时间:2022-08-23 09:18:46
引言:易发表网凭借丰富的文秘实践,为您精心挑选了九篇电路与模拟电子技术范例。如需获取更多原创内容,可随时联系我们的客服老师。
电子技术的发展,推动各行各业的发展,应用广泛———广播通信、网络、航空航天、工业、交通、医学、消费类电子领域都离不开电子技术。众所周知的北京2008年奥运会的水立方建筑运用50万颗LED灯构成世界上最大的半导体照明工程。学习电子技术基础是适应时展之必须。高职教育不同于普通高等教育,它的专业设置和课程设置指导思想都是以服务为宗旨,以就业为导向。针对区域经济发展的要求,我们进行了广泛的市场调研,重点调研了长三角地区高职毕业生的主要就业岗位,需要具备的职业能力及从业资格证书等问题,应用电子专业的就业岗位主要有:电子产品维修工,电子产品装配工,电子产品调试员,电子产品工艺员。通过岗位的典型工作任务,职业能力分析,归纳出职业行动领域,然后根据我系的实际教学条件,实训条件,将职业行动领域转化为学习领域,构建了《电路与模拟电子技术》这门课程。同时,我们制定了课程标准。
2电路与模拟电子技术课程目标
本课程的总体目标是:通过对电路原理、常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习,使学生获得电路与模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能,为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。其中包括:(1)知识目标:掌握电路基本概念、基本分析和计算方法;会计算电路主要参数;掌握电路波形图画法、建立电路模型的方法;会判断器件类型、电路工作状态;(2)能力目标:培养学生正确使用常用仪表的能力;培养学生正确选择元器件的能力;培养学生检索与阅读各种电子手册及资料的能力;培养学生识读与分析电路的能力;培养学生安装和焊接电路的能力;培养学生电路测试方案的设计能力和对测试数据的分析能力;培养学生排除电路故障的能力;培养学生进行简单电路设计的能力;(3)情感目标:通过趣味案例激发学生好奇心和学习兴趣;通过学习情境挖掘学生的求知欲和创造欲,树立学生自信心。
3电路与模拟电子技术课程设计
本门课程设计的理念是:以学生职业能力的培养为最根本的出发点,理论学习以必须,够用为度,同时进行课证融合。在课程的教学过程中采用多种教学方法和手段:传统的教学法、直观教学法、探究法、启发式教学和多媒体教学手段。
4电路与模拟电子技术课程实施
在课程的实施过程中教师首先进行了学情分析:高职院校的学生学习基础普遍较差,学习能力欠缺,急于求成,缺乏持久性。虽然学生对电类专业课入门的学习具有一定的兴趣,但这种兴趣不够稳定,需要教师创设适度的情境,适时地激发。所以在教学过程中,教师要力求做到将深奥的知识浅显化,抽象的知识形象化。课程的重点难点是半导体器件,放大电路,负反馈。教师对重点、难点的处理方法有:(1)传统的讲解法;(2)直观式教学;(3)配合flas演示;(4)通过万用表测试加深理解;(5)创建学习情境。例如:在半导体器件的讲解部分,可采用直观式的教学法,带领学生认识各种不同的二极管,三极管。对于三极管的讲解,配合万用表测试加深理解。下面以一次课实验课———三极管电流放大特性为例,来说明课堂的教学组织。三极管的电流放大特性这节内容是深入模拟电子技术部分的第一道难关。学生只有深入到心里层面去理解了这节内容,才可以举一反三去理解后续学习的电子元器件。教师采用基于工作过程“教、学、做”一体化的教学设计,把启发式教学贯穿整个教学过程,通过探究实验操作和多媒体仿真,把抽象的理论知识难度降低,达到突破难点,帮助学生化难为易,让学生轻松愉快充满信心地完成学习。
5考核方案
课程的考核方案根据学院教务处的要求,期中成绩占30%,平时成绩占30%,期末成绩占40%。平时成绩包括:课堂考核,课后作业,单元测验。在学期结束前另有为期一周的教学实习,教师根据维修电工的考试内容结合实际情况申报,并由系部统一采购实习耗材。实习的考核分为:优———电路功能完全实现,性能优良,工艺精美。良———电路功能基本实现,性能优良。中———电路功能基本实现,性能不够稳定。及格———在教师辅助制作下,电路功能基本实现。不及格———电路功能未实现且学习态度有问题。
6教学评价
课程的教学评价包括:校内督导评价,同行专家评价,教师自我评价,学生评价。
7课程特色及展望
关键词: 《电路与模拟电子技术》现状分析 改革指施
一、课程背景
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).
[2]郑家茂,潘晓卉.构建研究型大学师生互动本科教学模式[J].高等工程教育研究,2004,(6).
摘 要 电路与模拟电子技术是高职电类课程教学体系中的两门基础课,将“电路”与“模拟电子技术”这两门课的基本特征和内在联系相互贯通,改革教学方法,实现两门课的贯通教学。从而加强两门课的关联性,降低学习难度,提高学生的学习兴趣,提高教学效果。
关键词 电路 模拟电子技术 贯通教学 关联性 教学效果
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.08.043
Teaching of Vocational College "Circuit" and
"Analog Electronics" Two Courses
DENG Youlin, LIU Haimei
(Hu'nan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha, Hu'nan 410151)
Abstract: Circuits and analog electronics is electrically Courses Higher Education System in two basic courses, the basic characteristics of "circuit" and "Analog Electronic Technology" course of two interconnected and internal relations, the reform of teaching methods to achieve two classes teaching. Thus enhancing the relevance of two classes, reducing the learning curve and improve students’ interest in learning, improve teaching effectiveness.
