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電子電工實驗模擬仿真技術分析

摘要:電子電工技術的發展建立在繁瑣的電子電工實驗基礎上,只有通過不斷的實驗才能夠去驗證電路的可靠性和改進電路設計,但是在具體實驗操作中時常會因為一些因素導致實驗失敗,不僅增加了電子電工實驗的成本,破壞了原有設備,而且還具有一定的危險性,因此為了解決這一問題,模擬仿真技術在電子電工實驗中得到了廣泛的應用。文章主要講述了電子電工實驗中模擬仿真技術的應用價值以及具體應用方式,以期能夠進一步擴大模擬仿真技術在電子電工實驗中的應用范圍。

關鍵詞:電子電工實驗;模擬仿真技術;運用

一、模擬仿真技術在電子電工實驗運用的基本概念

實驗對電子電工行業的發展起著不可忽視的作用,但是在傳統的實驗平臺中,由于操作人員的水平、實驗設備等的局限性,許多實驗無法順利完成。而在電子電工實驗中模擬仿真技術的運用,用仿真技術將真實的實驗環境模擬出來,依托網絡技術手段,將實驗過程呈現在網絡平臺上。在虛擬電子實驗室(EWB)中集成了豐富的元器件,實驗中需要用到的元器件和儀器都可以在EWB上找到,而設計界面也比較簡潔,實驗人員只需要輸入相關的指令信息,就可以完成電路圖的模擬。一方面實驗人員可以直接看到整個實驗過程,根據實驗結果對所設計的電路進行檢查,優化電路設計;另一方面,應用模擬仿真技術將現實實驗搬到了網絡平臺上,不僅增加了實驗的安全性,而且還節省了實驗材料。

二、電子電工實驗中模擬仿真技術的應用價值

(一)減低電子電工實驗的成本。在傳統電子電工實驗中,實驗人員都是購買廠家所生產的各種實驗設備和實驗材料來搭建實驗模塊。首先這些實驗設備和材料的消耗是一筆很大的開銷;其次多個模塊搭建起來的實驗電路的整體性存在一定的局限性,可能會導致實驗結果不準確;最后是這些實驗設備的使用功能比較單一,可以再次利用的機會不大,會導致大量的元器件的浪費。而應用模擬仿真技術后,實驗人員省去了購買實驗設備和材料的成本,直接在EWB中按照軟件中提供的元器件的指令去完成實驗電路的設計,這樣所設計出來的電路會與現實電路更加契合,省去了模塊搭建反復調試的過程,降低了電子電工實驗的成本。(二)提高電子電工實驗的安全性。在電子電工實驗中需要進行通電實驗,高強度的電壓和電流具有一定的危險性,如果在實驗中電路設計錯誤或者操作失誤,實驗人員可能會出現觸電的危險。另外,在邏輯電路實驗中,如果實驗人員將芯片的位置放置錯誤,就可能會導致芯片的溫度升高,引發火災。因此,可以說傳統的電子電工實驗是存在一定危險性的,尤其是對于剛開始做實驗的新人。而應用模擬仿真技術,就可以讓實驗人員在EWB上去完成實驗操作,不僅可以有效避免傳統實驗的危險,而且還可以給實驗人員一些試錯的機會,讓他們在模擬平臺上進行多次嘗試,認識到實驗的意義。(三)彌補現實電子電工實驗的缺陷。在現實電子電工實驗中,為了保證實驗的準確性,需要購買大量的元器件、儀器等,但是一般實驗室中所能夠提供的元器件和儀器的數量、規格都是有一定限制的,也就是說還有一些元件器或者設備都是沒有的,需要進行替換才能完成實驗,這就會導致實驗結果不夠準確。另外很多電路都是實驗人員手工搭建的,只要是人為操作就很難保證不出任何錯誤,這也會導致實驗數據失真。而運用模擬仿真技術,實驗人員可以在軟件中隨意挑選自己想要的元器件或者儀器,去構建實驗電路,一些在現實中不能完成的實驗都可以在虛擬實驗室中完成。

三、電子電工實驗中模擬仿真技術的具體運用

(一)電路實驗數據的分析。在EWB在完成實驗電路的設計,需要對實驗數據進行分析,提前設計好相關的參數,這樣利用模擬仿真軟件設計電路時,直接將參數錄入進去就可以了。在模擬仿真實驗電子電工實驗中,需要錄入的數據非常多,比如電壓、電流以及儀表盤的數值等,這些參數不僅要考慮到實驗的可靠性,而且還需要考慮到人機交互的便捷性,因此電路實驗數據的分析是非常關鍵的。首先是做好實驗數據的理論分析,根據事先設計好的參數,結合仿真技術的特點來分析電路的可行性;其次是對這些數據進行優化,事先設計的參數并不一定是最好的,因此需要通過溝通交流的方式去進行優化,讓各個元器件都能夠保持在一定穩定的狀態。(二)電路信息同模擬信息的對比。現實中的電路信息與模擬電路信息出現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,從而進行調整優化,保證實驗結果的準確性。我們可以利用模擬仿真技術去進行多次嘗試。例如在電力放大中,每個靜態點的選擇都非常重要,為了保證靜態點的合理性,就必須借助放大器,讓實驗人員可以看到每個節點的圖像,這樣可以方便實驗人員對比現實實驗和虛擬實驗的差別,找到改進的方向,從而加強虛擬實驗的精準度。(三)電力的性能和仿真分析。EWB可以對電力的性能和仿真進行分析,實驗人員可以在元器件庫中使用SPICE程序,構建一個線路圖,按下電源開關之后,就可以在示波器上看到電路中被檢測的數據信息。對檢測數據信息與預測信息進行對比分析,如果檢測的數據與預測的信息差異比較大,實驗人員可以變更輸入數據進行重新檢測,從而得到一個理想的結果。其實,在仿真模擬實驗中,計算機所創建的并不是一個電路,而是一個表達式,通過變更表達式中的數值就可以得到不同的實驗結果,使得實驗人員可以更加方便地調適電路。另外通過電力的性能和仿真分析,實驗人員能夠對自己設計的電路和實驗結果有一個比較準確的認識。如果實驗結果不理想,實驗人員可以根據仿真結果進行改進,如果實驗結果比較理想,也能夠給實驗人員更多的研究動力,讓他們更加具有成就感。

四、結語

模擬仿真技術在電子電工實驗中的運用優勢非常明顯,它不僅可以有效降低電子電工實驗的成本,提高電子電工實驗的安全性,而且還能夠保障實驗結果的準確性,彌補傳統電子電工實驗的不足之處。但是這項技術作為一種新興的技術,其應用推廣還需要一定的時間,實驗人員必須掌握必要的計算機應用技術才能夠嫻熟地應用這種技術,為電子電工行業的發展注入新的生機。

參考文獻:

[1]朱猛.模擬仿真技術在電子電工實驗中的應用研究[J].電子制作,2019(18):85-86.

[2]徐輝.模擬仿真技術在電子電工實驗中的應用研究[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校

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