运放电路特性研究虚拟实验的开发

摘要

随着我国高等教育体制的改革和高校招生规模的不断扩大，原有实验资源已陷入严重不足的境况，传统实验教学模式越来越难以适应时代发展的需求。由于计算机技术的迅猛发展，虚拟实验应运而生。将虚拟实验运用到运放电路实验教学中，既有效的延伸了实验的时间和空间，也完成了常规硬件运放电路所无法实现的实验。因此，借助计算机开发运放电路特性研究虚拟实验具有重要的意义。
　　 论文首先从建立一个可操作的虚拟实验平台入手，通过对具体的编程软件，虚拟理论以及相关技术的分析和研究，选择ActiveX技术作为虚拟实验元器件的开发方法，并选用VC++的MFC框架结构作为虚拟实验开发的平台。
　　 其次，利用各学科知识以及实测数据和元器件手册中的数据建立运算放大器及相关元器件的温度和湿度模型，并利用程序将元器件特性和各个参数模型嵌入到开发的元器件控件中。通过Microsoft MFC对这些元器件控件的调用和编程，在功能上实现了查看元器件各个参数、动态拖拽和旋转元器件、编辑元器件的属性以及搭建运放电路的等，并生成用于描述电路拓扑结构和储存器件参数的器件信息表。
　　 最后，后台仿真计算利用目前比较常用的改进节点法来建立电路方程，并将元器件各个参数温湿度模型和器件信息表内容一起进行计算和存储，以实现对电路方程的自动求解和温湿度下运放电路特性的仿真。在此计算过程中采用了MATLAB强大的计算功能，以提高运算精度和运行速度。
　　 基于运放电路特性研究虚拟实验开发的两部分，虚拟实验平台搭建和不同温湿度下运放电路特性仿真已基本完成。高度仿真实际环境的运放电路特性被引入了虚拟实验，既完成了常规硬件运放电路所无法实现的实验，又在一定程度上降低了器件的毁坏率；同时加深了学生理解和掌握运放理论知识，提高了学生实验效率与质量。