组合电路的设计范例6篇

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组合电路的设计

组合电路的设计范文1

关键词: 数字电路 《组合逻辑电路设计》 教学方案

组合逻辑电路是数字电路中的一个重要内容,分为组合逻辑电路分析和设计两大块内容。组合逻辑电路分析是根据已知电路确定其所实现的逻辑功能,而组合逻辑电路设计是根据实际问题所要求达到的逻辑功能,求出实现该功能的最简逻辑电路图,两者是相逆的过程。其中,组合逻辑电路设计在教材中起着承前启后的作用,既是对前面所学的逻辑门电路、真值表、逻辑表达式和逻辑代数等知识的综合应用,又为后续编码器、译码器等中规模组合逻辑电路的学习奠定基础,掌握这节内容是学好数字电路的重要一环,对培养学生正确的逻辑思维能力,提高分析问题和解决问题的能力都有十分重要的作用。要想上好这一部分内容,精心设计教学方案是前提条件,我通过几年的电路教学,总结出了该课题的教学方案,现与大家一起分享。

一、引入课题

通过复习组合逻辑电路的分析过程(根据电路写出各输出端的逻辑表达式化简和变换逻辑表达式列出真值表得到逻辑功能),我引导学生进行逆向思维,并提出问题:“当遇到实际的逻辑问题应如何解决?”让学生推导出解决该逻辑问题的步骤,发现其实它就是组合逻辑电路分析的逆过程,从而引出本节课的课题――组合逻辑电路的设计。

二、新课讲授

1.举例:利用基本门电路实现一个三位判奇电路。

解题过程:(1)分析题目:根据题目要求确定输入情况和输出情况,本题中用A、B、C作为输入变量,用F作为输出变量。当三个变量中有奇数个变量为1时,输出为1。否则,输出为0。

(2)列真值表

((4)根据逻辑表达式画出电路图

2.通过学习上面例题的解题过程,布置一道类似的题目:设计一个四位判偶电路,请学生完成,并请2位学生上黑板解题。

3.请学生观察刚才两道题目的解题过程,发现两者的解题思路是一样的,从而归纳出组合逻辑电路设计的步骤。

(1)分析题目的逻辑关系,列出真值表。

从实际问题抽象出电路的输入输出,建立输入和输出之间的逻辑关系,并正确地列出真值表,是组合逻辑电路设计的关键,它的正确与否直接关系着设计的正确与否。一般把引起事件的原因作为输入变量,把事件的结果作为输出变量,再以二值逻辑的0、1两种状态分别代表变量的两种不同状态,并根据给定的因果关系列出真值表。在教学过程中,教师可以采用多媒体手段,通过形象的比喻、生动的画面吸引学生的注意力,帮助学生理解题目。

(2)根据真值表写出逻辑函数表达式。

具体方法为:①由真值表中找出使逻辑函数输出为1的对应输入变量取值组合;②每个输入变量取值组合状态以逻辑乘形式表示,用原变量表示变量取值1,用反变量表示变量取值0;③将所有使输出为1的输入变量取值逻辑乘进行逻辑加,即得到逻辑函数表达式。

(3)化简表达式。

为了使逻辑电路中包含的逻辑门最少且连线最少,要对逻辑表达式进行化简,求出描述实际问题的最简表达式。一般采用逻辑代数公式或卡诺图进行化简,但当逻辑表达式较复杂时,采用卡诺图化简更快更简单,且出错率低。

(4)根据题目要求画出逻辑电路图。

根据简化后的逻辑表达式,结合题目的具体要求,如果对所用逻辑门电路有一定限制,就需把表达式变换为与所选门对应的形式,最后选择合适的门电路替换表达式中的运算符号,即可画出逻辑图。

4.分析刚才的例题,电路要求由三种基本逻辑门电路组成,请同学们思考一个问题:能否用其他学过的门电路实现它们的逻辑功能呢?我让学生分组讨论,激发学习兴趣,提高分析问题、归纳总结问题的能力,同时培养创新能力,最后每组推选一名代表起来作总结。我针对三组讨论的结果进行小结。可以发现例题的表达式可以写成:F=ABC,从而得到如下的电路图。

