基于Tina Pro的地方高校电子设计教学研究

杨 莎，李良荣

（1.遵义师范学院物理系,贵州遵义563002；2.贵州大学电子科学系,贵州贵阳550025）

基于Tina Pro的地方高校电子设计教学研究

杨 莎1，2，李良荣2

（1.遵义师范学院物理系,贵州遵义563002；2.贵州大学电子科学系,贵州贵阳550025）

随着电子技术和计算机技术的不断发展，EDA技术在通信、国防、航天等领域发挥了巨大的作用。将EDA技术引入地方高校的电子设计教学中，可以缓解实验室建设压力，提高教学效率，让有限的教学资源发挥更好的作用。

EDA技术；地方高校；电子设计

1 引言

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）是指以计算机为工作平台,融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果研制而成的电子CAD通用软件包。利用EDA工具,电子工程师可以从概念、算法、协议等开始,引导计算机进行电路设计、性能分析等，最后完成IC版图或PCB版图的电子设计全过程[1]。EDA技术的应用缩短了产品更新换代的周期，降低了成本，提高产品生产效益的同时增强了产品市场竞争力。EDA技术已成为21世纪进行电路与系统设计的基本手段。将EDA技术引入地方高校电子设计教学中，可以有效减少实验投资，缓解地方高校因扩招带来的实验器材短缺等压力。利用EDA仿真技术完成电路课程的演示实验及验证性实验，实验结论直观、生动，在激发学生学习热情的同时提高了教学质量。在电子设计教学中，引导学生在计算机上利用EDA工具进行设计、仿真后，再到实验室做硬件搭试，可以少走弯路，提高设计的成功率，还可以增强学生参与“电子设计竞赛”的信心[2]。

2 EDA技术引入地方高校教学的必要性

《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》是电子类教学的基础课程，在电路理论教学中，概念、原理、定理难于理解，电路复杂、抽象，让学生学习吃力。例如电子电路中的电流大小、电压高低、放大率、通频带等，通过推理、计算知道它们存在，可是学生难于理解。由于地方高校教学资源短缺，学校的实验设备不能完全满足教学需求，以至于学生对此类课程的学习只能靠死记硬背，很难达到对理论概念理解、消化的目的，更不用提对电子技术的深入学习了。EDA工具的引入不仅提供了电路与系统理论学习的平台，而且也给师生提供了便利、高效的工程实践训练环境。

自1998年全国普通高校扩招以来，大学新生已从扩招前1998年的108.4万人，激升至2007年的565.9万人，平均年增长率为20%。然而，1998年以前,财政拨款占我国地方普通高校经费的比例在60%以上，2002年后则下降到40%，财政拨款增长速度远远落后于学生数的增长速度，2006年的实际生均财政拨款与1998年相比下降了25%以上，边远地方院校经费情况就更加严峻了[3]。将EDA技术引入地方高校电子设计教学中，可以有效减少实验投资，缓解地方高校因扩招带来的实验器材短缺等压力。

2.1 EDA技术引入教学有助于教学质量的提高。

边远地区高校的电子类课程教学模式，老师基本只能通过板书的形式将知识传授给学生，学生总觉得抽象、虚无，在辅以演示实验后，情况就截然不同了。

用EDA工具的电子设计环境来仿真电学参数，仿真时以模型的方式反映真实系统的结论或效果，老师可以依照教学需求调用元器件、实验设备，方便、直观地得出结论，通过仿真结果(数据、图表、波形等)的分析、讲解，让学生深刻理解电路理论。EDA技术引入教学中使教学内容更加生动，便于理解，增加了学生的学习兴趣和学习热情，从而提高了教学质量。

2.2 EDA技术引入教学有助于学生创新能力的培养。

在地方高校教学中，EDA技术的引入使学生的创新能力得到培养。EDA技术仿真中的元器件是虚拟的，实验设备也是虚拟的，在实验过程中不怕逻辑混乱、电路连接错误、器件或设备损坏等，有些发明创造源于瞬间的想法，在这种奇想产生后如不及时实施验证，就有可能夭折[2]。利用EDA技术仿真平台，学生对自己的奇思妙想进行认证，仿真通过后，再到实验室做硬件搭试，可以少走弯路，提高设计的成功率，这样不仅让学生深刻地理解理论概念，提高其学习效率，而且在满足学生自身好奇心的同时尽情地发挥了他们的想象力，从而提高了学生的创作热情，创新能力也得到很大提高，增强了学生参与电子设计竞赛的信心。

