教 案 科目：电子线路辅助设计与电子工艺学 周学时：3学时 理论学时：18学时
教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 EDA技术 授课专业及层次 生物医学工程本科 授课内容 EWB简介 学时数 3 教学目的 (I)了解EDA技术的概况及应用：(2)学握EWB软件的基本操作 重点 掌握EWB软件的基本操作 难点 自学内容 使用教具 多媒体软件教学 相关学科知识 教学法 多媒休演示讲授相关知识 讲授内容纲要、要求及时间分配 一，EDA(Electronics design automation)电子设计自动化 随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品 的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。电子 设计自动化(EDA)技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能 设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印制电路板的自动设计， 1.IEDA技术及其发展： EDA技术发展的三个阶段 5分钟 1)早期电子CAD阶段 20世纪70年代，屈于EDA技术发展初期。利用计算机、二维图形编辑与分析 的CAD工其，完成布图布线等高度重复性的繁杂工作。典型的设计软件如Tago布 线软件 5分钟 2)计算机辅助工程设计CAE阶段 20世纪80年代，出现了低密度的可编程逻辑器件(PAL一Programmable Array Logie和GAL一Generie Array Logie),相应的EDA开发工具只要解决电路设计没有 完成之前的功能检测等问题。80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设计描述， 综合、优化和设计结果验证
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 3)电子设计自动化EDA阶段 5分钟 20世纪90年代，可编程逻辑器件迅速发，出现功能强大的全线EDA工具。具 有较强抽象描述能力的硬件描述语言(VHDL)及高性能综合工具的使用，使过去单 功能电子产品开发转向系统级电子产品开发 开始实现“概念驱动工程"(Concept Driver Engineering,.CDE)的梦想。 二、EDA的广义定义范围包括：（对每一种研究方向做一个简单的介绍） 15分钟 半导体工艺设计自动化 可编程器件设计自动化 电子系统设计自动化 印制电路板设计自动化（本学期课程的教学内容） 仿真与测试、故障诊断自动化（本学期课程的教学内容） 形式验证自动化 统称为EDA工程 三、传统设计方法的缺点： 10分钟 (简单介绍一下传统的自下而上的设计方法) 1.设计依赖手工和经验 2.设计依赖于现有的通用元器件。 3.设计后期的仿真和调试。 4.自下而上设计思想的局限。 5.设计实现周期长，灵活性差，效率低下。 四、EDA设计方法 设计思想不同： 10分钟 自上而下(Top-Down)的设计方法 自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较 大，则还需要将子系统分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各个 子系统关系合理，并便于逻辑电路的设计和实现为止 自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页》 五、EWB的特点： 10分钟 1,采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘 制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取： 2软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，实时显示测量结果 3.EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 4.作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。 5.EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验 室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量 方法。 六、EWB软件操作界面介绍 1.主窗口 5分钟 10分钟 2.莱单栏 3.工具栏（注意工具栏于菜单栏中命令的对应） 5分钟 4.元器件库（需要进行详细的介绍） 自定义库基本元件库体管库混和集纯路逻门电器指示件棒其它器件 35分钟 时'南图画@團 信号源库拟集成典路教字墨件库 仪器军 二极管库 数字集成电路库 控制器件车 元器件与仪器库总共有13类，对每一类库中的典型器件进行介绍，并详细说明名 类元器件参数的设置方法。 对于仪器库中的七种测量仪器详细介绍其功能及按钮的作用，及其测量中的注意 事项
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 七、Electronics Workbench基本操作方法介绍 L.元器件操作 15分钟 元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符 号拖拽到工作区， 元件的移动：用鼠标拖搜。 元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏 或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。 元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选Component Properties可以设 定元器件的标签(Label)、编号(Reference ID)、数值(Value)和模型参数(Model) 故障(Faul)等特性。 说明：①元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行：②编 号(Reference ID)通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性： ③故障(Fault)选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路(Open)、短路(Short)、 漏电(Leakage)、无放障(None)等设置.。 2.导线的操作 10分钟 主要包括：导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。 连接：鼠标指向一元件的端点，出现小园点后，按下左键并拖拽导线到另一个元 件的端点，出现小园点后松开鼠标左键。 删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出装单中选delete。或者用鼠标 将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。 说明：①连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接 来自四个方向的导线，而且连接点可以赋予标识：②向电路插入元器件，可直接将元 器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。 3.电路图选项的设置：Circuit/Schematic Option对话框可设置标识、编号、数值、模 型参数、节点号等的显示方式及有关栅格(Grid)、显示字体(Fonts)的设置，该设置 5分 对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个连接点 分配的。 八、小结 5分钟
