通信电子电路论文例1
(1)所使用的通信电子线路教材的知识内容繁多,教材内容理论性强,数学公式和公式推导较多,绝大部分电路为非线性电路,要用非线性电路的分析方法来分析,强调掌握基本原理,忽视“感性材料”和“应用材料”的重要作用,较少考虑学生职业技能与应用能力的培养,妨碍了学生对相关知识基本原理的掌握.
(2)本课程工程性、应用性强,而且理论课安排与实践不在同一个学期,实验与课程设计仅36学时,在很大程度上影响学习效果.
(3)通信电子线路学习内容主要是分立元件电路,与社会需求的集成电路不一致.
2改革方案
2.1教学内容改革
目前有关通信电子线路的教材大部分以介绍分立元件电路为主,我们现选用的是刘彩霞等编著的《高频电子线路》也不例外,分立元件电路学习更利于学生了解各电路的组成原理,而且分立元件价格便宜,实现成本低,有利于学生自主进行电路设计.但目前所售电子产品的结构主要以集成电路为主,大大减少分立元件使用,随着集成规模不断扩大,电路设计新技术、新器件不断出现,为了达到学校应用型人才培养目标,满足社会需求,在理论教学过程中,考虑适当淡化分立元件电路分析、设计内容,加强集成电路外部特性、功能应用的分析.例如:学习调幅、调角、锁相电路时,可介绍一些芯片在这些电路的应用实例.课程学习以学生熟悉的无线话筒、收音机作为模拟通信系统的例子为主线,先介绍整个课程各章节涉及的模块在系统中的功能,让学生对系统有一个总体的概念,不至于“只见树木不见森林”.各部分电路的授课侧重点在电路各部分的作用、电路特点,推导过程仅做大概介绍,推导结果的实际意义可以做深入分析,讲述电路工作原理跟实际电路要紧密结合,比如,学习反馈型振荡器原理,可以结合广泛应用、简单可行的电容反馈三点式振荡电路作分析,从这个切入点“举一反三”,可以更好理解电路的原理;善于利用***、表进行分析,比如,通过选频特性曲线来理***大电路的中心频率、通频带、选择性等指标参数的意义.课堂适当利用仿真软件,通过调整电路一些元件的参数,观察元件参数变化对输出波形的影响,从直观上看到电路各元件的作用.例如,讲述调幅信号概念、分析调幅信号时,利用仿真软件可以看到调幅电路输出的调幅波,并改变调制输入信号等参数观察波形的变化,便于学生对比学习,激发学习兴趣.
2.2教学方法的研究
以理论与实践紧密结合为出发点,根据学生实际情况,探索集多媒体和板书教学、互动式教学、网络教学于一体的立体教学方式.
(1)多媒体和板书教学相结合.多媒体教学手段能将难懂的内容直观化,突出要点,有助于抽象的概念的理解和方法的掌握;多媒体方法***文声像并茂,能充分调动激发学生的学习兴趣,吸引学生注意力,有助于提高教学效果.通过多媒体仿真实验演示,让学生更好地理解课程教学难点,培养学生的探索、创造能力,如讲述频率调制时,将调制前后的波形用多媒体展示进行对比,学生就十分容易理解频率调制的概念.该课程有大量的电路***、波形***,利用多媒体还可以节省画电路***的时间,提高课堂教学效率,避免了传统板书画***耗时,容易出错的弊病.这门课程中公式推导很多,若只是利用多媒体展示,学生一下难以理解相关内容,因而对课程的重点、难点通过板书教学效果更好,教师边写边提问让学生对某个问题进行思考,通过问题驱动学生去学习、讨论,从而解决问题.
(2)课堂授课的多样化.在教学过程中,充分注重实践的引导作用,需要时从实验室找一些元器件、电路板等实物带到课堂上让大家传看,让学生可以切实感受到单元电路的功能,每个元件的作用,大大提高学习兴趣.也可考虑把教学课堂搬到实验室进行,边演示边讲述理论知识,使学生有直观感性认识,这样能很好地帮助学生理解理论知识,激发学习积极性.
(3)网络平台作为辅助学习方式.网络化教学提供了培训教师与学生之间实时或非实时的、多种方式的互动平台.利用这个平台学生根据存在的问题选择相应的内容进行学习,学生能在合适的时间轻松愉快的环境中更好地进行学习,极大地调动学生的学习积极性,教师可以利用平台为学生构建含有丰富教学资源的学习环境,对学生学习行为的跟踪,与学生互动,为教学提供很大的方便.
2.3实践教学
以大实验观为指导思想,多方位利用现有教学资源,建立集类型多样化实验项目、课程设计、毕业设计、课外创新活动以及教师科研于一体的实践教学体系,有效解决了课内学时不足带来的瓶颈问题.
(1)实验项目:实验跟理论课安排在同一学期,便于学生边学习边实验,有利于学生加深通信电子线路基本单元电路的理解,掌握通信电路参数的测量方法.另外,理论课教师要参加实验教学,这样有助于提高教师理论与实践结合的能力.
(2)课程设计:课程设计旨在培养学生的设计应用能力、分析解决问题的能力.课程设计过程中,老师只从设计方法上做指导,具体设计由学生根据老师的要求到网上或***书馆自行查找资料,***完成无线发射接收系统的电路设计及其PCB板的设计,使学生的实践技能和应用能力得到较大的提高.
(3)课外创新实践:为了鼓励学生积极参与科学研究、技术开发、学科竞赛及各类社会实践活动,提高学生综合运用知识能力、系统设计与工程实践能力,培养创新意识和团队协作精神,在学生中搭建创新实践的平台.创新实践以学生课外自学为主,教师辅导为辅,学生可根据兴趣自行选题,或由教师给出相关参考方向,设计并制作一个具有某种功能的通信电子系统.同时,积极鼓励学生参加部级、省级、校级等各种电子信息类大赛活动,参加创新创业训练计划活动,让学生参与教师的科研项目.项目组成员最好有层次搭配,让高年级学生带领低年级的学生一起完成实践项目.通过实践训练,部分学生会具备一定的通信电路分析设计和解决问题能力,对通信方向产生强烈的兴趣.通过做项目的少数同学激发班里其他同学参与项目的热情,在同学中形成爱学习、爱动手的良好氛围.
