EWB在電路實驗仿真中的應用

摘要:電路是許多理工類專業基礎課程的重要內容。將EWB仿真軟件應用到電路知識的理論演示和實驗仿真中，是利用現代科技提高教學效率的重要工具和手段。

關鍵詞:電路實驗;仿真技術;EWB軟件

電路分析與計算是電工基礎、電路理論、模擬電子技術、數字電子技術等理工類專業基礎課程的重要教學內容。學習電路知識既要從理論上分析和推導，又要在實踐中驗證和應用。傳統的教學模式教學效果難以保證，即使想利用仿真技術輔助教學，一則以前的計算機速度慢，二則當時的仿真軟件操作復雜，在實際工作中也難以普及。本文通過對電路課程教學現狀和EWB軟件特點的分析，提出模擬仿真技術在電路實驗中應用的技術高效性和應用可行性。

一、電路課程的教學現狀分析

電路課程是許多理工類專業的基礎課程，學好電路課程，不僅需要打好理論基礎，更重要的是搞好實踐操作訓練。電路知識的抽象性和實踐性是許多學生感到難學的根本原因，傳統的教學模式一般是在教室講授理論，在實驗室做實驗、訓練技能，即使是條件較好的學校，由于受時間、場地、設備等各方面因素的影響，一般也很難按實驗實訓大綱的要求完成實驗實訓任務。隨著計算機的飛速發展，實驗仿真技術為我們帶來了全新的教學觀念和教學模式。作為電路課程重要組成部分的電路實驗能否利用計算機模擬仿真?復雜的操作一直制約著電路仿真技術的普及。電路仿真專用軟件EWB的問世，使得電路實驗的計算機仿真變得操作簡單、結果直觀。將EWB應用到電路知識的理論演示和實驗仿真，可以增加學生的感性認識，增強學生的理論水平，提高學生的操作技能，是利用現代科技提高教學效率的重要工具和手段。

二、EWB仿真軟件的特點

EWB是Electronics Workbench(電子工作臺)的簡稱，是加拿大Interactive Image Technologies公司開發的專用電路仿真分析和設計軟件。該軟件提供了內容豐富、品種齊全的元器件庫，包括分立元件、模擬集成電路、數字集成電路、混和集成電路等數千種元器件;提供了萬用表、示波器、掃頻儀、函數發生器、字符發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器等多種虛擬儀器設備;提供了對電路的瞬態分析和穩態分析、時域分析和頻域分析、線性分析和非線性分析、噪聲分析和失真分析等常規電路分析方法;提供了離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析和電路容差分析等高級分析方法。該軟件可以對各種模擬電路、數字電路和混和電路進行多種仿真實驗，適合各層次學生使用。由于元器件庫中提供了各種元器件的理想值，因此仿真結果也就是該電路的理論值，這有利于驗證電路的理論分析結果。同時，元器件的真實參數和故障設置(如開路、短路、不同程度漏電等)，可以觀察到電路工作的實際狀況和不同故障情況條件下電路的異常情況。另外，通過從生產廠的產品使用手冊中查找元器件參數來新建或擴充已有元件庫，可以極大方便使用人員。與常用線路分析軟件(如SPICE)和常見線路排版軟件(如PROTEL)的兼容，還可以滿足各類人員的各種需要，更進一步地提高了軟件的使用范圍。

三、EWB技術的高效性

利用EWB軟件進行實驗仿真，可以在計算機上進行電路設計、模擬仿真、檢測調試等以前只能在實驗室完成的工作。只要擁有計算機，裝上EWB仿真軟件，就相當于擁有一個設備先進的電子組合實驗室。利用EWB進行實驗仿真，操作過程類似實際實驗;選用的元器件和儀器與實際情形非常相近;繪制電路所需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏上選取;元器件品種齊全，儀器設備豐富;對電路的輸入采用原理圖輸入方式，易學易懂;軟件提供的虛擬儀器與實際儀器的外形和操作基本一致，可以像實際一樣調節和使用，因此，通過電路仿真，既可測量電路工作的性能指標，又可熟悉儀器的使用方法。利用EWB技術，既解決了購買高檔儀器和大量元器件的困難，又避免了儀器設備損壞和人身安全危險等不利因素。強大的仿真功能使EWB可以完成電工基礎、電工學、電路理論、模擬電子技術、數字電子技術等多門課程幾乎所有的演示和學生實驗。同時，直觀的電路圖形顯示和形象的測試結果使操作者有身臨實驗室使用真實儀器的感覺和效果。利用EWB進行電路實驗仿真教學，有利于學生對理論知識的理解和掌握，有利于培養學生的實踐操作技能和電路分析能力，有利于學校和教師的實踐性教學管理，有利于學校提高科技水平，也有利于學校資金的使用效率。由于不受時空和資金限制，教師的教學和學生的學習都變得非常方便，更有利于突出以學生為中心的開放式教學模式。這種以虛代實、以軟代硬的仿真教學手段，其高效性顯而易見。

四、EWB應用的可行性

EWB作為一種優秀的電路技術實驗實訓工具和輔助教學手段，它既可彌補實驗儀器和元器件的不足，還可排除材料消耗和儀器損壞的不利，可以幫助學生更快、更好地掌握課堂講述的內容，加深對概念、原理的理解，是一種高效電路仿真軟件。與其它的電路仿真軟件相比，它改變了一些電路仿真軟件采用文本方式輸入電路的不便之處，采用原理圖輸入方式創建電路，實驗仿真所需的元器件和測試儀器均可直接從屏上選取，形象直觀的工作界面、簡單方便的操作方法，只要具有一般的計算機操作技術均能在數小時內學會EWB的基本操作。同時，根據使用對象基礎不同，可以把實驗內容分層劃級供各層次學生選擇使用。凡計算機和英語水平達一級以上的學生均可應用EWB進行實驗仿真。從實際使用情況來看，只要教師對教學過程設計恰當、教學內容把握適度，各類大中專業學校均可利用EWB進行電路仿真實驗。這種寬范圍、多層次應用特點，可以保證在各類電路課程中應用EWB是可行的。

五、結束語

利用計算機仿真技術模擬電路實驗，目前在各類大中專學校的實驗實訓教學工作中開始使用，與傳統教學模式相比，教學效率較為理想。將計算機仿真應用到實驗教學，是目前利用計算機進行輔助教學的一個應用熱點。它將對傳統的教學模式、教學內容、教學方法、教學手段和課程結構產生深遠影響。

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