单位文秘网 2022-02-24 08:20:51 点击: 次
[摘要]介绍了在电路基础课程教学中应用Electronics Workbench(简称EWB)对含受控源电路进行仿真分析的方法和实例。通过这些例子,我们可以看到EWB在教学中的广阔前景。
[关键词]EWB;受控源;仿真分析
随着计算机和多媒体技术的广泛应用,计算机仿真教学已成为培养学生工程实践能力的主要内容。90年代初加拿大Interactive Image Technologies公司推出了专门用于电子电路仿真的虚拟“电子工作台”EWB。它可以仿真模拟电路、数字电路和混合电路,具有和真实环境相一致的可视化界面。我们在计算机上进行基础验证模拟仿真实验,作为教学的补充。即能使学生增强对电路的感性认识,又能让学生掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成,也可由学生在课外利用计算机参照有关习题完成。由于它具有上述特点,目前已在电子工程设计,电子类课程教学等领域得到广泛应用。我们可以通过一些实际的设例子来体现EWB仿真软件的优越性。
1EWB软件介绍
EWB软件是加拿大 Interactive Image Technologies公司推出的专用于电子线路仿真的软件工具,能满足中小规模模拟、数字逻辑及混合电路的仿真分析需要。该软件具有如下几个特点:
(1)界面友好
该软件在Windows平台上使用,其界面与其它Windows应用软件相似,因此学生学习非常容易上手。另外,该软件采用直观的图形界面创建电路,在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,简单直观。
(2)元器件库强大,功能丰富
绘制电路图需要的元器件,电路仿真需要的测试仪器均可从软件屏幕直接获得。而且仪器的操作开关、按键与实际仪器仪表极为相似,可以实时显示测量结果。
(3)测试仪器齐全
提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器、万用表等仪器、仪表。
(4)分析手段齐全、实用
不仅可完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析,器件的线性和非线性分析等常规电路分析,而且提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析等14种电路分析方法,以帮助设计人员分析电路的性能。
2 电路举例
我们知道,独立电源的 或 与外电路无关,是独立的。而受控电源的电压或电流是不独立的,是受另一条支路的电压或电流控制的。在分析和计算含受控源的电路要考虑控制支路和电源支路,控制支路的控制量可以是电压或是电流,电源支路也可以是受控电压源或是受控电流源。因此,排列组合共有四种受控源,它们是:电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电流源、电流控制电压源。因此含受控源的电路在分析和计算要比一般电路要复杂,同时在老师讲授和学生理解、掌握方面也常常比一般电路要难。我们在计算机上进行基础验证模拟仿真实验,作为教学的补充。即能使学生增强对电路的感性认识并与理论计算结果进行对照。并且在电路的调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验把实验与理论有机的结合起来,加深了学生对理论的认识。
四种类型的受控源在EWB的信号源库中,修改受控源的控制参数只要双击所选受控源出现的对话框就可方便的修改。与电路图不同的是EWB库中受控源左半部分都有符号,当我们用EWB仿真时只要注意若是控制支路电压应将并联在控制支路元件的两端,若是控制支路电流应将 串联在控制支路中,下面就四种不同类型受控源的电路举例分析并仿真。
例一、电路如图1所示,试求电路中的 。
解:根据KVL
仿真电路如图所示:
所示,列出KVL方程如下:
仿真电路如图所示:
3 结语
通过以上举例分析可见,运用EWB软件,可方便地在计算机上进行仿真。通过改变电路参数,非常直观的显示实验结果,同时在计算机上进行基础验证模拟仿真实验,作为教学的补充,通过人机对话的方式,能使每个人都能亲自动手搭接电路,进行元件接线,参数设定。边连线,边测试,边修改,边分析,并与理论计算结果进行对照。调试和测量过程就是最好的学习过程。在这样的实验把实验与理论有机的结合起来,加深了学生对理论的认识。
参考文献
[1]王定中等.电工原理[M]. 广州:华南理工大学出版社出版, 2003.05.
[2]路而红等.虚拟电子实验室—Electronics Workbench[M].人民邮电出版社
出版,2006.01
作者简介:杨奇 女,籍贯山东单县人,1977年出生,在读工程硕士,助教。主要从事、电路、数字逻辑和模拟电路实验教学,以及电子线路CAD方面的研究。
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