Keywords: circuit; analog electronics; teaching; relevance; teaching effectiveness
0 引言
“电路”是高职电类课程的第一门入门课,属于专业基础必修课,主要是引导学生认识电路,掌握与电路有关的基本理论知识和基本分析方法、分析能力等,从而为后续课程的学习打下坚实的基础。“模拟电子技术”是“电路”的后续课程之一,是在掌握电路有关的基本知识和分析方法之后,学习电子技术的基本理论知识和技能,着重培养学生利用基础知识解决实际问题的能力。这两门课程的教学效果受到很多因素的影响,其中一个重要的因素是这两门课之间的关联程度和贯通教学。例如,“电路”中涉及到的叠加原理、两大约束以及戴维南定理等内容,都是“模拟电子技术”课程需要掌握和经常用到的基础理论和分析方法。
通过担任这两门课程的教学任务,并对教学效果进行对比的基础上发现,大多数学生学习“模拟电子技术”课程感觉到很吃力,主要原因是没有把这两门课很好地衔接起来、实现融会贯通。如果在“电路”的教学过程中能够将工程应用题中的非线性电路进行线性化这一思想提前传授给同学们,那么,后续的“模拟电子技术”的学习就会轻松、容易很多,理解起来也就更简单。将两门课程的知识点进行衔接,在“电路”教学过程中,提前引入“模拟电子技术”中的电路模型,并引导同学们用“电路”中的基本原理和基本方法进行求解,这样对后续“模拟电子技术”的学习起到很好的铺垫作用。而在“模拟电子技术”中复习和强调“电路”教学内容中的基本知识和分析方法,实现这两门课程的融会贯通和相互渗透、相互衔接。
2 优化和改革两门课程的传统教学方法
2.1 贯通教学,合理分配教学课时
课堂教学时间是有限的,如何让学生在有限的时间内,理解和掌握一些相关的知识点,就需要教师抓住所讲内容之间的联系与衔接,相互渗透,采用铺垫式和复习式的方法,对有关知识点进行综合的讲解和运用。“电路”和“模拟电子技术”中的许多知识点是有衔接关系的,“电路”的学习为“模拟电子技术”的学习打下了坚实的基础,“模拟电子技术”的非线性电路的学习则需要运用到“电路”中的线性电路分析方法和基本原理。由于这两门课之间的知识点联系比较紧密,教师应该从多角度对相关知识进行综合性的讲解,以增加学生的理解能力和融会贯通能力。将这两门课进行比较学习,增强学生对相互关联知识点的印象,进而掌握相关知识点。
另外,由于“电路”与“模拟电子技术”是分别在一学期的上、下学期教学的,在课时分配方面,应该根据知识点的难易程度合理分配课时。由于电路中的基本概念、定律和分析方法这些内容在“大学物理”、“高等数学”等课程中有所涉及,属于比较基础的内容,理解和学习起来并不是那么费力。而“模拟电子技术”这门课的内容涉及了微观粒子的运动、特性曲线以及工程中的近似等效等,对大多数学生来说知识点比较生疏,需要教师花费更多的时间去讲解,将抽象的内容具体化,让学生能够充分地吸收消化。
因此,对于整体64学时的教学安排,这两门课程比较合理的教学分配应该是“电路”24课时,“模拟电子技术”40课时。这样,采取前紧后松的教学节奏,将容易理解和掌握的电路部分加快教学进度,进入到模拟电子技术部分就有更充足的时间进行详细的、全面的讲解。从而,使这两门课的整体学习效果达到最佳。
2.2 因材施教,突出把握教学重点
“电路”与“模拟电子技术”涉及的内容较多,要求学生在有限的课堂时间中掌握好相关的知识点,教师必须利用好每一节课的教学时间,提高教学质量。因此,教师在授课过程中必须突出重点内容。在每一章节开始学习之前,都要梳理一下本章节的内容,将其划分为“了解”、“理解”和“掌握”三个层次,并提前告诉学生哪些是本章的重难点内容,需要花费更多的时间去学习和钻研。这样,在实际教学过程中,对于只需了解的内容要提醒同学们提前自学,上课时无需花费过多的时间,对于需要理解和掌握的内容,则要重点讲解。有了层次分明的学习计划,学生学习起来也不会混乱,而是目的性强,目标清晰。例如,在讲授放大电路分析时,由于时间的限制,可以重点介绍三极管放大电路及其分析,而将场效放大电路的分析作为自学的内容。这样学生在学习时就目标明确,只需要掌握好三极管放大电路的理解和掌握上,将该部分内容学好了,就可以运用同样的分析方法进行场效放大电路的分析。
2.3 活跃氛围,增加教学的趣味性
