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【關鍵詞】電子設備 電子電路 抗干擾能力 電磁兼容 干擾抑制
中圖分類號:V243 文獻標識碼:A文章編號:
一.引言
當前我國的經(jīng)濟快速發(fā)展帶動了我國電子行業(yè)的迅速發(fā)展,各種各樣的電子產(chǎn)品相繼誕生,電子產(chǎn)品的應用也日益的廣泛,可以說電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了人們生活工作的一個重要的組成部分。我們知道電子干擾是有很大的危害性的,它不僅僅嚴重的降低了電子系統(tǒng)的可靠性,還能夠對人體的健康產(chǎn)生很大的負面作用。例如一些電子產(chǎn)品以及儀器就對電子電路的干擾十分的敏感,最常見的有家用電器比如收音機,電視機等等,還有一些醫(yī)用設備,比如心臟起搏器等等。這些對電子電路的干擾電磁波都十分的敏感,干擾嚴重影響了這些設備的正常工作,嚴重的甚至使這些設備無法工作。為此,我們必須重視電子電路抗干擾能力的設計,可以說電子電路的抗干擾能力已經(jīng)成了當前電子電路設計的一個非常重要的一方面,我們知道電子電路的電磁干擾是無處不在的,這就需要我們從設計開始來采取一系列的措施,提高電子電路設備的抗干擾能力。
二.電子干擾的分類以及危害
按照干擾源的不同我們可以將電磁干擾分為空間輻射干擾和傳導干擾。以下將分別分析說明這兩種干擾的危害性。
1.傳導干擾及其危害電子電路的工作離不開整流電源, 電網(wǎng)的干擾的傳輸介質是電源線,我們知道電子系統(tǒng)內部的各個組成部分是相互聯(lián)系的,它們之間也是通過各種線連接起來的,而電磁干擾也可以通過線進行傳播,對系統(tǒng)產(chǎn)生影響,導致其不能正常工作。
2.電磁干擾中最為常見的是空間輻射干擾,它是通過空間傳播的。也被叫做輻射型干擾。我們一般把空間輻射干擾分為遠輻射干擾以及近耦合干擾兩種形式。電子系統(tǒng)內部各部分電路之間的干擾被稱為近場耦合干擾, 系統(tǒng)和設備之間的干擾叫遠場輻射干擾。一般而言電源電路以及信號電路都可以產(chǎn)生輻射。特別需要注意的是它們在高頻以及超高頻情況下, 電磁能量通常會像空間產(chǎn)生輻射, 之后相互作用產(chǎn)生輻射形成干擾。我們知道電子電路的工作受輻射的影響很大, 輕則系統(tǒng)不穩(wěn)定, 重則可能導致電子電路無法正常工作。
三.在電子電路中比較常見的干擾
1.來自電網(wǎng)中的干擾
我們知道,大部分電子電路都是用的直流電源,而這些直流電源是交流電源經(jīng)過電網(wǎng)變壓以及穩(wěn)壓之后提供的。我們知道干擾信號是可以通過交流電流傳播的,正是因為如此,一些干擾信號就會通過交流電流進入電子系統(tǒng)中,產(chǎn)生干擾作用,影響電子電路的正常運行。
2.來自地線中的干擾
存在于電子系統(tǒng)內的干擾就是地線干擾。一般而言電子系統(tǒng)之中的各個組成部分都是公用同一個直流電源,在不同部分的電流流過公共地電阻時就會產(chǎn)生電壓降,而電壓降是具有干擾作用的,就形成了地線干擾。
3.來自信號通道中的干擾
我們知道信號的傳輸距離一般都比較長,而在這個過程中信號往往會很容易受到周圍環(huán)境的影響,對其產(chǎn)生比較強的干擾,致使信號失真,從而影響了電子電路設備的正常工作
四.電磁干擾的抑制方法
我們知道電磁干擾是有很大的危害性的,不僅僅是對一些電子設備產(chǎn)生影響,使之不能正常的工作,時期穩(wěn)定性下降,所以提高對電磁干擾的抵抗能力顯得十分重要。以下就介紹幾種常見的電磁干擾抑制方法。
1.電源干擾的抑制
(1)為了抑制電網(wǎng)干擾我們可以有以下方法:
①我們可以在電源的變壓器加屏蔽層
②在電源輸入端加設電磁干擾濾波器
(2)為了抑制整流電源紋波干擾,首先必須設計一個穩(wěn)壓電源。但有時, 盡管穩(wěn)壓電源質量較高, 電子電路仍然不能正常工作, 其中原因之一, 可能是整流電源輸出端到放大電路輸入端的連線較長, 如超過20cm 時, 電子電路的前置放大器即應加濾波電路。
(3)為了抑制電源寄生耦合干擾,我們可以在多級共用整流電源的場合加設去耦濾波電路。
2.雜散電磁場干擾的抑制電子電路周圍總是存在著一些雜散電磁場, 它極易通過放大器的輸入級或某些電容、電感形成對電子設備的干擾, 可采用以下辦法加以抑制。
(1)合理布局減小干擾布局不合理時, 也易引進干擾, 可通過合理布局來減小干擾。
(2)采用電磁屏蔽技術減小干擾屏蔽分靜電屏蔽和磁屏蔽兩種,它可以有效地將干擾源與擾部件隔離開來。靜電屏蔽應采用高導電率材料, 如用銅或鋁制作, 比用鐵制作效果好。磁屏蔽應采用高導磁材料, 如用鐵氧體、坡莫合金等制作。
①靜電屏蔽。靜電屏蔽措施, 可采用屏蔽板或屏蔽罩。注意靜電屏蔽時其屏蔽板或屏蔽罩必須有良好的接地。
②磁屏蔽。磁屏蔽的屏蔽原理是, 將擾部件置于屏蔽罩中, 使干擾磁力線不進入擾部件。
③屏蔽線。對于一些信號傳輸線不可能將其置于屏蔽罩中, 可以采用屏蔽線。注意屏蔽線的兩端必須有良好的接地。
(3)采用光電隔離技術減小干擾電子電路設計中經(jīng)常需要將一些傳感器得到的電信號輸送到放大器, 為防止信號傳輸中的干擾可采用光電隔離技術。光電耦合器的類型可根據(jù)實際信號情況選擇。
3.接地干擾的抑制接地是抑制和防止干擾的重要措施。良好的接地可以減小或避免電路相互間的干擾。原則是模擬與數(shù)字接地應分離, 減小地線阻抗、選擇合適的接地方式等。
五.結束語
我們知道,可以說電磁干擾是普片存在的,而且電磁干擾具有很強的危害性,不管是對電子設備的危害性,還是對工作人員的危害性,這些都會產(chǎn)生嚴重的后果。所以我們必須要重視這一點。在實際的工作中,我們必須提高電子電路的抗干擾能力,如果電子電路的抗干擾能力不夠的話,那么會使電子設備的系統(tǒng)可靠性極大的降低,即使其他的設計符合規(guī)定,只要其抗干擾能力不夠,那么它也是無法正常工作的。所以在進行電子電路設計時必須充分考慮這個方面,重視這個問題的嚴重性,并且在實際的工作中,也要不斷地對其設計方法探討研究,不斷地增加經(jīng)驗,不斷的改進,只有這樣才能使電子電路的設計更加的科學合理。
參考文獻:
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關鍵詞:電力電子技術;實踐教學;教案
