EWB在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用

王奎奎 甘輝 楊秋慧 于健海

摘 要 針對(duì)傳統(tǒng)的高頻電子線路實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生無(wú)法了解電路原理，本文將計(jì)算機(jī)輔助仿真軟件EWB引入到理論教學(xué)中，利用EWB對(duì)所學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)逐一驗(yàn)證，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生利用EWB自主設(shè)計(jì)電路的能力。本文主要闡述傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，分析了EWB功能和特點(diǎn)，及其輔助實(shí)驗(yàn)的一些典型應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 EWB 仿真實(shí)驗(yàn) 教學(xué)方法 高頻電子線路

中圖分類號(hào)：G424.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

高頻電子線路是理工類專業(yè)理論和實(shí)踐性較強(qiáng)的一門專業(yè)課，該課程理論內(nèi)容較多，幾乎涵蓋無(wú)線通信系統(tǒng)中的發(fā)射和接收機(jī)的所有高頻電路。傳統(tǒng)授課過(guò)程是先理論后實(shí)踐，實(shí)踐環(huán)節(jié)采用實(shí)驗(yàn)箱，同時(shí)配有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生不需要搭建電路和了解電路原理，在實(shí)驗(yàn)?zāi)K的相應(yīng)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，就可以完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐中無(wú)法掌握和理解電路原理，實(shí)驗(yàn)效果不理想。針對(duì)傳統(tǒng)高頻電子線路授課的局限性， 在理論教學(xué)中引入EWB仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)學(xué)生都能親自動(dòng)手連接電路和參數(shù)設(shè)定。幫助學(xué)生理解高頻電子線路中的理論知識(shí)和電路原理，同時(shí)配合實(shí)驗(yàn)箱再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 EWB的典型應(yīng)用

并聯(lián)諧振回路在高頻電子線路中占據(jù)舉足輕重的作用，其作用由其特點(diǎn)決定的。一，工作處于諧振狀態(tài)，作為選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;二，工作處于失諧狀態(tài)，此時(shí)呈現(xiàn)感性或者容性，與電路中其他電感和電容一起，滿足三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩條件，形成正弦波振蕩器;三，工作在失諧狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)幅頻變換、相頻變換，構(gòu)成角度調(diào)制與解調(diào)。利用EWB軟件仿真LC并聯(lián)諧振回路。如圖1為RLC并聯(lián)諧振回路

并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)如下：

（1）諧振時(shí)，電路呈現(xiàn)純阻性;

（2）流過(guò)電阻的電流最大，且與外施電流相等;

（3）諧振時(shí)，流過(guò)電感的電流IL和流過(guò)電容的電流IC大小相等，方向相反。根據(jù)此特點(diǎn)，利用EWB仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證。

從原理圖中，輸入信號(hào)為電流10mA，頻率157.1Hz的交流信號(hào)。經(jīng)過(guò)RLC諧振回路，根據(jù)諧振回路中電感和電容參數(shù)，可以得到諧振頻率f0=≈157.1Hz，此時(shí)電路可以發(fā)生諧振，電路呈現(xiàn)純阻性，流經(jīng)電阻的電流最大，近似等于電流源電流10mA，流入LC諧振回路的電流極小，約為14.53uA。此時(shí)改變輸入信號(hào)的頻率為110Hz時(shí)，流過(guò)電阻、電感和電容的電流分別為1.239mA、19.26mA和9.543mA;輸入信號(hào)頻率130Hz時(shí)，流過(guò)電阻、電感和電容的電流分別為2.32mA、30.86mA和21.13mA。高于諧振頻率時(shí)，輸入信號(hào)頻率為170Hz，流過(guò)電阻、電感和電容的電流分別為4.986mA、50.70mA和59.36mA;輸入信號(hào)頻率為190Hz，流過(guò)電阻、電感和電容的電流分別為2.312mA、21.03mA和30.76mA。

從以上數(shù)據(jù)可以看出輸入信號(hào)頻率為157.1Hz時(shí)，流經(jīng)電阻的電流最大，低于或者高于諧振頻率點(diǎn)時(shí)，流經(jīng)電阻的電流減小;在低于諧振頻率時(shí)，流經(jīng)電感的電流IL大于流經(jīng)電容的電流IC，說(shuō)明此時(shí)在該頻率下，感抗值小于容抗值，即 L<0，LC并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)感性;在高于諧振頻率時(shí)，流經(jīng)電感的電流IL小于流經(jīng)電容的電流IC，說(shuō)明此時(shí)在該頻率下，感抗值大于容抗值，即 L>0，LC并聯(lián)諧振回路呈現(xiàn)容性。

2 EWB軟件在實(shí)踐教學(xué)的意義

高頻電子線路是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤其重要。用于EWB軟件可以清晰地了解每一個(gè)電路的作用，打破傳統(tǒng)試驗(yàn)箱無(wú)法了解電路模塊的限制;同時(shí)利用該軟件在修改參數(shù)時(shí)，不用擔(dān)心對(duì)試驗(yàn)箱中元器件和儀器損傷，降低實(shí)驗(yàn)成本，引導(dǎo)學(xué)生做一些探索性實(shí)驗(yàn)。

3總結(jié)

本文討論了高頻電子線路在傳統(tǒng)教學(xué)中遇到的困境以及如何利用EWB仿真軟件快捷、高效地輔助理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)對(duì)RLC并聯(lián)諧振回路的討論，展現(xiàn)了EWB在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)：在課堂上可以動(dòng)態(tài)顯示，仿真并且快捷地修改電路參數(shù)，加深學(xué)生對(duì)電路原理的理解。

基金項(xiàng)目：體驗(yàn)性教學(xué)在計(jì)算機(jī)專業(yè)課程中的應(yīng)用項(xiàng)目（Wyjg2017B026）的研究成果。

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