ＥＷＢ仿真软件在电子技术教学和实验中的应用

摘要：介绍了EWB电子设计仿真平台，并将其用于电子技术基础的课堂理论教学中，方便了课堂演示实验，提高了课堂教学的效果。分析了传统实验和仿真实验的优缺点，提出了将传统的实验教学与基于EWB平台的仿真实验相互结合，建立综合开放性的实验教学模式，全面培养学生的动手能力，激发学生的创新意识，提高了教学实验质量。

关键词：EWB；电子技术；课堂教学；实验教学

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)26-1859-02

The Application of EWB Simulated software in Teaching and Experiment of Electronic Technology

LIN Jing, WANG Kai

(Department of Mechanical and Information TechnologyMaoMing Vocational and Technology College, MaoMing 525000, China)

Abstract: The function of Electronic Workbench is introduced in this paper, and It was used in teaching of electronic technology to improve the teaching effect. The advantaging and default of the Traditional experiment and the Virtual experiment was analyzed. An experiment mode was put forward which combine the Traditional experiment and the Virtual experiment to improve the students" practice abilityand innovation consciousness. The teaching effect is well improved.

Key words: EWB; electronic technology; classroom teaching ;experiment teaching

随着计算机技术的飞速发展，EDA技术特别是计算机仿真系统越来越普及，在电子电路中也不例外，作为电子技术这样一门技术基础课, 很好地将计算机仿真技术应用到课堂教学和实验环节中，是更新课程内容的需要, 也是培养学生掌握现代电子技术，锻炼和提高学生动手能力和实践创新能力的需要。

1 EWB软件简介

电子工作台（Electronic Workbench，简称EWB）。是由加拿大Interactive Image Technologies公司推出的一款电路分析和设计软件。最新的版本为 Mutisim10 涵盖了电路仿真、PCB设计、FPGA设计等领域，但由于EWB小巧易用，功能强大，仍得到了广泛的应用，能进行模拟电路、数字电路以及混合电路的仿真。它的器件库中包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入。同时它提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等测试仪器，用户可以方便地测试各种电路参数。在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易掌握的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内。利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的数值和输出波形。

2 应用EWB软件，提高电子技术理论教学效果

在传统电子技术的教学中, 理论教学一般与实验分开进行, 有时也在课堂上进行一些简单必要的演示实验, 由于需要动用仪器设备, 实验耗时多, 实验操作难度也大, 很难在课堂上将理论讲解与实验演示有机地结合进行，造成一些知识点抽象，学生难以理解，如果将仿真软件应用于电子电路的教学中, 使理论教学与虚拟实验紧密结合,在虚拟实验的演示下, 使教学知识更加容易理解, 使抽象知识变得更加直观。

单管放大电路如图1为例,用EWB软件可以方便直接测量电路的数值计算，如静态工作点是否和计算一致，如图2所示可测量对应结点的如图中标注的2、5、6点的电压。可以直接观察比较电路的输入输出波形的幅度、相位，可以改变可调电阻，观察改变静态工作点对失真的影响，分析放大电路的频率特性如波特图等如图5。

在模拟电路、数字电路教学中都可以应用对所分析电路进行工作原理演示、在教学中还可进行瞬态分析、傅里叶分析、零极点分析、传输函数分析、交直流灵敏度分析等，在数字电路的教学中进行电路原理分析和电路功能验证等。特别是对于在一般实验设备不易演示的过渡过程的演示特别形象和直观，使实验演示能在课堂教学得以充分发挥。调动学生的课堂积极性，能取得良好课堂教学效果。

3 应用EWB仿真，提高电子技术实验教学效果

3.1 传统电子技术实验的不足

传统的实验教学是一种在教师指导下，学生亲自实践的教学方法。这种方法在学生实验的初级阶段进行基础实验训练时，是十分必要的，它可以培养学生掌握基本的实验方法，学会正确使用仪器和操作技能，训练学生记录与处理数据、分析误差、绘制图表的能力，并养成细心观察的习惯。传统的实验教学是依附于理论课的，是以验证理论为主的教学，是“验证性”实验。实验指导书将实验目的、任务、实验线路、操作步骤、仪器使用、数据表格，甚至计算公式等一一给出，学生按照实验指导书规定的实验内容、实验方法及实验步骤，在实验箱上，一步一步地做，将测得的数据填入给定的表格，实验即告结束。这样做实验的优点是针对性较强，指导较方便，进行比较顺利，实验基本能够按期完成。但这种做法，不利于学生创造性的发挥。传统的验证性实验严重制约着学生创新意识的培养，阻碍学生主动探索的积极性。

