电路与模拟电子技术合集12篇

时间:2023-03-13 11:07:21

电路与模拟电子技术

电路与模拟电子技术篇1

路与模拟电子技术作为一门重要的专业基础课,其中的知识技能在其他很多专业课程中都有大量的应用。在高职电子信息技术相关专业的教学中,学校要做好电路与模拟电子技术课程的教学,教授学生模拟电子电路的相关知识,培养学生的实践技能,提高学生的专业素质。

1.树立正确的教学理念

高职院校的教学周期短,为了满足社会行业需求,旨在将学生培养成实践应用型专业人才,而不是学术探究型的专业人才。在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,教师要树立正确的教学理念,明确教学的培养目标。为了加强对学生知识技能的培养,教师在教学过程中,应当更加重视培养学生的知识应用能力,加强学生的发散思维,让学生能够在其他专业课程的学习以及实践练习中,熟练的应用电路与模拟电子技术中的知识技能。至于电路与模拟电子技术中所包含的逻辑性和严谨性,教师不必对学生提出太多要求。因此,树立正确的电路与模拟电子技术教学理念,教师要在教学过程中,适当增加实践训练部分,让学生能够在学习一段理论知识后,能够及时的通过实践验证,从而加强学生对知识的掌握,提高学生的实践应用能力。

2.确定合理的教学安排

在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,课时安排一般都不够充分,而课程内容却非常多,因此,教师需要确定合理的教学安排,为重要的知识内容设置更多的教学时间,最大程度上提高教学的有效性。高职电路与模拟电子技术课程的教学,主要追求对学生专业技能和实践能力的培养,让学生能够在未来其他的专业课程学习和工作实践中,能够具备足够的专业知识和应用能力。教师在教学过程中,对于理论知识的教学可以适当调整,让学生能够掌握重要和实用的知识内容,其他难度大、更具学术性的知识不必投入太多的时间,可以适当降低教学难度,让学生大致掌握就可以了。此外,教师还要增加实践教学的比例,让学生能够更好的掌握知识,加强对知识的应用。高职电路与模拟电子技术课程教学,总的来说,需要教授学生四个方面的能力,分别是观察电路、分析计算、器件选择以及实践应用,教师在教学中,可以为学生安排更多的例题和实践实验。例如,在教学基本放大电路时,教师可以带领学生分析电路图中各个元器件的作用,让学生明确放大原理,然后通过上机实验进行实践验证。下图是共发射极组态放大电路,教师在教学中要让学生能够正确区分电路的静态()和动态(),学会判断电路的直流通路和交流通路,掌握共发射极组态放大电路的放大原理:

3.应用有效的教学方法

在高职电路与模拟电子技术课程教学中,教师需要应用有效的教学方法,提高教学效率,更好的培养学生的知识技能。第一,明确课程作用,加强学生的学习动力。教师在教学中,首先要让学生明确电路与模拟电子技术课程的作用,让学生了解学习课程知识与技能在未来工作和学习中的重要意义。例如,课程教学中,放大电路占据了相当大的比例,教师在教学中,要让学生首先了解放大电路在电子系统中的作用,这样学生才能根据其应用,更好的掌握相关的知识与技能。在教学过程中,教师不仅要教授学生理论知识,还要结合知识在实际生产生活中的应用,可以在课堂上为学生展示相关的电子设备,然后引导学生学习探究电子设备中涉及的典型放大电路;还可以在理论课堂上穿插实践环节,带领学生按照电路图连接调试一些简单的电路,加强学生对知识的理解,让学生明确知识的应用价值,进而加强学生的学习动力。第二,应用多媒体教学,加强学生对知识的理解。在高职电路与模拟电子技术课程教学中,教师可以充分发挥多媒体设备的作用,应用多媒体教学,通过视频、图片和文字,将复杂抽象的知识内容全面直观地展示出来,帮助学生更好的理解掌握相关知识。电路与模拟电子技术包含了大量理论、技术以及实践三方面的综合内容,仅通过传统的板书教学,教师很难充分向学生展示理论知识、专业技术以及实践应用之间的联系,而应用多媒体技术,教师可以更方便的带领学生分析电路原理图,通过EDA软件进行模拟测试,并通过屏幕展示给学生,让学生能够更直接地了解相关知识内容的实践应用,从而加深学生对知识的理解。此外,多媒体教学还能丰富教学内容,从而提高教学的拓展性,让学生能够学习到更多的知识,了解知识的应用,这对学生的学习有很大帮助。第三,应用项目教学法,提高学生综合能力。电路与模拟电子技术课程的知识内容理解难度大,高职学生大多基础薄弱,在学习过程中经常遇到各种困难,对此,教师可以应用项目教学法,在教学难度较大的知识内容时,让学生成立项目小组,共同学习探究。电路与模拟电子技术的知识内容具有很强的应用性,因此教师在教学过程中,可以将理论教学与实验教学结合起来,针对当前教学的知识内容,设计专门的项目,让学生以小组或个人的形式,在教师的带领下,按照项目的准备、设计、检验、实施、评价等步骤,通过完成项目,学习相关的知识内容。项目教学法能够将理论知识与实践应用很好的结合起来,学生在进行项目探究时,可以与小组成员分工协作,完成个人难以达到的目标。学生在项目探究过程中,不仅能够学习到专业知识与实践技能,还能培养自身的学习探究能力,团队协作能力等,这能够有效促进学生综合能力的提高。

4.结语

在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,教师要确立正确的教学理念,在理念的指导下,合理安排教学内容,应用有效的教学方法,培养学生的专业知识与实践技能,提高学生的综合能力,让学生成为社会需求的专业实践型人才。

参考文献

[1]魏亚坊.高职模拟电子技术课程教学改革探究[J].浙江交通职业技术学院学报,2016,(3):55-56.

电路与模拟电子技术篇2

1概述

计算机专业是软硬件结合、面向系统开发和应用的专业,而电路与模拟电子技术作为计算机专业的专业基础课,要求学生能够熟练掌握电子电路的基本分析方法,以便掌握计算机的硬件知识以及计算机接口电路的分析与设计。通过本课程的学习,要求学生掌握电路与模拟电子技术的基本理论、基本知识和基本技能,对其应用及未来发展方向有所了解,为今后学习后续课程以及毕业生就业拓展更宽的领域。

2课程教学中存在的问题

计算机专业很多学生认为计算机专业是学习软件编程的,电路与模拟电子技术课程不属于计算机专业课,能否学好无关紧要,在学习上重软件轻硬件;另一方面,该课程概念多、内容抽象、逻辑性较强,造成学生对课程学习力不从心,排斥这些课程的学习。当学生毕业后从事计算机相关工作的时候,发现自身硬件知识非常薄弱。嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一,随着嵌入式系统开发和应用的盛行,掌握硬件理论和计算机专业的软件理论是IT行业工作人员在新时代的基本要求[1]。电路与模拟电子技术课程的主要内容包括电路和模拟电子技术,理论知识既抽象又难懂,使得学生感觉枯燥乏味,学习热情大幅下降,而该课程的内容不断增加,教学计划要求讲授的知识与学时少的矛盾更加突出。以我校计算机专业为例,课程本身理论学时44学时,实验10学时。理论知识比较深奥,实验学时较少,要在有限的时间内让学生接受和理解课程还很困难。如果充分利用先进的媒体,适当地引入Multisim10仿真软件,这样有利于学生接受复杂的知识,取得良好效果[2-4]。

3Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学中的应用

在电路与模拟电子技术课程中Multisim软件是美国NI公司推出的一个用于电路设计和仿真的工具软件,它的功能很强大,以形象生动的仿真效果而被誉为“虚拟电路电子实验室”,因此它是电子类专业教学的重要仿真软件。设计人员可利用此软件对所设计的电路进行仿真和调试。Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学应用中的优势体现在[5]:

3.1电路与模拟电子技术课程是一门理论性很强、难度较大的课程。一台PC机和一个仿真软件就可以搭建电路,通过Multisim图形化的仿真环境,可以将抽象、枯燥的电路理论直观的展现出来,降低教学难度,提高课堂教学效率,学生容易理解和掌握。

3.2在实验教学中搭建电子实验平台,实现了虚拟实验和实际实验的结合。Multisim仿真实验和实际实验相比具有直观、简单和速度快等特点。学生既可以在计算机机房做实验,也可以把实验搬回宿舍。仿真实验不需要真实环境的介入,元器件较多,在实验过程中元件没有损耗,实验室维护方便,这样的“电子实验平台”有助于提高学生实践能力。

3.3电路易受到干扰模拟电子技术部分在实验室环境中实验波形易出现较大失真,而仿真实验没有干扰信号,可实时观测参数对波形的影响,比真实的实验更能反映实验的本质,更加准确、真实、形象。

4Multisim10在电路与模拟电子技术课程教学中的应用

4.1将开关J1断开,电路中暂不引入级间反馈

当输入电压是正弦交流电时,在输出端通过万用表可测得输出电压为。没有引入级间反馈时,该放大电路总的电压放大倍数为。

4.2将图中的开关J1合上,引入电压串联负反馈

加上正弦输入电压,由虚拟示波器看到,输出电压的幅度明显下降,但波形更好。

结束语

Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术课程教学改革中的应用与实践顺应我校转型发展的大趋势,把仿真教学融入课堂,改变教学方法和手段,引导学生在课后自己去分析更多复杂的电路,通过对虚拟仪器的熟练使用,提高了学生的自学能力,增强了理论教学的灵活性,激发学习的兴趣和主观能动性,大大提高教学质量和教学效果。

参考文献

[1]包蕾,管冰蕾.计算机专业电子技术基础课程教学内容的组织[J].科教导刊,2015,(4):139-140.

[2]吴玲敏,王维娜.Multisim10仿真技术在“电路基础”教学中的应用与实践[J].教育教学论坛,2017,(9):64-66.

[3]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理,2012,29(4):108-110.

