EWB仿真技术在职业中专学校电子电器专业教学的应用

        来自：鲤城教育信息网（中职教股）　 作者：泉州市明新职业中专学校  张阳     发布日期：2006年    双击自动滚屏         

摘要：EWB技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向。它为电子技术设计人员提供了设计平台，同时也为电子技术教学提供了一个极为便捷的、科学的实验教学平台。在职业中专电子电器专业的教学中，如果我们能够更好的利用EWB技术，我们的教学就能够取得传统的教学手段所无法取得的效果。提高电子专业教学的能力。

关键词：EWB技术；职业中专电子电器专业的教学；教学手段的创新。

正文：

一 、 EWB仿真技术

EWB（Electronics Workbench）虚拟电子工作台简称EWB，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PC电子专业理论设计。EWB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设计平台，同时也为电子技术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EWB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EWB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。

EWB可以使我们在计算机上进行基础验证模拟实验，作为教学的补充。使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成也可由学生在课外参照有关习题完成。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手接触电路,进行元件接线,参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。通过EWB软件的“component properties”(组成部件属性)可随时调整和修改元器件参数,分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中,把实验与理论有机的结合起来。加深了学生对理论的认识。

二、EWB仿真技术与职业中专电子电器专业教学

在职业中专电子电器专业的教学中，应用EWB仿真软件更有着重要的作用。

1、在职业中专电子电器专业理论的教学中，实验教学无疑是重要。一方面，学习电子专业的理论需要较扎实数学和物理化学知识和一定的逻辑思维能力。对于从普通高中毕业进入大学的电子专业学生而言，要理解和接受都有一定的困难。显然对于从初中毕业进入电子专业学习的学生来说，虽然理论知识的要求有所不同。但学生理解和接受的困难也是可以想象的。电子专业理论是较抽象、较难于理解。实验的引入可以帮助学生建立感性的认识，从中认识元器件的特性，从中认识电路的原理，帮助学生理解电子专业理论。

另一方面，对于职业中专的学生实验和实践操作技能尤为重要。这是他们的培养目标所决定。有了扎实实践机能今后他们可以顺利的走上工作的岗位。电子实验的教学可以直接的培养他们的实验实践的能力。

2、在以往的教学中，要在理论的教学中进行演示实验，往往要用大量的时间做实验前的准备工作。而更要命的是演示实验的效果受到显示设备的限制，演示的效果并不好。如果要让学生做分组的实验则要使用大量的实验设备器材。而EWB仿真软件利用计算机技术，只要熟悉了软件的使用甚至可以不用做太多的前期的准备工作。将电子实验以更加方便的引入到教学中。借助多媒体的教学设备能够获得比用实际电路更好的演示效果。取得更好的教学效果。

3、应用EWB仿真软件进行电子专业的教学可以节省大量的实验设备资源。在实验设备紧缺的职业中专中其作用显然是重要的。

 4、充分发挥EWB仿真技术在教学中的应用，培养更多适应新技术要求的人才。

   时代的发展决定了社会需要适应新技术要求的人才。 职业学校培养的学生也需要掌握新技术。学校实验教学就应该以EWB仿真技术为突破口，引入计算机辅助教学手段。将被誉为当代十大杰出工程技术之一的CAD（计算机辅助设计）技术完全的引入到各专业的教学中，如电工电子专业、机械制造专业、汽车等专业的仿真技术化。利用计算机各种强大功能，实现教学形象化、多媒体化、各科的仿真技术化。利用计算机各种软件功能制作多媒体课件，取代原始的教学设备，提高教学的质量，解决部分实践性环节教学难题，从而加快高素质人才培养的速度。

三、EWB技术在职业中专电子专业教学的应用

职业中专学校的特点也决定了EWB在职业中专学校教学中的应用有着不同的特点。职业中专学校电子专业的教学只要使学生能够理解元器件的基本特性、单元电子电路的基本原理，不要求学生能够对电路进行太深入的分析，更不要求学生能够对电路进行设计。虽然，EWB在对电路的分析和设计中有着强大的支持。但在职业中专学校电子专业的教学中，重点在于应用EWB对元器件特性的剖析、对单元电路基本原理的印证、对单元电路进行简单的分析、常规应用中所应该注意的问题、及培养学生电子实践能力方面。