作者簡介:屈克慶(1970-),男,河南洛陽人,上海電力學院電氣工程學院,副教授。(上海 200090)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)09-0077-02
“電力電子分析與設計”課程是上海電力學院(以下簡稱“我院”)本科生教育中為電力電子與風力發(fā)電專業(yè)方向開設的一門專業(yè)選修課,也是必選課程。這門課程著重教授現(xiàn)代電力電子技術內容,要求理論課程與實踐緊密結合,以激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的理論知識和實踐能力為目的,能為本科畢業(yè)設計和今后工作奠定良好的基礎,以期滿足當今社會急劇增長的對電力電子技術的知識和人才需求。
一、教學現(xiàn)狀和分析
電力電子技術是一門關于電能變換與利用的學科,涉及到發(fā)電、輸電、配用電、傳動等各個環(huán)節(jié)。隨著當今社會迅速發(fā)展,廣泛應用于工業(yè)企業(yè)、交通運輸、生活醫(yī)療、新能源發(fā)電等各個方面,這些都與實踐內容密切相關。
電力電子技術是在時展要求下產(chǎn)生的節(jié)能與發(fā)電技術,是高校電氣專業(yè)的一門重要課程,其理論性和工程實踐性都很強,是學生既感興趣,又普遍感覺較難的一門課程。結合多年的教學實踐總結,探討了這其中的主要原因,大概可分為以下三個方面:
1.電力電子技術內容繁多,并且知識點分布廣泛
根據(jù)應用的場合和要求不同,電力電子電路形式和內容紛繁多樣。
從應用場合上劃分主要有基本四種變換形式:直流-直流、直流-交流、交流-直流、交流-交流;每種變換形式從電源種類上看包括有單相、三相、多重化、多電平電路,從負載方面上看包括有電阻負載、阻感負載、阻容負載;從電力電子元件上看主要包括有二極管、晶體管、晶閘管、門極可關斷晶閘管GTO、場效應管MOSFET、絕緣柵型場晶體管IGBT;采用不同的元件、電路和負載都會產(chǎn)生不同的效果。
從應用目的上包括有幅值的變化(如電壓的升高與降低)、頻率的改變(如變頻調速)、相位的移動(如無功補償)、相數(shù)的改變(如三相到多相)、功率或轉矩的變化(如電機傳動)、諧波的治理(如電力濾波)。
從不同形式的電力電子電路和不同的負載特性上,都可以得到不同的工作波形,對于波形的把握與理解,也是電力電子技術區(qū)別于其他學科的顯著特點之一。這需要在理解電力電子器件的特性上掌握電路的功能和結構特點,建立電路的數(shù)學模型,并進行多種電路的對比總結,才能具備分析主電路功能的基本能力。
2.電力電子技術涵蓋涉及學科眾多,并且理論內容廣泛
既涵蓋到電氣基礎的課程有:電路、電子技術、電機學、電磁場,又涉及到電氣專業(yè)的課程有:控制理論、微機原理、電力系統(tǒng)分析、運動控制系統(tǒng)等。
電力電子技術是一門弱電控制強電的技術,也是所謂將“粗電”變換為“精電”過程,學科跨度和綜合性非常廣。實際的電力電子裝置既包括由電力電子器件等構成的主電路,又包括由DSP等微處理器構成的控制電路。
首先在主電路設計中,根據(jù)以電路、電機和電力系統(tǒng)為主的應用對象,進行原理分析和推證,實施具體的功能要求和性能指標。
其次在控制電路設計中,要根據(jù)裝置要求和特點,不僅要實現(xiàn)各種功能要求,而且考慮諧波及電磁干擾問題,很多裝置也需要DSP等微處理器來進行算法實現(xiàn)。最后還要進行整體結構設計和測試EMI影響。
大學三年級本科生已具備了電路、電機的基礎知識,講授電力電子技術課程是以主電路作為內容。由于在初步學習各專業(yè)課階段,尚未形成多學科知識交叉匯總的全面思維模式。雖然能掌握主電路基本原理,對于涉及控制電路和應用對象,常感到困惑并難以理解。如何培養(yǎng)學生形成對電學各學科的整體意識,而不能“只見樹木,不見森林”,是這項教學課程所要探討的主要內容和目的之一。
3.電力電子技術的理論內容發(fā)展迅速,并且實踐應用范圍廣泛多樣
電力電子技術自身的理論體系處于迅速發(fā)展階段。其中:電力電子器件的發(fā)展起決定性作用,從二極管、三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT、IGCT等的發(fā)展,推動了主電路結構的本質變化;根據(jù)本質不同的器件形成紛繁多樣的主電路拓撲形式,又因不同的實際要求而形成眾多獨立不同的控制方式,其中形成了具有突破性的控制理論,比如PWM技術、軟開關技術、空間矢量等。
如何將電力電子器件、主電路結構、控制方法和理論相結合,培養(yǎng)學生從電力電子技術的發(fā)展來全面理解和掌握知識,懂得從發(fā)展歷史上進行思考和總結,也是需要探討的內容之一。
電力電子技術的實踐性非常強,這種實踐性體現(xiàn)在對電力電子裝置的設計、調試和操作等諸多方面。在實踐中,需要對電路功能和各項指標進行綜合驗證,不僅要求懂得硬件設計和調試,涉及到主電路、元器件、印刷電路板、布線和布局;也要求懂得軟件設計和配合,包括有匯編、C語言、DSP、FPGA等。電力電子器件對環(huán)境和用法要求較高,在使用之前需要對電路非常熟悉,即便是工作經(jīng)驗豐富的人員,也還有預料不到的情況發(fā)生,導致器件和電路損壞。
對于大三學生而言,僅僅具備了有限的初步認識,實踐能力欠缺,體現(xiàn)在實驗教學當中,電力電子器件的損壞現(xiàn)象最為普遍。這當中自然有主觀的因素,但是如何降低損耗,增強學生實踐意識,提高學生動手能力,也是教學改革面臨的難點和重點之一。
二、教學目的和特點
從本科教學計劃上看,大學本科生在第三學年學習了“電力電子技術”,這門課程內容豐富,但因2~3學分課時有限,主要是講授以晶閘管為主的整流和逆變電路,讓學生掌握傳統(tǒng)的相控式電路及應用。此外,也著重講授直流變換電路中的升壓及降壓基本工作原理,初步介紹MOSFET和IGBT為主的斬控式逆變和整流電路。通過對這門課程的教授,使學生掌握四種基本變換的主電路拓撲結構和特點,對電力電子技術有了基本認識,奠定了學生的基本電力電子知識體系。
結合前述情況的分析可知,現(xiàn)有的課程內容不完全適應我院新開辟的“電力電子與風力發(fā)電”專業(yè)方向的教學需要,除此之外,近十多年間電力電子技術在節(jié)能、傳動、新能源、電力系統(tǒng)等行業(yè)迅猛發(fā)展,因此有必要在課程內容中增加這方面知識的比重,以及通過增設“電力電子分析與設計”專業(yè)選修課的方式拓展學生的知識面。
