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摘 要:本文介绍了利用EWB电子仿真软件作为电子电路课程辅助教学手段的实例及其意义。
关键词:电子技术;仿真;EWB
电子技术是一门理论性和实践性非常强的课程,学生在学习过程中,电路的特性曲线、元器件参数等十分抽象,只讲理论分析,学生不易理解和掌握,要想学好电子技术,必须通过实验来帮助解决。所以说,实验教学是学好电子技术必不可少的环节,通过实验可以验证一些理论分析和计算结果,可测试一些元器件参数及电路的特性,为此,实验老师会花费很长时间来准备一次实验,从元器件的筛选,电路的搭建,元件的焊接,仪器仪表的调试等,都很费时费力费钱,等到用实际电路进行操作时,各种参数不易控制,元件损坏常有发生,再加上实验室仪器仪表的不完备,演示结果,往往不尽如人意,影响教学效果。
我们要开发一种产品,也得通过实验来调试,以达到设计要求,传统的做法是:先构思和绘制出电子电路原理图,采购元器件,在实验板或实验台上搭建和焊接电路,再通上电源进行调试,用各种各样的仪器,如万用表、信号源、电压表、电流表和示波器等,经反复试验、调试,拆换元器件,最后得到样机,在此过程中,可能会遇到这样和那样的问题,是件非常不容易的事情,也会花费大量的时间和金钱。
一、电子电路仿真软件EWB
EWB(electronic workbench)软件是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”软件。 与其他仿真软件相比,EWB有很多优点:界面直观,操作方便,易学、易用,真实、准确,可实现大部分硬件电路实验的功能。它采用图形方式创建电路,在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;使用虚拟的测试仪表控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。EWB软件带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。作为设计工具,它可以同其他流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。是一款非常实用的仿真软件,非常适用电子产品的设计、电路分析,是产品设计人员的理想工具,也是电子电路课程理论教学和实验教学环节中,非常好的电子线路实训工具。
二、EWB虚拟电子工作平台的应用实例
下面就用EWB仿真单管放大电路,用电压表、电流表测量出静态状态下的电压和电流,用示波器观察波形,并可粗略测量出放大电路的交流放大倍数,步骤如下:
1.启动Multisim 8
Multisim 8是EWB的升级版本,启动界面如图1,并在它的工作台上绘制出共发射极放大电路图,元器件和各种仪器仪都可以在工具栏中选用,再把元件和仪表用导线连接起来,位置和连接点可以调整。
图1Multisim 8的界面
2.电路调整
创建仿真电原理图完成后,如图2所示,先进行信号发生器的设置,双击XFG1的信号发生器图标,出现如图3所示界面。设置交流信号,频率为lkHz,幅度为1mV。
图2共发射极放大电路连接图(仿真前)
3. 运行仿真
按下软件的仿真开关,运行仿真。双击XSC1的双通道示波器图标,出现如图4所示界面。调节信道 A、B的刻度(A通道为2mV/Div,B通道为50mV/Div),使波形有一定的幅度,调节时基刻度为(500μs/Div),使波形便于观察。调整电位器RP,使输出波形幅度最大且不失真,反复调整,直到最佳。电位器RP的调整方法:单击电位器RP选中,按键盘上的A键(按键盘A键电阻百分数增大,按键盘Shift+A键电阻百分数减小),调整最好在停止仿真时进行,调整后再运行仿真。反复调整,直到波形幅度最大,且不失真。由图4可以读得输入信号的波峰峰值为VA=1.928mV。同样,可以测出输出信号的波峰峰值为VB=112.005mV。所以,电路的放大倍数Au=128.387/1.970=58.09倍。
图4 双通道示波器设置
这时,由图5中的电流表和电压表,可以看到晶体管的静态工作电流:
Ic=3.50mA,IB=0.035mA,UCE=8.499V-3.534V=4.965V。
图5 调节后电压表、电流表显示情况(仿真后)
还可以在电路中,连接上波特图示仪测试电路的幅频特性曲线,连接失真度测量仪可以测量出放大电路的失真度。由晶体管放大电路仿真实例可以看出:EWB仿真软件,可以搭建各种各样的电路,并能快速准确地对电路性能进行仿真分析,可以完成模拟电子电路和数字电子电路课程中各种实验,还可以用于复杂电子系统的设计、仿真和验证。
三、在技工学校电子技术教学中引入EWB的必要性