电路与模拟电子技术篇3

【关键词】模拟电子技术 数字电子技术 优势比较

近年来工业行业以及计算机技术领域中电子技术的应用,很大程度上促进工业的进步与电子行业的发展。然而其中的主流技术数字电子技术和模拟电子技术在实际应用过程中存在较大的差别,而大多行业使用过程中并未结合自身实际状况以及电子技术的特点,导致信息电子技术无法充分发挥应用的效果,甚至增加技术应用的成本。因此,对二者优势比较分析具有十分重要的意义。

1 信息电子技术的基本概述

1.1 对模拟电子技术的研究

电子技术中的模拟电子技术在当前生产生活领域中应用较为广泛,其可理解为处理仿真信号的模拟电路,且与现代许多学科如自动化、电气或数学等保持密切相关。在电子元件选用方面主要以晶体管为主,而实现自动化目标主要得益于其对电路的自动控制。从许多工业控制设备中与电路中都可发现模拟电子技术的实际应用。例如,工厂化农业便将农业生产对象利用计算机技术进行模拟,既可使生产成本降低,也符合生态环境保护目标。而且伴随计算机技术的不断推进,模拟电子技术在具体分析方法方面也将趋向于系统化与通用化,而器件方面也将向集成化与多端化方向发展。

1.2 对数字电子技术的研究

对数字电子技术的概念,可理解其为一种相对的技术,可对模拟信号利用抽样定理完成整个抽样过程,这样使获得的电子信号具有较高的精度,在许多高精度设备中都有所体现。例如,以数字电子技术为基础的数字电视,既保证信号传输过程中精度得以提高,也使信号受噪声的影响得以减小。而且为保证信号的传输更具安全性,也可对数字信号设置加密系统,充分发挥数字电子技术的应用效果。实际生活中所见到的数字点数优质画面,都得益于数字信号的应用。因此,这种利用数字电路对模拟信号处理的方式随信息技术的不断发展也将应用于更多的领域中。

2 数字电子技术与模拟电子技术的优势比较

2.1 从主导电子技术应用的信号形式角度

电子技术的应用主要取决于电路的信号形式,需以电路要求为根据做好技术匹配工作。通常在应用模拟电路过程中,所选择信号主要以模拟电子信号为主,通过对模拟电路特征的分析完成相关技术标准的设定,如关于放大器电子电路的设计或增益电路的设计等更适合选用模拟电路。通常对模拟电子技术的选用主要考虑到模拟电路在造价成本方面较低,而且国内目前在该技术的应用方面也较为成熟。但也因该技术应用原理较为简单,很容易在信号传输或接收过程中受到噪声影响,使模拟信号存在一定缺陷,所以适用范围更集中在低端应用中。相比之下,数字电子技术更倾向于高端电子电路中,特别许多电路对信号传播具有较高的精度要求,都需充分发挥数字电子技术的作用。所以电子电路在数字电子技术中的设计较为高端,需保证传播与接收过程中信号的质量。也因如此,数字电路造价成本远远超出模拟电路成本,更适用于高端设备中。由此可总结,从信号形式角度,模拟电子技术主要以模拟信号为主,而数字电子技术则注重数字信号的使用。而在电路形式方面,两种技术的使用考虑的为电路精度要求以及复杂程度。尽管相比之下,数字电子技术能够满足高精度要求,但应用时需考虑到成本问题,而模拟电子技术尽管存在一定的缺陷,但对电路要求较为简单且具备一定的成本优势,所以在市场中极受欢迎。因此选择时应对二者在信号传播与电路具体形式方面所体现的优势对比分析,做好电子技术选择工作。

2.2 从二者具体应用中的优势比较角度

信息技术发展的今天,数字化已成为发展的主流,其相比模拟电子技术,具有许多无可比拟的优势。例如现阶段电子计算机领域、通信系统领域或其他控制装置等行业中都广泛应用数字电路,而且这种数字电路本身不对物理量作出精确要求,通过自身的开关电路便能从大体上确定适用范围。同时在数据信息存储与传输方面,数字电路也可保证信息传输的可靠性与存储的安全性,具有极强的抗干扰能力。所以数字电路在应用有优势上极为明显,适合系列化与集成化等方面的生产领域中,但需注意实际应用中应考虑市场造价问题。而在模拟电子技术应用中,以电视信号接收为例,利用模拟电子信号的电视不仅在画面效果上存在失真情况,在传输模拟信号时也会出现噪声混杂现象。此时便需利用数字电子技术采用抽样方式处理原有模拟信号,以此生成数字信号,避免噪声干扰的同时使信号传输更具安全性。

3 结论

无论数字或模拟电子技术从信号处理与电路角度都可理解为对不同信号所采取的相应技术,一般模拟信号强调信号的连续性,而数字信号更注重采取抽样方式获取信号。实际进行二者对比过程中,需充分认识到应用中所体现的优势与不足之处,将造价低廉且原理简单的模拟电子技术应用在低端电路设备中,而数字电子技术能够根据抽样定理使电子电路精度得以保证,可适用于精端电路设备中。因此,对于不同行业领域应用两种技术时需考虑实际经济状况以及二者的应用原理,充分发挥各自应用的优势。

参考文献

[1]帅建平.模拟电子技术与数字电子技术优势对比[J].合作经济与科技,2014,14(02):165-166.

[2]任志刚.模拟电子技术与数字电子技术优势对比[J].电子技术与软件工程,2015,11(03):125.

[3]张小英.信息技术与高校模拟电子技术课程教学整合的研究[D].西南大学,2010.

作者简介

电路与模拟电子技术篇4

引言

随着社会的发展与科学技术水平的提高,电子技术在很多领域中都得到广泛的应用,但在不同应用环境中对电子技术的要求也不相同,模拟电子技术主要对信号时间和数值上的变化进行的相应处理,数字电子技术主要对离散的数字信号进行处理,基于两项技术的信号处理内容不同,也具有不同的使用优势,为了使两项技术能够充分发挥自身优势,以下主要对模拟电子技术和数字电子技术的详细分析,进行两项技术的优势对比。

1.模拟电子技术分析

电子技术主要被应用于电路中,在电路运行中具有放大镜的作用,模拟电子技术就是电子技术中一项重要组成部分,它主要处理的是电路中一些连续的电子信号,处理方法相对简单[1]。使用该项技术的电路被称为模拟电路,由于模拟技术成本相对较低,模拟电路的造价也相对较低,因此现阶段使用范围相对广泛,但更多的是应用于对电路电子信号运输的精准度要求不高的工业领域之中,但如果在传输过程中外部环境相对较差、噪音相对较高就会影响信号传播的准确性,使用该项技术常会由于噪音干扰而出现失真的情况,导致传输效果与最初的电子信号之间存在一些差异,影响人们的使用。

2.数字电子技术分析

数字电子技术与模拟电子技术不同,它是一种相对技术,即借助抽样定理,通过对模拟信号进行抽样,从而提高电子信号的精度,保证电子信号在传输过程中具有精准性特点。现阶段,数字电子技术使用在数字电视中,使用该项技术能够减少周围环境特别是噪音对信号传输的干扰,保证信号传输过程中的准确性,提高电视播放效果,使画面更加清晰[2]。并且使用该项技术在信号加密的过程中,由于数字信号能够使用更加高级的加密系统,因此能够对数字信号传输过程起到保障作用,从而提高数字信号运行的安全性。

3.电子技术中信号形式及电路形式对其的影响

信号形式能够对电路工程产生很大的影响,直接决定了电子技术的选择方式,在模拟电路中,由于信号形式为模拟电子信号,因此在选择电子技术时,通常情况下,都会根据模拟电路的特点,选择相应的模拟电子技术,并按照模拟电子技术的规范完成电路工程。由于信号形式须使用特定信号技术,因此在数字信号传输过程中更多的选择了数字技术,这时在完成电路工程时,就需要结合电路具体情况和实际需求,确定数字技术的开展方向,从而根据相应的数字电子技术相关规范完成工作。

4.模拟电子技术与数字电子技术优势对比

通过上文对模拟电子技术与数字电子技术的详细分析,能够更好的认识到两项技术的区别,为了保证模拟电子技术和数字电子技术能够应用到适宜的领域,发挥出更大的作用,下面通过对比,分析两项技术各有的优势。

4.1模拟电子技术优势

模拟电子技术主要具有以下几方面优势:(一)模拟电子技术相对简单,实施过程相对容易。虽然模拟电子技术存在着一定的不足,但是该项技术相对简单,能够有效缩短电路工程的完成时间,提高运行效率;(二)原理简单,造价低。由于原理简单,且对模拟电路的要求相对较低,因此模拟电子技术的造价是很大一个优势,也正因为如此,应用市场相对广阔。在以往的电视制作中,大部分使用的电子技术为模拟电子技术,通过实现对造价的控制,从而保证了电视在人们生活中的普及;(三)适用能力强,应用面广。虽然该项技术应用面也十分广,但使用该项技术的传输过程中,信号精准度有所下降,为了使该项技术能够发挥出自身优势,使用该项技术时,就要充分考虑到电路对信号精准度的要求,并在电子技术不断发展的过程中,找到完善该项技术的方法。

4.2数字电子技术优势

与模拟电子技术核心内容和采用的方法不同,适用领域和方向也有所差距,数字电子技术主要具有以下几点优势:(一)采用开关电路,降低对物理量精确度的要求,只需确定物理量的大致使用范围即可,简化使用流程,提高使用该项技术的方便性;(二)传输数据可靠性高,由于使用该项技术的电路中能够有效抵抗外界环境特别是造成对电路造成的干扰,因此在数字电路中,信号的精准度更高,更有利于信号的传输与储存。现阶段在数字电视中就使用了数字电子技术,与使用模拟电子技术的电视相比,数字电视画面更加清晰。但同时由于该项技术的原理相对复杂,精准度更高,造成使用该项技术的造价也更高,因此在使用该项技术的过程中还需要考虑对电路的实际要求,如果能够提供更多的成本资金,保证信号的准确性,就要合理使用数字电子技术;(三)数字电路能够更好的实现程序控制,有利于进行系列化、集成化的生产,提高生产效率,保证企业经济收益。四、能够实现高精度的加密,由于数字信号在传播过程中能够使用较为高级的加密系统,因此在处理数字信号时使用的数字技术就具有较强的加密功能,通过保证信号的安全性,提高整体电路传输的安全性。

