LabView在模拟电子技术实验中的应用

李淑明 姜玉亭 李晓冬 蔡春晓

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

LabView在模拟电子技术实验中的应用

李淑明 姜玉亭 李晓冬 蔡春晓

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

模拟电子技术实验是理工科电类专业非常重要的一门理论与实践相结合的基础实验课程，在学生的培养中起到非常重要的作用。文章首先列举LabView特点，然后通过实例分析和讨论LabView在模拟电子技术实验中单级放大电路实验模块教学中应用，让学生能更好的理论联系实践，提高学生设计能力、分析问题和解决问题能力，从而提高实践能力。

模拟电子技术实验；LabView；实践能力

1 引言

模拟电子技术是一门理论与实践结合紧密的课程，模拟电子技术实验作为高等理工科院校的电类各专业本科生必修的一门非常重要的基础课程，既是模拟电子技术理论课程的实践和应用，又是后续专业课程的铺垫和桥梁，还是训练学生基本实验技能、培养工程意识和创新能力，以及提高学生综合素质的重要环节[1]。

现在大多数学校都建设了软件仿真实验室，有了这些实验室，学生可以在实验室先对需要完成的实验进行理论分析和研究，然后去硬件系统上进行硬件实验，将硬件系统上测量的数据与软件仿真获得的数据进行比较和分析，这样就更能加深理论学习和分析问题的能力。在这些软件仿真实验室中，LabView虚拟实验室的优点就尤为突出，其可以随时使学生应用仪器对实验进行操作，真正做到理论与实践详解的授课方式，实现一边上课一边操作实验，学生能现场操作仪器，马上检验理论知识，强化了教学效果。学生还可以利用课余时间反复操作仪器，老师就不用担心仪器被破坏了或者担心安全问题。LabVIEW虚拟实验室能够复现电子技术实验室的内容，可以实时监测实验的动态情况和实现原理，为学生们提供大量的实验机会。LabView虚拟实验室的发展，对实现理论与实践相结合有很大的帮助，不仅能提高学生的创新能力，而且还节约成本。

2 LabView的概述

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是[2]：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。特点如下[2]：

（1）尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。

（2）可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。

（3）用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

（4）LabVIEW 是一种图形化的编程语言的开发环境，图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。

3 LabView在模拟电子技术实验教学中的应用

模拟电子技术实验分为 8个实验模块，本文主要介绍LabView在单级放大电路中的应用，单级放大电路由NPN晶体管VT、集电极电阻Rc、基极电阻Rb1、Rp、Rb2、发射极电阻由Re1和Re2，耦合电容C1、C2和旁路电容C3组成，电源电压为VCC。信号电压经电容C1耦合，由基极和发射极之间输入。放大后的电压Uo从集电极和发射极之间输出，经电容C2耦合至负载电阻RL。电路的结构图[3]如图1。

图1　单级放大电路原理图

3.1LabVIEW实现静态和动态工作点计算

单级放大电路要工作在放大状态，必须选择合理的静态工作点。通过LabVIEW的运算功能，就可以快速的计算出电路的静态工作点，从而能直观的判断，晶体管的工作状态。首先设计LabVIEW的前面板，前面板由输入控件和输出控件构成如图2，输入控件用于输入电路中的参数，显示控件用于显示计算的结果。后面板的设计如图 3，利用LabVIEW中的条件结构控制程序的流程，条件结构相当于C语言中的“if.....else”语句。通过一个按钮控制选择器来控制程序运行，在条件结构里运用LabVIEW函数选板中的“数学-数值”，里的加减乘除按照以下公式的运算关系计算出基本放大电路的静态工作点以及动态参数根据图 1可以推断出下列相关公式[3][4]：

图2　输入输出前面板图

图3　单级放大电路程序框图

3.2单级放大电路LabVIEW前面板设计

本文设计单级放大电路实验的前面板由五部分组成，第一个部分是用来显示共射放大电路的波形图。第二个部分是电路的输入参数设置，用来计算静态工作点和动态工作点。第三部分是中间的数据结果的显示，用来显示静态和动态工作点；第四个部分是用于选择信号的采集通道，以及显示所采集到信号的参数包括频率、幅值。第五个部分是用来配置采集设备与电脑连接的串口信息和关闭程序运行，单级放大电路前面板如图4所示。

图4　单级放大电路前面板

3.3输出结果分析

从图5结果的波形图可以看出，输出的电压比输入的电压放大了好几倍，而共射单级放大电路有个特点，就是输出电压与输入电压的相位相反。但是从表面上看，并不明显含三极管的集电极电流，似乎表明电压放大倍数Au与晶体三极管的集电极电流大少无关。其实不然，因为三极管的动态电阻rbe与三极管静态发射极电流（也可以表示为集电极电阻）IEQ有关，静态电流IEQ增加时rbe变小，这导致电压放大倍数的增大。因此一个共发射极放大电路的电压放大倍数是和三极管的静态集电极电流有关的，电流增加时，放大倍数也增加[3]。

图5　单级放大电路输出输入波形图

4 结束语

利用 LabView虚拟实验体系[5]，只要一台计算机，学生就能随时随地的对本次实验的LabView实验平台进行设计，通过这个设计自主进行仿真实验，从而提前对本次实验理论知识进行研究，再与通过硬件系统实验所获取的实验数据进行分析比较，从而达到提高学生分析问题、设计电路能力，进而达到提高实践动手能力。

[1] 晏湧.模拟电子技术实验教学改革的探索与实践[J].实验室技术与管理,2012,29(4):288-290.

[2] 陈国顺,张桐.精通LabVIEW程序设计[M].北京:电子工业出版社,2012.

[3] 康华光.电子技术基础(模拟部分)第四版[M].北京:高等教育出版社,1999.

[4] 李淑明.模拟电子技术实验·设计·仿真[M].成都:电子科技大学出版社,2010.

[5] 刘宏波.LabVIEW 在通信原理课程中的应用[J].实验科学与技术,2009,7(1):15-17.

Research on application of LabView in analog electronic technology experiment

Analog Electronic Technology Experiment is the basis of experimental electric Specialty important a combination of theory and practice in engineering, play a very important role in the students' culture, this paper include LabView characteristics, and then analyzed and discussed by example LabView single stage amplifier circuit experiment modules Teaching in Analog Electronic technology Experiment, to enable students to better integrate theory with practice, improve students' ability to design, analyze problems and problem-solving skills, thereby enhancing the ability in practice.

Analog electronic technology experimen; LabView; practical ability

TN710.9

A

1008-1151(2015)09-0154-02

2015-08-15

“电子技术实验教材建设”（ZJW11060）；“基于超宽带雷达电磁特征的隐藏人体目标探测技术研究”（2013jjAA70025）。

李淑明（1973－），女，江西九江人，桂林电子科技大学教学实践部高级实验师，研究方向为数字图像处理。