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漫談虛擬仿真技術及電子仿真軟件
更新時間:2007-8-31 11:32:41 。 編輯:映君 )
嶄新的21世紀已經(jīng)來到我們的面前,展望21世紀的電子技術,有人提出,集成電路芯片技術必將迅猛發(fā)展,由于芯片技術的發(fā)展,反過來又會推動計算機、通信和消費電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
如今,我們已經(jīng)親身經(jīng)歷和親眼目睹了自改革開放以來,我們國家所發(fā)生的翻天覆地變化。電腦已經(jīng)進入尋常百姓家,英特網(wǎng)使我們和全世界連成一體。手機就是當年神話傳說中的“順風耳”;電腦前的攝像頭就是當年神話傳說中的“千里眼”,我們已經(jīng)處于科技高度發(fā)達的信息時代。在這樣一個嶄新的時代里,年輕人該怎樣學習日新月異的電子技術呢?
新的學習電子技術方法
首先,筆者認為新世紀學習電子技術離不開計算機。聯(lián)合國最近給文盲下了新的定義:不會計算機是新時代的文盲。的確,現(xiàn)在的年輕人如果不會操作電腦,必將到處碰壁、寸步難行,試想,現(xiàn)在還有哪些單位不用電腦?
其次,新世紀學習電子技術必須要掌握電子仿真技術或一款優(yōu)秀的電子仿真軟件。為什么?因為電子仿真技術是虛擬的,即在計算機中通過仿真軟件,完成你所需要做的電子實驗,這樣有幾大好處:其一,一款優(yōu)秀的電子仿真軟件備有大量的電子元器件,供你選用;其二,配備齊全和先進的虛擬儀器、儀表,供你調(diào)用測試;其三,連接仿真電路簡單快捷,不需焊接,使用儀器調(diào)試不用擔心損壞;其四,還可以利用電子仿真軟件進行多種電路分析,比如電路的直流工作點分析、溫度影響分析等等;其五,還可以將所設計的電子電路內(nèi)容無縫鏈接到制版軟件中,直接進行電路板制作。
舉一個例子:美國每設計和生產(chǎn)出一款新型的飛機,大約就是一、二年時間,新機型的大量數(shù)據(jù)測試,比如風洞氣流測試、耗油量、極限速度性能測試等等,都有相關的軟件進行
虛擬仿真
,在仿真中對虛擬飛機的參數(shù)進行反復修改,直到得到最佳設計機型方案,然后才根據(jù)最佳設計圖紙方案制造出樣機進行試飛,大大地縮短了設計和生產(chǎn)飛機的周期。而以前我國生產(chǎn)新機型,是先根據(jù)設計圖紙,造出樣機進行風洞測試、還要反復試飛、修改,推出一款新機型周期大約要耗時十年。電子產(chǎn)品也一樣,當你有一個電子電路的設計構想時,就可以先在計算機上
虛擬仿真
和反復修改錯誤,只要電路仿真成功通過了,然后再采購元件,安裝后稍作調(diào)試就出新產(chǎn)品了,成功率高。在日益快速發(fā)展、激烈競爭的電子行業(yè),縮短生產(chǎn)周期,搶得商機無疑是成功的關鍵。
特別在業(yè)余條件下,只要有計算機和電子仿真軟件,你就可以足不出戶,坐在家里學習電子技術和設計電子產(chǎn)品。尤其是電子仿真軟件中的虛擬儀器品種多達十幾臺,比一般大學電子實驗室的配備還要豐富,有些先進昂貴的儀器只有專業(yè)研究機構才能配置,比如說跨國安捷倫公司儀器、美國泰克公司儀器、美國國家儀器公司虛擬儀器等應有盡有,而且它們的面板、旋鈕、操作方法都設計成和真實儀器完全一樣。可以這么說,掌握了一款優(yōu)秀的電子仿真軟件,就相當于你擁有了一間世界先進設備的個人實驗室。要學習電子技術,一方面要學習理論知識,但一個必不可少的學習環(huán)節(jié)就是實驗和實踐,學習電子技術光在紙上談兵不行,必須加強實際操作和動手制作,這是學習電子技術與其它學科不同之處。
擁有了一臺計算機,下載和安裝上一款先進的電子仿真軟件,你就可以坐在電腦前,輕輕地按動鼠標,隨意地調(diào)出電子元件、搭建電路、調(diào)出虛擬儀器、對電路進行仿真測試、設計出電子產(chǎn)品、并且還可以利用制版軟件繪制出電路板等等,把一些繁瑣的勞動交給計算機來完成,我們坐在電腦前盡享高科技給我們帶平的輕松和愉悅,有這等好事何樂而不為?
電路
虛擬仿真
與電子電路實驗教學有機地結合
一說起電子技術,人們自然會想起日常生活中比比皆是的家用電器。小到小小的手機、遙控器,大到彩電、冰箱、洗衣機,那一樣不是電子產(chǎn)品?電子技術已經(jīng)浸透到我們?nèi)粘I畹姆椒矫婷。學習電子技術也最能引起年輕人的興趣,但興趣歸興趣,真要學好電子技術這門功課,還是要下一番苦功夫的。有些學生一開始對學習電子技術這門課懷有濃厚的興趣,由于電子技術這門課的一些理論知識比較抽象,有些公式推導要涉及到高等數(shù)學,學著學著,漸漸地學生們會有些稀里糊涂起來,然后就產(chǎn)生畏難情緒,最終選擇了放棄。
電子技術是一門理論性和實踐性都很強的課程,重視實驗教學是學好電子技術的一個必不可少的環(huán)節(jié),而電子
虛擬仿真
又是實驗室操作實驗的一個重要的輔助手段。在電類本科教學大綱中就明確要求,學生必須掌握一種以上EDA軟件的應用,這是對電子類學生的基本功要求。
上面已經(jīng)講到,只要在計算機中安裝了一款先進的電子仿真軟件,就可以進行所有電子課程中的實驗仿真驗證。在學習電子技術這門課時,往往受教學課時和實驗室條件限制,不可能做大量的電子電路實驗,脫離了實驗,光學抽象的理論知識,味同嚼臘。若能一邊學習理論知識一邊進行
虛擬仿真
實驗驗證,不僅可以加深對抽象枯燥概念的理解,同時從計算機屏幕上能直觀地看到虛擬儀表顯示的實驗數(shù)據(jù)和虛擬示波器顯示的波形,變書本上死的、靜止的概念為活的、生動的、能看得見的數(shù)據(jù)和波形。比如學習高頻電子線路中,學生對同步檢波電路原理等內(nèi)容就比較難理解,而借助于MultiSIM軟件中的虛擬4蹤示波器的屏幕就可以將4種信號同時顯示出來,它們之間的相位關系也一目了然,如圖一所示。圖一中,虛擬4蹤示波器的屏幕上,從上到下第一條波形是A通道顯示的高頻載波波形;第二條波形是B通道顯示的低頻調(diào)制信號波形;第三條波形是C通道顯示的調(diào)幅波;第四條波形是D通道顯示的用同步檢波器解調(diào)出的低頻調(diào)制信號波形。
在此,特別值得一提的是,實驗室中根本不可能有4蹤示波器,只能用雙蹤示波器分兩次觀察,不能很好地比較4種波形之間的相位關系。
學生在學習電子技術時,遇到難于理解的地方,完全可以隨時在計算機上通過
虛擬仿真
實驗來驗證和理解抽象的概念。這樣學習電子技術就會顯得生動和有趣,理解了抽象的概念,自然就會對學習電子技術信心倍增。
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