5.总结

总而言之,模拟电子技术和数字电子技术在不同的应用领域具有不同的优势,模拟电子技术的使用更为方便、简单,造价较低,但精准度也相对较低,因此模拟电子技术更适用于相对低端对误差率要求不高的电路设备中,而数字电子技术则能够有效提高信号的精准度,保证电子电路处于高精度运行状态下,也因此更适用于较为精确的电路设备中。

参考文献

[1]冀炜,于富尧,常思安,王雨龙,李梦茹.模拟电子技术与数字电子技术的对比分析[J].通讯世界.2016(07)

电路与模拟电子技术篇5

中图分类号:TN79+2 文献标识码:A

收录日期:2014年5月13日

随着电子技术的不断发展,对于电路技术的应用也不断增加,在很多领域中,电子技术都有着广泛的应用。此外,尤其是在计算机技术领域以及工业领域中,实践的技术结合,让现代工业和电子行业有了巨大的进步。在实际的电子技术使用过程中,针对不同的应用领域,其使用的技术也有所不同。电子技术中,以模拟电子技术和数字电子技术为主流,两者有着较大的差别,因此在优势对比方面,也会比较明显。本文将重点分析两者在不同领域的应用优势,并对两者的优势进行对比分析。

一、模拟电子技术分析与应用

电子技术一般主要应用于电路中,电路的放大器,反馈期以及后期的电流增益等等。这些电子技术是以基本的元器件为基础的,从而实现电路所需功能。在自然界中,一般以模拟和数字两种方式来作为基础的分析方向。模拟实际上就是连续的,而数字则是不连续。模拟电子技术,实际上就是针对连续的电子信号进行处理的。在模拟电子技术使用的领域中,其使用范围最为广泛,在电路以及工业控制设备中,模拟电子技术都有所应用。但是,模拟电路一般造价相对较低,使用的技术也会比较娴熟,其传输的效果还是有一定的差异。由于容易受到噪声的影响,对于信号的接收效果也是产生了一定的影响。

二、数字电子技术分析与应用

数字电子技术一般应用于对于精度要求较高的设备中,数字电子技术是一种相对技术,即通过抽样定理,对模拟信号进行抽样,从而形成相对精度较高的电子信号。在数字电视中,使用的就是数字电子技术,可以将信号的传播精度有效提高,并且在传输的过程中,可以减少噪声对于信号的影响。在加密过程中,由于数字信号可以使用较高级的加密系统,因此对于信号传递的安全性,数字电子技术有一定的保障。数字电视的推广,实际上就是由于信号传播一般都要使用译码和解码的过程,而收到噪声影响的越少的信号,其还原和解码的过程就越简单。因此,数字信号的优势也非常明显。在实际生活中,目前市场上使用的数字电视就是采用的数字信号进行传输的,数字电视的效果更好,画面更清晰,原因也就是因为数字信号的优势体现。

三、模拟电子技术与数字电子技术对比分析

电子技术通常会与计算机技术进行结合,从而实现电子技术的多功能性。在电路领域中,数字电子技术与模拟电子技术才会真正可以进行优势对比,从而根据不同的电路实现不同的功能。一般情况下,电路以信号为主导,信号的形式在一定程度上决定了使用怎样的电子技术。

(一)信号形式与电路形式对电子技术的主导作用。在电路工程中,信号的形式在很大程度上决定了采用怎样的电子技术。或者是根据电路的要求,进行相应的技术匹配。模拟电路中,一般采用的是模拟电子信号,从而根据模拟电路的特点,进行模拟电子技术的相关技术标准进行设计。例如需要设计增益与放大器的电子电路中,模拟电路就会更加适合。此外,在电路的精度要求方面,会相对比较明显。模拟电路一般造价相对较低,使用的技术也会比较娴熟,但是其传输的效果还是有一定的差异。由于容易受到噪声的影响,对于信号的接收效果也是产生了一定的影响。因此,即便模拟信号有一定的缺陷,但是依然有较大的市场占有率。原因就在于其原理相对简单,并且造价较低,在一些低端的应用中比较适合。而数字电子技术一般适合采用高端的电子电路中,尤其是对信号传播的精度要求高的电路中,一般都要采用数字电子技术。数字电子电路的设计比较高端,对于信号的传播效率以及接收效果要求也比较高。但是,数字电子电路的造价相对较高。所以,一般都会在比较高端的设备中使用。因此,不同的电子技术对应不同的信号形式,模拟电子技术一般就针对模拟信号进行使用,数字电子技术一般就会针对数字信号进行使用。电路形式方面,则会根据电路的要求以及其复杂程度和精度进行相应的使用。高精度就代表这高造价,而数字电子技术可以实现高精度,但是要考虑市场造价。而模拟电子技术虽然存在一定不足,但是由于电路要求相对简单,而造价也有一定的优势,因此才会依然有很大的市场。总之,要依据电路的形式以及信号的传播要求,进行相应的电子技术选择。

(二)模拟电子技术与数字电子技术之间的优势对比。模拟电子技术适用于模拟信号的设计与使用,由于模拟信号也可以称之为连续信号,在自然界中是普遍存在的。也可以认为模拟电子是绝对存在的,而数字电子则是相对存在的。利用通信工程中的抽样定理可以了解,抽样定理实际上就是针对模拟连续信号进行的定点抽样,然后形成的数字信号。从高等数学微分与积分的角度分析,可以证明连续信号是绝对的,但是抽样后的数字信号则是相对的。由于模拟信号是自然存在的,因此在通常的电路使用中,一般都会使用模拟信号,模拟信号的使用范围广,并且在使用的过程中造价相对较低,对于电路的设计也不是非常苛刻。但是,模拟信号由于是自然存在信号,相对而言在加密过程中就存在一定的不足。此外,由于在自然界中是存在噪声的,因此模拟信号在传播的过程中非常容易收到噪声的影响,而且在传播的过程中容易出现损耗。因此,在模拟电子电路的设计中,通常要设计放大器。放大器进行增益处理以后,噪声并不能很好的过滤,从而造成了接收端的接收信息的准确性相对较低,并且接收的效果也不是十分好。从实际的案例中分析,电视信号的接收就是非常常用的案例,一般的电视信号就是采用的模拟电信号。因此,对于电视的效果而言,也存在一定的不足。有时候电视的效果不佳,或者是存在一定的失真,就是模拟信号在传输的过程中,出现了噪声的混杂。而数字电子技术,一般是将原有的模拟信号进行抽样处理,从而生成数字信号。数字信号虽然是相对存在,但是在优势方面比较突出。数字信号可以进行高精度的加密,这样就可以避免噪声的影响,同时也保证了信号传播的安全性。此外,在数字信号的传输过程中,由于数字信号的精度更高,所以在接收端的接收效果也会更好。此外,数字信号的损耗和衰减也相对较低,因此,在使用的过程中,可以减少放大器的使用。数字电子信号的优势还在于数字信号的解码相对简单容易,并且在还原的过程中也相对方便。由于信号传播一般都要使用译码和解码的过程,而收到噪声影响的越少的信号,其还原和解码的过程就越简单。因此,数字信号的优势也非常明显。在实际生活中,目前市场上使用的数字电视就是采用的数字信号进行传输的,数字电视的效果更好,画面更清晰,原因也就是因为数字信号的优势体现。

四、结语

在信号处理与电子电路应用中,模拟电子技术以及数字电子技术实际上可以认为是针对不同的信号的应用技术。模拟信号是连续信号,在自然界中普遍存在,而数字信号则是通过抽样定理进行抽样所获得的信号,针对数字信号即可使用数字电子技术。在两者的对比中,一般情况下,模拟电子技术的使用会相对方便,由于是客观存在,在较为低端的电路设备中,一般会采用模拟电子技术,由于造价相对低廉,原理也比较简单,在增益与放大的过程中,对信号的误差率要求相对较低。而在比较精端的电路设备中,通常要使用数字电子技术,利用抽样定理,提高信号的精准度,从而保证电子电路的高精度运行。总之,两者在不同的领域有不同的应用优势。

电路与模拟电子技术篇6

1电子电路仿真技术

1.1电子电路仿真技术的内涵

电子电路仿真技术就是在电子电路设计的过程中,设计人员利用计算机仿真技术对电子电路的工作状态,采用数字化的形式将其呈现出来,从而能够真实的、准确的模拟出电子电路的工作状态,能有效的帮助电路设计人员来分析电路的功能与基本特征。从工作原理上分析,电子电路仿真技术就是利用数字模拟的方法对电子电路中的各个元器件与模块进行组合测试,分析新设计的电路工作状态,并将其应用于电子电路的开发与设计中。电子电路仿真技术通过对设计的电子电路进行集成化的建模模拟,可以对电子电路的设计进行全局统筹管理,在电子电路的测试还是在研发上,都具有优势,由于电子电路的设计需要集自动化、电气、机电于一体的工作模式,为了控制产品设计的达标和质量的准确性,利用模拟仿真技术对其进行调整是十分有必要的。

