一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法.pdf

本发明提出了一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，采用压控变阻器件和压控变容器件，通过压控调节方式实现对教学实验模块电路可调参数的电调。本发明采用一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法设计教学实验模块电路，通过虚拟电调操作实现对教学实验模块电路可调参数的调节，保证使学生在教学实验过程中参与电路参数调节，提高学生动手操作能力的同时，避免因操作不当等人为因素造成教学实验模块电路元器件损坏的风险。

1.  一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，其特征在于，包括：
采用压控变阻器件和压控变容器件，利用PIN二极管在正向电压下呈现出的受电流控制的可变电阻特性实现电阻的电调，利用变容二极管在反向电压下呈现的可变电容特性实现电容的电调。

2.  如权利要求1所述的一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，其特征在于，通过D/A转换器的可调输出电压实现对压控变阻器件和压控变容器件参数值的电调。

3.  如权利要求1所述的一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，其特征在于，通过控制电路实现对D/A转换器输出电压的调节。

4.  如权利要求1所述的一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，其特征在于，参照教学实验模块电路实物原型上压控元器件对应的位置设计虚拟仿真模型的虚拟可调位置和虚拟调节点，建立教学实验模块电路虚拟仿真模型和实物原型的对应关系。

5.  如权利要求1所述的一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，其特征在于，采用软件方法建立教学实验模块电路虚拟仿真模型与实物电路的对应控制关系，在软件界面上操作虚拟模块电路的虚拟仿真模型对应的可调旋钮时，以软件方法实现对教学实验模块电路的电调。