通信电子电路论文例2
高等职业教育是高等教育由精英教育向大众教育转变而形成的一种新的教育类型,与本科教育不同的是,高等职业教育更加突出专业重点,主动适应社会的实际需求,应用性、针对性和适应性是高等职业教育的区别于本科教育的主要特点。在高等职业教育中,《高频电子线路》是应用电子技术、通信工程等相关电子专业的一门重要的专业基础课程,该课程以模拟通信系统的组成原理为引导,侧重介绍了无线通信系统主要单元的基本工作原理和基本分析方法,是一门理论性和实践性都很强的课程。《高频电子线路》具有内容抽象、理论性强、专业术语较多、名词概念较多、与实践密切相关等特点,历年来,学生普遍反映内容宽泛、理论空洞、难于掌握。如何让学生更好地了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生对高频电子线路的分析、设计、应用能力,是该课程教学改革急需解决的问题。
一、教学理念的改革
高职教育在教学理念上应“以学生为中心,以实际应用为导向”。“以学生为中心”这一概念源于19世纪美国教育学家杜威所提出的“以儿童为中心”的理念。他反对在教学中以教师为中心,反对在课堂教学中采用由上而下的灌输式、填鸭式教学,提出了“以儿童为中心”组织教学,充分发挥儿童的学习主动性。在《高频电子线路》教学中,也应针对学生高中基础知识薄弱,理论功底不好,理论分析和公式的推导能力不如本科学生的特点,在教学理念上采用“以学生为中心,以实际应用为导向”,为《高频电子线路》课程教学打下良好基础。
(一)了解学生的个人因素
每个学生都是***的个体,他们有着不同的家庭背景、教育背景,这些对学生的学习活动会产生不小的影响。因此,上课前,任课教师应深入到学生当中,充分了解学生的情况是一项必不可少的工作。例如,本教学班学生的文理科比例、高考情况、高中阶段学习情况等。
(二)了解学生相关基础课程学习情况
《高频电子线路》是在学生已经完成《高等数学》、《电路基础》、《模拟电子线路》课程的学习前提下,而开设的一门是专业基础课。该课程与《电路基础》、《模拟电子线路》知识有很大的关连,《电路基础》、《模拟电子线路》是该课程的前导课程。在教学前教师应对学生学习《电路基础》、《模拟电子线路》情况了一个充分的了解,以便在以后的教学中做到心中有数。
(三)了解当前无线通信技术的最新进展
《高频电子线路》是与实际结合较紧密的一门课程,其中的调制与解调、小信号谐振放大、功率放大等概念充分运用在当前的移动通信、无线互联网等领域,教师应收集相关信息,在教学中相关知识讲解时,把当今无线通信技术的最新进展和运用情况介绍给学生,让学生对课程的应用有更深入的认识。
二、教学内容的改革
《高频电子线路》课程教学以单元电路的工作原理和性能分析为重点,内容广泛、涉及的电路多、分析计算较复杂,学生由于从未接触过相关专业的实际工作,对高频电子线路的应用知之甚少,于是导致对高频单元电路的工作原理与性能理解不够深刻,只能是死记硬背,加上高等职业学院的学生理论基础薄弱,空洞的理论分析与计算对学生的学习兴趣和勇气打击不轻。为此,笔者提出要针对高等职业学院的学生,改革《高频电子线路》课程的教学内容,从补充基础知识入手,引入数学模型,“授之以鱼”,不如“授之以渔”。
(一)适当补充必要的基础知识
现在的大多数高等职业教育的《高频电子线路》教材,起点均是在学生已经学完了《电路基础》、《模拟电子线路》两门课程,均未涉及《电路基础》、《模拟电子线路》的相关知识,但是由于高等职业教育的特殊性,《电路基础》、《模拟电子线路》受课时限制,在《高频电子线路》所需要的基础知识的讲解上还不够清晰和深入。对此,教师在授课过程中,应适时地插入《高频电子线路》所需要的《电路基础》、《模拟电子线路》的补充讲解。
例如《高频电子线路》课程大量应用到了谐振电路的相关知识,而学生在《电路基础》课程中由于课时限制,对谐振电路只作为了解内容,简单地作了了解,在《高频电子线路》教学中就明显感到所学知识不够用。这就要求教师在教学中及时地对课程所涉及的基础知识加以补充和深入。
(二)引入《模拟电子线路》中的数学模型知识,为单元电路分析提供分析工具
应将《模拟电子线路》中的数学模型知识引入到《高频电子线路》教学中,建立了数学模型,理论分析才能够深入,学生理解起来更容易。
例如在《高频电子线路》的高频小信号放大器的讲授中,直接给出了其交流等效电路如***1,经过多年教学实践发现,大多数学生对此都感到不解。
***1 高频小信号放大器电路及交流通路***
对此,教师在教学中应结合《模拟电子线路》课程中对放大的直流与交流分析,由浅入深,先直流后交流,把高频小信号放大器的工作原理讲清楚,讲透彻。具体来说,就是先讲《模拟电子线路》中对放大电路分析方法,让学生对晶体管h参数等效模型方面的知识进一步加深认识和理解,然后再过渡到《高频电子线路》的高频小信号放大器的交流等效电路的分析,通过两者的对比分析,找出其共同点和不同点,这样会使学生更容易理解和掌握。
***2 模拟电子线路中的共射放大器电路及交流等效电路
三、教学手段的改革
丰富的教学手段对教学的辅助作用是不言而喻的,《高频电子线路》理论性强,概念多,内容繁杂,学生在学习过程中容易感到抽象、枯燥。教师在教学中应尽可能地采用课堂演示实验、多媒体教学等多样的教学手段,活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣。
(一)教学中应尽可能采用多媒体教学手段
利用多媒体教学手段,可以使《高频电子线路》中的抽象、枯燥的内容变得生动形象。例如《高频电子线路》中的信号调制解调过程,就可以利用软件做成多媒体动画,让信号的调制解调的演变过程更加形象化,从而加深学生对信号调制解调过程的理解和认识。
(二)把课堂搬到实验室
《高频电子线路》的理论教学中,还可以在理论分析基础上,做课堂演示实验,用实验数据去证实理论分析的结果,把看不见、摸不着、晦涩难懂的理论变成看得着的波形、读得出的数据、明显的声、光效果。
例如在高频功率放大器的电路原理分析教学中,教师可以把课堂搬到实验室,通过对具体高频功率放大器的实验,用波形、数据来对理论分析进一步地验证,这样可以收到事半功倍的效果。
四、结语
《高频电子线路》是一门理论性和实践性都很强的课程,通过对高职学生的多年教学,笔者提出了自己的一些看法,希望对该课程教学改革的提供有益借鉴。
参考文献:
[1]林春方.高频电子线路[M].北京:电子工业出版社,2010.
[2]李国平,武海艳.谈谈高频电子线路教学[J].科技信息,2006(10).
[3]申功迈、钮文良.高频电子线路[M]西安.西安电子科技大学出版社,2005.
通信电子电路论文例3
1.引言
随着电子技术和计算机技术的发展,电子产品已与计算机紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期越来越短。电子设计自动化技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的CAD软件相比EDA软件的自动化程度更高、功能更完善,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性。
EWB仿真软件是常用的EDA软件之一。它是 Electronics Work Bench的简称,中文名称为“电子工程师仿真工作室”,是一种虚拟的电子工作平台。其仿真功能十分强大,能接近100%地仿真出实际电路的结果,它就像实验室桌面那样,提供示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器、万用表等实验室必备仪器、仪表等。EWB软件具有以下特点:(1)采用直观的***形界面创建电路。,EWB仿真软件。。它在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路***需要的元器件和电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。(3)带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。器件库没有的元器件还可以由外部模块导入,因此元器件选择范围很广,参数还可以十分方便的修改,不用像实际操作那样,因多次把原件焊下而损坏元器件和电路板,从而使电路调试变得方便快捷。,EWB仿真软件。。(4)可同其它流行的电路分析、设计和制版软件交换数据。(5)EWB是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,可以仿真电路的实时运行情况,有助于使用者熟悉常用的电子仪器测量方法。
随着EDA技术的发展,利用电脑辅助设计进行电路模拟与分析,并进行输入与输出信号响应的验证,可有效地节省产品开发的时间与成本。本文采用电子设计平台EWB9.0,设计了可实现24小时制的功能可扩展的电子时钟。
2. 设计方案
24小时制的功能可扩展的电子时钟主要由时钟模块、显示模块、基准信号模块和功能扩展模块几部分组成。,EWB仿真软件。。其结构示意***如***1所示。首先通过基准信号模块产生标准的秒信号,然后通过六十进制计数器实现秒信号和分信号,通过二十四进制计数器实现时信号,而每种计数器又都是利用74ls160芯片的异步清零端实现。最后通过译码显示电路加以显示。在此基础上可以适当增加一些模块如调时、闹钟等,使得该时钟电路的功能进一步完善,
***1 电子钟表的设计框***
3. 时钟电路设计和仿真
(1)时间基准电路
时间基准电路主要用于实现电子时钟的秒输入信号,其频率为1HZ,其主要原理是首先石英晶体振荡器产生震荡信号,然后通过分频最终产生标准的秒信号,供时钟模块中的计数器使用。其原理如***2所示
(2)时钟+显示模块
时钟模块包括时信号、分信号和秒信号的实现,可以通过六十进制计数器实现秒信号和分信号,通过二十四进制计数器实现时信号。分信号和秒信号的实现如***3所示,分信号和秒信号的十位信号是利用异步十进制计数器74ls290芯片的异步清零端(R01和R02)实现六进制,个位信号利用异步十进制计数器74ls290芯片直接输出产生;时信号是利用十进制计数器74ls160芯片的异步清零(CLR)功能实现二十四进制;最后将秒信号、分信号和时信号连接到一起,就组成了一个基本的电子时钟电路。如***4所示。