以单级放大器放大特性的研究为例说明EWB在电子专业教学中的应用：

　　图1所示为单级阻容耦合共射放大电路电原理

图1

　　图中。各元件参考值为：Ｔ3DG44A,β＝30, R_s=5kΩ, R_b=470kΩ,R_c= R_l =5 kΩ,C_l=C₂=50μF, 
U_I=10mV/1kHz ,Vcc=+12V,U_be=0.75V,r _bb’。调节R_b可调整放大器的静态工作点。由图可算得静态工作点
：

.........(1)

...(2)

....  (3)

　　其中I_cＱ为集电极静态工作电流，U_ceＱ为集电集静态工作电压。在中频段不需要考虑耦合电容和分布电容、晶体管结电容的影响。

    　　中频段电压放大倍数:

...(4)

　　     其中等效负载电阻:

.......(6)

　　由A_u表达式可知当R_c、I_c变化时，A_u随之变化。

　　1、测量不同R_b时的I_b 、I_cＱ 、和 U_ceQ的值并与理论值进行比较，并填充完成表格内容。根据实验电原理图，用EWB软件进行模拟连线，在基极和集电极串接一内阻(1nΩ)可不计的模拟电流表，在集电极和发射极并联一内阻为１ＧΩ的模拟电压表。实际测试的EWB计算机模拟界面如图2所示：

图2

依次改变R_b的值将测试结果和理论计算值填入表中。

可以看出，测试结果与理论计算具有很好的一致性。通过实验显然能够使学生对基本的放大器的静态工作过程有正确的认识，理解放大器的静态分析方法。

　　2、以R_b＝270kΩ，输入信号频率为１千赫，幅度为10毫伏。测量放大器的电压放大倍数并与理论值进行比较。电路参数变化对倍数的影响。
　　根据实验电原理图，用EWB软件进行模拟连线后的测量电路及结果如图3所示：

图3

　　通过交流毫伏表MV测得输出电压U₀，与输入电压比较可以算得电压放大倍数 A_u=128.5/10=12.85倍。
而电压放大倍数的理论值由(1)-(6)式计算可得：R_b=270 kΩ， I_b=0.042mA, I_c=1.25mA,r_be=824Ω,
A_u=12.88倍，理论计算与模拟实验具有很好的一致。
　　通过模拟双踪示波器可观察放大器的输入与输出波形，其中红色线条为输入波形，黑色线条为输出波形，二者有一相位差π。图3电路还可用来考察放大电路参数的变化对放大倍数的影响，现分别讨论之
。
　　(1)集电极电流变化的影响。在其它参数不变条件下，通过改变R_b分别获得不同的I_c，测出放大倍数与集电极电流之间的关系如下表示。 从表中可反映二点：当集电极电流大于某值，即三极管处于饱和时，电路的电压放大倍数小于1，当管子处于正常放大状态时，随着I_c的减小，电路的电压放大倍数随之减小。

（2）负载电阻对放大倍数的影响。取I_c=1.25mA，分别测出R_c= R_l =3 kΩ和R_c=R_l=5kΩ的放大倍数分
别为7.71倍和12.85倍。即随着负载电阻的减小，放大倍数随之减小。

　　在上述电路中再改变R_b的值,当增大R_b时出现正向削波，说明晶体管出现了截止失真。当减小R_b时出现反向削波，说明晶体管出现了饱和失真。

从而很好的说明了放大器基本的放大原理，说明了放大器正常工作的条件。

这个实验如果做为教学演示实验能够很好的辅助原理的教学。如果做为学生实验，可以能使每个人都能亲自动手接触电路,进行元件接线,参数设定。边连线，边测试，边修改，边分析，并与理论计算结果进行对照。分析各元件参数对电路的作用与影响。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验中,把实验与理论有机的结合起来。加深了学生对理论的认识。

从以上的应用事例中我们可以看到EWB在电子专业理论教学中所起到的重要的作用。它应该是我们在教学中重要的、先进的手段。如果我们能够在教学中更好的利用EWB技术，我们的教学就能够取得传统的教学手段所无法取得的效果。极大的提高电子专业教学的能力。

参考文献：

[1] 邓肖粤、胡晓云《ＥＤＡ在电子技术教学中的应用》  《实验与探索》 2000年12月

[2] 杨素行等《模拟电子电路》中央广播电视大学出版社       1997年10月

[3] 周政新  洪晓鸥 等 《EDA电子设计自动化实践与训练》  中国民航出版社  1998年

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