1.2常见的电子电路仿真软件及功能

(1)OrCADPSpice软件。该软件是一种针对元件级别的电子电路仿真软件,主要是采用Spice通用语言进行编写,可以根据实际需要开发模块,具有较强的移植性,在电子电路设计中具有较好的性能。该软件主要由电路仿真、元器件编辑以及原理图编辑等模块构成,利用电路元件模型编程设计,可以对元器件的真实特性进行模拟,在模拟时,可以利用电路方程进行计算,分析电子电路的细节特性,OrCADPSpice软件的主要功能是用于复杂电路的特性分析,能对元件级别的电子电路进行模拟,还能对数模混合的电子电路进行仿真模拟,在电子电路设计时,该软件能够提高电路的集成效果。OrCADPSpice软件的缺点是不适合电路功率比较大的电子电路,对分析计算时间比较长的电路分析也缺乏灵敏性,对于仿真收敛性差的电子电路也不能有效的模拟。(2)Saber软件。该软件是功能比较强大,适应比较强的电子电路仿真软件,可以应用于电力电子、机械、光电等不同类型电路的模拟仿真,而且还具有兼容混合仿真的功能,能从不同的层面分析电子电路的测试与特性,它能对原理图的电路进行输入性的模拟仿真,对电路中的复杂数据进行可视化分析与建模,该软件的主要缺点是操作比较复杂,而且模拟仿真的原理图效率较低。

2电子电路仿真技术在电子电路设计开发中的应用

2.1促进集成电路的开发与设计

电子电路是集成电路的设计的关键,电子产品的不断更新与发展,对集成电路的性能也提出了新的要求,只有不断创新集成电路的设计,才能提高集成电路的性能,利用电子电路仿真技术可以有效地对电子电路进行设计,并可以对复杂的集成电路性能进行分析,从而能方便的将集成电路进行压缩,从而形成芯片级的集成电路,这样不仅有利于电子产品的开发,还能增强电子产品的可靠性、安全性、稳定性及美观性,还能提高电子产品的芯片性能与工作效率,利用仿真技术对集成电路的性能、参数等分析计算,利用仿真电路的虚拟化测试,优化电子电路的设计方案,以不断的优化集成电路的性能。因此,在集成电路的开发与设计,需要灵活的运用芯片系统思想进行常开发,不断利用仿真技术对电子电路的性能进行分析计算,来验证芯片性能,分析其是否满足电子产品的要求,同时可以利用仿真模拟技术对集成电路进行不断的完善与改进,从而保障电路设计的准确性,从而不断的促进电子电路的发展。

2.2优化电子电路的设计方案

在电子电路设计的过程中,需要综合考虑电子电路器件的性能,如温度敏感性等,一旦电子元器件外界的稳定发生变化,或者环境发生改变,外界的温度就会对电子元器件产生一定的影响,从而影响整个电路的稳定性,利用仿真软件对电子电路的长时间运行状态进行模拟,及时发现电子电路运行中存在的问题,及时调整电子电路的设计方案,才能总体提高电子电路的性能,从而能够提高电子产品的稳定性,将电子电路仿真技术应用于电子应用开发中,对电路运行的每一个细节进行模拟,达到总体优化电路的设计方案。采用电子电路仿真技术可以对不同温度状态下的电路特征情况进行分析,便于为设计人员提出电路的设计方案,进而整体改善电子电路元器件的温度敏感性,打的优化电路设计的目标。

2.3提供新的电子开发方式

电子电路新技术的发展,为人们提供了更为优质的电子系列服务,在开发新的电子产品时,需要注重电子电路的创新设计,才能提高电子系列产品的开发效率,采用仿真技术可以快速的多电子电路的相关功能、参数等进行设计分析,达到优化电子电路的目的。在传统的电子应用开发工程中,由于元器件比较复杂,电路受到多种因素的影响,导致电子电路设计与开发的时间过长,技术也比较漫长,在仿真技术发展的情况下,利用模拟仿真可以对电子电路的设计进行调整,也就提供了新的电子电路开发方式,利用模拟仿真技术还可以对电子电路的环境进行模拟、实验与调试,改善了电子产品的设计效果,极大地优化了电子产品调整效果,采用电子电路仿真技术,使得电子产品的开发呈现出多元化的发展趋势,也为电子产品的开发提供新的思路。

2.4有效验证电路设计的功能

对于电子电路的开发设计只是电子产品开发的第一步,如何有效的验证电子电路的功能是否满足要求,保证电子电路功能、参数的稳定,成为电子产品开发的关键,这就需要采用仿真技术对电子电路的功能进行模拟,对电路的功能进行多重验证,以保证电子电路应用的稳定性、合理性、科学性与安全性。电子电路的设计人员可以将仿真技术的模拟分析功能与电路设计的可行性结合在一起,全面对设计的电路进行检测分析,通过模拟仿真的参数来分析电路存的误差,以及电路在运行的过程中,与实际预期不符合的情况,从而能有效的降低电路功能的误差,或者存在着不能使用的情况,真正实现对电子产品的电路设计的功能进行验证,同时在一定程度上还能提高电子产品的功能能。

2.5在电子电路的虚拟测试中的应用

电子电路的设计要能合理根据各个电器元件的功能,详细地对各个参数进行设计,才能保证电子电路的高精密性的要求,如果电路的稳定性不强,精密性不高,就会影响着电子电路的稳定性,利用仿真软件的功能,可以对电子电路的运行情况进行虚拟性的测试,从而能够对电子电路的功能、参数进行有效的设计,提高电路的稳定性。因此,在进行电子产品开发与应用时,针对电子产品应用的环境,保证电子产品在恶劣的环境中能够发挥稳定的功能,就需要设计特色的环境,对电子电路的运用进行进行分析,采用仿真技能,可以展开特殊环境在电路运行状态的模拟分析,测试电路运行的极限值,保证电路在高温、高压情况下参数、特性保持稳定,通过仿真技术的虚拟测试,及时发现电路中的问题,可以提高电子产品应用的稳定性与安全性。

3结束语

电子电路仿真技术在电子电路开发中的应用,可以快速的、有效的对电子电路的性能进行模拟测试,便于设计者能快速、准确地发现电路设计中存在的问题,提高了电子电路的设计效率,也为电子电路的稳定性、安全性等提供了基础,从而也能够有效的促进电子产品向集成化的方向发展,使得电子产品的应用能够为人们提供更优质的服务。

参考文献

[1]苏青霄.电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用[J].企业科技与发展,2020(02):142-143.

电路与模拟电子技术篇7

1电子电路仿真技术

1.1电子电路仿真技术的内涵

电子电路仿真技术就是在电子电路设计的过程中,设计人员利用计算机仿真技术对电子电路的工作状态,采用数字化的形式将其呈现出来,从而能够真实的、准确的模拟出电子电路的工作状态,能有效的帮助电路设计人员来分析电路的功能与基本特征。从工作原理上分析,电子电路仿真技术就是利用数字模拟的方法对电子电路中的各个元器件与模块进行组合测试,分析新设计的电路工作状态,并将其应用于电子电路的开发与设计中。电子电路仿真技术通过对设计的电子电路进行集成化的建模模拟,可以对电子电路的设计进行全局统筹管理,在电子电路的测试还是在研发上,都具有优势,由于电子电路的设计需要集自动化、电气、机电于一体的工作模式,为了控制产品设计的达标和质量的准确性,利用模拟仿真技术对其进行调整是十分有必要的。

1.2常见的电子电路仿真软件及功能

(1)OrCADPSpice软件。该软件是一种针对元件级别的电子电路仿真软件,主要是采用Spice通用语言进行编写,可以根据实际需要开发模块,具有较强的移植性,在电子电路设计中具有较好的性能。该软件主要由电路仿真、元器件编辑以及原理图编辑等模块构成,利用电路元件模型编程设计,可以对元器件的真实特性进行模拟,在模拟时,可以利用电路方程进行计算,分析电子电路的细节特性,OrCADPSpice软件的主要功能是用于复杂电路的特性分析,能对元件级别的电子电路进行模拟,还能对数模混合的电子电路进行仿真模拟,在电子电路设计时,该软件能够提高电路的集成效果。OrCADPSpice软件的缺点是不适合电路功率比较大的电子电路,对分析计算时间比较长的电路分析也缺乏灵敏性,对于仿真收敛性差的电子电路也不能有效的模拟。(2)Saber软件。该软件是功能比较强大,适应比较强的电子电路仿真软件,可以应用于电力电子、机械、光电等不同类型电路的模拟仿真,而且还具有兼容混合仿真的功能,能从不同的层面分析电子电路的测试与特性,它能对原理图的电路进行输入性的模拟仿真,对电路中的复杂数据进行可视化分析与建模,该软件的主要缺点是操作比较复杂,而且模拟仿真的原理图效率较低。

2电子电路仿真技术在电子电路设计开发中的应用

2.1促进集成电路的开发与设计

电子电路是集成电路的设计的关键,电子产品的不断更新与发展,对集成电路的性能也提出了新的要求,只有不断创新集成电路的设计,才能提高集成电路的性能,利用电子电路仿真技术可以有效地对电子电路进行设计,并可以对复杂的集成电路性能进行分析,从而能方便的将集成电路进行压缩,从而形成芯片级的集成电路,这样不仅有利于电子产品的开发,还能增强电子产品的可靠性、安全性、稳定性及美观性,还能提高电子产品的芯片性能与工作效率,利用仿真技术对集成电路的性能、参数等分析计算,利用仿真电路的虚拟化测试,优化电子电路的设计方案,以不断的优化集成电路的性能。因此,在集成电路的开发与设计,需要灵活的运用芯片系统思想进行常开发,不断利用仿真技术对电子电路的性能进行分析计算,来验证芯片性能,分析其是否满足电子产品的要求,同时可以利用仿真模拟技术对集成电路进行不断的完善与改进,从而保障电路设计的准确性,从而不断的促进电子电路的发展。

2.2优化电子电路的设计方案

在电子电路设计的过程中,需要综合考虑电子电路器件的性能,如温度敏感性等,一旦电子元器件外界的稳定发生变化,或者环境发生改变,外界的温度就会对电子元器件产生一定的影响,从而影响整个电路的稳定性,利用仿真软件对电子电路的长时间运行状态进行模拟,及时发现电子电路运行中存在的问题,及时调整电子电路的设计方案,才能总体提高电子电路的性能,从而能够提高电子产品的稳定性,将电子电路仿真技术应用于电子应用开发中,对电路运行的每一个细节进行模拟,达到总体优化电路的设计方案。采用电子电路仿真技术可以对不同温度状态下的电路特征情况进行分析,便于为设计人员提出电路的设计方案,进而整体改善电子电路元器件的温度敏感性,打的优化电路设计的目标。

