EWB软件在电子技术教学中的应用

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摘 要： 针对高职高专电子技术教学的特点，可以引入ewb仿真软件。文章结合案例说明在电子技术教学中使用EWB软件的教学思路，阐明应用EWB辅助教学，是一种培养学生学习和实践能力的有效方法。

关键词： 电子技术教学 EWB软件 教学应用

电子技术是电子信息类专业的一门重要的专业基础课，包括模拟电子技术和数字电子技术两部分内容，该课程具有很强的理论性和实践性，学习难度大。尤其高职高专学生本身学习底子薄，往往感到课程内容抽象，难学、难懂。随着计算机技术的广泛应用，越来越多的仿真软件应用在电子技术教学中，比如EWB、Multisim、Orcad、Proteus等，可以把抽象的概念和理论用具体的图形和声音表现出来。上课时利用软件进行仿真演示，可以增强学生的感性认识，同时掌握各种仪器的使用和电路参数的测试方法，使课堂的教与学形成良好互动，有助于强化教学效果，增强学生分析问题、解决问题、创新的能力。

一、EWB仿真软件

EWB（Electronic Workbench）软件是专门用于电子电路仿真的“虚拟电子工作平台”软件。EWB功能强大，拥有丰富的元件库和仪器库。该软件采用直观的图形界面创建电路，而且软件中的虚拟仪器控制面板外形和操作方式都与实物相似并可实时显示测量结果。它还能提供多种电路分析方法帮助使用者便捷地分析电路。利用EWB可以将电路的设计和测试合二为一，极大地提高效率，缩短产品开发周期，目前已广泛应用于电子产品的开发设计中。

二、EWB软件在电子技术教学中的辅助作用

目前，高职院校正在进行“教学做”一体化的项目教学法，电子技术也不例外。在整个项目教学过程中，以学生为主体，项目作为载体，教师为主导，学生在教师的指导下，由简单到复杂，由新手到专家，学习电路的设计、制作、调试和故障排除。

在讲解必备的知识点时，教师可以在多媒体教室中分析电路的特性，讲解输入信号或者参数改变对电路输出信号的影响，学生能够直观形象地观察电路的工作情况，了解不同形式电路的功能。使用软件辅助教学可将一些不易理解的内容在课堂上形象地展现在学生面前，做到化繁为简，变抽象为直观，让学生增加感性认识，加深对理论知识的理解。

在设计电路时，由于EWB软件元件连线简单，任何一种设计方案都可以尝试，学生的设计就能真正做到随心所欲。在设计过程中，每个学生都能亲自动手接触电路，利用EWB软件可以随意更换元件或设定参数，边连线，边测试，边修改，边分析，直到仿真出满意的结果。在项目教学过程中，利用仿真环节，节省实训材料、实训设备、测试仪器，大大降低实训成本。

三、EWB软件在电子技术教学中的应用实例

EWB软件仿真的基本步骤为：利用电子平台搭建电路设定各元器件的参数选项选用虚拟仪器仪表设定仿真分析方法启动EWB仿真分析仿真结果。下面通过实例分析EWB在电子技术教学中的应用。

1.运用EWB软件实现直流稳压电源的仿真

图1直流稳压电源是模拟电子技术部分典型项目。大多数电子设备都需要稳定的直流电源供电，如笔记本电脑、手机电池等。但市电电网供给的是交流电，这样就存在一个怎样将交流电变换为直流电的问题。对于小功率的直流电源，它一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。图1中输入Ui（220V/50HZ）交流电经过电源变压器降压后得到符合电路需要的交流电压U■，然后由整流电路变换成方向不变，大小随时间变化的脉动电压U■，再用滤波器滤去其交流分量，就可以得到比较平直的直流电压Uo。在项目教学过程中，教师提出题目要求，讲解必备知识点，然后逐步引导学生利用EWB软件实现整流电路、滤波电路、稳压电路。

图1 直流稳压电路

图2为桥式全波整流电路图，下面对其进行仿真。（1）在EWB元件库里找到相应的电子元器件，移动到工作区并画电路图。（2）对每个元器件设定型号和参数值，将示波器两个测试端分别与变压器输出端和硅整流桥电路输出端相连。设置示波器的参数：将时基控制（Time base）设置为5ms，信号源频率50Hz。触发方式（Trigger）设置为上跳沿变，A、B两个通道（channel）幅度值都设置为10V，就能方便比较整流前后波形变化，双击示波器观察A、B两个通道波形如图3所示。可见桥式全波整流电路的正弦波变成方向单一的脉动直流波形，周期为原理的半个周期。继续在电路的基础上加入滤波电容、稳压电路，最后得到直流稳压电源的仿真结果如图4所示。

图2 桥式全波整流电路图

图3 桥式全波整流电路仿真结果

图4 直流稳压电源的仿真

2.运用EWB软件实现数字竞赛抢答器的仿真

数字竞赛抢答器项目是数字电子技术一个很好的实例，结合了数字电子最重要的知识点，包括编码器、译码器、脉冲发生器、触发器、显示器、按键电路等内容。上课时，首先给出该项目的内容要求，进行任务驱动，然后教师讲解必要的知识点，学生收集相关资料，并进行分组讨论，把相关的知识点序化，搭建一个基础模型。教师引导学生先用EWB软件设计简易的抢答器，然后加入时钟信号，最后加入编码器、译码器等电路，由易到难地逐步设计出竞赛抢答器，在设计过程中学生可以根据需要自行选择不同芯片完成设计任务。

图5为74LS175构成的简易四路抢答器，抢答开始时，主持人按下复位开关M，74LS175输出端1Q～4Q全部输出为零，所有指示灯灭，M接高电平，抢答开始。图中4号抢答者按下按键，4D接收高电平信号，时钟到来4Q输出高电平，对应4号指示灯亮，表示4号抢答成功，同时4■为低电平“0”，通过逻辑门送出信号锁住外界时钟CLK，紧随其后的其他人由于无时钟信号按键再被按下均无效，指示灯仍保持4号按键按下时所对应的状态不变，直到主持人再次清除信号为止。

图5 简易四路抢答器仿真电路

图6为555定时器构成时钟产生电路，图5中利用的是仿真软件自带的时钟源，仿真时完全能够满足需求，但是在制作具体电路时需要电路本身具有时钟。在这里利用555定时器构成一个多谐振荡器，电路没有稳态，只有两个暂稳态，不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C1充电，以及C1通过R2向555定时器7脚放电使电路产生振荡，从而得到时钟信号如图7所示，输出的时钟周期由R1、R2、C这三个参数决定，周期T=0.7（R1+2R2）C，可以根据具体需要修改参数，图6中设定周期约为1s。

图6 555定时器构成时钟产生电路

图7 时钟信号仿真

在后续的电路设计中，利用编码器74148对74175的输出编码，译码器7447对编码后结果译码，最后利用7段数码管显示出数字抢答结果如图8所示。

图8 竞赛抢答器结果仿真

四、结语

EWB软件非常适合电子技术教学。通过EWB搭建电路，学生能熟悉常用仪器仪表的使用，基本指标的测量与调试方法。使用EWB仿真，各元器件选择范围广，参数修改方便，不会像实际操作那样多次把元件焊下而损坏器件和印刷电路板，节省设计费用、制作样品的费用，电路调试变得快捷方便，学生通过EWB学习电子技术，不论是在理论上还是在实践上都得到很大的提高，不仅拓展思维空间，增强主动性，而且节省精力，提高效率。

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河北省高等教育学会课题（课题编号GJXHZ2013-325）。