浅谈基于电路仿真技术改进传统数字电路实验教学

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  摘 要:传统的以74系列器件+数字电路实验箱的实验方式存在效率低、费时费力、成本较高等问题,因此采用EWB仿真技术用于数电实验教学,可以取得良好的效果。
  关键词:传统的实验教学 EWB软件及应用
  一、传统的数电实验教学模式及不足
  数字电路是电信、计算机等专业的基础课程,具有很强的理论性和实践性,因而按照教学计划需开设数子电路实验,旨在加深对该课程知识的掌控和理解,主要开设门电路测试、组合逻辑电路设计、数据选择器、加法器、译码器、触发器、计数器等实验项目、通常的方法是利用74系列器件,在数字电路实验箱的板面或PCB板上将电路用导线进行连接搭建项目,然后接上电源用仪器进行观测结果及演示,其存在着许多不足,如①在电路连线过程当中,需要连接多条线,会浪费时间②实验需要大量的芯片,在实验过程中,会有部分器件烧坏或丢失,硬件损耗较大③当结果错误时,需花费很长时间判断是设计有误还是连线有误④由于仪器设备限制,实验内容也受到限制,实验的功能比较单一⑤有时由于成本、仪器设备不够等原因,造成学生做不成实验和少做实验项目。而采用EWB软件电路仿真技术就可以很好地解决上述问题,利用EWB软件进行电路仿真实验,可以摆脱真实实验环境所面临的各种困难和不足,不必考滤元件和仪器的的损坏、有无,元器件的成本、电路接触不良等人为麻烦。
  二、EWB软件功能简介
  EWB软件是专门用于电子线路计算机辅助电路分析和设计的仿真软件,它可以模拟一个实际的实验工作平台,在该平台上,用户可以绘制电路原理图、连接虚拟仪器仪表、测试有关电路参数、显示波形、观测试结果等。目前已在电子工程设计、电子类课程教学中得到广泛的应用。该软件界面直观、操作方便,仿真时,绘制电路图所需的元器件均可以从屏幕上直接选取,采用图形方式创建电路。同时,EWB软件仿真的手段切合实际,选用的元器件和仪器与实际情况非常接近,仪器的操作开关,按钮如同真实仪器,既容易学又使学生特别感兴趣。仿真软件库不仅提供丰富的电路元器件供选用,同时还可以根据需要新建或扩充。
  三、EWB软件在数电实验中的应用
  EDA技术是一门融合了现代电子与计算机技术,以计算机为平台对电子电路、系统或芯片进行设计、仿真开发的计算机辅助设计技术,EWB软件的出现让实验室进入课堂成为可能。
  在上实验课前,可以让学生用EWB软件先做虚拟实验,通过操作计算机运行进行仿真实验软件,模拟各种类型实验,得到"实验结果",仿真验证后再让其到实验室进行实际操作,这样更有针对性,也容易发现存在的问题及如何解决,从而提高数电实验教学的效率,这样学生一堂课可以多做几个实验项目,避免传统实验教学课时不够和项目过少的问题。另外,学生可以根据自身情况,利用EWB软件及开发平台选做自选择型实验和创新型实验,有利于培养学生实践创新能力。
  下面以数字电路实验中比较器(用门电路实现二位数的比较)进行仿真实验,说明EWB软件在数电实验中的实际应用,在EWB软件中,先用原理图输入设计电路原理图1所示(原理图输入后,分析与综合,建立仿真波形文件,设定输入)仿真后,得到波形如图2所示,通过对波形的分析可得结论:Y1、Y2、Y3分别是A和B两数的比较结果,同时可看出,EWB能对器件进行真实模拟实现器件的传输延迟,这样学生使用时更能了解实际电路的非理想化,实际电路在传输过程中是有时间延迟的。
  四、结语
  将EWB引入到数电的实验教学中,有利于学生和掌握理论知识和实践技能,增加实验的趣味性和新颖性,能充分调动学生学习的积极性和主动性,从而大大提高实验教学的效果。
  作者简介:沈国阳,1982.03.12,男,江西九江,江西科技学院,本科,电子专业。
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