***3 电子时钟表分、秒计数器模块
***4 电子时钟电路
(3)功能扩展模块
以上电路的实现了一个基本的数字电子时钟,但是其功能比较单一,只实现了电子时钟的显示,为了使该电路的功能更加完善,可以增加调时、闹钟、整点报时等模块来增加该电子时钟的功能。,EWB仿真软件。。
4.结束语
使用EWB软件,可方便地在计算机上进行电路设计、仿真,其电路结构及设计观念可以很容易地被修正;也可方便地更换所需要的元件。,EWB仿真软件。。通过模拟可快速地反映出所设计电路的性能。,EWB仿真软件。。本文给出利用仿真软件EWB进行数字电子时钟设计的实例,该电子时钟的设计无需编程语言,利用了基本的集成芯片及电路元件,具有设计简单、使用方便、性能可靠、成本低的特点,实现了电子手表的计时功能,在此基础上增加一些简单的模块,即可实现一个功能完善的电子手表,具有很强的实用性。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分(第四版).北京:中国高等教育,2000。
[2]薛鹏骞等.电子与通信电路计算机仿真一EWB虚拟实验室[M].北京:煤炭工业。
[3]时述有,张昕,毕娟.EWB在电工电子实验教学中的应用[J].丹东纺专学2004(4)。
通信电子电路论文例4
引言
高频电子技术课程具有很强的理论性和实践性,在该课程的教学中,运用计算机仿真技术能有效地解决学生在学习过程中的困难,并提高了教学效果。电子类专业的学生在学习模拟电子技术基础时已经学会运用应用软件Proteus [1],为了使学生在已经熟悉的计算机软件环境中来学习新的高频电子电路知识,在高频电子技术教学中使用软件Proteus进行仿真教学,学生更容易接受并上手操作实验。下面本文以普通调制信号的调制为例阐述了Proteus仿真在高频电子技术教学中的应用。
1 Proteus仿真软件简介
软件是英国Labcenter electronics公司的一套功能强大的EDA工具软件,它是一个集模拟电路、数字电路、模/数混合电路以及多种微控制器系统为一体的系统设计和仿真平台。该仿真软件上有国际通用的虚拟仪器如各种电压表、电流表、示波器、 指示器 、分析仪等,也提供了各种丰富的电子元器件库。使用Proteus仿真软件可以搭建一个全开放性的仿真实验和课件制作平台, 相当于一个实验设备、元器件完备的综合性电子技术实验室,并可用常规的调试方法如测量各点电压、电流、波形等来调试和测量电路。
2 基于Proteus的高频电子电路仿真
2.1普通调幅AM信号及其调制电路
调幅是使载波的振幅随信号波的振幅变化而变化﹝频率不变﹞的调制方式[2]。教材中往往从数学表达式和推导中介绍调幅信号的波形并得出的模型。由于该部分内容理论性较强,对于高职的学生来说,不能引起他们的学习兴趣。再加上他们的数学基础相对薄弱,这种授课方法使得大部分学生不能理解课堂所讲授的内容,从而不能达到较好的教学效果。如果让学生先认识AM的动态信号,再构造AM信号调制的电路,并让学生参与电路的设计和调试运行电路,从而能达到较好的教学效果。
2.1.1普通调幅AM信号
运用proteus中的虚拟信号发生器就可以得到AM调幅信号。具体操作是:AM端接入低频信号(假设频率f为1khz),虚拟示波器接到信号器的(+)输出端,运行电路时调节信号发生器的频率为高频信号(其频率远大于低频),示波器就可以观察到调幅信号的波形。
2.1.2 普通调幅信号调制电路举例
如***1所示,由虚拟的理想模拟乘法器构成AM振幅调制电路[3]。该电路中,s1 为调制信号(设f=1khz),s2为载波信号(设fc=100khz),调制信号接上一个直流偏置电压UE。仿真结果如***2所示。同时利用PROTEUS仿真软件中频率分析功能[4]得到AM波的频谱,如***3所示。可见,AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边频组成,乘法器在电路调制中起到了搬移调制信号频率的作用。
Proteus 软件的元件库中也提供有实际的集成模拟芯片(如AD633、AD734)。其中AD734是一个高精度、高速的10 MHz四象限乘法/除法器,可以作为调制器、解调器、宽带增益控制器、直流均方根转换器等使用,用途非常广泛。根据AD734的内部结构及其特性[5,6],以AD734为乘法器核心构成AM信号调制仿真电路如***4所示。并布置学生课后查阅资料和练习仿真。
通过以上较简单的电路仿真学习,使得学生掌握了普通波AM信号的特性和乘法器器件在振幅调制电路中的作用。为下一步学习该课程中的双边带DSB调幅电路和混频器[3,7]等知识打下基础。
3 结束语
实践证明,在高频电子技术教学中,通过引入仿真演示[7]和仿真实验,不仅能帮助学生加深对所学理论知识的理解,而且通过改变电路的信号或元件的参数观察实验现象,有效地调动了学生的学习积极性和主动性,教学效果得到了明显的改善。在教学过程中,再结合硬件实验教学、课程设计等教学方法,使得学生的实践及综合能力得到提高。
参考文献:
[1]张文涛.PROTEUS仿真软件应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2010.
[2]谢俊荣,丁向荣.高频电子技术 [M].北京: 中国劳动社会保障出版社,2007.
[3]臧晨晓,陶吉利,刘小英,王卓远.基于Proteus 的高频电子线路实践教学改革 [A];Advances in Artificial Intelligence (Volume 4)——Proceedings of 2011 International Conference on Management Science and Engineering (MSE 2011)[C].2011
[4]张红. PROTEUS仿真软件中频率分析功能在电路实验中的应用[A].武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C].2010
[5]龙侃;彭玉涛;蒋熔;罗超.AD734 模拟乘法器的原理与应用[J].价值工程,2011(18).
[6]颜芳,黄扬帆,刘晓. Muhisiml0在高频电子线路教学中的应用[J].实验科学与技术, 2010(8).
[7]周围,韩建,全星慧.仿真演示在高频电子线路中的应用[J].现代电子技术,2011(7).
通信电子电路论文例5
中***分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)06-0131-02
串行序列检测在通信领域应用广泛,因此,教材中对这种电路的设计进行介绍是有必要的。但是目前大多数的数字电子技术教材介绍的串行序列检测电路都存在一定的问题,作者在2003年全国高校电子经验交流会上就指出了问题并提出了多种修订方案[1],该文也引起了一些老师对该问题的注意[2]。但当时论文中给出的修订方案与时序逻辑电路状态***描述不一致。同时,作者最近在***书馆查阅了最新出版的数字电子技术教材,其中的串行序列检测电路设计仍然是采用以往教材中的设计方法,都没有进行功能验证,问题依然存在。因此本文有必要进一步讨论这一问题。另外,串行序列检测电路设计作为数字电子技术的一个经典实例,欠缺一定的基础知识,比如串行通信的概念、异步串行通信帧格式概念、串行通信的检测和同步问题等。作者在教学中,首先让学生查找资料熟悉上述基本概念,然后设计串行序列检测电路,掌握上述基本概念后,个别同学自己就会发现以往教材中设计存在的问题。这种教学方式执行多年,效果很好。
一、传统串行序列检测电路仿真
大多数数字电子技术教材都是设计了110或111的串行序列检测电路,多数教材中得到的111序列检测电路(要求检测到连续的3个1时输出Z=1)如***1(a)所示,利用MaxplusⅡ仿真的结果如***1(b)所示。***1(b)中箭头表示在CP的上沿检测串行输入X,检测到第一个有效的1时进入01,检测到第二个有效的1时进入11状态,此时输出Z在检测到连续两个1时输出变量Z就1,显然与设计命题要求不符。其他序列的检测也有类似情况,即不是在有效的检测时刻输出1。
二、改进的串行序列电路设计方法
参考文献[3]中提出了这一问题的解决方案,分别给出了Mealy型和Moore型状态***,这样可以得到正确的设计电路。但这种方法的状态***与传统时序逻辑电路状态***不一致。传统状态***是反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的一种***形,在状态转换***中以圆圈及圈内的字母或数字表示电路的各个状态,以箭头表示状态转换的方向,相应输入/输出标注在转换箭头上,***2给出了传统的两状态变量的部分状态***。本文根据串行序列检测的特点,即输出是由检测状态S确定的,当检测到有效序列,无论下一个串行输入X为0还是为1,都输出1。则可以将状态***表示为如***3所示的传统形式,进行可重叠序列检测,***4是医电93班吴鹏同学按照改进方法设计的111序列检测电路及仿真结果,由***4(b)可见,只要检测到有效数据串就输出1,结论完全正确。
三、实例安排顺序和教学方式的改变
这一实例所有教材都是安排在基于触发器的时序电路设计部分,因此限制了学生的思路。最近几个学期在时序逻辑电路分析、设计、寄存器等所有知识介绍完之后,让学生开始查串行通信资料、做序列检测电路设计、仿真验证电路功能,并做PPT在课堂上介绍。多数学生对串行通信概念、帧格式、波特率、帧同步等问题都介绍的比较清楚,个别同学对序列检测电路还设计了几种方案,其中包括了参考文献[1]中提到的用移位寄存器、输出与检测时刻同步等方法,拓展了学生的思路,部分学生对设计的电路进行了仿真和分析。这种方式激发了学生学习数字电子技术的热情,对数字电子技术设计产生了浓厚的兴趣。因此,建议各教材在补充相关基础知识的同时,将这一实例放在时序逻辑电路一章的最后,由学生根据自己所学知识进行设计。
通过以上分析可见,即使再多教材使用了再久的实例,也需要进行实践检验;建议教材中基于触发器的时序电路设计步骤中,应该增加“电路功能验证”一步,如果有这一步,就可以避免之前教材所设计电路存在的问题。
参考文献:
[1]宁改娣,杨栓科.串行序列检测同步时序电路设计探讨[C].全国高校电子经验交流会论文集,2003.
