電子電工實驗?zāi)M仿真技術(shù)分析
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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驗基礎(chǔ)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(shè)計，但是在具體實驗操作中時常會因為一些因素導(dǎo)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(shè)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(shù)在電子電工實驗中得到了廣泛的應(yīng)用。文章主要講述了電子電工實驗中模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價值以及具體應(yīng)用方式，以期能夠進一步擴大模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗中的應(yīng)用范圍。
關(guān)鍵詞：電子電工實驗；模擬仿真技術(shù)；運用
一、模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗運用的基本概念
實驗對電子電工行業(yè)的發(fā)展起著不可忽視的作用，但是在傳統(tǒng)的實驗平臺中，由于操作人員的水平、實驗設(shè)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(shù)的運用，用仿真技術(shù)將真實的實驗環(huán)境模擬出來，依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，將實驗過程呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)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(shè)計界面也比較簡潔，實驗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。一方面實驗人員可以直接看到整個實驗過程，根據(jù)實驗結(jié)果對所設(shè)計的電路進行檢查，優(yōu)化電路設(shè)計；另一方面，應(yīng)用模擬仿真技術(shù)將現(xiàn)實實驗搬到了網(wǎng)絡(luò)平臺上，不僅增加了實驗的安全性，而且還節(jié)省了實驗材料。
二、電子電工實驗中模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價值
（一）減低電子電工實驗的成本。在傳統(tǒng)電子電工實驗中，實驗人員都是購買廠家所生產(chǎn)的各種實驗設(shè)備和實驗材料來搭建實驗?zāi)K。首先這些實驗設(shè)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(dǎo)致實驗結(jié)果不準確；最后是這些實驗設(shè)備的使用功能比較單一，可以再次利用的機會不大，會導(dǎo)致大量的元器件的浪費。而應(yīng)用模擬仿真技術(shù)后，實驗人員省去了購買實驗設(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驗電路的設(shè)計，這樣所設(shè)計出來的電路會與現(xiàn)實電路更加契合，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(shè)計錯誤或者操作失誤，實驗人員可能會出現(xiàn)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(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(yīng)用模擬仿真技術(shù)，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(tǒng)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(xiàn)實電子電工實驗的缺陷。在現(xiàn)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(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，需要進行替換才能完成實驗，這就會導(dǎo)致實驗結(jié)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(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)失真。而運用模擬仿真技術(shù)，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(gòu)建實驗電路，一些在現(xiàn)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(shù)的具體運用
（一）電路實驗數(shù)據(jù)的分析。在EWB在完成實驗電路的設(shè)計，需要對實驗數(shù)據(jù)進行分析，提前設(shè)計好相關(guān)的參數(shù)，這樣利用模擬仿真軟件設(shè)計電路時，直接將參數(shù)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(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(shù)據(jù)的分析是非常關(guān)鍵的。首先是做好實驗數(shù)據(jù)的理論分析，根據(jù)事先設(shè)計好的參數(shù)，結(jié)合仿真技術(shù)的特點來分析電路的可行性；其次是對這些數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，事先設(shè)計的參數(shù)并不一定是最好的，因此需要通過溝通交流的方式去進行優(yōu)化，讓各個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比。現(xiàn)實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，從而進行調(diào)整優(yōu)化，保證實驗結(jié)果的準確性。我們可以利用模擬仿真技術(shù)去進行多次嘗試。例如在電力放大中，每個靜態(tài)點的選擇都非常重要，為了保證靜態(tài)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(jié)點的圖像，這樣可以方便實驗人員對比現(xiàn)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(gòu)建一個線路圖，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的數(shù)據(jù)信息。對檢測數(shù)據(jù)信息與預(yù)測信息進行對比分析，如果檢測的數(shù)據(jù)與預(yù)測的信息差異比較大，實驗人員可以變更輸入數(shù)據(jù)進行重新檢測，從而得到一個理想的結(jié)果。其實，在仿真模擬實驗中，計算機所創(chuàng)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(shù)值就可以得到不同的實驗結(jié)果，使得實驗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，實驗人員能夠?qū)ψ约涸O(shè)計的電路和實驗結(jié)果有一個比較準確的認識。如果實驗結(jié)果不理想，實驗人員可以根據(jù)仿真結(jié)果進行改進，如果實驗結(jié)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(jié)語
模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗中的運用優(yōu)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(jié)果的準確性，彌補傳統(tǒng)電子電工實驗的不足之處。但是這項技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，其應(yīng)用推廣還需要一定的時間，實驗人員必須掌握必要的計算機應(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。
參考文獻：
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[2]徐輝.模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗中的應(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