电路与模拟电子技术实用13篇

电路与模拟电子技术
电路与模拟电子技术篇1

1.树立正确的教学理念

高职院校的教学周期短,为了满足社会行业需求,旨在将学生培养成实践应用型专业人才,而不是学术探究型的专业人才。在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,教师要树立正确的教学理念,明确教学的培养目标。为了加强对学生知识技能的培养,教师在教学过程中,应当更加重视培养学生的知识应用能力,加强学生的发散思维,让学生能够在其他专业课程的学习以及实践练习中,熟练的应用电路与模拟电子技术中的知识技能。至于电路与模拟电子技术中所包含的逻辑性和严谨性,教师不必对学生提出太多要求。因此,树立正确的电路与模拟电子技术教学理念,教师要在教学过程中,适当增加实践训练部分,让学生能够在学习一段理论知识后,能够及时的通过实践验证,从而加强学生对知识的掌握,提高学生的实践应用能力。

2.确定合理的教学安排

在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,课时安排一般都不够充分,而课程内容却非常多,因此,教师需要确定合理的教学安排,为重要的知识内容设置更多的教学时间,最大程度上提高教学的有效性。高职电路与模拟电子技术课程的教学,主要追求对学生专业技能和实践能力的培养,让学生能够在未来其他的专业课程学习和工作实践中,能够具备足够的专业知识和应用能力。教师在教学过程中,对于理论知识的教学可以适当调整,让学生能够掌握重要和实用的知识内容,其他难度大、更具学术性的知识不必投入太多的时间,可以适当降低教学难度,让学生大致掌握就可以了。此外,教师还要增加实践教学的比例,让学生能够更好的掌握知识,加强对知识的应用。高职电路与模拟电子技术课程教学,总的来说,需要教授学生四个方面的能力,分别是观察电路、分析计算、器件选择以及实践应用,教师在教学中,可以为学生安排更多的例题和实践实验。例如,在教学基本放大电路时,教师可以带领学生分析电路图中各个元器件的作用,让学生明确放大原理,然后通过上机实验进行实践验证。下图是共发射极组态放大电路,教师在教学中要让学生能够正确区分电路的静态()和动态(),学会判断电路的直流通路和交流通路,掌握共发射极组态放大电路的放大原理:

3.应用有效的教学方法

在高职电路与模拟电子技术课程教学中,教师需要应用有效的教学方法,提高教学效率,更好的培养学生的知识技能。第一,明确课程作用,加强学生的学习动力。教师在教学中,首先要让学生明确电路与模拟电子技术课程的作用,让学生了解学习课程知识与技能在未来工作和学习中的重要意义。例如,课程教学中,放大电路占据了相当大的比例,教师在教学中,要让学生首先了解放大电路在电子系统中的作用,这样学生才能根据其应用,更好的掌握相关的知识与技能。在教学过程中,教师不仅要教授学生理论知识,还要结合知识在实际生产生活中的应用,可以在课堂上为学生展示相关的电子设备,然后引导学生学习探究电子设备中涉及的典型放大电路;还可以在理论课堂上穿插实践环节,带领学生按照电路图连接调试一些简单的电路,加强学生对知识的理解,让学生明确知识的应用价值,进而加强学生的学习动力。第二,应用多媒体教学,加强学生对知识的理解。在高职电路与模拟电子技术课程教学中,教师可以充分发挥多媒体设备的作用,应用多媒体教学,通过视频、图片和文字,将复杂抽象的知识内容全面直观地展示出来,帮助学生更好的理解掌握相关知识。电路与模拟电子技术包含了大量理论、技术以及实践三方面的综合内容,仅通过传统的板书教学,教师很难充分向学生展示理论知识、专业技术以及实践应用之间的联系,而应用多媒体技术,教师可以更方便的带领学生分析电路原理图,通过EDA软件进行模拟测试,并通过屏幕展示给学生,让学生能够更直接地了解相关知识内容的实践应用,从而加深学生对知识的理解。此外,多媒体教学还能丰富教学内容,从而提高教学的拓展性,让学生能够学习到更多的知识,了解知识的应用,这对学生的学习有很大帮助。第三,应用项目教学法,提高学生综合能力。电路与模拟电子技术课程的知识内容理解难度大,高职学生大多基础薄弱,在学习过程中经常遇到各种困难,对此,教师可以应用项目教学法,在教学难度较大的知识内容时,让学生成立项目小组,共同学习探究。电路与模拟电子技术的知识内容具有很强的应用性,因此教师在教学过程中,可以将理论教学与实验教学结合起来,针对当前教学的知识内容,设计专门的项目,让学生以小组或个人的形式,在教师的带领下,按照项目的准备、设计、检验、实施、评价等步骤,通过完成项目,学习相关的知识内容。项目教学法能够将理论知识与实践应用很好的结合起来,学生在进行项目探究时,可以与小组成员分工协作,完成个人难以达到的目标。学生在项目探究过程中,不仅能够学习到专业知识与实践技能,还能培养自身的学习探究能力,团队协作能力等,这能够有效促进学生综合能力的提高。

4.结语

在高职电路与模拟电子技术课程的教学中,教师要确立正确的教学理念,在理念的指导下,合理安排教学内容,应用有效的教学方法,培养学生的专业知识与实践技能,提高学生的综合能力,让学生成为社会需求的专业实践型人才。

参考文献

[1]魏亚坊.高职模拟电子技术课程教学改革探究[J].浙江交通职业技术学院学报,2016,(3):55-56.

电路与模拟电子技术篇2

0 引言

“电路与模拟电子技术”是根据计算机专业的特点把电路和模拟电子技术合成的一门课程[1-2],它作为算机专业的一门专业基础课,为数字电子技术、计算机组成原理、单片机等课程打基础,并且为学生从事工程实践奠定坚实的基础。

1 以往教学存在的问题

从以往的教学检验结果来看,电路与模拟电子技术这门课程的通过率相对较低,整个教学效果不佳,我们分析主要有以下几方面原因。

⑴ 本课程是一门专业基础课,理论性较强,传统的教学模式是以教师讲授为主,很难激发学生的学习兴趣。

⑵ 电路部分与中学物理的电学部分相关度较大,有中学物理的基础,学生掌握得相对较好,但是模拟电子技术部分,对学生来说是一个全新的内容,并且模拟电子技术的特点是由定量分析转换到定性分析,定性分析要根据实际情况对相关的参数进行取舍,增加了学习难度,所以模拟电子技术部分学生掌握得较差。

⑶ 本课程课时少、内容多。在讲课过程中只能选讲一部分内容,这样就破坏了课程的完整性,这也是导致学生掌握不佳的原因。

⑷ 实验课的设计与组织不佳,不能使学生很好地把理论与实践相结合,并很好指导实际。

2 课堂教学的改革措施

⑴ 在讲课过程中,一定要注重理论与实际相结合,把实际中的应用与计算机专业中的应用结合起来。例如在讲二极管的时候,对二极管在实际中的应用多讲一些。另外,讲课过程可借助多媒体以及仿真软件进行教学,比如在讲戴维南定理的时候,可以首先通过仿真实验、模拟探究,从而引出戴维南定理的过程,培养学生的观察能力和运用所学知识对实验结果进行分析、综合、归纳的能力,并以此使理论知识变得更加生动形象,激发学生的学习兴趣,使课堂效果变得更佳。

⑵ 问题驱动法在课堂教学中的应用。

问题驱动式教学法[3-4]的特点是教师通过巧妙设计教学任务,将要讲授的知识通过问题蕴含于任务之中,使学生在通过回答或解决问题完成任务达到掌握所学知识的目的。学生在完成一个个具体而真实的任务过程中要对任务进行分析,从而提出问题,并研究解决问题的方案,通过自主学习、小组合作学习与探究活动,完成学习任务,达到最终目标。以讲授模拟电子技术里共射放大电路的组成及工作原理为例[5]作如下探讨,共射放大电路如图1所示。

① 提出问题

问题的提出由浅入深,由简入易,并且问题之间相互关联。如T代表什么;VBB、Rb的作用是什么,没有Rb行吗;VCC、RC的作用是什么;C1、C2的作用是什么;这些参数的选择是任意的吗;如何实现放大等。

② 问题的解决

给学生时间让学生去分析解决所提出的问题,采用分组讨论的形式,以此来提高学生对课堂的参与意识,在讨论的过程中,对问题看得更加清晰,最后每个小组呈现一个结果;教师鼓励学生大胆说出自己的想法,不要怕错,这只是一个思维训练的过程,最后由老师进行总结。

③ 问题的总结和升华

在解决这个问题的过程中,学生对大部分问题都能通过讨论得出正确的结论,但是有一个问题学生还是不能准确把握,如:没有Bb行吗?一部分同学就认为可有可无,其实这是不正确的,因为VBB、Rb的作用是保证发射结正偏,并提供合适的正偏电压,如果没有Rb有可能把晶体管烧掉。另外,针对参数的选择是不是任意的这个问题,我们说模拟电子技术里的相关的电路对参数选择的要求较高,元件的选择要恰到好处,不然就实现不了放大,或者进入了饱和区和截止区,使波形产生了失真,这也是模拟电子技术学习困难的一方面原因。通过对这些问题的讲解,学生对基本放大电路的工作原理会更加清晰。

3 实验教学的改进

⑴ 实验的设计。以往的实验教学以单一的理论实验为主,实验与实际之间联系不够紧密,在实验的过程中,学生只是机械地连线、计算,而没有真正地理解相关的理论。所以要多设计一些综合性的实验,一方面可以促进知识的融会贯通,另一面综合性实验和实际联系紧密,学生在实验的过程中兴趣更浓厚,更有利于知识的掌握。

⑵ 实验课的组织与管理。由于实验课的形式比较灵活,导致部分学生对实验课的重视程度不够。所以要加强实验课的管理,加强管理可以从以下几方面着手。

实行签到签退制度,保证学生有足够的时间进行实验。

实验中,由于存在学生的个体差异,部分学生动手能力强,知识掌握的牢固,可能很快就把实验做完了,这样可以安排这部分同学对一些实验困难的同学进行指导和帮助,保证大部分同学都能在规定的时间段内得到正确的实验结果。

增加实验课的考核,实行随堂考核和整体考核相结合的方式,每次实验结束后,以抽检的方式考核,考核方式可以多样化,包括回答问题、实际操作、实验理解等,以此保证实验课的效果,以及学生进行实验的积极性,整体考核把实验课的成绩纳入课程考核中,实验课占期末总成绩的话20%,通过考核机制来保证实验的效果。

4 结束语

“电路与模拟电子技术”是计算机专业的一门专业基础课,学好此门课程对后续硬件课程的学习有很大的帮助,所以在实践与教学的过程中要不断地改进教学方法,提高教学效率,促进教学效果的不断提高。本文从课堂教学与实践教学两方面对课程改革进行探讨,并不断地应用于后续的教学中,收效明显。在以后的教学中我们仍然要不断地总结、探索,以寻找更好的教学方法。

参考文献:

[1] 殷瑞祥.电路与模拟电子技术[M].高等教育出版社,2004.