“电路”与“模拟电子技术”作为专业技术基础课,理论性较强,定理定律、公式和概念较多,如果采用传统的教学方法,对于图形图表、原理图、结构图等理解起来有一定的难度,并且比较枯燥无味。这样就会导致学生在学习过程中感觉到很吃力,逐渐丧失学习的积极性,产生厌学和抵触心理,这种教学方式下的教学效果必然很差。因此,要加强课堂的趣味性,提高学生的学习热情和积极性,可以采取鼓励学生主动参与课堂教学,提高学生的主体能动性,也可以采用多媒体技术来丰富教学内容,增加教学的趣味性。
首先是提高学生学习的积极性,变被动为主动,从而提高教学质量。例如,在讲到动态电路分析这一章时,只需介绍电容原件的一阶零输入响应、零状态响应以及全状态响应等的求解内容和分析方法,对于电感元件的类似内容就可以交给学生课下自学,下次课时要求同学们根据自学的结果,将有关内容讲给大家听,其他同学可以互相补充,自由发言。这样,经过讨论和思维碰撞,一方面增强了学习氛围,激发了学生的学习积极性,另一方面也提高了教学质量,发挥了学生的主体参与性。
其次,可以采取多媒体技术进行课堂教学。通过生动有趣的、丰富多彩的、新颖的画面、图像和音效来展现教学内容,将静态的图像转化成物体运动状态的动态过程,增加学生对该内容的理解能力和学习兴趣。从而展现出形象、生动、充满趣味性的教学内容,激发学生的学习积极性和学习欲望,同时也提高了教学效果。
2.4 学以致用,加强实践教学
理论只有密切联系实际才会产生实际的作用,学生学习的最终目的也是为了学以致用。而传统 “电路”和“模拟电子技术”的教学与实际生产实践有一定的差距,他们更像是一门物理课,缺少实践认识。例如,传统的电路课中学完电阻后,对他的认识仅仅停留在电阻的矩形符号、欧姆定理及其计算方法,而对电阻的种类、容差及其与实际应用相关的概念一无所知,但这些知识恰好是实际的生产生活中用得最多、最重要的知识。
因此,需要增加实验教学的比重,培养学生的动手能力和实践认知,并将相关内容的实验进行对比,培养综合分析能力。同时,实验的内容也要有重点、有层次,例如随着电子技术的发展,大规模集成电路越来越受到重视,而这部分内容,在课程教学中只讲到其理论部分的学习,而对解决实际器件的使用问题等较少涉及。
综上所述,为了在教学过程中增加实践教学的比例,可以在授课时引入生产生活中与此内容相关的知识,丰富学生的实践认知和知识结构。例如,在讲授电阻知识时,除了介绍欧姆定律和基尔霍夫定律之外,还可以扩充一些有关电阻种类、容差等在实际应用中经常会碰到的问题。并通过开展实习实践或者课程实验等方式,使学生能够零距离地体会和掌握“电路”与“模拟电子技术”的理论基础知识和实际应用问题。
3 教学成效
在教学过程中,在传统教学方法的基础上引入多媒体教学,增加教学的趣味性和丰富性,调动学生的积极性,避免以往理论知识学习的枯燥性,也加深了学生对相关知识的理解和掌握程度。另外,充分调动学生学习的主观能动性,改变以往教师为主体的教学方法,从而促进师生之间的交流,增强教学效果。另一方面,将理论与实践相结合,既加强了学生的动手能力,也增加了学生学习的积极性和主动性,学习成绩得到明显的提升。在理论知识掌握牢固的基础上,鼓励学生参加电子设计大赛等,也能培养他们的动手能力和解决实际问题的综合能力,为以后的工作积累经验。
4 结语
“电路”和“模拟电子技术”作为电子信息类专业的专业基础课,体现了其专业性和基础性。因此,教师在教学过程中也要关注其专业性和基础性,将知识体系与当前的产业实践整合在一起。通过在原有的理论知识基础上引入实践相关知识,还要在原有理论思维方式基础上引入实践相关的基础知识,将这些知识点及其内在联系以特定的方式讲解出来,实现“电路”和“模拟电子技术”两门课程的贯通教学。使学生在掌握电子元器件和电路工作原理的基础上,培养工程思维模式,以适应未来生产实践的需要。
参考文献
[1] 赵冬梅,周波.“电路”与“模拟电子技术”两门课程的衔接关系[J].电气电子教学学报,2013(6).
[2] 杨晓敏.“电路与模拟电子技术”的课程改革研究与实践[J].计算机时代,2013(9).
[3] 王玉菡,杨奕,徐勤,张杰.“电路与模拟电子技术”课程教学探讨[J].中国电力教育,2012(12).
[4] 夏百战,石世光.电路与模拟电子技术实验课程教学改革与探索[J].电化教育研究,2010(4).
