時間:2023-05-30 09:06:10
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電子線路,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】電力電子線路;故障診斷;故障分析
隨著電力電子技術的不斷發展,各類電力電子產品逐漸增多。電力電子器件在使用過程中,會受到諸多因素的影響,使得器件、線路常會出現一些故障,以往較為傳統的診斷方法已難以確診出故障的具體原因。此外,作為電力企業,要想在激烈的市場競爭中站穩腳跟,取得良好的效益,還需對電力電子線路的故障診斷與分析給予足夠的重視,并積極采用當前先進的技術手段,提升故障診斷與分析水平,為企業的可持續發展奠定良好的基礎。
1電力電子線路故障診斷與分析的重要性
我國社會經濟發展迅速,人們的生活質量與生產水平得到了很大提高,為滿足人們日益增長的實際需求,許多先進的電力電子產品不斷進入市場,并有著十分廣泛的應用。然而,就當前電力行業的發展來看,隨著電力電子產品的大規模應用,電力電子線路負荷持續增大,若未能對其進行有效處理,極易引發各類故障,而以往的診斷方式過分依賴人工,相關工作人員僅能憑借自身經驗進行判斷,缺乏合理性與科學性,這種方法不僅無法準確定位故障根源,還會增加故障的范圍,從而對電路安全造成一定威脅。由此可見,電力電子線路故障診斷至關重要,直接關系到系統的穩定運行,并且相應的診斷技術也亟需整改、優化。除診斷之外,故障分析同樣重要,準確深入的故障分析是找出故障根源的基礎,通過故障分析,還能避免類似故障再次發生,提升了電力電子線路的穩定性與安全性。隨著科技進步,將計算機科學作為中心的智能化技術層出不窮,眾多領域都有所應用。其在電力電子線路診斷與分析中的合理應用,可以在短時間內定位故障根源,并為現場工作人員提供故障分析報告,大幅提升了故障診斷效率與準確度,有效節約了人力財力的投入,推動電力企業穩定發展。
2電力電子線路故障診斷與分析方法的具體應用
2.1電路模擬
智能化技術進入高速發展時期,隨著電力電子產品的大面積使用,線路負荷一直居高不下,存在很大的安全隱患。為保證線路安全,應充分利用當前先進的技術措施,如電路模擬。電路模擬主要是指對線路的實際運行情況與環境實施模擬,在模擬的線路環境中,對線路運行造成影響的所有因素實施綜合分析與評價,并按照相關公式計算線路電流與電壓的最大值,從而為線路運行安全提供可靠的保障[1]。通過模擬,現場工作人員可掌握故障的基本信息,結合線路運行實際情況與要求,展開綜合分析,制定出行之有效的解決方案,做到故障預防,確保線路運行安全。
2.2創建信息庫
創建信息庫的目的在于為電力電子線路故障診斷與分析提供依據。信息庫的創建依托于線路的實際運行環境,而且庫中的信息還分為靜態與動態兩種類型,其中,動態信息主要用于儲存線路的監測結果,而靜態信息主要是線路的實際運行參數[2]。通過信息庫的創建和完善,信息庫中包含內容不僅涉及監測還有各項運行參數,現場工作人員僅需簡單的調用就可以掌握線路的基本信息,為故障診斷與分析提供了極大的便利。
2.3輸電線路故障診斷與分析
故障對電力電子線路而言在所難免,重要的是如何快速發現并解決這些問題,并通過分析避免類似故障再次發生。當前電力電子線路正向多樣化目標發展,多路閥在執行換向操作時會產生能量,如果該能量超過線路負荷最大承受限度,就會對線路造成一定威脅[3]。此時,應借助仿真技術算出線路負荷最大承受值,然后在結合線路基本運行環境的基礎上,有效控制負荷值,進而達到有效消除線路安全隱患的目的。
2.4主電路故障診斷與分析
可靠性是電力電子技術發展的核心,在線路故障診斷中,對于主電路,可采用晶閘管三相橋式變流器實施診斷。在主電路當中,當電壓輸入,變流器中會經過電壓,隨即啟動脈沖控制器,進而可對電路的電壓進行精準操控。與此同時,算出變流器實際輸出電壓,根據這一數值檢測主電路。若線路存在故障問題,則變流器電壓會產生異常,如果此時的線路電壓和變壓器電壓差別較大,則說明故障發生,隨后根據線路的實際運行情況對故障進行模擬和分析,創建信息庫,進而找出故障根源,采取相應措施予以處理,確保線路運行安全。
3結束語
總之,電力電子線路是電力系統的重要組成,其運行安全直接關系到系統的穩定性與可靠性。然而由于多種因素的影響,線路故障頻發,若未能及時發現問題,將會對線路造成不同程度的損害。由此可見,電力電子線路故障診斷與分析是必要的,只有提升診斷與分析水平,才能確保線路運行安全。
參考文獻
[1]張選利,蔡金錠,劉慶珍.人工智能在電力電子電路故障診斷中的應用[J].福州大學學報(自然科學版),2003,03:303~307.
[2]萬從軍.解析電力線路的故障判斷及修復技術[J].電子制作,2014,21:288.
1EDA技術的發展及其特點
作為現代電子技術的核心,EDA借助于工具軟件平臺,以系統邏輯描述手段完成文件設計、邏輯編譯、化簡、綜合、優化以及級結構綜合和仿真測試等利用軟件和面熟性語言對系統硬件功能的實現。EDA技術的發展大致可分為三個階段:第一階段主要利用計算機程序編輯功能,人們開始用計算機取代手工勞動,利用計算機輔助設計,對于提高工作具有很大的幫助,由于技術還處于初步階段,第一階段的技術還不夠成熟,發展水平還不是太好。隨著EDA技術的不斷發展,逐漸進入生命周期的第二階段,這一階段主要實現了自動布局布線、電路設計、PCB分析等功能,這一階段由于發達國家競爭激烈,推動了EDA技術的進步,使EDA的發展水平有了很大的提高。EDA技術發展的第三個階段,也即20世紀90年代到現在,EDA技術已經變得更加智能化,采用高級描述語言、系統仿真和綜合技術將許多高層次設計用EDA工具完成。作為一個設計工具,EDA可以完成很多電子產品的設計工作,和傳統的手工設計方法象比較,EDA技術具有以下特點:電路有較高的可靠性,速度快,硬件描述語言的使用,設計文檔管理里更加簡單方便,強大的電路仿真功能,具有自主知識產權、開發技術的可用性強、對設計者的經驗要求低等特點,比傳統手工設計更加簡單、可靠、迅速、便捷,給電子線路的設計工作提供了極大的便利。
2EDA技術在通信電子線路中的推廣應用
EDA技術對電子產品設計行業帶來巨變,是電子通信領域的重要元素,對電子線路設計的發展帶來了巨大的推動作用。因此,EDA技術在通信電子線路中的應用將越來越廣泛,通信電子線路將和EDA技術有機的結合在一起,使電子設計線路變得更加的方便、可靠、安全。
(1)EDA技術應用于通信電子線路的教學實驗中。通信電子線路是電子信息工程、通信工程等專業課程的基礎課程,對于學生的學習具有很強的重要性,為了使學生能夠更加清晰的掌握通信領域的基礎知識,了解通信領域的基本功能和工作原理,需要更加精確的實驗儀器加以師范,使其更加形象豐富的展示在學生面前,而傳統的實驗儀器精確度不夠,進而印象實驗的準確度,達不到實驗想要的結果。但是EDA技術可以帶給學生更加份豐富形象的課堂,使實驗條件大大改觀,不僅提高了實驗的精準度,也豐富了學生的拓展能力。
(2)EDA技術在通信產品中的應用。隨著人們生活質量的提高,對待通信產品質量的要求也越來越高,抗干擾功能要求越來越高,數字業務逐漸升級,模擬信道、模擬話音、模擬加密等對數字化要求越來越高。為了滿足以上要求,電子線路需要較大調整,使用大量高速電子電路以及數模混合電路,使電路設計更加復雜,傳統的設計多是拼接經驗進行設計、驗證、修改、再驗證等一系列過程加以實現的,不僅耗時,還會增加成本,更重要的是缺乏精密儀器的分析,可靠性低。利用EDA工具可以進行更快、更準、更精確的設計出通信產品所需的電路。
