数字电路教学EDA技术研究

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摘要：随着电子产业的不断发展，运用EDA技术进行数字电子设计已经成为当代的趋势，如何将EDA技术融入数字电路实践教学也成为高校不断研究的课题。本文主要通过介绍数字电路实践教学现状和eda技术发展前景，来展现EDA工具融入数字电路实践教学的良好教学效果，适应当代应用型人才培养规律。

关键词：数字电路；EDA技术；实践教学；教学改革

引言

随着高校教学改革不断推进，各高校也在不断的探索符合当下学生职业需求的教学模式。现阶段，作为电子类专业的专业基础必修课——数字电路，其教学已经不仅仅满足于传统意义上理论知识的简单传授，实践教学也成为数字电路教学过程中非常重要的一个环节。如何在数字电路的实践教学中融入新技术，让实践教学更加符合数字电路项目实践的实际过程，适应当代应用型人才培养规律，成为数字电路教学模式改革的重要课题。EDA（ElectronicsDesignAutomation）技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术等最新成果，对电子产品进行自动设计的技术。EDA技术现已广泛的应用于电子设计中，设计工具趋于完美，EDA市场也日趋成熟。将EDA技术融入数字电路实践教学有利于全方面培养学生的逻辑思维能力和动手操作能力，让学生对数字电路设计有了更加深刻的理解。

1数字电路实践教学现状

1.1依托试验箱开展的实践教学难以培养学生搭建复杂电路的能力

现阶段各个高校的数字电路教学均采用理论与实践相结合的教学模式模式。理论课程由于经过长时间的教学积累，无论从教学内容上还是教学方法上已经趋于成熟。相比于理论教学，实践教学应更加重视培养学生对知识的应用能力。而当下普遍采用的数字电路实践教学方法，即在试验箱上进行数字电路连线操作，只适用于搭建简单的电路。对于较复杂电路的实现，试验箱内端口不足、电路连线过于密集、连线时间过长及电路排故困难等问题时常出现，从而提高了学生对复杂电路搭建的难度，难以培养学生设计复杂电路的能力。

1.2依托试验箱开展的实践教学加大了数字电路实验室管理的难度

实践教学是各个理工类高校教学体系中非常重要的一环，而成熟的实验室建设和管理则是让实践教学得以顺利开展的保证。现阶段，依托试验箱开展的数字电路实践教学大大提高了实验室管理的难度。试验箱的故障维护、电子线路的整理和各类元器件的回收利用无疑占据了实验室管理的绝大部分时间，并且每年对元器件的采购也会大大增加实验室经费的开支。如何更加有效的建设和管理数字电路实验室成为各个理工院校实践教学开展过程当中亟待改进的问题之一。

1.3依托试验箱开展的实践教学与电路设计职业发展要求脱轨

随着电子技术的飞速发展，我国对电子专业人才的需求急剧增大，所以培养高素质应用型人才成为各个高校的人才培养目标之一。现阶段依托试验箱开展的数字电路实践教学存在与数字电路设计项目实施脱轨的问题，对已学电路的简单验证并不能完全满足当前社会对电子类人才的职业要求，所以如何应用新技术更加贴合项目实施的实际过程成为当下数字电路实践教学要解决问题。

2EDA技术介绍

EDA（电子设计自动化）软件是利用计算机辅助电子设计的软件的总称，它在完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等一系列流程的设计上都发挥着举足轻重的作用。由于半导体产业规模的不断扩大，EDA软件也不断更新换代，EDA常用软件也层出不穷。所以，如何选择合适的EDA工具辅助数字电路教学也是需要研究的课题之一。

2.1在电子电路设计与仿真

Multisim7相对于其他的EDA软件更易于上手，拥有直观易懂的人机交互界面，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程，十分适合数字电路的教学。与此同时，在Multisim7的仪器仪表库中，万用表、信号发生器、瓦特表、四踪示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪和电压电流表一应俱全。在Multisim7的电子元件库中，电阻、电容、电感、三极管、二极管、数码管、74系列集成电路、CD系列集成电路等等均有提供。学生们可以在学习仪器仪表之前在软件上熟悉其操作原理，不仅能够提高实际操作时的效率，也能够减少仪器仪表设备及电子元件因为操作不当而损坏的现象。

