EDA技術(shù)在“通信電路原理”教學中的應用探討

重慶交通大學信息科學與工程學院 張生軍 王宏剛 吳世勛

EDA技術(shù)在“通信電路原理”教學中的應用探討

重慶交通大學信息科學與工程學院 張生軍 王宏剛 吳世勛

“通信電路原理”課程作為電子類專業(yè)的專業(yè)課，不僅需要學生掌握模電、數(shù)電等電路的基礎(chǔ)知識，還需要掌握通信系統(tǒng)的基本知識。在教學中，我們發(fā)現(xiàn)不少電子專業(yè)學生，由于缺乏通信系統(tǒng)知識，這給通信電路原理課程的教學帶來了不少困難。通過多年實踐，我們發(fā)現(xiàn)通過電子設(shè)計（EDA,Electronic Design Automation）技術(shù)，以計算機為工作平臺，融合電路設(shè)計、信號分析等技術(shù)，有助于學生更好的學習和理解高頻通信電路原理。

EDA 通信電路 輔助教學

一、概述

EDA作為一種輔助電子設(shè)計技術(shù)，不僅可以用于常見的電路圖繪制和pcb版生成，而且它可以進行電路輔助仿真，這為電路設(shè)計提供了更直觀和便攜方式。EDA 技術(shù)已經(jīng)成為一個獨立的學科，具體包括芯片級EDA、電路級EDA、PCB設(shè)計EDA集成電路（IC）得到廣泛應用，大規(guī)模集成電路設(shè)計一般都是通過EDA工具實現(xiàn)電子產(chǎn)品從設(shè)計、實驗到定型的仿真分析和設(shè)計。對于通信電路原理的初學者來說，通過EDA工具不僅可以分析諸如濾波器、高頻信號放大器、正弦波振蕩器、頻率變換電路、調(diào)制與解調(diào)電路、鎖相環(huán)路與頻率合成等基本電路，而且可以通過對各種參數(shù)的修改和調(diào)整來查看各個電路的輸入輸出變換情況，從而更直觀地學習電路的不同特性。

本文以本課程為例，通過對課程特點的分析、EDA技術(shù)特點的簡介和EDA在電路教學中的應用幾個部分，介紹在本課程教學中，如何更好地利用EDA技術(shù)將在一定程度上提高學生學習的積極性和有效性。

二、課程特點分析

本課程目的是通過課堂講授、實驗教學和課外作業(yè)使學生掌握通信系統(tǒng)中將基帶信號變換成射頻信號及其反變換過程中所需要的主要功能電路的工作原理、分析方法和典型電路，包括濾波器、高頻率小信號放大器和功率放大器、正弦波振蕩器、頻率變換電路、調(diào)制與解調(diào)電路、鎖相環(huán)路與頻率合成等。

在教學組織形式方面，采用適合突出學生主體性的課堂教學組織形式，促進學生積極主動學習。利用啟發(fā)式教學，在講課時注意先提出問題，如信號傳輸中為什么要調(diào)制，接收機中為什么要混頻，給學生一個思考過程再往下講。在學風好的班級對有些章節(jié)以學生自學為主，教師重點講授為輔。以寢室為單位協(xié)同學習，組織專題討論，充分調(diào)動學生學習的積極性。

三、EDA通信電路仿真

對于通信電路來講，通常都具備高頻、高速的特點，這些電路不宜直接觀察到某個時刻的運行狀態(tài)。然而通過使用EDA通信電路仿真工具，我們可以從時間域、頻率域等對電路中不同器件的電壓、電流、增益等屬性進行記錄和分析，這將有助于電路的設(shè)計和性能分析，對于通信電路的學習有較大幫助。

通常來講，通信電路仿真分析主要有以下幾個方面：時域分析Time Domain(Transient)/瞬態(tài)分析法，該分析主要用于研究電壓、電流隨時間的變化的情況，掃描變量是時間，在分析中需要設(shè)定起始時間、截止時間、步長等疾病信息，在動態(tài)電路的過渡過程、正弦穩(wěn)態(tài)、非正弦周期電流電路分析時常常使用這種方法。交流掃描法，在采用VAC（交流電壓源，以頻率為變量）的電路中，我們可以采用這種電路分析方法，以信號頻率為掃描變量，用于分析電路的幅頻響應、相頻響應、轉(zhuǎn)移函數(shù)等屬性。

四、EDA在電路教學中的應用

我們以通信電路中的LC濾波器為例說明EDA在輔助教學中的應用。在通信系統(tǒng)中，濾波用于在信號中選擇某些頻率分量通過或者阻止某些頻率分量通過。

從頻率特性看，濾波器主要包括幅頻、相頻特性。通常用于描述的主要參數(shù)包括：輸入、輸出阻抗，中心頻率（帶通）、3dB帶寬、帶內(nèi)衰減、帶內(nèi)不平度、帶外衰減、群延時等。教材中常用的濾波器主要參數(shù)講解幅頻圖，雖然可以表明低通濾波器各個參數(shù)之間的關(guān)系和某些關(guān)鍵值得定義，但是對于剛接觸該門課程的同學來講還是會感覺比較抽象。如果我們通過EDA構(gòu)造一個LC濾波器，并通過時域分析法分別查看電路圖中各點各處的電壓變化情況，同樣，我們可以采用交流掃描分析方法，可獲得電路的幅頻響應、相頻響應、轉(zhuǎn)移函數(shù)等相應曲線。通過這種方式，學生可以更直觀的了解LC諧振電路的頻率響應特性，從而進一步了解濾波器的濾波原理。

通過與傳統(tǒng)通信電路原理學習方法相比，采用EDA方式教學，不僅有助于講課過程中通信電路基本單元的教學，給學生以動態(tài)的方式實時展示各個電路的特征和屬性；而且通過EDA工具學生可以在課后以更簡便的方式進行知識的擴展，通過對知識點存在的問題進行EDA仿真，可以輔助知識的理解和電路的設(shè)計。

通過本篇論文的簡述，我們了解了EDA技術(shù)作為通信電路的輔助教學手段在“通信電路原理”課程教學中的應用。EDA不僅有利于快速驗證常用基本電路的各項指標屬性，也有利于初學者快速理解基本通信電路原理。因此，在“通信電路原理”教學中使用EDA有其必要性和合理性，值得在學生和教師中推廣。

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[3]陳 雋，蔡金燕，李 剛．基于Pspice的測試性驗證與評估系統(tǒng)的設(shè)計[J]．信息技術(shù)，2011

ISSN2095-6711/Z01-2015-04-0153