2.3提供新的电子开发方式

电子电路新技术的发展,为人们提供了更为优质的电子系列服务,在开发新的电子产品时,需要注重电子电路的创新设计,才能提高电子系列产品的开发效率,采用仿真技术可以快速的多电子电路的相关功能、参数等进行设计分析,达到优化电子电路的目的。在传统的电子应用开发工程中,由于元器件比较复杂,电路受到多种因素的影响,导致电子电路设计与开发的时间过长,技术也比较漫长,在仿真技术发展的情况下,利用模拟仿真可以对电子电路的设计进行调整,也就提供了新的电子电路开发方式,利用模拟仿真技术还可以对电子电路的环境进行模拟、实验与调试,改善了电子产品的设计效果,极大地优化了电子产品调整效果,采用电子电路仿真技术,使得电子产品的开发呈现出多元化的发展趋势,也为电子产品的开发提供新的思路。

2.4有效验证电路设计的功能

对于电子电路的开发设计只是电子产品开发的第一步,如何有效的验证电子电路的功能是否满足要求,保证电子电路功能、参数的稳定,成为电子产品开发的关键,这就需要采用仿真技术对电子电路的功能进行模拟,对电路的功能进行多重验证,以保证电子电路应用的稳定性、合理性、科学性与安全性。电子电路的设计人员可以将仿真技术的模拟分析功能与电路设计的可行性结合在一起,全面对设计的电路进行检测分析,通过模拟仿真的参数来分析电路存的误差,以及电路在运行的过程中,与实际预期不符合的情况,从而能有效的降低电路功能的误差,或者存在着不能使用的情况,真正实现对电子产品的电路设计的功能进行验证,同时在一定程度上还能提高电子产品的功能能。

2.5在电子电路的虚拟测试中的应用

电子电路的设计要能合理根据各个电器元件的功能,详细地对各个参数进行设计,才能保证电子电路的高精密性的要求,如果电路的稳定性不强,精密性不高,就会影响着电子电路的稳定性,利用仿真软件的功能,可以对电子电路的运行情况进行虚拟性的测试,从而能够对电子电路的功能、参数进行有效的设计,提高电路的稳定性。因此,在进行电子产品开发与应用时,针对电子产品应用的环境,保证电子产品在恶劣的环境中能够发挥稳定的功能,就需要设计特色的环境,对电子电路的运用进行进行分析,采用仿真技能,可以展开特殊环境在电路运行状态的模拟分析,测试电路运行的极限值,保证电路在高温、高压情况下参数、特性保持稳定,通过仿真技术的虚拟测试,及时发现电路中的问题,可以提高电子产品应用的稳定性与安全性。

3结束语

电子电路仿真技术在电子电路开发中的应用,可以快速的、有效的对电子电路的性能进行模拟测试,便于设计者能快速、准确地发现电路设计中存在的问题,提高了电子电路的设计效率,也为电子电路的稳定性、安全性等提供了基础,从而也能够有效的促进电子产品向集成化的方向发展,使得电子产品的应用能够为人们提供更优质的服务。

参考文献

[1]苏青霄.电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用[J].企业科技与发展,2020(02):142-143.

电路与模拟电子技术篇8

随着计算机信息处理技术、网络通讯技术、多媒体数字化技术的快速发展,传统的教育观念、教育思想、教学内容、教学模式、教学环境、教学方法、教学手段和教学管理等正在发生深刻的变革,其中对现代信息化教学技术的应用是诸多教育教学改革的重要组成部分。《模拟电子技术》作为高职院校电类专业的一门重要基础课程,主要研究各种半导体器件的性能、电路及应用,是后续电类课程的理论和实践基础。然而,《模拟电子技术》课程概念抽象、非线性特性多、电子器件参数分散性大、工程应用性强,在传统教学中,往往是教师讲得通学生却听不懂,或学生听懂了却想不通。将现代信息化教学技术——多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学,具有非常重要的现实意义。

高职《模拟电子技术》课程教学的特点

(一)概念抽象

该课程的概念和理论比较抽象,给教学带来了较大困难。如pn结单向导电性、正弦波振荡电路起振过程等,学生对这些概念和理论很难理解。为了使学生能够较好地接受这些单调、枯燥的理论,课程教学中教师多采用启发式、互动式、引例式、演练式等教学方法来加深学生的理解,但教学效果并不显著。

(二)非线性特性多

模拟电路是由半导体二极管、三极管为主要器件组成的。二极管、三极管均具有非线性特性,因此,线性电路理论对于分析和设计模拟电路不适用,必须采用非线性电路的分析方法。传统教学在这方面收效甚微。

(三)电子器件特性分散性大

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。然而电子器件参数分散性较大,相应的特性分散性也较大,往往需要通过手册查得,在实际电路中往往难以或是不需要精确计算输出值。

要准确选取具有分散性的电子元器件,除了需要扎实的理论,还需要丰富的经验。

(四)工程应用性强

在科学技术飞速发展的今天,模拟电子技术几乎在所有的领域——科学研究、生产实践、日常生活中无处不在。模拟电子技术工程应用十分广泛,设计、应用一个模拟电路,即便是一个小型的应用电路,也是一项系统工程。

多媒体技术在教学中的优势

(一)多媒体技术形象生动,容易激发学生的学习兴趣

多媒体教学手段以灵活多变的教学方式,给学生提供鲜明、生动、清晰的感受,使学生感兴趣。多媒体教学手段以大量视听信息和高科技手段来冲击学生的思维兴奋点,可以极大地激发学生学习《模拟电子技术》课程的兴趣,从而调动起学生的学习积极性。

(二)多媒体技术丰富课堂信息量,能大大提高教学效率

《模拟电子技术》课程的主要特点是合理利用视图及表达方法表达各种元件及电路图的结构及有关国家标准。为了收到较好的教学效果,教师往往在课堂上手绘各种电路图。这个过程要占用许多授课时间,如果刻意减少绘图,势必会影响教学效果。而将多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学中,制作电子教案、绘制电路、解答习题、做虚拟实验、进行仿真应用,能极大地丰富课堂教学信息,从而提高课堂教学效率。

(三)多媒体技术便于理论联系实际,有助于培养学生的动手能力

处于工作状态的模拟电路看似平静,实则正在发生量和质的深刻变化。这样的过程,传统教学手段根本无法在学生面前展示,学生的兴趣点往往只停留在电路的输出结果上,而忽视电路的实际工作原理和工作过程,不利于学生动手能力的培养。多媒体技术教学最大的优势是可以将复杂模拟电路的工作过程形象化,使理论联系实际。这对于促进学生实际操作、设计、应用模拟电路具有十分重要的意义。

多媒体技术在高职《模拟电子技术》课程教学中的应用

(一)使微观世界和抽象概念直观化

由于半导体内部的载流子是微观粒子,看不见、摸不着,因此,在传统教学中,学生对pn结形成过程的理解全靠想象,学生感到太抽象、难以接受,在短时间内很难透彻理解。

采用多媒体动画教学,可将p型半导体与n型半导体内部的空穴与电子用不同的标识符形象地描绘出来,生动地演示pn结内部微观粒子的运动。这样,将学生带入微观世界,就可以让学生去观察和发现“奥秘”:扩散运动内建电场漂移运动扩散与漂移达到动态平衡,从而理解pn结的形成过程。

通过在pn结两端加不同极性的电压来破坏pn结原有的动态平衡,会使它呈现单向导电性。可利用多媒体动画演示pn结加正向电压处于导通状态时,外加电压的方向与内电场方向相反,使p区的多子空穴和n区的多子电子都推向空间电荷区pn结厚度变窄内电场削弱pn结原有的平衡被打破扩散运动大于漂移运动在外电源作用下,p区空穴不断扩散到n区,n区的自由电子不断地扩散到p区,从而形成了从p区流入n区的正向电流pn结正向导通。pn结反偏时的动态过程正好相反,少子漂移运动形成极小的反相饱和电流。这样,就能使学生真切感受pn结的单向导电性,“亲眼见到”在微观世界里pn结如何正偏导电与反偏截止。

三极管与场效应管内部载流子的运动都可以用多媒体动画形象生动地演示,将肉眼看不见的微观世界载流子传输过程非常形象和直观地展现出来,学生的学习效果会非常好。

(二)使非线性特性形象化

非线性电压放大电路对低频信号的放大作用是本课程的重点,是学生学习后续各章节的基础,同时也是难点。许多学生很难在脑海中建立交直流共存的概念,尤其是对于非线性电路。为了使学生更好地理解交直流如何共存于一个非线性电路,最直观的方法就是图解法。

这种方法通过波形图与非线性元器件的特性曲线来动态展示电路的电压放大特性。先画出只有直流信号作用下的共射极放大电路的直流通路,带领学生分析仅在直流信号作用下流过三极管的静态基级电流与静态集电极电流的波形图。然后在直流通路的基础上,输入与输出端加上耦合电容,由输入耦合电容将低频交流小信号加在放大电路的输入端。最后利用动画效应给出输入端交流小信号随着时间的推移电压ui波形的动态变动情况。此时,在交流信号的作用下,基级电流ib,集电极电流ic,集电极与发射极之间的电压uce以及输出电压u0的波形,随着ui的动态变化就生动形象地显现在各支路与输出端。动画演示可采用慢放方式,使学生在波形的缓慢变化中看到输入与输出信号之间的动态关系与变动过程,以及ube与ib和uce与ic的非线性关系,由此即可形象展示交直流的共存现象。动画展示时,信号波形的变化快慢以及信号的周期可以根据具体情况调整,启发学生从中观察输入信号频率变化对输出信号的影响。

