EWB仿真軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用探討

1、EWB仿真軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用探討1、EWB仿真軟件1.1 EWB 軟件簡介EWB英文全稱為 Electronics Workbench （電子工作平臺）,是加拿大 Interactive Image Technologies Ltd. 公司于 1988 年開發(fā)的一種電子電路計算機(jī)仿真設(shè)計軟件。 該軟件設(shè)計功能完 善，操作界面友好、形象，非常易于掌握。EWBX SPICE3F5為軟件核心，增強(qiáng)了其在數(shù)字和模擬混合信號方面的仿真能力。 EWB 的開發(fā)不僅很好地解決電子線路設(shè)計中即費(fèi)時費(fèi)力又費(fèi)錢的問 題，給電子產(chǎn)品設(shè)計人員帶來了極大的方便和實(shí)惠， 他們可以利 用電腦輔助設(shè)計進(jìn)行電路仿真，有效

2、地節(jié)省了開發(fā)時間和成本。 而且，EWBT便的操作方式，直觀的電路圖和仿真分析結(jié)果顯示 形式， 也非常適合于電子課程的輔助教學(xué)， 有利于提高學(xué)生對理 論知識的理解和掌握，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。1.2 EWB 軟件特點(diǎn)1.2.1 集成化、一體化的設(shè)計環(huán)境可任意地在系統(tǒng)中集成數(shù)字及模擬元件，完成原理圖輸入、 數(shù)摸混合仿真以及波形圖顯示等工作。 當(dāng)用戶進(jìn)行仿真時， 原理 圖、波形圖同時出現(xiàn)。當(dāng)改變電路連線或元件參數(shù)時，波形即時 顯示變化。1.2.2 界面友好、操作簡單單擊鼠標(biāo)，用戶可以輕松地選擇元件；拖動鼠標(biāo)，可將元件 放入原理圖中。調(diào)整電路連線、改變元件位置、修改元件屬性也 非常簡單。此外，EW

3、BS有自動排列連線的功能，使畫原理圖更 加美觀、快捷1.2.3 真實(shí)的仿真平臺EWB勺元件庫提供了數(shù)千種電路元器件，即有無源元件也有 有源元件， 即有模擬元件也有數(shù)字元件， 即有分立元件也有集成 元件，還可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫。EWBS提供了齊全的虛擬儀器，如示波器、信號發(fā)生器、萬用表、波特圖儀、頻譜儀 和邏輯分析儀等。 用這些元件和儀器仿真電子電路， 就如同在實(shí) 驗室做實(shí)驗一樣，非常真實(shí)。1.2.4 豐富而強(qiáng)大的分析方法EWBF但可以完成電路的穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析、時域分析和 頻域分析、 器件的線性分析和非線性分析、 電路的噪聲分析和失 真分析等常規(guī)分析， 而且還提供了離散傅里埃分析、

4、電路的零極 點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析和電路的容差分析等 14 種分析方法。2、EWB在數(shù)字電路教學(xué)中的意義2.1 增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣利用EW筋真軟件可以把數(shù)字電路抽象的理論轉(zhuǎn)化為直觀 的電路圖， 增加學(xué)生的感性認(rèn)識。 使學(xué)生更容易掌握數(shù)字電路的 分析和設(shè)計方法，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.2 有利于建立基于工作過程的課堂教學(xué)模式利用EWB仿真軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗，其實(shí)驗過程非常接近 于真實(shí)的實(shí)驗過程， 接近與真實(shí)的設(shè)計工作過程。 元器件選擇范 圍廣，參數(shù)修改方便，適用于數(shù)字電路的絕大部分電路。把數(shù)字 電路的理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起， 解決了實(shí)驗設(shè)備 少與學(xué)生實(shí)踐需求大之

