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摘要:電子電工技術(shù)的發(fā)展建立在繁瑣的電子電工實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,只有通過不斷的實(shí)驗(yàn)才能夠去驗(yàn)證電路的可靠性和改進(jìn)電路設(shè)計(jì),但是在具體實(shí)驗(yàn)操作中時(shí)常會(huì)因?yàn)橐恍┮蛩貙?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗,不僅增加了電子電工實(shí)驗(yàn)的成本,破壞了原有設(shè)備,而且還具有一定的危險(xiǎn)性,因此為了解決這一問題,模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章主要講述了電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值以及具體應(yīng)用方式,以期能夠進(jìn)一步擴(kuò)大模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用范圍。
關(guān)鍵詞:電子電工實(shí)驗(yàn);模擬仿真技術(shù);運(yùn)用
一、模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的基本概念
實(shí)驗(yàn)對(duì)電子電工行業(yè)的發(fā)展起著不可忽視的作用,但是在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中,由于操作人員的水平、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等的局限性,許多實(shí)驗(yàn)無(wú)法順利完成。而在電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的運(yùn)用,用仿真技術(shù)將真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境模擬出來(lái),依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段,將實(shí)驗(yàn)過程呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。在虛擬電子實(shí)驗(yàn)室(EWB)中集成了豐富的元器件,實(shí)驗(yàn)中需要用到的元器件和儀器都可以在EWB上找到,而設(shè)計(jì)界面也比較簡(jiǎn)潔,實(shí)驗(yàn)人員只需要輸入相關(guān)的指令信息,就可以完成電路圖的模擬。一方面實(shí)驗(yàn)人員可以直接看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行檢查,優(yōu)化電路設(shè)計(jì);另一方面,應(yīng)用模擬仿真技術(shù)將現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)搬到了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,不僅增加了實(shí)驗(yàn)的安全性,而且還節(jié)省了實(shí)驗(yàn)材料。
二、電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值
(一)減低電子電工實(shí)驗(yàn)的成本。在傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)人員都是購(gòu)買廠家所生產(chǎn)的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料來(lái)搭建實(shí)驗(yàn)?zāi)K。首先這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料的消耗是一筆很大的開銷;其次多個(gè)模塊搭建起來(lái)的實(shí)驗(yàn)電路的整體性存在一定的局限性,可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確;最后是這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用功能比較單一,可以再次利用的機(jī)會(huì)不大,會(huì)導(dǎo)致大量的元器件的浪費(fèi)。而應(yīng)用模擬仿真技術(shù)后,實(shí)驗(yàn)人員省去了購(gòu)買實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料的成本,直接在EWB中按照軟件中提供的元器件的指令去完成實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì),這樣所設(shè)計(jì)出來(lái)的電路會(huì)與現(xiàn)實(shí)電路更加契合,省去了模塊搭建反復(fù)調(diào)試的過程,降低了電子電工實(shí)驗(yàn)的成本。(二)提高電子電工實(shí)驗(yàn)的安全性。在電子電工實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn),高強(qiáng)度的電壓和電流具有一定的危險(xiǎn)性,如果在實(shí)驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或者操作失誤,實(shí)驗(yàn)人員可能會(huì)出現(xiàn)觸電的危險(xiǎn)。另外,在邏輯電路實(shí)驗(yàn)中,如果實(shí)驗(yàn)人員將芯片的位置放置錯(cuò)誤,就可能會(huì)導(dǎo)致芯片的溫度升高,引發(fā)火災(zāi)。因此,可以說傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)是存在一定危險(xiǎn)性的,尤其是對(duì)于剛開始做實(shí)驗(yàn)的新人。而應(yīng)用模擬仿真技術(shù),就可以讓實(shí)驗(yàn)人員在EWB上去完成實(shí)驗(yàn)操作,不僅可以有效避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn),而且還可以給實(shí)驗(yàn)人員一些試錯(cuò)的機(jī)會(huì),讓他們?cè)谀M平臺(tái)上進(jìn)行多次嘗試,認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的意義。(三)彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)電子電工實(shí)驗(yàn)的缺陷。在現(xiàn)實(shí)電子電工實(shí)驗(yàn)中,為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,需要購(gòu)買大量的元器件、儀器等,但是一般實(shí)驗(yàn)室中所能夠提供的元器件和儀器的數(shù)量、規(guī)格都是有一定限制的,也就是說還有一些元件器或者設(shè)備都是沒有的,需要進(jìn)行替換才能完成實(shí)驗(yàn),這就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。另外很多電路都是實(shí)驗(yàn)人員手工搭建的,只要是人為操作就很難保證不出任何錯(cuò)誤,這也會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。而運(yùn)用模擬仿真技術(shù),實(shí)驗(yàn)人員可以在軟件中隨意挑選自己想要的元器件或者儀器,去構(gòu)建實(shí)驗(yàn)電路,一些在現(xiàn)實(shí)中不能完成的實(shí)驗(yàn)都可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中完成。