分析温度、电路参数对静态工作点的影响时,利用多媒体课件,可逐步展示随着温度与各电路参数的变化,静态工作点逐步上移或下移的过程,以及工作点位置不当时,输出信号波形出现的非线性失真。静态工作点过高使放大管进入饱和区输出波形出现饱和失真,过低使放大管进入截止区输出波形出现截止失真,以及波形上半周或下半周出现畸变的情况,都可以用动态图像形象地展示,进而取代书本上的静止图像。这样,就能马上吸引学生的目光,促使学生去思考。恰当地运用多媒体刺激学生的多种感官,不仅可以吸引学生的注意力,而且能有效地突出重点,突破难点。

(三)使电子器件参数分散性带来的不必要复杂计算简单化

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。二极管参数分散性较大,在实际电路中难以精确计算输出值。利用多媒体技术可以简化因电子器件参数分散性带来的不必要的复杂计算(有时复杂精确的计算对于电路分析也没必要,只需知道局部电路的输出值即可反映电路设计的有效性),从而直观演示模拟电路的工作过程。

教师在讲授直流稳压电源内容时,传统的教学方法是先介绍整流、滤波与稳压的理论,然后再通过复杂数学计算与理论推导来求解负载上的输出电压值以及电压脉动系数,最后通过实验演示或实施分组实验教学来验证理论以提高教学效果。如果在这部分教学中辅以多媒体教学,对半波整流电路与桥式整流电路的整流效果、电容滤波与电感滤波的区别,电容c以及负载rl对滤波效果的影响(如图1所示),均可以通过视频动态镜头来展示。可通过慢放展现各种情况下的输出电压波形,引导学生对比波形的不同之处,让学生根据过程演示推导出正确的结论,从而使学生自然而然地得出结论。这要比通过繁杂的数学理论推导得出结论更有说服力,更容易使学生牢记结论。

尤其是在实验条件没办法满足教学要求时,通过多媒体技术进行实验演示,可以使学生通过观察实验过程和现象总结出规律或得出结论,有助于提高学生的学习积极性,提高学生的动手能力。不过要注意的是,多媒体课件所演示的实验难以替代学生亲自动手进行的真实实验,若完全代替真实实验,有可能会扼制学生活跃的思维和丰富的想象力。

(四)虚拟化工程应用实践

对于振荡电路的起振过程,传统教学全靠学生想象,由于学生的知识水平和阅历有限,对起振情景想象不出或想象不全,从而限制了他们对相关知识点的理解。多媒体技术在正弦波振荡电路课堂教学中的应用却能很好地解决这一难题。利用电路仿真软件ewb或protel先搭建振荡电路,接通电源后由虚拟示波器来测试振荡信号的波形(如图2所示),来模拟实现振荡电路的起振与振荡过程,不仅可以使学生深刻体会和理解振荡的抽象理论,而且还可以间接地教会学生如何利用虚拟仿真软件进行电路仿真,可谓一举两得。

正弦波振荡电路的理论讲授完成后,为了使学生能够将所学理论知识运用到实践中,加深对专业理论知识的理解,应带领学生做一个信号发生器。但由于教学资源与教学条件受限,实现起来比较困难。在这种情况下,可以考虑利用虚拟技术来实现,带领学生运用计算机技术与多媒体技术做一个虚拟信号发生器。在制作虚拟信号发生器的过程中,加深学生对振荡电路的理解,从而掌握振荡频率与谐振电路元器件及谐振频率之间的关系。

将多媒体技术应用于教学不仅可弥补有关理论教学、实践教学环节的不足,而且可使仿真软件与虚拟仪器的强大功能在教学领域获得进一步应用。

多媒体辅助教学引入高职模拟电子技术课堂教学后,弥补了传统教学的不足,优化了教学效果,不仅使枯燥乏味的理论变得形象生动,提高了学生的学习主观能动性,也使得学生不再惧怕实验与实训,学会在实践中去思考问题,从而提高动手能力。但多媒体技术的运用要恰到好处,不能取代教师的主导地位与学生的主体地位。巧用与妙用多媒体技术,才能使学生消除对本课程的畏难心理,真正激发学生学习电类专业课的兴趣。

参考文献:

电路与模拟电子技术篇9

北京交通大学自2007年开始,遵循“兴趣驱动、自主实验、重在过程”的原则,培养大学生的创新意识、实践能力和团队精神,调动大学生学习的创造性和主动性,进行以解决问题为核心、以科研课题为依托的大学生创新性实验计划。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”作为一个北京交通大学大学生创新性实验计划题目,依托指导教师的科学研究课题,开展了模拟电路故障模拟与诊断技术的研究。本实验课题需要学生掌握电路设计、PCB、系统焊接与调试、机械制作等多领域知识。实验题目需要利用的资源包括计算机、PCB设计软件、示波器、信号源、焊接工作台、直流电源、钻孔机、模拟电路实验箱等。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”题目要求如下:制作一个教学和科研均可使用的模拟电路故障模拟实验箱,实验箱附带方便插拔的常见模拟电路板(例如共射放大电路、电阻网络、文世桥振荡器或二阶滤波器等)。自制实验箱直流稳压电源(+12V、-12V、+5V)和波形发生器。模拟电路板插入实验箱后,借助实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接与信号输入(若电路板需要特殊信号,可以在电路板预留插口以方便外接信号源)。每个模拟电路板选取最容易发生故障的元件进行故障模拟,使用者能够自由选择电路板和故障类型(可以通过拨码开关控制故障元件)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器或其他测量仪器观察故障信息。要求实验箱实物外观精致,具有较强的实用性,能够达到教学、科研和展览等要求。该实验计划题目的创新特色在于:可以自由切换模拟电路板;自动实现电路板的供电连接和信号输入;可以自由选择故障元件和故障类型。

二、模拟电路故障模拟实验箱的制作

模拟电路故障模拟实验箱的外壳选用中小型实验箱,然后自己进行改装,需要钻孔、安装其他部件、喷涂文字标识等。实验箱附带几块方便插拔的常见模拟电路板,实验板可以是模拟电路教学或研究中经常使用的常见模拟电路。实验箱直流电源使用220V交流电,内部直流电源将220V交流电变为+12V、-12V和+5V等直流电。直流电源的功率和稳定性达到模拟电路板的使用要求。如果某模拟电路板需要使用正弦波或方波等波形作为输入信号,实验箱可以根据需求制作波形发生器。模拟电路故障模拟实验箱在四个角预留可以插入模拟电路板的插槽,需要精心设计实验箱的固定插孔和电路板的固定脚,从而实现模拟电路板的灵活插拔。实验箱部分固定孔已经与直流电源连接,当模拟电路板插入实验箱后,通过实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接或信号输入。如果模拟电路比较特殊,也可以根据需要在模拟电路板上设计电源开关,通过开关控制是否供电或输入信号。部分电路板电路图。为了避免故障太多导致无法正常模拟采集数据,每个模拟电路板只选取几个容易发生故障的元件进行故障模拟,故障元件可以根据理论、仿真和实践经验进行选择。每个故障元件可以模拟多种故障。例如电阻可能出现阻值下降、阻值上升、短路、断路等不同程度的故障。使用者能够自由选择电路板和故障类型,并使用外接仪器测量模拟电路的关键节点数据(节点电压、信号频率和波形质量等)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器和其他仪器观察故障信息。关键节点的选取需要经过理论推导和实验验证,保证这些节点的信息能够直接反映模拟电路的工作状态[8]。关键节点的数量需要不多不少,数量太多会导致数据量庞大,增加后来的故障诊断难度;关键节点太少会导致无法为故障诊断提供足够的信息。模拟电路板由PCB设计完成,然后改装与实验箱匹配。

电路与模拟电子技术篇10

中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)06-0000-00

电子技术行业的各类设备产品必须具备良好的设计方案才能够保障其工作状态的理想。电子行业具有产品更新快研发周期短的特点。为了满足不断发展的市场需求,加快产品结构的升级,在核心技术领域取得重大突破,电子行业必须采用新的研究方法和技术。虚拟仿真研究是目前电子行业所广泛采用的一种新的方法和技术。本文即以直流稳压电源以及数控机床为切入点,对虚拟仿真技术在上述两个领域中的应用要点及价值进行分析与探讨。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术即虚拟现实技术,也可称之为模拟技术,技术核心是用一个完全虚拟的系统对另一个真实存在的系统进行模拟。此项技术涉及到多个学科,是计算机图形、人机交互、传感技术、以及人工智能等多个学科的交叉综合领域。虚拟仿真技术主要包括三个方面的含义:第一是借助于计算机所生成环境具有虚拟性的特点;第二是人对这种虚拟环境的感知是高度逼真的;第三则是人可以通过自然的方法与虚拟系统实现交互,系统可响应人的动作并作出合理的反应。

当前虚拟仿真技术被广泛应用于包括汽车制造、道路桥梁、油田矿井、教育教学、电子技术、以及水利电力等在内的多个行业中,体现出了包括交互性、沉浸性、虚幻性、以及逼真性这四个方面的特点。对于电子技术行业而言,虚拟仿真技术的最主要优势是可对产品设计或优化方案在实践前通过高度仿真的模拟环境进行分析,以验证方案的可靠性以及有效性,兼顾实现了提高效率,缩短周期,以及控制费用等方面的性能优势,有推广价值。

2 虚拟仿真技术在直流稳压电源中的应用

直流稳压电源的组成部分包括电源变压器、滤波电路、整流电路、以及稳压电路四个部分。电网供给的交流电压在经过电源变压器降压处理后得到与电路需求相对应的交流电压,然后经由整流电路变化为方向恒定、大小伴随时间变化而变化的单线脉动电压,并经过滤波电路进行滤过(滤过交流分量),通过此环节处理后得到相对平滑的脉动电压。最后经过稳压电路处理,以确保电网电压以及负载水平在发生改变时电压维持在稳定状态下。为更加清晰的了解整个电路的工作原理与运行情况,可以借助于虚拟仿真软件,在软件模拟环境下通过设置开关或调整电路结构的方式观察示波器所呈现出的波形变化。本研究中引入Multisim10虚拟仿真软件,该软件借助于图形方式创建电路,具有界面直观、操作简便、调用方便等优势。本软件提供有包括交流、直流等在内的17种分析方法,虚拟仿真能力强大。