5、間的矛盾。2.3 有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力EWE軟件相當(dāng)于是一個全開放性的仿真試驗平臺。在這個平 臺上，學(xué)生提出的各種假設(shè)電路都可以虛擬仿真， 通過電腦屏幕 來觀察假設(shè)電路的效果和結(jié)果，而不用擔(dān)心出現(xiàn)任何硬件的問 題。EWE軟件就像一個萬能的電子實(shí)驗室，學(xué)生可以利用能利用 的所有元器件來設(shè)計電路，并通過仿真儀表來驗證設(shè)計的可行 性。這樣就可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維， 培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能 力。3、EWB在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用3.1 電路的設(shè)計、調(diào)試步驟(1) 元器件的調(diào)用與布局。打開相應(yīng)元器件庫，將所需元器 件拖曳到電路工作區(qū)中即可完成元器件的調(diào)用。 通過移動和旋轉(zhuǎn) 元器件進(jìn)行布局調(diào)整。(2)

6、線路連接。元器件布局結(jié)束以后就可進(jìn)行線路連接。注 意在必要的位置放置連接點(diǎn)。(3) 設(shè)置元器件標(biāo)識和數(shù)值。雙擊所需設(shè)置參數(shù)的元器件， 在對話框中設(shè)置好標(biāo)識和數(shù)值。(4) 連接儀器、電路存盤。 電路圖設(shè)計完畢就可將儀器接入， 以供實(shí)驗使用。 為了便于儀器的波形識別與讀數(shù)， 通常將儀器的 輸入連線和輸出連線設(shè)置為不同的顏色。 選擇好路徑， 輸入電路 圖的文件名并存盤。(5) 運(yùn)行EWB仿真。打開文件，用鼠標(biāo)左鍵單擊主窗口右上角的開關(guān)圖標(biāo)，軟件自動開始運(yùn)行 EWB仿真軟件，系統(tǒng)將自動把 分析結(jié)果顯示在各儀器儀表上和分析圖( Display Graphs )上。 如果要暫停仿真操作， 用鼠標(biāo)單擊主窗口

7、右上角的暫停圖標(biāo)， 實(shí) 現(xiàn)暫停 / 恢復(fù)操作。如果電路中有錯誤，屏幕將提示錯誤信息。(6) 查看分析結(jié)果。EWB中查看分析結(jié)果有兩種方法：1)接 通電源，打開儀器儀表的面板， 觀察指定點(diǎn)的波形或數(shù)值的變化。 2)接通電源， 用鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄上的分析圖圖標(biāo)， 屏幕出現(xiàn) 要顯示的波形， 單擊該波形即可對該波形進(jìn)行讀數(shù)。 顯示圖中除 了可以顯示儀器上的波形外， 還可以顯示各種分析中的曲線或數(shù) 值。3.2 應(yīng)用實(shí)例 555定時器是一種多用途的單片中規(guī)模集成電路。該電路使 用靈活，方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路， 多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器。 因而在波形的產(chǎn)生與變換， 測量與 控制，

8、家用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。 多諧振蕩器是用來產(chǎn)生矩形波的電路， 又稱為脈沖發(fā)生器。 多諧 振蕩器是一種無穩(wěn)態(tài)電路，它有兩個暫穩(wěn)態(tài)。只要接通電源， 無需外加觸發(fā)信號， 多諧振蕩器便能自動輸 出一定頻率和脈寬的矩形脈沖。 由于矩形脈沖波含有豐富的多次 諧波，所以習(xí)慣上把矩形波振蕩器又稱為多諧振蕩器。利用EW歆件得到的555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖 1所 示，仿真得到的波形如圖 2所示。圖 1 所示的電路是 555定時器 常用的振蕩器連接方法。圖中 ,C 為外接定時元件。與 555 單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器相比不同的是，外觸發(fā)端和 TH連接在一起，取電容電 壓為信號，RC回路再接入電阻。接通電源后不需外加觸發(fā)信號， 在輸出端能得到矩形波。4、結(jié)語由以上討論可以看出 EWB應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中十分方便， 無論在組合邏輯電路， 時序邏輯電路還是脈沖電路中都可以進(jìn)行 仿真實(shí)驗。 實(shí)驗過程非常接近實(shí)際操作的效果， 各元器件選擇范 圍廣，參數(shù)修改方