基于网络实验环境下数字方波发生器工作特性的研究

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1、基于网络实验环境下数字方波发生器工作特性的研究李瑜芳福建信息职业技术学院摘要：采用最新的网络实验方法，对数字方波发生器工作特性进行研究，简要介绍实验研究所用的仪器——网络实验仪器，介绍实验方法与程序，并应用现代电子技术理论系统解释实验研究现象。通过研究发现教材中忽略的一个问题，即一般教材仅仅提到数字方波发生器中电阻取值不能太大，却没有阐述电阻取值太小会出现何种情况，从而对数字方波发生器工作特性有了更系统的阐述。关键词：虚拟网络实验；数字方波发生器；工作特性选择实验环境，设计实验程序；通过实验研究，观察实验现象，充分发现问题；应用现代技术理论解释现象，这是现代

2、科学研究的普遍方法。本文系统介绍研究数字方波发生器的工作特性的过程与结果，将从实验环境选择、实验方法及实验数据与现象几个方面介绍研究过程，并应用现代电子技术理论阐述研究数字方波发生器的工作特性。1.实验环境选择目前实验仪器可分为四大类：传统仪器、现代仪器、仿真实验仪器和网络实验仪器。以测量仪器为例，传统的电子测量仪器主要有两个缺陷：第一，没有与计算机相连，测量曲线不能保存、不能分析，手工记录的数据误差较大；第二，实验者必须在实验室进行实验，一般不允许外单位人员进入研究，也不能满足本单位研究者实时研究。现代测量仪器将传统测量仪器与计算机系统相连接，一般既能测量

3、又能分析、能记忆，但因为价格偏高还不能进入普通的教学实验室。另外它仍然没有解决上述传统测量仪器的第二个缺陷。仿真实验虽然能利用电脑对测量曲线进行分析和存储，但是由于实验软件都是用理想化的元器件参数进行运算，因而人们可利用电脑做模拟验证性实验或模拟辅助研究实验，但不适合做真实的实验研究。网络实验仪器已成为新一代测试仪器的主流，它是网络技术与现代测量仪器技术的有机融合。只要有一台高精度测量仪器装在远程主机服务器上，在与主机服务器连接的任何一台PC机上都能通过TCP/IP5协议与远程主机服务器建立连接，通过送参数和命令给远程主机服务器，在远程主机服务器上运行测试程

4、序作真实的实验，而本地PC机则可以得到数据，然后显示波形，分析数据并得到实验结果。它具有传统仪器的功能，如使用的三极管、二极管、电阻、电容都是实际器件，而非理想器件；它又具有现代仪器的功能，可以对数据进行存储和恢复，并可针对不同的应用需求对仪器功能进行调整；它还具有网络的功能，实验者不用进实验室就能做真实验而非仿真实验，利用屏幕虚拟面板可快速重新组合仪器和实验,并进行实时的数据处理,特别适合研究者自主研究。利用网络技术组建的远程实验仪器系统，可以使信息采集、传输和处理一体化，一方面可以使许多昂贵的硬件资源得以共享，大大减少了实验室的场所、设备和师资人力的投资

5、。另一方面，还便于测试实验系统的扩展和实验效率的提高，让研究者通过网络自主进行探索型的实践性研究,同时这也将引起实验教学的变革。通过以上分析，本人选择福州大学电子科学与应用物理系何礼熊教授设计制作的网络实验仪器系统。该系统是充分利用有效的网络资源和技术（主要是Winsock控件）来组成远程实验仪器系统；仪器特有的多踪彩色示波器功能和任意信号发生器是传统示波器和传统信号发生器无法比拟的；通过软件编程可向操作者提供不同的图形界面，即软面板，其实验软件包中的EXE文件是用VB语言编写的，源程序没公开，软件包中的HTM文件、BMP文件和DAT文件允许用户改写，HTM

6、文件可用FRONTPAGE或其他TEXT编辑器修改，BMP文件可用画图板或其他图形编辑器修改，DAT文件可用任何TEXT编辑器修改。2.实验的方法及实验数据与现象采用实验研究的方法研究数字方波发生器的工作特性，选定何礼熊教授设计制作的网络实验仪器系统，通过调整数字方波发生器内部电路（如图1右下方电路图）的阻值，观察Vi与Vo2波形。例如调整R5值，设R5为0.1KΩ后，用鼠标左键单击“送网站测试”。如果出现“网站忙”的出错信息，请再用鼠标左键单击“送网站测试”。如果出现“请等待，提示消失后可进行数据示波”的提示，当提示消失后用鼠标左键单击“数据示波”，可以观

7、测到实测的彩色波形。波形如图1所示。同理，调整R5值，设R5为0.7KΩ后，波形如图2所示。调整R5值，设R5为1.0KΩ后，波形如图3所示。调整R5值，设R5为1.6KΩ后，波形如图4所示。观测并计算得出如下结论：当R5为0.1KΩ时，周期T为6.6ms，阈值电压为1.2V。波形图见图1，波形中Vi波形幅度变小。当R5为0.7KΩ时，周期T为27.8ms，阈值电压为1.2V。波形图见图2当R5为1.0KΩ时，周期T为46.6ms，阈值电压为1.2V。波形图见图3当R5为1.6KΩ时，周期T超过70ms，负向脉冲为18.9ms，阈值电压为1.2V波形图见图4

8、。波形中Vi波形出现平顶。5图1图2图3图453.数