本设计主要通过:1改变共模干扰电流传输路径,2减小辐射干扰驱动源,3通信电缆正确搭接等方式改变系统结构的共模电流传输路径,用来降低传导骚扰,减小驱动源从而减少对外辐射干扰。
系统解决方案
关于抑制系统电磁干扰的设计方案主要包括以下几步。
1模拟地以及数字地之间跨接Y电容
把以往的数字地与模拟地之间串接的磁珠改为两者地之间跨接Y电容,此电容的值选取10nf。跨接的Y电容可以改变共模干扰电流的传输路径,并且降低辐射骚扰源的驱动电压。
在进行电快速瞬变脉冲群测试时,若电压为±1kV,信号上升时间为5ns,由于光耦器件的寄生电容一般为2pF,根据:
I=Cdu/dt(1)
I=CWU(2)
得I=0.4A,电流值比较小,若电路中有多个光耦器件并联就会得到比较大的共模驱动电流。
Xc=1/WL(3)
V=XcI(4)
一方面,由于Xc比较大,此时会有很大的共模压降V,从而形成辐射驱动源,造成向外辐射骚扰条件;另一方面由于寄生电容的存在从而使共模电流从数字电路侧传导到下级模拟电路中造成传导骚扰。
跨接Y电容之后,优点其一:由于Y电容的容值比寄生电容大得多,同频下阻抗比寄生电容小的多,从而使得大部分共模电流从跨接电容上通过,从而改变了共模电流传输路径,降低了辐射驱动源压降(见图1)。
2放置金属板
在模拟电路以及数字电路中铺一块完整的并且长宽比小于3的金属板。由于其长宽比小于3,在频率为100MHz状态下阻抗为3.7mΩ,可以使金属板的电位与模拟地以及数字地等电位。同时要求在数字地与金属板之间跨接一个1~10nF之间的Y电容,以及模拟地与金属板之间也跨接一个同样的Y电容。
数字地与金属板之间跨接Y电容,是为了阻止外接传导骚扰或者辐射干扰通过电缆进入数字电路从而流向下级电路。跨接Y电容后,使数字系统内部产生的干扰以及外界进入的干扰,能够很快通过Y电容流向金属板,从而流向大地。在模拟地与金属板之间跨接Y电容,由于模拟电路比较敏感,如果不跨接Y电容,有可能造成信号不稳定甚至错误。跨接Y电容后,可以使上级电路数字部分内部流动的干扰电流很快泄放到金属板上,从而流向大地,不会流向模拟电缆造成辐射骚扰。
3正确搭接屏蔽电缆
对于屏蔽电缆屏蔽层,如果不正确搭接,拧成pigtail状,将会产生一定的阻抗。
V=Ldi/dt(5)
从而使V成为共模干扰驱动源,同时电缆将会成为天线,最终造成辐射骚扰。因此屏蔽电缆要360°搭接在金属外壳上。如果条件允许可以在屏蔽电缆上套磁环,进一步吸收辐射骚扰。
结语
关键词:信息电子领域 模拟电子技术 数字电子技术 比较分析
中图分类号:TN710;TN79 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)11-0251-01
1 电路信号形式比较
模拟电路有着造价成本低、技术成熟等优势,但需要注意的是,其技术原理相对简单,在应用的过程中,其信号的传递很容易受到噪声影响,这是制约模拟电子技术进一步发展和应用的缺陷,使得模拟电子技术的应用范围局限于低端应用。
大多电路对信号传播精度要求较高,为了满足这种传输精度要求,充分发挥数字电子技术应用功能,其一般选择的高端电子电路,但也正因为如此,相较于模拟电路来说,数字电路的造价成本更高,在高端设备中应用广泛。
2 模拟电路与数字电路的精确度比较
相较于模拟电路来说,数字电路的精确度大大提升,这是模拟电子技术与数字电子技术最本质的区别之一。举例来说,假设用模拟电路来实现简单的数学计算器,设计电路如图1所示。
在图1所示的电路中,电阻R1和R2相等,给A点计入3V电压,给B点计入5V电压,则图1中C点电压为(5+3)/2=4V,完成电路的求平均值操作,如果用1V来表示1,计算出平均值为1,如果用1mV表示1,则计算出的平均值为4000。利用电阻电容及晶体管等元器件特性能够设计出许多类似模拟电路,从而可以完成四则运算、开方、平方等众多复杂运算。但需要注意的是,在实际应用模拟电路的过程中,电路工作并非处于理想环境下,很多误差不能避免,例如在图1所示的电路中不能保证R1与R2的完全一致,导线也存在电阻,因此通过模拟电路计算出的结果很可能与实际值出现偏离,导致误差出现,如果模拟电路十分复杂,则这种误差会逐渐积累,越来越大。
从本质上来讲,数字电路是相对于模拟电路来说的,其本身就是一种特殊的模拟电路,数字电路采用二进制数来运算,能够代表电子器件两种确定的状态,例如开关状态、亮灭状态等。以数字电路中常见的二进制数字表示方式TTL电平为例,规定+5V电压为高电平,代表数字“1”,规定0V电压为低电平,代表数字“0”,而在实际应用中,这种表示并非绝对精确,>2.4V的电压都视为高电平,用数字“1”表示,
3 模拟电路与数字电路的区分
模拟电路与数字电路区分示例如图2所示。对于模拟电路来说,其放大器图形为三角形,采用正、负双电源供电的方式,电源电压在5V以上,通过反馈电阻来连接输入与输出;对于数字电路来说,其采用单电源供电方式,电源电压一般为3.3V或5V,逻辑图形为长方形,不同的逻辑门有着相对应的标准图标,识别容易。此外,对于分立元件来说,可以通过偏置电路来进行识别,数字电路没有设置偏置电路。模拟电路中偏置电路公式为:
临界基极偏置电阻Rb(cr)=β(Rc+R’L)
临界集电极-发射极偏置电压Uce(cr)=Ucc/(2+Rc/RL)
输出电压摆幅Uommax=Ucc/(2+Rc/RL)
4 结语
综上所述,两相比较而言,模拟电子技术和数字电子技术各有优势,前者电路简单,使用方便,造价较低,在低端设备中应用效果良好;后者电路高端,造价较高,性能优良,在高端设备中应用效果良好。因此,在实际应用的过程中,需要结合二者优势分析,考虑自身实际情况和具体要求,合理的进行选择。在未来的发展中,作为信息电子技术领域两个重要的发展方向,模拟电子技术和数字电子技术都有着广阔的发展前景,二者都需要进行积极创新,弥补自身劣势,拓展应用领域,提升应用效果。
参考文献
[1]张婷婷.数字电子技术的实际应用探讨[J].产业与科技论坛,2014,20:52-53.