[2] 高玉良.电路与模拟电子技术[M].高等教育出版社,2005.

电路与模拟电子技术篇3

计算机类专业在开设电子方面课程有其复杂性和特殊性。一方面,学生既要比较熟练地掌握电工电子技术的方法和应用,又不要求作深入研究。另一方面,相比于其他非电类专业只要求了解电工电子技术的概念,它对分析与设计都有一定的要求,以便掌握计算机相关硬件知识和从事计算机接口电路的分析与设计。因此,在实施计算机类专业基础教学的过程中,我们将电路基础和模拟电子技术合并设立一门课程,后续安排数字电路和数字逻辑课程来完成电工电子基础教学。

二、现状分析

依照学院《电路与模拟电子技术》课程教学大纲的安排,设定学分数为3.5,学时数为56,其中电路讲授24学时,模拟电子技术讲授24学时,实验8学时。电路部分包括电路的基本概念和基本定律、电路的基本分析方法、正弦交流电路等,主要介绍电路的基本概念、基本理论和基本分析方法;模拟电子技术部分包括半导体和晶体管、基本放大电路、放大电路的负反馈、信号的运算与处理,主要介绍各种应用电路的分析和设计。前后知识点衔接紧密,电路部分作为模拟电子技术部分的基础,模拟电子技术部分对相关知识进行拓展与延伸。

根据课程特点及教学目标要求,通过本课程的学习,使学生获得必要的电路分析和电子技术的基本理论、基本方法和基本技能,初步掌握电子电路的分析、设计方法,为后续课程的学习及从事计算机相关硬件接口电路的分析与设计打下基础。因此,在教材的选择上,必须涵盖相关知识点,并有所侧重,同时注重学生实际分析问题能力的培养。我们选择殷瑞祥主编,高等教育出版社出版的《电路与模拟电子技术》及《电路与模拟电子技术学习辅导与习题解答》作为配套参考书。教材与习题相结合,有助于学生掌握相关理论知识,融会贯通,进一步开拓思路。

三、改革措施

1.备课改革

课堂教学效果的关键在于备课的精心准备。我们在实际教学过程中,根据课程特点,切合实际,提出自己的思想,融入新的理念,综合现代化多媒体教学手段和传统的板书,两种方式有机结合,互为补充,既丰富了信息量,又有利于学生对于知识的掌握。

“授人以鱼,不如授人以渔”,在备课中要有意识地培养学生的自学能力。教师是教学活动的主导,学生是主体,教学要以学生的接受情况为主要考量因素[1]。教师在掌握课程体系的同时,应该循序渐进,不断找寻疑问,对于教师来说,备课其实也是自我学习、自我提高、自我完善的过程。在每节课开始之前,我们在研究教学内容和分析教学对象的前提下,根据教学大纲的要求,切实把握知识点,灵活运用,充分备课,根据教学执行效果和学生对课程的实际反应及时调整;每节课结束后进行认真总结,用不同颜色的笔对课堂内容进行标记,不断充实讲稿,及时发现问题、解决问题。

2.课堂练习

随着我国高等教育的招生规模不断扩大,教育资源紧张与学生扩招之间的矛盾显得尤为突出,很多高校讲授课程只能由小班改为大班或合班上课。为准确了解每位学生听课状况,动态跟踪学生对于知识点的掌握程度,确保上课质量,教师需要根据实际情况适时调整教学方法与内容,以达到最佳的教学效果。

课堂练习是学生在形成新知识基础上的巩固过程,是对学生掌握知识情况的一个重要反馈,同时也是电子学科教学过程中必不可少的环节。在实际教学过程中,我们在每节课留出一定的时间给学生做随堂练习,即讲即练,留给学生充足的时间来消化吸收知识。课堂练习的形式可多样化,引进激励措施,鼓励学生到黑板上做题,充分调动学生的积极性,然后针对学生在练习过程中出现的问题进行细致分析,帮助学生理解,通过习题的讲解对教学内容进行阶段性的巩固、复习和总结。从执行结果来看,有利于学生对于知识点的掌握,收效良好。

3.生动教学

如何调动学生学习的主动性和积极性,找到适合学生现有能力,并能联系新旧知识的方法,是我们进行生动教学的主要着眼点和出发点[2]。在教学过程中,使教学内容更能触及学生的心灵深处,诱导学生把学习新知识的压力变成探求新知识的动力,变被动学习为主动学习,是提高课堂教学质量的重要手段。

《电路与模拟电子技术》作为一门实践应用性很强的课程,与生产实际联系紧密。在上课过程中,我们时刻关注学生的学习需求,灵活运用启发式教学方法,培养学生解决问题的能力,激发他们探索新知识的渴求。同时,注重引导学生自主学习、刻苦钻研的精神,实现多样化教学方式的相互补充[3]。上课过程中避免枯燥地照本宣科,采用“观察―实验―问题―讨论”的模式,从鲜活的生活实例入手,激发学生学习兴趣。比如,在模拟电子技术放大电路章节学习中,学生在课前可搭建简单面包板电路,连接小型功放器件,将实例引入课堂,并用万用表hFE档测量不同三极管β值,调节声音的大小,通过观察不同的实验现象,加深学生对于三极管工作原理的理解。

4.实验创新

实践教学是把理论知识转化为实际能力的重要环节,也是培养创造性思维习惯和创新人才的重要途径。在过去传统的实验模式中,实践的对象、方法、步骤等关键要素都由教师来制定,学生必须沿着教师规定的框架,按照教师制定的路线去完成实践任务,学生被约束在实践的框架中,他们的创新思想无法自由驰骋;在基本规定的路径中,他们不可能发挥自己的想象力[4],很多时候只是简单地依葫芦画瓢,连接导线,观察波形,测试数据,原本充满生气的实验课变得索然无味。为了改变这一现状,就必须在实验中力求创新,让学生尽可能作为主体参与实践活动的各个环节,体验实验的乐趣,主动参与进来,真正使知识成为活的知识。

在改进实践方法和手段的过程中,我们注意持续激发学生学习兴趣、贯彻“快乐学习、享受成功”的教学理念,强调学生自发地构建知识体系,彻底改变目前课堂教学“填鸭子”、实践教学“放鸭子”的现象。在实验环节上,改变过去一成不变的全班学生做同一个实验,一个实验项目做好几年的状况。在此基础上,我们积极鼓励学生根据自己的兴趣爱好,在课程框架体系内,大胆提出切实可行的实验题目和实验设计方案,引导和支持他们开展有意义的实验研究。《电路与模拟电子技术》共开设了四个实验项目,分别是电路元件伏安特性的测绘、戴维南定理和诺顿定理的验证、基本放大电路测试和运算放大电路测试,都具备一定的自主创新空间。

四、总结

通过以上几点措施,学生的学习主动性增强了,学习效率提高了,实际动手能力也得到了很大锻炼。在学院及省市举办的各类电子科技大赛中,学生均取得了较好成绩,在仪表维修电工测试中,学生一次性通过率达到100%,毕业生深受用人单位的好评。

参考文献:

[1]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报(社会科学版),1997,(5).

电路与模拟电子技术篇4

随着社会的发展与科学技术水平的提高,电子技术在很多领域中都得到广泛的应用,但在不同应用环境中对电子技术的要求也不相同,模拟电子技术主要对信号时间和数值上的变化进行的相应处理,数字电子技术主要对离散的数字信号进行处理,基于两项技术的信号处理内容不同,也具有不同的使用优势,为了使两项技术能够充分发挥自身优势,以下主要对模拟电子技术和数字电子技术的详细分析,进行两项技术的优势对比。

1.模拟电子技术分析

电子技术主要被应用于电路中,在电路运行中具有放大镜的作用,模拟电子技术就是电子技术中一项重要组成部分,它主要处理的是电路中一些连续的电子信号,处理方法相对简单[1]。使用该项技术的电路被称为模拟电路,由于模拟技术成本相对较低,模拟电路的造价也相对较低,因此现阶段使用范围相对广泛,但更多的是应用于对电路电子信号运输的精准度要求不高的工业领域之中,但如果在传输过程中外部环境相对较差、噪音相对较高就会影响信号传播的准确性,使用该项技术常会由于噪音干扰而出现失真的情况,导致传输效果与最初的电子信号之间存在一些差异,影响人们的使用。

2.数字电子技术分析

数字电子技术与模拟电子技术不同,它是一种相对技术,即借助抽样定理,通过对模拟信号进行抽样,从而提高电子信号的精度,保证电子信号在传输过程中具有精准性特点。现阶段,数字电子技术使用在数字电视中,使用该项技术能够减少周围环境特别是噪音对信号传输的干扰,保证信号传输过程中的准确性,提高电视播放效果,使画面更加清晰[2]。并且使用该项技术在信号加密的过程中,由于数字信号能够使用更加高级的加密系统,因此能够对数字信号传输过程起到保障作用,从而提高数字信号运行的安全性。

3.电子技术中信号形式及电路形式对其的影响

信号形式能够对电路工程产生很大的影响,直接决定了电子技术的选择方式,在模拟电路中,由于信号形式为模拟电子信号,因此在选择电子技术时,通常情况下,都会根据模拟电路的特点,选择相应的模拟电子技术,并按照模拟电子技术的规范完成电路工程。由于信号形式须使用特定信号技术,因此在数字信号传输过程中更多的选择了数字技术,这时在完成电路工程时,就需要结合电路具体情况和实际需求,确定数字技术的开展方向,从而根据相应的数字电子技术相关规范完成工作。

4.模拟电子技术与数字电子技术优势对比

通过上文对模拟电子技术与数字电子技术的详细分析,能够更好的认识到两项技术的区别,为了保证模拟电子技术和数字电子技术能够应用到适宜的领域,发挥出更大的作用,下面通过对比,分析两项技术各有的优势。

4.1模拟电子技术优势

模拟电子技术主要具有以下几方面优势:(一)模拟电子技术相对简单,实施过程相对容易。虽然模拟电子技术存在着一定的不足,但是该项技术相对简单,能够有效缩短电路工程的完成时间,提高运行效率;(二)原理简单,造价低。由于原理简单,且对模拟电路的要求相对较低,因此模拟电子技术的造价是很大一个优势,也正因为如此,应用市场相对广阔。在以往的电视制作中,大部分使用的电子技术为模拟电子技术,通过实现对造价的控制,从而保证了电视在人们生活中的普及;(三)适用能力强,应用面广。虽然该项技术应用面也十分广,但使用该项技术的传输过程中,信号精准度有所下降,为了使该项技术能够发挥出自身优势,使用该项技术时,就要充分考虑到电路对信号精准度的要求,并在电子技术不断发展的过程中,找到完善该项技术的方法。

