电气自动化 电子设计自动化教学尝试及分析

电子设计自动化教学尝试及分析

EDA技术经过了三个阶段的发展。从70年代的（CAD）阶段和 80年代的（CAE）阶段，到90年代的电子系统设计自动化（EDA） 阶段。EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向。

它不仅为电子技术设计人员提供了“自顶向下”的设计理念， 同时也为教学提供了一个极为便捷的、科学的实验教学平台。

电工电子类专业课程中的电工基础、模拟电子技术、数字电 子技术都可以通过EDA仿真软件，进行电路图的绘制、设计、 仿真试验和分析。应该说将EDA仿真软件应用到电工、电子 类专业的教学中是一种教学手段的创新，也是提高教学质量 的优选方法。

1.电子类课程引入EDA技术的必要性 电子线路课程是电子类专业的支柱性课程，它要求学生 熟悉各种电子器件，掌握电路图的识读、绘制以及电路工作 原理，还要学会掌握和合理运用分析方法。EDA软件正是提 供了各种支持，恰到好处地符合这样的教学要求。同样，电 子线路课程又是一个紧密联系实践的课程，EDA软件的强大 的仿真功能更是能把实践带入课堂，带入教学的每一个环节中去。2.EDA人才的需要使EDA的应用逐步走向实用化EDA技 术已成为现代电子系统设计和电子产品研制开发的最有效 的工具，是电子工程师们使用的一种基本工具。市场对EDA 人才有着迫切的需求，熟悉EDA技术的学生将受到用人单位 的欢迎。因此，将EDA技术引入高校电子类专业的课程中， 是培养创新和实用人才的需要。

3.教学方式改革的需要 在电子类课程的教学中，将一些内容较难、图形较多、 用语言和文字难以表达或不易理解的抽象、复杂的变化过程， 通过EDA的仿真，以波形或曲线的形式生动直观地演示出来， 不仅可以提高学生的学习兴趣，有利于学生对所授内容的理 解，提高教学质量，还可以节省课堂板书时间，扩展讲授内 容，获得事半功倍的效果。此外由于EDA软件向用户提供了 各种电子测试仪器和分析工具，应用EDA进行实验教学可以 节省实验经费，缩短实验时间，提高实验的效率和效果。因 此，在教学中引入EDA也是教学内容与手段改革的必然趋势。

二、EDA技术在教学中的作用 1.EDA技术在电子技术课程实验教学中的作用 实验教学是电子线路教学的重要环节，通过实验能够巩 固电子线路基础知识，培养学生的实践技能、动手能力和分 析问题及解决问题的能力，启发学生的创新意识和创新思维 潜力。TinaPro这款优秀的EDA软件提供了上千种电子元器件 和十数种仪器仪表，完全能够虚拟各种电子实验，区别于应用实体的实际硬件实验，它叫虚拟实验。

虚拟实验在实验教学中的应用主要表现在以下三个方 面：
（1）学校缺少某项实验的实验设备时，虚拟实验可以 代替硬件实验有些学校由于缺少实验设备，部分硬件实验无 法展开，就完全可以用虚拟实验代替。虚拟实验的一大特点 就是不受实验设备、场地的条件限制，只要有计算机，有EDA 软件（如TinaPro），几乎所有的实验都难不住它。（它的 元器件库无所不包，而且具有网上更新的功能，它的虚拟仪 器也是应有尽有，而且直观性强）。

（2）同一实验课题，在开展硬件实验的同时，可以辅 以虚拟实验硬件实验和虚拟实验在教学效果上各有所长，硬 件实验的主导地位是勿庸置疑的，它使学生直接面对真实对 象，进行真实操作，获得直接经验，这是虚拟实验所无法作 到的。而虚拟实验有更为优秀的分析技术，例如在很多仪器 仪表中引入指针，使实验数据更易获得，实验现象更为明显， EDA软件中又具有经典的仿真分析方法，能轻而易举地实现 瞬时现象的捕捉，也能把很长时间的现象展现于一秒，这也 是实际仪器不能敌的。所以，同一个课题，开展实际硬件实 验可使学生锻炼动手能力，获得直接经验。开展虚拟实验， 有助于对实验现象的观察和实验数据的获得，最终有利于分 析和实验结论的获得。

