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        电子电工实验模拟仿真技术分析

        摘要:电子电工技术的发展建立在繁琐的电子电工实验基础上,只有通过不断的实验才能够去验证电路的可靠性和改进电路设计,但是在具体实验操作中时常会因为一些因素导致实验失败,不仅增加了电子电工实验的成本,破坏了原有设备,而且还具有一定的危险性,因此为了解决这一问题,模拟仿真技术在电子电工实验中得到了广泛的应用。文章主要讲述了电子电工实验中模拟仿真技术的应用价值以及具体应用方式,以期能够进一步扩大模拟仿真技术在电子电工实验中的应用范围。

        关键词:电子电工实验;模拟仿真技术;运用

        一、模拟仿真技术在电子电工实验运用的基本概念

        实验对电子电工行业的发展起着不可忽视的作用,但是在传统的实验平台中,由于操作人员的水平、实验设备等的局限性,许多实验无法顺利完成。而在电子电工实验中模拟仿真技术的运用,用仿真技术将真实的实验环境模拟出来,依托网络技术手段,将实验过程呈现在网络平台上。在虚拟电子实验室(EWB)中集成了丰富的元器件,实验中需要用到的元器件和仪器都可以在EWB上找到,而设计界面也比较简洁,实验人员只需要输入相关的指令信息,就可以完成电路图的模拟。一方面实验人员可以直接看到整个实验过程,根据实验结果对所设计的电路进行检查,优化电路设计;另一方面,应用模拟仿真技术将现实实验搬到了网络平台上,不仅增加了实验的安全性,而且还节省了实验材料。

        二、电子电工实验中模拟仿真技术的应用价值

        (一)减低电子电工实验的成本。在传统电子电工实验中,实验人员都是购买厂家所生产的各种实验设备和实验材料来搭建实验模块。首先这些实验设备和材料的消耗是一笔很大的开销;其次多个模块搭建起来的实验电路的整体性存在一定的局限性,可能会导致实验结果不准确;最后是这些实验设备的使用功能比较单一,可以再次利用的机会不大,会导致大量的元器件的浪费。而应用模拟仿真技术后,实验人员省去了购买实验设备和材料的成本,直接在EWB中按照软件中提供的元器件的指令去完成实验电路的设计,这样所设计出来的电路会与现实电路更加契合,省去了模块搭建反复调试的过程,降低了电子电工实验的成本。(二)提高电子电工实验的安全性。在电子电工实验中需要进行通电实验,高强度的电压和电流具有一定的危险性,如果在实验中电路设计错误或者操作失误,实验人员可能会出现触电的危险。另外,在逻辑电路实验中,如果实验人员将芯片的位置放置错误,就可能会导致芯片的温度升高,引发火灾。因此,可以说传统的电子电工实验是存在一定危险性的,尤其是对于刚开始做实验的新人。而应用模拟仿真技术,就可以让实验人员在EWB上去完成实验操作,不仅可以有效避免传统实验的危险,而且还可以给实验人员一些试错的机会,让他们在模拟平台上进行多次尝试,认识到实验的意义。(三)弥补现实电子电工实验的缺陷。在现实电子电工实验中,为了保证实验的准确性,需要购买大量的元器件、仪器等,但是一般实验室中所能够提供的元器件和仪器的数量、规格都是有一定限制的,也就是说还有一些元件器或者设备都是没有的,需要进行替换才能完成实验,这就会导致实验结果不够准确。另外很多电路都是实验人员手工搭建的,只要是人为操作就很难保证不出任何错误,这也会导致实验数据失真。而运用模拟仿真技术,实验人员可以在软件中随意挑选自己想要的元器件或者仪器,去构建实验电路,一些在现实中不能完成的实验都可以在虚拟实验室中完成。

        三、电子电工实验中模拟仿真技术的具体运用

        (一)电路实验数据的分析。在EWB在完成实验电路的设计,需要对实验数据进行分析,提前设计好相关的参数,这样利用模拟仿真软件设计电路时,直接将参数录入进去就可以了。在模拟仿真实验电子电工实验中,需要录入的数据非常多,比如电压、电流以及仪表盘的数值等,这些参数不仅要考虑到实验的可靠性,而且还需要考虑到人机交互的便捷性,因此电路实验数据的分析是非常关键的。首先是做好实验数据的理论分析,根据事先设计好的参数,结合仿真技术的特点来分析电路的可行性;其次是对这些数据进行优化,事先设计的参数并不一定是最好的,因此需要通过沟通交流的方式去进行优化,让各个元器件都能够保持在一定稳定的状态。(二)电路信息同模拟信息的对比。现实中的电路信息与模拟电路信息出现一定的差异是不可避免的,但是需要找出存在这些差异的原因,从而进行调整优化,保证实验结果的准确性。我们可以利用模拟仿真技术去进行多次尝试。例如在电力放大中,每个静态点的选择都非常重要,为了保证静态点的合理性,就必须借助放大器,让实验人员可以看到每个节点的图像,这样可以方便实验人员对比现实实验和虚拟实验的差别,找到改进的方向,从而加强虚拟实验的精准度。(三)电力的性能和仿真分析。EWB可以对电力的性能和仿真进行分析,实验人员可以在元器件库中使用SPICE程序,构建一个线路图,按下电源开关之后,就可以在示波器上看到电路中被检测的数据信息。对检测数据信息与预测信息进行对比分析,如果检测的数据与预测的信息差异比较大,实验人员可以变更输入数据进行重新检测,从而得到一个理想的结果。其实,在仿真模拟实验中,计算机所创建的并不是一个电路,而是一个表达式,通过变更表达式中的数值就可以得到不同的实验结果,使得实验人员可以更加方便地调适电路。另外通过电力的性能和仿真分析,实验人员能够对自己设计的电路和实验结果有一个比较准确的认识。如果实验结果不理想,实验人员可以根据仿真结果进行改进,如果实验结果比较理想,也能够给实验人员更多的研究动力,让他们更加具有成就感。

        四、结语

        模拟仿真技术在电子电工实验中的运用优势非常明显,它不仅可以有效降低电子电工实验的成本,提高电子电工实验的安全性,而且还能够保障实验结果的准确性,弥补传统电子电工实验的不足之处。但是这项技术作为一种新兴的技术,其应用推广还需要一定的时间,实验人员必须掌握必要的计算机应用技术才能够娴熟地应用这种技术,为电子电工行业的发展注入新的生机。

        参考文献:

        [1]朱猛.模拟仿真技术在电子电工实验中的应用研究[J].电子制作,2019(18):85-86.

        [2]徐辉.模拟仿真技术在电子电工实验中的应用研究[J].电子制作,2019(14):43-44.

        作者:邹凤英 单位:江西省电子信息工程学校

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