EWB軟件在《電子技術》實驗教學中的應用

齊祥明 (安慶職業(yè)技術學院電子信息系，安徽 安慶 246003)

EWB軟件在《電子技術》實驗教學中的應用

齊祥明 (安慶職業(yè)技術學院電子信息系，安徽 安慶 246003)

電路仿真EWB軟件在《電子技術》課程實驗教學中具有重要作用。結合《電子技術》課程實驗教學，具體闡述了EWB軟件在《電子技術》課程實驗教學中的應用情況。教學實踐表明，利用EWB軟件不僅可以強化學生的理論知識，還可以提高其實際動手能力，對提高《電子技術》課程實驗教學質量提供了幫助。

EWB軟件；“電子技術”；仿真

電子工作平臺(Electronics Workbench，EWB)是一個功能強大的電子仿真軟件，其中仿真和電路分析模塊中存在大量電子元器件和電子測量儀器(如函數發(fā)生器、雙蹤示波器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀等)，最大程度地彌補了實驗室中元器件不足的缺點。在調試電路時，可以方便地在界面上實時改動元器件參數，其電子工作平臺還具有強大的分析功能，如暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點和蒙特卡羅等[1]。此外，EWB軟件仿真演示效果形象逼真，如發(fā)光二極管可以發(fā)光，蜂鳴器可以發(fā)出不同聲調的聲音，仿真效果很好。下面，筆者結合教學實踐，對EWB軟件在《電子技術》課程實驗教學中的應用進行闡述*安慶職業(yè)技術學院教研項目(2010jyxm013);(2010JGKC014)。。

1 模擬電子技術仿真實例

模擬電路中基本放大電路靜態(tài)工作點分析很重要，但學生一般很難正確判斷三極管的工作狀態(tài)[2]。由于EWB軟件具有直觀的電路直流分析和交流分析功能，可以在課堂教學中采取邊講解邊演示的方法來解決上述問題。以單管共發(fā)射極放大電路為例(見圖1)，通過改變電路元器件的參數來觀察輸出信號的變化。在進行直流分析中可以通過觀察圖1中節(jié)點2、4和5的電壓變化，即可判斷三極管工作狀態(tài)。在直流分析的基礎上進行交流分析時，可以選取集電極為研究對象，從而得到幅頻特性曲線和相頻特性曲線(見圖2)。此外，可以在輸入端加小信號，通過虛擬的示波器來觀測輸出信號的截止和飽和失真波形。仿真軟件EWB軟件借助虛擬現實技術，使學生能夠自由選擇和更換元器件，并通過改變電路元器件的參數來觀察輸出信號的變化，非常直觀，因而學生十分容易理解并掌握相關理論知識。

圖1 單管共射放大電路圖 圖2 交流分析圖

2 數字電子技術仿真實例

在教學中要求學生掌握邏輯函數表達式、真值表和邏輯電路圖3者之間的相互轉換關系，在很多電路分析和設計中都要進行邏輯函數的化簡和轉換，無論采用公式法還是卡諾圖法都很繁雜，而且學生容易出錯[3]。由于EWB軟件能快速模擬、分析和驗證所設計電路的性能，因而利用EWB軟件中的邏輯轉換器可以很好地解決上述問題。以3人表決器電路設計為例(見圖3),首先從儀表工具欄中調出邏輯轉換儀，雙擊打開選中變量ABC，軟件會自動生成真值表，根據3人表決器邏輯功能給出Y值，點擊轉換最簡表達式按紐，其下方會出現表達式Y=AB+AC+BC，再點擊表達式轉換電路圖按紐，即可得到相關電路。由此可見，用EWB軟件進行數字電子技術仿真實驗的優(yōu)點是器件使用方便，操作簡單靈活。

圖3 3人表決器電路圖 圖4 十二進制計數器

時序邏輯電路是數字電子技術的重要內容，要求學生掌握電路分析和設計方法，會使用觸發(fā)器、計數器、寄存器等集成芯片。以用同步清零的二進制計數器74LS163和四輸入與非門74LS20設計十二進制的計數器為例(見圖4)，常用方法是先分析芯片的管腳功能，再分析計數時4個輸出端在時鐘信號作用下的狀態(tài)，最后拓展為設計N進制計數器。如果利用EWB軟件提供的邏輯分析儀，可直接得到4個輸出端的時序圖。上述芯片仿真比理論分析更容易被學生接受，從而激發(fā)其學習興趣。

3 電子設計實例

圖5 趣味閃燈電路圖

在學習《電子技術》課程后，要求學生能進行一些簡單的課程設計，如報警器制作、交通燈設計、數字鐘設計等。555時基電路是一種非常有用的器件，其具有定時精度高、電源電壓范圍寬、輸出電流大等優(yōu)點，可組成各種波形的脈沖振蕩電路、定時延時電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應用于自動控制、通信等領域。以555定時器構成的趣味閃燈設計為例，傳統(tǒng)設計方法是先論證設計方案，選擇合適的元器件，再在萬能板上焊接和調試并排除出現的故障，整個過程費時費力。為解決上述問題，可以采用EWB軟件進行仿真設計。趣味閃燈電路圖如圖5所示。由555時基電路構成多諧振蕩器并產生矩形脈沖信號，其中C1是充電電容，通過C1和R4可以改變電路振蕩頻率，而調整R4還可改變輸出信號的占空比，從而改變2個不同顏色的發(fā)光二極管輪流導通時間。由此可見，通過EWB軟件進行仿真時操作靈活，使電路調試變得快捷簡便。

4 結 語

在《電子技術》課程實驗教學中采用電路仿真EWB軟件，既能最大程度地彌補實驗元器件的不足，又能在教學中隨時進行操作演示和電路分析。由此可見，利用EWB軟件進行《電子技術》課程實驗教學具有分析直觀、操作簡便靈活的特點，不僅可以強化學生的理論知識，還可以提高學生的動手實踐能力，因而受到學生的歡迎。今后，要進一步完善仿真實驗教學案例，使電路仿真EWB軟件在《電子技術》實驗教學中發(fā)揮更大的作用。

[1]李良榮.EWB9電子設計技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]胡宴如.模擬電子技術[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]胡錦.數字電路與邏輯設計[M].北京：高等教育出版社，2004.

2013-05-22

齊祥明(1973-)，男，碩士,副教授，現主要從事通信信號處理和電子技術方面的教學和研究工作。

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A

1673-1409(2013)28-0130-03

[編輯] 李啟棟