（3）开展具有创造性的开放式实验以前在作实验前，教师处于对实验器材和学生安全的保护必先嘱咐学生不准 动这，不准动那，使学生做起实验来束手束脚，学生的想象 力和创造力得不到发挥。其实很多时候，学生对实验内容是 有自己的独到的想法的。如果能够利用虚拟实验技术，拿出 有意义的课题，进行开放式的实验，学生在实验中，可以发 挥自己的创造力，对电路进行别出心裁的修改，对电路的分 析和测试做不同的尝试，使学生完全成为实验电路的剖析者 和探索者，又不必担心会损坏任何器件或仪器。这样既拓展 了实验范围，又培养了学生的创新意识。

2.EDA在课程设计和毕业设计中的应用 课程设计和毕业设计是高等职业教学的一个非常重要 的环节。目前课程设计和毕业设计工程应用类题目不少，但 是由于毕业设计经费较少、器件、仪器设备不足及其它原因， 毕业设计结果往往是原理性讨论和分析。不能进行实际的调 试和验证，学生仍停留在原理分析上，而不能经历实际研究 设计的实践过程。毕业设计的效果大打折扣。我院电子系在 毕业设计过程中引入EDA技术，对所设计的电路进行模拟仿 真，在答辩时进行演示，并要求学生制作样机，样机的印刷 电路板必须用Protel软件进行绘制，这样既保证毕业设计质 量，又能提高学生的实践动手能力和开发能力，不失是克服 现在毕业设计存在的问题的一种途径。

另外从几届毕业生就业的情况分析，掌握了CAD技术和 EDA技术，在就业时就表现出较强的竞争力。我院在三年多的EDA教学实践中取得了一些效果和体会，通过一段时间EDA 教学实践，使学生了解和初步掌握了最先进的电子系统设计 技术，学习了电子设计自动化方法和设计思想，并培养了他 们的抽象思维能力，提高了学生学习应用电子技术课程知识 解决实际问题的能力，锻炼了学生应用EDA技术解决小型电 子电路系统设计的能力，对毕业设计及将来在工作中应用 EDA技术打下初步的基础。学生通过学习，普遍认识到EDA技 术在当今社会的重要性，认为EDA技术是一门十分有用的学 科，它必将取代传统设计方法而成为主要的设计手段。EDA 技术是一门实践性很强的课程，我们把高职EDA教学的重点 放在要求学生掌握印刷线路板设计与制作能力，掌握利用 EDA技术进行电路分析与仿真的基本技能，同时要求学生把 理论课上学习的知识应用到学生自己的实践环节中去。我们 通过加强学生上机操作训练和实际动手操作环节，使学生在 掌握理论课所学内容的同时获得了实际的操作训练，提高了 本课程的教学质量。

我院EDA教学重点是要求学生掌握Protel和TinaPro软 件的使用，能够独立进行计算机电子电路辅助设计与电路分 析、仿真，加强学生实际动手能力，在此基础上我们还向学 生介绍了其它EDA技术，如TinaPro软件的仿真应用和Protel 最新版本软件等，从而扩大了学生的知识面，为将来学生从 事电子产品开发奠定了基础。EDA技术发展非常快，作为教 学不可能与学生毕业所面临的工作一模一样。EDA教学应立足于培养学生对EDA技术基本方法的掌握和应用，学生需要 在今后的工作中不断学习，对他们进行学习先进技术能力的 培养更为重要。参与EDA教学的教师应不断通过自身的学习 提高，把世界上最先进的技术和最新的知识带学生，起到抛 砖引玉的作用。综上所述，在当前高校电子技术课程的教学 当中，为适应电子技术的发展和社会发展对人才的需求，引 入EDA技术是十分必要的，它能加快教学手段现代化的进程， 加强理论联系实际，巩固学生的专业知识，培养学生的实践 动手能力，加强教师对所授课程的更深层次理解，极大地促 进电子技术教学和科研水平的进一步提高。