基于虚拟实验室的电工电子技术课程教学探索

吴轶群

摘要介绍了虚拟电子工作台的主要特点以及功能,并以单相整流稳压电路为例论述了使用EWB仿真软件来改善《电工电子技术》课程的教学效果。通过教学探索,拓宽了学生的思维空间,有效地激发了学生的学习兴趣,同时也提高了学生的自学能力和探索解决问题的能力。

关键词电子设计自动化;电工电子技术;仿真;电子工作台

中图分类号TN710.9文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0070-01

0引言

电工电子技术课程教学由理论课教学、课程实验等教学环节构成,是电类和非电类相关专业学生的必修基础课。对该课程内容掌握的质量直接影响到后续专业课程的学习,而且对于将来的工作也有很大的影响。

1EWB 软件的特点

1)界面很直观、操作方便。

2)电路元器件很丰富,仿真手段符合实际。

3)提供了多种电路的分析、设置、存储功能。

2教学示例

以模拟电路中典型的单相整流稳压电路为例,说明搭建仿真电路以及分析的过程。利用EWB仿真软件可以很形象地结合理论给与分析演示。电路原理图如图1所示。仿真中我们强调对理论知识的切实掌握,同时学会仿真仪器的正确使用,在本例中,除了一些常用公式以外,信号波形是很形象的教学体现。

2.1理论分析

1)电路的搭建

在EWB中设计创建如图1所示的单相桥式整流电路,变压器一次侧交流电压有效值为U1=220V,频率为f=50Hz,变压器变比k=10,负载电阻为0.5Ω,滤波电容为有极性电容100uF,稳压管正向压降1V,稳压值为6V。再添加直流电压表、示波器。

2)电路的相关理论分析

理论上我们将整流桥中的二极管看作理想器件,则:

变压器二次侧U2= U1/k=22V

二次侧交流电压仍然是正弦交流信号。经过整流桥整流后就变换为脉动的直流电。

加入大电容滤波以后,正弦交流电压就变得比较平滑。电容器两端电压为1.2U2,即26.4V。

加入正向压降1V,稳压值为6V的稳压管以后,稳压管反向击穿,使得负载两端获得稳定电压6V。

2.2仿真分析

打开EWB仿真软件,拖动相应的元器件创建如图1所示的电路原理图,并在相应的位置上安装好测量仪表,直流电压表用于测量负载端电压;将示波器接于电路中,以便观察二次侧电压波形以及电容滤波输出信号波形,观察滤波效果。

利用EWB中的示波器给出二次侧电压波形以及电容滤波输出信号波形如图2所示。

图2下面部分是二次侧电压波形,是正弦交流信号,通过观察刻度,我们可以很方便的知道这个电压约为22V;图2上面部分是电容滤波输出信号波形,这个信号已经变得比较平滑,很接近于直流电压了。通过观察负载端的电压表,我们看到显示6.061V,与稳压管的稳定电压值6V相差无几。当然,我们还可以通过示波器来观察电路其他位置的信号波形。通过对比,显然,仿真结果真实可靠,输出波形也与理论波形无明显差别。

3结语

我们看到了EWB在电工电子类课程教学中的大好前景,其方便地更改电路和元件参数的能力,让我们很好的认识和了解电子电路的各种性质。这既是一种很好的理论联系实际的教学方法,也是一种对学生实际能力培养的有效工具。而且还能更好的激发学生们的学习兴趣进而达到很好的教学效果。因此,利用计算机的电子设计自动化应是电子技术教学今后的发展方向。利用计算机的电子设计自动化也是电子技术教学教改的硕果!

经过多年的教学实践,我们分别在机电、自动化、模具、数控、汽修等专业进行了电工电子技术课程的教学改革,用EWB结合理论来辅助这些课程的教学,取得了良好的教学效果,更为重要的是更加激发了广大学生对电工类课程学习的热情,更扎实地掌握了理论知识,提高了学习的兴趣,增强了学生的创新能力。同时,为进一步地深化教学效果,在EWB的基础上深入探讨其它具有更强功能的电子仿真软件很有必要,譬如Protel、Matlab、Max+plusⅡ、Multisim等,把EWB介绍给学生,更有利于激发学生深入研究的兴趣,使得学生能掌握先进的分析工具解决实际问题,提高学生的专业素质,为将来的发展打下良好的基础。

参考文献

[1]杨红英. EWB软件在电子电路教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2007,468: 140-141.

[2]李忠波,袁宏,申永山,,高有华,龚淑秋.电子设计与仿真技术[M].机械工业出版社,2004.

[3]张颖.利用EWB仿真软件进行电路实验教学的探索[J].实验室研究与探索, 2000,3: 21-24.

[4]雷雨,李茜.电子技术课程设计与EDA教学相结合的探讨[J].高等教育研究,2006,22(2): 42-43.

[5]石晨曦,杨慧中.利用EDA仿真软件改进电工电子学课程教学效果[J].中国科教创新导刊,2008,32.