前言:我們精心挑選了數篇優質eda技術論文文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發,助您在寫作的道路上更上一層樓。
實驗教學內容沒有或較少向生產應用延伸,當學生走上工作崗位時會發現在學校所做的實驗內容與真正的生產實際差距很大,不能很快地為生產實際服務。為了解決以上在電子技術實驗中存在的問題,我們經過不斷地探索、研究和實踐,在電子技術的實驗方面做了大量的改進和創新,也取得了一些明顯的效果,其中最主要的就是將eda技術應用到電子技術的實驗教學中。
二、基于EDA技術的電子技術實驗教學改革
EDA即電子設計自動化(ElectronicDesignAu-tomation),它是以計算機和微電子技術為先導,匯集了圖形學、邏輯學、結構學和計算機數學等多種計算機應用科學最新成果的先進技術。在我國,由于EDA應用技術先進,軟硬件結合,知識面寬,實踐性強,幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設了EDA課程的學習。為了將EDA技術與電子技術的教學更好地融合到一起,我們在多個方面也做了建設和改革。
(一)基礎設施建設
1.硬件設施建設
為了能更好地將EDA技術運用到電子技術的實驗教學中,我們首先建立了兩個EDA實驗中心,配備了近百臺性能先進的計算機,并購進了與EDA教學相配套的實驗箱,學生在利用計算機上安裝的軟件和與之配套的實驗箱可以完成由程序設計到硬件下載的全部過程。
2.軟件設施建設
硬件設施只是基礎框架,要想真正學好EDA技術,具備與之相配套的應用軟件更為重要。現階段,國內流行的、市場占有率比較高的EDA軟件主要有6種。根據電子技術這門課程的特點,我們主要選擇了其中的三種軟件:即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim這個軟件最大的特點就是給出了類型相對完善、實用性更強的虛擬電子庫以及各種仿真儀器,操作簡單,仿真結果形象逼真,功能十分強大、實用。Max+PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成電路的設計輸入、編譯仿真、編程下載等功能,并且其設計輸入具有多種方式,可以滿足不同層次的需求,同時可以實現電路的時序分析,實驗結果簡單、直觀。
(二)電子技術實驗教學內容的改革和創新
在基礎建設完善之后,我們在電子技術實驗教學的內容上也做了調整和改革。我們首先把實驗內容分階段、分層次地分成了三類,使更多的實驗適合在EDA實驗中心完成。
1.基礎驗證型實驗
這部分的實驗內容所占比例較少,主要是對理論教學中最基礎的內容的一個測試:例如共發射極單管放大電路、集成運放的線性應用、基本門電路的功能測試等。這類實驗的主要目的在于幫助學生認識常用的電子器件,了解實驗設備,學會各種儀器的使用方法,掌握電子實驗的基本知識、實驗方法和實驗技能,學會觀察和分析實驗結果等。
2.訓練提高型實驗
這部分的實驗內容主要要求學生在具備一定的基礎知識和操作技能的基礎上,能把所學的不同內容、不同類型的知識和電路有機地結合在一起,形成一個相對完整的邏輯功能。這部分實驗主要側重于理論知識的綜合應用,其目的是培養學生綜合運用所學理論知識和解決問題的能力。
3.綜合設計型實驗
這部分的實驗內容主要是以學生自行設計為主,教師指導為輔,要求學生根據實驗題目的設計要求獨立地完成查閱資料、設計電路、選擇器件、安裝調試等任務,分析實驗數據,并獨立寫出實驗報告。這類實驗的開設,對于提高學生的實踐動手能力、綜合運用能力和創新設計能力有著非常重要的作用。
三、EDA技術與電子技術實驗內容融合的策略
前面我們提到的是實驗內容上的改革,那我們如何具體做到將EDA技術更好地應用到電子技術的實驗中呢?我們從多個方面入手,加強EDA技術與電子技術實驗的融合。
1.在正常實驗教學中增大EDA實驗的比例
以前我們所做的實驗全部都是在實驗箱上搭接完成,現在我們將部分實驗內容轉移到計算機,增大了EDA實驗的比例,讓學生在正常的教學計劃內就可以接觸到兩種不同的實驗方式,體會它們不同的特點,得到不同的訓練。
2.充分利用學生自身的資源和業余時間加強EDA技術的學習
要完成我們上面所說的內容,單純依靠教學計劃內的幾個實驗是遠遠不夠的。我們首先想到的就是充分利用學生自身的資源,現在計算機在學生中十分普及,幾乎人人都有,我們將常用的仿真軟件推薦給學生,讓學生安裝在自己的電腦中,這樣學生就可以利用自己的業余時間來完成一些內容,以彌補課堂實驗時間上的不足。
3.將實驗內容延伸到電子實習、課程設計等實踐環節
各個專業的學生在學期末都會有和理論教學相配合的課程設計和電子實習。在這些實踐環節中都會安排專門的時間來讓學生進行相關內容的EDA仿真測試,因此學生可以把實驗中學習的內容延伸到其他的實踐環節中,大大提高了學生的實踐動手能力和理論知識的綜合運用能力。
4.充分利用學校為學生提供的各種課外訓練機會
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學,提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示,加深學生對理論的理解,有效解決模擬電子技術理論概念抽象,電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入,引導學生進行基本電路的分析和設計,為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好。現在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中,實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作,但是平臺電路有限,只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路,基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗,且操作過程中平臺電路元件易損壞,不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后,不利于工科應用型人才的培養,造成學生眼高手低,進一步影響學生的就業和發展。因此,模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合,先采用軟件對實驗進行設計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學生對理論的理解,又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分,第一部分是基本電路的驗證和演示實驗,加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學生主要在實驗平臺上進行操作,同時以Multisim仿真為輔,對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響,實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響,而在虛擬仿真平臺上,可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計,要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路,給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據,在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證,然后進行實際電路焊接,充分發揮學生的主體作用,調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性,提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學,提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示,加深學生對理論的理解,有效解決模擬電子技術理論概念抽象,電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入,引導學生進行基本電路的分析和設計,為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好。現在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中,實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作,但是平臺電路有限,只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路,基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗,且操作過程中平臺電路元件易損壞,不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后,不利于工科應用型人才的培養,造成學生眼高手低,進一步影響學生的就業和發展。因此,模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合,先采用軟件對實驗進行設計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學生對理論的理解,又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分,第一部分是基本電路的驗證和演示實驗,加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學生主要在實驗平臺上進行操作,同時以Multisim仿真為輔,對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響,實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響,而在虛擬仿真平臺上,可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計,要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路,給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據,在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證,然后進行實際電路焊接,充分發揮學生的主體作用,調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性,提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
4.結論