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摘 要： 文章针对电子技术实践课程传统教学模式的不足，提出将EDA技术融入实践课程中，以仿真实例探讨EDA与电子技术实践课程的融合方法，借助EDA技术提供的广阔平台，辅助实验教学和开展课程设计。研究表明，融入EDA技术后，学生先仿真后实验，设计更灵活，理实结合，使得传统教学与EDA技术相辅相成，同时鼓励学生自主创新设计，激发学生的学习兴趣，提高学生的自主学习能力和工程实践能力。
关键词： EDA 电子技术 电路仿真
一、引言
EDA，即电子设计自动化，是运用EDA软件实现电路设计、仿真和测试等功能以实现电子器件或电子系统设计的技术[1]。常用的EDA软件有Multisim、Proteus和Pspice等。目前，EDA技术发展迅速，不断深入电子技术的各个领域，发展前景非常广阔。国内各大院校的电子类专业都相继开设EDA技术相关课程作为其专业的必修课程，其地位和作用不言而喻。
模拟电子技术、数字电子技术等是电子类专业非常重要的专业基础课，这两门课程的特点是理论教学比较抽象，学生难以理解，而实践性非常强，因此要配合一定学时的实验和课程设计等实践教学配合理论教学。而在传统教学中，这些实验课程的开设学时有限，且受到实验仪器、设备的影响，学生实际操作时有时无法达到期望的学习效果。
EDA技术的发展对电子技术实践课程教学方法和教学模式带来了新的变化和契机。将EDA技术融入这些实践课程教学中，学生不仅可以巩固理论课上的学习内容，而且可以理论联系实际，学以致用，不需要实验仪器和特定的实验环境，只需要在电脑上安装仿真软件，就可以随时进行验证性实验的仿真和测试，解决实验具体操作过程中遇到的难题、疑问和想法，更可以自己动手设计电路方案、调试电路，仿真成功之后再具体实施购买元件、搭建电路，大大降低成本。将EDA技术融合这些实践课程教学中，可以充分发挥EDA技术的优势，促进实践教学，同时更好地发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，提高学生的工程实践能力，更好地促进电子技术实践课程教学改革的发展。
二、EDA技术与实验课程的融合
1.与模拟电子技术实验的融合
将EDA技术融入实验教学中，辅助开展实验，完成电子电路和系统的设计。具体实施时，可以引导学生课下预习时对电路进行仿真，进行参数测试和数值计算。课上实际动手操作，既利用了软件模拟的优势，又体现了实际动手操作的必要性，更让学生体会理论模拟和实际操作的具体差异。
例如，在模拟电子技术实验中，比较重要的一个实验内容是利用集成运放构成波形产生电路的研究[2]。学生在实验具体操作过程中，由于所用元器件和接线较多，进行电路调试时很容易出现问题。学生进实验室之前可预先利用EDA技术进行电路仿真，更好地了解电路原理及各个参数的变化对产生波形的影响。波形产生电路一种常见的方案是利用滞回比较器和积分器首尾相接构成正反馈闭环系统[5]。利用Multisim软件仿真电路如图1所示，电路前半部分构成了滞回比较器，后半部分电路构成了RC积分电路。滞回比较器输出端口得到的方波经RC积分电路积分得到三角波，三角波触发滞回比较器自动翻转得到方波。利用仿真软件的虚拟双踪示波器可以观测方波、三角波的输出波形，不仅可以清晰地观察方波和三角波之间的对应关系，还可以灵活调节R1、R2参数，改变三角波的幅值大小。仿真实验成功后，学生对实验现象有了感性认识，对实验涉及的相关理论知识也会有自己的理解，在实际动手操作实验时，搭建电路会有目的性，出现问题也能尝试解决。
2.与数字电子技术实验的融合
在数字电子技术实验中，由于重点在于常用的一些组合逻辑电路和时序逻辑电路集成电路片的应用，包括与非门74LS20、数据选择器74LS153、译码器74LS138、触发器、计数器、移位寄存器等[3]。一些比较简单的芯片功能和参数测试的实验都可以让学生仿真实现，熟悉好常用芯片后，就可以分配更多的时间让学生在实验室进行设计性、综合性实验[4]，给学生更多发挥空间，并学以致用。
例如，Multisim软件中的字发生器是一个可以产生32位同步逻辑信号的仪器，用于对数字逻辑电路进行测试，产生的信号经常用做数字电路的输入信号，其外形如图2所示，其中R为备用信号端，T为外触发输入端。模拟实验中，利用字发生器产生一个十六进制循环脉冲从00000000到00000009，经74LS47显示译码器译码后，可使数码管显示0～9相应的字形。图2为字发生器产生序列为00000005，即输入DCBA=0101时，译码器译码后使得数码管显示“5”字形。仿真结果一目了然，并且学生可查看关键节点的高低电平，分析输入输出之间的逻辑关系。借助EDA技术，不仅巩固所学内容，还提高学生的学习兴趣。