2.2在PCD（PrintedCircuitBoard）设计

Protel99SE在国内电子行业的普及率较高，是PCB设计者的首选软件。他拥有完整的电路设计系统，包含了电原理图绘制、数字电路信号仿真及多层印刷电路板设计等功能，界面友好、使用方便，适合教学。在传统的数字电路实践教学中，多习惯将设计出来的电路直接将电子元件进行互联从而进行验证。如果能够在数字电路的教学中合理运用Protel99SE，可以更加有效对电路效果进行验证。并且通过印刷电路板自动布局布线，辅之以人工布线调整，能够得到更加美观、简洁的电路板面，从而增加学生对电路设计的兴趣。

3EDA技术融入数字电路教学中的优势

3.1运用EDA技术可以实现“虚实”结合的教学模式

在数字电路的实践教学中，每一个实践项目，特别是电路相对简单的实践项目，都可以通过虚拟实验和实际实验相结合的方式进行实现。让学生结合理论知识充分发挥创造力自行利用EDA软件进行电路设计、进行虚拟仿真验证，利用仿真成功的设计再进行电子实验箱的硬件连线。应用这样的教学模式一方面能够培养学生理论知识与实践相结合的能力，另一方面能够发挥学生在理论知识体系内的创新能力，能够尽量减少避免设计错误而套用书本上现有设计方式的情况。从教师的角度来看，将EDA技术融入教学也能够突破原有数字电路教学内容的局限，随着EDA软件的更新不断充实教学内容，使得教学内容更加贴合电子行业的发展规律，有利于培养当代应用型人才。

3.2运用EDA技术可以让学生更灵活的掌握学习时间

将EDA技术融入数字电路实践教学能够让学生更加灵活把握学习时间。在以往的数字电路实践教学中，学生仅仅能够运用上课的时间进行电路搭建。而电路中一旦出现搭建错误的情况往往需要一节课甚至更多的时间进行电路修改，这不仅会影响实践课的教学进度，还会影响学生的学习兴趣。运用EDA软件进行实践教学，能够最大程度上减少电路实现的难度，电路布线也更加合理。最重要的是，学生可以自行下载教师指定的EDA软件进行课下设计，突破了只能课堂上进行电路设计的时间局限，让学生更加灵活的把控学习时间。

3.3运用EDA技术能够减少实践场所的管理难度

将EDA技术融入数字电路实践教学能够减少实验室建设及管理难度。EDA软件是利用计算机辅助电子设计的软件，只需要在电脑上安装软件就能够进行相应的电路设计。原有的试验箱故障及电子元件烧毁问题很大程度上是因为电路没有进行合理验证，现将虚实实践方式结合，能够大大避免此类情况发生，有利于提高实验室管理效率。并且，EDA软件维护简单，更新方便，也减少了数字电路实验室管理难度。

3.4运用EDA技术符合数字电路设计职业发展要求

将EDA技术融入数字电路实践教学能够让学生了解具体电子项目实施的完整过程。当代电子产业不断扩大，电子设计复杂度越来越高，EDA技术已经融入电子设计全过程的方方面面。以往的理论与实践的教学模式更加适用简单的设计，但是很容易将课堂上的所学与现实中的所用分割开来，使得教学学生步入职业之后难以融会贯通。而在数字电路教学的全过程中运用EDA软件则既可以将知识串连起来构成一个完整的知识体系又可以做更加复杂的电路搭建，了解电子项目实现的全过程，符合电路设计职业发展要求。

4结语

在数字电路教学中引入EDA技术，能够有效的将理论知识与实际操作融合起来，丰富了数字电路实践教学的教学模式，让学生在充分发挥创造力的基础上更加了解具体项目实施的完整过程。随着电子产业的不断发展，EDA技术也会随之不断更新，如何让EDA技术在数字电路的教学实践中充分发挥其作用其价值，还需要我们不断的实践与探索。

参考文献

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[2]郭治元.基于EDA技术的数字电路实验教学改革的研究[J].信息通信,2017(09):284-285.

[3]王艳芬.基于《EDA技术》的《数字电子技术》课程改革研究[J].科技与创新,2016(14):138-139.

作者：彭恰源 单位：航天工程大学士官学校