EWB仿真技术在中职教学中的应用

马培

摘 要

在《电子技术基础》教学中引入EWB软件，对一些共射放大电路，功放电路等实验进行仿真，帮助学生理解电路的有关原理，电路实验现象，运用颜色，图形，运动图象等多种手段，将无法触摸，难于理解的电路原理真实化和形象化。解决中职电子教学中仪器数量不足种类不多学生学习困难，学习积极性不高的问题，以提高学生学习的自主性。

【关键词】电子技术 共射电路 OTL功放 全加器 仿真

1 EWB软件简介

EWB软件的全称是Electronics Workbench，其实质是一个虚拟电子实验室，提供了模拟和数字电路的虚拟实验环境，具有和真实的实验室一致的元器件库和仪器仪表，还具有完整的混合摸拟和数字信号模拟功能，EWB作为一个EDA软件，功能强大，可视化界面清晰且易学易用，学生在这个实验环境中不仅可以精确地进行电路分析，深入理解电子电路的原理，同时可以大胆地设计简单的电路，有利于培养学生的创新思维和创新能力。

2 共射极放大电路的EWB仿真：

在《电子技术基础》这门课程里大家学习了共射极放大电路，现在我们通过EWB软件来画一个分压偏置放大电路来研究信号的放大原理。

2.1 电路原理图

如图1所示。

2.2 电路的功能及各元件参数

图中参数如下：Rb1=20KΩ，Rb2=10KΩ，Rc=2KΩ，Re=2k，C1=10uf，C2=10uf，Ce=100uf。该电路是在基本放大电路基础上改进而成，其主要功能是改善了由于温度，电源电压变化等因素造成的三极管静态工作点的改变，根据三极管的“直流负载线”的分析可知，当三极管的静态工作点（Q点）发生了改变，改变情况是Q点要么往上跑，要么往下跑，Q点如果往下跑就会使三极管进入截止区，Q点如果往上跑就会使三极管进入饱和区，最终带来的后果是放大器输出的信号波形就会失真，从而影响放大器放大的质量；根据多年的教学经验，一般的学生对信号这个概念的理解是比较困难的，在这里我们可以通过EWB软件提供的虚拟元件和仪器，画出一个分压式偏置放大电路，然后通过信号发生器和示波器来观察输出的信号波形，以及信号波形是否产生了失真，同学们通过软件的运行效果实实在在的在电脑上看到信号波形，这样能够使同学们对放大电路的理解从一个感性的认识到理性的认识。

2.3 仿真后的实验总结

通过对该电路仿真我们看到了在放大器的输入端输入一个幅度较小的正弦波信号，在放大器的输出端通过示波器显示框观察我们发现波形的幅度更大，并且输入信号的相位和输出信号的相位发生了变化，刚好相差180度，这种现象我们称为反相或者叫倒相，由此可以得出共射放大电路对信号进行了倒相放大的原理。

3 OTL功率放大电路的EWB仿真

在《电子技术基础》课程里大家学习了OTL和OCL功放电路，OTL和OCL电路的区别OTL是单电源供电，输出有耦合电容，OCL是双电源供电，输出无耦合电容，由于功率放大电路元件较多学生理解起来比较困难，OCL电路使用两个电源供电，给使用维修带来不便，在现行功放电路中，使用更为广泛的是单电源供电的OTL电路，现在我们通过EWB来画一个OTL功放电路来看一下电路中信号波形的变化，以方面学生更好的理解功率放大电路的原理。

3.1 OTL功率放大电路原理图

图2中SW是一个单刀双掷开关，在这个图里我们把开关一直打向左边用于检测输入信号的波形变化情况，实现双踪显示。

3.2 电路图中各元件参数及作用

图2中VD1，VD2为开关二极管，型号为1N4148，R1=10KΩ，R2=10 KΩ，这四个元件共同组成了VT1，VT2的偏置电路，其作用是为功放管VT1，VT2提供起始偏压，使其静态时处于微导通状态，以消除交越失真；为了判断三极管是否工作在微导通状态，帮助同学们理解克服交越失真的原理，所以在电路图中添加了两个电压表，一个电压表接在了三极管VT1的基极，另一个电压表接在了三极管VT2的基极，其目的是用于检测两个三极管是否工作在微导通状态，如果三极管工作在微导通状态，其基极电压至少应该在0.7V以上，这样就可以避免交越失真的发生；C1=10uf为输入信号的耦合电容，C2=1000uf为输出信号的耦合电容并充当负半周的电源；RL为负载电阻，我们在功放电路的输入端接入信号发生器并选择产生波形为正弦波信号，在功放的输出端接入示波器，通过示波器显示框来观察波形的变化情况，下面我们通过仿真后来看一下电压表的读数与输入与输出信号波形的变化。

4 全加器逻辑功能的EWB仿真

在《电子技术基础》课程里学生除了学习模拟电路外还要学习数字电路，数字电路这一部分的内容在很多学校都没有讲或讲得很少，数字电路相对于模拟电路而言，学生学习起来比较困难一点，在数字电路的组合逻辑电路里有一节专门讲了加法器，加法器主要有半加器和全加器两种，我们这里主要讨论一下全加器，所谓全加器是实现二进制全加的运算电路，它除了把本位的两个数Ai、Bi相加外，还要加上低位送来的进位数Ci-1，因此全加器有三个输入端分别为Ai、Bi、Ci-1；两个输出端分别为和数Si和向高位进位数Ci，那么全加器的逻辑功能（研究输入与输出关系）是怎么样的，现在我们通过EWB软件的编辑环境将全加器逻辑电路图画出来并通过该软件的仿真功能来看一下该电路逻辑功能。

全加器逻辑电路图如图3所示。

5 总结

一件创新的工具将会改变人们的工作习惯，同样一个好的软件，也会改变人们的对知识的获取方式和学习习惯，在中职《电子技术基础》教学中引入EWB软件后，对教学过程，教学方法以及教学实施提出了新的要求，要求我们的老师要不断的学习一些新的知识和软件从而提高自身的知识底蕴，这样才能把课讲好学生才能够听懂。

参考文献

[1]马汉蒲，余宏玖.电子测量项目教程[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.

[2]李明生.电子测量仪器与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3]曾祥富，张龙兴，童士宽.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1996.

作者单位

重庆市三峡水利电力学校 重庆市 404000