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      模擬電子技術實驗教學的意義綜述

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      模擬電子技術實驗教學的意義綜述

      實驗的目的在于獲得限定條件下的實驗數據和實驗波形,對理論知識進行驗證。利用模擬實驗環境可以方便的對實驗中的各個參數進行修改,進而仿真獲得整個仿真過程中的多個數據并顯示,對于理論教學的各個階段都具有非常重要的驗證和指導意義

      虛擬實驗技術設計與應用

      對于模擬電子技術而言,其在虛擬實驗技術方面應用的主要軟件通常為Multisysim和LabVIEW。前者主要用于進行軟件仿真,后者主要用于對一起進行模擬。Multisim是一種基于Windows的仿真工具,利用該工具可以方便的完成模擬電路的設計工作,如原理圖的輸入、硬件描述、仿真分析等。通過該軟件可以對實驗電路的工作原理圖進行繪制并測量輸入信號通過各工作部件后的數據、波形和特性曲線等,可以充分滿足不同教學內容的實驗要求。它具有豐富的元器件庫,還具有多種多樣的測試儀表,更為強大的是,對于如數字信號發生器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、網絡分析儀等普通實驗室無法配置的高端設備其也可以進行模擬。利用該軟件可以輕松完成模擬電路實驗的設計,并應用其對電路性能進行仿真分析。

      LabVIEW主要用于對儀器進行虛擬,也就是以通用計算機硬件及計算機操作系統為依托,將實驗儀器裝入計算機,實現各儀器的功能。利用該軟件對模擬電子技術實驗進行虛擬設計最大的優勢在于其更為便捷和可視化的開發環境可以增強儀器的可讀性和可用性。其內置的函數庫和簡易的用戶界面可以幫助實現利用文本、圖形或者動畫等形式組成模擬電路,用虛擬的儀器技術將教學內容和實驗內容形象的展示出來。

      例如,在進行RC積分電路實驗時,若在輸入端輸入方波信號,理論輸出信號波形應該為三角波。真實實驗的示波器顯示結果為穩態的積分波形,但是實際信號形成過程中還應該存在一段初始積分波形,該部分波形在實際環境中難以通過觀察得到,而利用模擬軟件完成電路搭建后可以獲得整個電路的輸出結果圖,并進行顯示,通過該圖可以清晰的看到初始時刻的積分波形,更有助于學生分析和理解。又如,在共射極放大電路的實驗仿真中,利用模擬軟件可以方便的更改各電位器的阻值,進而對輸入和輸出信號波形進行觀察和分析,通過對比不同結果幫助學生更為深刻的理解共射極放大電路的理論知識,加深學生對該電路中的不同電位器的作用的印象。

      在模擬電子技術中應用虛擬實驗的優點分析

      相較于真實實驗而言,虛擬實驗具有以下幾方面優勢。首先,基于軟件的實驗體系結構節省了在儀器采購方面的費用,可以實現多型號、多功能設備的使用。其次,虛擬實驗可以獲得與真實實驗一樣的實驗結果,但是在實驗地點和實驗時間方面更為靈活。再次模擬實驗可以允許學生對實驗參數靈活修改,并允許學生主動設置實驗故障和實驗斷點,甚至允許學生設計多種有趣的電路,如彩燈控制電路和報警電路等,充分調動學生的積極性。最后,應用模擬實驗可以培養學生獨立設計電路的能力、對元器件進行分析和選擇的能力、對電路的安裝于調試的能力、對實驗過程進行控制和對實驗結果進行分析的能力。

      總結

      虛擬實驗可以有效提高學生的科研、創新和實際工作能力,有利于學生自主學習,促進學生將所學到的理論知識進行實踐,激發學生的學習興趣。

      作者:王杰單位:天津工業大學

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