[2]陈文楷等.讨论式教学方法如何引入课堂[C].全国高等学校电子技术教学研究会年会,2005.
通信电子电路论文例6
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.198
0 引言
近年来,交通拥挤已成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一。交通拥挤不仅使道路通行能力降低、行车速度下降、交通延误增大、燃油消耗量增加,同时还造成了巨大的经济损失和严重的环境污染。交通拥挤使城市车辆运行速度降低,出行时间延长,这直接增加了汽油消耗等物资成本和出行时间成本,从而降低了社会经济运行效率,带来严重的经济损失。拥挤很大程度上是由于路网交通流量分配不均造成的,挖掘现有的交通道路通行潜力将是很好解决目前拥堵问题的重要途径。交通道路的通行能力包括路段通行能力和交叉口通行能力。而交叉口作为间断交通流设施,使其成为整个交通系统中的短板,其通行能力直接影响道路通行能力的大小,因此对交叉通流特性进行研究对提高道路通行能力具有十分重要的意义。
目前,国内外对于交叉通流特性的研究已有诸多成果[1-7],主要包括车辆跟驰模型(Car Following Models)、元胞自动机交通流模型(Cellular Automation Models)、流体力学与运动波理论(Boltzman-like theory)和车辆排队理论(queueing models)。车辆跟驰模型将车辆看做离散的质点,进行交通流刻画;元胞自动机模型⒔煌流进行时间(步长)和空间(元胞)离散化,用离散化的方法,提高交通流刻画的精度;流体力学模型将交通流看成是一个连续的整体,掩盖了车辆质点的特性,有利于交通流整体特性的刻画;车辆排队理论将概率的概念引入交通流特性刻画中,能够更好地模拟随机因素对交通流特性的影响。文献[8]基于现有优化速度模型和广义力模型构建模拟系统对信号交叉口的停车跟驰行为进行仿真,提出考虑信号灯作用的跟驰模型;文献[9]以右转机动车和直行自行车为对象研究了交叉口混合交通流元胞自动机模型;文献[10] 以非机动车集群通行和压缩特性为基础,基于流体力学中的气流分析理论建立了非机动车压缩交通波模型;文献[11] 以相邻信号交叉口的最大排队长度为研究对象分析了时空协调指数对相邻信号交叉口最大排队长度的影响规律;上述文献虽然深化了交通流的研究内容,但仍然是基于传统理论展开的研究。
本文从城市路网与电路网络的相似性出发,研究基于电路暂态理论的城市道路交叉通流模型,然后利用上海市城市道路交叉口的实测数据对模型的适用性进行验证。
1 将电路暂态理论应用于城市道路建模的可行性分析
1.1 电路产生暂态的原因
对于包含至少一个储能元件的电路而言,当电路的结构或元件参数发生改变时(例如,电路中电源或无源元件的断开或接入,信号的突然注入等),可能使电路改变原来的工作状态,而转变到另一个工作状态。但这种转变需要一定的时间,不可能瞬间完成,这样就产生了暂态过程。从能量的角度来看,暂态过程的前后,储能元件的能量分别为和且,能量变化量为,功率,如果在一瞬间电路中的能量有的变化,即,那么将趋向无穷大,但是在物理上任何装置都不可能有无穷大的功率,因此能量的变化不可能在一瞬间完成,即能量不能突变,这才是电路产生暂态的根本原因。同样的,对于有一定车辆聚集的城市路网而言 ,想在一瞬间完成车辆的转移也是不可能的,必须经过一定的过渡时间,即路网也存在暂态过程。因此,从能量变换角度而言,将电路暂态理论应用于城市道路建模是可行的。
1.2 电路网络与城市路网的物质组成
在一定范围内, 电路网络与城市路网都由流动的物质构成,只是观察到的体量大小不同。在电路网络中电荷是最小的物质构成,电荷的流动形成了电流;在城市路网中,车辆是最小的物质构成,车辆的流动形成了交通流。此外,电流是沿着导体进行流动车流在道路范围内行驶。所以从研究对象的最小单元与研究的范围基本相似。
在导线中移动的是电子,为了方便,习惯上以正电荷的移动方向为电流方向。电流是一个较通常情况下电作用表现形式,更为细微的理解则是电子流。物理学家霍尔证实导线中导电的是带负电的自由电子而非正电荷,当自由电子受电压时,即可产生电子移动,形成电子流,即电流,如***所示。可以看出,***中的负电子的主要移动方向是同一个方向,这如同交通流中的单向行驶的道路车流的移动。
1.3 电流与交通流的产生原因
对于一段两端不存在电势差的导体,其中存在很多可移动的自由电子。虽然这些电子并不束缚于任何特定原子,但都束缚于金属的晶格内。甚至于在没有外电场作用下,因为热能(thermal energy) ,这些电子仍旧会随机地移动。但是,在导体内,平均净电流是零。挑选导线内部任意截面,在任意时间间隔内,从截面一边移到另一边的电子数目,等于反方向移过截面的数目。即,导体中没有电流产生。当导体两端有电势差时,自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。同样的,在城市路网中,由于道路的使用者大都怀有出行的欲望购物、工作、娱乐等目的,从而形成到达出行目的地的一种趋势,形成移动势差,这种势差就是人群的流动的主要原因,形成人群流动。由于出行工具的选择,形成车流等,也就是造成交通流动存在的根本原因。
此外,文献[12]论证了电阻与路阻的相似性以及驶离交叉口的交通流具有脉冲特性,综合前文的分析,证明将电路暂态理论应用于城市路网建模是可行的。将城市路网元素进行电路化抽象,结果见表1。
2 基于电路暂态理论的十字路通流模型
2.1 建立模型
在上一章论证了将电路暂态理论应用于城市路网建模的可行性,接下来将建立具体的模型 。如***1(a)所示是一个基本的十字交叉口,包含两股相交的车流,假设车流方向分别由A到B 和由C到D;信号灯为两相位控制,则其电路模型如***1(b)所示。
在***1(b)中,开关为联动开关,如***所示,开关K1与触点1连接,开关K2与触点2连接,此时表示从A到B方向为绿灯,车辆处于放行状态,电容C1放电;从C到D方向为红灯,车辆在停车线前排队,电容C2充电。信号转换后,即A到B方向为红灯,C到D方向为绿灯,此时电路中的联动开关重新连接,使开关K1与触点2连接,开关K2与触点1连接,电容C1充电,电容C2放电。这样的设计就能够满叉口车流随着控制信号的变化而启动和停止的过程。
2.2 模型解析
A到B方向与C到D方向的启动和停止过程相同,仅在时间上有一定的错位,现选择 其中的一个方向来进行解析,单方向的交叉口模型如***2所示。
3 算例分析
3.1 数据采集及数据处理
课题组于2016年9月的某个工作日对上海市杨浦区周家嘴路与隆昌路交叉口进行了调查。为了消除高峰时段的拥堵对结果产生不良影响,选择在平峰时段进行调查,调查时间为9:30至11:30。调查内容包括交叉口的信号配时和交通流释放情况,用录制视频的方法对现场数据进行采集。数据采集表如表2所示。
由于不同车型占据的道路空间各不相同,故需要对其进行折算,按照小客车为标准,各车型折算系数如表3所示。
在调查期间周家嘴路隆昌路的信号配时如***3所示。
3.2 模型拟合
从***8可以看出,流量在最初的几秒迅速增加,在12s时到达峰值,而后缓慢减小,在周期末逐渐减小为零。这和城市道路交叉口的流量特性十分吻合,直观的说明了本模型的适用性。
4 结论
从电路暂态产生的原因、电路网络与城市路网的物质组成以及电流与交通流的产生原因三个方面分析了将电路暂态理论应用于城市路网的可行性,并据此建立了城市道路交叉口的理论模型。利用电路暂态理论对模型进行解析,结合课题组在周家嘴路隆昌路路口采集的数据,完成模型参数的标定并进行了拟合优度检验。结果表明,基于电路暂态理论的城市道路交叉口模型能够准确的反映出交通流的特性,且具有较高的适用性,该研究拓展了交通流研究的广度。
参考文献:
[1]Greenberg,H. An analysis of traffic flow[J]. Operation Research,1959(07):78-85.