从上面两个电路图可以看出,组合逻辑电路的设计不是唯一的,利用不同的元器件可以设计出完全不同的电路图。那么如何才能得到最简单最实用的电路呢?在组合逻辑电路设计时它有一个标准,利用SSI电路进行设计时,最简的标准是所有门电路的数目最少,输入端数目也最少;利用MSI电路进行设计时,最简的标准是MIS电路集成块的个数最少、品种最小、连线也最少。只有了解了这个标准,学生在设计电路时才能得到最佳电路。

三、课题总结

1.组合逻辑电路设计的步骤。

分析题目列真值表写逻辑表达式化简表达式画出逻辑电路图。

2.组合逻辑电路的设计不是唯一的,学生在设计时应该根据标准得到最佳电路。

上述就是组合逻辑电路设计的整个教学方案,当然其中还有很多不足之处,还需不断改进和完善。教学方案设计的质量是提高课堂教学质量的第一关,设计出高质量的教学方案,是广大教师一生追逐的目标。

参考文献:

[1]阎石.数字电子电路.中央广播电视大学出版社.

组合电路的设计范文2

关键词:组合钻床 电气控制线路 梯形图 设计及调试

中图分类号:TG511 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)04-0201-01

在现代化工业生产中,PLC和变频器得到越来越广泛的应用,如电梯、自动化生产控制等。经过多年教学发现,现有组合钻床电气控制线路已显得比较落后,现结合生产和教学需要,对原有电气控制线路作出改进设计,以适应教学并使同学学习PLC和变频器的综合应用,更接近生产过程的技术操作。

组合钻床电气控制系统改进设计主要包括以下几个方面。

1 输入输出I/O分配表

2 电气控制系统器件的清单

PLC可编程控制器一个、变频器一台、计算机一台、通信电缆一条、电机4台、开关3个、限位开关7个、接线端口若干、导线若干。

3 电气控制系统梯形图(如图1)

4 电气控制程序分析如下

连接好电气设备,按下X0,工件夹紧(Y0);夹紧2秒后启动,大钻(Y1)、小钻(Y2)同时转动,电机(Y3)正转下降;大钻(Y1)碰到下限位开关(X1)停止;小钻(Y2)碰到下限位开关(X3)停止。2秒后电机(Y4)反转上升,大钻(Y1)上升碰到上限位开关(X2),小钻上升碰到上限位开关(X4),电机(Y4)停止。旋转台(Y5)旋转120度,碰到旋转限位开关①(X5),大钻(Y1)、小钻(Y2)重新转动;电机(Y3)下降,进行第二次工作,然后到下限位后再返回到上限位,旋转台(Y5)旋转120度碰到限位开关②(X6)。电机(Y4)反转上升后旋转台(Y5)旋转120度碰到限位开关③(X7)后工件加工完成,(Y0)松开工件,可取出工件。按下(X10)程序循环,工件自动加工;按下(X11)进行手动加工。

5 电气控制梯形图调试

将指令录入GX Developer进行仿真运行,观察程序在梯形图中正确运行后;再把梯形图写入FXGP_WIN-C软件中,然后运行程序,检测输出Y值;最后把硬件设备连接并用仪表检测线路正确后,连接电源进行调试,电气设备在程序的控制下运行正常。按下X0,工件开始加工,若要加工循环,再按下X10;若要停止循环,按下X11恢复手动控制,经试验工作正常,达到了改进设计要求。

6 电气控制线路改进设计总结

经过对组合钻床电气控制线路的改进设计,加强了同学们对PLC控制器、变频器的综合使用,更加方便学习和掌握技能。在实际操作中注意如下情况。

(1)对PLC控制器与变频器有了更深的认识, 有很多程序在仿真时正确,但在真正实物连接运行时,由于定时或扫描周期的不同造成错误,使实物无法工作。

(2)有些程序在运行一次或几次时没有问题,但运行多次后,会出现一次或多次故障,造成机器的损坏。有些程序在运行时,会衍生出一些其它的效果,这些效果在模拟板上实习看不出来,在实物模拟操控过程中会导致程序出错,硬件损坏。

通过电气控制线路的改进设计,使在电气维修的教学过程中更加得心应手,学生也更容易掌握操作技能。

参考文献

[1]梁耀光,余文烋.《电工新技术教程》.中国劳动社会保障出版社,2006年.

