（一）新的學(xué)習(xí)電子技術(shù)方法

首先，筆者認(rèn)為新世紀(jì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)離不開計(jì)算機(jī)。聯(lián)合國最近給文盲下了新的定義：不會計(jì)算機(jī)是新時(shí)代的文盲。的確，現(xiàn)在的年輕人如果不會操作電腦，必將到處碰壁、寸步難行，試想，現(xiàn)在還有哪些單位不用電腦？
其次，新世紀(jì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)必須要掌握電子仿真技術(shù)或一款優(yōu)秀的電子仿真軟件。為什么？因?yàn)殡娮臃抡婕夹g(shù)是虛擬的，即在計(jì)算機(jī)中通過仿真軟件，完成你所需要做的電子實(shí)驗(yàn)，這樣有幾大好處：其一，一款優(yōu)秀的電子仿真軟件備有大量的電子元器件，供你選用；其二，配備齊全和先進(jìn)的虛擬儀器、儀表，供你調(diào)用測試；其三，連接仿真電路簡單快捷，不需焊接，使用儀器調(diào)試不用擔(dān)心損壞；其四，還可以利用電子仿真軟件進(jìn)行多種電路分析，比如電路的直流工作點(diǎn)分析、溫度影響分析等等；其五，還可以將所設(shè)計(jì)的電子電路內(nèi)容無縫鏈接到制版軟件中，直接進(jìn)行電路板制作。
舉一個(gè)例子：美國每設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出一款新型的飛機(jī)，大約就是一、二年時(shí)間，新機(jī)型的大量數(shù)據(jù)測試，比如風(fēng)洞氣流測試、耗油量、極限速度性能測試等等，都有相關(guān)的軟件進(jìn)行虛擬仿真，在仿真中對虛擬飛機(jī)的參數(shù)進(jìn)行反復(fù)修改，直到得到最佳設(shè)計(jì)機(jī)型方案，然后才根據(jù)最佳設(shè)計(jì)圖紙方案制造出樣機(jī)進(jìn)行試飛，大大地縮短了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)飛機(jī)的周期。而以前我國生產(chǎn)新機(jī)型，是先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，造出樣機(jī)進(jìn)行風(fēng)洞測試、還要反復(fù)試飛、修改，推出一款新機(jī)型周期大約要耗時(shí)十年。電子產(chǎn)品也一樣，當(dāng)你有一個(gè)電子電路的設(shè)計(jì)構(gòu)想時(shí)，就可以先在計(jì)算機(jī)上虛擬仿真和反復(fù)修改錯(cuò)誤，只要電路仿真成功通過了，然后再采購元件，安裝后稍作調(diào)試就出新產(chǎn)品了，成功率高。在日益快速發(fā)展、激烈競爭的電子行業(yè)，縮短生產(chǎn)周期，搶得商機(jī)無疑是成功的關(guān)鍵。
特別在業(yè)余條件下，只要有計(jì)算機(jī)和電子仿真軟件，你就可以足不出戶，坐在家里學(xué)習(xí)電子技術(shù)和設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品。尤其是電子仿真軟件中的虛擬儀器品種多達(dá)十幾臺，比一般大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)室的配備還要豐富，有些先進(jìn)昂貴的儀器只有專業(yè)研究機(jī)構(gòu)才能配置，比如說跨國安捷倫公司儀器、美國泰克公司儀器、美國國家儀器公司虛擬儀器等應(yīng)有盡有，而且它們的面板、旋鈕、操作方法都設(shè)計(jì)成和真實(shí)儀器完全一樣。可以這么說，掌握了一款優(yōu)秀的電子仿真軟件，就相當(dāng)于你擁有了一間世界先進(jìn)設(shè)備的個(gè)人實(shí)驗(yàn)室。要學(xué)習(xí)電子技術(shù)，一方面要學(xué)習(xí)理論知識，但一個(gè)必不可少的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)就是實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐，學(xué)習(xí)電子技術(shù)光在紙上談兵不行，必須加強(qiáng)實(shí)際操作和動(dòng)手制作，這是學(xué)習(xí)電子技術(shù)與其它學(xué)科不同之處。
擁有了一臺計(jì)算機(jī)，下載和安裝上一款先進(jìn)的電子仿真軟件，你就可以坐在電腦前，輕輕地按動(dòng)鼠標(biāo)，隨意地調(diào)出電子元件、搭建電路、調(diào)出虛擬儀器、對電路進(jìn)行仿真測試、設(shè)計(jì)出電子產(chǎn)品、并且還可以利用制版軟件繪制出電路板等等，把一些繁瑣的勞動(dòng)交給計(jì)算機(jī)來完成，我們坐在電腦前盡享高科技給我們帶來的輕松和愉悅，有這等好事何樂而不為？

