你的模拟发现可能未被充分利用

你是一个模拟发现仅使用它作为电路工具的用户？或者您在印象中，模拟发现专门用于介绍工程课程？

如果上面的任何一个属于你，你可能没有充分利用模拟发现的功能。根据一篇来自密尔沃基工学院在美国，许多用户并没有意识到这款功能强大的产品的全部潜力。

本文突出了介绍性电路课程中模拟发现的普遍性，挑战模拟发现的想法仅仅是一年的工具。它通过展示在包括电磁，数字信号处理，信号和系统，通信和控制系统课程的上层课程中使用相同工具的有效性来说明设备的潜力。

“工程教育文献对模拟探索委员会表现出了很大的兴趣，尽管到目前为止重点放在较低水平的课程上。特别强调的是入门电路和数字逻辑课程，其中模拟发现板被用作简单的示波器/信号发生器的替代品。”

- - - - - -Steven S. Holland, Cory J. Prust, Richard W. Kelnhofer和Jay Wierer

作者断言，可移植性和先进的功能模拟发现是什么，使它成为这样一个强大的工具在课程。然而，该工具的成功实现取决于对模拟探索的技术限制的理解，如何在其范围内设计实验，并将经验与课程中适当的地方联系起来。本文详细讨论了解决这一问题的方法。

它的吸引力模拟发现近年来，课程有所增加，主要部分是普遍存在的笔记本电脑和电脑在校园里（它不再是学生拥有电脑的障碍）。在使用低成本微控制器平台的许多嵌入式系统课程中已经证明，作为计算机或“移动演播室”的呼吁作为计算机或“移动工作室”的吸引力。该便携性允许讲座和作业实验，可能没有实验组件的课程。此外，与计算机的直接接口具有一些优点：测量数据可以容易地将数据文件输出到计算机上的数据文件，允许进行处理或绘制的数据，学生可以编写脚本以自动化测量。

在设计实验时，必须考虑到技术上的限制，但重要的是要注意，对于许多实验来说，这些规范是可以接受的。每一个电气工程实验都不需要工业级别的校准测量能力，模拟发现板的教育效益超过了对测量的绝对保真度的需求。

然后，本文通过直接的例子，在哪里特征的模拟发现与高水平课程匹配良好。作者给出了一个例子，然后对每个课程进行了实验室实验。

这是报纸上的一些样本!

在电磁学:

目标：学生直观理解传输线(t线)的概念。
需要模拟发现功能：示波器，波形发生器和网络分析仪。

实验室的例子:
学生在时域用50欧姆同轴电缆测量输入阻抗。这探讨了使用各种电阻负载的电缆振铃、反射和延迟。学生解释为什么万用表不能测量电缆的正确特性阻抗。该实验为演示电缆延时、其与长度的关系、负载阻抗和时间反射(TDR)概念引起的波幅变化提供了机会。作者提供了进一步的测试，包括沿同轴电缆未知故障的位置。使用网络分析仪功能模拟发现，学生可以测量量值和相位。他们也可以用这个功能来观察其他的电磁现象，如电感线圈中的耦合，紧密间隔的平行t线之间的串扰和寄生阻抗。在这些实验中，唯一的限制是选择自共振频率低于[30MHz]带宽的元件。作者将这种限制列为加强集中分量近似的机会，这种近似在较低的频率下经常被认为是理所当然的。

在电子产品：

目标:年代提纯深化他们对整流电路和放大器概念的理解。
需要模拟发现功能：示波器，波形发生器，网络分析仪，频谱分析仪和电源(如果使用)模拟发现）。

例如实验室：
学生首先用运放和模拟发现网络分析仪测量传递函数(这项任务通常很繁琐，因为学生必须逐点记录，但使用分析仪只需要几秒钟)。然后学生可以用不同类型的放大器进行实验，将测量结果与理论结果进行比较。网络分析仪有几个内置的滤波器功能，让学生看到运放闭环输出电阻的频率依赖关系。接下来，学生可以研究电压放大器的波形失真(THD)。学生应该评估THD上的各种剪辑水平，以发展对实际放大器的理解(大多数放大器在某种程度上是非线性的，这不同于课程中经常关注的理论线性放大器)。然后，学生可以使用频谱分析仪从频率的角度来检查全波桥式整流器。将波形发生器与频谱分析仪相结合，学生可以实验滤波器，强化傅里叶概念，并强调整流电路如何产生新的频率成分。