這門課程介紹由IGBT和MOSFET為主要電力電子器件所構成的現(xiàn)代電力電子電路,重點要求掌握直流-直流斬波器、直流-交流逆變器這兩種應用最普遍系統(tǒng)的分析與設計方法。內容包括主電路的選擇、功率器件的選擇、控制電路的設計、驅動和保護電路的設計、變壓器設計及元件參數(shù)的技術、仿真實踐等。該課程注重將理論分析和實際應用相結合,使學生掌握新型電力電子電路的分析方法,具備初步的設計能力。
三、課程內容
現(xiàn)代電力電子技術主要是圍繞PWM技術展開的,其中DC/DC和DC/AC變換是基本的兩種電源變換方式,也是實踐生產(chǎn)中最為普遍的應用方式,不僅涉及到基本的變換電路及參數(shù),而且涵蓋了基本的變換理論和技術。
課程內容結合了多年的實踐和教學總結,是從電力電子裝置的角度來傳授相關理論、知識和經(jīng)驗,培養(yǎng)學生對電力電子的系統(tǒng)知識,樹立整體觀念。教學形式以理論教學和仿真實踐相結合,各占一半課時。這兩部分內容交叉進行,如單周進行理論教學,雙周進行實踐教學。其中:第一部分理論教學內容安排如下表1所示。在理論教學的同時,配合進行以MATLAB的實踐教學,仿真實踐內容安排如下列表2所示。
四、教學效果總結
經(jīng)過2學期的教學工作,筆者總結了一下教學效果。同學們普遍認為在學習這門課程以后,能夠全面理解和掌握以DC/DC斬波變換,以及DC/AC逆變的基本原理和基本控制方法,學會了應用Matlab仿真軟件對電力電子電路進行分析方法,設計控制電路參數(shù)和調試控制參數(shù)。在后期的本科畢業(yè)設計中,學生能夠輕松上手,對復雜的畢業(yè)設計如新能源發(fā)電,領悟和掌握較快,較多同學的畢業(yè)論文被評為優(yōu)秀本科畢業(yè)設計論文。不足之處在于,由于受制于課時和實踐條件有限,只是通過仿真實踐來掌握學習。如果能進一步聯(lián)系實驗教學,更能提高學生的感性認識,提高動手實踐能力。
在今后的教學實踐中,仍然面臨提高本科學習興趣、全面提高學生理論知識水平和動手實踐能力等問題,這些都是值得深入分析和探討,不斷改進完善的重要課題。
參考文獻:
[1]鐘炎平.電力電子電路設計[M].武漢:華中科技大學出版社,
2010.
【關鍵詞】高頻 虛擬仿真 教學改革
【基金項目】該篇論文是基于徐州工業(yè)職業(yè)技術學院院級課題《高頻電子技術課程項目化教學改革研究與探索》課題編號:XGY201015。
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)01-0043-02
1.引言
高頻電子技術課程是電子信息類與通信類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎核心課程,在整個學科體系中具有承上啟下的重要作用,在專業(yè)基礎知識體系中有著不可替代的重要地位。該課程的特點是專業(yè)性、綜合性強,涵蓋了高等數(shù)學、信號與系統(tǒng)、電路分析、數(shù)字電子與模擬電子等知識的應用,對學生基礎知識結構要求高。通過本課程的學習,學生不僅可掌握高頻電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法,而且可運用課程知識去分析、解決實際的工程技術問題。但在課程實際教學過程中,學生普遍反應該課程抽象、難懂,難以掌握,存在排斥情緒。此外該課程實驗復雜,且由于高頻電路的特點,在實驗過程中,輸出波形與數(shù)據(jù)易受干擾致使波形失真,實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)出入較大,實驗教學效果也不理想。基于上述情況,為提高教學效果,在高頻電子技術課程的教學過程中可積極引入虛擬仿真技術。通過仿真,可以讓抽象的理論通過仿真得到驗證,學生易于接受。同時利用仿真軟件還可以進行一些實際操作受外界干擾大的且不容易調試的實驗,如混頻,調幅與解調等等,既解決了實際高頻實驗中存在的實驗復雜,實驗效果不理想等問題,同時也節(jié)省了實驗耗材的經(jīng)費投入。
2.軟件介紹
目前電路仿真軟件有很多,每種仿真軟件都帶有了出版公司自己的特點。根據(jù)軟件的應用領域和模型以及推廣程度,電路仿真軟件大致有以下幾種:
(1)PSPICE[1]: SPICE是由美國加州大學伯克利(Berkeley)分校電工和計算機科學系分校開發(fā),1972年首次推出。PSPICE是由SPICE發(fā)展而來的用于微機系列的通用電路分析程序。目前微機上廣泛使用的PSPICE是由美國Microsim公司開發(fā),并于1984年首次推出。能進行模擬電路分析、數(shù)字電路分析和模擬數(shù)字混合電路分析,該軟件現(xiàn)已成為微機級電路模擬標準軟件。
(2)Multisim[2]:該仿真軟件的前身是EWB(Electronics Workb
?鄄ench), 是加拿大IIT公司在20世紀80年代后期推出的用于電子電路設計與仿真的EDA軟件,一經(jīng)推出就受到各界好評,尤其在教育領域取得了巨大成功。與其他電子電路設汁軟件相比具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點。創(chuàng)建電路、選用元器件和測試儀器等均可直接從屏幕上元件庫和儀器庫中直接選取。電子電路的分析、設計與仿真工作都可通過點擊鼠標實現(xiàn),不僅為電子電路設計者帶來了無盡的樂趣,而且大大提高了電路設計工作的質量和效率。
(3)Saber:和PSpice和multisim類似的軟件,可以用于系統(tǒng)仿真和電源仿真,在電源仿真方面很有優(yōu)勢,比如大電流,該軟件主要用于理論仿真和驗證。
(4)ADS:安捷倫公司的頂級理論驗證軟件,主要用于高頻仿真,功能強大,可以用于pcb的驗證設計,IC驗證設計,系統(tǒng)驗證設計(CDMA,DVBT等),是理論仿真的頂級軟件,但是讓學生在短時間內熟練應用很不容易。
以上介紹的軟件都可以應用在高頻電路仿真中,但是通過比較,Multisim軟件更適合在教學過程中使用,該軟件支持直觀的示波器圖形,帶有3D元件庫,器件參數(shù)修改簡單,最重要的是該軟件的使用易于掌握,所以在高頻課程教學改革實踐中采用了multisim軟件作為仿真軟件。