技工学校的学生,基础比较薄弱,理解问题,分析问题的能力相对较差,传统的教学方法已经不适应社会的需要,电子技术日新月异,电子产品的开发和应用也越来越广,计算机、通信和消费电子产品的更新换代越来越快,在这信息高速发展的今天,需要更多懂得电子技术的产业工人,去从事开发、生产电子产品,要想在较短的时间内培养出大批的技术工人,就需要有一种新的教学方法。从目前来讲,把EWB电子仿真软件引入到课程教学,无疑是最佳选择。
技工学校电子实验室投入不足,由于实验条件差,没有足够实验仪器设备,教材中应该学生做的实验而不能做,教学演示实验也大打折扣,这都影响教学效果,影响学生的学习积极性,引入EWB电子电路仿真软件,正好弥补这个缺点。
EWB给我们提供了大量的各种各样的电子元器件、集成电路、各种信号源、仪器仪表等,简直就是一所功能强大的实验室,各种元器件,即选即用,参数的调整随时进行,先进的仪器仪表,按需调用,仿真画面生动、形象,通过EWB软件辅助教学可使实验与理论有机地结合,有利于学生对概念、原理的理解,激发学生学习兴趣,提高教学效果。在EWB软件中都是虚拟的元件、仪表,可以随时调换,其参数也可以更改,还可以设置短路、断路、漏电等故障,可用示波器、电表来观察和测量故障现象,学生自己可以搭建电路、修改电路,排除故障,使学生印象更深刻,学习效果更好,培养学生分析问题,解决问题的能力,提高学生的应用和创新能力。
EWB不仅在辅助教学方面,而且在实际电子产品的开发方面应用也非常广泛,好多研发部门都把电子电路仿真软件作为开发、分析电路系统的工具软件,它的应用可以大大缩短研发周期,节约经费,提高效率。让我们的学生提前掌握仿真软件的使用,可以增强学生的自信心,提高其就业的竟争力。
四、计算机技术的发展为电子仿真技术的普及奠定了基础
随着计算机技术的发展,个人电脑的性能不断提高,把原先只在小型机上运行的仿真软件,在个人电脑上运行也畅通无阻。只要装上一款先进的电子仿真软件,对电子电路教学中涉及到的电路特性、工作曲线、元件参数就可以用仿真软件来验证,通过投影仪或多媒体教学网展示给学生,使教学效果变得直观形象。现在学校配备了大量多媒体电脑、投影仪,人们对计算机辅助教学的认识越来越高,使用的越来越娴熟,这些都为实现电子电路仿真教学提供了方便。
综上所述,EWB仿真软件在辅助教学方面,比传统教学有明显的优越性,笔者认为现在把EWB电子仿真软件引入到电子技术教学中来,作为辅助教学的手段,是技工学校应当重视的问题,也是电子技术专业教学改革的一个重点。
参考文献
1.电子技术基础. 北京: 中国劳动出版社,1988.
2.李良荣.EWB9电子设计技术.北京:机械工业出版社,2008.
(作者单位:河北省保定高级技工学校)
关键词:电子技术;仿真;EWB
电子技术是一门理论性和实践性非常强的课程,学生在学习过程中,电路的特性曲线、元器件参数等十分抽象,只讲理论分析,学生不易理解和掌握,要想学好电子技术,必须通过实验来帮助解决。所以说,实验教学是学好电子技术必不可少的环节,通过实验可以验证一些理论分析和计算结果,可测试一些元器件参数及电路的特性,为此,实验老师会花费很长时间来准备一次实验,从元器件的筛选,电路的搭建,元件的焊接,仪器仪表的调试等,都很费时费力费钱,等到用实际电路进行操作时,各种参数不易控制,元件损坏常有发生,再加上实验室仪器仪表的不完备,演示结果,往往不尽如人意,影响教学效果。
我们要开发一种产品,也得通过实验来调试,以达到设计要求,传统的做法是:先构思和绘制出电子电路原理图,采购元器件,在实验板或实验台上搭建和焊接电路,再通上电源进行调试,用各种各样的仪器,如万用表、信号源、电压表、电流表和示波器等,经反复试验、调试,拆换元器件,最后得到样机,在此过程中,可能会遇到这样和那样的问题,是件非常不容易的事情,也会花费大量的时间和金钱。
一、电子电路仿真软件EWB
EWB(electronic workbench)软件是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”软件。 与其他仿真软件相比,EWB有很多优点:界面直观,操作方便,易学、易用,真实、准确,可实现大部分硬件电路实验的功能。它采用图形方式创建电路,在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;使用虚拟的测试仪表控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。EWB软件带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。作为设计工具,它可以同其他流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。是一款非常实用的仿真软件,非常适用电子产品的设计、电路分析,是产品设计人员的理想工具,也是电子电路课程理论教学和实验教学环节中,非常好的电子线路实训工具。
二、EWB虚拟电子工作平台的应用实例