在数字信号处理中:

目标：与理论预测和模拟相比，学生访问他们的过滤器实现的特征和性能。
需要的模拟发现功能:网络分析仪和波形发生器。

实验室的例子:在DSP课程期间，要求学生设计在实时DSP硬件上运行的实现和测试数字滤波器。学生使用网络分析仪测试他们的设计并调试其实现。学生探索抗别滤波器施加的带宽限制的概念，并与理论相比调查系统中的相位响应。

在信号与系统中:

目标:在作者所在的机构，这门课程没有实验部分。然而，允许学生可视化卷积积分和使用FFT功能有助于增加课堂体验。
需要的模拟发现功能:网络分析器，波形发生器和示波器。

实验室的例子:
学生可以应用一个低频脉冲信号，用短脉冲在系统的输入，以近似系统的脉冲响应。然后，学生可以使用示波器程序的FFT功能来分析某些周期信号的频谱。

在通信系统：

目标:帮助学生了解信号调制技术(如振幅、频率、相位调制)在时域和频域的应用。
需要的模拟发现功能:波形发生器，频谱分析仪和导出功能。

实验室的例子:
学生将使用Spectrum Analyzer功能可视化许多调制波形。通过使用波形发生器，学生可以修改波形参数并在Spectrum Analyzer中查看信号。如果学生希望进一步可视化波形，则可以将数据导出到可视化软件（例如MATLAB或MULTISIM）。创建交互式作业示例可以帮助说明频率调制概念。

控制系统:

目标:允许学生通过生成特定系统的实验频率响应图来建模。
需要的模拟发现功能:波形发生器，示波器，网络分析仪。

实验室的例子:
在作者的学生设置，他们使用的控制实验室有一个伺服电机控制系统。某些实验要求学生构造模拟控制器与功率放大器和植物传感器接口。学生被要求建模系统，并能使用网络分析仪来显示频率响应和伺服电机的特性。所有数据可以导出和发送到其他可视化软件。

当我们查看本文中提到的所有课程时，我们发现类比发现的使用可能会在课程中延续数年，从入门课程一直到更高层次的课程。

虽然作者详细介绍了这款设备尚未开发的潜力不要提倡使用模拟发现完全替换台式设备，特别是在带宽或噪声的局限性的情况下是一个因素。然而，作为将实验室实验添加到空间有限的讲座的方法，或者让学生免费获得超越物理桌面空间的设备，模拟发现是一个强大的教育工具，供教育者考虑。

后检查我们Digilent可以公开表示，我们完全同意这篇文章的观点。

毕竟，我们设计了模拟发现成为学生从大一到职业生涯背包里的工具。

这就是为什么我们用高性能的硬件来设计它，比如一个14位转换器，并在软件中包含先进的工具(包括矢量网络分析仪和频谱分析仪)。我们还为用户提供了一个脚本引擎，以超出我们最初提供的方式与硬件进行交互。的模拟发现对于需要电子仪器的任何人来说，旨在成为Go-to Portable伴侣，不仅是电路课程的台式设备的便宜替代品。

模拟探索的全部潜力似乎是它最好的保留之一秘密但是有富有洞察力的工作如本文，它正在变成越来越多地众所周知的。这不仅是一个学生开始使用的工具，而且是一个可以在他们的工业职业生涯中一直使用的工具。

阅读完整的纸张和请参阅以下资料:

• 具体实验。
• 详细的约束。
• 技术审查。
• 作者对实验设计需要考虑的因素提出了建议。

请访问:https://peer.asee.org/effective-utilization-of-the-analog-discovery-board-across-upper-division-electrical-engineering-courses

注意:如果你愿意的话探索对自己的模拟发现，请随意在商店购买它。另外你可以演示的波形软件免费，看看自己的真实功能的真实功能！