楊 莎，李良榮

（1.遵義師范學院物理系,貴州遵義563002；2.貴州大學電子科學系,貴州貴陽550025）

基于Tina Pro的地方高校電子設計教學研究

楊 莎1，2，李良榮2

（1.遵義師范學院物理系,貴州遵義563002；2.貴州大學電子科學系,貴州貴陽550025）

隨著電子技術和計算機技術的不斷發(fā)展，EDA技術在通信、國防、航天等領域發(fā)揮了巨大的作用。將EDA技術引入地方高校的電子設計教學中，可以緩解實驗室建設壓力，提高教學效率，讓有限的教學資源發(fā)揮更好的作用。

EDA技術；地方高校；電子設計

1 引言

EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）是指以計算機為工作平臺,融合應用電子技術、計算機技術、智能化技術的最新成果研制而成的電子CAD通用軟件包。利用EDA工具,電子工程師可以從概念、算法、協議等開始,引導計算機進行電路設計、性能分析等，最后完成IC版圖或PCB版圖的電子設計全過程[1]。EDA技術的應用縮短了產品更新換代的周期，降低了成本，提高產品生產效益的同時增強了產品市場競爭力。EDA技術已成為21世紀進行電路與系統設計的基本手段。將EDA技術引入地方高校電子設計教學中，可以有效減少實驗投資，緩解地方高校因擴招帶來的實驗器材短缺等壓力。利用EDA仿真技術完成電路課程的演示實驗及驗證性實驗，實驗結論直觀、生動，在激發(fā)學生學習熱情的同時提高了教學質量。在電子設計教學中，引導學生在計算機上利用EDA工具進行設計、仿真后，再到實驗室做硬件搭試，可以少走彎路，提高設計的成功率，還可以增強學生參與“電子設計競賽”的信心[2]。

2 EDA技術引入地方高校教學的必要性

《模擬電子技術基礎》和《數字電子技術基礎》是電子類教學的基礎課程，在電路理論教學中，概念、原理、定理難于理解，電路復雜、抽象，讓學生學習吃力。例如電子電路中的電流大小、電壓高低、放大率、通頻帶等，通過推理、計算知道它們存在，可是學生難于理解。由于地方高校教學資源短缺，學校的實驗設備不能完全滿足教學需求，以至于學生對此類課程的學習只能靠死記硬背，很難達到對理論概念理解、消化的目的，更不用提對電子技術的深入學習了。EDA工具的引入不僅提供了電路與系統理論學習的平臺，而且也給師生提供了便利、高效的工程實踐訓練環(huán)境。

自1998年全國普通高校擴招以來，大學新生已從擴招前1998年的108.4萬人，激升至2007年的565.9萬人，平均年增長率為20%。然而，1998年以前,財政撥款占我國地方普通高校經費的比例在60%以上，2002年后則下降到40%，財政撥款增長速度遠遠落后于學生數的增長速度，2006年的實際生均財政撥款與1998年相比下降了25%以上，邊遠地方院校經費情況就更加嚴峻了[3]。將EDA技術引入地方高校電子設計教學中，可以有效減少實驗投資，緩解地方高校因擴招帶來的實驗器材短缺等壓力。

2.1 EDA技術引入教學有助于教學質量的提高。

邊遠地區(qū)高校的電子類課程教學模式，老師基本只能通過板書的形式將知識傳授給學生，學生總覺得抽象、虛無，在輔以演示實驗后，情況就截然不同了。

用EDA工具的電子設計環(huán)境來仿真電學參數，仿真時以模型的方式反映真實系統的結論或效果，老師可以依照教學需求調用元器件、實驗設備，方便、直觀地得出結論，通過仿真結果(數據、圖表、波形等)的分析、講解，讓學生深刻理解電路理論。EDA技術引入教學中使教學內容更加生動，便于理解，增加了學生的學習興趣和學習熱情，從而提高了教學質量。

2.2 EDA技術引入教學有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

在地方高校教學中，EDA技術的引入使學生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。EDA技術仿真中的元器件是虛擬的，實驗設備也是虛擬的，在實驗過程中不怕邏輯混亂、電路連接錯誤、器件或設備損壞等，有些發(fā)明創(chuàng)造源于瞬間的想法，在這種奇想產生后如不及時實施驗證，就有可能夭折[2]。利用EDA技術仿真平臺，學生對自己的奇思妙想進行認證，仿真通過后，再到實驗室做硬件搭試，可以少走彎路，提高設計的成功率，這樣不僅讓學生深刻地理解理論概念，提高其學習效率，而且在滿足學生自身好奇心的同時盡情地發(fā)揮了他們的想象力，從而提高了學生的創(chuàng)作熱情，創(chuàng)新能力也得到很大提高，增強了學生參與電子設計競賽的信心。

