基于EDA技术的电类课程授课方法举例

基于 EDA技术的电类课程授课方法举例

张群

海军士官学校 安徽蚌埠 233012

摘要：随着计算机技术、电子信息技术的快速发展，高校电类课程的教学与实验环境和形势在不断地变化，传统的教学方式将面临新的机遇和挑战。电子设计自动化(Electronic Design Automation)EDA，是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的电子设计自动化工具。而其中的Multisim是由美国NI公司开发的最新一款基于window平台的直观、精确、高效的电路教学与设计仿真软件。将Multisim应用到电类教学中将极大地提高教学质量与教学效果，特别是在提高学员的实践能力方面，起到传统教学方式不可估量的作用。

关键词：EDA技术；电类课程；实验课

根据实验课程的内容和难度，我们将实验课程分成验证性实验、设计性实验、综合性实验，对不同的课程，将仿真软件的角色具体化，并且由浅到深，由易到难，根据课程性质，安排不同的配套Multisim虚拟实验课程。

一、验证性实验

对于验证性实验，在实验内容中一般会给出实验电路图，在实验过程中涉及的实验内容主要包括实验仪器的操作，一些电路参数测试以及对基本定理的验证等。这类实验的学员多数是第一次接触实验室的实验元器件和实验仪器，通过教员的讲解他们并不能切实掌握全部实验要点。所以，在实际操作过程中，他们比较容易犯错。学员实验中的难点主要集中在学员对实验仪器不熟练，在电路搭建方面容易出现错误，实验内容中的注意事项太多，容易顾此失彼。由于Multisim具有良好的操作界面，在搭建电路时所见即所得，学员基本上不会出现错误，并且Multisim上的虚拟仪器和实际仪器的使用相似，而界面更加直观好用，非常适合初学者对一些电路基本参数的测试和一些概念的理解。所以针对验证性实验，要求学员在实验的预习阶段就利用Multisim软件对先对电路进行仿真和进行理论值的计算。通过这样的过程，学员对实际仪器的使用和操作更容易理解和掌握，另外在理论值的指导下，学员在实际测量中也更容易发现在电路搭建中出现的问题，这能提高学员的电路故障排除能力。

例如验证戴维南定理：

已知R₁=R₂=R₄=R₅=5Ω，R₅=10Ω，E=6.5V，试用戴维南定理求电阻R₅支路的电流I₅。

电路图如下（采用multisim绘制），图中XMM1是一个万用表，调至直流电流档，直接测量R₅两端的电流为68.22mA。

利用戴维南定理仿真：①去掉待求支路，使电路成为有源二端网络的开口电压为U=1.083V

②将电路变为无源二端网络，测得等效内阻为r=5.833 。

③计算求解电路电流

可见运用戴维南定理测量和直接测量结果基本一致，误差在正常范围之内。

二、设计性实验

在数开放式电子电路实验作为设计性实验，要求学员根据给定的指标要求来进行电路设计，这时候Multisim的计算机辅助设计功能就可以为学员提供一个很好的设计平台。学员根据指标对电路进行分析，给出初步的电路图，然后利用Multisim仿真工具进行仿真测试，如果设计的电路图达不到设计要求，则对电路进行反复修改，直至电路能够达到实际的指标要求。最后将仿真得到的电路在实际的电路板上实现并进行测试。

三、综合性实验

在高频实验中，学员一般在实验板或者实验箱上进行操作。在实际实验过程中，学员能根据步骤一步一步地进行测试得到实验结果，而一旦实验板出现故障，学员就束手无策，或者是会测试出一堆完全错误的实验结果，这样学员对电路的分析和理解效果有限，得不到实验应该有的效果。针对这种现象，我们把高频实验板或实验箱的一些重点电路取出来，只给学员一些电路结构和部分元件参数，而这些重点部位电路要求学员在实验前先在Multisim上进行仿真，借助仿真软件的高度灵活性，对电路正常工作时参数的取值范围有认识。这样的过程，能加强学员对电路的分析和理解能力。

桥式整流滤波电路时直流稳压电源的重要组成部分，其工作原理分别是利用了二极管的单向导电性和电容的充放电特性。电路图如下（采用multisim绘制），分别观察整流前和整流后的波形。

整流前整流后

比较整流前与整流后的波形可以得出单相桥式整流电路的作用就是将交流电变为单相脉动的直流电。

给负载两端并联100 的电容继续观察波形：

比较整流后和滤波后的波形可以得出滤波电路的作用就是将单相脉动的直流电变为平滑的直流电。

Multisim软件不仅在电路课程中发挥着重要作用，而且在电子电路和通信电路等课程中也得到了广泛的应用。利用Multisim软件进行实验仿真，方便安全，并且结果精确，现象直观，虽然不能完全取代实际实验，但是对于培养学员的对于实验的综合分析与设计能力却是发挥着至关重要的作用。