(3)EDA技術在射頻電子電路設計中的應用。設計射頻電子線路是EDA技術在通信電子線路設計中最主要的表現,EDA技術是科學發展的產物,它主要借助于計算機在軟件平臺上用硬件描述性語言VHDL進行電子線路設計的編輯,然后自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真等一系列過程。EDA技術能夠有效提高電路的可操作性,降低了設計工作者的設計難度和強度。為電子電路設計提供了極大的便利。(4)EDA技術在理論分析仿真方面的應用。傳統的設計方法是需要先設計制作出一個整機,然后進行實驗,合格之后才可以批量生產,不合格就需要重新設計制作新的樣機,可靠性較低,且耗費較多的人力物力,而仿真軟件則解決了電臺設計中許多的技術難關,仿真軟件砸器制作整機之前先進行原理仿真和虛擬聯機兩個過程,簡化了整機制作的過程,節約大量人力物力,同時仿真系統提供更加精確的設計標準,使設計過程更加科學,為設計提供了可靠的依據。因此EDA技術已經成為產品研制,開發不可或缺的技術。
3結語
總之,EDA在電子通信領域中有著極為廣泛的應用,它可以幫助技術人員更快、更準、更精確的產品設計,推動通信電子線路的變革,加快了通信產品的研制步伐。
作者:劉犁 單位:南京郵電大學
關鍵詞:電子線路 教學改革 宏觀 微觀 橫向 縱向
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)002-182-02
電子線路課程是各大高校電子、電信、光信、通信、計算機、自動化和測控等專業重要的基礎課程,常包含模擬電子線路和數字電子線路兩部分,具有理論性、實踐性、工程性強的特點,在專業課程體系中常常起承上啟下的作用,其基礎性和重要性是顯而易見和毋庸置疑的。由于這門課程內容多(概念多、電路多、方法多),課時緊,教學過程又常以教師在課堂上講授教材內容為主,使得學生理解和掌握電路存在一定甚至相當困難,例如,模擬電路被學生叫做魔鬼電路,其難度可見一斑。雖然傳統的教學積累了大量的經驗,但是,傳統電子線路教學中的問題和缺點依然存在。傳統教學中的問題主要表現在教學方法過于簡單,教學內容繁瑣枯燥,教學過程重理論和系統知識傳授,輕實踐、專業方向需要以及知識應用,導致學生普遍感到內容繁多、理論太強、可操作性較差,進而使得學生處于學習基礎差、目的不明、興趣不高、信心和動力不足的狀態,最終是學生和教師付出很多時間和精力,但是教學效果并不明顯。這使得電子線路教學改革仍然需要深入進行。
針對目前傳統教學中存在的問題,筆者認為電子線路課程的教學改革要遵循把握宏觀和微觀兩觀,把握橫向和縱向兩個方向的原則。
1 宏觀上的教學改革
宏觀上的教學改革包含以下方面:
(1)明確課程的目標、任務、服務對象。不同專業和方向對電子線路知識的要求是不同的,對不同專業的學生講授電子線路課程也應根據專業方向和需要有所不同。比如,有的專業對具體單元電路要求不高,而對于集成電路的整體性質和性能要求有較深的認識,而有的專業要求對于具體某一或某幾個單元電路有詳細的認知。這就要求教師從培養目標到培養方案目標,進而到課程目標,逐級逐層的明確課程目標和任務,進而對教學內容和教學方法做出有針對性的修改和完善。
(2)重視電子線路課程和其他課程(如電工、電路、光電技術等課程)的聯系與協調,把握課程服務于專業方向和需求、服務于學生學習知識、面向就業的需求。
(3)重視教師的團隊建設和教師的培養,包括人才的引進,青年教師的培養,團隊的形成、建設等多方面內容。教師團隊的建設有助于平穩、有序的教學秩序的形成,教師的培養有助于整體教學水平的提高。
2 橫向教學改革
橫向教學改革包括教學內容、教學方法、教學手段各個教學環節和方面的建設與改革,而這些內容的具體改革方案和方法也就是微觀教學改革。對于橫向教學改革和其具體內容的微觀教學改革,在進行教學內容、教學方法、教學手段的改革之前,筆者認為有兩個必要條件:
(1)明確教學的中心是學生,而不是教師。教師教學是為學生服務,要以學生為中心,要因材施教,而不能只根據教師的情況來進行教學過程。
(2)明確教學的目的是傳授知識,是創新型,卓越型人才的培養,而不是教授教學內容。只有清楚明白這兩點,才能進行微觀改革。
3 教學內容的改革
教學內容的改革,也就是教學內容的選擇,也可以包含教材的建設。教學內容的選擇,要從專業方向出發,要分層次,分專業的進行選擇,對此,筆者在宏觀教學改革部分已有論述。此外,教學內容的選擇還要從實際應用出發。其實,這也是社會的需要。
(1)通過電子線路課程的學習應使學生掌握電子技術的基本理論、基礎知識、基本分析電路和設計電路的方法,為學生后續課程的學習以及將來從事相關職業提供必要的理論和實踐基礎。因此,在教學內容的選擇上要選擇代表基本理論、基本分析和設計方法的內容,要體現少而精的選擇思路。
(2)隨著時代的發展和電子技術的發展,減少分立元件電路內容,減少集成電路和功能電路元器件內部結構、工作原理,減少電路內部分析和數學關系推導,增加實用電路、集成電路和數字電路的教學內容,增加電路外部邏輯功能性質和應用已成為發展趨勢。更多的是將元器件和電路作為一個黑盒子,要求學生掌握其輸入、輸出關系和特性,而對于盒子內部具體如何實現,不再做過多的要求。
(3)在教學內容的選取上,要與實驗教學和課程設計緊密相聯系,或者說,實驗教學和課程設計要與理論教學內容部分緊密聯系,實驗教學是對理論教學的進一步認證和實踐,而課程設計則是理論和實驗教學的應用性拓展。另外,在保證講明基本理論和方法的基礎上,應適當增加實驗教學和課程設計的學時,以增加學生對電子線路知識的感性認識。
4 教學方法的改革
教學方法的改革,筆者認為,應該以更加生動、形象、啟發、引導的教學方法代替原有的講授、灌輸型教學方法。引導學生從被動學習向主動學習轉變,激發學生的學習乃至自學興趣。比如,一般情況下,放大電路應該具有較大的輸入電阻和較小的輸出電阻,我們可以總結為“虎頭蛇尾”或者“頭重腳輕”;在教授反饋的概念時我們可以用某商場根據銷售量來決定進貨量來進行類比;負反饋電路的簡寫是“NFC”,不是“KFC”;十進制轉換成二進制時,以小數點為中心,“向左走,向右走”等等。這樣,可以使學生更加容易記憶,學習興趣也會更加高漲。另外,在教學過程中應該更加注重激發學生,引導學生學習和思考。多一些“How”,“Why”,甚或可以與學生展開探討與辯論,而不是從始至終的講授教學內容。
教學手段的改革,筆者認為除了利用傳統教學手段之外,應該全方位的利用多種教學手段展開教學。首先,這并不是說手段越多越好,越繁雜越好。適時、適當、適量地引入多種教學手段,會提高學生的學習興趣和學習效果。除了傳統的板書教學、掛圖、模型以及實物等教學手段以外,其他的教學手段包括多媒體輔助教學、現場演示教學、計算機輔助教學CAI、軟件分析教學、仿真教學、遠程教學、虛擬教學等諸多教學方法和手段。多種教學手段的應用,將會調動學生的視覺、聽覺、感覺以致思覺,提高教學效果。例如,在講授三極管輸入輸出特性時,可以先用仿真軟件進行仿真演示,然后設置疑問,為什么會有這樣的輸入輸出特性曲線,然后再進行理論部分內容的講授,解釋其原因和現象,最后再利用實驗教學測出輸入輸出參量,畫出輸入輸出曲線,驗證這一結論,使學生對這一問題的認知深入化、形象化。此外,課程設計、相關競賽、畢業設計等諸多環節都可以強化和提高學生對所學知識的理解、掌握和應用。
縱向教學改革指從課程結構設置、到課程實施完成,再到課程評價與反饋這一縱向過程教學改革。課程結構設置要根據專業方向和需要而定,課程實施過程即教學過程,是把包含教學內容、教學方法和教學手段等諸多內容的課程按照一定的計劃實施講授的過程。也是教師講授、學生學習,最終考核的過程。考核包含但不僅限于考試這一單一形式。課程的評價與反饋是用來檢驗課程設置和課程實施是否達到預期,并且是對課程結構和課程實施進行調整的重要依據。因此,課程的評價體系要科學化和多元化。
5 總結
需要指出的是無論是橫向還是縱向的教學改革,都不是一次性完成的,都需要根據教學效果和教學評價的反饋不斷做出修改和調整。把握宏觀和微觀兩觀,橫向與縱向兩個方向是實現全面的、深入的、可持續發展的教學改革的必要條件。
參考文獻:
[1] 蔣樂天.基于Matlab的電子線路分析技術[D].西安電子科技大學,2000.
