首页 -> 2007年第12期
《电子线路》教学中的ＥＤＡ技术的应用
作者：唐 玲
[关键词]EDA 电子线路 仿真
《电子线路》是电子电工专业的一门专业基础课程，对其掌握的熟练程度直接影响到后续专业课程的学习，如《电子测量》、《电视机原理》等。要学好《电子线路》这门课，就必须进行大量的实验，在实验中体会课堂上的理论知识，从实验结果中总结和掌握知识。然而，现在许多职校实验器材的缺乏和设备的陈旧已远远跟不上学生学习需求。随着计算机的普及应用和电子技术的发展，利用电路设计和仿真的EDA工具软件Multisim7在计算机上方便、安全地进行电子线路的模拟试验和电路设计，作为课堂教学的补充可取得非常好的教学效果。EDA技术在教学中的应用，不但可以使学生对所学电路有了一定的感性认识，而且还能掌握各种仪器的使用，把理论与实践紧密地结合在一起。因此利用EDA仿真技术具备了使学生进行大量实验的条件，也是《电子线路》教学发展的方向。
（一）Multisim7软件的简介
目前，EDA技术是许多职业学校电类专业教学中不可缺少的一项技术，掌握EDA技术也是电类专业学就业的基本条件之一。常用于电子线路仿真和设计的EDA工具软件Multisim7以其独特的功能特点深受广大电路设计者和学习者的喜爱。它把整个学习和实验过程都搬到了虚拟实验室中进行，能够使实验电路，仪器以及实验结果等一起直观地展现在学生面前，另外对电路参数调整也极其方便。因此Multisim7在职业学校中得到了非常广泛的应用。其主要功能特点有：
1.具有丰富的元件库和类型齐全的测试仪器。
Multisim7提供了近万种电路元件，其中包括基本元件库（如电阻，电容等）、晶体管库、模拟元件库、电源库、集成电路、基本显示器件库、数字模拟混合库和其他元器件库等，并且还可以根据需要通过元件编辑器扩充已有的元器件库。Multisim7提供了一系列虚拟测试仪器，包括常用仪器如万用表、功率表、多踪示波器、信号发生器、数字万用表、频率计数器等，以及一般实验室中不可多得的各种专用高档仪器如逻辑分析仪、网络分析仪、频谱分析仪等。这些仪表的使用和读数与真实的仪表相当，仿佛就像在实验室中使用仪器一样，并能仿真到最真实的结果。
2.具有直观的图形界面和高效的仿真设备。
应用Multisim7软件进行仿真教学的操作简单、易学。它具有更加形象直观的人机交互界面，各类元器件和测试仪器均可直接从屏幕上选取，各种元器件能够通过键盘随时更改，仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。在电子电工实验中，经常会碰到由于实验器材出现故障而导致实验无法进行或所得测量数据不准确，耗费了不必要的时间和精力，失去了实验的意义。利用Multisim7支持的Spice、VHDL、Verilog仿真，以及任何这几种仿真的混合进行实验时，只要连接电路正确，学生几乎能够100%地快速、安全仿真和验证各种实验，从而提高了实验效率。
3.具有强大分析和设计电路的功能。
Multisim7提供了详细的电路分析方法，不仅可以完成电路的直流静态工作点分析、交流分析、瞬态分析、温度扫描分析、时域和频域分析、电路噪声分析和参数扫描分析等常用分析方法，而且还提供了傅里叶分析、交直流灵敏度分析等高级分析方法来帮助设计人员分析电路性能，大大缩短分析时间。电子设计是人们进行电子产品设计、开发、和制造过程中十分关键的一步，其核心就是电子电路的设计。Multisim7是一种自上而下的设计方法，设计者只要确定系统设计、功能划分和行为描述外，其余都有计算机自动完成，加快了产品开发的速度，提高了设计人员的工作效率。
4.具有与PCB设计软件有良好的衔接功能。
电子设计工具平台Electronics Workbench主要包括Multisim和Ultiboard两个基本工具模块，Multisim7可以把自己创建的电路原理图文件输出给Ultiboard系统进行印刷电路板的自动化设计。近年来出现了许多电路设计工具软件，如Protel 就是较为突出的一种PCB软件，Multisim7可以和此软件进行良好衔接，从而设计出高性能的多层电路板，并且能够迅速的把设计电路转化成实际产品。Multisim7还能将仿真结果输出到MathCAD和Exclel电子表格等应用程序当中去。
（二）电子线路中EDA技术的应用举例
射极输出器是电子线路中用途最广泛的电路之一，在学生通过射极输出器仿真实验之后，更能体会到射极输出器电路结构和特点。
1.分析射极输出器电压跟随性。
仿真实验图如图1设置信号源为1kHz，100mV的正弦波，万用表为电压档。运行仿真，调整Rp，观察万用表中三极管发射极电位变化，依次调节Rp百分比由80%变化到0，记录发射极电压的值，对应填入表1中。从表中数据得知当Rp的值变小，发射极电流变强，发射极电位略有上升，但跟基极电位相差不大，具有电压跟随性。再对双踪示波器中输入、输出电压波形、读数情况进行分析，发现两者波形幅度相同，频率一致，并且是同相位，可以看出，测试结果和理论总结具有良好的一致性。
2．稳定输出电压特性的分析。
将负载电阻R2接入时观察示波器的输出波形如图2，再将负载电阻R2断开时观察示波器的输出波形如图3，从示波器演示中可以看出，无论R2接入还是断开，输出波形的幅度、频率和相位都没有发生变化，这种现象表明：射极跟随器当负载发生变化时具有稳定输出电压的特性。与此同时，可再一次加深负反馈的概念，将理论和实践联系起来。
3．放大器输入、输出电阻的测量。
（1）测量输入电阻ri： 测量输入电阻的方法很多，通常用“换算法”、“替代法”等，这些测量方法较复杂，Multisim7可以通过放大器等效电阻的定义如图4进行测量，方法简单，理解容易。
结论：得出测量结果与理论值相似，但方法更直接，易于理解和掌握。
（2）测量输出电阻ro：如图 5所示，用“替代法”计算ro的值。在负载电阻R2接上试运行仿真，得到UO1为69.784mV，断开R2后运行仿真，得到UO2值为70.237mV。
经过理论公式计算，得到实际值与理论值相似。
通过以上应用实例可见，Multisim7是一个非常好的电子线路仿真软件，而且对电子线路课程中的实验都能应用。真正让学生体会到了仿真实验的“方便、快捷、安全” 和融会贯通的特点，很好地培养了学生的动手能力和综合分析能力，并且使教师的教学水平上了一个新的台阶。
参考文献：
[1]李良荣，罗伟雄.现代电子技术——基于Multisim7[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]陈其纯.电子线路[M].北京：高等教育出版社，2001.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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