EWB仿真软件在电子技术教学中的应用

杨启尧

(浙江水利水电专科学校，浙江 杭州 310018)

电子技术是电气类专业学生必修的课程，随着计算机仿真技术的不断发展，目前已经有越来越多的仿真软件应用在《电子技术》的教学当中，比如Pispice，EWB，Orcad，Proteus等，这些软件既可以提高教学的效率，又能帮助学生更好地理解教学的重点和难点.对于高职高专学生而言，利用仿真软件可以给学生提供直观的形象思维，并能设计许多现有设备无法实现的实验.对于高校教师而言，利用仿真软件进行备课，教学，可以更好地拓宽教学思路，使上课更加浅显易懂.

1 EWB软件简介

电子工作平台Electronics Workbench(EWB)(现有的升级版称为MultiSim)软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于20世纪末推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有以下优点［1］:

(1)EWB安装方便，所占的空间小，提供丰富的图形界面，不需要用户进行编程，只要根据需要选取绘制电路图需要的元器件及测试仪器即可，特别适用于高职高专的学生;

(2)软件仪器的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;

(3)EWB软件带有丰富的电子元件库，可以根据用户需要灵活设计各种不同的仿真电路;

(4)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电子线路方面实验，适合于模拟电子技术和数字电子技术中的各种实用电路;

(5)该软件的分析功能十分强大，可以进行直流工作点、暂态和稳态、傅立叶变换、噪声及失真度、参数扫描温度扫描、直流和交流灵敏度、零极点和蒙特卡罗等14项分析.在仿真的同时，它还可以储存测试点的所有数据、测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等［2］.

2 EWB在教学中的应用

对于高职高专的学生，目前高中物理基础相对比较薄弱，如果仅仅是理论授课，而实验和实训又受场地和实验设备的限制，结合程度较差，有时上课和实验相隔时间较长，学生也是比较被动参与教学，效果较差.有了EWB仿真软件，可以很好地解决这个问题，首先EWB的软件容量下，安装非常方便，每位同学都可以在自己的电脑上安装.课前可以布置相应的设计题目，并给以一定的提示，到上课的时候就可以实现师生的互动，加深学生对所学知识点的理解.

如果能够采用课前设计——仿真调试——课上修改——最后完善这样一个流程，对于学生的理解和教师的教学必然有更好的效果［3］.

从图1中可以看出，整个教学的流程，既开发了学生的主动思维，又有利于学生在课外的小组讨论，促进共同提高，在遇到问题也会预习教科书上的知识点，如果遇到问题在课内通过老师的讲解和示范可以提供意见，而且设计的结果也往往不只一种，可以丰富的教学的内容，这样对老师而言也可以有更好的提高，同时了解学生对知识点的掌握程度.

图1 EWB教学思路流程

3 EWB在电子技术教学中的具体实例

3.1 方波和三角波信号发生器

在模拟电子技术的信号产生电路的教学中，会讲到RC正弦波振荡电路的产生，还有非正弦波信号的产生，如方波和三角波的产生电路.由于教学学时的有限，一般只做RC振荡电路产生的实验，知道正弦信号产生的过程.但是方波和三角波不做实验，光是课堂上理论讲一下，效果是比较差的，因为原理比较复杂.通过采用EWB的仿真，在一个电路中同时观察方波和三角波的产生，学生有很好的直观印象，对于知识点的理解也就能取得较好的效果.

图2所示电路是由一个迟滞比较器加一个积分电路构成的，红色线为第一级的输出，产生的是方波，而蓝色线是最后的输出，通过对方波进行反相积分，输出三角波.仿真示波器采用双踪的显示方式，具体输出的波形见图3.

同时可以对整个参数进行修改获得不同幅值和频率的三角波，让学生有更深刻的印象.该输出波形的周期可以通过式(1)得出，改变积分常数R4C即可改变三角波的周期，通过改变比较器的输出电压uo1、电阻R1、R2即可改变三角波的幅值，而通过这个仿真实验，既可以了解运放的线性和非线性应用，又能对这些电路在实际中的应用有更深刻的了解，而且可以通过修改参数明白理论与实际之间的联系，教学效果比原来好很多.

3.2 模拟数字钟(一位)电路的仿真

在数字电子技术课程中，数字钟是一个很好的实例，结合了数字电子技术最重要的知识点，包括了组合逻辑电路中的译码器，七段显示数码管，时序逻辑电路中的计数器，以及脉冲信号的产生与整形中的555定时器构成多谐振荡器.往往实验没有足够的学时来搭这样一个复杂的电路，而实习往往是课程结束之后才进行，间隔很长一段时间.而采用EWB仿真就可以轻松对整个电路进行观察分析，看到最后的输出结果.

图4所示，该电路有如下部分构成:

图4 模拟数字钟的仿真电路

(1)脉冲产生电路，由一个集成555定时器组成一个多谐振荡器，用于产生脉冲时钟信号，输出的脉冲周期可以R1、R2、C这三个参数决定，T=0.7(R1+2R2)C——式2，图中设定周期约为1 s.见图5，可以用示波器的双踪观察555定时器的2脚(电容正极)和3脚(输出端)的波形，其中2脚为电容C为充电的过程时，对应3脚为高电平;当2脚为电容C的放电过程时，输出为低电平.可以看示波器的输出波形，其中蓝色为2脚电容C的充放电波形，红色为3 脚的脉冲波形［4－5］.

图5 555构成多谐振荡器输出波形

(2)计数器，脉冲送到74LS290十进制计数器的CLKA时钟输入端递增计数，从0到9循环计数.

(3)译码器，计数器的输出依照高位到低位依次和7447译码器的DCBA相连，将8421码翻译成七段数码管显示的段码.

(4)显示器，七段显示器，可以显示计数器从0～9这10个循环计数的结果.

通过这个仿真实验，学生可以对数字电子技术的许多重点内容可以掌握得更好，而且非常直观方便.

4 结论

上述案例是模拟和数字中的典型.除此之外，还有其他许多的数字电路的芯片功能介绍，模拟电子的基本放大电路及运算放大电路等，都可以通过EWB搭建，对学生更深刻地理解所学的内容，以及作为实验教学的辅助，拓宽了学生思维，对于学生创造性能力培养也有较大的好处.同时电子技术是一门专业基础课，这些软件的应用能力培养，为学习后续的专业课程也打下良好的基础，是高职高专电子技术教学改革的一个重要的手段.

［1］文 娟.《电工基础》教学中嵌入EWB分析电路初探［J］.职业时空，2011，7(5):96 －97.

［2］张 英，朱立华，马承先.基于EWB的有源滤波器优化技术及仿真分析［J］.电气传动，2009，39(2):41 －43，60.

［3］付 杨.Multisim仿真在电工电子实验中的应用［J］.实验室研究与探索，2011，30(4):120 －122，126.

［4］于松亭.EWB仿真软件在数字电路教学中的应用探讨［J］.数字技术与应用，2011(6):17－173.

［5］袁占生，秦德兴，郑文杰.EWB8.0软件在数字逻辑教学中的应用［J］.电气电子教学学报，2009，31(4):34 －35，46.