[2] 王鑫榮.基于Multisim的《電子線路》教學模式研究[D].湖南師范大學,2000.
[3] 李亞,唐禎安,丁曉紅.模擬電子線路的遠程實驗室系統[J].儀器儀表學報,2002(S1).
關鍵詞:中職;教學;電子線路
中圖分類號:G633.93文獻標識碼:A文章編號:1009-8631(2009)12-0127-01
《電子線路》是中職學校電子類專業的必修基礎課,它包括模擬電子技術和數字電子技術,是一門理論與實踐緊密結合的電子技術基礎課。該課程強調基本原理和基本分析方法。要求學生掌握電子技術各種基本功能電路的組成、基本工作原理、性能特點,熟悉電子技術工藝技能和電子儀器的正確使用方法,同時培養他們能夠查閱電子元器件手冊、正確使用元器件的能力,重點要讀懂常見電子線路圖的能力,測試常用電路功能及排除故障的能力由于原理抽象,內容繁雜,再加上中職學生的文化基礎差,分析問題、解決問題的能力不強,初學這門課時會感到很不習慣,甚至認為難理解,容易使學生失去學習這門課的興趣,從而也妨礙了教學任務的完成及教學效果的提高。教師如何教好、學生如何學好成為中職教學教學的一道難題。筆者認為教學中教師如何發揮主導作用,充分利用中職學生的好奇心和動手能力強的特點來提高學生學習《電子線路》的興趣,是中職學生學好《電子線路》的關鍵。
一、激發學習興趣,將學生領進“電子學之門”
因為大家都知道中職學生大多基礎差,厭學,很少在課堂上能耐心聽老師講課,尤其是純理論的課;但是只要教師能靈活運用多種教學方法,充分利用他們好動的習慣,調動學生的好奇心和注意力,使他們對電子技術產生濃厚的興趣就完全可以學好這門課。如何利用他們的好奇心和動手能力強的特點來提高學生學習《電子線路》的興趣,就取決于教學中教師如何發揮主導作用,通過長期的教學,我總結了以下幾個方面。
二、精心準備,認真設計理論和實踐相結合的內容
在平時的教學中,我認真鉆研教材,備課時講究細致,授課時力求精講。在傳授知識時既重視傳統的,又重視新興的;既重視基礎的,又重視應用的,注意了知識的系統性和綜合性,并從行業雜志、生產技術資料及有關譯著中選擇、借鑒教學內容等。教學方法也力求靈活多樣,注重發揮學生的主體作用和教師的主導作用,能根據學生的接受能力和特點,有的放矢地進行針對性的教學。《電子線路》課是一門理論性和實踐性都很強的課程,在注重講解理論的基礎上,我非常重視培養學生的實踐動手能力,使學生能做到理論與實踐相結合。
比如:1、在第一章講授二極管的單向導電性,以自制的實驗板進行演示,使學生明確二極管的特性之后,又在實驗室進行了直流穩壓電源的組裝。學生興致很高,從而形成了良好的學習氛圍。2、在講授電壓放大電路以及低頻功率放大電路時,因理論較抽象,學生理解起來有不小的難度,我就先啟發學生,告訴學生放大電路的功能就是把微弱的電信號進行放大,然后讓學生課后去觀察一下生活中有哪些產品可以把聲音放大。后來上課時學生都積極發言,內容可豐富了,如開會時領導講話用的擴音設備;街上賣促銷產品商販們拿的擴音器;家里看電視及VCD時要用到的設備等等。在這個基礎上我詳細講解了放大電路的幾種電路,并提示學生找出它們的不同之處。隨后又在實習課上安裝和調試了八管超外差式收音機,學生在接收到廣播節目時的那份欣喜,使他們在以后的學習中興趣十足,積極性、主動性得到了極大的調動。3、在講解數字電路部分中,講到環形脈沖發生器時首先演示了節目中常用的輪流閃亮的彩燈,在隨后的講課中,學生都非常認真,并且課后都積極觀察并制作了該部件。講到計數器時,演示了數字鐘,并詳細講解了六十進制、二十四進制的原理等。
總之,在平時教學中,我針對《電子線路》實踐性強這一特點,因材施教,積極探索,收到了良好的效果。另外,積極將新知識、新技術應用于教學中,并且形成自己獨特的見解,探索新的教學方法,使學生在基礎薄弱的情況下多些收獲。
三、激勵學生,促使他們產生學習的興趣
教師要用正確思想來教育、引導學生。我們的教育觀、知識結構、教學方法要有創新意識,不能一味用老一套,只管灌輸知識,不管效果,壓抑了學生的創新精神,平時我不僅常識學習成績優秀的學生,也鼓勵那些成績不理想但思維活躍、喜歡提問、做事有主見的學生。我針對學生的個性差異,充分調動每個人的潛能和積極性。當有些學生沒有什么明確的目標、對學習毫無興趣時,我就和他們交朋友,同他講悄悄話、知心話,幫助他們樹立信心,用現代科學的人才觀、價值觀來引導他們,使他們學有目標,練有追求,逐漸地走上技術成才之路。當教師的不僅要教給他們知識,還要教會他們學會做人、學會生活、學會學習。事實證明,我的愛心、熱心和責任心,使他們成為熱愛生活、善于思考、積極向上的合格的應用型專業人才。
四、充分運用多媒體技術,吸引學生的注意力
多媒體技術集音像、文本、圖形等優點于一身,并能靈活、動態、有機地將各種學習課件連接起來。這種現代化教學儀器為《電子線路》的教學增添了無窮的樂趣。比如在《電子線路》中利用多媒體能形象地展示半導體器件的結構與載流子的運動,避免了教師進行長時間抽象講解而收效甚微的不足,使得抽象的理論變成形象的圖像,學生的理解能力也迅速得到提高。講解放大電路的靜態和動態的圖解分析法時,多媒體能夠靈活、動態地進行圖形、圖像的變換,能直觀地反映電路原理圖、直流通路、交流通路、特性曲線、負載線等之間的關系,又能精確做圖,并且多次重復再現該過程。這不但減少了我在課堂反復強調抽象理論和枯燥線路圖的講解,又讓學生在觀察多媒體的圖像時手腦并用,理論實踐雙豐收。另外,我充分利用校園網和網絡技術以及高新知識一系列軟件,在多媒體上給學生看,擴大他們的知識面,提高他們學習興趣。學生可以根據自己的情況選擇專題進行練習,還可以根據習題庫進行自我測試,極大地提高了學生的自主學習能力。多媒體技術的應用,促進了教育方式的立體化和課堂教學的優化,使學生樂于學習,達到了事半功倍的效果。
關鍵詞:EDA技術;電子線路設計;應用
中圖分類號:TN702 文獻標識碼:A 文章編號:1000-8136(2012)06-0006-02
1 前言
EDA技術是電子設計自動化(Elechonice Des5p AM?toM60n)的縮寫,其是伴隨著計算機、集成電路、電子系統的設計發展起來的,是幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。它是以計算機為平臺,融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制的電子CAD通用軟件包,主要輔助進行3方面的工作:IC設計、電子線路設計以及PCB設計。目前,常用的EDA技術軟件有Spice/Pspice、Multisim、protel、Oread、Matlab;SystemView;Mmicad等。當前,隨著電子技術和計算機技術的不斷發展,在涉及通信、國防、航天、工業自動化、儀器儀表等領域的電子系統設計工作中,EDA技術的含量正以驚人的速度上升,逐漸成為當今電子技術發展的前沿之一。
2 EDA技術的相關概述
2.1 EDA技術的3個發展階段
(1)20世紀70年代的CAD(計算機輔助設計)階段:這一階段的主要特征是利用計算機輔助進行IC版圖編輯、PCB布局布線,取代了手工操作,把設計師從繁重的繪圖勞動中解放出來,產生計算機輔助設計的概念。
