模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺設計

摘要：針對當前高校實行寬口徑的招生所帶來的實驗室資源相對短缺的問題，尤其面向基礎教學的基礎實驗室更為嚴重，甚至導致實驗教學任務無法完成。為此，本文在電子技術實驗室方面提出了模擬電子實驗室與數字電子實驗室通用的思想，研制了模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺。在電子技術基礎實驗室現有資源的基礎上，實現了模擬電子實驗室與數字電子實驗室的通用，虛擬擴大了實驗室規模，緩解了由于規模約束所帶來巨大的教學壓力。經過多年的教學實踐，驗證了模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺能夠較好的服務于實驗教學。

關鍵詞：模擬電子實驗；數字電子實驗；模塊化；快速重組

中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

0引言

電子技術基礎（模擬電子技術、數字電子技術）是電工類各專業的主要專業基礎課程，是電工類學生系統化學習專業知識的關鍵課程。電子技術基礎實驗對學生學習數字電子技術、模擬電子技術尤為重要，不僅能夠使學生對理論知識加深理解，而且還能夠培養、提高學生的動手能力。建設配套的實驗室、實驗設施是保證實驗教學順利進行的基本條件。

隨著我校招生的規模逐年擴大，電子技術實驗室仍然處于模擬電子、數字電子各一個實驗室的規模，出現了相對的實驗資源的嚴重短缺，難以滿足日常的實驗教學要求。在現有資源的基礎上盡力解決或緩解當前實驗教學壓力是當務之急。為此，本文所采取的想法是：將模擬電子實驗室與數字電子實驗室實現通用，相當于模擬電子實驗室、數字電子實驗室各有兩個。基于此思想，研制了模塊化、可快速重組的電子綜合實驗平臺。

1 設計原理

為了實現模擬電子實驗室與數字電子實驗室的相互通用，提高實驗室利用率。首要問題是將數字電子實驗箱和模擬電子實驗箱融合成一個電子技術綜合實驗箱，該實驗箱上的輔助電路必須同時滿足數字電子實驗與模擬電子實驗的要求，與此同時還應能夠滿足學生課程設計，創新性電路板開發等擴展需求，免去了學生設計電源、信號發生器等工作。

模塊化、可快速重組的電子綜合實驗平臺不僅需要有完善的輔助電路，而且還應實現可快速可重組。欲實現模擬、數字實驗項目的的快速切換，就需將數字電子、模擬電子等實驗項目，設計成規格統一，能夠在平臺基礎模塊卡座上進行快速拆裝的實驗電路板。輔助電路的功能以及快速拆裝的卡座等決定了“模塊化可快速可重組電子綜合實驗平臺”具有良好的擴展性。

2電子綜合實驗平臺的構成

“模塊化、可快速可重組電子綜合實驗平臺”主要有兩部分組成，一部分為電子測試儀器，主要有數字萬用表、示波器、DDS信號源以及毫伏表；另一部分為模塊化電子技術綜合實驗箱。模塊化電子技術綜合實驗箱示意圖如圖1所示。

圖1 模塊化電子技術綜合實驗箱

3 實驗項目模塊

模塊化電子技術綜合實驗箱面板的實驗操作區內有6個實驗電路模塊安裝卡位，在這6個卡位上可以快速安裝、切換不同的實驗項目模塊。將數字電子實驗和模擬電子實驗的所有實驗項目都制作成統一的規格實驗電路板。

4 效果對比

以東北電力大學2014-2015（II）學期的電子技術實驗教學任務為例，這學期實驗教學342班/次，使用模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺和未采用模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺的效果進行對比分析。

未采用本文實驗平臺，只有1個模擬電子實驗室可以使用。采用模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺等同于有2個模擬電子實驗室可以使用。這里按一周5天，每天4次實驗課計算，每周每個實驗室最多可上20次實驗課。

未采用本文實驗平臺需要17個教學周才能完成教學任務，而采用本文提出的平臺8.5個教學周就能完成教學任務。然而實驗開課受到理論教學進度的影響，一般在第6教學周開始。然而，每學期只有20個教學周，即使每天全天上實驗課，未采用該實驗平臺也無法完成實驗教學任務。

5 結論

經過多年的實驗教學實踐，表明模塊化可快速重組的電子綜合實驗平臺能夠很好的緩解由規模受限所帶來巨大的教學壓力。模塊化可快速可重組電子綜合實驗平臺打破了一門課一個實驗箱的常規，虛擬擴大了實驗室規模，提高了實驗場地、實驗設備的自由度以及實驗室建設的經濟性，進而提高了教學效率。

參考文獻

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