基于NIELVISII+平臺的精密整流電路綜合虛擬實驗項目設計

郭孟杰 茅靖峰 劉婉鈺 朱寧遠 周陳輝

摘 ?要 為了增強精密整流電路實驗的教學效果，設計一種基于NI ELVIS II+平臺的綜合實驗項目和虛擬實驗平臺。該平臺擁有硬件與軟件組合成一體的、完整的教學實驗室虛擬儀器套件，可以完成理論與實踐、元件與系統、驗證與分析等多角度相結合的綜合性實驗設計。該項目有助于增強學生自主學習的積極性，提高學生的實踐創新能力，達到良好的教學效果。

關鍵詞 精密整流電路;虛擬實驗;NI ELVIS;LabVIEW;Mul-tisim

中圖分類號：TP391.9 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0112-04

Design of Comprehensive Virtual Experimental Project of Preci-

sion Rectifying Circuit based on NI ELVIS II+Platform//GUO Mengjie， MAO Jingfeng， LIU Wanyu， ZHU Ningyuan， ZHOU Chen-

hui

Abstract In order to improve the teaching effect of precision rectifier

circuit experiment， a comprehensive experiment project and a virtual

experiment platform based on NI ELVIS II+ platform were designed.

The platform has a complete set of virtual instruments for teaching

laboratories， which combines hardware and software. It can com-plete the comprehensive experimental design from the perspectives of theory and practice， components and systems， verification and

analysis. This project helps to enhance students initiative in indepen-

dent learning， improve students practical and innovative ability， and achieve good teaching results.

Key words precision rectifier circuit; virtual experiment; NI ELVIS II+; LabVIEW; Multisim

1 引言

目前，我國高校的電子技術課程實驗大多采用實驗箱實現，雖然可以較成功地完成配套課本中的驗證性實驗項目，但受限于實驗箱上的插槽數量、元器件種類以及設計功能，學生想要進一步拓展與延伸實驗內容，開展綜合性和探究性實驗常常受到限制，不利于動手操作能力、綜合實踐能力、應用分析能力以及創新意識的培養[1-2]。因此，為了提高電子技術實驗課程的教學質量，彌補學生不能自由選擇元器件、自行設計搭建電路的弊端，現將NI ELVIS II+平臺引入實驗教學中。

美國NI公司教學實驗室虛擬儀器套件集成了12個常用儀器，提供了NI ELVIS II+原型板，可用于動手設計及原型設計，彌補了傳統實驗箱的不足，給予學生實踐創新的機會。本文針對電子電路實驗教學的特點，應用NI ELVIS

II+平臺開發了精密整流電路實驗?，F以“基于NI ELVIS II+平臺的精密整流電路綜合虛擬實驗項目設計”為例，說明其設計過程。

2 NI ELVIS II+平臺簡介

NI ELVIS II+是由美國國家儀器有限公司（National Instruments，簡稱NI）于2008年6月推出的一種將硬件和軟件組合成一體的、完整的教學實驗室虛擬儀器套件。該套件集合了12種常用的實驗儀器，包括示波器、數字萬用表、函數發生器、數字讀取器、波特分析儀等。NI ELVIS

II+可通過USB接口與PC連接，實現快速易用的測量采集及顯示。作為基于NI LabVIEW圖形化系統設計軟件，NI ELVIS II+能夠發揮虛擬儀器技術的靈活性及自定義功能，為電子電路、測試測量、控制、信號處理和通信等課程課堂和實驗室教學提供了領先的教育平臺[3]。

實驗所設計的精密整流電路綜合虛擬實驗平臺主要由Multisim仿真軟件、NI ELVIS II+儀器、NI ELVIS II+原型板、LabVIEW應用軟件組成，總體設計理念圖如圖1所示。

該實驗項目的主要過程為：學習精密整流電路理論知識，將設計完成的電路在Multisim中進行仿真驗證;

查閱NI公司的產品說明書和用戶手冊，熟悉NI ELVIS II+

平臺中各引腳與接口的功能及使用方法;在NI ELVIS II+

原型板上搭建精密整流硬件電路;采用NI LabVIEW開發工具，設計精密整流輸入輸出虛擬測試軟件;虛擬測試平臺上分析實驗波形，驗證實驗結果;修改軟硬件參數，重復上一步，獲得對精密整流電路的進一步理解。

3 精密整流電路的設計

設計內容 ?實驗電路將二極管置于運放的負反饋回路中，使二極管與運放結合起來，實現對弱小信號的精密整流或線性整流。實驗電路的設計可以使學生對精密整流電路的原理得到鞏固與深化，更加形象地認識集成運放的特性和電路模型，掌握NI ELVIS II+的實際應用技能。