(2)20世紀80年代的QtE(計算機輔助工程設計)階段:這一階段的主要特征是除了純粹的圖形設計功能之外,又增加了電路功能設計和結構設計,主要以原理圖輸入、邏輯圖仿真、電路分析、故障仿真、自動布局布線和PCB分析為核心,重點解決電路設計的功能檢測問題。
(3)20世紀90年代的EDA(電子設計自動化)階段:這一階段的主要特征是以高級描述語言、系統級仿真和綜合技術為特點,采用“自頂向下”的設計理念,將設計前期的許多高層次設計用EDA工具完成。
2.2 EDA技術的基本特征
應用EDA技術進行設計,設計者可從概念、算法、協議等開始設計電子系統,并可將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。
在設計時,設計師采用的是“自頂向下”的設計方法,其首先是從系統設計入手,在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯,并用硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述,在系統一級進行實證。然后,用綜合優化工具生成具體門電路的網絡表,其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路(ASIC)。
3 EDA 技術在電子線路設計中的設計步驟
(1)按照“自頂而下”的設計方法進行系統劃分。
(2)輸入VHDL代碼,這是高層次設計中最為普遍的輸入方式。
(3)將以上設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型的設計,還要進行代碼級的功能仿真,主要是檢驗系統功能設計的正確性,以減少設計重復的次數和時間。
(4)利用仿真器對VHDL源代碼進行綜合優化處理,生成門級描述的網表文件,這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合后,可利用生產的網表文件進行適配前的時序仿真。
(5)利用適配器件將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作,包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化、布局布線。適配完成后,產生多項設計結果:適配報告(包括芯片內部資源利用情況、設計的布爾方程描述情況等)、適配后的仿真模型、器件編程文件。根據適配后的仿真模型,可以進行適配后的時序仿真,以精確地預期未來芯片的實際性能。
(6)將適配器件生產的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片CPLD/FPGA中。如果是大批量產品開發,通過更換相應的廠家綜合庫,可以很容易轉由ASIC形式實現。
4 EDA技術的應用實例
由于常用的EDA技術軟件有Spice/Pspice、Multisim、protel、Oread、Matlab;SystemView;Mmicad等,本文以PSPICE仿真軟件為例分析EDA技術在電子線路設計中的應用。
4.1 PSPICE軟件的特點
PSPICE軟件是在SPICE基礎上的一種電路仿真工具軟件,它不僅支持文本輸入,還支持圖形輸入,擁有龐大的元器件庫、參數模型庫以及種類齊全的測試儀器儀表等。
一般,PSPICE軟件的主要分析功能有:①直流工作點的分析;②瞬態分析,即觀察所選定的節點在整個顯示周期中每一時刻的電壓波形;③傅里葉分析,用于分析一個時域信號的直流分量、基頻分量和諧波分量;④交流小信號分析,包括頻域分析、電路噪聲分析和失真分析;⑤參數掃描、零極點、 傳遞函數、直流靈感度、交流靈感度、蒙特卡洛法等。
4.2 用PSPICE仿真技術模擬電子線路實例
以BJT互阻放大電路見圖1所示為例。BJT的型號為NPN 型硅管2N3904,β=160。電路參數為Rf=10 k,Rc=500 Ω,RL=100 Ω,Vcc=12 V。首先分析電路靜態工作點Q的基本情況;然后分析當電路中反饋電阻Rf的值從5 kΩ到50 kΩ之間發生變化,電路工作環境溫度從-30 ~50 ℃之間發生變化時,集電極電流Ic值的變化情況。
在PSPICE中進入[Schematics]主窗口,繪出圖1所示電路原理圖。選擇Analysis \ Setup中的Bias Point Detail進行分析,在輸出文件中,可以觀察到見表1的結果,從中了解靜態工作點Q的基本情況。
在Analysis \ Setup中設置DC Sweep(直流分析),選擇Temperature作為掃描變量,并設置起始溫度為-30 ℃、終止溫度為50 ℃、步長為10 ℃。同時再在Analysis \ Setup中設置Parametric(參數分析),選擇Global Parameter選項設置電阻Rf起始值為5 k、終止值為50 k、步長為5 k。啟動Analysis \ Simulate命令,進行直流掃描和參數掃描計算分析后進行仿真,形成一個Probe輸出的圖形畫面,選擇所要觀測的節點,觀察其電流電壓的波形(見圖2)。從圖2中可以看出當溫度在-30 ~50 ℃的情況下,對于反饋電阻Rf取不同值時,集電極電流Ic的變化情況。Rf越小,說明Ic的變化范圍越小,電路穩定Q點的性能越好。設計者可以根據選擇Rf的數值來選擇Ic的工作電流。
5 結束語
綜上所述,本文通過EDA技術在電子線路設計領域的探討,清楚地認識到,EDA技術憑借其高速、準確的設計能力,可很好地保障高精端電路的性能,在現代電子電路設計上越發重要。相信,隨著ADS、HFSS等軟件的進一步完善,其在電路設計領域的應用會更加廣泛。
參考文獻:
[1]馬楠,周焱.EDA在射頻電子電路設計中的應用[J].山西電子技術,2005(2).
[2]嚴偉林.EDA仿真在電子技術教學中的應用探析[J].讀寫算(教師版):素質教育論壇,2012(1).
EDA Technology in the Design of Electronic Circuits
Lu Zhichun
關鍵詞:教學內容;教學方法;改革
中圖分類號:G4
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)17-0296-01
1 教學內容改革
《高頻電子線路》課程與低頻電路相比有較大區別,其主要內容包括:無線通信系統射頻端的調制、解調、混頻、信號放大與功率放大、功率合成與分配及鎖相跟蹤等電路。隨著當前無線通信技術特別是寬帶無線通信的高速發展,與該課程相關的新概念和新技術層出不窮,而當前的本課程教學內容和技術發展的需要有一定差距,因而有必要對該課程內容進行適當的改革,總結如下:
(1)將以電路分析為主要內容的教學模式轉變到以電路與系統的功能分析為主的模式上來。考慮到當前無線通信設計已經普遍開始采用 SOC(System On Chip)技術,實現通信系統的高度模塊化、標準化,很少再采用以普通三極管為系統構成主體。對應用型電子類學生來說,就業后從事應用為主的電路設計,詳細掌握模塊或者芯片內部結構已經不是必須的,只需了解電路的主要功能和相應的使用方法。這就要求老師在教學中,適當簡化三極管電路設計和具體分析的內容,對功能分析的內容進行加強,進而強化模塊和集成電路的應用。
(2)加強以新的電路形式為內容的教學方案。