[2]Chandler R E ,Herman R ,Montrol E W. Traffic dynamics: studies in car-following[J].Operations Research, 1958, 1(02):165-184.
[3]K Nagel,M scheckenberg.A Cellular Automaton Model for Freeway Traffic[J]. J.Phys.I France, 1992(02):2221-2229.
[4]Lighthill MJ, Whitham GB.On Kinematic Waves.II.A Theory of Traffic Flow on Long Crowded Roads[J]. Proceedings of the Royal Society of London,1995,229A(1178):317-345.
[5]王殿海,祁宏生,李志慧.信控制下的路段行程时间[J].吉林大学学报(工学版),2010(03):655-660.
[6]杨远舟,毛保华,张建鹏,高利平,陈绍宽.基于元胞自动机模型的快速公交信号优先仿真研究[J].中国公路学报,2010(05):90-95+106
[7]齐驰,侯忠生,贾琰.基于排队长度均衡的交叉口信号配时优化策略[J].控制与决策,2012(08):1191-1194+1200.
[8]于少伟,史忠科.信号交叉口集聚车辆跟驰模型[J].中国公路学报,2014(11):93-100.
[9]张兴强,汪滢,胡庆华.交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究[J].物理学报,2014(01):90-97.
[10]陈峻,王紫.考虑路边停车带影响的非机动车压缩交通波模型[J].哈尔滨工业大学学报,2013(06):114-118.
[11]王进,白玉,杨晓光.关联信号交叉口排队长度计算模型[J]. 同济大学学报(自然科学版),2012(11):1634-1640.
[12]王殿海,赵志宏.模拟电路系统研究网络交通流特性的思想与方法[J].系统工程理论与实践,2002(09):107-111+144.
[13]电路.邱关源[M].北京:高等教育出版社,2006.
通信电子电路论文例7
中***分类号:TN707 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)04-014-02
Analysis of Differential Amplifier Circuit Simulation Based on Multisim
XIONG Xujun
(Lanzhou City College,Lanzhou,730070,China)
Abstract:Features ofMultisim8 software and differential amplifier for the simulation analysis are introduced,research on how to enlarge differential mode signal and restrain common mode signal.The simulation results calculated in line with the theoretical analysis,in the classroom teaching of electronic technology to simulate more image,flexible and closer to actual projects,to help students understand theory,a better grasp of the knowledge acquired by the purpose It has great significance to enhance students practical ability and analysis of issues and problem-solving abilitie.
Keywords:Multisim;differential amplifier;simulation analysis;differential mode signal;common mode signal
差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点[1,2]。Multisim 作为著名的电路设计与仿真软件,它不需要真实电路环境的介入,具有仿真速度快、精度高、准确、形象等优点。因此,Multisim被许多高校引入到电子电路实验的辅助教学中,形成虚拟实验和虚拟实验室。通过对实际电子电路的仿真分析,对于缩短设计周期、节省设计费用、提高设计质量具有重要意义。
1Multisim8软件的特点
Multisim是加拿大IIT (Interactive Image Technologies)公司在EWB (Electronics Workbench)基础上推出的电子电路仿真设计软件,Multisim现有版本为Multisim2001,Multisim7和较新版本Multisim8。它具有这样一些特点:
(1) 系统高度集成,界面直观,操作方便。将电路原理***的创建、电路的仿真分析和分析结果的输出都集成在一起。采用直观的***形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实验室的工作台,绘制电路***需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。操作方法简单易学。
(2) 支持模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真。既可以分别对模拟电子系统和数字电子系统进行仿真,也可以对数字电路和模拟电路混合在一起的电子系统进行仿真分析。
(3) 电路分析手段完备,除了可以用多种常用测试仪表(如示波器、数字万用表、波特***仪等)对电路进行测试以外,还提供多种电路分析方法,包括静态工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。
(4)提供多种输入/输出接口,可以输入由PSpice等其他电路仿真软件所创建的Spice网表文件,并自动形成相应的电路原理***,也可以把Multisim环境下创建的电路原理***文件输出给Protel等常见的印刷电路软件PCB进行印刷电路设计[3,4]。
2 差分放大电路仿真分析
运行Multisim 8,在绘***编辑器中选择信号源、直流电源、三极管、电阻,创建双端输入双端输出差分放大电路(双入双出差分放大电路)如*** 1所示,标出电路中的结点编号。
该次仿真中,采用虚拟直流电压源和虚拟晶体管,差分输入信号采用一对峰值为5 mV、频率为1 kHz的虚拟正弦波信号源。设置虚拟晶体管的模型参数BF=150,RB=300 Ω[5]。
***1 双入双出差分放大电路
2.1 差模放大性能仿真分析
2.1.1 直流分析
直流分析实际上就是确定静态工作点。选择Simulate菜单中的Analysis命令,然后选择DC Operating Point子命令,分析结果如***2所示。
用静态工作点分析方法得UBEQ1=UBEQ2=0.69 V,UCEQ1=UCEQ2=V3-V28.94 V,与题中理论计算结果完全相同。
2.1.2 差模放大倍数分析
加差模信号ui1,ui2,分别接入电路的左右输入端,电阻R1作为输出负载,则电路的接法属于双入双出。将四通道示波器XSC1的3个通道分别接在信号源ui1和负载R1两端,如***1所示[6,7]。运行并双击示波器***标XSC1,调整各通道显示比例,得差分放大电路的输入/输出波形如***3所示。
用示波器观察和测量输入电压和输出电压值,差模信号单边电压V1-3.597 mV(5 mV/Div),单边输出交流幅值约为170.124 mV(500 mV/Div),所以双入双出差分放大电路的差模放大倍数Au-170.124/3.597=-47,与单管共射的放大倍数相同,即差分放大电路对差模信号具有很强的放大能力。
仿真结果与题中理论计算结果相同。
2.2 共模抑制特性仿真分析
2.2.1 共模放大倍数分析
在***1中,将信号源ui2的方向反过来,即加上共模信号,运行并双击示波器***标XSC1,调整A,B通道显示比例,可得如***4所示波形[4]。
由***4波形可知,在峰-峰14 mV(有效值为5 mV)的共模信号作用下,输出的峰值极小,峰-峰值为13 mV,因此单边共模放大倍数小于1。且uc1和uc2大小相等,极性相同。所以,在参数对称且双端输出时,共模放大倍数等于0,说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制能力。显然,仿真结果与理论分析结果一致。
***2 差分放大电路静态工作点
***3 双入双出差分放大电路输入输出波形
***4 差分放大电路共模信号输入输出波形
2.2.2 共模抑制比分析
选择Simulate菜单中的Analysis命令,然后选择Transient Analysis子命令,选择结点3,4作为输出,单击Simulate按钮;选择Simulate菜单中的后处理器Postprocessor子命令,在Expression列表框中编辑“V($4)-V($3)”,然后打开Graph选项卡,可画出差分放大电路共模输入双端输出波形,见***5。可见,波形属于噪声信号,且幅值极小,可忽略不计。因此,差分放大电路双端输出时,其共模抑制比KCMR趋于无穷大。
如果再将***1所示的电路中发射极电阻R2改为恒流源,重复前面步骤,再分析共模特性,可得出结论:具有恒流源的差分放大电路的共模抑制比KCMR更高[6,8]。
3 结 语
应用Multisim8软件对差分放大电路进行仿真分析,结果表明仿真与理论分析和计算结果一致,应用Multisim进行虚拟电子技术实验可以十分方便快捷地获取实验数据,突破了在传统实验中硬件设备条件的限制,大大提高了实验的深度和广度。利用仿真可以使枯燥的电路变得有趣,复杂的波形变得形象生动,并且不受场地(可以在教室、宿舍),不受时间(课内、课外)的限制,通过教师演示和学生动手设计、调试,不但可以使学生更好地掌握所学的知识,同时提高了学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力[9,10]。
***5 差分放大电路共模输入双端输出波形
参 考 文 献
[1]侯勇严,郭文强.PSpice在差分放大电路分析中的应用研究[J].微计算机信息,2006,22(9):303-305.