3.基于虛擬仿真技術的高頻電子技術課程教學改革思路
近年來,隨著我國高等職業(yè)教育改革的不斷深入,以“能力本位”為出發(fā)點,進行項目化教學改革,是目前高職教學改革的方向之一。高頻電子技術課程要進行項目化教學改革必須根據(jù)課程特點,找到能夠提高學生學習興趣且與實際生活相關的教學項目,并把課程中所有必需的知識按照知識結構分解到教學項目中去,因此我們把該課程的學習內容按照知識結構分解為兩大項目的學習,每個項目學習中又含有若干個教學任務,學生在不斷完成任務的過程中掌握知識并增長實踐技能,最終完成項目,所以該課程實行理實一體化教學[3]。
課程項目的選取根據(jù)高頻課程的特點,采用了兩個生活中常見的并能典型代表高頻知識結構的兩個電子產(chǎn)品收音機和無線話筒來承載本課程的所有知識點。為了涵蓋所有的知識點并滿足課時要求,所以教學項目中兩個電子產(chǎn)品所采用的調制方式與作用也不一樣。AM收音機主要涵蓋信號的接收與AM調制的所有知識。無線調頻話筒主要涵蓋信號的發(fā)射與FM/PM調制的所有知識。
4.虛擬仿真技術在高頻課程教學改革中的應用
課程主要采用以實際項目為載體的任務驅動型教學方法,把原本相對獨立的一些課程內容,設計成兩個大的項目,按照知識相關性把學生的理論知識學習與技能訓練在這兩個項目中進行細化,分解成獨立任務。每個任務的完成步驟如下:
所以該課程必須要在理實一體化教室完成。任何一子項目或任務的完成都必須先經(jīng)過虛擬仿真驗證才能進行實物的裝配與調試。
下面以調幅電路與檢波電路為例,這兩種實際電路原理較復雜,而且電路中器件參數(shù)變化都會對電路波形輸出有影響,該電路在理論分析時較抽象,學生接受起來比較困難,教學效果較差。引入仿真后,可在講解調幅與檢波電路時,根據(jù)理論知識,進行電路的仿真驗證。如圖1所示,分析調幅電路的工作原理,并用仿真軟件仿真出輸出波形,如圖2所示,這樣結果直觀,避免了只有單純的公式推導結果,學生理解與接受起來也比較容易,同時也提高了學生的學習興趣[4]。
在圖1中,改變直流電壓U1參數(shù)為6V和0V,就可以觀察到過調幅現(xiàn)象如圖3所示和雙邊帶調幅現(xiàn)象如圖4所示,可讓學生根據(jù)理論知識分析其產(chǎn)生的原因,進一步提高學生學習理論知識的興趣。
根據(jù)檢波電路的工作原理,可在multisim軟件中搭建二極管包絡檢波電路,在軟件中可以很方便的找到調幅信號源,同時還可根據(jù)電路的需要,改變調幅系數(shù),觀察調幅系數(shù)對檢波電路的影響。在二極管包絡檢波中,根據(jù)理論與公式推導得到的二極管包絡檢波的特有失真現(xiàn)象:惰性失真與負峰切割失真都可以通過改變相應器件的參數(shù),很直觀地在仿真電路中模擬,增強了學生對理論知識的理解。同時,利用multisim軟件很簡單的就可以驗證同步檢波電路的波形輸出,解決了實際電路實驗中,同步信號難以與被解調信號同頻同相的難題,使復雜的理論與實驗簡單化,方便了教學,深化了學生的理解。
5.總結
multisim軟件在高頻教學中的使用,對于老師和學生來說,為我們提供了一個很好的實用工具,使我們能夠在高頻電子技術課程的教學過程中隨時通過仿真進行實驗,演示電路的工作狀態(tài)與輸出波形,教師可在多媒體教師中深入淺出地分析各種電路的特性,以及參數(shù)變化帶給電路的影響,用最直觀的輸出波形進行講解,更有說服力。學生結合學習內容在課外進行接近實際電路的裝配、調試、分析,有利于加深對理論知識的理解。總之,通過基于虛擬仿真技術的高頻電子課程改革實踐,大大提高了學生的學習興趣與學習效果,虛擬仿真軟件的應用值得大力推廣[5]。
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全國大學生電子設計競賽作為全國范圍的面向大學生的群眾性科技活動,不僅鍛煉了大學生們針對實際問題進行電子設計制作的能力,而且,在電子信息類專業(yè)課程,特別是電子線路實驗課的建設和教學改革方面起到了積極的推動作用。為了能適應高職電子信息類教育的培養(yǎng)目標,結合高職學生特點,使畢業(yè)生符合社會對專業(yè)人才的要求,能在較短的時間內適應專業(yè)工作并具有一定的后續(xù)發(fā)展能力,根據(jù)目前高職教育發(fā)展的實際情況,結合國內外職業(yè)教育的先進經(jīng)驗,及自己參加指導大賽的經(jīng)驗和教學實踐研究,以參加省級和全國大學生電子設計與制作競賽培訓工作為研究平臺,建立模塊化課程群,將有效推動電子信息類專業(yè)的項目化教學改革和相應課程群的建設。
課程體系和教學內容改革
依托電子設計競賽平臺,推進課程體系和教學內容的改革。從歷屆電子設計競賽的試題來看,可以歸納成5類,即電源類;信號源類;無線電類;儀器類和數(shù)據(jù)采集與控制類。試題的特點是:實用性強、綜合性強、技術水平發(fā)揮余地大。所涉及的電子信息類專業(yè)的課程有:低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、單片機原理、電子測量等;實踐性教學環(huán)節(jié)有:電子電路實驗課、單片機原理實驗課、課程實訓等;可選用的器件有:晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、可編程邏輯器件等;設計手段可以采用傳統(tǒng)的,也可以采用現(xiàn)代電子設計工具,如mutisum輔助分析和ISP在系統(tǒng)可編程等。不難看出,電子設計競賽的試題既反映了電子技術的先進水平,又引導高校在教學改革中,應注重培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新設計能力。高職的課程體系和教學內容的改革思路也應反映這些特點,使學生的知識和能力達到電子設計競賽的水平。為此,結合我校實際情況,在課程體系、教學內容的改革方面需進行以下幾方面工作:
(1)以電子信息學科為依托,進行機構調整與課程的整合與優(yōu)化
將電子信息工程系通信技術專業(yè)、電子信息工程技術專業(yè)和電氣自動化技術專業(yè)的管理進行合并劃分,成立基礎課程教學研究室和專業(yè)課程教學研究室。基礎課程教研室主要負責系部:電路分析、模擬電子電路、高頻電子電路、數(shù)字電路等課程的理論和實驗教學。專業(yè)課程教研室根據(jù)課程相近性主要負責系部:電力電子、單片機原理機應用、FPGA、傳感器與測試技術等課程的理論和實驗教學。