【关键词】电路与电子技术 教学改革 教学内容 教学方法 考核方式
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)14-0039-02
“电路与电子技术”课程是中国计量学院现代科技学院本科非电专业有关电工学知识的一门重要学科基础课。该课程内容多,知识涉及面广、更新快、实用性强。目前,电工电子技术的应用发展迅速,并且日益渗透到其他学科领域,21世纪不同领域科学技术的发展都将和电工电子技术的发展有机地融合在一起。
随着现代科学技术的迅猛发展,各门学科都在发生着日新月异的变化,知识更新、知识爆炸势不可挡,为了适应时代的发展变化,各个高校给学生开设了更多的课程,致使电路与电子技术课程的学时在减少。有的学校总学时可占到150~160学时,这么多的学时可以把电工知识各部分的内容讲解得非常系统、缜密,重基础、重系统、重应用,学生通过这门课程的学习可以打下较坚实的电工电子知识基础。但现在我们电路与电子技术课程的学时少,再加上高校扩招使得学生素质差异较大,这些都给教学带来了严峻挑战。
通过该课程的学习,使学生掌握电路分析基础、模拟电子技术和数字电子技术方面的基本理论、知识和分析方法,初步具备对简单电子系统进行分析、设计和实验研究的能力,其学习效果将直接影响后续其他专业基础课程的学习。我院根据不同专业设置和对该课程知识点的不同需求,把该课程分为“电路与电子技术A”和“电路与电子技术B”两大类,其中“电路与电子技术A”开设在机械设计制造及其自动化和测量仪器与控制专业,共计96学时;“电路与电子技术B”开设在安全工程、产品质量工程和工业工程专业,共计80学时。
电路与电子技术课程的特点是概念多、抽象、实践性强,而课时相对较少,再加上我院授课对象是三本的非电类专业学生,学生基础较为薄弱,对电类课程重视不够,就形成了学生学习积极性不高,导致教学效果不理想的状况,多年来学生不及格率偏高。鉴于此,我们对电路与电子技术课程进行了一些改革探索,并取得了一定的效果。
一 优化教学内容,突出应用性
电路与电子技术课程教学涉及不同专业,因不同专业对该课程知识点要求不同,教学内容应有选择性,不应面面俱到,注意与学生的专业方向相联系,这样才能激发学生的学习兴趣,取得较好的教学效果。如三相电路只在机械设计制造及其自动化专业才讲。加强各知识点的连贯性,在很多教材中,对电路与电子技术中所涉及的电阻元件、电感元件、电容元件等内容都集中在第一章讲,等学生学到正弦交流电路时,电感元件和电容元件的特性已经忘记了,所以我们在上课时要把元件内容分到相应章节介绍,这样有利于学生掌握。
对于非电类专业的学生,该课程的教学目的是使学生掌握基本概念与方法,能对相关知识进行应用,所以可略去一些复杂的公式推导,只讲原理的应用。如电路部分的叠加定理和戴维南定理等,电子技术部分则重点介绍集成元件应用,如降低模拟电路部分放大电路的难度,数字电路部分则不介绍分立元件电路。
我们还制作了一些与实际应用相结合的电子课件,在教学相关内容时演示给学生,这样学生对该知识点就能有感性的认识,有利于对知识点的掌握理解。
二 优化教学方法和教学手段,完善考核机制
由于非电专业学生基础相对较薄弱,对所学内容较难掌握理解,所以学院教师应在教学方法和手段方面不断进行探索,采用多媒体教学与板书相结合,同时学生课后还可以借助BB(Blackboard Backpack)网络教学平台进行学习,BB平台上有所有教学内容的课件、录像和自我测试题,可以帮助学生复习和巩固学过的知识并引入后续的内容。课堂上进行提问也可调动学生的积极性。根据内容分阶段测试,让学生能系统地掌握各知识点。
课程的考核方式是闭卷考试,成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成,平时成绩包括考勤、作业、课堂表现及平时测试等,这种方式有利于调动学生的学习积极性和主动性,提高教学质量。
三 改革实验教学方法,提高学生动手能力
电路与电子技术是一门实践性很强的课程,通过实验不但能培养学生的动手能力,还能使学生对所学的知识有感性的认识,掌握一些常用电子仪器、设备的使用方法。电路与电子技术实验具有基础性、设计性和综合性。实验前要求学生做好预习,写预习报告,实验时教师只讲解注意事项和仪器使用方法,学生独立自主完成实验。每次实验时所有学生做同一个实验,不能兼顾不同层次学生的要求,有些学生因为理论知识掌握不好而不敢动手,而有些学生的能力却得不到很好的发挥,所以我院对一些实验进行分层,每个实验都分为A、B、C三层,C为最基础的实验,三层次的实验得分不同,学生可根据自己的情况进行选择,这样做到所有学生都能真正动手,提高实践能力,同时也能激发学生的学习兴趣。
通过各种有效方式提高学生学习的积极性和主动性,我院电路与电子技术课程的教学得到了学生的肯定,取得了较好的改革效果。当然,课程的教学改革是一个不断探索实践的过程,我们会继续寻求更切实可行的方法,使电路与电子技术课程的教学效果更好。
参考文献
[1]黄金侠等.非电专业“电工学”课程的教学研究与实践[J].长沙通信职业技术学院学报,2010(1):72~74
[2]张晓燕等.电工电子技术课程教学改革与实践[J].实验技术与管理,2010(11):289~291
[3]杨国华.非电类专业《电工学》课程教学改革[J].中国现代教育装备,2007(6):70~72
【关键词】模拟电子技术;教学改革;教学手段
0 引言