（二）電路虛擬仿真與電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合

一說起電子技術(shù)，人們自然會想起日常生活中比比皆是的家用電器。小到小小的手機(jī)、遙控器，大到彩電、冰箱、洗衣機(jī)，那一樣不是電子產(chǎn)品？電子技術(shù)已經(jīng)浸透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗W(xué)習(xí)電子技術(shù)也最能引起年輕人的興趣，但興趣歸興趣，真要學(xué)好電子技術(shù)這門功課，還是要下一番苦功夫的。有些學(xué)生一開始對學(xué)習(xí)電子技術(shù)這門課懷有濃厚的興趣，由于電子技術(shù)這門課的一些理論知識比較抽象，有些公式推導(dǎo)要涉及到高等數(shù)學(xué)，學(xué)著學(xué)著，漸漸地學(xué)生們會有些稀里糊涂起來，然后就產(chǎn)生畏難情緒，最終選擇了放棄。
電子技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)好電子技術(shù)的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，而電子虛擬仿真又是實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要的輔助手段。在電類本科教學(xué)大綱中就明確要求，學(xué)生必須掌握一種以上EDA軟件的應(yīng)用，這是對電子類學(xué)生的基本功要求。
上面已經(jīng)講到，只要在計(jì)算機(jī)中安裝了一款先進(jìn)的電子仿真軟件，就可以進(jìn)行所有電子課程中的實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證。在學(xué)習(xí)電子技術(shù)這門課時(shí)，往往受教學(xué)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)室條件限制，不可能做大量的電子電路實(shí)驗(yàn)，脫離了實(shí)驗(yàn)，光學(xué)抽象的理論知識，味同嚼臘。若能一邊學(xué)習(xí)理論知識一邊進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不僅可以加深對抽象枯燥概念的理解，同時(shí)從計(jì)算機(jī)屏幕上能直觀地看到虛擬儀表顯示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和虛擬示波器顯示的波形，變書本上死的、靜止的概念為活的、生動(dòng)的、能看得見的數(shù)據(jù)和波形。比如學(xué)習(xí)高頻電子線路中，學(xué)生對同步檢波電路原理等內(nèi)容就比較難理解，而借助于MultiSIM軟件中的虛擬4蹤示波器的屏幕就可以將4種信號同時(shí)顯示出來，它們之間的相位關(guān)系也一目了然，如圖一所示。

圖（一）

圖一中，虛擬4蹤示波器的屏幕上，從上到下第一條波形是A通道顯示的高頻載波波形；第二條波形是B通道顯示的低頻調(diào)制信號波形；第三條波形是C通道顯示的調(diào)幅波；第四條波形是D通道顯示的用同步檢波器解調(diào)出的低頻調(diào)制信號波形。
在此，特別值的一提的是，實(shí)驗(yàn)室中根本不可能有4蹤示波器，只能用雙蹤示波器分兩次觀察，不能很好地比較4種波形之間的相位關(guān)系。
學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)時(shí)，遇到難于理解的地方，完全可以隨時(shí)在計(jì)算機(jī)上通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和理解抽象的概念。這樣學(xué)習(xí)電子技術(shù)就會顯得生動(dòng)和有趣，理解了抽象的概念，自然就會對學(xué)習(xí)電子技術(shù)信心倍增。