隨著電子通信等技術的發展,實現同樣的電路功能,可以選擇很多新型的電路形式。新的電路比傳統的電路形式在性價比、集成度、應用領域方面具有明顯的優勢。以頻率合成電路為例,頻率合成的主要方法包括:模擬直接合成、鎖相頻率合成以及數字直接合成(DDS)等方法,很多教材中都選用前兩種傳統方法;而數字直接合成是近年來迅速發展起來的新技術,該技術將先進的數字處理技術引入信號合成中,因而在課程內容講述中有必要配備相應的課時,這部分內容在很多老教材中是缺乏的。DDS技術是把一系列數字量化的信號通過 D/A轉換成模擬信號的合成技術,具有連續的相位變換、頻率切換速率高、頻率分辨率較高、相位噪聲低等優點,在現代頻率合成技術中具有極大的優勢。大規模集成電路技術的發展促進了 DDS集成電路器件的出現,并廣泛應用于通信、導航、雷達、電子對抗等領域。在教學中,加入這部分內容,對學生將來走向工作崗位是很有利的。
(3)加強對設計射頻電路系統級仿真實驗的要求。
現有的高頻電子技術實驗,是以電路設計類的硬件實驗為主的,大都以實驗箱為教學實驗平臺,通過搭建電路掌握電子線路知識內容,這種方式有助于加深理解理論課內容,對實際動手能力的提高也有幫助。但當今分立的小規模電路已逐漸被大規模集成電路取代,新時代的電子工程人員進行電路設計時無需從基本單元電路開始,而是從小規模集成電路開始。通過開設系統級仿真設計實驗,配以必須的仿真軟件,進行設計射頻、微波電路,提高學生的實際應用能力。
2 教學方法改革
傳統教學方法主要表現在:“教師講、學生聽”,教師和學生之間是一種單向交流,手段單一,學生難以形象的了解一些實際問題、工作原理和概念。采用傳統教學模式講授“高頻電子線路”,會造成內容枯燥,課堂沉悶,不能有效調動學生的學習熱情。 自從多媒體技術進入課堂后,給原本枯燥的課堂帶來了生機和活力,取得了意想不到的效果。但是,目前多媒體教學存在著一種誤區,很多老師把多媒體輔助教學完全看成了多媒體播放。因此都在加大力度制作各種精美的課件,上課時只是簡單的播放課件并輔以解說,而忽視了課堂教學中的互動和啟發,所以有必要把傳統教學方法和現代教學方法有機融合,并加強教學中的互動和啟發,總結如下:
(1)加強引導 、啟迪學生,充分調動其學習的積極性。
高頻電子線路是在無線廣播系統的框架下,介紹各基本功能電路的原理、實現方式和相關指標,但是,這些功能電路的實際應用遠不止此。通過列舉身邊的一些通信系統、通信產品,使學生對各功能電路的應用懷有好奇,激發進一步了解其工作原理的熱情。具體應用方法:一是多媒體展示相關系統和產品;二是讓學生觀察自己身邊和周圍使用的相關產品;三是調動學生大膽猜測工作原理。
(2)注重知識點相互之間的聯系,采用電路優化思路講解功能模塊電路。
《高頻電子線路》課程中各功能模塊的介紹都是以電路的實現為基礎的。同樣的功能模塊,實現電路多種多樣,如果不能把相互之間的關系介紹清楚,學生就容易混淆和迷惑,而且學生對相關技術指標的了解也是要基于電路。因此,合理設計一種介紹和分析方法,對學生了解整個電路功能有很大幫助。我們采用了電路優化來提高系統技術指標的介紹思路。比如在介紹考比茲、克拉潑、西勒振蕩器時,我們先分析影響頻率穩定度的因素,然后在考比茲振蕩器基礎上一步一步改進,形成后續各種振蕩器,然后對重要技術指標的含義進行強調。
(3)充分利用現代教育技術,采用多媒體方式進行教學。
將計算機仿真技術引入到理論和實驗教學中,制作與教材配套的多媒體電子教案,在此基礎上,還可以使用網絡建立本課程網站、多媒體CAI課件、教學大綱、課程簡介、參考書目、實驗指導、習題等電子資料。學生可方便地在課外訪問課程資源,進行自主學習,不僅實現了大范圍內的教學資源共享,還便于學生課前預習和課后復習。
(4)注重實踐能力的培養,堅持理論聯系實際的原則,加強學生動手訓練,培養學生的創新能力。
學生對新知識的理解,僅僅通過課堂講解還很不夠,必須通過實踐教學這一環節,使學生對知識有一個感性認識。為了加強學生理論聯系實際的能力,除了實驗環節之外在教學過程中還應增加課程設計這一教學環節,通過課程設計,拓寬學生的知識面,加深學生對《高頻電子線路》這門課程的基本概念、基本的分析方法及設計方法的理解。
(5)教師應堅持教學與科研相長的理念,以科研為契機帶動教學的進步。
只有堅持不懈的投入到和本課程密切相關的科學研究當中,才能真切了解到本行業發展的前沿技術,才能在教學中做到有的放矢,提高教學質量;而且通過科研可以有效地引導學生的學習、研究方向,做到事半功倍。
3 結束語
以上是本人在《高頻電子線路》教學中關于教學內容和教學方法的一些體會,希望大家批評指正。
參考文獻
[1]胡宴如.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,2009,(1).
關鍵詞:電子線路 教法
《電子線路》是中等職業學校電子電工類的一門專業基礎課,該課程理論性強,并具有較強的實踐性和廣泛的應用性。它要求學生在懂理論、通原理的情況下,會測量各種元器件,并能進行簡單的故障判斷,為將來電氣設備的維修打好基礎。那么,如何引導學生學好該課程呢?現本人從多年的教學經驗中總結了幾種效果好的教學方法。
一、直觀教學法
興趣是直接推動學生求知欲的強大動力,要把握好學生喜新好奇的心理特點。
1.將抽象的內容直觀化
教師在教學過程中,可根據每節課的具體內容,充分運用直觀教具。如在講解晶體二極管、三極管時,學生都沒有見過實物,僅憑語言去描繪、去講解其結構、性能、功用等,收效甚微。如果換一種方法,把各種類型的晶體管的實物帶到課堂上,逐一分析,講解其結構、類型功用等,可讓學生通過感官刺激,加深其直觀的印象。又如在講解晶體二極管的伏安特性、晶體三極管的輸入輸出特性時,可將其具體實驗電路帶到課堂上,通過具體實驗讓學生有一個感性的認識,再通過掛圖輔以詳細生動的講解,進一步啟發學生去分析、歸納得出結論。
2.將抽象的概念形象化
在《電子線路》課程中有很多抽象的概念,學生難以理解和掌握,在講課時可引用生活實例進行形象化處理,從而幫助學生理解和記憶。如在講解《二極管單向導電性》一節時,可將其比喻成教室的門:從外向里推門打開――正向導通,從里向外推門不開――反向截止;而將其伏安特性按正、反向分析,正向特性分三個區:(1)用力過小門不開――死區,(2)門從開動到完全打開――變阻區,(3)門完全打開后――線性工作區。反向特性分兩個區:(1)反推門不開――反向區,(2)反向推門用力過大,門被推垮――反向擊穿區。在講解過程中邊講解邊演示推門過程,這樣通過形象的比喻,加深學生的理解。而在講解《晶闡管》時,又可將晶闡管的可控整流比喻成加了銷子的門,它不但具有單方向性,還必須處于打開門銷的狀態,這樣晶闡管導通必須具備兩個條件;(1)晶闡管的陽極要加正向電壓――門必須從外向里推;(2)晶闡管的控制極要加上脈沖電壓――門銷必須打開。
形象化教學可加強學生的理解和記憶,但它又不能替代基本概念和基本原理的講解,選例時應注意貼近生活,貼近教學內容,否則會適得其反。
二、歸納教學法
