EDA軟件在電子技術實驗中的應用

湖北文理學院理工學院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

EDA軟件在電子技術實驗中的應用

湖北文理學院理工學院 田麗娜 劉紹麗 李 敏

在講解電子技術理論知識的同時，更應注重學生實踐技能的培養。本文將EDA仿真軟件引入電子技術實驗教學中，提高學生的創新能力。EDA是Electronic Design Automation的縮寫，是指電子設計自動化，應用EDA軟件平臺設計電路能夠大大提高設計效益。本文從電路的設計方法出發，介紹EDA軟件在電子技術實驗教學中的應用。

EDA；電子技術；實驗教學；電路設計

引言

電子技術既是電子類專業的重要專業基礎課，又是一門技術性較強的專業必修課，學生除了要掌握扎實的理論基礎，還要具備分析、設計以及應用電路的實踐能力。實驗實踐則是加深和鞏固學生動手實踐和創新能力所必須的一種教學手段和教學途徑。本文對電子技術實驗的薄弱環節進行了分析，并提出了EDA軟件在實驗教學中的應用這一教學手段，經過實踐，取得了較好的效果。

1. 電子技術實驗的薄弱環節

第一，傳統的實驗方法是完成硬件電路連接后驗證、調試，得出實驗結論。學生必須熟練使用儀器、儀表或實驗箱等實驗設備，在連接線路調試過程中對出現的問題能夠排除故障。但是由于工科專業對實驗設備的頻繁使用，大部分設備會出現靈敏度降低、器件老化、損壞等問題，那么實驗的效果將會受到嚴重影響。

第二，教師的教學方法目前仍存在‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式，這種以教師為主的教學方法，教師在臺上講多年未改的教材，學生沒有自己的獨立思考和見解，形成被動灌輸的局面。使學生缺乏創新觀念和意識。大學生對實踐能力的認識和重視程度不夠，難以徹底擺脫知識本位的學習理念，將理論學習、最終成績看得很重，而把實踐能力、實踐過程當作無足輕重的事。

第三，實驗課上，主要以理論教學為主，沒有得到學生重視，學生根據實驗指導書照抄實驗目的、實驗原理、實驗內容，每次實驗結束發現學生對實驗的原理都解釋不清楚。教師不僅從實驗方法、步驟、注意事項方面進行一一講解，而且還需手把手進行實驗演示，在檢查學生演示實驗結果時學生一知半解，機械式的操作，不能靈活的將實驗現象與理論知識有機的聯系在一起。學生的學習幾乎處于被動狀態，達不到實驗教學的目的。

第四，實驗課的考核方式不完善，實驗課多以出勤、實驗報告的形式給出，對學生的考核不全面。這種形式主義，使得部分學生“渾水摸魚”，進實驗室后對待實驗不認真，小組的成員在進行實驗內容的時候，有些學生卻忙于抄襲上次課的實驗報告，學生的分數不能如實反映學生掌握知識的真實水平。

2. EDA軟件在電子技術實驗中的應用

在電子技術設計領域，可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）的應用，已得到廣泛的普及，這些器件為數字系統的設計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對其硬件結構和工作方式進行重構，從而使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統的數字系統設計方法、設計過程和設計觀念，促進了EDA技術的迅速發展。

EDA技術就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言VHDL完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術的出現，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。

1)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，以實踐促理論，用理論指導實踐。

以往的教學方法側重于理論知識講解，十分抽象,無法實現軟硬件結合而產生的直觀現象，在電子技術實驗中引入EDA軟件教學，以HDL語言示例和MAX+plus II、Protel、Altium Designer、multiSIM10等電子電路設計與仿真工具教學軟件引入課堂演示，加深和引導學生對電路設計的感性認識。看似重實踐、輕理論的教學方法既有利于激發學生的學習熱情，通過實驗實踐，掌握理論，在實踐中鞏固理論，用理論指導實踐，從而達到較好掌握知識的目的。，

2)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，豐富實驗教學內容。

通常實驗中‘填鴨’式、‘說教’式的上課方式所講的實驗內容多年一成不變，不能激發學生的興趣。引入EDA軟件實驗教學，重視實驗內容的趣味性和實用性，更新精心設計每一個實驗，讓學生產生新鮮感，從而激起他們的興趣。

3)將EDA軟件應用于電子技術實驗教學，能夠提高設計效率。

傳統的硬件電路設計過程都是由人工完成，硬件電路的驗證和調試是在電路構成之后進行的，電路存在問題只能在驗證后發現。EDA軟件設計能夠快速準確的完成電路的設計，利用計算機進行性能和功能的分析，如果發現錯誤或方案不理想，可以重新設計電路再仿真，直至得到滿意的電路，大大提高了設計的質量和效率，并且節省了設計成本。

3. 設計舉例

應用EDA軟件設計出一個555定時器的應用電路，這是一個模擬電子電路和數字集成電路的混合電路設計，包含三極管開關放大電路、555構成的多諧振蕩電路、功率放大電路。如果直接在數字電路實驗箱上連接線路，由于器件種類多，器件的選擇和連接稍有不慎，將會影響實驗效果。采用EDA軟件仿真此電路卻能夠節約時間，先觀察實驗現象，若不正確，修改設計再仿真，得出滿意的結果后，再到實驗箱上去連接電路。將軟件設計和硬件實現結合起來，學生的學習興趣得到提高，授課效果有所改善。

4. 結語

將EDA仿真軟件與電子技術實驗教學相結合，既能提高實驗教學的質量和效率，又能能夠使學生加深對電路原理的掌握，理論聯系實際，建立學生的感性認識，激發和培養學生的學習興趣，引導他們進行實踐階段學習，鼓勵學生實驗創新。在理論教學與真實實驗之間架起一座溝通的橋梁，對更新實驗教學方法，提高實驗教學質量，降低實驗成本，改善實驗教學效果能夠起到很大的促進作用。

[1]楊偉明,劉成臣,劉玉良.“模擬電子技術”實驗教學的現狀與思考[J].實驗室科學,第17卷2014年4月:88-91.

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[4]康華光.電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社,2014.

田麗娜（1981-），女，湖北棗陽人，研究生，講師，通信自動化教研室主任，研究方向：控制理論與控制工程。