學(xué)生如能在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)之前，先在計(jì)算機(jī)上將要做的內(nèi)容仿真一遍作為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，則再進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)將會收到事半功倍的效果。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和不預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)效果將大相徑庭。所以，提倡掌握電子虛擬仿真技術(shù)，作為一種新世紀(jì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)的重要輔助手段，它也代表著新時(shí)代學(xué)習(xí)電子技術(shù)的潮流。
特別是職高、高職院學(xué)生，以及社會上廣大電子愛好者，自學(xué)電子技術(shù)缺乏良好的實(shí)驗(yàn)室條件，應(yīng)用電子仿真軟件做虛擬實(shí)驗(yàn)是一種非常理想的選擇。世界上許多軟件公司近年來紛紛推出它們的EDA軟件，電子仿真軟件品種繁多，有比較簡單直觀，較適合職高學(xué)生使用的，由匈牙利Designsoft公司推的Edison(愛迪生)軟件，該軟件主要是適合對電子技術(shù)有興趣的初學(xué)入門者，其特點(diǎn)是所有元件和儀器都做成三維立體的，圖二和圖三為其三維立體元件連接實(shí)驗(yàn)示例圖，圖四為儀器連接和顯示的波形圖。

圖（二）

圖（三）

圖（四）

在用Edison(愛迪生)軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，若電路有故障或電路設(shè)計(jì)有問題，燈泡、電流表、電動(dòng)機(jī)、示波器等部件都會燒毀和冒煙，形象逼真。但只要點(diǎn)擊“修復(fù)”功能，燒毀的部件又能恢復(fù)如初 [注：讀者如對Edison(愛迪生)軟件有興趣，可登錄上瀏覽 。有一定電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)生，則可以選用功能更強(qiáng)大的Tina Pro 6、Proteus、MultiSIM等軟件進(jìn)行電子電路的仿真。

（三）EWB及MultiSIM電子仿真軟件

筆者在此著重向讀者推薦MultiSIM電子仿真軟件。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為MultiSIM軟件是眾多電子仿真軟件中的佼佼者，且該軟件近年來在不斷地更新和升級，功能越來越完善，具有強(qiáng)大的生命力。
還得從20世紀(jì)80年代加拿大Interactive Image Technologies公司(簡稱IIT公司)推出EWB5.0(Electronics workbench)說起，加拿大IIT公司推出的頗具特色的電子仿真軟件EWB5.0，曾經(jīng)風(fēng)靡世界。它以其界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)，早在20世紀(jì)90年代就在我國得到迅速推廣，受到電子行業(yè)技術(shù)人員的青睞。跨入21世紀(jì)初，加拿大IIT公司在保留原版本的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，增加了更多功能和內(nèi)容，特別是改進(jìn)了EWB5.0軟件虛擬儀器調(diào)用有數(shù)量限制的缺陷。將EWB軟件更新?lián)Q代推出EWB6.0版本，并取名MultiSIM(意為多重仿真)，也就是Multisim2001版本。2003年升級為Multisim7.0版本，電子仿真軟件Multisim7.0功能已相當(dāng)強(qiáng)大，能勝任各種電子電路的分析和仿真實(shí)驗(yàn)。它有十分豐富的電子元器件庫，可供用戶調(diào)用組建仿真電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；它提供18種基本分析方法，可供用戶對電子電路進(jìn)行各種性能分析；它還有多達(dá)17臺虛擬儀器儀表和一個(gè)實(shí)時(shí)測量探針，可以滿足一般電子電路的測試和實(shí)驗(yàn)。但它有一個(gè)缺點(diǎn)，就是將電阻的單位Ω用“Ohm”三個(gè)字母表示，使用起來不方便。除了這一點(diǎn)之外，電子仿真軟件Multisim7.0已經(jīng)相當(dāng)成熟和穩(wěn)定，是加拿大IIT公司在開拓電子仿真軟件領(lǐng)域中的一個(gè)里程碑。電子仿真軟件Multisim7.0啟動(dòng)畫面如圖五所示。

