EWB仿真技術在中職教學中的應用

馬培

摘 要

在《電子技術基礎》教學中引入EWB軟件，對一些共射放大電路，功放電路等實驗進行仿真，幫助學生理解電路的有關原理，電路實驗現象，運用顏色，圖形，運動圖象等多種手段，將無法觸摸，難于理解的電路原理真實化和形象化。解決中職電子教學中儀器數量不足種類不多學生學習困難，學習積極性不高的問題，以提高學生學習的自主性。

【關鍵詞】電子技術 共射電路 OTL功放 全加器 仿真

1 EWB軟件簡介

EWB軟件的全稱是Electronics Workbench，其實質是一個虛擬電子實驗室，提供了模擬和數字電路的虛擬實驗環境，具有和真實的實驗室一致的元器件庫和儀器儀表，還具有完整的混合摸擬和數字信號模擬功能，EWB作為一個EDA軟件，功能強大，可視化界面清晰且易學易用，學生在這個實驗環境中不僅可以精確地進行電路分析，深入理解電子電路的原理，同時可以大膽地設計簡單的電路，有利于培養學生的創新思維和創新能力。

2 共射極放大電路的EWB仿真：

在《電子技術基礎》這門課程里大家學習了共射極放大電路，現在我們通過EWB軟件來畫一個分壓偏置放大電路來研究信號的放大原理。

2.1 電路原理圖

如圖1所示。

2.2 電路的功能及各元件參數

圖中參數如下：Rb1=20KΩ，Rb2=10KΩ，Rc=2KΩ，Re=2k，C1=10uf，C2=10uf，Ce=100uf。該電路是在基本放大電路基礎上改進而成，其主要功能是改善了由于溫度，電源電壓變化等因素造成的三極管靜態工作點的改變，根據三極管的“直流負載線”的分析可知，當三極管的靜態工作點（Q點）發生了改變，改變情況是Q點要么往上跑，要么往下跑，Q點如果往下跑就會使三極管進入截止區，Q點如果往上跑就會使三極管進入飽和區，最終帶來的后果是放大器輸出的信號波形就會失真，從而影響放大器放大的質量；根據多年的教學經驗，一般的學生對信號這個概念的理解是比較困難的，在這里我們可以通過EWB軟件提供的虛擬元件和儀器，畫出一個分壓式偏置放大電路，然后通過信號發生器和示波器來觀察輸出的信號波形，以及信號波形是否產生了失真，同學們通過軟件的運行效果實實在在的在電腦上看到信號波形，這樣能夠使同學們對放大電路的理解從一個感性的認識到理性的認識。

2.3 仿真后的實驗總結

通過對該電路仿真我們看到了在放大器的輸入端輸入一個幅度較小的正弦波信號，在放大器的輸出端通過示波器顯示框觀察我們發現波形的幅度更大，并且輸入信號的相位和輸出信號的相位發生了變化，剛好相差180度，這種現象我們稱為反相或者叫倒相，由此可以得出共射放大電路對信號進行了倒相放大的原理。

3 OTL功率放大電路的EWB仿真

在《電子技術基礎》課程里大家學習了OTL和OCL功放電路，OTL和OCL電路的區別OTL是單電源供電，輸出有耦合電容，OCL是雙電源供電，輸出無耦合電容，由于功率放大電路元件較多學生理解起來比較困難，OCL電路使用兩個電源供電，給使用維修帶來不便，在現行功放電路中，使用更為廣泛的是單電源供電的OTL電路，現在我們通過EWB來畫一個OTL功放電路來看一下電路中信號波形的變化，以方面學生更好的理解功率放大電路的原理。

3.1 OTL功率放大電路原理圖

圖2中SW是一個單刀雙擲開關，在這個圖里我們把開關一直打向左邊用于檢測輸入信號的波形變化情況，實現雙蹤顯示。

3.2 電路圖中各元件參數及作用

圖2中VD1，VD2為開關二極管，型號為1N4148，R1=10KΩ，R2=10 KΩ，這四個元件共同組成了VT1，VT2的偏置電路，其作用是為功放管VT1，VT2提供起始偏壓，使其靜態時處于微導通狀態，以消除交越失真；為了判斷三極管是否工作在微導通狀態，幫助同學們理解克服交越失真的原理，所以在電路圖中添加了兩個電壓表，一個電壓表接在了三極管VT1的基極，另一個電壓表接在了三極管VT2的基極，其目的是用于檢測兩個三極管是否工作在微導通狀態，如果三極管工作在微導通狀態，其基極電壓至少應該在0.7V以上，這樣就可以避免交越失真的發生；C1=10uf為輸入信號的耦合電容，C2=1000uf為輸出信號的耦合電容并充當負半周的電源；RL為負載電阻，我們在功放電路的輸入端接入信號發生器并選擇產生波形為正弦波信號，在功放的輸出端接入示波器，通過示波器顯示框來觀察波形的變化情況，下面我們通過仿真后來看一下電壓表的讀數與輸入與輸出信號波形的變化。

4 全加器邏輯功能的EWB仿真

在《電子技術基礎》課程里學生除了學習模擬電路外還要學習數字電路，數字電路這一部分的內容在很多學校都沒有講或講得很少，數字電路相對于模擬電路而言，學生學習起來比較困難一點，在數字電路的組合邏輯電路里有一節專門講了加法器，加法器主要有半加器和全加器兩種，我們這里主要討論一下全加器，所謂全加器是實現二進制全加的運算電路，它除了把本位的兩個數Ai、Bi相加外，還要加上低位送來的進位數Ci-1，因此全加器有三個輸入端分別為Ai、Bi、Ci-1；兩個輸出端分別為和數Si和向高位進位數Ci，那么全加器的邏輯功能（研究輸入與輸出關系）是怎么樣的，現在我們通過EWB軟件的編輯環境將全加器邏輯電路圖畫出來并通過該軟件的仿真功能來看一下該電路邏輯功能。

全加器邏輯電路圖如圖3所示。

5 總結

一件創新的工具將會改變人們的工作習慣，同樣一個好的軟件，也會改變人們的對知識的獲取方式和學習習慣，在中職《電子技術基礎》教學中引入EWB軟件后，對教學過程，教學方法以及教學實施提出了新的要求，要求我們的老師要不斷的學習一些新的知識和軟件從而提高自身的知識底蘊，這樣才能把課講好學生才能夠聽懂。

參考文獻

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[3]曾祥富，張龍興，童士寬.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1996.

作者單位

重慶市三峽水利電力學校 重慶市 404000