4.2数字电子技术优势

与模拟电子技术核心内容和采用的方法不同,适用领域和方向也有所差距,数字电子技术主要具有以下几点优势:(一)采用开关电路,降低对物理量精确度的要求,只需确定物理量的大致使用范围即可,简化使用流程,提高使用该项技术的方便性;(二)传输数据可靠性高,由于使用该项技术的电路中能够有效抵抗外界环境特别是造成对电路造成的干扰,因此在数字电路中,信号的精准度更高,更有利于信号的传输与储存。现阶段在数字电视中就使用了数字电子技术,与使用模拟电子技术的电视相比,数字电视画面更加清晰。但同时由于该项技术的原理相对复杂,精准度更高,造成使用该项技术的造价也更高,因此在使用该项技术的过程中还需要考虑对电路的实际要求,如果能够提供更多的成本资金,保证信号的准确性,就要合理使用数字电子技术;(三)数字电路能够更好的实现程序控制,有利于进行系列化、集成化的生产,提高生产效率,保证企业经济收益。四、能够实现高精度的加密,由于数字信号在传播过程中能够使用较为高级的加密系统,因此在处理数字信号时使用的数字技术就具有较强的加密功能,通过保证信号的安全性,提高整体电路传输的安全性。

5.总结

总而言之,模拟电子技术和数字电子技术在不同的应用领域具有不同的优势,模拟电子技术的使用更为方便、简单,造价较低,但精准度也相对较低,因此模拟电子技术更适用于相对低端对误差率要求不高的电路设备中,而数字电子技术则能够有效提高信号的精准度,保证电子电路处于高精度运行状态下,也因此更适用于较为精确的电路设备中。

参考文献

[1]冀炜,于富尧,常思安,王雨龙,李梦茹.模拟电子技术与数字电子技术的对比分析[J].通讯世界.2016(07)

电路与模拟电子技术篇5

础。在教学中,如何完成专业人才培养方案赋予课程的任务?如何让电路理论与实际应用之间很好地对接?如何化繁为简、形象生动地理解所学所教?这些问题一直困扰着师生,本文结合Proteus仿真软件在模拟电子技术课程中的教学做一些尝试。

一、职业院校模拟电子技术课程教学模式变革

模拟电子技术课程是电类专业非常重要的专业基础课程,它不但集繁杂理论、实验实践于一体,与工程实际也密不可分;而且对专业能力的形成、后续课程的深入学习影响深远。传统的“粉笔+书本”教学模式已经完全无法适应教育现代化进程的不断推进和

素质教育的深入开展;突出以能力为本位、以学生为主体、以就业为导向的理实一体化模式在模拟电子技术教学实践中效果明显。模拟电子技术课程理实一体化模式中的“理”是指电路的原理或理论,“实”是指实验或工程实践。理实一体化模式教学既要求师生做好理论的教和学,同时要求在课堂内外对学生展开实践教学,深入实验室、工作现场为学生进行讲解,配合理论,加深学生对模拟电子技术相关知识的理解与认知。

但在实际教学中,“实”的教学经常受到经费和实验或实践条

件的限制,无法及时提供实验或实践场所或所需元器件来装接、调整电器参数,而且存在仪器和元器件的损耗问题。在“理”的教与学过程中,师生共同面对抽象枯燥的电路理论、空洞复杂的电路分

析——干涩无味又难以理解,师生的教与学都费力、费时,还无法达到预期的教学效果。

迅速发展的电子与信息技术提供了EDA教学新平台,如果恰当地运用EDA工具软件虚拟仿真来辅助教学,可以较好地克服我们在理实一体化教学中遇到的这些困难。EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。在电子领域中,EDA技术发挥着重大的作用,是现代电子设计的核心。在模拟电子技术教学中,从早期的EWB到现在的Multisim,我们的确感受到了EDA的仿真技术能打破专业教学上的一些局限性,在激发学生学习兴趣的同时保证了良好的教学效果。

二、Proteus与模拟电子技术课程教学

1.认识Proteus软件

Proteus是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件,虽然只有20多年的历史,但在全球的使用范围很广。Proteus软件的功能强大,它集电路设计、制版及仿真等多功能于一体,不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析,还能对微处理器进行设计和仿真,并且功能齐全,界面多彩,是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款电子线路设计与仿真软件。Proteus主要由ARES和ISIS两大模块构成,ARES主要用于印刷电(PCB)的设计及其电路仿真,ISIS主要用于原理图的设计并仿真:包含有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机仿真。Proteus软件所提供了30多个元件库,8000多千种元件,且随着版本的不断升级,数量仍在不断增加,元器件涉及数字和模拟、交流和直流等25个大类。

2.结合Proteus仿真平台的模拟电子技术课程教学

Proteus仿真结果的显示形式非常适合于学生认知电路的功能,是模拟电子技术教学良好的辅助手段。恰当地应用,不仅可以帮助学生掌握模拟电子技术教学的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法,为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技

能,还可以培养学生对知识的广泛兴趣,激发他们的创造性。与传统实验方式相比,是一种更能突出以学生为中心的开放式教学。

选择Proteus软件与模拟电子技术教学相对接,是因为它不但在电路仿真功能上可以和Multisim相媲美,而且它的PCB制版功能也可以和Protel相媲美,更重要的是它的单片机仿真功能是其

他任何EDA软件都不具备的。可以看出Proteus软件的功能不但强大,而且每种功能都不逊色于同类软件,是电子信息类专业学生学习专业课程难得的一个工具软件。当然,电路的仿真属于理想状况,并不能完全代替实验室实验。如果我们能合理安排一些实践内容和实践时间,辅以Proteus软件来学习,我们的教和学就会事半功倍。

参考文献:

[1]陈其纯.电子线路.2版.北京:高等教育出版社,2008.

[2]胡宴如.模拟电子技术.2版.北京:高等教育出版社,2004.

电路与模拟电子技术篇6

电子电路故障诊断通常分为模拟电路故障诊断和数字电路故障诊断两种。伴随信息技术和数字技术的快速发展和广泛应用,数字电路故障诊断取得显著的成绩。但模拟电路故障则因为故障模型相较复杂,元器件数据容差导致的故障模糊性强,以及模拟电路中的广泛非线性问题等均加大了故障定位的难度。而与此同时,模拟电路是否存在故障,与电子设备可否正常运行息息相关。为此,本文结合模拟电路故障诊断中存在的问题,对诊断方法和测试技术的应用进行了分析。

一、模拟电路故障

模拟电路故障是指模拟电路运行过程中,由于电路某个器件的参数发生改变所导致的整个电路无法正常继续运行。模拟电路中出现故障的状况不尽相同,可归为硬故障、软故障两大类,硬故障就是电路运行中常出现的短路,开路等状况,而所谓的软故障是指由于电路内部某个器件的参数错误而导致的故障。

二、模拟电路故障诊断过程中存在的问题

1.电路内器件容差不定,无法确保诊断结果的准确率

2.线路故障存在多样性,加大故障模拟的难度

3.集成电路中可测试节点过少,无法准确诊断其故障原因

三、传统的模拟电路故障诊断方法及检测技术

传统的模拟电路故障诊断方法根据其诊断目的、模拟形式、测试过程、电路性质、数学方法、激励信号类型、测量响应等多个方面进行模拟电路的故障诊断和检测。

在常规模式电路故障检测方法中包含了三种技术的运用,分别为测前模拟检测、测后模拟检测,近似技术。首先,测前模拟检测是现在常规模式电路故障检测中最为常用的一种,它主要运用的是故障字典法及似然法,故障字典法是运用电路测试前,它的原理主要是针对计算机模拟电路工作时出现的故障,进行统计与之相对应的出现故障的信号及相关故障的特征表现,而后再根据故障字典法所记录的相关信息数据对电路故障进行考究,从而确定电路出现的实际故障。其次,侧后模拟法检测也包含了两方面技术,一是参数识别技术,二是故障证实技术,参数识别技术可用于模拟电路中任意故障的诊断,而故障证实技术则是有针对性的进行多故障诊断,参数识别技术是将网路响应和电路的元器件参数有效结合起来,进行计算,从而得到一个参数值,若估测参数值与实际参数值出现偏差,则判定为是电路元器件出现了故障。而近似技术在常规模式电路故障检测中主要功能是在无法对电路进行全方面检测的情况下,通过以往的数据以及现状进行故障识别。

四、现代模拟电路故障诊断方法及检测技术

传统的模拟电路故障诊断方法及检测技术存在一定的局限性,为了更好的做好模拟电路故障诊断及检测工作,为了我国电子设备的进一步发展,现代模拟电路故障诊断方法及检测技术便应运而生了。

现代模拟电路故障检测方法结合了专家系统、人工神经网络、模糊理论及小波分析故障检测方法等四种检测技术,它是电路故障检测上的创新。专家系统其实就是将专家的一些理论知识及经验说法用特殊性的规则表现出来,在计算机上形成一个专家检测知识库,从而进行电路检测工作。人工神经网络可实现模拟人脑结构及人类整个认知过程进行模拟,从而完成电路中的信息处理,此技术适应性极强,并且内存知识储备大,有利于电路故障的检测。 模糊理论可根据出现的一个故障问题提出多个解决问题的策略,并且会自动根据其检测的模糊度进行故障轻重的排序,但其发展在电路检测中还存在一定局限性。小波分析故障检测方法可以说是模拟电路检测上的新发展,它是根据小波母函数在尺度上的来回伸缩平移来分析整个模拟电路的信号的,在模拟电路检测中无需复杂的系统化模型,就可以进行故障诊断测试,这样一来大大减少了检测的复杂,并且运算量很小,避免了计算中产生的误差。

五、总结

总之,模拟电路故障的诊断与数字电路故障的诊断相比,较为复杂和困难,因此在实际的诊断和测试时需要操作人员更为专业和认真,而且,随着科学技术的快速发展和实践经验的不断积累,对模拟电路故障的诊断和检测也得到了一定发展,传统的故障诊断及测前模拟检测、测后模拟检测,近似技术等故障测试技术的局限性已慢慢被现代的故障诊断,以及结合专家系统、人工神经网络、模糊理论和小波分析等4种故障检测方法取代,其大大简化了检测流程,大大降低了运算量,同时有效地避免了计算中可能产生的误差。

参考文献:

[1]宋封印.中小企业成本控制探析[J].经营管理者,2009,8(3):16-18.

[2]邓杨学.产品投资决策中的成本分析方法[J].湖南第一师范学报,2011,1(3):133-135.