圖（五）

以后加拿大IIT公司雖然又相繼推出Multisim8.0、8.3.30等版本，將Multisim7.0的缺點(diǎn)，即電阻的單位“Ohm”三個(gè)字母改為用Ω表示。Multisim8.0版本除了增加了一些元件庫品種、一臺“泰克”示波器和其它一些功能之外，給人的印象與Multisim7.0相比并沒有太大的區(qū)別。也可以說Multisim8.0版本是加拿大IIT公司推出的電子仿真軟件的終極版，Multisim8.0版本啟動(dòng)畫面如圖六所示。

圖（六）

2005年以后，加拿大IIT公司已經(jīng)隸屬于美國國家儀器公司(National Instrument，簡稱NI公司)，美國NI公司于2006年初首次推出Multisim9.0版本。其啟動(dòng)畫面如圖七所示。

圖（七）

美國NI公司推出的Multisim9.0版本與以前加拿大IIT公司推出的Multisim7.0版本有著本質(zhì)上的區(qū)別。雖然它的界面、元件調(diào)用方式、搭建電路、虛擬仿真、電路基本分析方法等還是沿襲了EWB的優(yōu)良傳統(tǒng)，但軟件的內(nèi)容和功能已大不相同。比如它的元件工具條中增加了單片機(jī)和三維先進(jìn)的外圍設(shè)備，如圖八所示。

圖（八）

另外，在Multisim9.0基本界面右邊虛擬儀器工具條下方增加了4臺LabVIEW 采樣儀器，它們分別是：麥克風(fēng)、播放器、信號發(fā)生器和信號分析儀如圖九所示。

圖（九）

2007年初，美國NI公司又推出最新的NI Multisim10版本，其啟動(dòng)畫面如圖十所示。在原來的Multisim前冠以NI，啟動(dòng)畫面右上角有美國國家儀器公司的徽標(biāo)和英文“NATIONAL INSTRUMENTSTM”字樣。

圖（十）

在安裝NI Multisim10軟件的同時(shí)，也同時(shí)安裝了與之配套的制版軟件NI Ultiboard10，并且兩個(gè)軟件位于同一路徑下面，給用戶使用提供了極大的方便。制版軟件NI Ultiboard10軟件啟動(dòng)畫面如圖十一所示。

圖（十一）

可見，現(xiàn)在美國NI公司推出的NI Multisim10軟件，再不是以前的EWB了。可以這樣認(rèn)為，EWB主要功能在于一般電子電路的虛擬仿真；而NI Multisim10軟件則不僅僅局限于電子電路的虛擬仿真，其在LabVIEW虛擬儀器、單片機(jī)仿真等技術(shù)方面都有更多的創(chuàng)新和提高，屬于EDA技術(shù)的更高層次范疇。
美國NI公司是虛擬儀器技術(shù)的權(quán)威。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們最早使用的測量儀器是模擬指針式電表，后來發(fā)展到數(shù)字式電表，然后又有智能化儀表，目前和今后，虛擬儀器儀表技術(shù)必將由于計(jì)算機(jī)的普及而得到迅速發(fā)展。LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化開發(fā)環(huán)境，可以理解為實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境，它是一種用圖形來編程的語言，所以有人把它稱為“G”語言(Graph圖形)。“C”語言是用枯燥繁雜的字符代碼來編程的，用LabVIEW的“G”語言編程，基本上可以不寫代碼，而是用工程師們所熟悉的圖標(biāo)和框圖來“繪制”程序流程圖，顯得生動(dòng)和形象。掌握了LabVIEW軟件編程技術(shù)，再將計(jì)算機(jī)的屏幕作為虛擬儀器的終端顯示硬件，人們就可以隨心所欲地“制造”出自己所需要的各種高性能測量儀器。
虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。PC機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級的計(jì)算機(jī)化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前，NI公司已經(jīng)在Macintosh計(jì)算機(jī)上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得美國NI公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威。
在 NI Multisim 10軟件基本界面右邊虛擬儀器工具條中，除了Multisim9.0的4臺LabVIEW 采樣儀器之外，又增加了一個(gè)“Current Probe”如圖十二(左) 所示。