三、EDA技术与电子技术课程设计的融合
电子技术课程设计的流程，一般是学生选定题目后，进行具体的方案设计。实现方案可以有多种，通过比较选择最优方案。而进行方案验证的时候如果融入EDA技术会大大节约时间和成本。Multisim软件里面含有丰富的元件库和虚拟仪器，学生可以根据仿真结果随时修改电路、替换元件和改变元件参数，直到满足设计要求，大大增强使用的灵活性，节约耗材。
图3为一个简单的电子秒表的设计仿真图。该电路包括波形产生、清零、计数、显示模块。利用555定时器构成一个多谐振荡器，调节电位器RW使其输出端产生频率为50Hz的脉冲信号，该信号通过74LS90构成的五进制计数器进行五分频后得到0.1s的计数脉冲，为计数器提供脉冲信号。另外两个计数器构成十进制计数器，其输出端口分别接译码显示单元[5]。数码管可以直接显示计时时间，仿真结果生动形象。
将电子技术课程设计融入EDA技术后，先进行电路仿真选定实验方案，仿真成功满足设计要求后，再由学生购买元器件、焊接电路和进行电路调试，这样的一个流程使学生更加得心应手，还节约了耗材和成本。融入EDA技术后，学生还可以进行自主创新设计，随时随地将自己的设想在EDA实验室加以实现，大大提高学生分析问题、解决问题的能力，工程设计能力都会有明显提高。
四、结语
将EDA技术融入电子技术实践课程中，辅助实验教学和开展课程设计，一方面充分发挥了EDA技术的优势，学生不再单纯依赖实验设备和环境，可以自主完成实验仿真和电路方案验证等，设计更加灵活。同时先仿真后实验，理实结合，使得传统教学与EDA技术相辅相成，促进电子技术实践教学的发展。另一方面，改进教学模式，借助EDA技术提供的广阔平台，激发学生的学习兴趣，鼓励学生进行自主创新设计，提高学生的自主学习能力和工程实践能力。
参考文献：
[1]杨亚让.EDA技术在电子信息类专业教学中的应用研究[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2010，11（3）：101-102.
[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].第四版，北京：高等教育出版社，2006.
[3]阎石.数字电子技术[M].第四版，北京：高等教育出版社.
[4]叶佳卓，卢斌，程栋.基于EDA技术的数字电路实践教学探讨[J].实验技术与管理，2010，27（11）：249-252.
[5]吕承启.林其斌.电子技术基础实验[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2010.
关键词： EDA 电子技术 电路仿真
一、引言
EDA，即电子设计自动化，是运用EDA软件实现电路设计、仿真和测试等功能以实现电子器件或电子系统设计的技术[1]。常用的EDA软件有Multisim、Proteus和Pspice等。目前，EDA技术发展迅速，不断深入电子技术的各个领域，发展前景非常广阔。国内各大院校的电子类专业都相继开设EDA技术相关课程作为其专业的必修课程，其地位和作用不言而喻。
模拟电子技术、数字电子技术等是电子类专业非常重要的专业基础课，这两门课程的特点是理论教学比较抽象，学生难以理解，而实践性非常强，因此要配合一定学时的实验和课程设计等实践教学配合理论教学。而在传统教学中，这些实验课程的开设学时有限，且受到实验仪器、设备的影响，学生实际操作时有时无法达到期望的学习效果。
EDA技术的发展对电子技术实践课程教学方法和教学模式带来了新的变化和契机。将EDA技术融入这些实践课程教学中，学生不仅可以巩固理论课上的学习内容，而且可以理论联系实际，学以致用，不需要实验仪器和特定的实验环境，只需要在电脑上安装仿真软件，就可以随时进行验证性实验的仿真和测试，解决实验具体操作过程中遇到的难题、疑问和想法，更可以自己动手设计电路方案、调试电路，仿真成功之后再具体实施购买元件、搭建电路，大大降低成本。将EDA技术融合这些实践课程教学中，可以充分发挥EDA技术的优势，促进实践教学，同时更好地发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣，提高学生的工程实践能力，更好地促进电子技术实践课程教学改革的发展。
二、EDA技术与实验课程的融合
1.与模拟电子技术实验的融合
将EDA技术融入实验教学中，辅助开展实验，完成电子电路和系统的设计。具体实施时，可以引导学生课下预习时对电路进行仿真，进行参数测试和数值计算。课上实际动手操作，既利用了软件模拟的优势，又体现了实际动手操作的必要性，更让学生体会理论模拟和实际操作的具体差异。
