可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱改造

改造者：李 瑩　張晶晶　李正美　房 鷹　魯 雯

可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱改造

改造者：李 瑩張晶晶李正美房 鷹魯 雯

“元器件可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”是功能單一、布局簡(jiǎn)單、連接方便且元器件全部可見(jiàn)的?！霸骷梢暬M電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”做到了讓同學(xué)可以一目了然，可以讓同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的原理、功能、特性等能更好地掌握。而且“元器件可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”電路簡(jiǎn)單，降低故障，維修方便，這樣可以避免一些浪費(fèi)，節(jié)約大筆經(jīng)費(fèi)。

功能需求

問(wèn)題

作為一名大學(xué)生，從學(xué)生的角度講，模擬電子實(shí)驗(yàn)箱在學(xué)習(xí)過(guò)程中扮演著非常重要的角色，是在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中直接接觸到的，對(duì)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理都非常重要。模擬電子實(shí)驗(yàn)箱是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中直接接觸的東西，然而原來(lái)的實(shí)驗(yàn)箱只能看到復(fù)雜的電路圖，電子元器件全部安裝在電路板的反面，而且連線以及電子元器件都非常的繁雜，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中見(jiàn)到的只是簡(jiǎn)單地元器件符號(hào)和連接孔，學(xué)生只需要簡(jiǎn)單地連線，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以完成實(shí)驗(yàn)，不能見(jiàn)到實(shí)際的電子元器件，這顯然失去實(shí)驗(yàn)本身的意義。學(xué)生即使能看到元器件也不清楚是什么元器件，不能與電路圖一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，更不知道元器件在電路中起到的作用，更不會(huì)理解實(shí)驗(yàn)原理，所以對(duì)原有實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行改造是非常有必要的。這樣做完實(shí)驗(yàn)真正培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，學(xué)生的素質(zhì)可以得到鍛煉和提升，為以后的學(xué)習(xí)和工作都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1　功率放大電路電路圖

重要性

由于在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中看不到實(shí)驗(yàn)元器件，很多學(xué)生只能從課本中了解一些實(shí)驗(yàn)元器件的大致情況，而在實(shí)際中見(jiàn)到時(shí)也不知道是什么元器件。所以在實(shí)驗(yàn)中讓同學(xué)可以看到元器件非常重要，不僅可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)元器件了解元器件的特性，更能幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步的了解。

實(shí)驗(yàn)箱的制作

實(shí)驗(yàn)箱簡(jiǎn)介

“元器件可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”在原有模擬電子實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，主要是把元器件從原來(lái)電路板的反面安裝到了電路板的正面，從而展示給同學(xué)們的不再是復(fù)雜難懂的元器件符號(hào)和復(fù)雜的電路圖，而是實(shí)實(shí)在在的元器件實(shí)物和清晰易懂的電路圖及連線，使同學(xué)們對(duì)元器件有了了解，而且在此基礎(chǔ)上也能更容易的理解電路原理，更加容易得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且也能更快的達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。為了避免在?shí)驗(yàn)過(guò)程中不小心對(duì)實(shí)驗(yàn)元器件的損壞，在電路面板上方做一個(gè)透明的罩殼蓋在上面，這樣在保證清晰看清電路的基礎(chǔ)上可以避免對(duì)元器件的損壞，減少的維修的次數(shù)，也避免了不必要的浪費(fèi)。

實(shí)驗(yàn)箱制作過(guò)程

進(jìn)行電路設(shè)計(jì)——繪制印刷電路板——繪制的電路板加工——電子元器件等耗材的購(gòu)買——電路板的焊接及測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)箱電路圖

圖2　分立電路

技術(shù)指標(biāo)

電源電壓接交流電220V，模擬電路實(shí)驗(yàn)區(qū)VCC接+12V，VEE接-12V。根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路要求，在接入相應(yīng)的電源的時(shí)候要注意電源的極性。連接線路的時(shí)候要切斷電源，防止操作失誤損壞元器件。工作環(huán)境溫度-10℃～40℃，相對(duì)濕度≤85%（25℃）。函數(shù)信號(hào)源：頻率范圍為10HZ～500kHZ；幅值為0～12Vp-p。

元器件的選取

電路板設(shè)計(jì)完成之后，選擇合適的元器件進(jìn)行電路連接，元器件的選擇包括電容、電阻、電感、二極管、三極管、集成電路等多種元器件。在進(jìn)行元器件的選擇時(shí)，不但要注意電路本身的要求，還要考慮元器件固有性能和特性參數(shù)，根據(jù)不同環(huán)境，比如溫度、濕度、信號(hào)頻率、工作電壓等所發(fā)生的變化情況，要確保每一個(gè)電路都具有一定的穩(wěn)定性，這樣才能保證實(shí)驗(yàn)箱的功能穩(wěn)定。

結(jié)束語(yǔ)

“元器件可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”主要是把元器件安裝在電路面板的正面，展示給同學(xué)的不在僅僅是復(fù)雜難懂的原件符號(hào)，而是實(shí)實(shí)在在的元器件實(shí)物。采用本套可視化模擬電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以直接看到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)元器件，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情和對(duì)元器件的興趣，在做完實(shí)驗(yàn)之后留在腦子里的不在只是復(fù)雜的電路圖和雜亂的連線，而是清晰的知道每一個(gè)元器件的位置以及所起到的作用，這樣可以幫助同學(xué)更加直觀的了解電路的走向，理解電路的作用，并且加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象特性的了解，在日后的應(yīng)用中不再是一頭霧水，為以后的工作奠定了基礎(chǔ)。

李 瑩張晶晶李正美房 鷹魯 雯

泰山醫(yī)學(xué)院

李瑩（1994－）女，本科生，山東省青州市人，泰山醫(yī)學(xué)院放射學(xué)院；共同第一作者：張晶晶（1993－）女，本科生，內(nèi)蒙古錫盟人，泰山醫(yī)學(xué)院放射學(xué)院；通訊作者：李正美（1979－）女，講師，碩士。主要研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.07.023

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（No.201510439161），泰山醫(yī)學(xué)院2015年學(xué)生自然科學(xué)類科研計(jì)劃課題