數(shù)字電路教學(xué)EDA技術(shù)研究

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摘要：隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，運用EDA技術(shù)進行數(shù)字電子設(shè)計已經(jīng)成為當代的趨勢，如何將EDA技術(shù)融入數(shù)字電路實踐教學(xué)也成為高校不斷研究的課題。本文主要通過介紹數(shù)字電路實踐教學(xué)現(xiàn)狀和eda技術(shù)發(fā)展前景，來展現(xiàn)EDA工具融入數(shù)字電路實踐教學(xué)的良好教學(xué)效果，適應(yīng)當代應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)律。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；EDA技術(shù)；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

引言

隨著高校教學(xué)改革不斷推進，各高校也在不斷的探索符合當下學(xué)生職業(yè)需求的教學(xué)模式。現(xiàn)階段，作為電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課——數(shù)字電路，其教學(xué)已經(jīng)不僅僅滿足于傳統(tǒng)意義上理論知識的簡單傳授，實踐教學(xué)也成為數(shù)字電路教學(xué)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。如何在數(shù)字電路的實踐教學(xué)中融入新技術(shù)，讓實踐教學(xué)更加符合數(shù)字電路項目實踐的實際過程，適應(yīng)當代應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)律，成為數(shù)字電路教學(xué)模式改革的重要課題。EDA（ElectronicsDesignAutomation）技術(shù)是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)等最新成果，對電子產(chǎn)品進行自動設(shè)計的技術(shù)。EDA技術(shù)現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于電子設(shè)計中，設(shè)計工具趨于完美，EDA市場也日趨成熟。將EDA技術(shù)融入數(shù)字電路實踐教學(xué)有利于全方面培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和動手操作能力，讓學(xué)生對數(shù)字電路設(shè)計有了更加深刻的理解。

1數(shù)字電路實踐教學(xué)現(xiàn)狀

1.1依托試驗箱開展的實踐教學(xué)難以培養(yǎng)學(xué)生搭建復(fù)雜電路的能力

現(xiàn)階段各個高校的數(shù)字電路教學(xué)均采用理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式模式。理論課程由于經(jīng)過長時間的教學(xué)積累，無論從教學(xué)內(nèi)容上還是教學(xué)方法上已經(jīng)趨于成熟。相比于理論教學(xué)，實踐教學(xué)應(yīng)更加重視培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用能力。而當下普遍采用的數(shù)字電路實踐教學(xué)方法，即在試驗箱上進行數(shù)字電路連線操作，只適用于搭建簡單的電路。對于較復(fù)雜電路的實現(xiàn)，試驗箱內(nèi)端口不足、電路連線過于密集、連線時間過長及電路排故困難等問題時常出現(xiàn)，從而提高了學(xué)生對復(fù)雜電路搭建的難度，難以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計復(fù)雜電路的能力。

1.2依托試驗箱開展的實踐教學(xué)加大了數(shù)字電路實驗室管理的難度

實踐教學(xué)是各個理工類高校教學(xué)體系中非常重要的一環(huán)，而成熟的實驗室建設(shè)和管理則是讓實踐教學(xué)得以順利開展的保證?，F(xiàn)階段，依托試驗箱開展的數(shù)字電路實踐教學(xué)大大提高了實驗室管理的難度。試驗箱的故障維護、電子線路的整理和各類元器件的回收利用無疑占據(jù)了實驗室管理的絕大部分時間，并且每年對元器件的采購也會大大增加實驗室經(jīng)費的開支。如何更加有效的建設(shè)和管理數(shù)字電路實驗室成為各個理工院校實踐教學(xué)開展過程當中亟待改進的問題之一。

1.3依托試驗箱開展的實踐教學(xué)與電路設(shè)計職業(yè)發(fā)展要求脫軌

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，我國對電子專業(yè)人才的需求急劇增大，所以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才成為各個高校的人才培養(yǎng)目標之一?，F(xiàn)階段依托試驗箱開展的數(shù)字電路實踐教學(xué)存在與數(shù)字電路設(shè)計項目實施脫軌的問題，對已學(xué)電路的簡單驗證并不能完全滿足當前社會對電子類人才的職業(yè)要求，所以如何應(yīng)用新技術(shù)更加貼合項目實施的實際過程成為當下數(shù)字電路實踐教學(xué)要解決問題。

2EDA技術(shù)介紹

EDA（電子設(shè)計自動化）軟件是利用計算機輔助電子設(shè)計的軟件的總稱，它在完成超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè)計等一系列流程的設(shè)計上都發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，EDA軟件也不斷更新?lián)Q代，EDA常用軟件也層出不窮。所以，如何選擇合適的EDA工具輔助數(shù)字電路教學(xué)也是需要研究的課題之一。

2.1在電子電路設(shè)計與仿真

Multisim7相對于其他的EDA軟件更易于上手，擁有直觀易懂的人機交互界面，可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程，十分適合數(shù)字電路的教學(xué)。與此同時，在Multisim7的儀器儀表庫中，萬用表、信號發(fā)生器、瓦特表、四蹤示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀和電壓電流表一應(yīng)俱全。在Multisim7的電子元件庫中，電阻、電容、電感、三極管、二極管、數(shù)碼管、74系列集成電路、CD系列集成電路等等均有提供。學(xué)生們可以在學(xué)習(xí)儀器儀表之前在軟件上熟悉其操作原理，不僅能夠提高實際操作時的效率，也能夠減少儀器儀表設(shè)備及電子元件因為操作不當而損壞的現(xiàn)象。

