仿真軟件EWB在電子技術(shù)課程教學(xué)中的作用

摘#8195;要:本文介紹了利用EWB電子仿真軟件作為電子電路課程輔助教學(xué)手段的實(shí)例及其意義。

關(guān)鍵詞:電子技術(shù);仿真;EWB

電子技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，電路的特性曲線、元器件參數(shù)等十分抽象，只講理論分析，學(xué)生不易理解和掌握，要想學(xué)好電子技術(shù)，必須通過實(shí)驗(yàn)來幫助解決。所以說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)好電子技術(shù)必不可少的環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證一些理論分析和計(jì)算結(jié)果，可測試一些元器件參數(shù)及電路的特性，為此，實(shí)驗(yàn)老師會花費(fèi)很長時(shí)間來準(zhǔn)備一次實(shí)驗(yàn)，從元器件的篩選，電路的搭建，元件的焊接，儀器儀表的調(diào)試等，都很費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢，等到用實(shí)際電路進(jìn)行操作時(shí)，各種參數(shù)不易控制，元件損壞常有發(fā)生，再加上實(shí)驗(yàn)室儀器儀表的不完備，演示結(jié)果，往往不盡如人意，影響教學(xué)效果。

我們要開發(fā)一種產(chǎn)品，也得通過實(shí)驗(yàn)來調(diào)試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，傳統(tǒng)的做法是:先構(gòu)思和繪制出電子電路原理圖，采購元器件，在實(shí)驗(yàn)板或?qū)嶒?yàn)臺上搭建和焊接電路，再通上電源進(jìn)行調(diào)試，用各種各樣的儀器，如萬用表、信號源、電壓表、電流表和示波器等，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、調(diào)試，拆換元器件，最后得到樣機(jī)，在此過程中，可能會遇到這樣和那樣的問題，是件非常不容易的事情，也會花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢。

一、電子電路仿真軟件EWB

EWB(electronic workbench)軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的專門用于電子線路仿真的“虛擬電子工作臺”軟件。 與其他仿真軟件相比，EWB有很多優(yōu)點(diǎn):界面直觀，操作方便，易學(xué)、易用，真實(shí)、準(zhǔn)確，可實(shí)現(xiàn)大部分硬件電路實(shí)驗(yàn)的功能。它采用圖形方式創(chuàng)建電路，在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)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;使用虛擬的測試儀表控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測量結(jié)果。EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其他流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。是一款非常實(shí)用的仿真軟件，非常適用電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、電路分析，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的理想工具，也是電子電路課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，非常好的電子線路實(shí)訓(xùn)工具。

二、EWB虛擬電子工作平臺的應(yīng)用實(shí)例

下面就用EWB仿真單管放大電路，用電壓表、電流表測量出靜態(tài)狀態(tài)下的電壓和電流，用示波器觀察波形，并可粗略測量出放大電路的交流放大倍數(shù)，步驟如下:

1.啟動(dòng)Multisim 8

Multisim 8是EWB的升級版本，啟動(dòng)界面如圖1，并在它的工作臺上繪制出共發(fā)射極放大電路圖，元器件和各種儀器儀都可以在工具欄中選用，再把元件和儀表用導(dǎo)線連接起來，位置和連接點(diǎn)可以調(diào)整。

圖1Multisim 8的界面

2.電路調(diào)整

創(chuàng)建仿真電原理圖完成后，如圖2所示，先進(jìn)行信號發(fā)生器的設(shè)置，雙擊XFG1的信號發(fā)生器圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖3所示界面。設(shè)置交流信號，頻率為lkHz，幅度為1mV。

圖2共發(fā)射極放大電路連接圖(仿真前)

3. 運(yùn)行仿真

按下軟件的仿真開關(guān)，運(yùn)行仿真。雙擊XSC1的雙通道示波器圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖4所示界面。調(diào)節(jié)信道 A、B的刻度(A通道為2mV/Div，B通道為50mV/Div)，使波形有一定的幅度，調(diào)節(jié)時(shí)基刻度為(500μs/Div)，使波形便于觀察。調(diào)整電位器RP，使輸出波形幅度最大且不失真，反復(fù)調(diào)整，直到最佳。電位器RP的調(diào)整方法:單擊電位器RP選中，按鍵盤上的A鍵(按鍵盤A鍵電阻百分?jǐn)?shù)增大，按鍵盤Shift+A鍵電阻百分?jǐn)?shù)減小)，調(diào)整最好在停止仿真時(shí)進(jìn)行，調(diào)整后再運(yùn)行仿真。反復(fù)調(diào)整，直到波形幅度最大，且不失真。由圖4可以讀得輸入信號的波峰峰值為VA=1.928mV。同樣，可以測出輸出信號的波峰峰值為VB=112.005mV。所以，電路的放大倍數(shù)Au=128.387/1.970=58.09倍。