3 關于Tina Pro

Tina Pro是重要的現代化EDA軟件之一，它用于模擬及數字電路的仿真分析。在模擬電路分析方面，它除了具有一般仿真軟件通常所具備的直流分析、瞬態(tài)分析、正弦穩(wěn)態(tài)分析、傅立葉分析、溫度掃描、參數掃描、最壞情況及蒙特卡羅統計等仿真分析功能外，還能先對輸出電量進行指標設計，然后對電路元件的參數進行優(yōu)化計算。此外，它具有符號分析功能，即能給出時域過渡過程表達式或頻域傳遞函數表達式；具有RF仿真分析功能，繪制零、極點圖，相量圖，Nyquist圖等重要的仿真分析功能[4]。

在數字電路分析方面，Tina Pro支持VHDL語言，具有BUS總線及虛擬連線等功能。Tina Pro還具有八種虛擬測量儀器，各儀器與元件之間采用虛擬連線，其虛擬測試儀器(如多蹤示波器)的動態(tài)演示功能，是極好的電子類教學輔助工具。Tina Pro可以與實時信號發(fā)生器數據采集器相連接，故能將實時測量與虛擬仿真結果相比對，這是目前能實現該項功能的少數實用技術產品之一。[4]此外，Tina Pro還是目前為數不多的具有簡體中文界面的成熟軟件。它不僅在工程實踐中，對于電子產品的開發(fā)與研制能夠發(fā)揮高效率、高精度的作用，而且將其引入各類學校電子類課程的教學，也會帶來意想不到的教學效果。

4 仿真實例

Tina Pro是一個功能較為完善的虛擬工作平臺，大約含有兩萬多個分立或集成電路元器件?，F借助Tina Pro工作平臺對教學仿真實例進行分析，以拋磚引玉。

如圖1所示是一個組合邏輯電路，由兩個或非門和一個信號源組成，在教學中，用以講解時差會引起競爭而導致“毛刺”現象，但學生對此難于理解。如果在備課時將這一電路先做好，課堂上演示之不會超過1分鐘，仿真結果如圖2所示，學生就可以直接、清楚地觀察到產生“毛刺”的現象，這樣，老師可以用最簡單的言語、較短時間完成教學內容，且學生記憶深刻。同時，學生也可以根據自己的學習情況和想象在Tina Pro虛擬平臺上做實驗，這個環(huán)境有豐富的元器件和實驗設備，實驗過程中沒有元器件和設備損壞的現象，無論原理正確與否總有分析結果提示，能夠最大限度滿足學生的好奇心和求知欲。

經過仿真驗證后再做硬件電路搭試，可以少走彎路，提高電路設計的成功率，從而提高他們的動手能力和創(chuàng)新能力，讓有限的資源發(fā)揮更好的作用。

圖1 實驗電路

圖2 電路波形分析

5 結束語

EDA技術是電子設計領域的一場革命，正處于高速發(fā)展階段，它資源豐富，將其應用于地方高校的教學中，解決了很多實際問題，在彌補教學資源短缺的不足，提高學生學習電子設計的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力等方面意義重大。

[1]顧平，李良榮.EDA之價值[J].貴州大學學報；自然科學版，2004，21（1）：86-89.

[2]李良榮.EDA技術教學與實踐探討[J].中國教育導刊，2008,（8）：72-73.

[3]孫志軍.擴招十年來中國普通高校經費收入的變化及解釋[J].清華大學教育研究，2009，30（4）：72-80.

[4]谷良.電路仿真軟件 Tina Pro導讀[M].北京：中央廣播電視大學出版社，2003.2.

（責任編輯：徐國紅）

The Teaching Research of Electronic Design in Local College Based on Tina Pro

YANG Sha1,LI Liang-rong2
(1. Department of Physics,Zunyi Normal College,Zunyi 563002；2.Department of Electronic Science,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

With the development of the electronic technology and computer technology,EDA plays an important role in communication,national defense,and space flight.To relieve the pressure of laboratory construction and to improve teaching efficiency，EDA is introduced to electronic design education in local college.This technology has a better effect on limited teaching resources.

EDA(Electronic Design Automation),local college,electronic design

TW99，TP319

A

1009-3583（2010）-04－0106-03

2009-12-11

貴州省2008年教學質量與教學改革工程項目“EDA教學電子資源的建設”。

楊莎，女（土家族），貴州江口人，貴州大學微電子學與固體電子學2009級高師碩士，遵義師范學院物理系助教。研究方向：EDA技術

李良榮，男，貴州遵義人，貴州大學理學院電子科學系副教授。研究方向：電路與系統、EDA技術。