模拟仿真技术在电子电工实验中的作用

刘永平

摘要：在高职院校中，由于学生对相关设备认识程度不足且动手能力欠缺，使得电子电工实验的失败情况时有发生，这样对设备会产生一定的损害，学生的人身安全无法得到保障，而模拟仿真技术的应用可以有效解决上述问题，为学生营造一个良好的虚拟实验环境，在确保实验进行的同时保证了学生的安全。本文对EWB做了简单介绍，从模拟仿真技术的特点出发，分析了模拟仿真技术在电子电工实验中的作用。

Abstract： In higher vocational colleges， due to the lack of understanding of relevant equipment and the hands-on ability， the failure of electronic and electrical experiments has occurred， which will cause certain damage to the equipment and the personal safety of students cannot be guaranteed. The application of simulation technology can effectively solve the above problems， and create a good virtual experimental environment for students， ensuring the safety of students while ensuring the experiment. This paper gives a brief introduction to EWB. Based on the characteristics of simulation technology， the role of simulation technology in electronic and electrical experiments is analyzed.

关键词：模拟仿真技术；电子电工实验；应用

Key words： simulation technology；electronic and electrical experiment；application

中图分类号：G710 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0292-02

0 引言

电子电工专业是应用性、实践性比较强的专业，因此实验环节是必不可少的，同时对学生的知识运用能力、实践操作能力、思维能力等都有着积极作用。但是在实验的操作过程中，实验失败的情况时有发生，这种情况下，既增加了设备损害的几率，又会对进行实验操作学生的人身安全产生威胁，因此将模拟仿真技术应用到电子电工专业实验教学过程中就显得尤为重要了，一方面它可以有效避免因实验失败造成的仪器损坏等现象的发生，另一方面它还可以为学生提供真实的实验环境，保护了学生的人身安全。

1 EWB概述

EWB被称为电子的“设计工作平台”或“虚拟电子实验室”，由加拿大Interac-tiveimagetechnologies esltd开发出来的，在安装时对空间要求不高，大约占有15M。EWB集成设计环境较为全面，且整个用户界面设计较为合理，它包含的虚拟电子设备和元器件都比较丰富，因此可以完成多类型的原理图输入。当电源开关打开时，可以输入电路的各种参数模拟；同时它还可以将示波器、电压表、测电仪等仪器设备引入到电路中，方便对电路的观察。

EWB还包含了14种分析工具和4种扫描工具，这样用户可以通过设备直观看到电路的运行状态。同时它还可以对电路的灵敏度和稳定性进行实时测量，有效避免因电路不稳定影响实验效果。此外，EWB还能为用户提供元器件的精确尺寸和相关参数。

2 模拟仿真技术特点介绍

由于模拟仿真技术是以实际实验环境为参考，以先进的网络技术为手段，将实际实验过程中的各因素建立在网络平台当中的，因此具有以下突出特点：第一，具有检验分析等特点。通常来讲，学生在进行电子电工实验过程中，就必须依靠完整的电路实验设计为基础，因此学生需要利用计算机技术，来对电路实验进行设计。设计环节完成后，则可以通过模拟仿真技术，来对设计完成的电路进行检验与分析，看其是否存在设计不合理等情况的存在，从根本上减少后期实验失败情况的发生频率。同时在对设计方案进行检验与分析时，也可利用模拟仿真技术的上述特点，确保设计方案的可行性，为后期的创新性实验奠定良好的基础，从而有效减少因失败造成的仪器损坏等问题；第二，模拟仿真技术具有实验演示等特点。部分高职学校由于受自身实际情况的限制，因此会存在实验室使用紧张等情况的发生。在此背景下，利用模拟仿真技术的实验演示等特点，学生就可以在虚拟环境中完成电子电工实验，有效缓解了高职院校资源欠缺的情况。另外，学生还可以利用此特点完成对下节所学课程内容的预习，加强学生对下节所学知识的印象，从而有效减少在进行实验操作过程中的实验事故的发生频率。

3 模拟仿真技术下的电子电工实验内容

对于进行实验的电路，采取了以仿真软件作为理论分析的主要工具，首先要输入电路的实验信息。组件的参数输入以之前设计好的参数进行，通过软件分析电路特性，如逻辑关系、传输特性，随后进行输出和打印。使用合作对话、交换等方式，在確保电路处于最佳工作条件时，对元件进行测试并确定其参数，再次进行输出和打印。例如，在实际应用过程中，可以以之前设计实验参数为基础，将计算机得出的电路测试情况与实际测量情况做比较，找出两者之间的差异。然后改变现有参数，以仿真软件为主要方式对其进行再次分析。在这个过程中，电子电路的基本原理能够得到更深层次的理解，对测试人员分析和解决问题能力的提升也有一定的帮助。通过对上述方式的应用，使理论知识和实践经验得到了有效整合，对推动知识的整体化与统一化有着重要意义。在EWB中，不仅可以对混合电路、数字电路进行仿真，而且还能对仿真出的电路性能进行分析。同时在设置分析方法时，应灵活运用Spice程序和物联网技术，从而推动元器件库模型建立的完成。实验者要根据实际需求进行线路图的设计，打开电源，这样电路中的参数值就可以通过示波器直接反映出来，方便读取。然后更换测绘仪器，对所得出数据进行再一次的测量与分析，并将此次所得结果与上述结果进行比较。如果两者之间数据相差较大，那么应继续对输入的参数进行调整与更正，并对相关数据进行修改，再次进行结果运算与输出，以确保结果的准确性。