所謂歸納法就是對知識點進行系統性分析總結,形成對掌握和應用這些知識點有普遍指導意義的方法。凡學過《電子線路》的學生都有一個共同的感受,就是難。因此我們在教學中必須想辦法化解學習難度,簡化思路,而歸納法則是一個比較好的化難為易的方法。如在學習了反饋后讓學生判別反饋類型時,大部分學生覺得無從下手、無法判斷,我就歸納出判斷的具體步驟:第一、先找出輸入與輸出回路(可是本級也可是級間)間有無關聯元件。有關聯元件則有反饋,無關聯元件則無反饋。第二、將輸出端短路判斷反饋性質。短路后,反饋信號不起作用則為電壓反饋;短路后,反饋信號仍起作用則為電流反饋。第三、將輸入端短路判斷反饋信號的連接方式。短路后,反饋信號不起作用則為串聯反饋;短路后,反饋信號仍起作用則為并聯反饋。第四、利用瞬時極性法判別反饋的正負。并聯反饋,則同極性為正,異極性為負;串聯反饋,則同極性為負,異極性為正。第五、得出結論。同時,我還向學生補充了另一種判斷方法:若反饋電路和放大電路輸出端直接相連,則為電壓反饋,若沒有直接相連則為電流反饋;若反饋電路的另一端與放大電路的輸入端直接相連則為并聯反饋,若沒有直接相連則為串聯反饋。同時用瞬時極性法判別正負反饋。在此基礎上,我編了一套口決,便于學生記憶和掌握:“一點出為壓,兩點出為流。一點入為并,兩點入為串。并入阻小,串入阻大。壓出阻小,流出阻大。壓穩壓,流穩流。”
三、實驗教學法
實驗是教學中一個不可缺少的重要環節,而《電子線路》又是一門以實驗為主的專業課,更需要學生在學習理論的同時勤于實踐、勤于動手、勤于動腦。如在講解用萬用表測量晶體三極管時,可讓學生在實驗室內上課。教師先演示實驗,同時讓學生明確實驗的目的,引導學生仔細觀察萬用表檔位、量程的選擇,萬用表指針偏轉與被測電阻大小的關系。接著引導學生討論:阻值大小與晶體三極管質量的好壞、極性之間的關系,這樣步步演示、層層分析、歸納總結、得出結論:“四大兩小管子好”、“二正夾一負――PNP,二負夾一正――NPN”。然后再讓學生自己動手驗證其結論。
實驗教學的最終目的是要培養學生的能力,而實驗能力的培養又是一個漸進的過程。教師可根據學生的實際情況遵循由易到難、由淺入深的原則。根據實驗目的,啟發引導學生設計實驗線路,分析所需實驗器材。實驗過程中引導學生把注意力集中到仔細觀察和測量記錄上,并進一步要求學生分析各種現象之間的聯系,使學生對實驗的全過程有一個完整、清晰的認識。
四、多媒體教學法
針對學生存在的問題,首先應解決學生儀器使用不熟練的問題,以示波器為例,學生做物理和電子技術等實驗時已經使用多次,但是還有同學操作不熟練,不知道有些功能怎么用。所以說首先讓學生學會熟練使用示波器等相關的教學輔助儀器,特別強調是熟練,讓每個學生都有信心,實驗儀器都會熟練使用,只要電路連接正確就能得到實驗波形和數據。其次是必須要求提前預習實驗內容,仔細看實驗指導書,認真聽教師講解,不能盲目動手操作。在實驗課的時間安排上,盡量做到講完理論內容馬上就做實驗,學生學了理論內容是對所學知其然,有了實踐結果就知其所以然了,這樣才能起到強化理論知識的作用。另外,教師在學生操作過程中的耐心指導,及時提醒也是特別重要的。
實驗過程中要不斷地引導學生發現問題、分析問題和解決問題,使學生真正達到每個實驗要求達到的實驗目的,這樣才算真正完成了教學任務。教學過程中總結出幾點管理方法,在實際應用中也非常有效。把實驗成績分成三個部分,預習報告、課堂中的實際操作、實驗報告[3]。上課之前先檢查預習報告并提出相關問題,根據預習情況給予成績;學生在實際操作過程中根據動手能力和表現情況隨時給出課堂表現分數;規范實驗報告的書寫,根據書寫實驗報告的要求和實驗結論、分析、心得體會是否詳細、真實、準確等情況給予實驗報告分數,堅決杜絕抄襲現象。三者的綜合,是該學生本次實驗的最后分數。第一次實驗特別重要,必須嚴格要求每一個學生都親自動手操作,只在一旁觀看的或者不認真的操作的,不予通過,直到學生自己真正認真正確完成實驗內容方可離開教室。這樣學生對后續課程的學習態度會格外認真仔細。
重新編寫實驗教材很多高校的實驗教材是生產實驗箱的廠家提供的,根據培養學生實踐動手能力和創新能力的指導思想,從新編寫的實驗指導書包括驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗[3]。其中驗證性實驗基本涵蓋了高頻實驗課程中的經典內容,如調諧放大器、功率放大器、振幅調制與解調等。驗證性實驗內容中增加實驗原理的說明,加強實踐與理論的結合,避免理論與實踐脫節。設計性實驗,在原有驗證性實驗內容的基礎上增加學生自主設計的內容。充分利用實驗箱上的擴展資源,外擴自行設計的面包板或印刷電路,為不同專業班級的學生靈活的安排實驗內容。考慮到學生設計、安裝、調試方便,我校采用固定時間開放實驗室和創建大學生創新中心等辦法,使學生有時間有空間真正動手操作,同時也充分利用實驗室資源。綜合性實驗,加入小課題、小項目、和小產品的制作和研究。
增開課程設計在學期末增加了高頻電子線路課程設計,要求學生在所學知識的基礎上,自行查找相關資料,結合通信領域的先進技術,出相應的電路原理圖,并運用仿真軟件進行設計、分析和仿真,經過老師確認后到電工、電子實訓基地去制版,電路板制作完成后,通過測試,電路最終達到設計要求,可以制作組裝成產品。課程設計由教師提出相關要求或學生自己選定題目,由學生查找資料、設計制作、書寫設計報告,答辯等環節組成。課程設計結束后學生都能看到自己親手制作的小產品,教學效果特別好。通過原理電路設計、電路板設計、安裝,單元電路調試及系統總調的設計過程,可以培養學生分析問題、解決問題的能力,同時掌握高頻電子線路單元電路及系統電路的設計方法及應注意的問題,熟悉電子線路設計和開發的整個過程,為學生今后學習和就業打下堅實的理論及實踐基礎。
試題庫的建設思路
(一)深入研究大綱作為考試的指導性文檔以及試題庫建設的根本,考試大綱的重要性不言而喻。考試大綱的研究是擬訂標準化考試的前提,在研究開發本系統時以江蘇省普通高校對口單獨招生電子電工類專業考試大綱為藍本。1.課程任務的確立首先明確電子線路在相關專業中的定位,本課程主要測試考生理解和掌握有關基本理論、基本知識和基本方法的水平,以及綜合運用這些理論、知識和方法解決基本實際問題的能力,屬于電子電工類專業開設的五門核心課程之一。2.考試結構及內容的確立考試結構指的是試卷中主觀題與客觀題各占的比例情況。根據評分標準是否受判卷人主觀意見的影響,考試的題目可以分為主觀題和客觀題兩類。主觀題命題難度較小,一般用來考察綜合應用能力,有可信度不高,覆蓋面窄的缺點;客觀題信度較高,可以使用機器來評分,然而不易考察創造性思維能力和綜合能力。一般來說,考察思維應用能力以主觀題比較好,而考察理解和記憶能力用客觀題比較多。考試的內容包括對答卷的要求、考試的時間、各章節所占試卷比例等。確定各章節內容占有比例的依據,是江蘇省普通高校對口單獨招生電子電工類專業考試大綱。(二)合理確定命題我們通過雙向細目表來確定試卷的命題。雙向細目表是試卷的總設計圖,是試卷編制過程中的總體依據。試卷編制中,具體的題量、題型、各方面或者各類型的題目所占的分值比例等都要它來確定。試卷的覆蓋面以及各章節的比重等,都是由雙向細目表來規范的。電子線路課程的題型可以分為填空、判斷、選擇幾種類型。按照知識的范圍,考試內容可以分成十一個部分。為了考試的公平合理化,卷面的每道題分值不宜過大,如果單道題目分值過大的話,試卷的題目數量就要受到限制,難以保證把所有需要考察的范圍都考察到。然而如果沒到題目分值過小的話,又會無法突出考察的重點的知識。
試題庫各模塊的建設