高职教育是培养高级技术型人才的一种教育形式,它与普通本科高等教育有着截然不同的培养目标。因此,高职教育在其教学计划、课程体系、教学内容乃至教学方法等方面都应具有显著的特色。模拟电子技术是模拟电子技术是高职电子信息类、电气信息类、计算机应用等专业的一门关键性的技术基础课程。为了提高模拟电子技术课程的教学质量,改进教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,培养适应现代科学技术发展的高质量人才,近几年来我们从模拟电子技术课程的教材选用、教学内容、教学手段和实验教学等方面进行了一些改革和探索。
1 课程教学中存在的问题
模拟电子技术课程的理论学习往往有大量复杂的电路分析,抽象的理论概念较多,内容覆盖面广,理论性和实践性强,但学生不会将理论知识运用于实践。同时,由于本门课程内容偏重理论,学生在学习过程容易感觉乏味枯燥,学习效果不好。因此,传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践严重脱节。
2 模拟电子技术课程改革的一些思路与想法探讨
2.1 教材选用的原则
教材选用要符合学院办学层次和培养目标,不能用本科教材或中职教材代替高职专科生教材。基础理论教材要符合培养目标,以应用为目的,坚持以适用、够用为准则。专业课教材要强调专业知识的实用性和行业岗位的针对性。康华光的《电子技术基础》(第五版)教材内容全面,知识结构丰富,但面对专科生要是我们选用此教材,首先是学生会被吓倒,然后是老师没办法完成教学任务,而让学生对教材的选用无比失望。胡宴如主编的《模拟电子技术基础》教材内容精炼,知识结构简单一些,本人觉得更适用于专科生使用。
2.2 教学内容的更新
值得强调的是:本文中的模拟电子技术课程是教学内容点的集合,笔者把知识点和相应的能力点相融合而成的有机整体称之为教学内容点(或称为教学项目)。例如,共射放大电路知识点和三极管放大电路的动态指标测量能力点相融合而构成共射放大电路教学内容点。以高职教育的培养目标和高职电子信息类、电气信息类、计算机应用等专业教学计划为依据,模拟电子技术课程教学内容的重点是:
(1)PN结的单向导电性,半导体二极管伏安特性和主要参数,整流滤波电路的组成、工作原理及主要计算公式。
(2)半导体三极管的工作原理、特性曲线和主要参数。
(3)共射放大电路和共集放大电路的静态分析、动态分析。
(4)场效应管的工作原理、特性曲线和主要参数,共源极放大电路的静态分析、动态分析。
(5)集成运放的基本知识。
(6)反馈的概念、类型和负反馈对放大电路的影响。
(7)“虚短”和“虚断”的概念、集成运放构成的运算电路、信号产生电路。
(8)正弦波振荡电路。
(9)功率放大电路。
(10)直流稳压电源电路。
根据理论教学要以应用为目的、以必须够用为度的高职教学要求,我们降低了放大电路的图解分析法、多级放大电路的计算、放大电路的频率响应、差动放大电路的分析计算、OCL功率放大电路和晶闸管应用电路等教学内容的教学要求。
2.3 教学方法与教学手段的改变
现代化教学手段提高教学质量。在课堂教学中使用现代化的教学手段,通过文字、声音、图形、动画等多种媒体对模拟电子技术课程内容进行有机的整合和生动的表达,给教学注入生动翔实的内容和丰富的信息,以充分适应模拟电子技术课程前后概念与内容相互交错的复杂需要。多媒体教学扩大了课堂教学的信息量,有利于提高课堂效率,促进了教师表达方式的多样性。不但增强了课堂教学内容的生动性与形象性,而且增强了教学过程中的互动性,有利于知识的获取与保持。达到直观、省时、高效的目的,有利于更深入地向学生讲授理论实质,活跃课堂气氛。
2.4 理论与实际相结合
在实验教学方面,合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合,使学生对理论知识更好的消化和吸收,锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如,在实践教学环节中,可以适当引入和灵活配置Matlab、Labview、proteus等仿真软件,由学生设计和实现虚拟实验,通过灵活配置一些仿真参数,对实验结果进行分析和讨论,通过图形对比,使学生从理论认识进一步深入到感性认识,以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:直流稳压电源电路设计、扩音机的制作、调光控制器的制作等等。通过上述实验教学方面的改革,可以使教学理论联系实际,使学生具备一定的感性认识,并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
3 结语
随着现代科技的发展,各学科间呈现出互相渗透、互相融合的发展趋势,对人才的培养带来了更高的要求。培养大批具有工程素质和创新能力的高技能电子人才,是社会发展的需要。通过对《模拟电子技术》课程的教学改革与实践,不仅丰富了教学手段,提高了教学效果,而且调动了学生的主观能动性,有效地培养了学生的创新能力和科研能力。
【参考文献】
[1]胡宴如.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]康华光.电子技术基础.5版[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]王淑娟,蔡惟铮.电子技术课程全方位建设的研究与实践[J].南京:电气电子学报,2005,27(2):10-13.