一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法
技术领域
本发明涉及教学实验领域及电学领域，特别涉及一种教学实验模块电路的虚拟电调方法。
背景技术
在电子信息类教学实验设备(如实验箱)中，为增加教学实验的趣味性并加深学生对知识点的理解、提升教学实验效果，培养学生的实践操作能力，需要对教学实验设备中的教学实验模块电路设置一些可调位置，使学生在实验过程中对某些可调参数进行手动调节。
传统的可调电路是通过可调电容、可调电阻等可调元器件实现电路参数可调设计的，如图1(b)所示，可调元器件对应的可调位置和形式如图1(a)所示，手动调节时，用无感起子等调试工具调节图1(a)中的可调旋钮1或2，实现电路可调参数的调节。
现有技术方案中，采用手动调节可调元器件的方式实现电路参数的调节，如可变电阻器、可调电容等，其具有以下缺点：
(一)可调电容、可调电阻等可调元器件的可调参数范围临界点通常不明显，学生在手动调节中很容易在达到极限值时继续沿可调方向转动旋钮，从而破坏可调元器件可调参数的临界条件；
(二)手动调节的精度较差，对高精度要求的参数很难通过手动调节准确调节到位；
(三)可调电容、可调电阻等可调元器件本身可靠性比较差，由于手动调节力量难以控制，很容易导致元器件损坏；
(四)手动调节的模块电路很容易因可调电容、可调电阻等可调元器件的损坏而损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，解决因手动调节可调电容、可调电阻等可调元器件导致参数范围临界点不明显、精度差、可靠性差及易损坏的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，包括：
采用压控变阻器件和压控变容器件，利用PIN二极管在正向电压下呈现出的受电流控制的可变电阻特性实现电阻的电调，利用变容二极管在反向电压下呈现的可变电容特性实现电容的电调。
可选地，通过D/A转换器的可调输出电压实现对压控变阻器件和压控变容器件参数值的电调。
可选地，通过控制电路实现对D/A转换器输出电压的调节。
可选地，参照教学实验模块电路实物原型上压控元器件对应的位置设计虚拟仿真模型的虚拟可调位置和虚拟调节点，建立教学实验模块电路虚拟仿真模型和实物原型的对应关系。
可选地，采用软件方法建立教学实验模块电路虚拟仿真模型与实物电路的对应控制关系，在软件界面上操作虚拟模块电路的虚拟仿真模型对应的可调旋钮时，以软件方法实现对教学实验模块电路的电调。
本发明的有益效果是：
(1)采用一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法设计教学实验模块电路，通过虚拟电调操作实现对教学实验模块电路可调参数的调节，保证使学生在教学实验过程中参与电路参数调节，提高学生动手操作能力；
(2)同时，避免因操作不当等人为因素造成教学实验模块电路元器件损坏的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统的可调参数电路原理和调节位置的对应关系示意图；
图2为本发明的教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中采用可调元器件实现参数手动可调的教学实验模块电路设计方法，因手动调节可调电容、可调电阻等可调元器件导致参数范围临界点不明显、精度差、可靠性差及易损坏的缺陷。本发明采用一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，以虚拟调节代替手动调节，实现对教学实验模块电路可调参数的调节。
本发明涉及教学实验设备中教学实验模块电路可调参数的电调设计，教学实验模块电路的可调参数电调控制设计，教学实验模块电路及可调按钮的虚拟仿真设计，以及教学实验模块电路可调参数调节与控制的软件设计。
教学实验模块电路可调参数的电调电路采用压控变阻器件替代可调电阻，采用压控变容器件替代可调电容，通过压控调节方式实现对教学实验模块电路可调参数的电调。
教学实验模块电路可调参数电调电路控制设计采用基于D/A转换器的可变电压设计方法，实现教学实验模块电路中压控可调元器件参数值的电调控制。
教学实验模块电路和可调按钮的虚拟仿真设计是以教学实验模块电路实物原型设计虚拟仿真模型，参照教学实验模块电路实物原型上压控元器件对应的位置设计虚拟仿真模型的虚拟可调位置和虚拟调节点，建立教学实验模块电路虚拟仿真模型和实物原型的对应关系。
教学实验模块电路可调参数调节与控制的软件设计采用软件方法建立教学实验模块电路虚拟仿真模型与实物电路的对应控制关系，在软件界面上操作虚拟模块电路的虚拟仿真模型对应的可调旋钮时，以软件方法实现对教学实验模块电路的电调，从而实现了教学实验模块电路的虚拟电调。
如图2所示，本发明的教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法，分别用压控变阻二极管、压控变容二极管组成的压控元器件50替代现有教学实验模块电路中的可调电阻、可调电容，利用PIN二极管在正向电压下呈现出的受电流控制的可变电阻特性实现电阻的电调，利用变容二极管在反向电压下呈现的可变电容特性实现电容的电调；采用基于D/A转换器的可变电压设计方法设计控制电路30和D/A转换器40，根据教学实验模块电路可调参数的电调范围设计控制电压的范围，通过D/A转换器40控制施加在压控元器件上的电压，实现压控可调元器件参数值的调节与控制；采用基于教学实验模块电路实物模型的虚拟仿真设计设计方法，以教学实验模块电路实物原型上压控元器件对应的位置设计虚拟仿真模型20及虚拟可调位置可调旋钮1或2，并设计可调旋钮的虚拟放大模型10，以软件方法建立教学实验模块电路虚拟仿真模型和电路实物原型的对应关系。
需要对模块电路可调参数进行调节时，在软件界面上操作虚拟模块电路的虚拟仿真模型对应的可调旋钮，弹出可调旋钮的虚拟放大模型10，调节可调旋钮的虚拟放大模型10时，根据旋钮调节的范围或位置，软件驱动对应的教学实验模块电路的可调参数电调控制电路，通过D/A转换器40产生一个对应的控制电压施加在压控元器件的电压控制端，实现对教学实验模块电路的电调。
本发明的优点在于采用一种教学实验模块电路可调参数的虚拟电调方法设计教学实验模块电路，通过虚拟电调操作实现对教学实验模块电路可调参数的调节，保证使学生在教学实验过程中参与电路参数调节，提高学生动手操作能力的同时，避免因操作不当等人为因素造成教学实验模块电路元器件损坏的风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。