[2]康华光,陈大钦.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]叶建波.用Multisim8软件实现电子电路的仿真[J].电子工程师,2005,31(7):18-20.
[4]郑步生,吴渭.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M] .北京:电子工业出版社,2002.
[5]华成英.模拟电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社,2006.
[6]从宏寿,程卫群,李绍铭.Multisim8仿真与应用实例开发[M].北京:清华大学出版社,2007.
[7]王传新.电子技术基础实验[M].北京:高等教育出版社,2006.
[8]路而红.虚拟电子实验室[M].北京:人民邮电出版社,2001.
[9]毛哲,张双德.电路计算机设计仿真与测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2003.
通信电子电路论文例8
【中***分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)10-0045-02
一、课程改革的意义
《通信电子线路》是通信工程专业一门重要的专业基础核心课程,课程内容多,电路复杂,涉及知识面广,尤其对数学、电路理论等基础理论运用较深,采用非线性分析方法,而且较抽象,理论难度大、综合性和实践技术性强,使得本课程的学习比较难。学生对这门课程的理解往往停留在理论知识上,即使是对学习能力较强的同学,也只是了解单元电路的工作原理,却不理解单元电路实际中是如何工作于整个通信系统中的,更不要说理解电路的应用和自主创新地设计电路了,这显然达不到课程教学目标的要求。如何有针对性地进行《通信电子线路》课程的教学改革是提高教学质量和培养学生综合能力的必要途径。如何让教学活动向应用型靠拢,符合应用型人才培养方案是教学改革的重要目标;如何在有限的课时内,让学生在掌握本门课程的基本概念、基本理论和基本分析方法的同时,培养学生的分析设计能力;如何通过校企合作、融合企业资源开展教学,并能够实现由理论到实践的跨越,提升动手能力等是本次教改需要解决的主要问题。所以开展基于校企合作产教融合的《通信电子线路》课程教学改革研究与实践是十分必要的。
二、课程改革具体实施方案
在转型发展背景下,以提高学生的应用能力为目标,将《通信电子线路》课程教学与校企合作产教融合。
1.与企业联合修订课程培养方案,优化整合教学内容
结合行业需求与技术发展,特别是通信电子生产、设计等具体岗位对该课程的知识与能力要求,重新规划和设计课程教学内容,并与湖南创一电子科技有限公司深度合作,将该公司的部分通信电路设计方案与设计***纸等引入到课堂教学内容之中,以提高该课程与生产实际的结合度,达到理论联系实际的目标。
(1)与企业联合修订课程培养方案。以应用能力培养为目标,修改课程的教学大纲、考试大纲和实验大纲。教学大纲要突出应用能力的培养,根据企业需求,删除那些复杂的公式推导和理论分析,引入与实际通信专业应用联系紧密的工程案例分析;考试大纲弱化传统的笔试考试,将产品的设计开发纳入考试大纲。
(2)优化整合教学内容。围绕无线电广播发射系统和无线电广播接收系统优化整合教学内容,以典型通信系统为主线进行项目化教学,将课程内容系统化编排为七个项目,根据知识体系结构,又将每个项目划分为若干子项目。把相关的知识点和技能要点融入项目中,在每个项目分解完后,再进行工程案例的分析讲解,将理论知识融入工程实践,培养学生的工程应用能力。
2.以学生为主体,改革教学方法和教学手段
(1)邀请工程经验丰富的企业工程师走进课堂,开展“任务主导”教学。很多简单的高频电子系统设计所需要的知识往往涵盖了《通信电子线路》课程各主要章节的内容,课程的前言部分,邀请企业工程师以讲座的形式讲授课程相关知识点在实际产品中的应用情况,可以通过仿真软件仿真或实物展示的方式让学生对课程有个基本的感性认识。认识到学完通电课程可以完成这些简单电子系统的软件设计,并以必须完成的任务形式布置下去,突出“任务”教学。
(2)与企业联合建立虚拟软件仿真库和硬件实物作品库
1)建立虚拟软件仿真案例库。与企业合作建立仿真案例库,增加Multisim和Matlab/Simulink两种软件仿真实验训练项目,供同学课后学习参考。
2)建立作品实物库。与企业合作建立硬件实物作品库。一方面,教师在讲解每个项目之前,先通过实物展示,在正式学习电路的基本原理前建立学生的感性认识,激发学生的好奇心,提高学生的学习积极性和主动性;另一方面,有兴趣的同学可以借鉴他人的成果,快速了解作品的设计流程和设计方法,提高自身的动手能力。
3.建立课程网络资源平台
利用学校教学资源平台,将该课程教学资源上传到网络,有助于学生自学与查漏补缺。计划将有关课程的全部信息,包括课程教学大纲、考试大纲、实验大纲、课程电子教案、课后习题答案、实验指导书、虚拟仿真软件、优秀作品报告及实验演示等上传到学校教学资源平台。
4.与企业合作,开展“双师双能型”教学团队建设
《通信电子线路》是一门理论性很强的专业基础课程,在转型发展背景下,如何快速有效的转换教学模式,突出学生应用能力的培养,每一位任课老师面前的一个巨大挑战。安排任课教师下企业挂职锻炼,同时不定期聘请企业专家对任课老师进行短期培训和项目指导,由企业提供部分产品模型由指导老师带领学生参与产品的开发设计,通过实践具备一定的工程实践经验,达到“双师双能型”教师的培养要求。
三、结论
根据《通信电子线路》课程的特点及教学过程中存在的问题,首次提出将《通信电子线路》课程教学与企业合作,通过校企合作产教融合提高本门课程的教学质量。
参考文献
[1]陈学卿,莫禾胜,邓莉.基于Muhisim11.0的高频电路实验教学分析[J].桂林航天工业学院学报,2013(2):207-209.
[2]乔世坤.PSpice在高频电子线路实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2015(11): 145-149,169.