3.2 应用EWB仿真软件实验的优势

3.2.1 应用EWB可以丰富实验内容，降低实验成本

用EWB 软件做实验,实验环境是一个虚拟环境,克服实验室仪器设备与元器件在品种、规格和数量上不足的限制。可方便的进行元器件功能验证实验，电路分析测试实验，利用软件的分析功能对电路进行测试分析直流工作点计算、非线性器件小信号模拟计算、直流转移特性分析、直流传输曲线与直流灵敏度分析、频率响应的计算和分析、电路噪声分析、瞬态分析、离散付立叶分析、温度扫描分析、传输函数分析等, 甚至温度对电子电路的影响分析均可仿真模拟出来, 其分析可由打印输出, 从而获得仿真模拟结果如图、图所示利用虚拟仪器可以显示电子电路设备电路中任意节点的瞬态电压波形、频响曲线、相频曲线, 甚至任意电子器件的瞬态电流波形, 功耗曲线、阻抗曲线等并可将任一区域放大, 以利观察其细节部分。

3.2.2 应用EWB软件，打破空间限制，学生可以自由设计电路，激发学生的实验积极性

传统的实验需要用到许多专门的仪器,而实验室的规模和开放时间是有限的,学生在课后的时间无法继续自己的实验。以EWB为基础的实验教学,打破了空间和时间的限制,克服了传统实验教学必须在规定时间、规定的地点进行这一弊端。软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具,是一个全开放性的仿真实验平台, 学生可以根据自己

的兴趣爱好完成实验室提供的实验项目,也可以根据自己的一些新的想法,完成一些实用的开发项目,或参与科研项目中的一些子项目或功能模块。利用EWB电路仿真软件，可直接在计算机上进行电路设计，然后通过仿真分析即可获得实际的信号波形及关键点的电流电压等参数，而且可以非常方便地修改设计电路，以便获得最佳设计效果。EWB技术的应用,为学生电子技能训练开辟了一个广阔的天地。

3.3 仿真实验存在的不足

EWB给传统的电子技术实验教学带来了很多好处，为学生电子技能训练开辟了一个广阔的天地,有利于综合设计性实验的开发，有利用学生创新能力的培养。但是，我们也应认识到，EWB仿真仅仅为我们的实验提供了一个便利的工具，利用EWB设计的电路是一个虚拟的电路，与实际电路还有本质的区别，仿真软件或用仿真软件构成的虚拟实验台,它是不能取代传统的电子技术实验的,只能起到辅助的作用。在对培养学生的实际操作能力，特别是电路调试、故障排除等能力的培养，对元器件、仪器设备等的感性认识方面都暴露出不可避免的缺点。

3.4 EWB仿真与电子技术实物实验结合的实验模式探索

根据传统实验教学和EWB仿真实验优缺点，我们认为必须将两种实验教学方法紧密结合起来，形成一种传统硬件实验教学与计算机仿真软件教学相结合的模块式实验教学新模式。具体做法是，把原有电路课程实验教学改革为两大模块，软件模拟实验、基本仪器仪表使用和硬件电路实验。软件模拟实验主要培养学生应用最新的计算机技术分析与设计电路的能力；基本仪器仪表使用和硬件实验主要培养学生基本实验技能。这样，既培养了学生的基本实验技能与实验能力，又让学生了解了当前电子设计领域的先进技术。传统的实验教学方法与新型的计算机仿真教学相互结合的开放性的实验教学模式流程图，如图6所示。

4 教学效果

在电子技术理论和实验教学中，引入EWB软件，使实验演示能在课堂教学得以充分发挥。调动了学生的课堂积极性，能取得良好课堂教学效果。把传统的实验教学方法与新型的计算机仿真教学相互结合，建立综合性、开放性的实验教学模式，而且通过训练，学生在掌握正确的测量方法和熟练使用仪器、综合分析电路和培养创新能力等方面都有较明显的改善和提高，这种教学模式有利于培养学生的动手能力和创新能力，有利于实验教学质量的提高。利用EWB软件可以极大的提高电子技术基础的课堂教学和实验教学效果。

参考文献：

[1] 钟文耀,段玉生.EWB电路设计入门与应训练[M].北京:清华大学出版社,2004.

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[3] 牛君.应用EWB探索数字电子教学的新模式[J].石家庄职业技术学院学报,2006,(4):57-59.