，鼓勵學生實驗創(chuàng)新。在理論教學與真實實驗之間架起一座溝通的橋梁，對更新實驗教學方法，提高實驗教學質(zhì)量，降低實驗成本，改善實驗教學效果能夠起到很大的促進作用。

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

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[3]田麗萍.淺談加強電子技術(shù)課程實驗教學環(huán)節(jié)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,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，湖北棗陽人，研究生，講師，通信自動化教研室主任，研究方向：控制理論與控制工程。