电路与模拟电子技术篇7

1.1电子电路仿真技术的内涵

电子电路仿真技术就是在电子电路设计的过程中,设计人员利用计算机仿真技术对电子电路的工作状态,采用数字化的形式将其呈现出来,从而能够真实的、准确的模拟出电子电路的工作状态,能有效的帮助电路设计人员来分析电路的功能与基本特征。从工作原理上分析,电子电路仿真技术就是利用数字模拟的方法对电子电路中的各个元器件与模块进行组合测试,分析新设计的电路工作状态,并将其应用于电子电路的开发与设计中。电子电路仿真技术通过对设计的电子电路进行集成化的建模模拟,可以对电子电路的设计进行全局统筹管理,在电子电路的测试还是在研发上,都具有优势,由于电子电路的设计需要集自动化、电气、机电于一体的工作模式,为了控制产品设计的达标和质量的准确性,利用模拟仿真技术对其进行调整是十分有必要的。

1.2常见的电子电路仿真软件及功能

(1)OrCADPSpice软件。该软件是一种针对元件级别的电子电路仿真软件,主要是采用Spice通用语言进行编写,可以根据实际需要开发模块,具有较强的移植性,在电子电路设计中具有较好的性能。该软件主要由电路仿真、元器件编辑以及原理图编辑等模块构成,利用电路元件模型编程设计,可以对元器件的真实特性进行模拟,在模拟时,可以利用电路方程进行计算,分析电子电路的细节特性,OrCADPSpice软件的主要功能是用于复杂电路的特性分析,能对元件级别的电子电路进行模拟,还能对数模混合的电子电路进行仿真模拟,在电子电路设计时,该软件能够提高电路的集成效果。OrCADPSpice软件的缺点是不适合电路功率比较大的电子电路,对分析计算时间比较长的电路分析也缺乏灵敏性,对于仿真收敛性差的电子电路也不能有效的模拟。(2)Saber软件。该软件是功能比较强大,适应比较强的电子电路仿真软件,可以应用于电力电子、机械、光电等不同类型电路的模拟仿真,而且还具有兼容混合仿真的功能,能从不同的层面分析电子电路的测试与特性,它能对原理图的电路进行输入性的模拟仿真,对电路中的复杂数据进行可视化分析与建模,该软件的主要缺点是操作比较复杂,而且模拟仿真的原理图效率较低。

2电子电路仿真技术在电子电路设计开发中的应用

2.1促进集成电路的开发与设计

电子电路是集成电路的设计的关键,电子产品的不断更新与发展,对集成电路的性能也提出了新的要求,只有不断创新集成电路的设计,才能提高集成电路的性能,利用电子电路仿真技术可以有效地对电子电路进行设计,并可以对复杂的集成电路性能进行分析,从而能方便的将集成电路进行压缩,从而形成芯片级的集成电路,这样不仅有利于电子产品的开发,还能增强电子产品的可靠性、安全性、稳定性及美观性,还能提高电子产品的芯片性能与工作效率,利用仿真技术对集成电路的性能、参数等分析计算,利用仿真电路的虚拟化测试,优化电子电路的设计方案,以不断的优化集成电路的性能。因此,在集成电路的开发与设计,需要灵活的运用芯片系统思想进行常开发,不断利用仿真技术对电子电路的性能进行分析计算,来验证芯片性能,分析其是否满足电子产品的要求,同时可以利用仿真模拟技术对集成电路进行不断的完善与改进,从而保障电路设计的准确性,从而不断的促进电子电路的发展。

2.2优化电子电路的设计方案

在电子电路设计的过程中,需要综合考虑电子电路器件的性能,如温度敏感性等,一旦电子元器件外界的稳定发生变化,或者环境发生改变,外界的温度就会对电子元器件产生一定的影响,从而影响整个电路的稳定性,利用仿真软件对电子电路的长时间运行状态进行模拟,及时发现电子电路运行中存在的问题,及时调整电子电路的设计方案,才能总体提高电子电路的性能,从而能够提高电子产品的稳定性,将电子电路仿真技术应用于电子应用开发中,对电路运行的每一个细节进行模拟,达到总体优化电路的设计方案。采用电子电路仿真技术可以对不同温度状态下的电路特征情况进行分析,便于为设计人员提出电路的设计方案,进而整体改善电子电路元器件的温度敏感性,打的优化电路设计的目标。

2.3提供新的电子开发方式

电子电路新技术的发展,为人们提供了更为优质的电子系列服务,在开发新的电子产品时,需要注重电子电路的创新设计,才能提高电子系列产品的开发效率,采用仿真技术可以快速的多电子电路的相关功能、参数等进行设计分析,达到优化电子电路的目的。在传统的电子应用开发工程中,由于元器件比较复杂,电路受到多种因素的影响,导致电子电路设计与开发的时间过长,技术也比较漫长,在仿真技术发展的情况下,利用模拟仿真可以对电子电路的设计进行调整,也就提供了新的电子电路开发方式,利用模拟仿真技术还可以对电子电路的环境进行模拟、实验与调试,改善了电子产品的设计效果,极大地优化了电子产品调整效果,采用电子电路仿真技术,使得电子产品的开发呈现出多元化的发展趋势,也为电子产品的开发提供新的思路。

2.4有效验证电路设计的功能

对于电子电路的开发设计只是电子产品开发的第一步,如何有效的验证电子电路的功能是否满足要求,保证电子电路功能、参数的稳定,成为电子产品开发的关键,这就需要采用仿真技术对电子电路的功能进行模拟,对电路的功能进行多重验证,以保证电子电路应用的稳定性、合理性、科学性与安全性。电子电路的设计人员可以将仿真技术的模拟分析功能与电路设计的可行性结合在一起,全面对设计的电路进行检测分析,通过模拟仿真的参数来分析电路存的误差,以及电路在运行的过程中,与实际预期不符合的情况,从而能有效的降低电路功能的误差,或者存在着不能使用的情况,真正实现对电子产品的电路设计的功能进行验证,同时在一定程度上还能提高电子产品的功能能。

2.5在电子电路的虚拟测试中的应用

电子电路的设计要能合理根据各个电器元件的功能,详细地对各个参数进行设计,才能保证电子电路的高精密性的要求,如果电路的稳定性不强,精密性不高,就会影响着电子电路的稳定性,利用仿真软件的功能,可以对电子电路的运行情况进行虚拟性的测试,从而能够对电子电路的功能、参数进行有效的设计,提高电路的稳定性。因此,在进行电子产品开发与应用时,针对电子产品应用的环境,保证电子产品在恶劣的环境中能够发挥稳定的功能,就需要设计特色的环境,对电子电路的运用进行进行分析,采用仿真技能,可以展开特殊环境在电路运行状态的模拟分析,测试电路运行的极限值,保证电路在高温、高压情况下参数、特性保持稳定,通过仿真技术的虚拟测试,及时发现电路中的问题,可以提高电子产品应用的稳定性与安全性。

3结束语

电子电路仿真技术在电子电路开发中的应用,可以快速的、有效的对电子电路的性能进行模拟测试,便于设计者能快速、准确地发现电路设计中存在的问题,提高了电子电路的设计效率,也为电子电路的稳定性、安全性等提供了基础,从而也能够有效的促进电子产品向集成化的方向发展,使得电子产品的应用能够为人们提供更优质的服务。

参考文献

[1]苏青霄.电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用[J].企业科技与发展,2020(02):142-143.

电路与模拟电子技术篇8

高职《模拟电子技术》课程教学的特点

(一)概念抽象

该课程的概念和理论比较抽象,给教学带来了较大困难。如PN结单向导电性、正弦波振荡电路起振过程等,学生对这些概念和理论很难理解。为了使学生能够较好地接受这些单调、枯燥的理论,课程教学中教师多采用启发式、互动式、引例式、演练式等教学方法来加深学生的理解,但教学效果并不显著。

(二)非线性特性多

模拟电路是由半导体二极管、三极管为主要器件组成的。二极管、三极管均具有非线性特性,因此,线性电路理论对于分析和设计模拟电路不适用,必须采用非线性电路的分析方法。传统教学在这方面收效甚微。

(三)电子器件特性分散性大

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。然而电子器件参数分散性较大,相应的特性分散性也较大,往往需要通过手册查得,在实际电路中往往难以或是不需要精确计算输出值。

要准确选取具有分散性的电子元器件,除了需要扎实的理论,还需要丰富的经验。

(四)工程应用性强

在科学技术飞速发展的今天,模拟电子技术几乎在所有的领域——科学研究、生产实践、日常生活中无处不在。模拟电子技术工程应用十分广泛,设计、应用一个模拟电路,即便是一个小型的应用电路,也是一项系统工程。

多媒体技术在教学中的优势

(一)多媒体技术形象生动,容易激发学生的学习兴趣

多媒体教学手段以灵活多变的教学方式,给学生提供鲜明、生动、清晰的感受,使学生感兴趣。多媒体教学手段以大量视听信息和高科技手段来冲击学生的思维兴奋点,可以极大地激发学生学习《模拟电子技术》课程的兴趣,从而调动起学生的学习积极性。

(二)多媒体技术丰富课堂信息量,能大大提高教学效率

《模拟电子技术》课程的主要特点是合理利用视图及表达方法表达各种元件及电路图的结构及有关国家标准。为了收到较好的教学效果,教师往往在课堂上手绘各种电路图。这个过程要占用许多授课时间,如果刻意减少绘图,势必会影响教学效果。而将多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学中,制作电子教案、绘制电路、解答习题、做虚拟实验、进行仿真应用,能极大地丰富课堂教学信息,从而提高课堂教学效率。

(三)多媒体技术便于理论联系实际,有助于培养学生的动手能力

处于工作状态的模拟电路看似平静,实则正在发生量和质的深刻变化。这样的过程,传统教学手段根本无法在学生面前展示,学生的兴趣点往往只停留在电路的输出结果上,而忽视电路的实际工作原理和工作过程,不利于学生动手能力的培养。多媒体技术教学最大的优势是可以将复杂模拟电路的工作过程形象化,使理论联系实际。这对于促进学生实际操作、设计、应用模拟电路具有十分重要的意义。

多媒体技术在高职《模拟电子技术》课程教学中的应用

(一)使微观世界和抽象概念直观化

由于半导体内部的载流子是微观粒子,看不见、摸不着,因此,在传统教学中,学生对PN结形成过程的理解全靠想象,学生感到太抽象、难以接受,在短时间内很难透彻理解。

采用多媒体动画教学,可将P型半导体与N型半导体内部的空穴与电子用不同的标识符形象地描绘出来,生动地演示PN结内部微观粒子的运动。这样,将学生带入微观世界,就可以让学生去观察和发现“奥秘”:扩散运动内建电场漂移运动扩散与漂移达到动态平衡,从而理解PN结的形成过程。

通过在PN结两端加不同极性的电压来破坏PN结原有的动态平衡,会使它呈现单向导电性。可利用多媒体动画演示PN结加正向电压处于导通状态时,外加电压的方向与内电场方向相反,使P区的多子空穴和N区的多子电子都推向空间电荷区PN结厚度变窄内电场削弱PN结原有的平衡被打破扩散运动大于漂移运动在外电源作用下,P区空穴不断扩散到N区,N区的自由电子不断地扩散到P区,从而形成了从P区流入N区的正向电流PN结正向导通。PN结反偏时的动态过程正好相反,少子漂移运动形成极小的反相饱和电流。这样,就能使学生真切感受PN结的单向导电性,“亲眼见到”在微观世界里PN结如何正偏导电与反偏截止。