三、電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的具體運(yùn)用
(一)電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。在EWB在完成實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì),需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提前設(shè)計(jì)好相關(guān)的參數(shù),這樣利用模擬仿真軟件設(shè)計(jì)電路時(shí),直接將參數(shù)錄入進(jìn)去就可以了。在模擬仿真實(shí)驗(yàn)電子電工實(shí)驗(yàn)中,需要錄入的數(shù)據(jù)非常多,比如電壓、電流以及儀表盤的數(shù)值等,這些參數(shù)不僅要考慮到實(shí)驗(yàn)的可靠性,而且還需要考慮到人機(jī)交互的便捷性,因此電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是非常關(guān)鍵的。首先是做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理論分析,根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的參數(shù),結(jié)合仿真技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)分析電路的可行性;其次是對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,事先設(shè)計(jì)的參數(shù)并不一定是最好的,因此需要通過溝通交流的方式去進(jìn)行優(yōu)化,讓各個(gè)元器件都能夠保持在一定穩(wěn)定的狀態(tài)。(二)電路信息同模擬信息的對(duì)比?,F(xiàn)實(shí)中的電路信息與模擬電路信息出現(xiàn)一定的差異是不可避免的,但是需要找出存在這些差異的原因,從而進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。我們可以利用模擬仿真技術(shù)去進(jìn)行多次嘗試。例如在電力放大中,每個(gè)靜態(tài)點(diǎn)的選擇都非常重要,為了保證靜態(tài)點(diǎn)的合理性,就必須借助放大器,讓實(shí)驗(yàn)人員可以看到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的圖像,這樣可以方便實(shí)驗(yàn)人員對(duì)比現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)的差別,找到改進(jìn)的方向,從而加強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度。(三)電力的性能和仿真分析。EWB可以對(duì)電力的性能和仿真進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)人員可以在元器件庫(kù)中使用SPICE程序,構(gòu)建一個(gè)線路圖,按下電源開關(guān)之后,就可以在示波器上看到電路中被檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息。對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息與預(yù)測(cè)信息進(jìn)行對(duì)比分析,如果檢測(cè)的數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)的信息差異比較大,實(shí)驗(yàn)人員可以變更輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行重新檢測(cè),從而得到一個(gè)理想的結(jié)果。其實(shí),在仿真模擬實(shí)驗(yàn)中,計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的并不是一個(gè)電路,而是一個(gè)表達(dá)式,通過變更表達(dá)式中的數(shù)值就可以得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使得實(shí)驗(yàn)人員可以更加方便地調(diào)適電路。另外通過電力的性能和仿真分析,實(shí)驗(yàn)人員能夠?qū)ψ约涸O(shè)計(jì)的電路和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一個(gè)比較準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想,實(shí)驗(yàn)人員可以根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行改進(jìn),如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較理想,也能夠給實(shí)驗(yàn)人員更多的研究動(dòng)力,讓他們更加具有成就感。
四、結(jié)語(yǔ)
模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)非常明顯,它不僅可以有效降低電子電工實(shí)驗(yàn)的成本,提高電子電工實(shí)驗(yàn)的安全性,而且還能夠保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,彌補(bǔ)傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)的不足之處。但是這項(xiàng)技術(shù)作為一種新興的技術(shù),其應(yīng)用推廣還需要一定的時(shí)間,實(shí)驗(yàn)人員必須掌握必要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)才能夠嫻熟地應(yīng)用這種技術(shù),為電子電工行業(yè)的發(fā)展注入新的生機(jī)。
參考文獻(xiàn):
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[2]徐輝.模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J].電子制作,2019(14):43-44.
作者:鄒鳳英 單位:江西省電子信息工程學(xué)校