(一)題庫的建立題庫的組織是系統設計框架的決定性因素,在很大的程度上影響了系統性能的好壞。每種類型的題目放在單獨的一個題庫之內,各個題庫擁有相同的結構。其特點在于題目存儲時使用通用的字段。把題目的文字說明和題目中的圖像分開放置在兩條記錄中,這樣有圖像的題目將會用兩條記錄來存儲。這樣做會有方面排版和美觀的優點。在輸入試題的時候,文字內容已經做好排版,在編寫排版的程序時,只用做好題目與題目之間的排版就好。因為一個對象智能整行列印,不可以分開打印,所以把題與圖分開存放可以避免某行下方出現較大的空白,以至于影響版面的美觀。每一條記錄所包含的內容如下:1.題目編號:自動編號,每道題目有單獨唯一的編號,設置為主鍵。2.題目內容:文本,默認長度100,把題目和題圖作為兩個對象放在這個字段中。3.題目答案:文本,長度20。4.題型:字符型,長度6,有選擇、判斷、填空等類型。5.難度系數:文本,長度2,有難、中、易三種類型的難度。6.章節:整型,長度4,說明題目來自于教材的哪一部分,以章節號來做標識,選題的時候應該注意選擇不同章節的題目,以免考核的知識點重復。(二)題目的錄入題目的錄入通過在題庫的內容字段粘貼word對象來實現。在word中輸入題目,復制題目內容塊,在數據庫中進行粘貼,使題目內容嵌入到試題庫中。(三)試卷結構每次組卷結束后,把選出的題目用新建的試卷表來存放,試卷表結構如下:1.題號:整形,長度4,表示題目在這張試卷中的序號。如果一個題目有多個記錄存放,則僅有第一個有題號,設置為主鍵。2.題型:字符型,長度6。3.題目內容:文本,默認長度100。4.總題號:數值型,長度6,表示題目在題庫中的序號,通過外鍵設置與試題表中的題目編號相連。(四)組卷方案在組卷時,組卷人在每種題目類型在不同難易度、不同章節中所需要的題量作出設置,系統就會自動把此組卷方案存儲到組卷表之中,組卷表的結構包含:題型、章節號、題量、難易度。也可以通過手動選擇具體的題目來組卷,這樣生成的試卷將直接放入試卷表內。(五)試卷管理1.新建試卷包括“自動組卷”、“自定義組卷”和“手動組卷”三種選擇。選擇“自動組卷”,隨機自動生成試卷,選擇“自定義組卷”組卷人將輸入試卷的各項參數,計算機自動抽取試題新建試卷。選擇“手動組卷”則生成一張空白試卷,由用戶自己添加試題。2.打開試卷通過點擊“打開試卷”來尋找和使用已經組建完成的試卷。3.試題查詢用戶可以通過輸入關鍵字的方法來查詢想要的試題。然后可以通過在試卷中輸入試題編號的方法來在試卷中添加該試題。4.刪除試卷5.成績處理得出成績,給出成績報告。6.維護試題的錄入和管理,題庫中的題目進行修改、添加、刪除等操作。
主要算法
組卷的算法是試題庫中最主要的算法,本算法采用多層循環的方法實現。按照題號的順序逐一隨機抽題,由外至內分別為:題型、每種題型章節名稱、每章的題量三層循環。每章的題量又包括難、中、易題量的三個平行的循環。從第二題開始每題都應該檢驗總題號是否與之前的題目重復。試題庫的建設成功將產生良好的社會和經濟效益,將改變傳統的考試方法,可以為學校檢測學生的學習成果提供一種比較方便和科學的手段,也為學校各級部門評估和檢測教學質量提供了有效的工具。建設電子線路試題庫將對促進電子線路科目教學現代化,提高職校教學質量起到重要的作用。
一、改革教學方法,提高課堂教學效果
(一)引入對比法、歸納法通過對比找出差異并加深對抽象概念的理解。如比較模電中的小信號放大器與高頻電路中的小信號放大器在結構、偏置、負載等方面的差異,使學生理解LC網絡的作用;將非線性電路與線性電路特性進行對比,加深學生對靜態點、特性曲線等概念的理解。本課程概念多,但相互間有一定的聯系。在教學中,應通過歸納總結,引導學生去發現這些聯系。如關于頻率變換的分析,在介紹幅度調制、同步檢波、混頻的原理后,歸納其規律,可以發現頻率變換必須有兩個信號輸入、非線性器件(部件)進行頻率的線性運算,后經濾波網絡得到所需信號。(二)聯系實際,幫助學生建立系統的概念《高頻電子線路》教學內容設置分散,學生學完后,對系統整機電路的閱讀分析能力和組建能力較差。當今電子線路的設計強調系統整體及多功能模塊的性能及連接。故在講授單元電路時,盡可能聯系到整機,使學生掌握該電路的應用、在系統中的地位以及其性能對系統指標的影響,引導學生去思考如何由基本電路衍生出符合實際系統要求的實用電路;指導學生閱讀有關整機電路圖中相應部分的電路,指出實際電路中需要考慮的問題。如在高頻功率放大器內容講授中,從實際設計出發,向學生介紹功率增益分配的原則及電路的基本方式,介紹匹配網絡的意義及常用方案和設計方法,最后到饋電方式的選擇。通過這幾個層次的介紹,使學生加深了對單元電路的理解,同時建立起了系統的概念。(三)多媒體課件的使用對于高頻電路中的很多抽象概念,在教學中,可引入多媒體課件,配以適當的超級鏈接和動畫設置,如在鎖相環原理分析中,學生對環路的捕獲過程、相位跟蹤過程理解較困難,通過演示鎖相環工作原理動畫軟件,使學生從感性上了解鑒相器、環路濾波器、壓控振蕩器的工作原理。還可通過超級鏈接啟動一些仿真軟件(multisim、EWB等),進行時域、頻域分析,幫助學生理解抽象的概念。例如,在二極管檢波和乘法器原理的介紹中,通過仿真軟件從時域波形和頻譜分布進行生動的介紹。
二、利用課內外實踐,加深學生對知識的理解和綜合運用
(一)引導學生進行無線電課外制作無線通信“神秘的面紗”對學生有很強的吸引力,引導學生在課外進行無線電制作,如短波電臺、調頻發射機、接收機等。通過電路及元件的選擇、整體的布局、系統的調試等工作,使學生去思考、查閱資料,解決一個個問題,既增強了學生們的自信,又進一步提高了對本課程的興趣。從實踐效果上看,學生多次在挑戰杯、全國大學生電子設計競賽等比賽中獲獎。如在2003年用鎖相環實現的電壓控制振蕩器獲省一等獎,2005年基于DDS的信號源的設計獲省二等獎。(二)演示綜合實驗在教學過程中,通過演示一些綜合實驗,學生不但加深了對基本概念的理解,也大大提高了學習興趣。例如,在實驗中,利用低頻信號發生器、高頻信號發生器、CD、高頻功放電路板組成調頻、調幅收發系統,并用示波器、頻譜分析儀等對信號的處理過程進行測試。讓學生用自己的收音機接收所發出的信號,改變調制參數和接收電路參數,觀察現象,并用已學過的理論進行解釋,加深了學生對調制、解調概念和實現原理的理解。(三)“軟硬結合”的課程實驗課內實驗是教學的一個重要環節,有助于學生對基本原理的理解和動手能力、創新能力的培養。高頻實驗常受到客觀條件的限制,特別是分析儀器很少,為增加實驗數量,提高實驗質量,將實際電路板實驗和Multisim仿真實驗相結合。首先通過仿真實驗驗證電路原理是否正確、元件參數是否合適,借助大量的虛擬儀器,進行各種參數、性能的分析。在乘法器應用實驗中,通過信號源參數、模型參數和濾波器參數的調整,可以非常方便地實現AM、DSB、SSB、混頻、倍頻、同步解調等內容;真實器件條件下的電路實驗應重點強調常規儀器的使用方法和參數的測試方法,同時應鍛煉學生“排差故障”的能力。特別需要強調的是,在實驗安排上要注意“軟硬”實驗設計的協調,不能讓學生只依賴計算機仿真實驗,忽視了硬件基礎的學習和訓練。特別是在綜合實驗設計上,要求通過仿真驗證原理,通過組裝、調試實現設計目標。《高頻電路課程》是電子信息類專業的專業基礎課,它對培養學生的專業綜合素質、創新意識和工程實踐能力起著重要作用。為培養面向未來的卓越工程師和創新型人才,我們需要不斷改革教學內容、教學方法和教學手段,充分利用各種條件,提高《高頻電路課程》的課堂教學效果。(本文來自于《吉林省教育學院學報》雜志。《吉林省教育學院學報》雜志簡介詳見.)