4 模拟仿真技术在电子电工实验中的作用

4.1 对设备安全以及学生人身安全有一定的保障作用 在高职院校电子电工专业中，通常都会使用到电流、电压等方面的知识，而想要提升学生对电子电工知识的掌握，那么就必须要求学生进行相关实验，使得自身理论知识得到有效巩固。众所周知，电流与电压的使用不当会造成多方面的危害，高强度电压、电流甚至还会威胁人们的生命安全。如果在电子电工专业进行实验的过程中，学生在电流连接的过程中稍有失误，造成电流连接部位错误，那么就极容易发生线路短路的情况，或者引起火灾，严重威胁着学生们的生命安全。同时学生如果不注重自身操作的规范性，那么就会直接影响其最终的实验效果。例如针对逻辑电路实验进行操作的过程中，如果学生对芯片的安装位置把握不准确，将芯片放置在了错误的位置，那么在接通电路后，芯片温度就会急剧升高，從而导致芯片被烧毁。这种情况下，电路实验的相关数据也会因芯片的烧毁而丢失，如果芯片烧毁严重，还会对整个操作设备造成严重损坏，导致其不能正常使用。而在电子电工实验中运用模拟仿真技术，主要是利用计算机中的EWB仿真软件来完成实验仿真的[1]，这样学生进行实验的过程以及平台都是在这个虚拟的实验环境中来进行的，这样不仅有效避免了因操作不当造成的仪器损害，而且对学生的人身安全还有保障作用。

4.2 为实际实验中不能完成的实验提供了平台 电子电工专业开设实验教学的目的，就是为了使学生能够通过实验提高自身对不同电路以及各类电路故障表现形式的认识。而想要对电路故障进行分析，那么就必须以拥有完善的电路设施以及相应元件为基础。虽然这些实验从理论上来讲是可以实现的，但是在实际实验中却无法完成，或难度较大。但是将模拟仿真技术应用到电子电工中，则可以实现一些实际实验中无法完成的实验。具体来讲，在EWB软件系统中，根据其相关标准来对实验数据进行设置，设置完成后要对EWB软件中的元器件数据参数进行调整，以此为基础进行实验。

4.3 有效改善传统电子电工实验器件不足的情况 近年来，我国电子电工技术获得了迅猛发展，因此，相关电子设备、元器件数量、相关型号也各有不同，并且不同元器件、不同型号的电子设备都有不同的应用范围。但是高职院校受自身环境以及实际情况的限制，因此在其校园内的实验室设置方面，无法保证元器件、设备的全面性，而是挑选一些基本的来进行有选择性的购买，因此学生接触到的相关设备以及器件有限，相关实验也无法有效进行。利用EWB仿真软件可以对上述现象进行很好的解决，EWB仿真软件中包含着丰富的元器件模型以及较为全面的电子设备，从而更好的为各类实验所服务。并且此软件中还具有相关器件搜索功能，学生在使用过程中，可以根据实验的实际需求，来在此软件中对所需要元器件进行搜索。此外，模拟仿真技术与传统实验过程相比，其在仪器功能方面也比传统实际实验中所使用的仪器功能更为全面，这样在进行实验的过程中，如果受到仪器设备等方面的限制导致实验无法进行，那么就可以利用模拟仿真技术，完成实验教学。

5 模拟仿真技术在电子电工实验中的具体应用案例

日常生活中，我们常见的抢答器就是以模拟仿真技术为原型而制作的，当一个人抢下抢答器开关后，其对应的灯就会亮起。而进行后续抢答时，最初摁下抢答开关的人不需要一直保持摁灯状态，并且不会影响后续抢答过程的进行。在上述过程中，就是利用EWB查找电路设计元件的直接体现[3]。在查找相应元件完成后，就可进行后续的电路连接图。电路连接图在模拟仿真技术中有着至关重要的作用，因此要对电路连接给与高度重视，及时对连接不合理的电路进行调整，然后利用模拟仿真技术来对抢答器的设计进行分析。

6 结束语

综上所述，本文主要对EWB和模拟仿真技术的特点进行了详细的介绍，阐述了模拟仿真技术下电子电工实验内容，并提出了模拟仿真技术在电子电工实验中的作用。高职院校电子电工专业模拟仿真技术，不仅可以改变传统的实验方式，避免了传统实验过程中的一系列问题，而且对保证学生安全，减少仪器损害等具有一定的积极意义。因此高职院校电子电工专业要对模拟仿真技术给与重视，并对其进行科学合理的运用，从而有效提升电子电工专业学生的实验操作水平，使学生的理论知识与实验操作统一发展。

参考文献：

[1]秦丽娟.模拟仿真技术在电子电工实验的作用[J].信息与电脑（理论版），2015（03）：1-2.

[2]宋锐.电子电工实验中的模拟仿真技术研究[J].农村经济与科技，2017，28（04）：268，271.

[3]杨嵘.模拟设备在电子电工实验中的作用[J].电子技术与软件工程，2017（11）：105.