教 案 姓名 学年第学期时间 节次 课程名称 EDA技术 授课专业及层次 生物医学工程本科 授课内容 EwB举例应用 学时数 3 教学目的 介绍EWB仿真软件的使用 重点 熟练使用EWB对电工电子电路进行仿真 难点 自学内容 使用教具 多媒体软件教学 相关学科知识 电路原理及电子技术基础相关知识 教学法 多媒休演示讲授相关知识 讲授内容纲要、要求及时间分配 一、EWB软件的基本操作 1.元器件库和元器件的创建与别除 对于一些没有包括在元器件库内的元器件，可以采用自己设定的方法，自建元10分钟 器件库和相应元器件。 EWB自建元器件有两种方法：一种是将多个基本元器件组合在一起，作为一个 “模块"使用，可采用下文提到的子电路生成的方法来实现：另一种方法是以库中的 基本元器件为模板，对它内部参数作适当改动来得到，因而有其局限性 若想剧除所创建的库名，可到EwB的元器件库子目录名"Modc"下，找出所需 删除的库名，然后将它副除 2.帮助功能的使用 5分钟 EwB提供了丰富的帮助功能，选择Help/Help Index命令可调用和查阅有关的帮 助内容。对于某一元器件或仪器，"选中"该对象，然后按F1健或单击工具栏的帮助 按钮，即可弹出与该对象相关的内容。建议充分利用帮助内容
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 3.子电路的生成与使用 15分钟 为了使电路连接简洁，可以将一部分常用电路定义为子电路。方法如下：首先选 中要定义为子电路的所有器件，然后单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择 Circuit/Create Subeircuit命令，在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其 中的某个命令按钮，子电路的定义即告完成。所定义的子电路将存入自定义器件库中 一般情况下，生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其它电路中，可使用剪 贴板进行拷贝与粘贴操作，也可将其粘贴到（或直接编辑在）Default..cwb文件的自定 义器件库中，以后每次启动EWB,自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用 4.基本分析方法 (1)直流工作点的分析 5分钟 直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础。在分析直流工作点之前，要 选定Circuit/Schematie Option中Show nodes(显示节点)项，以把电路的节点号显示 在电路图上。 (2)交流频率分析 5分钟 交流频率分析即分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点，在分析时， 电路的直流源将自动置零，交流信号源、电容、电感等均处于交流模式，输入信号也 设定为正弦波形式。 (3)瞬态分析 5分钟 瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。在进行 态分析时，直流电源保持常数，交流信号源随着时间而改变，电容和电感都是能量储 存模式元件。在对选定的节点作解态分析时，一般可先对该节点作直流工作点的分析， 这样直流工作点的结果就可作为瞬态分析的初始条件。 (4)傅里叶分析 傅里叶分析用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量。一般将电 路中交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流源时，可以将基频设定在 5分 这些频率的最小公因数上
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 回烘网 %000e @图 二、仿真实例1：RC低通滤波器电路的仿真 在电路工作区输入如下图电路。其中包含两个正弦交流电压源，一个为1V2kz,一个 为5v60Hz,另有一个周期脉冲电压源（时钟源），幅度5V须率50Hz,占空比50%， 20分钟 两组电源用开关来切换。电路的输入为节点8，输出为节点3。如图连接波特图仪、示 波器和电压表。（绘图）》 1.测试电路的频率特性曲线 10分钟 双击波特图仪图标打开其面板，然后单击仿真启动开关，在波特图仪的显示屏幕上可 以观看电路的幅度须率特性和相位须率特性曲线。曲线如下图所示。 2.观测电路的滤波效果 按空格，将开关连接到两个正弦交流信号源上。双击连接示波器输入的导线，将两个 10分钟 通道的输入导线设置成不同的眼色以便于波形的观察。打开示波器面板，启动电路仿 真开关，这时在示波器上可以看到两个波形（下图）。输入波形为60阳正弦波与2kz 小幅度正弦波的叠加波形。输出波形中，2kz正弦波成分已经基本上被滤除
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 3.观察电路对周期脉冲序列的瞬态响应 按空格键将开关连接到周期脉冲信号源上。启动电路仿真开关，这时在示波器上可以10分钟 看到两个波形（下图）。输入波形为周期方波，输出波形为按指数规律上升、下降的脉 冲序列。改变输入脉冲波的频率，可以看到输出波形的形状发生变化， Oscillogcope -2.60 0 AC0 三、仿真实例2：共发射极单级放大电路的仿真 1.电路的创建 电路图如下图示。采取前文提到的方法连接电路、设置元器件参数并连接仪器， 15分钟 同时设置连接到示波器输入端的导线为不同颜色，这样可区分两路不同的波形 J90 2 2.电路文件的保存 电路创建好以后可将其保存，以备调用。 5分钟
讲授内容纲要、要求及时间分配（附页） 3.电路的仿真实验 15分钟 ①双击有关仪器的图标打开其面板，准备观察被测试点的波形 ②按下电路启动/停止开关，仿真实验开始。如果要使实验过程暂停，可单击右上 角的Pause(暂停)按钮，再次单击Pause按钮，实验恢复运行。 ③调整示波器的时基和通道控制，使波形显示正常。 般情况下，示波器连续显示并自动新所测量的波形。如果希望仔细观察利 读取波形数搭，可以设置Analysis/Analysis Options/Instruments对话框中Pause after each screen(示波器屏幕满暂停)选项。 ④从波特图仪的面板上观测电路的幅频特性和相频特性。如果对波特图仪面板参 数进行修改，修改后建议重新启动电路，以保证曲线的精确显示。 4.电路的描述 5分钟 选择Window/Description命令可打开电路描述窗口，可以在改窗口中输入有关实 验电路的描述内容。 5,实验结果的输出主要指： 5分钟 ①最终测试电路的保存。 ②输出电路图或仪器面板（包括显示波形）到其它文字或图形编辑软件，这主要 用于实验报告的编写。该操作可通过选择Edit/Copy as Bitmap命令来完成，具体操作 方法请参阅EWB的帮助文件。 ③打印输出。 四、小结 5分钟