3 关于Tina Pro

Tina Pro是重要的现代化EDA软件之一，它用于模拟及数字电路的仿真分析。在模拟电路分析方面，它除了具有一般仿真软件通常所具备的直流分析、瞬态分析、正弦稳态分析、傅立叶分析、温度扫描、参数扫描、最坏情况及蒙特卡罗统计等仿真分析功能外，还能先对输出电量进行指标设计，然后对电路元件的参数进行优化计算。此外，它具有符号分析功能，即能给出时域过渡过程表达式或频域传递函数表达式；具有RF仿真分析功能，绘制零、极点图，相量图，Nyquist图等重要的仿真分析功能[4]。

在数字电路分析方面，Tina Pro支持VHDL语言，具有BUS总线及虚拟连线等功能。Tina Pro还具有八种虚拟测量仪器，各仪器与元件之间采用虚拟连线，其虚拟测试仪器(如多踪示波器)的动态演示功能，是极好的电子类教学辅助工具。Tina Pro可以与实时信号发生器数据采集器相连接，故能将实时测量与虚拟仿真结果相比对，这是目前能实现该项功能的少数实用技术产品之一。[4]此外，Tina Pro还是目前为数不多的具有简体中文界面的成熟软件。它不仅在工程实践中，对于电子产品的开发与研制能够发挥高效率、高精度的作用，而且将其引入各类学校电子类课程的教学，也会带来意想不到的教学效果。

4 仿真实例

Tina Pro是一个功能较为完善的虚拟工作平台，大约含有两万多个分立或集成电路元器件。现借助Tina Pro工作平台对教学仿真实例进行分析，以抛砖引玉。

如图1所示是一个组合逻辑电路，由两个或非门和一个信号源组成，在教学中，用以讲解时差会引起竞争而导致“毛刺”现象，但学生对此难于理解。如果在备课时将这一电路先做好，课堂上演示之不会超过1分钟，仿真结果如图2所示，学生就可以直接、清楚地观察到产生“毛刺”的现象，这样，老师可以用最简单的言语、较短时间完成教学内容，且学生记忆深刻。同时，学生也可以根据自己的学习情况和想象在Tina Pro虚拟平台上做实验，这个环境有丰富的元器件和实验设备，实验过程中没有元器件和设备损坏的现象，无论原理正确与否总有分析结果提示，能够最大限度满足学生的好奇心和求知欲。

经过仿真验证后再做硬件电路搭试，可以少走弯路，提高电路设计的成功率，从而提高他们的动手能力和创新能力，让有限的资源发挥更好的作用。

图1 实验电路

图2 电路波形分析

5 结束语

EDA技术是电子设计领域的一场革命，正处于高速发展阶段，它资源丰富，将其应用于地方高校的教学中，解决了很多实际问题，在弥补教学资源短缺的不足，提高学生学习电子设计的兴趣，培养学生的创新能力等方面意义重大。

[1]顾平，李良荣.EDA之价值[J].贵州大学学报；自然科学版，2004，21（1）：86-89.

[2]李良荣.EDA技术教学与实践探讨[J].中国教育导刊，2008,（8）：72-73.

[3]孙志军.扩招十年来中国普通高校经费收入的变化及解释[J].清华大学教育研究，2009，30（4）：72-80.

[4]谷良.电路仿真软件 Tina Pro导读[M].北京：中央广播电视大学出版社，2003.2.

（责任编辑：徐国红）

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

贵州省2008年教学质量与教学改革工程项目“EDA教学电子资源的建设”。

杨莎，女（土家族），贵州江口人，贵州大学微电子学与固体电子学2009级高师硕士，遵义师范学院物理系助教。研究方向：EDA技术

李良荣，男，贵州遵义人，贵州大学理学院电子科学系副教授。研究方向：电路与系统、EDA技术。