通信电子电路论文例9
【摘 要】高频电子线路是一门理论性和实践性很强的基础课。针对教学现状,将教学内容模块化、教学目标项目化,以实用化项目的设计与制作为主线,注重理论与实践结合,适时地引入电子设计自动化等技术,探讨了项目教学法的具体内容和方法,激发学生自主学习的积极性,有力推进了高素质应用型人才的培养。
关键词 高频电子线路;项目教学法;应用型人才
作者简介:赵海涛,山东科技大学电子通信与物理学院通信工程系,博士,讲师。
“高频电子线路”课程是电子与通信类专业的一门专业基础课,具有很强的理论性、实践性和工程型。在“高频电子线路”课程学习中,学生要掌握模拟通信系统各单元电路的工作原理、电路组成和设计方法。其任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法,以单元电路的分析和设计为主。学生通过本课程的学习,不但应该掌握必要的基础理论知识,而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。而传统教学仍然采用先讲授理论知识再集中实验的模式,现有的实验项目主要为验证性实验。虽然这种验证性实验可以帮助学生理解和加深课堂所学的内容,但由于高频实验典型电路都是设计好的,电路连接过于简单,学生只是对输入、输出信号做简单的分析,学生能够动手操作、自由发挥的空间太少,不利于发挥学生的主观能动性。这于当今社会强调实用技能,强调知识创新等素质教育不能同步,因而难以适应社会的发展需要,因此,对传统教育模式进行的改革迫在眉睫。
为了使学生更好地掌握高频电路基础理论知识,提高其理论联系实践、分析问题、解决问题的能力,培养其进行电子电路设计的实践技能,本文将项目教学法引入高频电子线路的教学实践中,通过学生实做项目,把传统教学和项目教学有机融合,有效提高了学生理论联系实践、分析问题和解决问题的能力,取得了很好的教学效果。
1 教学内容模块化 教学目标项目化
由于无线通信的飞跃发展,新理论、新电路、新器件、新工艺层出不穷,日新月异,但与无线通信相关的高频电子线路的基本理论与基本电路并未过时,例如,谐振回路与耦合回路仍然是组成高频电子线路必不可少的部分;放大器、振荡器、调制与解调的原理依然未变。在教学过程中,深入研究高频电子线路课程体系,准确把握课程重要内容,及时更新教学内容。把教学内容分为4个相对***的教学模块:放大器、振荡器、调幅与解调、调频与解调。针对每一教学模块,设置与前沿科学问题密切相关的科研项目作为教学目标,学生在学习理论知识的同时,将理论知识用于实践,制作实际电路,实现项目要求的各项指标。教师在课堂教学教授新知识的同时,注重讲解与项目设计内容相关的知识,指导学生运用理论知识指导实践。
2 项目内容实用化 理论实践并重
根据模块化教学内容,设计了接收机中频放大器、高频丙类功率放大器、LC振荡器、调幅发射与接收系统、调频发射与接收系统等5个项目,给出相应的技术指标,在课堂教学时教授各项目的核心理论知识,并提供实用的设计思路,教会学生如何根据所学理论知识,设计实际电路。以高频小信号放大器和振荡器为例,介绍项目教学的实施过程。
2.1 高频放大器
在讲***大器模块内容时,以模拟电子线路中学过的小信号放大器为引子,推出高频小信号放大器,比较两者的异同点。通过回忆晶体管的混Π模型和Y参数模型从电路机理上分析高频小信号放大器的性能参数和造成放大器不稳定的原因。在课堂授课的同时,将接收机中频放大器作为项目教学案例,让同学们边学理论边完成。
项目设计内容:接收机中频放大器
主要技术指标:
中心频率f0=20MHz,电压增益Au≥35dB,通频带2f0.7=4MHz,负载电阻RL=1kΩ,电源电压Vcc=12V。
在课堂授课时,讲***大器的设计思路和设计关键点。主要包括(1)选择晶体管与计算Y参数。选择Yre小且频率特性好的晶体管,通过混Π参数求解Y参数。(2)选择电路型式。根据电压增益要求,选择多级放大器来实现。为了保证电压增益的要求,采用共射组态的多级单调谐放大器。(3)根据稳定增益确定放大器的级数。(4)根据多级单调谐放大器的总通频带和单级通频带的关系,计算单级通频带。(5)确定电路形式,计算直流偏置电路参数和谐振回路参数。
2.2 LC振荡器
在进行课堂教学时,首先给出振荡器的概念,指出振荡器的关键是没有外接输入小信号,对比其与小信号放大器的异同,加深对小信号放大器和当前所学知识的区别与联系。在教授LC振荡器原理时,提出项目设计内容,讲解LC振荡器的构成原理,讲解LC振荡器从起振过渡到平衡状态的过程,强调设计振荡器时,特别要注意满足起振条件,并给出设计振荡器起振条件的经验值。在讲解电容反馈振荡器时,指出该类型振荡器的特点,提出改进性能的方法。
项目设计内容:LC调频振荡器
已知条件:Vcc取12V,晶体管3DG6,变容二极管2CC1D。
主要技术指标:中心频率f0=6.5MHz,频率稳定度(f/f0)≤10-3/小时,输出电压Uo≥200mV,最大频偏fm=±50kHz。调制频率(500~10000)Hz。
在学生理解设计原则的基础上,讲解实际振荡器的设计重点。主要包括:(1)确定电路形式,设置静态工作点。采用减弱晶体管与谐振回路耦合的西勒振荡器,其频率稳定度可达10-4~10-5数量级,满足设计要求。(2)绘制原理***,估算决定静态工作点的电阻和旁路电容值,估算振荡回路的元件值。(3)估算射极输出元件值,估算偏置电路元件值。
上述课堂教学与项目教学的结合,让学生充分认识到了理论知识对实践的指导作用。通过学习理论知识,通过项目分解,电路设计和参数计算,变成自己能够参与设计的内容,有效调动了学生主动学习的兴趣。
3 项目成果电路化 仿真实做结合
设计电路要转化为应用电路,还需培养学生计算机仿真分析、电路安装调试的能力。
在首个项目理论设计完成后,将电子线路EDA技术引入课堂教学,以高频小信号放大器为例介绍PSpice电路模拟软件的功能及应用。通过实例讲解,让学生深刻体会调节静态工作点可改变放大器的增益,调节谐振回路的谐振阻抗可以改变放大器的通频带,调节L、C值可以改变放大器的中心频率等知识。通过EDA仿真分析,修正理论计算参数,优化系统性能。
在EDA仿真结束后,讲解高频印制电路板的设计方法。掌握选用元器件及各种接线端子的规格、尺寸,合理安排各部件的位置,按照电路***连接引脚,完成布线。讲授Protel软件在高频电路中的布线技巧,如高速电路管脚间的引线最好采用全直线、45度折线或圆弧转折,对特别重要的信号线或局部单元可实施地线包围措施,模拟地线、数字地线分开等。让学生自己动手,绘制印制板,通过装配、调试等环节,让学生真正能够把理论知识转化为实际项目产品。通过“真刀真***”的训练,有效培养了学生的工程设计能力和动手能力,增强了其学习的积极性和主动性,强化了学生对所学专业的认可度
4 项目考核报告化 演示答辩结合
在项目完成后,教师给出项目设计报告书写规范。学生撰写项目设计报告,从项目方案论证、电路选型、参数计算、电路仿真、电路调试装配等方面着手,将设计思想和理论实践结合的过程通过文字呈现出来。在项目报告提交后,分组进行答辩演示环节,学生演示自己的项目成果,并重点讲述如何分析问题和解决问题的。根据学生平时参与项目设计情况,结合成果演示和报告给出项目考核成绩。项目考核成绩纳入课程考评成绩,每个项目占10%分数,期末考试占总成绩的50%。
高频电子线路是培养电子信息、通信类人才的的重要专业基础课,是巩固前续电路相关课程、进一步学习后续专业课程的桥梁,在学科体系中起承上启下的作用。教师不仅教授理论知识,更重要的是培养学生理论实践相结合、提高分析问题和解决问题的能力。作者结合多年的教学科研经验,突破传统教学模式,将项目教学法引入课堂教学,设置模块化教学内容和项目化教学目标,有机融合课堂教学和项目教学,学生通过理论学习、项目设计、电路调试等环节真正体会到所学课程的实用性。项目教学法的实施有效激发了学生学习的积极性、思考的主动性,使学生更加深刻地理解所学知识,真正做到学有所用、学能所用,为培养高素质应用型人才奠定了坚实基础。
参考文献
[1]曾兴雯.高频电子线路[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.
[2]张肃文.高频电子线路[M].5版.北京:高等教育出版社,2009.