三极管与场效应管内部载流子的运动都可以用多媒体动画形象生动地演示,将肉眼看不见的微观世界载流子传输过程非常形象和直观地展现出来,学生的学习效果会非常好。

(二)使非线性特性形象化

非线性电压放大电路对低频信号的放大作用是本课程的重点,是学生学习后续各章节的基础,同时也是难点。许多学生很难在脑海中建立交直流共存的概念,尤其是对于非线性电路。为了使学生更好地理解交直流如何共存于一个非线性电路,最直观的方法就是图解法。

这种方法通过波形图与非线性元器件的特性曲线来动态展示电路的电压放大特性。先画出只有直流信号作用下的共射极放大电路的直流通路,带领学生分析仅在直流信号作用下流过三极管的静态基级电流与静态集电极电流的波形图。然后在直流通路的基础上,输入与输出端加上耦合电容,由输入耦合电容将低频交流小信号加在放大电路的输入端。最后利用动画效应给出输入端交流小信号随着时间的推移电压ui波形的动态变动情况。此时,在交流信号的作用下,基级电流ib,集电极电流ic,集电极与发射极之间的电压uce以及输出电压u0的波形,随着ui的动态变化就生动形象地显现在各支路与输出端。动画演示可采用慢放方式,使学生在波形的缓慢变化中看到输入与输出信号之间的动态关系与变动过程,以及ube与ib和uce与ic的非线性关系,由此即可形象展示交直流的共存现象。动画展示时,信号波形的变化快慢以及信号的周期可以根据具体情况调整,启发学生从中观察输入信号频率变化对输出信号的影响。

分析温度、电路参数对静态工作点的影响时,利用多媒体课件,可逐步展示随着温度与各电路参数的变化,静态工作点逐步上移或下移的过程,以及工作点位置不当时,输出信号波形出现的非线性失真。静态工作点过高使放大管进入饱和区输出波形出现饱和失真,过低使放大管进入截止区输出波形出现截止失真,以及波形上半周或下半周出现畸变的情况,都可以用动态图像形象地展示,进而取代书本上的静止图像。这样,就能马上吸引学生的目光,促使学生去思考。恰当地运用多媒体刺激学生的多种感官,不仅可以吸引学生的注意力,而且能有效地突出重点,突破难点。

(三)使电子器件参数分散性带来的不必要复杂计算简单化

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。二极管参数分散性较大,在实际电路中难以精确计算输出值。利用多媒体技术可以简化因电子器件参数分散性带来的不必要的复杂计算(有时复杂精确的计算对于电路分析也没必要,只需知道局部电路的输出值即可反映电路设计的有效性),从而直观演示模拟电路的工作过程。

教师在讲授直流稳压电源内容时,传统的教学方法是先介绍整流、滤波与稳压的理论,然后再通过复杂数学计算与理论推导来求解负载上的输出电压值以及电压脉动系数,最后通过实验演示或实施分组实验教学来验证理论以提高教学效果。如果在这部分教学中辅以多媒体教学,对半波整流电路与桥式整流电路的整流效果、电容滤波与电感滤波的区别,电容C以及负载RL对滤波效果的影响(如图1所示),均可以通过视频动态镜头来展示。可通过慢放展现各种情况下的输出电压波形,引导学生对比波形的不同之处,让学生根据过程演示推导出正确的结论,从而使学生自然而然地得出结论。这要比通过繁杂的数学理论推导得出结论更有说服力,更容易使学生牢记结论。

尤其是在实验条件没办法满足教学要求时,通过多媒体技术进行实验演示,可以使学生通过观察实验过程和现象总结出规律或得出结论,有助于提高学生的学习积极性,提高学生的动手能力。不过要注意的是,多媒体课件所演示的实验难以替代学生亲自动手进行的真实实验,若完全代替真实实验,有可能会扼制学生活跃的思维和丰富的想象力。

(四)虚拟化工程应用实践

对于振荡电路的起振过程,传统教学全靠学生想象,由于学生的知识水平和阅历有限,对起振情景想象不出或想象不全,从而限制了他们对相关知识点的理解。多媒体技术在正弦波振荡电路课堂教学中的应用却能很好地解决这一难题。利用电路仿真软件EWB或PROTEL先搭建振荡电路,接通电源后由虚拟示波器来测试振荡信号的波形(如图2所示),来模拟实现振荡电路的起振与振荡过程,不仅可以使学生深刻体会和理解振荡的抽象理论,而且还可以间接地教会学生如何利用虚拟仿真软件进行电路仿真,可谓一举两得。

正弦波振荡电路的理论讲授完成后,为了使学生能够将所学理论知识运用到实践中,加深对专业理论知识的理解,应带领学生做一个信号发生器。但由于教学资源与教学条件受限,实现起来比较困难。在这种情况下,可以考虑利用虚拟技术来实现,带领学生运用计算机技术与多媒体技术做一个虚拟信号发生器。在制作虚拟信号发生器的过程中,加深学生对振荡电路的理解,从而掌握振荡频率与谐振电路元器件及谐振频率之间的关系。

将多媒体技术应用于教学不仅可弥补有关理论教学、实践教学环节的不足,而且可使仿真软件与虚拟仪器的强大功能在教学领域获得进一步应用。

多媒体辅助教学引入高职模拟电子技术课堂教学后,弥补了传统教学的不足,优化了教学效果,不仅使枯燥乏味的理论变得形象生动,提高了学生的学习主观能动性,也使得学生不再惧怕实验与实训,学会在实践中去思考问题,从而提高动手能力。但多媒体技术的运用要恰到好处,不能取代教师的主导地位与学生的主体地位。巧用与妙用多媒体技术,才能使学生消除对本课程的畏难心理,真正激发学生学习电类专业课的兴趣。

参考文献:

电路与模拟电子技术篇9

高职《模拟电子技术》课程教学的特点

(一)概念抽象

该课程的概念和理论比较抽象,给教学带来了较大困难。如pn结单向导电性、正弦波振荡电路起振过程等,学生对这些概念和理论很难理解。为了使学生能够较好地接受这些单调、枯燥的理论,课程教学中教师多采用启发式、互动式、引例式、演练式等教学方法来加深学生的理解,但教学效果并不显著。

(二)非线性特性多

模拟电路是由半导体二极管、三极管为主要器件组成的。wWW.lw881.com二极管、三极管均具有非线性特性,因此,线性电路理论对于分析和设计模拟电路不适用,必须采用非线性电路的分析方法。传统教学在这方面收效甚微。

(三)电子器件特性分散性大

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。然而电子器件参数分散性较大,相应的特性分散性也较大,往往需要通过手册查得,在实际电路中往往难以或是不需要精确计算输出值。

要准确选取具有分散性的电子元器件,除了需要扎实的理论,还需要丰富的经验。

(四)工程应用性强

在科学技术飞速发展的今天,模拟电子技术几乎在所有的领域——科学研究、生产实践、日常生活中无处不在。模拟电子技术工程应用十分广泛,设计、应用一个模拟电路,即便是一个小型的应用电路,也是一项系统工程。

多媒体技术在教学中的优势

(一)多媒体技术形象生动,容易激发学生的学习兴趣

多媒体教学手段以灵活多变的教学方式,给学生提供鲜明、生动、清晰的感受,使学生感兴趣。多媒体教学手段以大量视听信息和高科技手段来冲击学生的思维兴奋点,可以极大地激发学生学习《模拟电子技术》课程的兴趣,从而调动起学生的学习积极性。

(二)多媒体技术丰富课堂信息量,能大大提高教学效率

《模拟电子技术》课程的主要特点是合理利用视图及表达方法表达各种元件及电路图的结构及有关国家标准。为了收到较好的教学效果,教师往往在课堂上手绘各种电路图。这个过程要占用许多授课时间,如果刻意减少绘图,势必会影响教学效果。而将多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学中,制作电子教案、绘制电路、解答习题、做虚拟实验、进行仿真应用,能极大地丰富课堂教学信息,从而提高课堂教学效率。

(三)多媒体技术便于理论联系实际,有助于培养学生的动手能力

处于工作状态的模拟电路看似平静,实则正在发生量和质的深刻变化。这样的过程,传统教学手段根本无法在学生面前展示,学生的兴趣点往往只停留在电路的输出结果上,而忽视电路的实际工作原理和工作过程,不利于学生动手能力的培养。多媒体技术教学最大的优势是可以将复杂模拟电路的工作过程形象化,使理论联系实际。这对于促进学生实际操作、设计、应用模拟电路具有十分重要的意义。

多媒体技术在高职《模拟电子技术》课程教学中的应用

(一)使微观世界和抽象概念直观化

由于半导体内部的载流子是微观粒子,看不见、摸不着,因此,在传统教学中,学生对pn结形成过程的理解全靠想象,学生感到太抽象、难以接受,在短时间内很难透彻理解。

采用多媒体动画教学,可将p型半导体与n型半导体内部的空穴与电子用不同的标识符形象地描绘出来,生动地演示pn结内部微观粒子的运动。这样,将学生带入微观世界,就可以让学生去观察和发现“奥秘”:扩散运动内建电场漂移运动扩散与漂移达到动态平衡,从而理解pn结的形成过程。

通过在pn结两端加不同极性的电压来破坏pn结原有的动态平衡,会使它呈现单向导电性。可利用多媒体动画演示pn结加正向电压处于导通状态时,外加电压的方向与内电场方向相反,使p区的多子空穴和n区的多子电子都推向空间电荷区pn结厚度变窄内电场削弱pn结原有的平衡被打破扩散运动大于漂移运动在外电源作用下,p区空穴不断扩散到n区,n区的自由电子不断地扩散到p区,从而形成了从p区流入n区的正向电流pn结正向导通。pn结反偏时的动态过程正好相反,少子漂移运动形成极小的反相饱和电流。这样,就能使学生真切感受pn结的单向导电性,“亲眼见到”在微观世界里pn结如何正偏导电与反偏截止。

三极管与场效应管内部载流子的运动都可以用多媒体动画形象生动地演示,将肉眼看不见的微观世界载流子传输过程非常形象和直观地展现出来,学生的学习效果会非常好。

(二)使非线性特性形象化

非线性电压放大电路对低频信号的放大作用是本课程的重点,是学生学习后续各章节的基础,同时也是难点。许多学生很难在脑海中建立交直流共存的概念,尤其是对于非线性电路。为了使学生更好地理解交直流如何共存于一个非线性电路,最直观的方法就是图解法。

这种方法通过波形图与非线性元器件的特性曲线来动态展示电路的电压放大特性。先画出只有直流信号作用下的共射极放大电路的直流通路,带领学生分析仅在直流信号作用下流过三极管的静态基级电流与静态集电极电流的波形图。然后在直流通路的基础上,输入与输出端加上耦合电容,由输入耦合电容将低频交流小信号加在放大电路的输入端。最后利用动画效应给出输入端交流小信号随着时间的推移电压ui波形的动态变动情况。此时,在交流信号的作用下,基级电流ib,集电极电流ic,集电极与发射极之间的电压uce以及输出电压u0的波形,随着ui的动态变化就生动形象地显现在各支路与输出端。动画演示可采用慢放方式,使学生在波形的缓慢变化中看到输入与输出信号之间的动态关系与变动过程,以及ube与ib和uce与ic的非线性关系,由此即可形象展示交直流的共存现象。动画展示时,信号波形的变化快慢以及信号的周期可以根据具体情况调整,启发学生从中观察输入信号频率变化对输出信号的影响。