圖（十二）

它是一個(gè)電流取樣探極，可以將其調(diào)出串入電路中，并通過連線將它與虛擬示波器直接相連，可以從示波器屏幕上觀察到電流波形，相當(dāng)于一個(gè)電流取樣電感。原Multisim8.0及以前版本軟件，基本界面右邊虛擬儀器工具條中都有一個(gè)黃色的“實(shí)時(shí)測量探極”，平時(shí)呈灰色，僅在仿真開關(guān)打開后才呈黃色，可以調(diào)出用于對仿真電路測量各節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)電壓等參數(shù)，而在NI Multisim10軟件中，賦予了它更多的功能，且可以在仿真開關(guān)沒有運(yùn)行的情況下，點(diǎn)擊其下拉箭頭如圖十二(中)所示，將彈出它的下拉菜單如圖十二(右)所示，選擇其中的“Instantaneous voltage and current”將它調(diào)出串入電路各支路，運(yùn)行仿真后可以自動(dòng)顯示各支路的電壓和電流如圖十三所示。

圖十三

（四）設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的新理念

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的老方法是：首先構(gòu)思和繪制出電子電路原理圖，采購元器件，在試驗(yàn)板或?qū)嶒?yàn)臺上搭建和焊接電路，然后通上電源，進(jìn)行調(diào)試，并用信號源輸入測試信號，用萬用表檢測電路各級電位是否正常，并用示波器觀察電路輸出波形等等。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、調(diào)整、拆換元件，最后得到樣機(jī)。如若對構(gòu)思的電路原理圖是否完全正確可行，心中沒有充分的把握，還不能冒然通電試驗(yàn)，即使采用了一些限流、限壓等保護(hù)應(yīng)急措施，第一次合閘通電時(shí)，心中難免有些緊張。特別是強(qiáng)電，小則瞬間元件冒煙燒毀，大則貴重儀器報(bào)廢，這是常有的事。
然而，電子電路的虛擬仿真技術(shù)從根本上解決了這種悲劇的發(fā)生。如若構(gòu)思和搭建的電路存在問題，仿真開關(guān)打開后，軟件會自動(dòng)跳出對話框，指示電路哪個(gè)地方有錯(cuò)，或漏接了電源和地線等。只要關(guān)閉仿真開關(guān)，便可以進(jìn)行修改，絕對不用擔(dān)心虛擬儀器會燒毀。在計(jì)算機(jī)上可以反復(fù)進(jìn)行調(diào)換元件、改變信號強(qiáng)弱，直到電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。并且還可以在電子樣品沒有出來之前，就可以利用軟件所提供的多種電路分析方法，對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行諸如最佳工作點(diǎn)分析、溫度影響分析、失真度分析、最壞工作條件分析等性能測試。也就是說，在生產(chǎn)產(chǎn)品之前，就能對產(chǎn)品的性能有所了解，這在以前用老方法設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品是不可能辦到的。
如果在設(shè)計(jì)和仿真好電子產(chǎn)品后，再利用與電子仿真軟件相配套的制版軟件，比如與電子仿真軟件NI Multisim10相配套的就有制版軟件NI Ultiboard10，用電子仿真軟件NI Multisim10設(shè)計(jì)的電路內(nèi)容可以無縫鏈接到NI Ultiboard10中進(jìn)行制作電路板，或者用另一個(gè)EDA軟件Protel PCB 99 SE制版。這樣就可以大大地加快設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電子產(chǎn)品的周期。
由于采用電子虛擬仿真技術(shù)設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品具有安全系數(shù)高、投入設(shè)備少、周期短、性能高，所以新世紀(jì)設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的新理念是：構(gòu)思電路——虛擬仿真——繪制電路板——焊接調(diào)試——出產(chǎn)品。