通信电子电路论文例10
***的十报告中指出:“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。***同志在2014年高校咨询会上也提出:“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程,创新人才培养机制,切实落实人才培养中心地位”。当前,高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足,如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订,做了部分课程的教学改革与实践尝试,现与大家交流学习。
一、主要改革内容及实施情况
(一)充分发挥培养计划在引领学生创新能力
在2014级电类学生培养计划修订中,对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。
(1)2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是新增加了“电路原理***与PCB设计”课程(32学时实验);二是将“单片机原理及应用”课程(36+20)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验分别***的两门课程。
在专业核心课中:取消了“船舶通信与导航”课,改列为专业选修课。
在专业选修课中:取消了电子综合设计辅导(2学分、24+8学时、第5学期)课,新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程(1学分、32学时实验、第5学期)。
在集中实践教学环节中:一是取消了“电子技术课程设计”(2学分、2周、第3学期)新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”(1.5学分、1.5周、第4学期)及“数字电子技术课程设计”(1学分、1周、第4学期)课;二是将“单片机课程设计”(1学分、1周、第5学期)改成(1.5学分、1.5周、第4学期);三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”(1学分、1周、第6学期),新增了“船舶机舱测控系统课程设计”(1.5学分、1.5周、第6学期)。
(2)2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是取消了“电气工程导论”课程;二是取消了“计算机辅助设计”,新增加了“电路原理***与PCB设计”课程(32学时实验);三是将“单片机原理及应用”课程(42+16)改为“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验)两门课程;四是将“电路分析”课程(52+16)改为理论与实验***的两门课程。
在专业核心课中:一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课;二是取消了“供配电系统”课程(2.5学分、36+4学时、第7学期),改增为“工厂供电”课程(3学分、40+8、第7学期);三是将“检测与转换技术”(2学分、26+6学时、第4学期)学分调整为(2.5学分、28+12学时、第4学期);四是将“自动控制原理”课程(3.5学分、48+8学时、第5学期)学分调整为(4学分、52+12学时、第5学期)。
在专业方向课中:一是取消了“变压器应用技术”课程(2学分、28+4学时、第7学期);二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”(2学分、28+4学时、第6学期)课;
在专业选修课中:一是取消了6门课程,分别是:信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导;二是新增“电子技术创新实验辅导”(1学分、32学时实验、第5学期)、“新能源技术”(1学分、16学时、第5学期)两门课程;三是将“AUTOCAD”课程(2学分、16+16上机、第5学期)改为实验课程(1学分、32学上机、第5学期)。
在集中实践教学环节中:一是取消了“专业综合课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“测控技术课程设计”(1学分、1周、第5学期)及“电气控制技术课程设计” (1学分、1周、第6学期)两门课程。
(3)2014级电子信息工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中:一是取消“计算机辅助设计”(16+16)课,改成了“电路原理***与PCB设计”课程(32学时实验);二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程(32学时理论)及“单片机原理及应用实验”课程(32学时实验);三是将“电路分析”课程(52+16)改为理论(56)与实验(16) 两门***的课程。
在专业核心课中:取消了“信息论与编码”(24+8)课程并调整“单片机原理及应用”课程(40+16)到学科基础课。
在专业方向课中:一是在通信系统方向:将“程控交换”(32)课程换成为“移动通信”(22+10)课程;二是在嵌入系统方向:将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”(22+10),新增“ 计算机操作系统”(16+16(上机))及调整来“ 电子综合设计辅导”(16+16);而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中;三是取消了电子系统设计方向。
在专业选修课中:一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程;二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课;三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。
在集中实践教学环节中:一是取消了“电子设计方向专业课程设计”(2学分、2周、第7学期);二是新增了“工程训练C”(1周,1学分),调整了“模拟电子技术课程设计”(2周,2学分)、“数字电子技术课程设计”(2周,2学分)、“单片机原理及应用课程设计”(4周,2学分)。
(二)加强几门关键课程的课改示范工作,提升课程在电子能力培养中的关键作用
(1)电子综合设计辅导课程的教改实施情况
电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成(电子装配)“工程训练”和“电子综合设计辅导”(2学分、24+8学时、第5学期)两门课程,并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增,加强设计内容的新型性和实用性,至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”(实验30学时)。
电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低,在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行,重点是训练学生的电子电路焊接技术,为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周,时间上分散进行,历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课,除公选课、选修课形式外,兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节,使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性,一般分为四个阶段:
第一阶段:为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期,以兴趣小组形式进行。内容主要为:焊接技术训练、认识基本元器件(学会万用表的使用)、识***、音频放大电路制作。
第二阶段:电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期,以公选课的形式进行。主要学习绘***、制作与测量(学习Protel(Altium Designer)软件的使用,学会常用电子仪器的使用,利用波形***分析电路的工作状态,分析能力训练),内容有:简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。
第三阶段:电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路,安排在入学后的第四学期,以选修课的形式进行。内容有:音响电路(含音调电路、功率放大器电路)、隔离放大器电路、充电器电路等。
第四阶段:电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路,安排在入学后的第五学期,以选修课的形式进行。内容有:抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。
(2)单片机原理及应用课程的教改情况
单片机作为电子自动化控制的主要手段,其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程,课程组老师进行了一系列的教学实践,编写了新的教学文件,每年修改电子教案、课件,出版新的教材与实验指导书,不断完善学习资源,实施电子考试等等,为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32,实验改为***设课,学时为32,课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作,实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。
(3)新增电子技术实践公选课
针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程,从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展,培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力,拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限,使得知识、技术、信息等多方面融会贯通,在还不能完全打破现有教学模式的情况下,以教学实验班的形式增加一个补充教学环节,以音频功率放大器的设计制作为立足点,从应用目标出发搜索知识点,解决技术问题,培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索,在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面,改变单纯死记硬背完成学业的局面,转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识,提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求,适应技能考证的要求,适应用人单位对应用型人才的需求。
(三)编写、修订教材、教案,建立完善教师与学生教学学习资源
编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材;为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等;编写新的教学文件及电子教案、课件等,建立完善教师与学生教学学习资源。
一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导(Proteus仿真版)》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集(一)》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材;二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设,新编了150题左右的作业练习题库;三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件;四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。
(四)加强实践能力培训,提高学生的综合能力
加强实践能力培训,提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。
(1)加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会,每周至少开展一次活动,以加强低年级同学的基础技能训练;二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合,利用各种提高学生能力的资源,充实学生的实践活动;三是培养充实指导教师力量,2014年学院的指导教师队伍扩大至9人,落实了组队学生与指导教师的互选环节,密切指导教师与参赛学生的联系,特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力;四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题,从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程,在教学效果上力求学以致用,学有所用,以适应大学生电子设计竞赛的要求。
(2)重视指导学生、申报专利工作,培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践,指导学生以论文或专利的形式固化研究成果,近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新(电子电气类)项目、部级大学生创新创业训练项目增加明显。
(3)加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收,成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员,可进行中、高级电工,中、高级维修电工,初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定,为学生培训考评提供了极大的便利。
(4)加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置,以提高毕业设计论文的真题实做时间,现一般是在第7学期初就布置任务,毕业论文答辩分二次进行,在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文,学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。
(五)落实考证考级替代学分考试的制度
落实考证考级替代学分考试的制度,将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。
学院出台了关于《本科生毕业设计(论文)替代管理办法》(试行)的文件,规定了5类学生学业成果(考证、考级、论文、专利、竞赛奖)或经学院本科毕业设计(论文)工作小组认定可以代替毕业设计(论文)的其他成果可替代毕业设计(论文)学分。
二、实践成果
两年间,学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显,取得电子工程师证书30 人;电工证书192人;在大学生电子设计竞赛中,获省一等奖学生为9人,二等奖学生为18人,三等奖学生为21人;在全国(省)飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人,特等奖2人,二等奖9人,三等奖24人。两年间,学生发表电子设计类论文10篇,取得电子设计类实用专利35项。
三、不足分析
一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象,并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降;二是团队精神在学院教改项目中体现不够,大多数教师还是安于老的教学方式,教改积极性不高,大范围的教改项目推进困难。
提高教学质量不仅需要领导重视,更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上,更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标,以社会需求为导向,进一步改革人才培养模式,为社会输送合格的创新创业型应用人才。
参考文献:
[1] 唐树森,李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育,2004,03:44-46.
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