实验平台在电子线路的应用

【前言】实验平台在电子线路的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。因此，由于虚拟实验教学平台应用灵活、操作方便、可观性较强，不仅可以将其结合理论教学内容应用在理论教学课堂上，也可以对实验教学起到补充作用。由于这种实验虚拟平台是虚拟的，与真实的实验还有一定的差距，完全替代实验室的电路实验室不可能的，我们可以在教学上...

一、虚拟实验平台与理论教学

通常的教学方法是先在课堂上对理论知识进行讲解，然后安排学生在实验室通过实验操作对理论进行验证。由于条件的限制，把实验搬到课堂上实际操作比较困难，一般都是教师先在课堂上讲解理论，验证理论的实验由学生在实验室内操作完成。而虚拟实验平台可以根据教学内容直接用于理论教学中，进行演示操作。(一）电路理论与虚拟实验平台的结合高频电子线路主要是研究在较高的频率情况下，电路的电压、功率等特点，如果仅仅通过推导出的数学表达式来分析他们的特性，应该是比较抽象很难理解的。比如分析电路的频率特性，它表示电路的输入电压与输出电压的关系表达式，其输出电压与输入信号的频率有关，负载电阻和电源内阻的大小都会影响到输出电压的变化，当负载变化时，频率特性曲线的宽窄也会发生变化。由此可以得到其所对应的频率特性曲线为图1所示。采用虚拟实验平台的EWB仿真软件，模拟一个简单的串联滤波器的电路图，所设计的电路图如图2所示。选取EWB中的操作菜单AC-analysis，改变负载电阻的大小，观察其频率特性曲线的变化，如图3。观察对比图1与图3，实验得出的曲线与理论得出的曲线结论一致，当负载变化的时候，通频带发生变化。在虚拟平台上演示的电路与电路分析与单纯的数学表达式相比，变得比较具体，有利于对串联谐振电路的记忆，公式也不再是抽象的了。由此采用EWB操作可以清晰观察到串联电路的特性。这类仿真虚拟实验平台直观，可以验证理论结果，在理论教学的课堂操作起来也比较容易。（二）虚拟平台在理论教学应用中注意的问题选择合适的虚拟实验应用到理论教学中，一方面可以对理论内容进行更充实的解释，另一方面，也可以使课堂变得更生动。将理论教学与虚拟实验平台衔接，需要注意以下2个问题1.课前必须做好充足的准备。虚拟平台使用时可能会遇到一些意想不到问题。例如，课前能够正常运行的电路或者程序，在课堂上操作的时候会发生错误，因此上课前需要对软件操作和实现仿真的电路或是理论非常熟悉，以便应对各种意外，最好在课前在教室运行调试一下，如果出现问题可以及时解决，以免出现课堂上调试程序修改电路现象，不仅浪费大量时间，也会造成课堂内容的衔接不紧凑，影响教学效果。2.虚拟平台实验与教学内容的紧密联系。虚拟平台实验内容必须和课堂内容紧密联系起来。实验内容解决的是课堂中理论较难学生难以理解的内容，起到一个画龙点睛的作用，不要花费大量的时间用于实验演示，否则理论课堂将会有做演示实验的感觉，学生可能会抓不住教学内容的重点，也不利于教学效果。

二、虚拟实验平台与实验教学

采用虚拟实验平台对电路进行仿真实验，可以根据教学内容变化及时更新实验项目，同时也可以节约部分购买实验设备资金。因此在实验室对于部分实验也可以采用虚拟平台验证所设计的电路是否正确或是直接将虚拟实验平台用于实验项目的补充。(一)虚拟实验平台在设计性实验中的应用实验室中的实验项目通常包括设计性实验，设计性实验是学生自己设计能够实现一定功能的电路，这种设计性实验的可以提高学生的动手能力及思考问题能力。通常模拟电子线路和数字电路的相关设计性实验，学生只需要按照原理设计出电路图，并且正确焊接电路基本可以完成实验。而高频电子线路的电路设计不同于低频信号的电路，由于其使用信号的频率相对较高，一般为106Hz以上，在实验室中做焊接电路时，经常由于使用的信号频率较高导致电路不是十分稳定，测量出的结果可能会出现失真、数据不准确的情况。本科学生接触的电路较少，对于电路性能的理解还仅仅停留在书本和所做的实验上，如果需要他们独自设计电路并且实现线路功能，还欠缺很多实践经验。学生设计电路的时候曾经出现过这样情况，在实现功率放大器的电路设计时，三极管的基极和集电极需要加入直流电源电压，高频电路理论课程中有一章内容专门讲解基极直流电源电压的产生方法，但是学生设计电路的时候却直接设计两个直流电源放在电路里面，而不会采用分压或者采用其它方法产生直流电源的电压，出现这种情况的原因是学生缺少理论应用于实践电路中的概念。学生设计出来的电路如果不经过验证，很难发现存在的错误，由此学生做设计性实验的时候，可以先使用虚拟实验平成对电路做仿真，调整参数直到可以在虚拟平台上运行出正确结果为止，再把它用实物完成电路焊接，这样可以提高学生顺利实现电路的成功率，减少由于不合理的电路设计带来的麻烦，同时以避免造成不必要的浪费。当然，如果单独地采用虚拟实验平台实现，电路的参数调整比较方便，成本也很低，可以节约大量资金。(二)虚拟实验平台是对实物实验的补充由于实验设备的购买周期比较长，设备更新较慢，经常会出现实验设备跟不上教材内容变化的情况。例如，高频电子线路教材中的调制解调部分，一直是以模拟电路为主。随着数字技术的发展，教材中也开始逐渐加入数字通信内容，而高频电子线路实验室的设备还停留在以前的模拟调制的实验内容，显然实验室设备滞后于教材，那么我们可以使用虚拟实验平台来完成实验内容的更新。教师可以根据教材内容设计新的实验内容，设计可以在虚拟平台上完成的仿真电路。学生在做实验的时候，则根据电路图在虚拟实验平台上搭建并且实现，完成新的实验内容。

三、结论

因此，由于虚拟实验教学平台应用灵活、操作方便、可观性较强，不仅可以将其结合理论教学内容应用在理论教学课堂上，也可以对实验教学起到补充作用。由于这种实验虚拟平台是虚拟的，与真实的实验还有一定的差距，完全替代实验室的电路实验室不可能的，我们可以在教学上灵活使用它，即可以把它作为实物实验的补充，也可以作为学生加深理论知识学习的一种教学手段。（本文来自于《辽宁工业大学学报》杂志。《辽宁工业大学学报》杂志简介详见.）

作者：牛芳琳 于玲 王琼 单位：辽宁工业大学 电子与信息工程学院