组合电路的设计范文3

使用小规模集成门电路实现时,首先,对标准逻辑表达式进行化简,得到最简逻辑表达式,即逻辑表达式中相加的乘积项最少、每个乘积项的因子最少;然后,将最简逻辑表达式变换为与给定门电路相对应的形式。用逻辑代数或卡诺图化简得到三人表决最简逻辑表达式为。三种实现方法中,前两种门电路的个数都是4个,成本差不多,第三种用了8个门电路,成本要高一些。

2中规模集成电路实现三人表决

2.1用译码器实现译码器是一类多输入、多输出组合逻辑器件,n变量二进制译码器具有2n个输出变量,恰为n变量的最小项。任何组合逻辑电路都可用最小项之和的标准形式表示,因此,可用n变量二进制译码器和必要的门电路实现n输入变量逻辑电路。3~8线译码器74HC138输出低电平有效[8],用译码器74HC138和“与非”门可以实现三人表决电路。74HC138译码器输出的逻辑表达式为.

2.2用数据选择器实现数据选择器的输出端具有标准“与或”的形式。n选1数据选择器在选择输入控制下,从n个数据中选择某个数据送到输出端。采用n选1数据选择器可以实现任何输入变量数不大于n+1的组合逻辑电路。三人表决电路可选用4选1或者8选1数据选择器实现。

2.3用加法器实现加法器是产生数和的装置,分为半加器和全加器。若加数、被加数与低位的进位为输入,和数与进位为输出则为全加器。74LS283是超前进位四位二进制全加器[8],即所有各位的进位直接从最低位进位CIN产生。

3ROM和PLA实现三人表决

只读存储器ROM和可编程逻辑阵列PLA都属于组合逻辑电路,都有一个与阵列和一个或阵列,但PLA的与阵列和或阵列都是可编程的,而ROM中与阵列是固定连接,只有或阵列可编程。ROM中的与阵列是一个产生2n个输出的译码器,即产生2n个最小项(与阵列的输出mi)。用ROM实现组合逻辑电路时,首先,将逻辑表达式表示成最小项之和的形式;然后,把逻辑表达式的输入作为ROM的输入;最后,根据要实现的逻辑表达式对ROM的或阵列进行编程,画出相应的阵列图。用ROM实现三人表决的阵列图如图5(a)所示。用PLA实现组合逻辑电路的方法与用ROM实现非常相似。两者的区别在于,用ROM实现是基于最小项表达式,而用PLA实现是基于最简与或表达式,所以用PLA实现组合逻辑比用ROM实现更简单、灵活、经济。首先,将逻辑表达式化简为最简与或表达式;然后,根据最简表达式中的不同与项以及各与项之和分别对PLA的与阵列和或阵列进行编程,画出阵列图。用PLA实现三人表决如图5(b)所示。

4结束语

组合逻辑电路设计中,首先,根据给出的实际问题建立输入、输出变量,列出所有可能的输入、输出状态,即真值表;然后,根据真值表写出输入、输出的标准逻辑表达式,用逻辑代数或卡诺图根据设计要求化简、变换逻辑表达式;最后,根据化简、变换的逻辑表达式采用标准器件实现逻辑电路,力求所用器件数、器件的种类、器件之间的连线均最少。

组合电路的设计范文4

【关键词】数字电路;故障;特点;原因;诊断

一、数字电路特点

数字电路就是运用数字信号完成对数字量进行算数运算和逻辑运算的电路。因为它具备逻辑运算和逻辑处理的功能,因此又被称作数字逻辑电路。数字电路按照功能来分可以分为两类,即组合逻辑电路和时序逻辑电路,组合逻辑电路是由最基本的逻辑门电路组合而成的,电路没有记忆功能,它的输出值仅与输入值有关,所以出输出值总随着输入值的变化而变化;时序逻辑电路是由最基本的逻辑门电路和反馈逻辑回来或器件组合而成的,不同于组合电路,时序电路拥有记忆功能,因此它的输出值不仅与输入值有关,与电路之前的状态也有关。首先数字运算使用的是二进制数字信号,同时具备算术运算和逻辑运算的功能,非常适用于运算、比较、存储和决策等多方面的应用;以二进制为基础,操作实现起来比较简单,受电源电压的波动较小,对温差和工艺偏差的包容性较大,可靠性非常好;数字电路的突出优点还体现在它集成度高、体积小、功耗低等多方面上,电路在设计、调试、维护上比较灵活,随着微电子技术的高速发展,数字电路将会取得更大的进步。