关键词:电子技术;实践;电容测量;调试
中图分类号:TM932 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0021-02
一、引言
电子技术基础(包括模拟电子技术和数字电子技术)是自动控制、电子信息类专业最重要的基础课程。模拟电子技术研究的是处理仿真信号的模拟电路,数字电子技术研究的是各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用。模拟电路以基本概念、方法为主;数字电路以电路功能、应用为主。课程结合线性、非线性电路,概念抽象,逻辑关系复杂,有很大的学习难度。
在对学习电子技术的困难进行分析后,发现通过实验的学习,特别是综合实验设计的训练,能够更深刻理解模拟电路与数字电路的基本理论知识并能够提高相关技能。下面以电容测量仪的设计为例,探讨电子线路的学习与训练。
二、实验电路设计
综合设计是基础实验的综合与提高,更是理论与实际的结合。“电容测量显示仪”需要综合运用模拟电路与数字电路的知识,是一个很好的设计类课题。
设计要求:设计一个可测量电容值的电路,测量范围为1-20uF并能实现电容的测试与显示,电源±5V。
题目分析:先将电容量通过电路转换成电压、时间等参量,然后再将这些量以适当的方式显示出来。利用电容充电、放电的时间与容量值之间的关系,将容量值的测量转化为电压、电流的测量或者时间的测量,通过简单量的测量间接求得电容量值。
设计思路:将电容量转换成时间间隔,然后通过数字方式显示出时间间隔(电容量),由一个多谐振荡器和一个单稳态组成。当R不变时改变电容C则输出脉宽TW也随之改变,由TW的脉宽就可求出电容的大小。TW的脉宽可通过与门转化成若干标准脉冲,送给计数器计得TW的脉宽,当标准脉冲选择合理即脉冲宽度小于最小误差并在合理范围内,译码驱动电路显示计数数值即电容值。
三、实验原理图
根据设计框图和设计要求,具体电路采用如下设计。
(一)脉冲源电路
利用555定时器组成多谐振荡器,用作脉冲发生装置。接通电源后,电容不断充电、放电,输出在高低电平之间不断变换,产生一个方波作为计数脉冲。f不要太高常选200Hz,先令f=200Hz然后再调整其他元件参数。
(二)门控电路
利用555定时器组成单稳态触发器,把被测电容的大小转换成脉冲的宽度,把单稳态触发器的输出脉冲与频率固定的方波相与得到计数脉冲。定时器输出稳态脉冲宽度TW为目标值,接入电容后,归零装置将触发器置于稳态,输入脉冲使电路从稳态跳转到暂稳态,持续时间由TW和充放电容Cx决定,最后电路回到稳态。
只要适当调整阻抗参数,便可在一个VI周期内输出多个周期的VO进行计数。令N=Cx得R4=4.3kΩ、R1=7.5kΩ、R2=30kΩ, =55.5%接近50%,f =211Hz接近200Hz。
(三)微分加法电路
主要为了提高精度,使触发脉冲变窄从而减小误差。先通过微分器求导,得到尖波(峰值±5V)然后通过加法电路抬高电位,这就得到符合实验条件的波形来充当单稳态触发器输入的电压,得到了比较合适的触发信号。
选择小电阻R9=0.2kΩ限制输入电流,反馈电阻上并联稳压二极管限制输出电压,保证运放始终工作在放大区,小电容C5=0.01uF与反馈电阻并联以补偿相位且满足RC
(四)开关电路
采用带正沿触发双D触发器74LS74和组合逻辑电路作开关电路,在单稳态触发器进入暂稳态时CLK边沿触发电路切断单稳态触发器触发端的脉冲信号从而使暂稳态只出现一次,实现单周期计数。在单稳触发器输出脉冲波形的时间间隔里,单稳输入端的低电平信号消失不影响到输出脉冲的宽度。74LS74是上升沿触发的,摁下开关的瞬间清零单稳输出低电平,撒手后低电平信号单稳触发产生一个上升沿触发D触发器,D输出高电平,单稳触发信号消失。
按键开关的接地电阻的选择是通过实验的方法确定的。R11=10Ω取的过大或过小都不行,不能限流或导致低电平过高而不能被IC正确的识别,试验结果为110Ω(低电平为0.1V符合IC判别条件)。
(五)计数电路
多谐振荡器输出的标准脉冲和单稳态触发器的输出脉冲相与后得到一定周期数的信号,通过计数器计算周期个数N,然后通过译码、锁存、驱动装置最后通过七段数码管显示。选取CD40110和七段数共阴码管实现计数、显示功能。数码管的外接电阻不能太大(影响实验效果)或太小(电流大烧坏芯片)最后取470Ω。
(六)设计小结
本设计不但要求有扎实的理论功底,还必须与工程实际结合。电路中许多参数的选择和设定是依据实际的电路效果和元件的规格并非完全依据理论推导。通过这些练习可以很好地提高解决实际问题的能力。
四、电路搭建与调试
在面包板上实现电子线路,方便、简易、可行,易于调试、修改线路。
电路的调试过程一般是从初级单元电路开始,逐级向后进行测试、调整。