例如，在模拟电子技术实验中，比较重要的一个实验内容是利用集成运放构成波形产生电路的研究[2]。学生在实验具体操作过程中，由于所用元器件和接线较多，进行电路调试时很容易出现问题。学生进实验室之前可预先利用EDA技术进行电路仿真，更好地了解电路原理及各个参数的变化对产生波形的影响。波形产生电路一种常见的方案是利用滞回比较器和积分器首尾相接构成正反馈闭环系统[5]。利用Multisim软件仿真电路如图1所示，电路前半部分构成了滞回比较器，后半部分电路构成了RC积分电路。滞回比较器输出端口得到的方波经RC积分电路积分得到三角波，三角波触发滞回比较器自动翻转得到方波。利用仿真软件的虚拟双踪示波器可以观测方波、三角波的输出波形，不仅可以清晰地观察方波和三角波之间的对应关系，还可以灵活调节R1、R2参数，改变三角波的幅值大小。仿真实验成功后，学生对实验现象有了感性认识，对实验涉及的相关理论知识也会有自己的理解，在实际动手操作实验时，搭建电路会有目的性，出现问题也能尝试解决。
2.与数字电子技术实验的融合
在数字电子技术实验中，由于重点在于常用的一些组合逻辑电路和时序逻辑电路集成电路片的应用，包括与非门74LS20、数据选择器74LS153、译码器74LS138、触发器、计数器、移位寄存器等[3]。一些比较简单的芯片功能和参数测试的实验都可以让学生仿真实现，熟悉好常用芯片后，就可以分配更多的时间让学生在实验室进行设计性、综合性实验[4]，给学生更多发挥空间，并学以致用。
例如，Multisim软件中的字发生器是一个可以产生32位同步逻辑信号的仪器，用于对数字逻辑电路进行测试，产生的信号经常用做数字电路的输入信号，其外形如图2所示，其中R为备用信号端，T为外触发输入端。模拟实验中，利用字发生器产生一个十六进制循环脉冲从00000000到00000009，经74LS47显示译码器译码后，可使数码管显示0～9相应的字形。图2为字发生器产生序列为00000005，即输入DCBA=0101时，译码器译码后使得数码管显示“5”字形。仿真结果一目了然，并且学生可查看关键节点的高低电平，分析输入输出之间的逻辑关系。借助EDA技术，不仅巩固所学内容，还提高学生的学习兴趣。
三、EDA技术与电子技术课程设计的融合
电子技术课程设计的流程，一般是学生选定题目后，进行具体的方案设计。实现方案可以有多种，通过比较选择最优方案。而进行方案验证的时候如果融入EDA技术会大大节约时间和成本。Multisim软件里面含有丰富的元件库和虚拟仪器，学生可以根据仿真结果随时修改电路、替换元件和改变元件参数，直到满足设计要求，大大增强使用的灵活性，节约耗材。
图3为一个简单的电子秒表的设计仿真图。该电路包括波形产生、清零、计数、显示模块。利用555定时器构成一个多谐振荡器，调节电位器RW使其输出端产生频率为50Hz的脉冲信号，该信号通过74LS90构成的五进制计数器进行五分频后得到0.1s的计数脉冲，为计数器提供脉冲信号。另外两个计数器构成十进制计数器，其输出端口分别接译码显示单元[5]。数码管可以直接显示计时时间，仿真结果生动形象。
将电子技术课程设计融入EDA技术后，先进行电路仿真选定实验方案，仿真成功满足设计要求后，再由学生购买元器件、焊接电路和进行电路调试，这样的一个流程使学生更加得心应手，还节约了耗材和成本。融入EDA技术后，学生还可以进行自主创新设计，随时随地将自己的设想在EDA实验室加以实现，大大提高学生分析问题、解决问题的能力，工程设计能力都会有明显提高。
四、结语
将EDA技术融入电子技术实践课程中，辅助实验教学和开展课程设计，一方面充分发挥了EDA技术的优势，学生不再单纯依赖实验设备和环境，可以自主完成实验仿真和电路方案验证等，设计更加灵活。同时先仿真后实验，理实结合，使得传统教学与EDA技术相辅相成，促进电子技术实践教学的发展。另一方面，改进教学模式，借助EDA技术提供的广阔平台，激发学生的学习兴趣，鼓励学生进行自主创新设计，提高学生的自主学习能力和工程实践能力。
参考文献：
[1]杨亚让.EDA技术在电子信息类专业教学中的应用研究[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2010，11（3）：101-102.
[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].第四版，北京：高等教育出版社，2006.
[3]阎石.数字电子技术[M].第四版，北京：高等教育出版社.
[4]叶佳卓，卢斌，程栋.基于EDA技术的数字电路实践教学探讨[J].实验技术与管理，2010，27（11）：249-252.
[5]吕承启.林其斌.电子技术基础实验[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2010.