2.2在PCD（PrintedCircuitBoard）設(shè)計

Protel99SE在國內(nèi)電子行業(yè)的普及率較高，是PCB設(shè)計者的首選軟件。他擁有完整的電路設(shè)計系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、數(shù)字電路信號仿真及多層印刷電路板設(shè)計等功能，界面友好、使用方便，適合教學(xué)。在傳統(tǒng)的數(shù)字電路實踐教學(xué)中，多習(xí)慣將設(shè)計出來的電路直接將電子元件進行互聯(lián)從而進行驗證。如果能夠在數(shù)字電路的教學(xué)中合理運用Protel99SE，可以更加有效對電路效果進行驗證。并且通過印刷電路板自動布局布線，輔之以人工布線調(diào)整，能夠得到更加美觀、簡潔的電路板面，從而增加學(xué)生對電路設(shè)計的興趣。

3EDA技術(shù)融入數(shù)字電路教學(xué)中的優(yōu)勢

3.1運用EDA技術(shù)可以實現(xiàn)“虛實”結(jié)合的教學(xué)模式

在數(shù)字電路的實踐教學(xué)中，每一個實踐項目，特別是電路相對簡單的實踐項目，都可以通過虛擬實驗和實際實驗相結(jié)合的方式進行實現(xiàn)。讓學(xué)生結(jié)合理論知識充分發(fā)揮創(chuàng)造力自行利用EDA軟件進行電路設(shè)計、進行虛擬仿真驗證，利用仿真成功的設(shè)計再進行電子實驗箱的硬件連線。應(yīng)用這樣的教學(xué)模式一方面能夠培養(yǎng)學(xué)生理論知識與實踐相結(jié)合的能力，另一方面能夠發(fā)揮學(xué)生在理論知識體系內(nèi)的創(chuàng)新能力，能夠盡量減少避免設(shè)計錯誤而套用書本上現(xiàn)有設(shè)計方式的情況。從教師的角度來看，將EDA技術(shù)融入教學(xué)也能夠突破原有數(shù)字電路教學(xué)內(nèi)容的局限，隨著EDA軟件的更新不斷充實教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容更加貼合電子行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，有利于培養(yǎng)當代應(yīng)用型人才。

3.2運用EDA技術(shù)可以讓學(xué)生更靈活的掌握學(xué)習(xí)時間

將EDA技術(shù)融入數(shù)字電路實踐教學(xué)能夠讓學(xué)生更加靈活把握學(xué)習(xí)時間。在以往的數(shù)字電路實踐教學(xué)中，學(xué)生僅僅能夠運用上課的時間進行電路搭建。而電路中一旦出現(xiàn)搭建錯誤的情況往往需要一節(jié)課甚至更多的時間進行電路修改，這不僅會影響實踐課的教學(xué)進度，還會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。運用EDA軟件進行實踐教學(xué)，能夠最大程度上減少電路實現(xiàn)的難度，電路布線也更加合理。最重要的是，學(xué)生可以自行下載教師指定的EDA軟件進行課下設(shè)計，突破了只能課堂上進行電路設(shè)計的時間局限，讓學(xué)生更加靈活的把控學(xué)習(xí)時間。

3.3運用EDA技術(shù)能夠減少實踐場所的管理難度

將EDA技術(shù)融入數(shù)字電路實踐教學(xué)能夠減少實驗室建設(shè)及管理難度。EDA軟件是利用計算機輔助電子設(shè)計的軟件，只需要在電腦上安裝軟件就能夠進行相應(yīng)的電路設(shè)計。原有的試驗箱故障及電子元件燒毀問題很大程度上是因為電路沒有進行合理驗證，現(xiàn)將虛實實踐方式結(jié)合，能夠大大避免此類情況發(fā)生，有利于提高實驗室管理效率。并且，EDA軟件維護簡單，更新方便，也減少了數(shù)字電路實驗室管理難度。

3.4運用EDA技術(shù)符合數(shù)字電路設(shè)計職業(yè)發(fā)展要求

將EDA技術(shù)融入數(shù)字電路實踐教學(xué)能夠讓學(xué)生了解具體電子項目實施的完整過程。當代電子產(chǎn)業(yè)不斷擴大，電子設(shè)計復(fù)雜度越來越高，EDA技術(shù)已經(jīng)融入電子設(shè)計全過程的方方面面。以往的理論與實踐的教學(xué)模式更加適用簡單的設(shè)計，但是很容易將課堂上的所學(xué)與現(xiàn)實中的所用分割開來，使得教學(xué)學(xué)生步入職業(yè)之后難以融會貫通。而在數(shù)字電路教學(xué)的全過程中運用EDA軟件則既可以將知識串連起來構(gòu)成一個完整的知識體系又可以做更加復(fù)雜的電路搭建，了解電子項目實現(xiàn)的全過程，符合電路設(shè)計職業(yè)發(fā)展要求。

4結(jié)語

在數(shù)字電路教學(xué)中引入EDA技術(shù)，能夠有效的將理論知識與實際操作融合起來，豐富了數(shù)字電路實踐教學(xué)的教學(xué)模式，讓學(xué)生在充分發(fā)揮創(chuàng)造力的基礎(chǔ)上更加了解具體項目實施的完整過程。隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)也會隨之不斷更新，如何讓EDA技術(shù)在數(shù)字電路的教學(xué)實踐中充分發(fā)揮其作用其價值，還需要我們不斷的實踐與探索。

參考文獻

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作者：彭恰源 單位：航天工程大學(xué)士官學(xué)校