分析温度、电路参数对静态工作点的影响时,利用多媒体课件,可逐步展示随着温度与各电路参数的变化,静态工作点逐步上移或下移的过程,以及工作点位置不当时,输出信号波形出现的非线性失真。静态工作点过高使放大管进入饱和区输出波形出现饱和失真,过低使放大管进入截止区输出波形出现截止失真,以及波形上半周或下半周出现畸变的情况,都可以用动态图像形象地展示,进而取代书本上的静止图像。这样,就能马上吸引学生的目光,促使学生去思考。恰当地运用多媒体刺激学生的多种感官,不仅可以吸引学生的注意力,而且能有效地突出重点,突破难点。

(三)使电子器件参数分散性带来的不必要复杂计算简单化

电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。二极管参数分散性较大,在实际电路中难以精确计算输出值。利用多媒体技术可以简化因电子器件参数分散性带来的不必要的复杂计算(有时复杂精确的计算对于电路分析也没必要,只需知道局部电路的输出值即可反映电路设计的有效性),从而直观演示模拟电路的工作过程。

教师在讲授直流稳压电源内容时,传统的教学方法是先介绍整流、滤波与稳压的理论,然后再通过复杂数学计算与理论推导来求解负载上的输出电压值以及电压脉动系数,最后通过实验演示或实施分组实验教学来验证理论以提高教学效果。如果在这部分教学中辅以多媒体教学,对半波整流电路与桥式整流电路的整流效果、电容滤波与电感滤波的区别,电容c以及负载rl对滤波效果的影响(如图1所示),均可以通过视频动态镜头来展示。可通过慢放展现各种情况下的输出电压波形,引导学生对比波形的不同之处,让学生根据过程演示推导出正确的结论,从而使学生自然而然地得出结论。这要比通过繁杂的数学理论推导得出结论更有说服力,更容易使学生牢记结论。

尤其是在实验条件没办法满足教学要求时,通过多媒体技术进行实验演示,可以使学生通过观察实验过程和现象总结出规律或得出结论,有助于提高学生的学习积极性,提高学生的动手能力。不过要注意的是,多媒体课件所演示的实验难以替代学生亲自动手进行的真实实验,若完全代替真实实验,有可能会扼制学生活跃的思维和丰富的想象力。

(四)虚拟化工程应用实践

对于振荡电路的起振过程,传统教学全靠学生想象,由于学生的知识水平和阅历有限,对起振情景想象不出或想象不全,从而限制了他们对相关知识点的理解。多媒体技术在正弦波振荡电路课堂教学中的应用却能很好地解决这一难题。利用电路仿真软件ewb或protel先搭建振荡电路,接通电源后由虚拟示波器来测试振荡信号的波形(如图2所示),来模拟实现振荡电路的起振与振荡过程,不仅可以使学生深刻体会和理解振荡的抽象理论,而且还可以间接地教会学生如何利用虚拟仿真软件进行电路仿真,可谓一举两得。

正弦波振荡电路的理论讲授完成后,为了使学生能够将所学理论知识运用到实践中,加深对专业理论知识的理解,应带领学生做一个信号发生器。但由于教学资源与教学条件受限,实现起来比较困难。在这种情况下,可以考虑利用虚拟技术来实现,带领学生运用计算机技术与多媒体技术做一个虚拟信号发生器。在制作虚拟信号发生器的过程中,加深学生对振荡电路的理解,从而掌握振荡频率与谐振电路元器件及谐振频率之间的关系。

将多媒体技术应用于教学不仅可弥补有关理论教学、实践教学环节的不足,而且可使仿真软件与虚拟仪器的强大功能在教学领域获得进一步应用。

多媒体辅助教学引入高职模拟电子技术课堂教学后,弥补了传统教学的不足,优化了教学效果,不仅使枯燥乏味的理论变得形象生动,提高了学生的学习主观能动性,也使得学生不再惧怕实验与实训,学会在实践中去思考问题,从而提高动手能力。但多媒体技术的运用要恰到好处,不能取代教师的主导地位与学生的主体地位。巧用与妙用多媒体技术,才能使学生消除对本课程的畏难心理,真正激发学生学习电类专业课的兴趣。

参考文献:

电路与模拟电子技术篇10

电子技术行业的各类设备产品必须具备良好的设计方案才能够保障其工作状态的理想。电子行业具有产品更新快研发周期短的特点。为了满足不断发展的市场需求,加快产品结构的升级,在核心技术领域取得重大突破,电子行业必须采用新的研究方法和技术。虚拟仿真研究是目前电子行业所广泛采用的一种新的方法和技术。本文即以直流稳压电源以及数控机床为切入点,对虚拟仿真技术在上述两个领域中的应用要点及价值进行分析与探讨。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术即虚拟现实技术,也可称之为模拟技术,技术核心是用一个完全虚拟的系统对另一个真实存在的系统进行模拟。此项技术涉及到多个学科,是计算机图形、人机交互、传感技术、以及人工智能等多个学科的交叉综合领域。虚拟仿真技术主要包括三个方面的含义:第一是借助于计算机所生成环境具有虚拟性的特点;第二是人对这种虚拟环境的感知是高度逼真的;第三则是人可以通过自然的方法与虚拟系统实现交互,系统可响应人的动作并作出合理的反应。

当前虚拟仿真技术被广泛应用于包括汽车制造、道路桥梁、油田矿井、教育教学、电子技术、以及水利电力等在内的多个行业中,体现出了包括交互性、沉浸性、虚幻性、以及逼真性这四个方面的特点。对于电子技术行业而言,虚拟仿真技术的最主要优势是可对产品设计或优化方案在实践前通过高度仿真的模拟环境进行分析,以验证方案的可靠性以及有效性,兼顾实现了提高效率,缩短周期,以及控制费用等方面的性能优势,有推广价值。

2 虚拟仿真技术在直流稳压电源中的应用

直流稳压电源的组成部分包括电源变压器、滤波电路、整流电路、以及稳压电路四个部分。电网供给的交流电压在经过电源变压器降压处理后得到与电路需求相对应的交流电压,然后经由整流电路变化为方向恒定、大小伴随时间变化而变化的单线脉动电压,并经过滤波电路进行滤过(滤过交流分量),通过此环节处理后得到相对平滑的脉动电压。最后经过稳压电路处理,以确保电网电压以及负载水平在发生改变时电压维持在稳定状态下。为更加清晰的了解整个电路的工作原理与运行情况,可以借助于虚拟仿真软件,在软件模拟环境下通过设置开关或调整电路结构的方式观察示波器所呈现出的波形变化。本研究中引入Multisim10虚拟仿真软件,该软件借助于图形方式创建电路,具有界面直观、操作简便、调用方便等优势。本软件提供有包括交流、直流等在内的17种分析方法,虚拟仿真能力强大。

整流电路仿真分析下全波整流与半波整流波形图如下图1所示。结合图1:4个二极管所构成桥式全波整流电路,其核心作用是将正弦变化的电压演变为脉动电压。通过设置开关J1为开启状态的方式,对整流器在二极管损坏状态下所产生的开路情况进行模拟。则全波整流转换为半波整流,半波整流下所对应输出电压为0.45*全波整流电压。

通过对直流稳压电源系统中J2开关进行接通或断开的方式能够对比波形观察得到:在电容接入电路内后,输出电压平滑程度明显提高,波纹得到有效控制,同时输出电压平均值也有一定的增加。其依据是:在电容接入电路内后,电容可有效存储电荷,同时对高频分量而言容抗脚下,从而电流中的交流成分可通过电容C1而被旁路。在电容维持恒定的状态下,可通过调整负载电阻运行仿真的方式,使示波器分别显示滤波器输出波形,仿真结果如下图2所示。结合图2来看,电容放电时间常数为RC。在C为恒定状态下时,R取值越高则意味着放电速度越缓慢,输出波形更加平滑,输出电压值更小;在R为定值状态下时,电容器容量越大则意味着放电越慢,所对应输出波纹越小,输出电压值更大。

除此以外,通过对虚拟仿真软件的合理应用,还能够对直流稳压电路的改进设计效果进行仿真验证,以确保改进方案的实施效果理想。以某直流稳压电路对集成电路以及自保电路的改进方案而言,为验证该方案的可靠性,借助于Multisim10虚拟仿真软件进行实验。操作方法为:在Multisim10虚拟仿真软件按照改进方案构建直流稳压电压仿真点图,以供电电压220V(±10%)为标准进行虚拟仿真。借助于4综虚拟示波器对各点波形进行观察并读值,虚拟仿真实验结果如下图3所示。结合图2可见:经过改进后,直流稳压电路波形脉动被控制在较小范围内,电压输出稳定程度高,可保持在12.036V左右,经计算稳压系数为0.015(符合

3 虚拟仿真技术在数控机床中的应用

数控加工是现代模具CAD/CAM加工体系中不可或缺的重要内容之一。以五轴数控加工技术为例,所对应的模具工件性状复杂,对表面质量要求高,因此对铣削加工提出了非常严格的要求。五轴加工在完成最后一次装夹后,可以从多个面加工工件,其优势在于节约了大量的装夹时间以及辅助测量装置,且加工位置精度更高。在数控机床设计及性能验证中通过对虚拟仿真技术的合理应用,一方面能够使数控机床充分且合理的应用于对模具以及机械产品的加工中,另一方面能够为正确且充分的应用数控机床,完成更多模具以及机械产品加工提供保障。以某单叶片曲面零件数控加工实例为例,采用五轴加工方案,引入五轴五联动编程开发技术,同时对后置技术进行了编程制定。为进一步验证数控机床五轴五联动方案的编程程序正确性以及后置处理结果的可靠性,借助于虚拟仿真技术,在仿真软件所提供虚拟环境下参照数控机床实际配置构建实验模型。虚拟仿真结果显示:所模拟机床在对零件进行加工的全过程中刀具路径未发生偏差,加工零件性状基本与设计要求相符合。

4 结语

本研究中针对虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用问题进行分析及探究,通过上述分析不难发现:在电子技术行业中积极应用虚拟仿真技术能够有效解决以往设计方案直接应用于实践中存在的浪费或失误问题,避免了不必要的事故产生,可以有效提高电子技术产品及相关设备的使用寿命与性能,对促进电子技术行业的发展也有重要价值。

参考文献

[1] 陈军,周晓平,郝江涛 等.基于MatLab & Simulink的电工电子技术仿真实验平台[J].中国现代教育装备,2015(3):57-60.

[2] 赵丽梅.Electronics workbench在电子技术仿真实验中的运用[J].中国远程教育(综合版),2001(12):58-59.

