模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用

劉永平

摘要：在高職院校中，由于學生對相關設備認識程度不足且動手能力欠缺，使得電子電工實驗的失敗情況時有發生，這樣對設備會產生一定的損害，學生的人身安全無法得到保障，而模擬仿真技術的應用可以有效解決上述問題，為學生營造一個良好的虛擬實驗環境，在確保實驗進行的同時保證了學生的安全。本文對EWB做了簡單介紹，從模擬仿真技術的特點出發，分析了模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用。

Abstract： In higher vocational colleges， due to the lack of understanding of relevant equipment and the hands-on ability， the failure of electronic and electrical experiments has occurred， which will cause certain damage to the equipment and the personal safety of students cannot be guaranteed. The application of simulation technology can effectively solve the above problems， and create a good virtual experimental environment for students， ensuring the safety of students while ensuring the experiment. This paper gives a brief introduction to EWB. Based on the characteristics of simulation technology， the role of simulation technology in electronic and electrical experiments is analyzed.

關鍵詞：模擬仿真技術；電子電工實驗；應用

Key words： simulation technology；electronic and electrical experiment；application

中圖分類號：G710 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0292-02

0 引言

電子電工專業是應用性、實踐性比較強的專業，因此實驗環節是必不可少的，同時對學生的知識運用能力、實踐操作能力、思維能力等都有著積極作用。但是在實驗的操作過程中，實驗失敗的情況時有發生，這種情況下，既增加了設備損害的幾率，又會對進行實驗操作學生的人身安全產生威脅，因此將模擬仿真技術應用到電子電工專業實驗教學過程中就顯得尤為重要了，一方面它可以有效避免因實驗失敗造成的儀器損壞等現象的發生，另一方面它還可以為學生提供真實的實驗環境，保護了學生的人身安全。

1 EWB概述

EWB被稱為電子的“設計工作平臺”或“虛擬電子實驗室”，由加拿大Interac-tiveimagetechnologies esltd開發出來的，在安裝時對空間要求不高，大約占有15M。EWB集成設計環境較為全面，且整個用戶界面設計較為合理，它包含的虛擬電子設備和元器件都比較豐富，因此可以完成多類型的原理圖輸入。當電源開關打開時，可以輸入電路的各種參數模擬；同時它還可以將示波器、電壓表、測電儀等儀器設備引入到電路中，方便對電路的觀察。

EWB還包含了14種分析工具和4種掃描工具，這樣用戶可以通過設備直觀看到電路的運行狀態。同時它還可以對電路的靈敏度和穩定性進行實時測量，有效避免因電路不穩定影響實驗效果。此外，EWB還能為用戶提供元器件的精確尺寸和相關參數。

2 模擬仿真技術特點介紹

由于模擬仿真技術是以實際實驗環境為參考，以先進的網絡技術為手段，將實際實驗過程中的各因素建立在網絡平臺當中的，因此具有以下突出特點：第一，具有檢驗分析等特點。通常來講，學生在進行電子電工實驗過程中，就必須依靠完整的電路實驗設計為基礎，因此學生需要利用計算機技術，來對電路實驗進行設計。設計環節完成后，則可以通過模擬仿真技術，來對設計完成的電路進行檢驗與分析，看其是否存在設計不合理等情況的存在，從根本上減少后期實驗失敗情況的發生頻率。同時在對設計方案進行檢驗與分析時，也可利用模擬仿真技術的上述特點，確保設計方案的可行性，為后期的創新性實驗奠定良好的基礎，從而有效減少因失敗造成的儀器損壞等問題；第二，模擬仿真技術具有實驗演示等特點。部分高職學校由于受自身實際情況的限制，因此會存在實驗室使用緊張等情況的發生。在此背景下，利用模擬仿真技術的實驗演示等特點，學生就可以在虛擬環境中完成電子電工實驗，有效緩解了高職院校資源欠缺的情況。另外，學生還可以利用此特點完成對下節所學課程內容的預習，加強學生對下節所學知識的印象，從而有效減少在進行實驗操作過程中的實驗事故的發生頻率。

3 模擬仿真技術下的電子電工實驗內容

對于進行實驗的電路，采取了以仿真軟件作為理論分析的主要工具，首先要輸入電路的實驗信息。組件的參數輸入以之前設計好的參數進行，通過軟件分析電路特性，如邏輯關系、傳輸特性，隨后進行輸出和打印。使用合作對話、交換等方式，在確保電路處于最佳工作條件時，對元件進行測試并確定其參數，再次進行輸出和打印。例如，在實際應用過程中，可以以之前設計實驗參數為基礎，將計算機得出的電路測試情況與實際測量情況做比較，找出兩者之間的差異。然后改變現有參數，以仿真軟件為主要方式對其進行再次分析。在這個過程中，電子電路的基本原理能夠得到更深層次的理解，對測試人員分析和解決問題能力的提升也有一定的幫助。通過對上述方式的應用，使理論知識和實踐經驗得到了有效整合，對推動知識的整體化與統一化有著重要意義。在EWB中，不僅可以對混合電路、數字電路進行仿真，而且還能對仿真出的電路性能進行分析。同時在設置分析方法時，應靈活運用Spice程序和物聯網技術，從而推動元器件庫模型建立的完成。實驗者要根據實際需求進行線路圖的設計，打開電源，這樣電路中的參數值就可以通過示波器直接反映出來，方便讀取。然后更換測繪儀器，對所得出數據進行再一次的測量與分析，并將此次所得結果與上述結果進行比較。如果兩者之間數據相差較大，那么應繼續對輸入的參數進行調整與更正，并對相關數據進行修改，再次進行結果運算與輸出，以確保結果的準確性。

