利用EWB虛擬平臺對電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行高級分析

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是輔助電子技術(shù)基礎(chǔ)的一門基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，他包括電工、模擬、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)箱上完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)或?qū)ζ骷M(jìn)行功能測試和驗(yàn)證。這樣簡單的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)代電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展和社會急需具有創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力人才的需求。這就需要高校在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)加大力度，勇于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不斷地將新科技、新手段融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，再利用這新技術(shù)、新手段去探索、研究問題。 1 ewb簡介隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和對各種電子元件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的進(jìn)一步研究，再借助計(jì)算機(jī)軟件對其進(jìn)行分析，在計(jì)算機(jī)上可以仿真出近似于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)及各種波形。ewb(electronics workbench)是加拿大interactivelmagetechnologies公司推出的一個專門用于電子電路設(shè)計(jì)與仿真的軟件，他是非常優(yōu)秀的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練工具，其特點(diǎn)是虛擬儀器齊全、容納各種高級分析方法、提供豐富的元器件、根據(jù)需要可以自己制作庫元件。他的操作也很方便，畫電路時可直接從桌面上的器件庫和儀器庫選取元器件和測試儀器來創(chuàng)建電路，界面非常直觀。電路的設(shè)計(jì)、仿真與分析工作只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可完成，ewb是一種全新的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在這種環(huán)境下學(xué)生進(jìn)行障礙性實(shí)驗(yàn)，不必?fù)?dān)心安全問題，可以輕松地憑想象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣不僅提高了興趣，還大大提高了電子設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，也排除了元器件損耗和儀器損壞，從而解決經(jīng)費(fèi)不足的問題?？梢哉f安裝了ewb，就相當(dāng)于擁有了一個功能強(qiáng)大、設(shè)備齊全、器件豐富的小型“電子實(shí)驗(yàn)室”。2 傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的不足和引入ewb進(jìn)行高級分析的必要性2.1 完成一個實(shí)驗(yàn)題目的時間傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)主要使用萬用表、頻率計(jì)、示波器、交流毫伏表等測試儀器進(jìn)行觀測，然后經(jīng)過計(jì)算再與理論比較，完成一個實(shí)驗(yàn)題目一般需要3 h的時間。而使用ewb高級分析大部分都是直接分析出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以完成一個實(shí)驗(yàn)題目所需時間不到1 h。2.2 觀測節(jié)點(diǎn)個數(shù)傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)使用萬用表、交流毫伏表一次只能測量一個節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，用雙蹤示波器也最多能同時觀測兩路不同節(jié)點(diǎn)的波形。而使用ewb高級分析能同時測量若干個節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，也可以同時規(guī)測若干個節(jié)點(diǎn)的波形。2.3 特殊測量傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室由于實(shí)驗(yàn)室儀器和元器件品種、規(guī)格、數(shù)量的限制，只能測量電子系統(tǒng)輸出與輸入信號的幅度和相位關(guān)系。而利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ewb高級分析不僅能模擬與分析輸入和輸出的關(guān)系，還能對由于實(shí)驗(yàn)室條件限制而無法觀測的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都可以通過ewb高級仿真進(jìn)行模擬測試，比如測試不同溫度下任意節(jié)點(diǎn)的參數(shù)和波形，測量某器件對任意節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲和失真度等，并且可以隨意設(shè)置故障進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這些不僅加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)、難點(diǎn)的理解，也為綜合性設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)開辟了一條捷徑。3 用ewb的高級分析完成共射極放大器實(shí)驗(yàn)3.1 確定工作點(diǎn)q對放大器而言，讓工作點(diǎn)q盡量處在交流負(fù)載線的中點(diǎn)是保證輸出波形最大而且不失真的關(guān)鍵，q點(diǎn)過高或過低容易出現(xiàn)飽和和截止失真，圖1為共射極放大器電路。啟用ewb的參數(shù)掃描分析，輸出波形的瞬態(tài)特性如圖2所示，從圖中可以看出當(dāng)r1=300 kω時，輸出波形出現(xiàn)了失真，當(dāng)r3=700 kω時，輸出幅度出現(xiàn)了衰減，只有r3=500 kω時，波形幅度最大而且不失真。所以在上偏置電阻r3=500 kω時q點(diǎn)幾乎處于交流負(fù)載線的中點(diǎn)。3.2 靜態(tài)工作點(diǎn)的測量啟用ewb的直流工作點(diǎn)分析得出圖3的結(jié)果，從表中可以讀出各節(jié)點(diǎn)和三極管各極的的電壓，通過圖3可以計(jì)算出集電極電流為:其中，v1是電源電壓；v3是節(jié)點(diǎn)3的電壓。3.3 動態(tài)測量3.3.1 高級分析的動態(tài)測量首先將v1改成小電壓以滿足進(jìn)行傳遞函數(shù)分析時輸入源的要求，啟用ewb的傳遞函數(shù)分析，可得出圖4中的結(jié)果，從圖4可讀取輸出電阻、放大倍數(shù)、輸入電阻。3.3.2 理論分析動態(tài)特性通過前面計(jì)算出來的集電極