电路与模拟电子技术篇11

以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来,由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性,逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的,因此,任何数字化系统都包含有模拟电路部分,模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是电子工程、电气工程、自动控制、通信等涉电类专业的核心课程之一。

模拟电路课程的重要性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言,模拟电子技术都处于较为底层的位置,通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习上述专业几乎所有其它专业课程的基础。

模拟电路是教学难度相对较大的课程。其学习的困难性在于,学生是第一次接触以半导体器件为核心的有源电路;模拟电路“数字化”、结构化程度低,表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂;模拟电路的工程技术方法很难实现程序化,常常需要依赖经验知识解决问题。

电路设计是电子技术人员的工作邻域和具有典型性的工作过程,模拟电路设计过程相当完整地体现了模拟电路技术应用能力的内容和要求。构建基于模拟电路设计的学习任务,依据设计工作过程组织教学活动,能够较好地实现培养模拟电子技术应用能力的教学目标。

1、工作过程、能力与任务类型

一个较完整的电子系统电路设计的工作过程,包括:技术指标分析,方案设计,单元电路设计与参数调整,电路综合联调与性能测试。通过对模拟电路设计工作内容和过程的分析,完成电路原理设计过程必须具备的、应由模拟电路课程支撑的能力包括:阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。因此模拟电路课程的学习任务有4种类型:识读电原理图和技术资料、单元电路设计与电路综合、计算机仿真测试、编制设计文件。

单元电路设计与电路综合是基本任务,它引领其它类型任务和整个项目的实施完成。

不同类型的任务可以根据设计任务的需要和本身的复杂程度,作为单独的任务存在,与相关的设计任务共同组成学习项目,也可以作为完成设计的准备知识存在于设计任务之中。例如,反馈放大器设计可以作为一个学习项目,由识读反馈放大电路原理图、反馈放大电路性能分析、反馈放大电路设计3个关联的任务组成。

识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力。电路设计,特别是在原理设计和电路结构设计时,极少原理性的创新,绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合,这种改进和组合需要阅读已有的设计资料,借鉴他人的技术经验和成果;为提高电路性能,降低成本,提高工作效率,往往需要在电路中采用新出现的电子元器件,例如集成电路芯片,需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和技术文件对于形成和提高电路设计能力具有基础性的意义。

目前,电子电路计算机辅助设计(EDA)包括电子工程设计的全过程,例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程设计中有着不可替代的重要作用,是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模拟电路课程的学习任务中,主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制设计文件等工作。

在电路设计的实际工作过程中,编写设计文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有设计文件,无法进行初步设计完成以后的后继工作。对于学习任务而言,编写设计文件,是一个总结和提高的过程,有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。设计文件也是判断和评价项目或任务完成情况的重要依据。

2、任务目标

(1)电路识读任务,是对针对设计任务收集技术资料(主要是可供设计参考的电路)并进行分析,属于电路设计的准备工作,任务的目的是为完成设计任务建立必要的知识储备。大致分为互相关联的3个层次:1)识别元器件符号、功能和主要技术指标。依据符号识别电路中的元器件是读图的基础,作为专业入门课程,对此应该给与一定程度的注意,要能够识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件,往往可以判断电路的功能。2)区分电路单元,判断电路功能。较复杂的电路系统都由单元电路构成,功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路,例如放大器可分为输入级、中间级和输出级;稳压器可分为整流和稳压部分。对部分电路功能的分析,得出对整个系统功能的判断,并作为下一步工程估算的基础。3)指出电路的结构特点,估算分析电路技术指标。分析电路形式与结构,可以得出电路大致的技术性能指标,定性判断元器件参数对电路性能的影响。例如对放大器输入级、输出级电路形式和结构的分析,可以大致得出放大器的输入、输出特性;对中间级的分析,可以大致判断放大能力;依据级间耦合方式,可以判断放大器频率响应范围;甚至电源电压也可以据以分析放大器输出信号幅值。

(2)设计任务目标包括典型单元电路设计与电子线路综合设计,在定性分析的基础上实现定量估算,自顶向下完成初步的设计。依据设计工作过程,可以分解为以下阶段目标。1)正确理解任务要求,分析各项技术指标的含义。仔细研究任务的工程背景和要求,正确分析和理解各项技术指标的含义,分析实现任务要求的技术途径,这是完成设计的前提条件。2)设计总体框图,分配技术指标。参考与任务相同或相近的电路方案,选用能够满足技术指标要求的核心器件,完成方案论证。对于同一个任务,实现的方案可以有多个,应具备将不同方案加以分析、比较的能力,从中确定一种相对较优的方案。

依据选定的方案按照功能划分成若干个互相联系的模块,将技术指标和功能分配给各个模块。3)单元电路设计。依据模块的功能和技术指标要求,参考典型电路,确定电路结构,计算元器件参数完成单元电路的初步设计。4)仿真测试。模拟电路,比如放大器、滤波器等的参数比较繁琐,需要进行多次调整才能达到技术指标要求。要能够在计算机上对单元电路仿真测试,修改电路参数,观测性能指标,直至满足技术指标要求。5)电路联调,测试技术指标。在单元电路完成逐步设计的基础上,通常依据信号流向,逐级完成级联和调试直至全部电路调试完成,系统技术指标达到设计要求。这个过程是电路综合的过程,也可以在计算机上模拟仿真实现。

(3)仿真测试调整任务的目标是在电子电路设计过程中实现较为精确的量化分析。其作用主要表现在3个方面。[3]1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定之后,首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性,进而对构成系统的各单元电路结构进行模拟分析,以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。2)电路特性的优化设计。分析恶劣温度条件下的电路特性,计算分析器件容差对电路的影响量,用于确定最佳元器件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度,实现电路的优化设计。3)实现电路的模拟测试。电子电路的设计过程中大量的工作是元器件参数计算、各种数据测试及特性分析。在工程估算的基础上,通过仿真测试与分析加以调整,能有效提高设计工作的效率。4)技术文件编写要求在完成电路设计的同时编写尽可能详细的符合工程标准的技术文件,包括方案设计说明、原理框图、电原理图、原理与技术说明、元器件参数计算、技术指标与特性测试数据、元器件清单等。

3、任务结构及实施

一个典型的电路设计任务由工程背景描述、任务要求、基础知识学习、设计方法与步骤、电路设计等学习单元组成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的内容主要包括电路功能、工程应用背景、技术发展背景介绍。工程背景描述的实质是“提出问题”,工程背景描述尽可能选择具有典型性的电子工程问题为实例,解决关于学习目标的问题。

3.2 任务要求

设计任务必须具备明确的工程应用背景,必须提出具体的设计要求(技术指标)。例如交流放大器设计任务,应明确提出工作频率、信号源、输出特性、输入特性、工作稳定性等要求等技术指标。提出任务要求,应依据由浅入深循序渐进的原则,从体现基本功能的一两个技术指标开始,逐步增加技术指标数量,提高设计难度。

3.3基础知识学习

基础知识学习包括任务分析、相关理论知识学习、参考方案与参考电路分析及相应的基础练习等。基础知识的学习包括理论知识、技术知识、经验知识和经验技能的学习。理论知识是重要的,因为它是能力的组成部分,同时对于学生的发展能力起到更为持续和关键的作用。在工程实践中学习和使用的理论知识才能被真正掌握并形成能力,因此应该以实现电路设计任务为依据,确定理论知识的学习内容和学习深度,力求将理论与实践、数学方法与物理概念更紧密地结合起来。

提供设计参考的电路必须是工程电路,但学习是一个循序渐进的过程,基础知识的学习会使用原理电路为学习对象,原理电路不能仅有电路结构和元器件标号,也要标注元器件主要参数,使学生在定性分析阶段就能对电路参数有直观的影像,逐步建立数量观念,这对于初次接触模拟电路的学生是十分重要的。

3.4设计方法与步骤

不同功能和结构的电路,具体的设计内容、方法与步骤各不相同。甚至同样功能的电路,技术要求不同,设计时考虑的重点、设计依据、电路结构等均有区别,但工程估算是贯穿整个设计过程始终的基本方法。

以反馈放大器为例,设计步骤如下:

选择反馈组态,选择反馈深度,选择反馈级数,确定放大级数,确定输入级、中间级、输出级的电路结构,计算电路参数,仿真测试和参数调整。容易理解,上述步骤都必定建立在必要的工程估算的基础之上。

3.5 电路设计

这是学生在相对独立的情况下,完成电路设计的过程。尽量采用与前面4个学习单元及撰写设计文件交叉进行的方式实施。

不同类型的学习任务,其结构不尽相同。但区别主要是在(4)、(5)两部分。

不同类型的学习任务以“定性分析、工程估算与仿真测试调整相结合”的方法实现。

4、结语

电路设计在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算,依据模拟电路原理设计过程构建学习任务,组织和实施教学过程,不仅能够有效控制理论知识学习深度,促使学生较为自主地获取经验知识,并在获取知识的同时实现知识转换为技术应用能力,更有利于实现培养学生模拟电路技术应用能力的教学目标。

参考文献

[1] Sergio Franco.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安交通大学出版社,2009.

[2] 谢自美 等.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社,2006.

[3] 赵世强 等. 电子电路EDA技术[M].西安电子科技大学出版社,2000.

电路与模拟电子技术篇12

工科院校学生,无论是电专业的还是非电专业的本科生、专科生都要学习模拟电子技术和数字电子技术,简称模电和数电。因为这两门课程对电专业的学生来说是他们学习后续课程的专业基础课;对于非电专业的学生,是他们接触电的知识的一门必修课。也是培养他们缜密的思维、具有良好的工程意识、树立全局的观念处理问题的一个很好的训练机会。然而大部分的同学在学习这两门课程,尤其是模拟电路课程,都感到异常的头疼。他们把模电称为“磨电”――折磨人的电路。更有甚者,干脆把模电称为“魔电”――变幻莫测,模棱两可,琢磨不定,难以驾驭,简直就是“魔鬼”。同学们到了期末,如果考试科目太多,顾此失彼,首先放弃的就是模电。那么,模电到底是怎样的一门课程呢?它有什么样的特点?为什么会让同学们如此头疼?我们在学习模电时应注意哪些问题才能驾轻就熟呢?