下面就用EWB仿真单管放大电路,用电压表、电流表测量出静态状态下的电压和电流,用示波器观察波形,并可粗略测量出放大电路的交流放大倍数,步骤如下:
1.启动Multisim 8
Multisim 8是EWB的升级版本,启动界面如图1,并在它的工作台上绘制出共发射极放大电路图,元器件和各种仪器仪都可以在工具栏中选用,再把元件和仪表用导线连接起来,位置和连接点可以调整。
图1Multisim 8的界面
2.电路调整
创建仿真电原理图完成后,如图2所示,先进行信号发生器的设置,双击XFG1的信号发生器图标,出现如图3所示界面。设置交流信号,频率为lkHz,幅度为1mV。
图2共发射极放大电路连接图(仿真前)
3. 运行仿真
按下软件的仿真开关,运行仿真。双击XSC1的双通道示波器图标,出现如图4所示界面。调节信道 A、B的刻度(A通道为2mV/Div,B通道为50mV/Div),使波形有一定的幅度,调节时基刻度为(500μs/Div),使波形便于观察。调整电位器RP,使输出波形幅度最大且不失真,反复调整,直到最佳。电位器RP的调整方法:单击电位器RP选中,按键盘上的A键(按键盘A键电阻百分数增大,按键盘Shift+A键电阻百分数减小),调整最好在停止仿真时进行,调整后再运行仿真。反复调整,直到波形幅度最大,且不失真。由图4可以读得输入信号的波峰峰值为VA=1.928mV。同样,可以测出输出信号的波峰峰值为VB=112.005mV。所以,电路的放大倍数Au=128.387/1.970=58.09倍。
图4 双通道示波器设置
这时,由图5中的电流表和电压表,可以看到晶体管的静态工作电流:
Ic=3.50mA,IB=0.035mA,UCE=8.499V-3.534V=4.965V。
图5 调节后电压表、电流表显示情况(仿真后)
还可以在电路中,连接上波特图示仪测试电路的幅频特性曲线,连接失真度测量仪可以测量出放大电路的失真度。由晶体管放大电路仿真实例可以看出:EWB仿真软件,可以搭建各种各样的电路,并能快速准确地对电路性能进行仿真分析,可以完成模拟电子电路和数字电子电路课程中各种实验,还可以用于复杂电子系统的设计、仿真和验证。
三、在技工学校电子技术教学中引入EWB的必要性
技工学校的学生,基础比较薄弱,理解问题,分析问题的能力相对较差,传统的教学方法已经不适应社会的需要,电子技术日新月异,电子产品的开发和应用也越来越广,计算机、通信和消费电子产品的更新换代越来越快,在这信息高速发展的今天,需要更多懂得电子技术的产业工人,去从事开发、生产电子产品,要想在较短的时间内培养出大批的技术工人,就需要有一种新的教学方法。从目前来讲,把EWB电子仿真软件引入到课程教学,无疑是最佳选择。
技工学校电子实验室投入不足,由于实验条件差,没有足够实验仪器设备,教材中应该学生做的实验而不能做,教学演示实验也大打折扣,这都影响教学效果,影响学生的学习积极性,引入EWB电子电路仿真软件,正好弥补这个缺点。
EWB给我们提供了大量的各种各样的电子元器件、集成电路、各种信号源、仪器仪表等,简直就是一所功能强大的实验室,各种元器件,即选即用,参数的调整随时进行,先进的仪器仪表,按需调用,仿真画面生动、形象,通过EWB软件辅助教学可使实验与理论有机地结合,有利于学生对概念、原理的理解,激发学生学习兴趣,提高教学效果。在EWB软件中都是虚拟的元件、仪表,可以随时调换,其参数也可以更改,还可以设置短路、断路、漏电等故障,可用示波器、电表来观察和测量故障现象,学生自己可以搭建电路、修改电路,排除故障,使学生印象更深刻,学习效果更好,培养学生分析问题,解决问题的能力,提高学生的应用和创新能力。
EWB不仅在辅助教学方面,而且在实际电子产品的开发方面应用也非常广泛,好多研发部门都把电子电路仿真软件作为开发、分析电路系统的工具软件,它的应用可以大大缩短研发周期,节约经费,提高效率。让我们的学生提前掌握仿真软件的使用,可以增强学生的自信心,提高其就业的竟争力。
四、计算机技术的发展为电子仿真技术的普及奠定了基础
随着计算机技术的发展,个人电脑的性能不断提高,把原先只在小型机上运行的仿真软件,在个人电脑上运行也畅通无阻。只要装上一款先进的电子仿真软件,对电子电路教学中涉及到的电路特性、工作曲线、元件参数就可以用仿真软件来验证,通过投影仪或多媒体教学网展示给学生,使教学效果变得直观形象。现在学校配备了大量多媒体电脑、投影仪,人们对计算机辅助教学的认识越来越高,使用的越来越娴熟,这些都为实现电子电路仿真教学提供了方便。
综上所述,EWB仿真软件在辅助教学方面,比传统教学有明显的优越性,笔者认为现在把EWB电子仿真软件引入到电子技术教学中来,作为辅助教学的手段,是技工学校应当重视的问题,也是电子技术专业教学改革的一个重点。
参考文献
1.电子技术基础. 北京: 中国劳动出版社,1988.
2.李良荣.EWB9电子设计技术.北京:机械工业出版社,2008.
(作者单位:河北省保定高级技工学校)