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實驗平臺在電子線路的應用

來源:網絡|發布時間:2021-01-25|瀏覽次數:
實驗平臺在電子線路的應用一、虛擬實驗平臺與理論教學

通常的教學方法是先在課堂上對理論知識進行講解,然后安排學生在實驗室通過實驗操作對理論進行驗證。由于條件的限制,把實驗搬到課堂上實際操作比較困難,一般都是教師先在課堂上講解理論,驗證理論的實驗由學生在實驗室內操作完成。而虛擬實驗平臺可以根據教學內容直接用于理論教學中,進行演示操作。(一)電路理論與虛擬實驗平臺的結合高頻電子線路主要是研究在較高的頻率情況下,電路的電壓、功率等特點,如果僅僅通過推導出的數學表達式來分析他們的特性,應該是比較抽象很難理解的。比如分析電路的頻率特性,它表示電路的輸入電壓與輸出電壓的關系表達式,潔凈室www.hrjhgs.com,其輸出電壓與輸入信號的頻率有關,負載電阻和電源內阻的大小都會影響到輸出電壓的變化,當負載變化時,頻率特性曲線的寬窄也會發生變化。由此可以得到其所對應的頻率特性曲線為圖1所示。采用虛擬實驗平臺的EWB仿真軟件,凈化工程www.schrjh.com,模擬一個簡單的串聯濾波器的電路圖,凈化工程www.schrjh.com,所設計的電路圖如圖2所示。選取EWB中的操作菜單AC-analysis,改變負載電阻的大小,觀察其頻率特性曲線的變化,如圖3。觀察對比圖1與圖3,實驗得出的曲線與理論得出的曲線結論一致,當負載變化的時候,通頻帶發生變化。在虛擬平臺上演示的電路與電路分析與單純的數學表達式相比,變得比較具體,有利于對串聯諧振電路的記憶,公式也不再是抽象的了。由此采用EWB操作可以清晰觀察到串聯電路的特性。這類仿真虛擬實驗平臺直觀,可以驗證理論結果,在理論教學的課堂操作起來也比較容易。(二)虛擬平臺在理論教學應用中注意的問題選擇合適的虛擬實驗應用到理論教學中,一方面可以對理論內容進行更充實的解釋,另一方面,也可以使課堂變得更生動。將理論教學與虛擬實驗平臺銜接,需要注意以下2個問題1.課前必須做好充足的準備。虛擬平臺使用時可能會遇到一些意想不到問題。例如,課前能夠正常運行的電路或者程序,在課堂上操作的時候會發生錯誤,因此上課前需要對軟件操作和實現仿真的電路或是理論非常熟悉,以便應對各種意外,最好在課前在教室運行調試一下,如果出現問題可以及時解決,以免出現課堂上調試程序修改電路現象,不僅浪費大量時間,也會造成課堂內容的銜接不緊湊,影響教學效果。2.虛擬平臺實驗與教學內容的緊密聯系。虛擬平臺實驗內容必須和課堂內容緊密聯系起來。實驗內容解決的是課堂中理論較難學生難以理解的內容,起到一個畫龍點睛的作用,不要花費大量的時間用于實驗演示,否則理論課堂將會有做演示實驗的感覺,學生可能會抓不住教學內容的重點,也不利于教學效果。

二、虛擬實驗平臺與實驗教學

采用虛擬實驗平臺對電路進行仿真實驗,可以根據教學內容變化及時更新實驗項目,同時也可以節約部分購買實驗設備資金。因此在實驗室對于部分實驗也可以采用虛擬平臺驗證所設計的電路是否正確或是直接將虛擬實驗平臺用于實驗項目的補充。(一)虛擬實驗平臺在設計性實驗中的應用實驗室中的實驗項目通常包括設計性實驗,設計性實驗是學生自己設計能夠實現一定功能的電路,這種設計性實驗的可以提高學生的動手能力及思考問題能力。通常模擬電子線路和數字電路的相關設計性實驗,學生只需要按照原理設計出電路圖,并且正確焊接電路基本可以完成實驗。而高頻電子線路的電路設計不同于低頻信號的電路,由于其使用信號的頻率相對較高,一般為106Hz以上,在實驗室中做焊接電路時,經常由于使用的信號頻率較高導致電路不是十分穩定,測量出的結果可能會出現失真、數據不準確的情況。本科學生接觸的電路較少,對于電路性能的理解還僅僅停留在書本和所做的實驗上,如果需要他們獨自設計電路并且實現線路功能,還欠缺很多實踐經驗。學生設計電路的時候曾經出現過這樣情況,在實現功率放大器的電路設計時,三極管的基極和集電極需要加入直流電源電壓,高頻電路理論課程中有一章內容專門講解基極直流電源電壓的產生方法,但是學生設計電路的時候卻直接設計兩個直流電源放在電路里面,而不會采用分壓或者采用其它方法產生直流電源的電壓,出現這種情況的原因是學生缺少理論應用于實踐電路中的概念。學生設計出來的電路如果不經過驗證,很難發現存在的錯誤,由此學生做設計性實驗的時候,可以先使用虛擬實驗平臺完成對電路做仿真,調整參數直到可以在虛擬平臺上運行出正確結果為止,再把它用實物完成電路焊接,這樣可以提高學生順利實現電路的成功率,減少由于不合理的電路設計帶來的麻煩,同時以避免造成不必要的浪費。當然,如果單獨地采用虛擬實驗平臺實現,電路的參數調整比較方便,成本也很低,可以節約大量資金。(二)虛擬實驗平臺是對實物實驗的補充由于實驗設備的購買周期比較長,設備更新較慢,經常會出現實驗設備跟不上教材內容變化的情況。例如,高頻電子線路教材中的調制解調部分,一直是以模擬電路為主。隨著數字技術的發展,教材中也開始逐漸加入數字通信內容,而高頻電子線路實驗室的設備還停留在以前的模擬調制的實驗內容,顯然實驗室設備滯后于教材,那么我們可以使用虛擬實驗平臺來完成實驗內容的更新。教師可以根據教材內容設計新的實驗內容,設計可以在虛擬平臺上完成的仿真電路。學生在做實驗的時候,則根據電路圖在虛擬實驗平臺上搭建并且實現,完成新的實驗內容。

三、結論

因此,由于虛擬實驗教學平臺應用靈活、操作方便、可觀性較強,不僅可以將其結合理論教學內容應用在理論教學課堂上,也可以對實驗教學起到補充作用。由于這種實驗虛擬平臺是虛擬的,與真實的實驗還有一定的差距,完全替代實驗室的電路實驗室不可能的,我們可以在教學上靈活使用它,即可以把它作為實物實驗的補充,也可以作為學生加深理論知識學習的一種教學手段。(本文來自于《遼寧工業大學學報》雜志。《遼寧工業大學學報》雜志簡介詳見.)

作者:牛芳琳 于玲 王瓊 單位:遼寧工業大學 電子與信息工程學院 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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