[发明专利]多粒度虚拟实验电路构建方法

说明书

本发明公开了一种多粒度虚拟实验电路构建方法，包括：构建电路的元件/器件的特征库，以及电路的数据模型中各电路接口之间的数学关系类型；搭建细粒度的元件，以及描述细粒度的元件的搭建关系；计算粗粒度的器件，采用等效算法，对线路进行等效运算，构建出对应该线路的电路单元；以及，每叠加一条线路，执行一次等效运算，进行电路单元间的叠加运算；存储和管理粗粒度的器件；以及叠加粗粒度的器件；在工作区域绘制所需计算的电路原型，以得到多粒度的电路；采用XML数据格式记录元件、器件的数据及其连线的信息以建立数字线路。该方法基于数学模型、开源硬件、虚拟仿真、实物实现的多粒度无感融合的实验线路构建技术，来构建多粒度虚拟实验电路。

技术领域

本发明属于模拟仿真技术领域，具体涉及一种多粒度虚拟实验电路构建方法。

背景技术

近几十年来，科学技术呈现爆炸式的发展，改变了很多领域的工作方式，以往人们只能够在实验室里面做实验，但自从1989年美国某教授提出虚拟实验室的概念至今，虚拟实验室得到了极大的重视，也有了很大的发展，很多传统实验室的工作内容也逐渐地转移到了虚拟实验室中。所谓虚拟实验室，即利用现有的数学建模技术、计算机仿真技术、多媒体技术、虚拟现实技术等构建一个用软件来模拟硬件设备进行实验且在计算机上运行的实验室。

虚拟实验电路构建是虚拟实验室的一部分构建内容，它是将大量的虚拟电子仪器进一步地整合在同一个虚拟的平台之中，并能够在该平台内自由切换。目前多使用Multisim、Protel、MATLAB等软件系统，以及工作平台EWB(Electronics Workvench)来实施应用于电子技术的仿真。此类软件提供了如万用表、功率表等大量不同型号的虚拟仪器，以及电源、基本元器件等各类的电子元器件。但是，由于电路实验的复杂性，主要还面临着以下的几个问题：

1)缺乏良好的操作界面，这导致实验系统存在“认知摩擦”；

2)虚拟实验系统模型不统一，导致实现条件和时间上存在差异；

3)缺乏基于统一支撑平台的虚拟实验开发标准；

4)缺乏共用性和复用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多粒度虚拟实验电路构建方法，该方法基于数学模型、开源硬件、虚拟仿真、实物实现的多粒度无感融合的实验线路构建技术，来构建多粒度虚拟实验电路。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种多粒度虚拟实验电路构建方法，所述方法包括：

S10构建电路的元件/器件的特征库，以及电路的数据模型中各电路接口之间的数学关系类型；

S20搭建细粒度的元件，以及描述细粒度的元件的搭建关系；

S30计算粗粒度的器件，采用等效算法，对线路进行等效运算，构建出对应该线路的电路单元；以及，每叠加一条线路，执行一次等效运算，进行电路单元间的叠加运算；

S40存储和管理粗粒度的器件；以及叠加粗粒度的器件；

S50在工作区域绘制所需计算的电路原型，以得到多粒度的电路；

S60采用XML数据格式记录元件、器件的数据及其连线的信息以建立数字线路。

一优选实施例中，所述的存储和管理粗粒度的器件，包括：

以输入和输出之间在不同频率下的计算关系作为依据，对粗粒度的器件进行等效运算。

一优选实施例中，所述的叠加粗粒度的器件，包括：

按照串并联的要求对多个粗粒度的器件进行叠加并等效化简为单元化的器件。