利用双踪示波器观察各单元电路的输出波形,先分块调试后联调的方法,按照信号传输的顺序对各单元电路进行调试,使各个单元符合其基本指标,最后进行整体调试。具体调试步骤:①测试多谐振荡器是否波形输出。②用函数发生器提供方波输入单稳态触发器测试输出端波形。③多谐振荡器的波形输入单稳态触发器测试输出波形。④测试触发器各引脚的输出波形(先清零)。⑤测试计数器各引脚的波形(先清零)。⑥观察数码管显示。⑦换测试电容并重新观测。
调试中面临的最大问题就是锁存问题,数字一直跳,每次锁的数字不同,但是只要综合分析定时器的输出波形与锁存周期就不难解决。
五、总结
综合实验是对理论知识和基本实验的综合应用,是培养学生电子工程实践能力的一个重要环节。通过小型的综合设计并搭建实际电路,实现综合实验的可操作性,在目前的教学情况下,是可行的方法之一,有较强的推广价值。
参考文献:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006
[2]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006
一、模拟电路故障模拟实验箱的要求
北京交通大学自2007年开始,遵循“兴趣驱动、自主实验、重在过程”的原则,培养大学生的创新意识、实践能力和团队精神,调动大学生学习的创造性和主动性,进行以解决问题为核心、以科研课题为依托的大学生创新性实验计划。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”作为一个北京交通大学大学生创新性实验计划题目,依托指导教师的科学研究课题,开展了模拟电路故障模拟与诊断技术的研究。本实验课题需要学生掌握电路设计、PCB、系统焊接与调试、机械制作等多领域知识。实验题目需要利用的资源包括计算机、PCB设计软件、示波器、信号源、焊接工作台、直流电源、钻孔机、模拟电路实验箱等。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”题目要求如下:制作一个教学和科研均可使用的模拟电路故障模拟实验箱,实验箱附带方便插拔的常见模拟电路板(例如共射放大电路、电阻网络、文世桥振荡器或二阶滤波器等)。自制实验箱直流稳压电源(+12V、-12V、+5V)和波形发生器。模拟电路板插入实验箱后,借助实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接与信号输入(若电路板需要特殊信号,可以在电路板预留插口以方便外接信号源)。每个模拟电路板选取最容易发生故障的元件进行故障模拟,使用者能够自由选择电路板和故障类型(可以通过拨码开关控制故障元件)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器或其他测量仪器观察故障信息。要求实验箱实物外观精致,具有较强的实用性,能够达到教学、科研和展览等要求。该实验计划题目的创新特色在于:可以自由切换模拟电路板;自动实现电路板的供电连接和信号输入;可以自由选择故障元件和故障类型。
二、模拟电路故障模拟实验箱的制作
模拟电路故障模拟实验箱的外壳选用中小型实验箱,然后自己进行改装,需要钻孔、安装其他部件、喷涂文字标识等。实验箱附带几块方便插拔的常见模拟电路板,实验板可以是模拟电路教学或研究中经常使用的常见模拟电路。实验箱直流电源使用220V交流电,内部直流电源将220V交流电变为+12V、-12V和+5V等直流电。直流电源的功率和稳定性达到模拟电路板的使用要求。如果某模拟电路板需要使用正弦波或方波等波形作为输入信号,实验箱可以根据需求制作波形发生器。模拟电路故障模拟实验箱在四个角预留可以插入模拟电路板的插槽,需要精心设计实验箱的固定插孔和电路板的固定脚,从而实现模拟电路板的灵活插拔。实验箱部分固定孔已经与直流电源连接,当模拟电路板插入实验箱后,通过实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接或信号输入。如果模拟电路比较特殊,也可以根据需要在模拟电路板上设计电源开关,通过开关控制是否供电或输入信号。部分电路板电路图。为了避免故障太多导致无法正常模拟采集数据,每个模拟电路板只选取几个容易发生故障的元件进行故障模拟,故障元件可以根据理论、仿真和实践经验进行选择。每个故障元件可以模拟多种故障。例如电阻可能出现阻值下降、阻值上升、短路、断路等不同程度的故障。使用者能够自由选择电路板和故障类型,并使用外接仪器测量模拟电路的关键节点数据(节点电压、信号频率和波形质量等)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器和其他仪器观察故障信息。关键节点的选取需要经过理论推导和实验验证,保证这些节点的信息能够直接反映模拟电路的工作状态[8]。关键节点的数量需要不多不少,数量太多会导致数据量庞大,增加后来的故障诊断难度;关键节点太少会导致无法为故障诊断提供足够的信息。模拟电路板由PCB设计完成,然后改装与实验箱匹配。
三、结束语