整流电路仿真分析下全波整流与半波整流波形图如下图1所示。结合图1:4个二极管所构成桥式全波整流电路,其核心作用是将正弦变化的电压演变为脉动电压。通过设置开关J1为开启状态的方式,对整流器在二极管损坏状态下所产生的开路情况进行模拟。则全波整流转换为半波整流,半波整流下所对应输出电压为0.45*全波整流电压。

通过对直流稳压电源系统中J2开关进行接通或断开的方式能够对比波形观察得到:在电容接入电路内后,输出电压平滑程度明显提高,波纹得到有效控制,同时输出电压平均值也有一定的增加。其依据是:在电容接入电路内后,电容可有效存储电荷,同时对高频分量而言容抗脚下,从而电流中的交流成分可通过电容C1而被旁路。在电容维持恒定的状态下,可通过调整负载电阻运行仿真的方式,使示波器分别显示滤波器输出波形,仿真结果如下图2所示。结合图2来看,电容放电时间常数为RC。在C为恒定状态下时,R取值越高则意味着放电速度越缓慢,输出波形更加平滑,输出电压值更小;在R为定值状态下时,电容器容量越大则意味着放电越慢,所对应输出波纹越小,输出电压值更大。

除此以外,通过对虚拟仿真软件的合理应用,还能够对直流稳压电路的改进设计效果进行仿真验证,以确保改进方案的实施效果理想。以某直流稳压电路对集成电路以及自保电路的改进方案而言,为验证该方案的可靠性,借助于Multisim10虚拟仿真软件进行实验。操作方法为:在Multisim10虚拟仿真软件按照改进方案构建直流稳压电压仿真点图,以供电电压220V(±10%)为标准进行虚拟仿真。借助于4综虚拟示波器对各点波形进行观察并读值,虚拟仿真实验结果如下图3所示。结合图2可见:经过改进后,直流稳压电路波形脉动被控制在较小范围内,电压输出稳定程度高,可保持在12.036V左右,经计算稳压系数为0.015(符合

3 虚拟仿真技术在数控机床中的应用

数控加工是现代模具CAD/CAM加工体系中不可或缺的重要内容之一。以五轴数控加工技术为例,所对应的模具工件性状复杂,对表面质量要求高,因此对铣削加工提出了非常严格的要求。五轴加工在完成最后一次装夹后,可以从多个面加工工件,其优势在于节约了大量的装夹时间以及辅助测量装置,且加工位置精度更高。在数控机床设计及性能验证中通过对虚拟仿真技术的合理应用,一方面能够使数控机床充分且合理的应用于对模具以及机械产品的加工中,另一方面能够为正确且充分的应用数控机床,完成更多模具以及机械产品加工提供保障。以某单叶片曲面零件数控加工实例为例,采用五轴加工方案,引入五轴五联动编程开发技术,同时对后置技术进行了编程制定。为进一步验证数控机床五轴五联动方案的编程程序正确性以及后置处理结果的可靠性,借助于虚拟仿真技术,在仿真软件所提供虚拟环境下参照数控机床实际配置构建实验模型。虚拟仿真结果显示:所模拟机床在对零件进行加工的全过程中刀具路径未发生偏差,加工零件性状基本与设计要求相符合。

4 结语

本研究中针对虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用问题进行分析及探究,通过上述分析不难发现:在电子技术行业中积极应用虚拟仿真技术能够有效解决以往设计方案直接应用于实践中存在的浪费或失误问题,避免了不必要的事故产生,可以有效提高电子技术产品及相关设备的使用寿命与性能,对促进电子技术行业的发展也有重要价值。

参考文献

[1] 陈军,周晓平,郝江涛 等.基于MatLab & Simulink的电工电子技术仿真实验平台[J].中国现代教育装备,2015(3):57-60.

[2] 赵丽梅.Electronics workbench在电子技术仿真实验中的运用[J].中国远程教育(综合版),2001(12):58-59.

电路与模拟电子技术篇11

一、前言

现阶段,电子电路被广泛应用于各行各业中,在控制及通信等领域取得了良好的发展效果。要想确保电子电路运行的稳定性,需要加大对模拟电路及数字电路故障诊断的研究和分析,降低电子电路故障的发生概率,提升电子电路的可靠性能。目前,人工诊断技术已经无法满足模拟电路的诊断需求,加强自动诊断成为现阶段模拟电路故障诊断一项亟待解决的问题。

二、模拟电路故障诊断的分类

模拟电路中的元器件值呈现出连续性变化特点,其数值会随着温湿度等外部条件的变化而变化。另外,在使用过程中,还会受使用时间过长所引发元器件实际数值与标准数值之间存在一定的差异。按照元件器的变化范围,将模拟故障分为以下两类:

(一)硬故障

模拟电路故障发生硬故障时,说明元器件的本质发生了较大的变化,会对电路的拓扑结构及自身的工作性质造成较大的影响,进而引发短路及开路故障的出现,在模拟电路故障中,通常将该类故障称为是灾难性故障。

(二)软故障

软故障的出现,与模拟电路元器件自身的容差有直接关系,在容差范围内,元器件的值发生变化,在容差范围内的值均属于正常现象。一旦超过容差范围,就会引发电路软故障现象。在通常情况下,元器件的容差值被控制在10%范围内,一旦超过这个范围,说明电路工作的特性下降[1]。

三、模拟电路故障诊断特点

第一,模拟电路信号与数字信号之间存在着较大的区别,模拟电路信号的大小会随着时间的连续变化而变化,内部包含的物理量属于连续函数,在进行模拟故障判断时难以用简单的量化处理来进行描述。第二,模拟电路元器件特性,模拟电路中的元器件参数自身存在着较大的容差,对功能物的故障物理位置难以确定,存在模糊性特点。第三,模拟电路中存在非线性及反馈电路问题,增加了模拟电路的测试及计算难度。第四,模拟电路自身存在着严重的故障问题,可供测试的节点数量相对较少,受电路的多层及封装影响较大,无法完成对电路故障信息的判断,导致电路信息存在不充分情况,增加了电路故障信息的判断难度。第五,模拟电路的频率范围较宽,其使用范围直接决定了模拟电路设备之间的差异性。在测量同一个信号时,在不同的设备频段上所使用的设备存在一定的差距,直接决定着设备的使用性能。

四、模拟电路智能故障诊断技术

现阶段,最常见的模拟电路故障诊断技术包括专家技术、神经网络技术、模糊技术、小波变换及Agent技术等。在应用这些技术来解决模拟电路智能故障时,其应用建立在综合自动故障诊断系统基础上,能够快速解决数学模型中的电路故障,确保故障诊断的准确性,提升故障诊断效率,提升故障检修人员对故障问题的全面性、针对性及有效性认识。

(一)专家系统故障诊断技术

专家系统故障诊断技术作为模拟电路智能故障诊断技术中应用最为广泛的一项诊断技术,专家系统故障属于智能计算机程序系统,系统内部凝聚着专家的知识及经验,通过对某一领域内的知识及经验进行判断和推理,来完成对人类专家决策过程的模拟,以更好的解决复杂电子电路故障问题。诊断专家的系统任务,通过观察数据来推断出故障存在的原因,其中最为典型的应用为产生式规则系统,将专家的知识和经验运用规则的形式表示出来,形成故障诊断系统知识库,通过对报警信息进行处理,来完成对故障元件的判断。诊断工作在开展过程中,需要做好如下工作步骤:第一步:结合电子电路的具体情况,制定故障诊断专家系统知识库,知识库中的内容包括相关的诊断经验及诊断技术,不同的故障类型相对于不同的诊断技术,以组合的形式呈现在故障诊断专家系统知识库中。第二步,当故障发生时,诊断系统会自动发出警报信息,面对该种情况可以使用系统知识库对故障进行推理,找到故障发生的原因,为工作人员的故障诊断工作提供了较大便利,使故障诊断更具针对性,提升了故障诊断效率及效果。以上诊断过程可以理解为,专家系统故障诊断技术,为故障诊断及决策提供了模拟的过程,有助于解决复杂的故障问题。但是该种技术在取得一定成果的同时,在技术方面还存在一定缺陷,对该项技术的使用范围造成了较大的限制[2]。

(二)神经网络故障诊断技术

神经网络故障诊断技术是人工智能技术中的重要组成部分,在诊断电子电路故障中展现出了较强的优势,其优势主要表现在以下几方面内容:第一,能够快速处理无法用显性公式表示及复杂非现性关系的故障,提升了解决反馈回路、非现象及容差等所引发的神经网络故障问题,以上故障问题是传统的故障模式所无法识别和解决的。神经网络故障的优势被越来越多的人意识到,实现了对该技术的大力推广和使用。第二,实现了对权值分布及拓扑结构的非线性映射,运用分布的形式来完成对信息的存储。第三,能够直观的了解到非线性信息变化问题,主要是结合全局并行处理来解决信息变化问题,提升了故障诊断的效率,解决了故障指示获取中存在的“瓶颈”及“组合爆炸”问题。第四,还可以充分利用人工神经网络技术的自适应性强、联想记忆及并行分布处理等特点,来提升神经网络故障诊断效果。基于以上优势,为神经网络故障诊断技术的发展开辟了新的渠道。在实际的应用过程中,通过将专家系统与神经网络系统相结合,确保了两者之间的互补和扬长避短,为故障诊断工作提供了新的发展渠道。

