EDA技术在“通信电路原理”教学中的应用探讨

重庆交通大学信息科学与工程学院 张生军 王宏刚 吴世勋

EDA技术在“通信电路原理”教学中的应用探讨

重庆交通大学信息科学与工程学院 张生军 王宏刚 吴世勋

“通信电路原理”课程作为电子类专业的专业课，不仅需要学生掌握模电、数电等电路的基础知识，还需要掌握通信系统的基本知识。在教学中，我们发现不少电子专业学生，由于缺乏通信系统知识，这给通信电路原理课程的教学带来了不少困难。通过多年实践，我们发现通过电子设计（EDA,Electronic Design Automation）技术，以计算机为工作平台，融合电路设计、信号分析等技术，有助于学生更好的学习和理解高频通信电路原理。

EDA 通信电路 辅助教学

一、概述

EDA作为一种辅助电子设计技术，不仅可以用于常见的电路图绘制和pcb版生成，而且它可以进行电路辅助仿真，这为电路设计提供了更直观和便携方式。EDA 技术已经成为一个独立的学科，具体包括芯片级EDA、电路级EDA、PCB设计EDA集成电路（IC）得到广泛应用，大规模集成电路设计一般都是通过EDA工具实现电子产品从设计、实验到定型的仿真分析和设计。对于通信电路原理的初学者来说，通过EDA工具不仅可以分析诸如滤波器、高频信号放大器、正弦波振荡器、频率变换电路、调制与解调电路、锁相环路与频率合成等基本电路，而且可以通过对各种参数的修改和调整来查看各个电路的输入输出变换情况，从而更直观地学习电路的不同特性。

本文以本课程为例，通过对课程特点的分析、EDA技术特点的简介和EDA在电路教学中的应用几个部分，介绍在本课程教学中，如何更好地利用EDA技术将在一定程度上提高学生学习的积极性和有效性。

二、课程特点分析

本课程目的是通过课堂讲授、实验教学和课外作业使学生掌握通信系统中将基带信号变换成射频信号及其反变换过程中所需要的主要功能电路的工作原理、分析方法和典型电路，包括滤波器、高频率小信号放大器和功率放大器、正弦波振荡器、频率变换电路、调制与解调电路、锁相环路与频率合成等。

在教学组织形式方面，采用适合突出学生主体性的课堂教学组织形式，促进学生积极主动学习。利用启发式教学，在讲课时注意先提出问题，如信号传输中为什么要调制，接收机中为什么要混频，给学生一个思考过程再往下讲。在学风好的班级对有些章节以学生自学为主，教师重点讲授为辅。以寝室为单位协同学习，组织专题讨论，充分调动学生学习的积极性。

三、EDA通信电路仿真

对于通信电路来讲，通常都具备高频、高速的特点，这些电路不宜直接观察到某个时刻的运行状态。然而通过使用EDA通信电路仿真工具，我们可以从时间域、频率域等对电路中不同器件的电压、电流、增益等属性进行记录和分析，这将有助于电路的设计和性能分析，对于通信电路的学习有较大帮助。

通常来讲，通信电路仿真分析主要有以下几个方面：时域分析Time Domain(Transient)/瞬态分析法，该分析主要用于研究电压、电流随时间的变化的情况，扫描变量是时间，在分析中需要设定起始时间、截止时间、步长等疾病信息，在动态电路的过渡过程、正弦稳态、非正弦周期电流电路分析时常常使用这种方法。交流扫描法，在采用VAC（交流电压源，以频率为变量）的电路中，我们可以采用这种电路分析方法，以信号频率为扫描变量，用于分析电路的幅频响应、相频响应、转移函数等属性。

四、EDA在电路教学中的应用

我们以通信电路中的LC滤波器为例说明EDA在辅助教学中的应用。在通信系统中，滤波用于在信号中选择某些频率分量通过或者阻止某些频率分量通过。

从频率特性看，滤波器主要包括幅频、相频特性。通常用于描述的主要参数包括：输入、输出阻抗，中心频率（带通）、3dB带宽、带内衰减、带内不平度、带外衰减、群延时等。教材中常用的滤波器主要参数讲解幅频图，虽然可以表明低通滤波器各个参数之间的关系和某些关键值得定义，但是对于刚接触该门课程的同学来讲还是会感觉比较抽象。如果我们通过EDA构造一个LC滤波器，并通过时域分析法分别查看电路图中各点各处的电压变化情况，同样，我们可以采用交流扫描分析方法，可获得电路的幅频响应、相频响应、转移函数等相应曲线。通过这种方式，学生可以更直观的了解LC谐振电路的频率响应特性，从而进一步了解滤波器的滤波原理。

通过与传统通信电路原理学习方法相比，采用EDA方式教学，不仅有助于讲课过程中通信电路基本单元的教学，给学生以动态的方式实时展示各个电路的特征和属性；而且通过EDA工具学生可以在课后以更简便的方式进行知识的扩展，通过对知识点存在的问题进行EDA仿真，可以辅助知识的理解和电路的设计。

通过本篇论文的简述，我们了解了EDA技术作为通信电路的辅助教学手段在“通信电路原理”课程教学中的应用。EDA不仅有利于快速验证常用基本电路的各项指标属性，也有利于初学者快速理解基本通信电路原理。因此，在“通信电路原理”教学中使用EDA有其必要性和合理性，值得在学生和教师中推广。

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[3]陈 隽，蔡金燕，李 刚．基于Pspice的测试性验证与评估系统的设计[J]．信息技术，2011

ISSN2095-6711/Z01-2015-04-0153