4 模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用

4.1 對設備安全以及學生人身安全有一定的保障作用 在高職院校電子電工專業中，通常都會使用到電流、電壓等方面的知識，而想要提升學生對電子電工知識的掌握，那么就必須要求學生進行相關實驗，使得自身理論知識得到有效鞏固。眾所周知，電流與電壓的使用不當會造成多方面的危害，高強度電壓、電流甚至還會威脅人們的生命安全。如果在電子電工專業進行實驗的過程中，學生在電流連接的過程中稍有失誤，造成電流連接部位錯誤，那么就極容易發生線路短路的情況，或者引起火災，嚴重威脅著學生們的生命安全。同時學生如果不注重自身操作的規范性，那么就會直接影響其最終的實驗效果。例如針對邏輯電路實驗進行操作的過程中，如果學生對芯片的安裝位置把握不準確，將芯片放置在了錯誤的位置，那么在接通電路后，芯片溫度就會急劇升高，從而導致芯片被燒毀。這種情況下，電路實驗的相關數據也會因芯片的燒毀而丟失，如果芯片燒毀嚴重，還會對整個操作設備造成嚴重損壞，導致其不能正常使用。而在電子電工實驗中運用模擬仿真技術，主要是利用計算機中的EWB仿真軟件來完成實驗仿真的[1]，這樣學生進行實驗的過程以及平臺都是在這個虛擬的實驗環境中來進行的，這樣不僅有效避免了因操作不當造成的儀器損害，而且對學生的人身安全還有保障作用。

4.2 為實際實驗中不能完成的實驗提供了平臺 電子電工專業開設實驗教學的目的，就是為了使學生能夠通過實驗提高自身對不同電路以及各類電路故障表現形式的認識。而想要對電路故障進行分析，那么就必須以擁有完善的電路設施以及相應元件為基礎。雖然這些實驗從理論上來講是可以實現的，但是在實際實驗中卻無法完成，或難度較大。但是將模擬仿真技術應用到電子電工中，則可以實現一些實際實驗中無法完成的實驗。具體來講，在EWB軟件系統中，根據其相關標準來對實驗數據進行設置，設置完成后要對EWB軟件中的元器件數據參數進行調整，以此為基礎進行實驗。

4.3 有效改善傳統電子電工實驗器件不足的情況 近年來，我國電子電工技術獲得了迅猛發展，因此，相關電子設備、元器件數量、相關型號也各有不同，并且不同元器件、不同型號的電子設備都有不同的應用范圍。但是高職院校受自身環境以及實際情況的限制，因此在其校園內的實驗室設置方面，無法保證元器件、設備的全面性，而是挑選一些基本的來進行有選擇性的購買，因此學生接觸到的相關設備以及器件有限，相關實驗也無法有效進行。利用EWB仿真軟件可以對上述現象進行很好的解決，EWB仿真軟件中包含著豐富的元器件模型以及較為全面的電子設備，從而更好的為各類實驗所服務。并且此軟件中還具有相關器件搜索功能，學生在使用過程中，可以根據實驗的實際需求，來在此軟件中對所需要元器件進行搜索。此外，模擬仿真技術與傳統實驗過程相比，其在儀器功能方面也比傳統實際實驗中所使用的儀器功能更為全面，這樣在進行實驗的過程中，如果受到儀器設備等方面的限制導致實驗無法進行，那么就可以利用模擬仿真技術，完成實驗教學。

5 模擬仿真技術在電子電工實驗中的具體應用案例

日常生活中，我們常見的搶答器就是以模擬仿真技術為原型而制作的，當一個人搶下搶答器開關后，其對應的燈就會亮起。而進行后續搶答時，最初摁下搶答開關的人不需要一直保持摁燈狀態，并且不會影響后續搶答過程的進行。在上述過程中，就是利用EWB查找電路設計元件的直接體現[3]。在查找相應元件完成后，就可進行后續的電路連接圖。電路連接圖在模擬仿真技術中有著至關重要的作用，因此要對電路連接給與高度重視，及時對連接不合理的電路進行調整，然后利用模擬仿真技術來對搶答器的設計進行分析。

6 結束語

綜上所述，本文主要對EWB和模擬仿真技術的特點進行了詳細的介紹，闡述了模擬仿真技術下電子電工實驗內容，并提出了模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用。高職院校電子電工專業模擬仿真技術，不僅可以改變傳統的實驗方式，避免了傳統實驗過程中的一系列問題，而且對保證學生安全，減少儀器損害等具有一定的積極意義。因此高職院校電子電工專業要對模擬仿真技術給與重視，并對其進行科學合理的運用，從而有效提升電子電工專業學生的實驗操作水平，使學生的理論知識與實驗操作統一發展。

參考文獻：

[1]秦麗娟.模擬仿真技術在電子電工實驗的作用[J].信息與電腦（理論版），2015（03）：1-2.

[2]宋銳.電子電工實驗中的模擬仿真技術研究[J].農村經濟與科技，2017，28（04）：268，271.

[3]楊嶸.模擬設備在電子電工實驗中的作用[J].電子技術與軟件工程，2017（11）：105.