從參賽同學的情況看,參加競賽的同學大多數(shù)已系統(tǒng)完成基礎理論課和實驗課的學習,并學習了部分專業(yè)課程的知識,有一定的理論知識基礎和動手能力。但是,由于所學各門課比較獨立,同學們普遍缺乏面對實際工程問題,設計制作較大規(guī)模應用電路的工作經(jīng)驗。因此,我們在大學二年級的下學期為學生開設“電路綜合設計應用”選修課,為同學們提供了進一步鍛煉提高的機會。在這門課程中,為同學們介紹當今最先進的電子器件的應用、各類電路的設計方法和最新電路設計手段,開闊同學們的視野,強化同學們的工程概念,并給出多種設計制作的題目供同學們練習。
受電子設計競賽的啟發(fā),我們在課程的實際設計制作環(huán)節(jié)中,仿照競賽的要求將同學分組,從較簡單的應用電路開始,要求每組學生完成數(shù)個難度遞增的實驗電路設計、制作與調試,并寫出詳細總結報告。在制作每個電路的訓練過程中,鼓勵學生用不同的方案實現(xiàn),以鍛煉學生的思維的廣闊性,培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。
(2)調整與合并電子技術實驗系列課程,建立現(xiàn)代電子技術實驗課程教學體系
可以通過專業(yè)課程的相關性把專業(yè)課結合起來,像傳感器與測試技術這門課程和單片機課程都安排有實訓,如果把兩門課程結合起來進行實訓,不僅內容豐富而且學生也很容易將各專業(yè)課結合起來。
(3)改善實驗室硬件水平
電子設計競賽的場地是由參賽學校自己提供的。能否適應電子設計競賽各種題目的要求,體現(xiàn)了該實驗室的應變能力和綜合適應能力。長期以來,由于學生電子技術的各類實驗室裝置基本上是老三樣(電壓表、信號源、示波器),學生在實驗中接觸不到先進的實驗手段和先進的儀器設備,這個缺陷在常規(guī)實驗中的表現(xiàn)并不明顯,但在電子設計競賽惜時如金的場合下就的非常突出。誰采用的儀器工具先進、自動化程度高,誰就會在其它條件相同的情況下贏得更多的時間,從而取得更好的成績。因此我們在新實驗室建設中應配備一些較先進的設備,比如10年廣西區(qū)電子設計競賽測量電源的指標是三位半,需要用四位或以上的萬用表來矯正,當時實驗室沒有高精度萬用表以至于影響了比賽成績,通過比賽的教訓現(xiàn)在實驗室升級了硬件配備了多臺高精度萬用表,同時也讓學生能接觸到精度較高的設備。
(4)建立四個層次的實驗教學模式
現(xiàn)代電子技術實驗課程的教學模式[3]為:基礎實驗->綜合設計性實驗->綜合設計性實驗->設計研究性實驗。
① 基礎實驗目的是加深學生對電子技術基本理論的理解,提高學生對基礎實驗的興趣。
② 設計性實驗培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力與書寫設計性實驗報告的能力。
③ 綜合設計性實驗培養(yǎng)學生進行低頻、高頻和數(shù)字電路綜合設計、裝調與測試的能力,強調各種設計方案的實現(xiàn)與創(chuàng)造性思維能力的發(fā)揮,鼓勵創(chuàng)新與突破。要求書寫綜合性實驗報告。
④ 設計研究性實驗培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計能力,科學研究能力與新技術、新器件應用的能力,并要求學生發(fā)表研究論文。
教學方式的改革
傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè)教學內容,重理論、輕實踐;重分析、輕綜合;重個體、輕協(xié)作。按傳統(tǒng)方法培養(yǎng)的學生,在參加電子設計競賽時,就會發(fā)生諸多的問題。如:理論設計正確卻無法在工程上實現(xiàn);單元電路正確卻無法實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調;個人能力很強卻各自為政,不能實現(xiàn)強強聯(lián)合等等。這是因為電子競賽既不是單純的理論設計競賽也不僅僅是實驗競賽,而是由一個參賽隊共同設計、制作完成一個有特定工程背景的題目的優(yōu)劣與快慢的競賽。它既強調理論設計,更強調系統(tǒng)實現(xiàn)。它考核了學生綜合運用基礎知識的能力,更注重考察學生的創(chuàng)新意識。題目涉及的內容是一個課程群而非單一的一門課程。因此競賽的形式與內容基本上符合面向21世紀人才培養(yǎng)的目標和需求,是對傳統(tǒng)教學方法的一個挑戰(zhàn),如不改革傳統(tǒng)的教學內容和教學方法,建立一個新的教學課程體系,就無法適應現(xiàn)代高職教育的需要。
采用基于工作過程的項目教學法,改變以往教師為主教授的方式,學生成為課堂的主體,教師在教學活動中起引導作用。學生具有更多的發(fā)揮空間,有利于提高學習的興趣、加強主動性。項目計劃已經(jīng)在單片機課程教學中進行項目式教學,項目任務的教學過程分為以下環(huán)節(jié):布置工作任務——選定設計方案——利用仿真軟件完成硬件設計和軟件設計——仿真系統(tǒng)功能——通用板焊接制作——調試——修改設計——設計文件歸檔。
教學方法改革是與教學內容的改革相輔相成的。競賽促進教學內容的更新,新的內容迫使有相應的教學方法與之適應,達到理想的教學效果。為了給學生更多獨立學習、獨立思考的空間,教學方法上也應留給學生更多時間,因此,將原來的集中實驗教學方法,改為開放式實驗教學。
開放式教學[4]包含兩方面的含義,即時間開放和內容開放。時間上的開放即在規(guī)定了學生的實驗內容以后,學生可以在相當大范圍內選擇完成實驗的時間,這樣學生可以在時間上有較大的靈活性,提高學生學習的主動性。
內容上的開放是指學生們在實驗里除了可以進行規(guī)定的實驗內容,還可以根據(jù)自己的專業(yè)和愛好,選擇規(guī)定以外的實驗內容,這樣有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。
此外,還應設立了專門的開放實驗室,在開放實驗室除了配備信號源、示波器、萬用表等常規(guī)實驗設備外,還配備了單片機開發(fā)器、FPGA實驗板、計算機等實驗設備,為學生課外科技活動,進行設計性和綜合性實驗提供實驗場地和儀器設備。
建立起高校科技創(chuàng)新平臺,鼓勵課外科技活動的開展
