虚实融合的选频放大电路远程实验平台设计与实现

发布时间：2018-10-04 19:22

【摘要】：教学效果的实现离不开实践能力的培养,实验是帮助学生加深对所学理论知识的理解以及增强动手能力的一个重要环节。随着系统电路复杂程度不断提高,借助于电路仿真工具,提高学生工程设计能力及解决实际问题能力已成为一种必然趋势。目前许多高校的实验室以验证性实验为主,而虚拟仿真实验仅作为一种课外自主训练的辅助形式存在,“虚”和“实”在教学环节上是分离的。虚拟仿真实验具有设置电路参数灵活,即刻观察参数变化对电路性能影响的优点弥补了硬件电路参数改变困难的不足,融合计算机网络技术、虚拟仿真技术及虚拟仪器技术构建虚实融合的远程实验平台已成为一种迫切需要。论文以NI ELVIS为硬件平台、Multisim为仿真引擎、LabVIEW为实验开发工具,设计实现了一款虚实融合通信电路实验平台。该平台将基于Multisim的电路性能仿真分析与基于ELVIS平台的物理电路性能实测紧密结合,实现虚实电路的融合。此外,利用LabVIEW的Web发布技术实现对虚实融合平台的远程访问。首先,论文介绍了选频放大电路的基本原理及选频放大电路的设计。利用Multisim构建了放大电路的仿真模型,并借助其强大的仿真分析功能对选频放大电路静态偏置电路的设置及交流特性展开了深入研究。通过仿真分析,找出了影响放大电路直流和交流特性的关键电路元件及其参数设置依据,为后续完成放大电路虚实融合实验平台的开发奠定了基础。其次,结合仿真分析结果对电路进行优化,并完成了pcb板设计及硬件电路的实现,主要包括单、双调谐选频放大电路、放大电路远程切换、硬件电路与nielvis平台通信接口的设计。然后,利用labviewmultisim联合仿真,将labview的数据自动采集、测量、显示功能与multisim的强大电路分析功能相结合,完成了自动化分析测试平台的开发。通过该平台,用户可以设置电路元件参数并非常直观地获取电路参数改变对电路性能的影响。紧接着,通过在labview中采用动态调用子vi技术实现虚实融合实验界面的开发,在平台实验界面中可以完成对放大电路的仿真分析以及对连接在elvis平台上的硬件电路进行控制及测试。最后,利用labview的web发布技术完成虚实融合实验平台的远程接入,用户可以远程登陆实验平台,在实验界面中设置电路元件参数来进行电路性能研究以及完成硬件电路的性能测试。论文通过将multisim、labview等一系列软件和ni教学实验室虚拟仪器套件(nielvis)集成在同一个平台上,用户只需访问web服务器,经登录界面验证后即可进入到该远程实验平台,然后根据各自的需求完成相应实验内容,而且无需购买、安装相应的软硬件,即可实现资源共享,大大节省了实验资源。论文设计实现的远程实验平台可用于通信电路的理论与实践教学中,这种新型的实验教学方式不仅突破了课堂的时间限制与实验空间的限制,而且对鼓励学生开展自主学习的远程实验开发与应用做了有益的探索。对实验平台各功能模块的测试结果表明,该系统人机交互界面友好、使用方便、性能稳定,达到了预期设计目标。
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【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN70;TP311.52

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