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實驗的目的在于獲得限定條件下的實驗數(shù)據(jù)和實驗波形，對理論知識進行驗證。利用模擬實驗環(huán)境可以方便的對實驗中的各個參數(shù)進行修改，進而仿真獲得整個仿真過程中的多個數(shù)據(jù)并顯示，對于理論教學(xué)的各個階段都具有非常重要的驗證和指導(dǎo)意義。

虛擬實驗技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用

對于模擬電子技術(shù)而言，其在虛擬實驗技術(shù)方面應(yīng)用的主要軟件通常為Multisysim和LabVIEW。前者主要用于進行軟件仿真，后者主要用于對一起進行模擬。Multisim是一種基于Windows的仿真工具，利用該工具可以方便的完成模擬電路的設(shè)計工作，如原理圖的輸入、硬件描述、仿真分析等。通過該軟件可以對實驗電路的工作原理圖進行繪制并測量輸入信號通過各工作部件后的數(shù)據(jù)、波形和特性曲線等，可以充分滿足不同教學(xué)內(nèi)容的實驗要求。它具有豐富的元器件庫，還具有多種多樣的測試儀表，更為強大的是，對于如數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等普通實驗室無法配置的高端設(shè)備其也可以進行模擬。利用該軟件可以輕松完成模擬電路實驗的設(shè)計，并應(yīng)用其對電路性能進行仿真分析。

LabVIEW主要用于對儀器進行虛擬，也就是以通用計算機硬件及計算機操作系統(tǒng)為依托，將實驗儀器裝入計算機，實現(xiàn)各儀器的功能。利用該軟件對模擬電子技術(shù)實驗進行虛擬設(shè)計最大的優(yōu)勢在于其更為便捷和可視化的開發(fā)環(huán)境可以增強儀器的可讀性和可用性。其內(nèi)置的函數(shù)庫和簡易的用戶界面可以幫助實現(xiàn)利用文本、圖形或者動畫等形式組成模擬電路，用虛擬的儀器技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容形象的展示出來。

例如，在進行RC積分電路實驗時，若在輸入端輸入方波信號，理論輸出信號波形應(yīng)該為三角波。真實實驗的示波器顯示結(jié)果為穩(wěn)態(tài)的積分波形，但是實際信號形成過程中還應(yīng)該存在一段初始積分波形，該部分波形在實際環(huán)境中難以通過觀察得到，而利用模擬軟件完成電路搭建后可以獲得整個電路的輸出結(jié)果圖，并進行顯示，通過該圖可以清晰的看到初始時刻的積分波形，更有助于學(xué)生分析和理解。又如，在共射極放大電路的實驗仿真中，利用模擬軟件可以方便的更改各電位器的阻值，進而對輸入和輸出信號波形進行觀察和分析，通過對比不同結(jié)果幫助學(xué)生更為深刻的理解共射極放大電路的理論知識，加深學(xué)生對該電路中的不同電位器的作用的印象。

在模擬電子技術(shù)中應(yīng)用虛擬實驗的優(yōu)點分析

相較于真實實驗而言，虛擬實驗具有以下幾方面優(yōu)勢。首先，基于軟件的實驗體系結(jié)構(gòu)節(jié)省了在儀器采購方面的費用，可以實現(xiàn)多型號、多功能設(shè)備的使用。其次，虛擬實驗可以獲得與真實實驗一樣的實驗結(jié)果，但是在實驗地點和實驗時間方面更為靈活。再次模擬實驗可以允許學(xué)生對實驗參數(shù)靈活修改，并允許學(xué)生主動設(shè)置實驗故障和實驗斷點，甚至允許學(xué)生設(shè)計多種有趣的電路，如彩燈控制電路和報警電路等，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。最后，應(yīng)用模擬實驗可以培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計電路的能力、對元器件進行分析和選擇的能力、對電路的安裝于調(diào)試的能力、對實驗過程進行控制和對實驗結(jié)果進行分析的能力。

總結(jié)

虛擬實驗可以有效提高學(xué)生的科研、創(chuàng)新和實際工作能力，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，促進學(xué)生將所學(xué)到的理論知識進行實踐，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

作者：王杰單位：天津工業(yè)大學(xué)