陳 棟

九江學(xué)院電子工程學(xué)院，江西九江 332005

模擬電子技術(shù)課程是高校電子類以及各相關(guān)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課。模擬電子技術(shù)實驗關(guān)系到學(xué)生對于理論知識的掌握程度以及實驗技能、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等眾多方面，所以實驗在該課程中占有十分重要的位置。

1 傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實驗的局限性

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，模擬電子技術(shù)實驗更側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的思維方式與創(chuàng)新設(shè)計能力。傳統(tǒng)儀器的功能單一，簡單的實驗往往要好幾臺儀器設(shè)備，而且接線繁瑣。限制了學(xué)生花更多的時間和精力做設(shè)計性實驗，對調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新精神十分不利。隨著近年的高校擴招，學(xué)校一般很難滿足這些硬件要求，不利于學(xué)生的實驗課程。所以，傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實驗方式已經(jīng)不再適應(yīng)社會發(fā)展的需求。

2 模擬電子技術(shù)虛擬實驗室

虛擬實驗室主要是利用計算機模仿真實過程的實用技術(shù)。同時，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為平臺，以多媒體技術(shù)為輔助的計算機模擬實驗室。實時的仿真功能，使實驗可以取得與實際高度吻合的實驗結(jié)果。

2.1 仿真軟件

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用模擬電路的設(shè)計工作。它包含了原理圖的圖形輸入、硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，適合模擬電子技術(shù)實驗。學(xué)生可以使用Multisim交互式地搭建模擬電路原理圖，并對模擬電路進(jìn)行仿真并且分析。

整個操作界面就像一個模擬電子實驗工作臺，繪制模擬電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的；提供了世界主流元件提供商的超過17 000多種元件，同時能方便的對元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件；提供了22種虛擬儀器進(jìn)行模擬電路動作的測量，這些儀器的設(shè)置和使用與真實的一樣，動態(tài)互交顯示。

2.2 虛擬儀器

虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。

當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器是LabVIEW，它是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。

虛擬儀器的主要特點有：盡可能采用了常用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。

2.3 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

基于校園網(wǎng)可以很方便的構(gòu)建虛擬實驗室的網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示。

2.4 模擬電子技術(shù)虛擬實驗室的優(yōu)點

1）在一臺計算機上就可以實現(xiàn)如示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、電壓表等儀器功能，而且能夠建立模擬電路進(jìn)行分析?；谲浖捏w系結(jié)構(gòu)減少了儀器費用；

2）虛擬實驗室無須配備各種傳統(tǒng)教學(xué)儀器，可以通過軟件設(shè)計使虛擬儀器和實驗室設(shè)備不斷更新。學(xué)生在計算機上操縱各種虛擬儀器進(jìn)行實驗，就如同是在操作傳統(tǒng)儀器一樣，與通過硬件實驗做出的結(jié)果一致。把實驗室搬到了網(wǎng)絡(luò)，使得學(xué)生可以在任何時間以及任何地點，只要有接入網(wǎng)絡(luò)的PC就可以進(jìn)行實驗；

3）在虛擬實驗室，學(xué)生可以主動設(shè)置故障、實驗，不斷地得到實驗結(jié)果。并且可以修改參數(shù)，在不必?fù)?dān)心損壞儀器的情況下，迅速進(jìn)行實驗仿真，檢驗自己對所學(xué)知識的掌握情況。學(xué)生還可以做一些趣味性的電路，如彩燈控制、交通燈控制等控制電路以及各種報警電路。改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，利用計算機仿真技術(shù)充分調(diào)動學(xué)生的積極性；

4）模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)目的在于提高學(xué)生的分析能力、判斷能力及創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過設(shè)計性實驗可初步培養(yǎng)與提高這方面的能力。在實驗中要求學(xué)生根據(jù)給定題目內(nèi)容獨立完成電路的設(shè)計、元器件的選擇、電路的安裝與調(diào)試，擬定實驗步驟、測試內(nèi)容及方法等。比如說負(fù)反饋放大電路、集成運算放大電路的應(yīng)用等設(shè)計型電路。對每一個學(xué)生來講這不僅是一次工作能力的考察，也是一次綜合能力的鍛煉與培養(yǎng)；

5）加強了計算機應(yīng)用能力。當(dāng)前社會對計算機的操作技能要求很高，利用模擬電子技術(shù)虛擬實驗室，將計算機應(yīng)用融入日常的教學(xué)中，逐步培養(yǎng)學(xué)生計算機應(yīng)用能力。

3 結(jié)論

硬件實驗雖然有著一些成本高等問題，卻容易加深學(xué)生的感性認(rèn)識和動手能力。雖然虛擬實驗室優(yōu)點很多，但也存在一些不足，例如：標(biāo)稱值與實際值的誤差、器件老化、元件參數(shù)誤差、干擾信號的影響等在虛擬實驗中很難反映出來。學(xué)生動手能力的提高還須經(jīng)過硬件實驗室的實際操作來達(dá)到目的。

所以，一個完備的模擬電子技術(shù)實驗室應(yīng)可以同時進(jìn)行硬件實驗和虛擬實驗?；緝x器、儀表的使用，元器件的使用以及常用模擬電路要求學(xué)生完全通過硬件來實現(xiàn)，提高學(xué)生的實際技能和動手能力。一些復(fù)雜電路則可以通過仿真軟件與虛擬儀器進(jìn)行仿真實驗。

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