為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力,給優(yōu)秀學生提供一個良好的學習與研究的環(huán)境,展現(xiàn)新思維、新設計的舞臺,建立了現(xiàn)代電子創(chuàng)新設計實驗室。實驗室的建設與管理納入全校實驗室的建設中。可以共享教學基地的資源,提高資源利用率。
(1)因材施教,鼓勵創(chuàng)新,培養(yǎng)拔尖人才
在電子電路實驗課和課程設計等實踐教學環(huán)節(jié)中,對有創(chuàng)新設計思想,能力較強的優(yōu)秀學生,可以免做普通實驗的內容,安排難度較大的實驗課題或學生自定課題,要求他們自擬設計方案,實驗室提供所需的特殊器件。對實驗課題完成較好的學生可以免考,并給予較高的成績。
(2)成立電子課外科技活動中心
電子課外科技活動中心主要由課外科技活動積極分子和優(yōu)秀學生干部組成。活動中心的儀器設備由系實驗室資助,由學生管理。他們利用課余時間和節(jié)假日到為學校職工和同學進行電子設備維修,運用所學的知識為社會服務。
(3)設立創(chuàng)新設計基金,制定獎勵政策
學校出臺政策,設立了校創(chuàng)新設計基金,制定了多項獎勵政策。創(chuàng)新設計基金主要資助運用新思想,新技術,新器件的電子設計(電子類)與制作的課題,學生每年都可以申請。為調動師生的積極性,制定多項獎勵政策,如:對獲得(電子大賽)全國一等獎的學生免試升本。鼓勵學生進行課外科技活動,將課外科技活動取得的成果納入學分。設立主講教授和主講教師崗位,安排教學效果好的教師多講課并提高課酬。設立校、系教學改革課題基金,計入工作量。教學改革成果、教學研究論文與科研成果、科研論文同等對待。
結 語
高職院校以電子設計競賽為依托,進行技能競賽與課程群建設之間良性互動機制的建立和運作,對于培養(yǎng)符合目前高職教育的發(fā)展需要專業(yè)綜合素質人才,加強雙師型隊伍建設,推動專業(yè)教學的改革等方面發(fā)揮著不可代替的作用,可以實現(xiàn)課內第一課堂教學與課外第二課堂教學、實踐教學基地建設與教學實施、學生與教師等方面的多贏。
參考文獻:
[1] 范唯,吳愛華. 對高等職業(yè)教育發(fā)展的思考和建議[J].中國高等教育,2006年Z3期.
[2] 吳國輝,付麗苑,李彩云等. 推動高職電信類專業(yè)教改探討[J].教育研究,2011(5),18:270-271.
[3] 謝自美,嚴國萍,柳鍵. 從電子設計競賽談課程體系改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[C]. 全國大學生電子設計競賽組織委員會,2003:85-88.
本課題來源于試驗室建設,研究對象為信號的調制與解調的matlab仿真。
2、研究的目的和意義
2.1、目的
我選擇了《信號的調制與解調的matlab仿真》這個課題作為畢業(yè)設計其主要目的是通過此次課程設計進一步學習和鞏固通信原理及其相關知識,并學會利用所學的知識能,在設計過程中能綜合運用所學知識內容,進一步熟悉和掌握matlab的使用方法;對信號的調制與解調原理及其實現(xiàn)有較深的了解;為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎; 掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。
2.2、意義
從事電子通信業(yè)而不能熟練操作使用matlab電子線路設計軟件,在工作和學習中將是寸步難行的。在數(shù)學、電子、金融等行業(yè),使用matlab等計算機軟件對產(chǎn)品進行設計、仿真在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢,這類軟件的問世也極大地提高了設計人員在通信、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設計質量與效率。眾所周知,實際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調制與解調這一過程,由于消息傳過來的原始信號即調制信號具有頻譜較低的頻譜分量,這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而,在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調制過程,反之在接收端則需要有解調過程。
3、國內外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
3.1、研究現(xiàn)狀
matlab是由math works公司于1984年推出的一種面向科學與工程的計算軟件,通過matlab和相關工具箱,工程師、科研人員、數(shù)學家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺下完成相應的科學計算工作。
matlab 本身包含了 600 余個用于數(shù)學計算、統(tǒng)計和工程處理的函數(shù),這樣,就可以迅速完成科學計算任務而不必進行額外的開發(fā)。業(yè)內領先的工具箱算法極大的擴展了 matlab 的應用領域,所以matlab自推出以來就受到廣泛的關注,信號處理工具箱就是其中之一,在信號處理工具箱中,matlab提供了濾波器分析、濾波器實現(xiàn)、fir濾波器實現(xiàn)、iir數(shù)字濾波器設計、iir數(shù)字濾波器階次估計等方面的函數(shù)命令。
3.2、發(fā)展趨勢
由于我們所面對的工程問題越來越復雜,過去所依賴分析的技術已逐漸不敷使用。利用電腦來分析及解決工程問題已是當今工程師的必要工具。使用 matlab 軟件進行科學計算,能夠極大加快科研人員進行研究開發(fā)的進度,減少在編寫程序和開發(fā)算法方面所消耗的時間和有限的經(jīng)費,從而獲得最大的效能。
4、研究的主要內容及設計成果的應用價值
4.1、研究的主要內容
1、信號調制與解調的原理
