基于NIELVISII+平台的精密整流电路综合虚拟实验项目设计

2023.07.17

郭孟杰茅靖峰刘婉钰朱宁远周陈辉

摘 ?要为了增强精密整流电路实验的教学效果，设计一种基于NI ELVIS II+平台的综合实验项目和虚拟实验平台。该平台拥有硬件与软件组合成一体的、完整的教学实验室虚拟仪器套件，可以完成理论与实践、元件与系统、验证与分析等多角度相结合的综合性实验设计。该项目有助于增强学生自主学习的积极性，提高学生的实践创新能力，达到良好的教学效果。

关键词精密整流电路;虚拟实验;NI ELVIS;LabVIEW;Mul-tisim

中图分类号：TP391.9 ? ?文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）18-0112-04

Design of Comprehensive Virtual Experimental Project of Preci-

sion Rectifying Circuit based on NI ELVIS II+Platform//GUO Mengjie， MAO Jingfeng， LIU Wanyu， ZHU Ningyuan， ZHOU Chen-

hui

Abstract In order to improve the teaching effect of precision rectifier

circuit experiment， a comprehensive experiment project and a virtual

experiment platform based on NI ELVIS II+ platform were designed.

The platform has a complete set of virtual instruments for teaching

laboratories， which combines hardware and software. It can com-plete the comprehensive experimental design from the perspectives of theory and practice， components and systems， verification and

analysis. This project helps to enhance students initiative in indepen-

dent learning， improve students practical and innovative ability， and achieve good teaching results.

Key words precision rectifier circuit; virtual experiment; NI ELVIS II+; LabVIEW; Multisim

1 引言

目前，我国高校的电子技术课程实验大多采用实验箱实现，虽然可以较成功地完成配套课本中的验证性实验项目，但受限于实验箱上的插槽数量、元器件种类以及设计功能，学生想要进一步拓展与延伸实验内容，开展综合性和探究性实验常常受到限制，不利于动手操作能力、综合实践能力、应用分析能力以及创新意识的培养[1-2]。因此，为了提高电子技术实验课程的教学质量，弥补学生不能自由选择元器件、自行设计搭建电路的弊端，现将NI ELVIS II+平台引入实验教学中。

美国NI公司教学实验室虚拟仪器套件集成了12个常用仪器，提供了NI ELVIS II+原型板，可用于动手设计及原型设计，弥补了传统实验箱的不足，给予学生实践创新的机会。本文针对电子电路实验教学的特点，应用NI ELVIS

II+平台开发了精密整流电路实验。现以“基于NI ELVIS II+平台的精密整流电路综合虚拟实验项目设计”为例，说明其设计过程。

2 NI ELVIS II+平台简介

NI ELVIS II+是由美国国家仪器有限公司（National Instruments，简称NI）于2008年6月推出的一种将硬件和软件组合成一体的、完整的教学实验室虚拟仪器套件。该套件集合了12种常用的实验仪器，包括示波器、数字万用表、函数发生器、数字读取器、波特分析仪等。NI ELVIS

II+可通过USB接口与PC连接，实现快速易用的测量采集及显示。作为基于NI LabVIEW图形化系统设计软件，NI ELVIS II+能够发挥虚拟仪器技术的灵活性及自定义功能，为电子电路、测试测量、控制、信号处理和通信等课程课堂和实验室教学提供了领先的教育平台[3]。

实验所设计的精密整流电路综合虚拟实验平台主要由Multisim仿真软件、NI ELVIS II+仪器、NI ELVIS II+原型板、LabVIEW应用软件组成，总体设计理念图如图1所示。

该实验项目的主要过程为：学习精密整流电路理论知识，将设计完成的电路在Multisim中进行仿真验证;

查阅NI公司的产品说明书和用户手册，熟悉NI ELVIS II+

平台中各引脚与接口的功能及使用方法;在NI ELVIS II+

原型板上搭建精密整流硬件电路;采用NI LabVIEW开发工具，设计精密整流输入输出虚拟测试软件;虚拟测试平台上分析实验波形，验证实验结果;修改软硬件参数，重复上一步，获得对精密整流电路的进一步理解。

3 精密整流電路的设计

设计内容 ?实验电路将二极管置于运放的负反馈回路中，使二极管与运放结合起来，实现对弱小信号的精密整流或线性整流。实验电路的设计可以使学生对精密整流电路的原理得到巩固与深化，更加形象地认识集成运放的特性和电路模型，掌握NI ELVIS II+的实际应用技能。