作者:馬令坤 李慧貞 鄭恩讓 張玲 張震強 單位:陜西科技大學 電氣與信息工程學院
1.1亮度穩定的調光臺燈電路
本調光臺燈電路不僅可使亮度可調,而且調整后的亮度不會因電網電壓的波動而變化。電路如圖1所示。
電路原理如下。
(1)調光由R2、KP1和C1組成的阻容移相網絡決定晶閘管VT的導通角,當C1兩端電壓經R2、KP1充電上升到雙向觸發管的導通電壓時,雙向晶閘管VT被觸發導通;當交流電流過零時,VT自行關斷。調節KP1可改變C1的充電時間,從而改變VT在交流電正、負半周的導通角,以便得到需要的亮度。(2)穩定調光。R3、KP2及光敏電阻RG串聯后和C1并聯,在R3、KP2固定的情形下,分流的大小由光敏電阻RG的阻值決定。當電網電壓上升時,燈光亮度增加,RG受到的照度增大,阻值減小,分流增大,C1兩端電壓上升變慢,VT導通角變小,燈光亮度下降;反之亦然。這樣就自動地將輸出電壓穩定在需要數值,保證了燈光亮度不變。
1.2鍵控調光臺燈電路
本鍵控調光臺燈電路利用兩個輕觸式按鍵來調光,當輕觸其中一個按鍵時,光線將由強變弱,輕觸另一個按鍵時,光線又會由弱變強,從而滿足用戶對光線的要求。電路如圖2所示。
電路原理如下
VD1、VD2、C3、C2組成電容降壓式直流電源,MOS場效應管V、電容C1等組成雙向晶閘管VT的觸發電路。VW1、VW2為保護二極管,防止場效應管柵極被擊穿。當按下AN1時,C1經R2放電,V的柵極電位下降,漏極電流減小,VT的導通角變小,HL光線變暗;當AN1、AN2都松開時,由于場效應管的柵源電阻很大,C1兩端的電壓將基本不變,所以VT的導通角也將不變,光線穩定下來。
1.3光照控制自動調光臺燈電路
本自動調光臺燈能根據周圍環境照度強弱自動調整臺燈發光量。環境照度弱,發光亮度大,環境照度強,發光亮度就暗。電路如圖3所示。
電路原理如下。
當開關S撥向“2”位時,它是一個普通調光臺燈。KP、C和氖泡Ne組成張弛振蕩器,用來產生移相脈沖觸發晶閘管VT。一般氖泡輝光導通電壓為60-80V,當C充電到輝光電壓時,Ne導通,VT被觸發導通,達到調光的目的。調節KP能改變C的充電速度、從而改變VT的導通角,達到調光目的、R2、R3構成分壓器通過VD5也向C充電,改變R2、R3分壓比也能改變VT的導通角,使燈泡HL的亮度發生變化。當S撥向“1”位時,光敏電阻RG取代R3,當周圍光線較弱時,RG呈現高電阻,電阻分壓器在RG上的分壓值變高,電容C充電速率加快,振蕩頻率變高,VT導通角變大,HL兩端電壓升高,亮度增大;當周圍光線增強時,RG電阻變小,與上述相反,HL兩端電壓變低,亮度減小,從而實現自動調光的目的。2、調光、充電、應急臺燈電路的整體設計本電路具有調光、充電和應急照明三種功能。平時電網供電時,可進行調光并對電池充電;電網停電時會自動點亮應急燈。電路如圖4所示。
電路原理如下:
(1)調光。
接通開關S,電網供電時,交流電壓經電容C1降壓限流,再經VD1-VD4全橋整流后提供直流電壓使繼電器J1勵磁吸合,其常開觸點J1-1斷開切斷燈炮HL1的電流,HL1不會點亮;常閉觸點J1-3斷開,常開觸點J1-2閉合,燈泡HL2點亮。同時,電網電壓經VD7-VD10全橋整流、R1降壓限流后給調光控制電路供電,調光控制電路中,三極管V1、V2和R4、KP,C等構成張弛震蕩器,其輸出信號從V2的發射極取出作為晶閘管VT的移相觸發脈沖。調整KP即可改變張弛震蕩器的震蕩頻率,從而改變VT的導通角,也就改變了HL2的亮度,實現了調光功能。
(2)充電。
在HL2點亮的同時,電路對電池E充電、在電網電壓正半周時,VD5導通,VD6截止,E獲得充電電流;在電網電壓負半周時,VD5截止,VD6導通,電路停止對E充電。即E以脈動電流充電,且充電電流通過HL2,故調整HL2的亮度就可以改變充電電流的大小。
(3)應急。
在電網突然停止供電時,繼電器J1因失電而釋放,其常開觸點J1-2斷開,切斷調光及HL2電路,常閉觸點J1-1、J1-3閉合,電池E給HL1供電,實現應急照明。
3結束語
本文設計出了調光、充電、應急臺燈,從而解決了停電情況下光的危機,同時,本設計的思想可以應用到空調、洗衣機、電視機、電腦等其它產品的電子電路設計中去,具有重要的意義和廣闊的前景。
參考文獻
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關鍵詞:通信電子線路;仿真實驗;電子設計
通信電子線路課程是通信類、電子信息類等專業必修的一門重要課程。它具有理論性、實踐性及工程性強的特點。該課程的重要內容是模擬無線通信系統中的發送設備和接收設備,重點研究它們的組成原理、基本電路和分析方法,并且應用模型化的思想來描述電路結構和單元電路。本文根據應用型本科院校電子信息工程專業對通信電子線路課程的設置要求,對該課程的教學現狀和教學改革方法予以探究。
一、通信電子線路課程教學現狀
通信電子線路課程具有基本概念抽象、基本單元電路多、分析方法多等特點。在理論教學中,由于該門課程概念過于抽象,導致學生對該門課程掌握起來比較困難,進而削弱了學生學習的積極性。如何激發學生的學習興趣,提高課堂教學質量,教師首先應對其中的問題予以分析。(一)課程銜接問題通信電子線路課程在電子信息工程中與先修課程、后續課程聯系密切,根據我校電子信息工程專業培養方案可知通信電子電路的先修課程有:數學、物理及信號與系統等課程,后續課程有數字通信、通信技術等課程,而在實際的教學中,教師往往會忽略課程銜接這一問題,導致學生很難理解其中的概念,使得學習效率得不到有效提高。因此教師一定要對課程的銜接問題予以高度重視。(二)理論與實踐脫節問題在課堂理論教學中,講授的電路大多是分立元件組成的電路,并沒考慮實際電路的高頻效應,學生在課堂上接觸不到實際電子產品及實際應用電路,在實驗教學中,實驗內容通常又是以驗證性為主,綜合實驗和創新實驗偏少,自主性設計實驗幾乎不涉及,使得理論與實踐往往是脫節的。因此,理論聯系實踐是通信電子線路課程教學改革的重點內容。
二、通信電子線路課程教學改革的方法
(一)重視課程的系統性
圍繞模擬發射機與模擬接收機這“兩條主線”展開教學,對于超外差式接收機中,高頻放大模塊、中頻放大模塊放在高頻小信號放大器這一章節中講授,而對于混頻檢波則應在頻譜搬移電路中講授,本地振蕩模塊則課在正弦波振蕩器中講授。通信電子線路的每一章節介紹最終都要回歸到模擬發射機和模擬接收機這兩條主線當中,在教學中使學生形成系統的學習觀點。
(二)重視課程的聯系性
聯系是客觀的,事物之間是有普遍聯系的,而對于通信電子線路這門課程來說,教師應考慮其與前后續課程之間的聯系,在電子信息工程專業中,通信電子線路的教學應通過前續課程引出后續課程,如在講解基礎知識這一章中的選頻網絡、串聯諧振回路、并聯諧振回路、耦合回路等知識點時應與“電路分析”中的頻率響應、互感耦合磁路結合進行教學;在講解諧振功率放大器時,要注意分析高頻小信號放大電路與低頻功率放大器的異同;講解頻譜搬移技術和數字調制概念,要先引入頻譜概念,這樣才能使學生將前后的知識聯系起來進行綜合學習。
(三)電路仿真演示與實驗操作相結合
通信電子線路課程具有原理復雜、概念抽象等特點。實驗環節作為教學的重要環節,是學生理解概念、掌握學習方法的重要手段,因此教師要重視將課堂上典型電路的仿真演示與實驗室的實驗教學相結合。在教學過程中充分運用多媒體對電路進行仿真演示,使復雜、抽象的理論形象生動,便于學生理解和接受。在實驗教學中,要選取比較有代表性的實驗,如選頻小信號放大實驗、諧振功率放大實驗、集成調頻發射、接收系統實驗等。使學生在實驗操作中加深對知識的理解,逐步培養學生發現問題、解決問題的能力。
(四)結合電子設計競賽,培養學生的綜合實踐能力
通過大學生電子設計競賽來培養學生的實踐能力和創新能力。大學生電子競賽需要綜合運用所學的電路相關方面的知識。因此,在教學過程中可以將大學生電子設計競賽和本課程教學內容相結合,增強學生綜合運用知識的能力,調動學生學習本門課程的主動性,激發學生的學習興趣。
三、結語
本文對通信電子電路課程教學現狀、教學問題及教學策略的分析,目的在于探索出適合通信電子電路課程的教學方法,以激發學生的學習興趣,培養學生的實踐能力和創新能力,進而提升教學效率和教學質量。
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