谈EDA仿真软件在电子实验教学中的应用

◆王 波

(重庆市机电工业学校)

谈EDA仿真软件在电子实验教学中的应用

◆王 波

(重庆市机电工业学校)

EDA仿真技术在教育领域的应用，带来一场深刻的教学改革，这一技术的产生必将冲击着传统的实验教学模式。本文阐述了EDA技术、MultiSim软件，及其在电子技术实验教学的应用。

EDA 电子技术 MultiSim 实验教学应用

一、概述

EDA(Electronic Design Automation)是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成功的电子CAD通用软件包。主要能辅助进行三方面的设计工作，既IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术经过了三个阶段的发展。从70年代的(CAD)阶段和80年代的(CAE)阶段，到90年代的电子系统设计自动化(EDA)阶段。EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向。它不仅为电子技术设计人员提供了“自顶向下”的设计理念，同时也为教学提供了一个极为便捷的、科学的实验教学平台。电工电子类专业课程中的电工基础、模拟电子技术、数字电子技术都可以通过EDA仿真软件，进行电路图的绘制、设计、仿真试验和分析。应该说将EDA仿真软件应用到电工、电子类专业的教学中是一种教学手段的创新，也是提高教学质量的优选方法。

随着电子设计自动化(EDA)技术的发展，开创了利用“虚拟仪器”“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。目前，在这类仿真软件中，“虚拟电子实验台”——MultiSim较为优秀，其应用逐步得到推广。这种新型的虚拟电子实验技术，在创建实验电路时，元器件和测试仪器均可以直接从屏幕图形中选取，而且软件中的测试仪器的图形与实物外形基本相似。利用MultiSim仿真软件进行电工电子技术实验教学，不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素，还能利用软件中提供的各种分析方法，帮助学生更快、更好地掌握教学内容，加深对概念、原理的理解，并能熟悉常用的电工电子仪器的测量方法，进一步培养学生的综合能力和创新能力。

二、EDA仿真软件

电工、电子类专业的教学目的就是要求学生掌握各类电工、电子器件的类型、电路图的读图和绘制以及电路的工作原理，并能掌握分析电路的方法。EDA仿真软件恰到好处的适合电工、电子类专业的教学环节和目的。其功能如下:

1.EDA仿真软件建立了各类元件设计数据库模块。它包括:电源库、基本元器件库、二极管库、晶体管库、模拟集成器件库、TTL数字器件库、CMOS器件库、其它数字器件库，混合器件库、指示器件库、混杂器件库、射频器件库、机电类器件库等。丰富的元器件库为学生了解各类电工、电子元器件铺垫了坚实的基础，也可以通过元器件库了解到各种器件的性能及参数，并能为创新设计提供了用之不尽且无任何经济负担的试验元件。

2.EDA仿真软件能够进行元器件创建和编辑。可以对自主研发的新器件编辑、修改和创建新的元器件。这一功能为学生的独立创新提供了较好的技术平台。因此充分利用EDA技术教学，是提高学生创新思维教学的好手段。

3.EDA仿真软件具有电路原理图的设计输入子模块。通过这一功能可以完成各类元器件构成的电路原理图。通过原理图的设计可以帮助学生理解原理图的结构及各级电路之间的关系，对学生读图和识图起到事半功倍的作用。

4.EDA仿真软件的综合仿真模块配置了如万用表、电流表、电压表、函数信号发生器、示波器、功率表、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真分析仪、频谱分析仪等仪器仪表。它们为各类模拟电路提供仿真的动态电压、电流参数及波形分析图。对数字逻辑电路可以测试门电路的真值表及分析门电路的时间波形图。

MultiSIM是一种形象化的EDA仿真软件。利用MultiSIM仿真软件制作的多媒体教学资料，不仅有利于提高电子专业的教学效果，更有利于学生对电子专业技能的掌握。充分利用MultiSIM等软件平台丰富的现有资源，直接在计算机上构建电路，是进行仿真实验最方便快捷和富有成效的路径。大大提高了课堂教学的效率，使课堂教学内容变得更加充实，把课堂教学以教师讲授为主的模式，改为了师生互动，使学生从被动接受转变成了主动学习。

Multisim可以进行直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、传输函数分析、极点—零点分析等。分析结果以数值或波形直观地显示出来，为学生对电路的分析提供了丰富直观的逼真数据，使其得出的结论更加满足理论值论证和接近实践性。

三、EDA仿真软件在实验教学中的应用举例

1.RLC串联电路的响应与状态轨迹观测(电工电路仿真实验)

二阶RLC串联电路在电工电路中较为常见，但用传统的方法讲授、观测该电路的响应过程是比较抽象、复杂的，而使用Multisim对其过渡过程进行仿真分析，就可以很方便地研究其过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态下的响应曲线和状态轨迹。

2.晶体管输出特性曲线测试(电子电路仿真实验)

晶体管输出特性曲线是描述晶体管各极电流与各极电压关系的曲线，对于了解晶体管性能和晶体管电路分析是非常有用的。传统的晶体管输出特性曲线测试实验，比较繁琐，现利用MultiSim强大的仿真分析、数据后期处理功能，则可以方便、快捷地测绘出晶体管输出特性曲线。

四、总结

EDA技术是将计算机技术应用于电子电路设计过程的一门崭新技术，它在教学领域的应用必将给电子专业课程的教学带来革命性的变化。无论从教学还是从实用的角度去考虑，它都是一个最体现以人为本、体现能力本位的新型的教学技术。无论从课堂教学还是从实验教学去应用，它都将更好地激发学生的创新意识和探索精神。通过EDA仿真软件的应用，可以帮助学生了解电子仪器的作用，深入理解电子测量的方法，掌握测量的技术要领。MultiSIM仿真软件不同于其他仿真软件，仪器和元件基本上不需要设置参数，软件本身也不提供设置参数功能，属于理想的模型。这样的设计降低了作为一个高级仿真软件的部分功能，同时带来了使用方便，使得实验教学更加形象和丰富。

［1］Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide［M］.Canada.

［2］郑步生，吴渭.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用［M］.电子工业出版社.

［3］康光华.电子技术基础(模拟部分).高等教育出版社.

［4］崔建明.电工电子EDA仿真技术.高等教育出版社.

［5］邹其洪，黄智伟，高嵩.电工电子实验与计算机仿真.电子工业出版社.