眾所周知,實際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調制與解調這一過程,由于消息傳過來的原始信號即調制信號具有頻譜較低的頻譜分量,這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而,在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調制過程,反之在接收端則需要有解調過程。但是在計算機中的模擬和實現(xiàn)都是采用數(shù)字化的方法的,如果將采樣的頻率放的高一些,數(shù)字的所造成的失真就不容易察覺了,采用計算機對信號進行處理的話,非常的方便,這也是數(shù)字代替模擬的的原因之一。
2、信號調制與解調的基本方式
在信號調制中常以一個高頻正弦信號作為載波信號。一個正弦信號有幅值、頻率、相位三個參數(shù),可以對這三個參數(shù)進行調制,分別稱為調幅、調頻和調相。也可以用脈沖信號作載波信號。可以對脈沖信號的不同特征參數(shù)作調制,最常用的是對脈沖的寬度進行調制,稱為脈沖調寬。數(shù)字信號調制的三種基本方式,有振幅鍵控(ask)、頻率鍵控(fsk)和相位鍵控(psk)。
在信號的解調中首先已調信號中檢出調制信號的過程稱為解調或檢波。幅值調制就是讓已調信號的幅值隨調制信號的值變化,因此調幅信號的包絡線形狀與調制信號一致。只要能檢出調幅信號的包絡線即能實現(xiàn)解調。這種方法稱為包絡檢波。檢波后的信號,再經(jīng)低通濾波,濾除高頻信號,即可獲得所需調制信號,實現(xiàn)解調。
3、信號調制與解調的matlab教本程序編制
利用matlab 本身包含了 600 余個用于數(shù)學計算、統(tǒng)計和工程處理的函數(shù),就可以迅速完成科學計算任務而不必進行額外的開發(fā),而且信號與系統(tǒng),通信系統(tǒng)工具包可以很容易的使用matlab開發(fā)語言—— m 語言快速的實現(xiàn)信號調制與解調這一過程的仿真。
4、整個系統(tǒng)的實現(xiàn)過程
首先利用matlab編制教本文件,對信號調用相應的函數(shù)進行各種調制,產(chǎn)生各類已調波及對其進行解調,同時進行頻譜分析,然后利用simulink工具箱對其進行解調仿真,通過改變參數(shù)并觀測結果為系統(tǒng)的設計和改進提供了良好的依據(jù)。
4.2、信號的調制與解調的matlab仿真的應用價值
調制與解調是信號處理應用的重要問題之一,而系統(tǒng)的仿真和設計是設計過程中的重要步驟和必要保證。利用matlab可以很方便的進行通信系統(tǒng)的分析和仿真,尤其對于我們電子信息專業(yè)的教學與設計非常有利,另一方面還可以為開設《高頻電子基礎》和《信號與系統(tǒng)》等課程提供模擬信號的調制與解調的計算機虛擬試驗。
5、工作的主要階段、進度
(1)、XX年秋季學期第11周前
接受畢業(yè)設計任務書,學習畢業(yè)設計(論文)要求及有關規(guī)定。
(2)、XX年秋季學期第12~20周
閱讀指定的參考資料及文獻(包括10萬個印刷符號外文資料),基本完成開題報告、外文翻譯等任務。
(3)、XX年年春季學期第1周
進一步修訂完善開題報告、外文翻譯,使其在內容及格式上符合畢業(yè)設計(論文)規(guī)范要求。
(4)、XX年年春季學期第2周到第6周
完成各單元電路設計,protel輔助分析。
(5) 、第6周至第12周
完成電路制作,調試。
(6)、第13周
完成畢業(yè)設計,全部成果交指導老師批閱。
(7)、第14周
畢業(yè)答辯
6、最終目標及完成時間
完成硬件設計,提供protel電路原理圖及pcb印制版圖,最終達到硬件軟件能準確無誤的應用的目標。
完成時間:第15周
7、現(xiàn)有條件
現(xiàn)有protel軟件及制作硬件的必要設備,可以完成本課題的研究與設計。
參 考 文 獻
1. 謝自美等 電子電路設計、實驗、測試。 武漢: 華中科技大學出版社。 XX年7月。 二版
2. 全國大學生電子設計競賽組委會。 第五屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編XX. 北京: 北京理工大學出版社。XX年1月。 一版
3. 孫繼平等 900mhz dds|pll在礦井無線通信系統(tǒng)中的應用 煤炭科學技術 XX年10期
4. 張肅文等 高頻電子線路。 北京: 高等教育出版社。 1993年4月。 三版
5. 王正謀 protel電路設計實用教程。 北京: 電子工業(yè)出版社。 XX年6月。 一版
6. 郭勇等 protel 99 se 印刷電路板設計教程。 北京: 機械工業(yè)出版社。 XX年6月。 一版
7. 許自圖 電子電路彷真平臺與教程。 武漢: 華中科技大學出版社。 XX年1月。 一版
8. 全國大學生電子設計競賽組委會。 第五屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編94-99. 北京: 北京理工大學出版社。 XX年1月。 一版
9. 曾興雯等 高頻電子線路。 北京: 高等教育出版社。 XX年1月。 一版
10. 肖玲妮等 protel 99 se 印刷電路板設計教程。 北京:清華大學出版社。 XX年8月。 一版
11. 劉慶泉 任波 劉寅生 跳頻通信中變通帶鎖相環(huán)路(pll)的研究 沈陽理工大學學報 XX年02期
12. 彭燁等 一種應用于fsk調制器的數(shù)字可編程振蕩器 四川理工學院報 XX年01期
13. 王中亞 補家武 鎖相環(huán)調頻發(fā)射機的研制 湖北工業(yè)大學學報 XX年01期
【鍵詞】集成電路 檢測技術 維護方法
引言:
集成電路(IC)作為微型的電子部件,在運行中不僅具有較高的可靠性,而且能夠使電氣設備的性能更好地發(fā)揮出來。由于集成電路所消耗的成本低,而且便于安裝和調試,因此在電氣設備中廣泛使用。目前的集成電路在設計上,對電路連接的各種元器件的集成度更高,使得引出腳的數(shù)量也越來越多。如果集成電路在運行中發(fā)生故障,就會面臨著檢修問題,其中集成電路的檢測技術是需要重視的。
一、集成電路的測試技術
集成電路是電子電路,從其組成來看,是由包括電阻、電感、晶體管以及電容等等的微型元器件所構成。這些元器件在加工和制作都具有一定的工藝水準,使用電路連接的同時,將這些元器件的組合制作為半導體晶片封裝在專門的管殼中。當集成電路處于運行狀態(tài)的時候,要注重分析集成電路的參數(shù),即電參數(shù)和極限參數(shù)。電參數(shù)是在集成電路運行中,處于電壓定值的情況下,集成電路的電流運行狀況以及所輸出的最大功率值;極限參數(shù)是指各項參數(shù)的極限值,包括電壓的極限值、功能消耗的極限值、環(huán)境溫度的極限值等等。同時,還要對集成電路的引腳進行分析。集成電路的引腳根據(jù)電流所發(fā)揮的功能不同而發(fā)揮著不同的作用,也因此而對引腳外的電路設計就會有所不同。