(三)模糊故障诊断技术

近年来,模糊故障诊断技术被广泛应用,其自身的优点不断的展现出来,应用于不确定问题故障中。模糊理论在解决故障问题时,能够得到多个解决防范,通过对方案模糊度的高低及优先程度进行排序来完成故障解决。然后,在具备一定优势的同时,模糊故障诊断技术在实际的应用过程中,还受隶属度获取、复杂系统模糊模型的建立、辨识、修改、语言规则的获取不完善有直接关系,对该理论的合理有效应用造成了极大的限制。模糊故障诊断技术主要应用于复杂电路中,在进行故障诊断时,受非线性、元器件容差及电路噪声影响较大,在运用传统的电路理论来解决故障问题时,难以精确的解决故障,会引发故障解决出现模糊现象。模糊故障诊断方法在实际的应用过程中,主要是依据专家的经验,在故障征兆空间与故障原因空间之间通过建立模糊关系矩阵的形式来实现,通过将各条模糊推理规则,模糊关系矩阵进行组合,结合阈值来识别和判定元件中的故障。因此,模糊故障诊断技术在实际的应用过程中,需要与ANN及专家系统理论有机结合起来,提升故障解决效果[3]。

(四)小波变换故障诊断技术

小波变换故障诊断技术的基本原理为:主要是运用小波母函数在尺度上的伸缩及时域上的平移来完成对信号的分析,在实际的应用过程中,要合理选择母函数,促进函数的扩张,以展现出小波变换故障诊断技术的局部性特征,因此可以判定其是一种时-频分析方法。在时-频域中展现出了良好的局部化性质及多分辨分析特性,主要应用于非平稳信号的奇异性分析中,例如,通过对小波变化的应用,能够检测到信号的奇异性,对信号的噪声及突变进行分析。同时,还可以利用离散小波变换来完成对随机信号频率结构突变的检测。小波故障诊断机理包括两方面内容:主要是利用观测器信号的奇异性来完成对观测器信号频率结构变化的故障诊断,在检测过程中,不需要借助系统的数学模型来进行诊断,故障检测的灵敏度较高、对噪声的抑制能力较强、对输入信号的要求较低,运算量要求不高,检测时会出现时间延迟等情况,不同的小波基对选取的诊断结果也会产生一定的影响。因此,在模拟电路诊断中,需要借助小波变换器来提取故障特征信息,并将故障特征信息传送入故障分类处理器中,以完成对故障的诊断。

(五)Agent故障诊断技术

Agent故障诊断技术自身具有较强的感知能力、外界通讯能力及问题求解能力的实体,通过外部Agent和预定义协议来完成通讯工作,并通过松耦合的分布式途径来完成分布式智能求解。将Agent故障诊断技术应用于模拟电路故障诊断中,有效的克服了传统人工智能诊断系统中无法解决的实时性问题,强化了诊断系统对动态环境的适应能力,提升了不完全信息的处理能力,为网路环境下的分布式计算机问题求解提供了渠道,强化了故障诊断中的信息监测、搜索及推理,展现出了良好的故障诊断效果[4]。

五、结论

丰富智能化故障诊断技术内容,有助于提升系统故障诊断能力,降低系统的开发及运行成本,提升故障诊断系统的开发运行成本,促进故障诊断系统资源的共享。人工智能诊断方法被广泛应用于工程电子电路智能故障诊断中,进一步推动了模拟电路故障诊断理论及方法的发展,确保了故障诊断技术的完善性及适用性,为复杂及大规模的电子电路故障诊断提供了有效及具有实用性价值的诊断方法,是模拟电路故障诊断的主要发展方向。

参考文献

[1]孟萍.电力电子电路智能故障诊断技术研究[J].无线互联科技,2017,(14):130-131.

[2]宋芷莹.人工智能在电力电子电路故障诊断中的应用[J].现代经济信息,2015,(16):350.

电路与模拟电子技术篇12

2010年的年初,詹姆斯.卡梅隆的3D电影《阿凡达》席卷了全世界,这部电影完全颠覆了人们心目中传统电影的概念,艺术表现技术发生了质的飞跃,为全世界展现出了宏伟壮观的视觉效果,特别利用了三维立体的电影技术,现在的电影艺术里已经把这项技术作为重要的卖点。电影不仅让观众深深体验到前所未有的三维的视觉和心灵的冲击,同时3D技术也成为了人们关注的焦点。近年来,随着科学技术的成熟,3D技术应用于越来越多的领域,除了全国人民都比较熟悉的3D电影技术,电视与游戏的3D技术也正在兴起,同时虚拟社区的3D商店和虚拟现实技术也逐渐走进了高校的电子教学中。虚拟现实技术在电子测量领域的应用非常广泛,其中也包括电子设计和虚拟实验等。虚拟系统中的编程语言LabVIEW等课程是高校理工科学生和必修课程。目前国内的大学都配有虚拟电子实验室,其中大量应用虚拟现实技术的电子实验教学软件。为了方便教学,学校专门建立虚拟电子实验图像的交互式的教学平台,由电子计算机辅助教学,并且还可以对电路和虚拟实验的非损耗设备进行定期检测,教学设备的类型多样,实验成本低且效率高。

一、虚拟现实技术概述

一般来说,只要是通过三维模型实现人机交互的操作就都可以被称为虚拟现实的技术。虚拟现实的定义还可以用更为严格概念表述:就是指通过虚拟仪器的操作,然后应用到相应的实际场景中,并赋予这个场景一定的功能显示。例如3D汽车模型,当车辆的三维模型制作出来后,可以允许用户选择这个三维模型所处的背景,可以是运行在城市或乡村的路上,它允许用户编写动作脚本为这个虚拟模型进行定义,满足各个要素后得到的才是最完整的“虚拟现实”。

虚拟现实还应该具有以下的特点:

多感知性:这个特点是指虚拟现实不仅能够表现出来计算机技术赋予的特点,通常它还具有听觉、触觉、运动甚至包括味觉、嗅觉的感知功能。

浸没感:又称临场感知,这个特点是指模拟环境的仿真度达到理想的状态,使身临其境的用户难以分辨真假,用户全身心投入到计算机创建的三维虚拟环境中,所有的环境是真实的,就像在现实世界中一样。

互动性:用户在虚拟环境中的可操作程度以及反馈程度,具体的说就是用户可以通过直接接触的方式来控制虚拟环境中的对象,并能感觉到物体的重量等具体信息,用户也可以直接操控视觉对象。

构想性:它是指虚拟现实技术可以创造出一个广泛的空间,可以通过想象扩大用户的认知范围,可以不受真实环境限制而随意的想象,哪怕是现实环境中不可能发生的。

二、在电子教学中应用虚拟现实技术

现在我们所说的虚拟现实技术的本质主要是指人与计算机之间信息交流的技术,针对虚拟现实技术的特点,我们可以把这一技术应用于电子教学过程中,提高教学质量。

1.虚拟教学与虚拟实验

虚拟现实技术能够为为学习者提供丰富的学习资源和学习材料,借助于虚拟现实技术,教师和学生可以在虚拟环境中观察到一些关键问题,让学生在亲身体验中获得实践经验,大大提高了他们对抽象知识的理解能力和对所学内容的控制能力。虚拟实验主要是利用虚拟现实技术建立各种虚拟实验室,根据教学的需要可以在任何时间内,并以任何形式虚拟各种各样的教学设备,教学内容可以不断更新,使教学训练能够与科技的发展速度同步,为学生提供生动逼真的学习环境。

2.虚拟仿真校园

以虚拟现实技术为基础建立远程教育平台,为学生提供移动学习空间,因为高校扩招,目前学校的学生人数已经达到了一定的规模,相比而言学校的教学资源出现了紧张的现象,远程教育通过课程目录和网站程序的交互式远程教学,为每个远程终端开放继续教育,可以提供更多的学习机会和专业技术培训,也能为社会创造更多的经济效益。

三、虚拟仪器在电子教学中的优势

在教学过程中,完整的测试仪器会由许多不同的仪器组成, 这些虚拟仪器和计算机网络互连,网络模块可以建立通信系统与远程应用工具交流信息,通过互联网电子邮件系统的功能为远程实验教学创造了有利条件。

虚拟仪器拥有强大的数据处理功能,它以计算机技术为核心技术,使用虚拟仪器可以很容易地测量变量,并且清晰的显示测量分析的过程。而传统仪器的测量存在一定误差,虚拟仪器的测量速度快、精度高,优势比较明显。

虚拟实验的设计和测试是各种电子电路等电路虚拟实验的反馈,教师可以设计计算机“虚拟组件”和“虚拟测试仪”工作平台,学生通过远程网络学习后访问学校的虚拟实验室系统,执行应用程序即可进行虚拟实验,测试的结果和模拟分析过程都会存储在磁盘上,有且于学生对于学习结果的巩固。

虚拟电子实验室为学生创建了一个理想的测试环境,构建新的教学模式,促进学生的创新能力,教学结果的验证实验方案也可以选择解决具体生活中的问题,如数字电路课程结束后,学生可以把虚拟实验室中的操作用于声控灯、报警电路、控制电路和控制电子交通灯的电路设计,不仅可以提高学生学习的积极性,还有助于提高教学质量和学生的动手操作能力。教师还可以利用虚拟电子实验室设计一些高难度的综合设计,例如数字钟里的计数、译码和分频电路对于钟表数字显示的控制,集成的组合逻辑电路和时序逻辑电路等,进一步培养学生的能力。

参考文献

[1]胡长涛,徐淑娟,朱翠兰.虚拟校园漫游系统的研究与实现[J].机电产品开发与创新,2011(02)

[2]陈路,吴成明.基于VRML的虚拟场景构建的优化[J].电脑学习,2008(06).

[3]李欣.虚拟数字校园场景建模研究[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2005(04).

[4]朱岩,鲍泓,张姝,孙悦,马楠. 场景三维仿真漫游系统设计与实现[J].北京联合大学学报(自然科学版),2010(04).

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