模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計

王露瑩

摘 要：隨著計算機的發展和我國教育教學的推進，模擬電子電路虛擬實驗逐步走進了大家的視野，模擬電子電路虛擬實驗平臺可以模擬電子電路實驗的具體過程，結合了現代計算機的前沿技術使電子電路實驗過程可以清晰的展現在學生的眼前。通過模擬電子電路虛擬實驗平臺可以更好的推進電子電路實驗的研究，促進現代教育教學的健康發展。

關鍵詞：模擬；電子電路；實驗平臺；設計

21世紀是信息時代，電子計算機技術得到了快速的發展，覆蓋了社會的方方面面，尤其是在教育教學方面的影響更是十分顯著，模擬電子電路虛擬實驗發展十分迅速。模擬電子電路虛擬實驗的出現為電子電路的學習與研究帶來了巨大的方便，有效的培養了學生對電子電路的分析、測試、理解與研究能力。傳統的電子電路實驗過程復雜，方法單一，對于實驗設備的要求比較高，浪費了大量的人力物力，而且對一些復雜的電子電路實驗而言，傳統的實驗方式根本無法實現，或者由于實驗設備的制約，很多情況下根本無法完成相應的電子電路實驗。模擬電子電路虛擬實驗出現解決了這些難題，無論是在時間還是教學內容上都有很大的優勢，在實際的學習與教學過程中得到了廣泛的應用。

1 建設模擬電子電路虛擬實驗平臺的理念

1.1 與理論相結合

電子電路教學是電學體系中十分重要的知識板塊，電子電路教學又分為理論教學、實驗教學兩個部分。我們進行模擬電子電路虛擬實驗就是為了更好的促進電子電路教學整體的進步，因此在實際的教學過程中我們應該充分的考慮模擬電子電路虛擬實驗與電子電路理論教學的有效結合，實現兩者之間的相互促進，這才是最為科學的實驗教學方式。

1.2 解決傳統實驗模式弊端

傳統的電子電路實驗教學經常受到儀器設備。實驗環境和實驗條件的影響，造成在進行電子電路實驗的過程中往往不能順利進行。另一方面，傳統的電子電路實驗過程中由于實驗步驟的復雜性，因此常常是以教師的講解為主導，學生動手操作和動腦思考的過程很少，并不能真正達到實驗的目的。傳統電子電路實驗教學的這些弊端共同造成了傳統實驗教學與理論知識脫節，失去實驗的意義，但是我們使用模擬電子電路虛擬實驗平臺進行實驗，可以有效的克服這些弊端，解決在實驗過程中的條件問題，讓學生通過思考進行設計仿真，這樣的實驗過程能夠培養學生的創新性和思維能力，真正達到實驗教學的目的。

1.3 與教學目標吻合

我們設計模擬電子電路虛擬實驗平臺就是為了促進電子電路教學的發展。通過實際的模擬電子電路虛擬實驗教學我們也清楚的發現，該技術可以很好的與電子電路課程的教學目標相吻合，這是傳統的實驗課程無法實現。在具體的表現方面有：首先，采用先仿真后實驗的方式，這樣幫助學生進行思考，鍛煉了學生思維能力；其次，重視基礎實驗，實現了對學生動手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以對學生的創新能力進行培養，實現學生綜合能力的提升。

2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計

2.1 模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構

模擬電子電路虛擬實驗平臺最為重要與核心的部分就是硬件結構的設計，一般的模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構主要是由計算機、接口電路、實驗板三個板塊組成。

2.1.1 計算機

計算機是進行模擬電子電路虛擬實驗平臺設計的物質基礎也是硬件結構的核心。學生在進行實驗的過程中首先要進行的就是在計算機上進行實驗的設計與模擬驗證。模擬電子電路虛擬實驗平臺還可以實現多個實驗之間的橫向對比，這樣的設計可以讓學習者更加清楚的掌握實驗。在模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計中要想實際的實驗與虛擬實驗進行有效的結合，這樣的設計才是更加科學合理的。

2.1.2 接口電路

接口電路也是模擬電子電路虛擬實驗平臺中十分重要的設計要素。計算機輸送的信號一般都是并行數據，而控制節點可以接收的一般都是串行數據，這時就需要植入接口電路，這種電路的作用就是實現控制信號與智能插件版的有效結合，通過這種方式控制節點的通斷，這時整個實驗平臺的關鍵所在，接口電路對于電路的控制功能一般是通過單片機進行的。

2.1.3 實驗板

模擬電子電路虛擬實驗平臺的實驗板是由穩壓電源、函數發生器、智能插件板、集成器件插件板等模塊組成。它是模擬電子電路虛擬實驗平臺中主要的模擬實驗中心，依靠正弦波形、方波、三角波三種函數發生器進行。

2.2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的軟件結構

2.2.1 電子電路虛擬實驗子系統

作為電子電路虛擬實驗平臺的核心電子電路虛擬實驗子系統主要是由擬實驗子系統、模擬電路虛擬實驗子系統、數字電路虛擬實驗子系統和綜合電路虛擬實驗子系統4個部分構成。該子系統可以幫助學生對理論知識進行深入的理解，對電子電路的基礎知識進行實驗驗證，培養和鍛煉學生的操作能力。在進行設計的過程中要將RLC移相電路與諧振電路，基本定理（律）驗證電路等系列實驗設計到該系統中，這樣才能充分發揮其作用。

2.2.2 模擬電路虛擬實驗子系統

模擬電路虛擬實驗子系統的主要作用是幫助學習者加深對于電路知識的理解與認識，同時提高學生的探究能力與獨立解決問題的能力。系統中經常會涉及到一些具有思考價值的實際問題，讓學生通過分析掌握模擬電路分析、仿真、設計的能力。在該系統的設計過程中要植入晶體管放大電路、信號運算電路、功率放大電路、濾波電路、信號產生電路和直流穩壓電源、二極管電路等系列實驗。

2.2.3 數字電路虛擬實驗子系統

該系統的作用是幫助學生學習數字電路相關的理論知識的學習與理解。讓學生通過模擬實驗子系統熟練的掌握數字電路的分析、測試與仿真。在具體的系統設計中應該將A/D與D/A轉換電路、組合邏輯電路、邏輯器件測試、時序邏輯電路以及555定時器應用等系列實驗設計到該子系統中去。

3 結束語

模擬電子電路虛擬實驗平臺是現代計算機技術發展的產物，對于現代電子電路實驗研究和教學工作有著十分重要的意義與價值。該平臺為學生的學習提供了一個科學、理想、實用的實驗平臺，實現了電子電路教學的跨越式發展，對于現代教育教學工作有著重要的意義與價值。

參考文獻

[1]劉彥鵬，周展懷.電工電子實驗中仿真實驗的地位和作用[J].電氣電子教學學報，2007，29（1）：67-681.

[2]張俊濤，陳曉莉.電路仿真軟件在電子技術教學實踐中的應用[J].實驗技術與管理，2007，24（6）：83-851.