二、集成電路的故障測試技術以及維護技術
集成電路的微型結構能夠促使其所要發(fā)揮的各種功能得到滿足。集成電路將各種元件組合為一個整體后,就構成了一個具有綜合性能的電路,元器件的兼容性使得集成電路的各種性能得以充分發(fā)揮。特別是集成電路的微型化設計、智能化發(fā)展,使其運行中獲得了一定的保障。但是,當集成電路在應用領域中發(fā)揮作用的同時,也會由于各種原因而導致故障發(fā)生,嚴重影響了集成電路的功能性有效發(fā)揮。這就需要對
1、確認信號輸入和輸出的引腳。集成電路運行中,要能夠明確信號輸入的引腳,之后才可以對集成電路的輸入信號進行處理。輸出信號是通過引腳而進入到外電路當中,在進行維護的時候,要對信號的輸出質量進行檢查。
2、對電源引腳狀況進行檢查。當電源的引腳都沒有出現(xiàn)直流電壓的時候,就要對電源的引腳進行檢查,同時對電路中所存在的引腳直流電壓使用內阻測量工具及西寧見擦,以避免由于引腳電壓問題而引發(fā)測量不準確。
3、集成電路的損壞元件可以用元件替代。如果集成電路出現(xiàn)了故障,且是由電路元件所造成的,如果沒有元件的情況下,可以采用加接的方法進行處理。在元器件的選擇上,以功率小的元件為主,其要注意電路連接的時候可以出現(xiàn)寄生耦合的現(xiàn)象。
4、對集成電路運行中的散熱問題要高度注意。在對功率比較大的電路進行檢查的時候,如果改各個電源電路是等同的,就要檢查集成電路運行中的散熱問題。當集成電路處于大功率運行狀態(tài)的時候,要注意必須要安裝散熱器,也可以是風扇。如果集成電路的功率很大,還可以采用熱輻射的方式進行散熱,也可以通過液冷的方式進行散熱處理。
5、集成電路檢測中要注意靜電沖擊的影響。在對集成電路進行檢測的時候,如果存在電路損壞的現(xiàn)象,就要注意采取技術措施以避免靜電沖擊而對電路造成不良印象。通常而言,集成電路所使用的電路為CMOS電路或者是TTL電路,電路所連接的是功率消耗非常少的元器件。但是,當集成電路處于運行狀態(tài)的時候,在人體靜電的沖擊下甚至會超過1000伏。這個數(shù)字已經(jīng)遠遠地超出了電路所承受的極限范圍,因此而導致電路損壞。
[關鍵詞]仿真實驗 輔助工具 事半功倍
中圖分類號:G128 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)16-0208-01
引言:
《電工電子》是汽修專業(yè)的基礎課,比較抽象,難懂,弄的不好學生根本沒有聽懂,時間長了就放棄了,所以要求我們老師要加強教學方法的探索,要把高深的理論用直觀的,形象的,簡單的實驗方法加以論證,要學生多動手,增加他們的興趣,提高學生的學習熱情。傳統(tǒng)的硬件實驗可以讓學生親自動手,親自體驗,實驗結果如果不對可以當場查找原因,優(yōu)點很多,但它要求事先做很長的準備,實驗中學生的安全也非常重要,要求實驗設備好,實驗指導人員夠,基于它的這些缺點,仿真實驗在《電工電子》的教學中就彰顯出它獨特的地位。
一、仿真技術簡介
EWB是英文單詞Electronics Work Bench 電子工作臺的縮寫,它是交互圖像技術有限公司在九十年代初推出的EDA(電子設計自動化)軟件,但真正在國內使用就比較晚,它用來模擬電路圖和仿真電路工作狀態(tài),波形、電流、電壓等非常直觀。可以方便得實現(xiàn)書上的任意電路演示實驗,方便,快捷,安全實用。它里面包括了信號源庫(電池,接地,直流電壓源等),基本器件庫(電阻,電感,開關等),儀器庫(各種電表,參數(shù)設置)等,只需輕點鼠標,就可以畫出我們需要的電路圖,我們需要的參數(shù)設置,演示實驗結果,達到事半功倍的效果。
二、 仿真實驗是課堂教學演示的理想之選
下面我通過《電工電子》中一個具體的電磁感應這個實驗加以說明。
1.實驗前的“備”與“想”
我首先學習了EWB(虛擬電子工作臺)軟件和操作方法,其方便的更改電路和元件參數(shù)的能力,使我們得以很好的了解電子電路的各種性質。熟悉了如何改變實驗中的各個參數(shù)值,并且實驗效果要明顯可行,事先熟練操作,站在教室的各個角落觀察圖象,以保證每個同學都能看到。然后認真書寫教案,精磨教學過程和教學方法,怎么樣才能使絕大多數(shù)的同學參與和感興趣,應該采用什么教學方法,中間的各個環(huán)節(jié)的銜接與導入怎么進行,可能出現(xiàn)的問題如何解決等一一認真思考,做到有的放矢,不打無準備之戰(zhàn)。
2.實驗中的“思”與“動”
(1)線圈的電磁感應
電磁感應的實驗,書上主要給了兩個,下面是第一個實驗,我不是自己演示然后直接給出結論,這種方法出力不討好,事倍功半,學生并沒有聽進去,我采用的是先設問,給出如下表格中的問題,讓同學“思”考,老師進行簡單的提示與引導,然后讓學生“動”手來做仿真實驗,自己給出結論。老師進行總結和表揚,甚至獎勵。事實證明這種方法特別好,可以說是課堂氣氛活躍,學生踴躍上臺演示實驗,大家注意力專注,達到了事半功倍的效果。比我們老師“填鴨”式的教學方式好了特多,學生印象深刻,興趣盎然。全部“動”起手來,“動”起腦來。
針對下圖實驗問題如表1,圖1:
2)、導線的電磁感應(如圖2,表2)
根據(jù)上面表格中的 問題,老師加以解析,然后讓學生上臺試驗,每個問題找一個學生,通過演示來得出結論,每個同學加以相應的分數(shù),老師進行簡單的總結和表揚,全程基本都是學生自己參與,自己動手,印象深刻,老師在這里只起了引導和總結的任務。
3、實驗后的“查”與“補”
做完實驗后,要檢查同學的成績,聽取他們的意見,看下哪些地方學生掌握的好,哪些不好,以便認真總結和記錄,下次再上這節(jié)課的時候改正,找出糾正的方法,下次課再鞏固理解,爭取做到學生90%的掌握率。
三、結束語
仿真軟件進入電工電子技術的課堂教學和實踐教學,可以把抽象的理論知識通過實驗簡單化、形象化,許多實際中不易接觸到的儀器可以很方便地從屏幕上選用,讓學生感受到實際動手操作的快樂,從而激發(fā)學員學習興趣和主動性。總之,隨著多媒體課室建設的不斷完善,仿真軟件一定能夠在電工電子課程教學改革中發(fā)揮更大的作用。
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