一、模电的课程特点

1.什么是模电。模电是“模拟电子技术”的简称,它是电子技术的一个分支。电子技术是研究如何应用电子元器件组成特定的电路完成特定的功能的一门专业技术。它包括模拟电子技术和数字电子技术,习惯上称为模拟电路和数字电路,简称“模电”和“数电”。模拟电路研究的是连续信号的加工和处理,包括信号的放大、滤波、变换和运算等。数字电路主要是对离散信号的处理。

2.模电的特点与现状。模拟电路研究的是连续变化的信号。事物的发展变化是一个连续的渐变的过程,是由多个因素决定的,并且各个因素之间是密切关联的。于是模电给同学们的感觉就是模棱两可,不确定性,琢磨不定,难以把握。事物的发展总是从一个阶段变化到另一个阶段。数字研究的是从起点到终点的因果关系――逻辑关系,具有确定性。而模拟电路则要研究从起点到终点的整个变化过程,难度显然要大于数字电路。从这个意义上说,数电是简化了(抽去中间过程)的模电;模电涵盖了数电。所以同学更偏爱于数字电路。根据多年的教学经验,同学“惧怕”模电的原因主要有三点:①电路原理的基础不扎实,对电路的感觉不够;②模电的学习中要求用全面的、关联的、变化的眼光去看待事物,前续课程这方面的训练远远不够;③对模电中出现的半导体元件,如二极管、稳压管、三极管、场效应管、运算放大器等感到很陌生,尤其过去没有接触过非线性元件,感觉很不适应。

3.模拟与数字的关系。其实模拟电路与数字电路并非完全割裂的,它们是相互对立、相互统一、相互依存、相互转化的。因为事物的发展都会有一个由量变到质变的过程,数量上累积到一定程度就会发生质的飞跃。例如,把一个正弦波送到一个电压放大器进行线性放大,在输出端得到的是一个成比例的正弦波。如果加大输入信号的幅值,或加大放大器的电压放大倍数,则输出的正弦波将出现上、下削顶,变为梯形波。如果不断加大放大倍数,则输出波形将变为方波。这时就把一个连续变化的正弦波变成了一个离散的方波信号,完成了模拟信号到数字信号的转换。

4.模拟与数字的优劣。在普通人眼中,似乎存在这样一种共识:数字的东西总比模拟的好。其实这是一种认识上的误区。模拟技术可以控制信号连续变化;数字技术只能做到按阶梯变化。也就是说模拟技术可以控制得更精细,数字技术可以保证有更好的重复性,两者各有优缺点。比如,用遥控器调节电视机的音量,有时侯(尤其是夜深人静时)会发现调到数字9,声音小了点;调到数字10,声音又大了点,最好是调到9.5,可是数字调节做不到。而采用模拟方式则可以在9~10之间任意调节。反之,在电视机或收音机调台时,数字技术比模拟技术更有优越性。用模拟的方式找台,需要来回搜索几次,再选择一个最佳点。采用数字的方法,其实也要来回搜索,只不过它能把最佳位置――谐振点,记录和储存起来,并给它一个编号,下次只要输入该编号,即可选择该电台节目,无须再重新调整,因为上次已经存储好了,使得电台的调节很方便。那么,模拟技术和数字技术孰优孰劣呢?根据上述介绍可以看出,模拟和数字没有优劣之分。因为事物的变化都是连续的,即便是数字化后,最后还是要回到模拟信号,因为世界本身就是模拟的,数字化不过是一种手段,使我们能够更好地进行操控,本质的东西还是模拟技术。

二、模电的学习方法

针对模拟电路的特点和同学们的学习状况,结合多年的教学经验,我们提出以下一些学习方法,希望对同学们学习模拟电子技术能起到抛砖引玉的作用。

1.掌握器件外特性。初学模拟电路会遇到很多未曾接触过的半导体器件,这些器件都有一个共同的特点――非线性。其实,正是它们的非线性构成了这些器件的特殊作用。二极管正是因为有单向导电性才能完成整流和开关的作用;稳压管正是利用了反向击穿特性才能实现稳压功能;三极管利用线性区可以完成电流放大的作用;利用非线性区可以作为开关来使用。场效应管的特点是高输入阻抗,属于电压控制器件。在学习这些新器件时,不管其内部结构有多么复杂,只要注意掌握器件功能、内部结构、工作原理、特性曲线、典型应用这些基本要素,就能达到事半功倍之效。

2.不能就事论事。例如,在分析共射连接单管放大电路的电压放大倍数时,电压放大倍数的表达式为:AU=-β(RC/rbe)。AU的大小与三极管的电流放大倍数β、集电极电阻RC成正比,与输入电阻ri(≈rbe)成反比。要想提高AU好像加大β即可。可事实上,单方面加大β并不能提高AU。因为rbe=rhb+(1+β)26/IE,加大β的同时,rbe也随之增加,AU并不增加。而且β加大后,穿透电流ICEO=(1+β)ICBO也加大,对放大电路静态工作点的稳定性不利。

3.不能看表面现象。仍以电压放大倍数为例,AU=-β(RC/ri)。表面上看减小输入电阻ri可以提高电压放大倍数AU,可事实上却适得其反。因为放大电路的输入端要接信号源,而信号源都会有内阻RS,RS要和输入电阻ri分压形成输入电压ui,即ui=USri/(RS+ri),US为信号源的电压。ri越小,分得的输入电压ui反而越小。再说,作为电压放大电路的输入电阻ri应该尽量大些,才能减前级输出的负担。而且作为仪器放大器使用时,其输入电阻ri越大,相当于电压表的内阻越大,测量越准确。

4.要全面地看问题。单管电压放大倍数AU=-β(RC/ri),AU与β、RC、ri(≈rbe)均有关系。要想提高AU,表面上看可以有3个办法:提高β,减小ri,增大RC。如前所述,提高β,rbe也增加,AU并不增加。减小ri,增加了前级的负担,ui反而下降,得不偿失。增加RC,好像可以提高AU。但是在静态集电极电流IC不变的条件下,增加RC,将使集电极电位UC下降,输出的动态范围减小,甚至使三极管进入饱和状态。提高电源电压VCC可以使三极管退出饱和,但VCC变化后,静态工作点发生了变化。电压放大倍数AU需要重新计算。所以,电压放大倍数AU是由多个因素决定的,而且各个因素之间有着相互的关联,相互影响,要学会全面的分析问题。

通过多个实际例题的分析,使同学们了解了模拟电路课程的特点与授课现状,认识了模拟电路和数字电路的相互关系,学会了用唯物辩证法的思想指导自然科学的学习。在学习模拟电路的过程中要善于抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,突出重点,带动一般,使复杂问题得以简化,收到了很好的效果,深受同学们的欢迎。

参考文献:

[1]康华光.电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[2]刘蔚东.电工电子技术系列课程教学内容体系的改革与思路[J].高等教育研究,1998,(1).

[3]宋婀娜.电子技术”课程教学改革的探索[J].电气电子教学学报,2008,30(5):7-8.

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[5]阎石.数字电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1998.

[6]陈洪明.电子技术基础(模拟部分)(第四版)习题全解[M].北京:中国建材工业出版社,2004.

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[8]肖前.辩证唯物主义原理(修订本)[M].北京:人民出版社,1991.

电路与模拟电子技术篇13

一、《模拟电子技术》课程的特点

《模拟电子技术》课程是一门应用技术课程,具有较强的理论性和实践性。学生是在高中知识和学完《电路基础》课程基础上进行学习的,按照专业教学计划的要求,学生在规定的时间内完成模拟电子技术的系统学习并掌握一定的理论知识和实践技能,无论是在知识结构上还是人的认识规律上跨度都是相当大的。学生普遍感觉模拟电子技术课程内容多、理论深、分析繁琐、难懂、难记、难掌握。作为专业基础课,其学习的质量将直接影响后续专业课的学习心理和学习效果。传统的单一教学模式,难以适应新的形势要求,必须对《模拟电子技术》课程的教学内容、教学方法、教学手段加以改革。

二、《模拟电子技术》课程改革思路

1、《模拟电子技术》课程内容

《模拟电子技术》课程内容是随着模拟电子技术的发展而发展的,二十世纪七十年代, 《模拟电子技术》课程内容没有形成独立体系,教学过程是结合具体铁道信号设备中实际电路进行教学的;八十年代模拟电子技术的快速发展,铁路运输生产现场电子设备急剧增加,《模拟电子技术》课程的内容随着知识的积累逐年增多,教学课时达到二百学时左右,教材建设和实验室建设也得到快速发展。九十年代以后,随着微电子技术和计算机技术的发展,特别是进入二十一世纪,单片机技术和嵌入技术的发展,铁路运输生产现场的设备向集成化、小型化方向发展。《模拟电子技术》课程的课时数、教学内容在压缩,但是仍然没有改变传统的课程内容和教学模式。课程体系还是对各种电路分门别类、就事论事、面面俱到,势必增加教学负担。其实,我们不可能在有限的教学时间内,解决学生今后面临的所有模拟电子技术问题,必须对课程的内容进行必要的提炼和加工,使之更具有电子技术的知识内涵和思想方法,更符合人的认识规律,从而对学生进行基本的思维和操作训练,授之以渔,培养自主学习的能力和创新能力,去学习和处理专业课学习和工作中遇到的各种各样电子技术问题。结合高等职业技术教育的特点,对《模拟电子技术》课程从器件和电路两个方面谈谈改革的思路。

首先,《模拟电子技术》课程要学习基本电子器件,这部分内容要突出各种电子器件不同工作状态的条件、特点、应用这条主线。

电子器件是有源、有极、非线性器件,使用中必须加偏置,不同的偏置,可以使器件工作于不同的工作状态,不同的工作状态具有不同的特性、应用于不同的电路。要使学生熟练地掌握各种工作状态的条件、特点和应用。基本电子器件的结构、原理有所了解,基本电子器件的特性、参数要讲透并且深刻理解,这对于电路分析、选择、使用器件以及不同型号器件的替代是必不可少的,也是实际工作中分析和处理电子技术问题所必需的。

其次,在电路部分,要从电路的静态和动态的角度学习电路的原理和电路的分析。

电路的静态具有较强的共性,都是在电源作用下形成电路中各极、各支路电压和电流的,不必区分电路的形式和功能,类似于《电路基础》课程中的直流电流分析,从而,避免了不同电路分别进行静态分析的重复,有利于学生遇到新的电路也能运用电路的静态分析方法完成电路的静态分析。

电路的动态分析要突出三种组态这条主线。

三种组态是基于对基本电子电路深入理解和高度概括的总结,有着深刻的内涵。用三种组态的思维方式对学生进行思维方式的训练,使学生在基本电路、简单问题上深刻理解,进而可以在复杂电路中灵活运用,会产生事半功倍的效果,可以避免每种电路对应一种分析方法的复杂局面,更能适应新知识的学习和理解。当然,三种组态电路也有局限性,利用负反馈手段可以解决,负反馈可以作为一种逻辑概念加以理解,定性描述对电路性能的影响,并且可以利用估算法定量进行电路分析,无论是分立元件电路还是集成电路的分析都具有实用性。要使学生熟练掌握反馈组态、极性的判别方法。

2、实践教学环节

《模拟电子技术》课程作为一门应用技术,具有很强的实践性,必须加强实践教学环节这是学生学习知识,培养技能的重要途径,能够有效地提高学生分析问题和解决问题理论联系实际的综合素质。传统的实验课,基本是验证性实验,学生在实验指导书的指导下被动的完成实验指导书上规定的实验内容、方法、步骤,得出结论。能力培养的效果不够明显。在实践教学环节中要增加综合性、设计性实验,启发学生创新思维,培养学生自主学习精神,突出电子技术的实用性。实验室要对学生开放,像外语学习营造语言环境那样,营造电子技术学习环境,鼓励学生主动进入实验室参加各种课外、科技活动和第二课堂活动发挥学生的潜能和创造力。

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