圖4 雙通道示波器設(shè)置

這時(shí)，由圖5中的電流表和電壓表，可以看到晶體管的靜態(tài)工作電流:

Ic=3.50mA，IB=0.035mA，UCE=8.499V-3.534V=4.965V。

圖5 調(diào)節(jié)后電壓表、電流表顯示情況(仿真后)

還可以在電路中，連接上波特圖示儀測試電路的幅頻特性曲線，連接失真度測量儀可以測量出放大電路的失真度。由晶體管放大電路仿真實(shí)例可以看出:EWB仿真軟件，可以搭建各種各樣的電路，并能快速準(zhǔn)確地對電路性能進(jìn)行仿真分析，可以完成模擬電子電路和數(shù)字電子電路課程中各種實(shí)驗(yàn)，還可以用于復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證。

三、在技工學(xué)校電子技術(shù)教學(xué)中引入EWB的必要性

技工學(xué)校的學(xué)生，基礎(chǔ)比較薄弱，理解問題，分析問題的能力相對較差，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不適應(yīng)社會的需要，電子技術(shù)日新月異，電子產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用也越來越廣，計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，在這信息高速發(fā)展的今天，需要更多懂得電子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)工人，去從事開發(fā)、生產(chǎn)電子產(chǎn)品，要想在較短的時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)出大批的技術(shù)工人，就需要有一種新的教學(xué)方法。從目前來講，把EWB電子仿真軟件引入到課程教學(xué)，無疑是最佳選擇。

技工學(xué)校電子實(shí)驗(yàn)室投入不足，由于實(shí)驗(yàn)條件差，沒有足夠?qū)嶒?yàn)儀器設(shè)備，教材中應(yīng)該學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)而不能做，教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)也大打折扣，這都影響教學(xué)效果，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引入EWB電子電路仿真軟件，正好彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。

EWB給我們提供了大量的各種各樣的電子元器件、集成電路、各種信號源、儀器儀表等，簡直就是一所功能強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)室，各種元器件，即選即用，參數(shù)的調(diào)整隨時(shí)進(jìn)行，先進(jìn)的儀器儀表，按需調(diào)用，仿真畫面生動(dòng)、形象，通過EWB軟件輔助教學(xué)可使實(shí)驗(yàn)與理論有機(jī)地結(jié)合，有利于學(xué)生對概念、原理的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。在EWB軟件中都是虛擬的元件、儀表，可以隨時(shí)調(diào)換，其參數(shù)也可以更改，還可以設(shè)置短路、斷路、漏電等故障，可用示波器、電表來觀察和測量故障現(xiàn)象，學(xué)生自己可以搭建電路、修改電路，排除故障，使學(xué)生印象更深刻，學(xué)習(xí)效果更好，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力，提高學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

EWB不僅在輔助教學(xué)方面，而且在實(shí)際電子產(chǎn)品的開發(fā)方面應(yīng)用也非常廣泛，好多研發(fā)部門都把電子電路仿真軟件作為開發(fā)、分析電路系統(tǒng)的工具軟件，它的應(yīng)用可以大大縮短研發(fā)周期，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，提高效率。讓我們的學(xué)生提前掌握仿真軟件的使用，可以增強(qiáng)學(xué)生的自信心，提高其就業(yè)的竟?fàn)幜Α?/p>

四、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為電子仿真技術(shù)的普及奠定了基礎(chǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人電腦的性能不斷提高，把原先只在小型機(jī)上運(yùn)行的仿真軟件，在個(gè)人電腦上運(yùn)行也暢通無阻。只要裝上一款先進(jìn)的電子仿真軟件，對電子電路教學(xué)中涉及到的電路特性、工作曲線、元件參數(shù)就可以用仿真軟件來驗(yàn)證，通過投影儀或多媒體教學(xué)網(wǎng)展示給學(xué)生，使教學(xué)效果變得直觀形象。現(xiàn)在學(xué)校配備了大量多媒體電腦、投影儀，人們對計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的認(rèn)識越來越高，使用的越來越嫻熟，這些都為實(shí)現(xiàn)電子電路仿真教學(xué)提供了方便。

綜上所述，EWB仿真軟件在輔助教學(xué)方面，比傳統(tǒng)教學(xué)有明顯的優(yōu)越性，筆者認(rèn)為現(xiàn)在把EWB電子仿真軟件引入到電子技術(shù)教學(xué)中來，作為輔助教學(xué)的手段，是技工學(xué)校應(yīng)當(dāng)重視的問題，也是電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革的一個(gè)重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

1.電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 中國勞動(dòng)出版社，1988.

2.李良榮.EWB9電子設(shè)計(jì)技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

(作者單位:河北省保定高級技工學(xué)校)