虚拟仪器在电子技术教学、实验中的应用前景

随着电子技术的飞速发展，新器件与新的实验方法层出不穷，传统的实验教学方法有点落后于时代的发展。为此，各大院校相继建立起电子电工实验中心与EDA教学实验室，确立了实际操作与计算机模拟仿真相结合的实验教学方式，利用现代科技条件并充分挖掘现有仪器设备的潜力，从培养学生运用知识和提高实际工作能力出发，突出创新教育，注重对学生创新能力的培养，形成一个灵活多样、适应不同层次、不同专业要求的新型的实验课教学体系，以适应面向21世纪人才培养的需要。 EDA技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。电子设计自动化教学的计算机化以及电子实验的数字化、计算机化是毫无争议的发展趋势。利用当今最先进"ELECTRONICS WORKBENCH"、"PSPICE"等电子电路设计软件以及一些自动设计软件，完成电子电路的计算机辅助设计、超大规模集成电路设计实验、现场可编程门阵列（FPGA）和可编程逻辑器件（PLD）的实验以及印刷电路板（PCB）的设计。学生在计算机上完成电路设计计算、电路模拟和印刷电路板设计，并在实验室完成实际制作。在电路测试和故障查询时，应用虚拟仪器技术，对各种实际典型电路的分析、对实际参数的测量等，充分利用虚拟仪器的优势，培养学生设计电路系统的能力和实际操作的能力。以上这些教学的新手段早已稍稍地走进了我们电子技术的课堂和实验室，正在改变着电子技术教学的传统模式，这也是时代发展，现代教育技术发展的必然。虚拟仪器在教学中的应用在电工电子实验室的建设中，教师普遍反映实验室常规设备有的已经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果配置常规仪器、仪表，学校财力难以支付，也不符合目前学校的实际。而且，随着测试仪器的数字化、计算机化的发展趋势，传统测试仪器渐浙有被取代的趋势。如果运用虚拟仪器技术，以微机为基础，构建集成化测试平台，代替常规仪器、仪表，不但满足电工电子实验教学的需要，而且将这批微机可做为其他有关计算机课程教学用机，大大提高了设备利用率，降低了实验室建设的成本。当前应该解决的是如何使虚拟仪器和现有仪器配合，挖掘现有仪器的潜力，达到逐步淘汰和取代传统仪器的目的。以下列举两种实验室建设方案，以作比较：（表格）

方案	水平	配置	单价元/套	评价
1	常规	示波器、频率计、逻辑分析仪、频谱分析仪	35000	设备使用率低，资源浪费大，测试手段繁琐复杂。
2	先进	计算机一台、混合信号示波器RVO2100L一台	12000	一机多能、使用方便，支持二次开发。符合仪器的发展方向设备利用率高，还可以用于计算机其他方面的教学.

应用虚拟仪器技术，该测试平台可对电路进行以下实际测量：
1．数字存储示波器。波型显示、测量和存储
2． 16踪逻辑分析仪。分析逻辑时序。
3．可实现频率、周期、电压等的自动测量功能。
4．可对信号进行频谱分析。
5．可观测李沙育图形。总之，电子测试仪器的数字化、计算机化是发展方向，是电子实验室的最佳选择。目前国家正在加大对教育的投入，正是革新实验室装备的黄金时期，同时，虚拟仪器的出现，也使我们以不大的代价赶上国外电子实验室的最先进水平成为可能。通过使用虚拟仪器，学生可以在相同课时内同时学习电子技术和计算机的使用技巧。不但掌握了通用电路的测试技巧，加强对电路原理的理解，同时还接触了先进的技术，从一个更高的起点面对明天的世界。由于虚拟仪器开放的数据结构以及EDA的紧密联系，在数据的处理或二次开发过程中，更可从多方面训练加强学生综合能力，使他们的动手能力与理论基础同时得到提高。 ()