随着微电子技术的迅速发展,电路将会越来越复杂,技术人员在设计、调试、安装、维修的时候将会遇到很多无法避免的故障。当电路在运行中,由于不可测的故障影响,电路可能不能正常工作,器械工作也会受到影响。电路故障是指一个或者多个电子元器件因为损坏或接触不良而引起导线短路、虚焊造成电路逻辑功能出现错误不能正常运行的现象。对于组合电路来说,电路如果没有按照真值表要求运行,就被认为出现故障;对于时序电路来说,如果不能按照规定的状态转换图来运行,就被认为存在故障。当电路出现故障时,就必须及时对电路进行检修,只有这样才能保证其他工作的正常运转。电路检修是一项复杂的工作,因为待检测的数字电路,输入值输出值高达上百个;电路包含了组合逻辑和时序逻辑两种结构,并非是简单的组合;有的电路门和记忆元件是封装于一个芯片之内的,本身存在的物理缺陷就很多,难以去直接测量,为此必须找准电路故障原因,对症下药,才能选择合适的检测方法,有效地解决故障问题。

二、电路产生故障的原因分析

1.电路在设计工作中没有充分考虑到电路的参数及其工作条件

(1)数字电路集成度高,负载能力有限

随着集成电路技术的高速发展,数字逻辑电路的集成度越来越高,从小规模集成电路集成、中规模电路集成、大规模电路集成发展至超大规模电路集成,虽然集成规模越来越大,但是针对于具体某一个电路来说,负载能力还十分有限。比如说一个普通的与非门的输出低电压最多可以带10个同类门电路,这就是它的极限值,如果超过了极限值就会出现问题,就会使得电路输出的低电压急速升高破坏电路的原有功能,致使系统不能正常的工作。为此我们必须选择那些负载能力强的集成电路。

(2)集成电路的工作速度较慢

因为数字化集成电路的工作原理,只有当第一组集成电路稳定输出之后才能输入第二组信号,当然也会出现内部延时的状况,进而影响了电路的工作状态。如果电路信号输出挡在输入脉冲较高的时候,就会在输出端产生不稳定故障现象。这些故障还不是很容易检测的,因此在设计的时候就需要考虑到这个因此,选用一些工作速度高的集成电路。

2.线路安装不当,导致接触不良

在线路安装的时候就特别要注意,如果布线和电路芯片安装不当,就会影响电路工作的正常运行。特别是在安装中如果出现断线、桥接、漏线、插错电子元器件、闲置输入端等情况,就都会使得电路运转出现故障。

3.电路工作环境较为恶劣,影响了电路的正常工作

因为现代数字化设备对自身的工作环境都是有一定的要求的,像温度偏高或者是偏低,湿度过大等都会影响电路设备的正常工作,另外对于电器产品来说,环境中过多的电磁干扰也会影响设备的正常运行。

三、数字电路的故障诊断

早在上世纪60年代,数字系统的故障诊断就引起了科技界、工业界的重视,也取得了重大的成果。在数字电路故障诊断中,关键的一步是测试向量的生成,确定施加什么样的激励、在什么地方施加激励可以使故障激活以及确定在什么地方作测量。目前获得数字系统测试主要有两种方法,那就是确定性测试生成和非测试生成两大类,确定性测试生成是指采用测试生成算法自动推导数字电路的测试矢量;非确定性测试生成算法是指人工测试生成,即由测试人员根据对被测系统功能的了解,并结合实际测试经验,用人工的方法产生检测被测系统故障。

不同种类的数字化系统电路有着不同的功能和故障特点。主要有故障字典法、特征分析法和边界扫描测试法。故障字典法就是根据故障特征编制编制成一部故障与特征对应的字典,将其存入标准数据库,建立故障查寻表;特征分析法就是在窗口内观测数据信号的波形,进而提取有效特征;边界扫描测试法是指是一种扩展的自测试技术,在测试时不需要其它的测试设备,只适用于具有边界扫描特性器件的电路板。

现代信息化社会,数字技术应用面非常广泛。随着微电子技术的迅速发展,电路将会越来越复杂。为了提升数字电路工作运行的效率,提高电器使用和产品的制造质量,必须加强对数字电路故障的诊断研究,。只有这样才能有效地提升数字电路的应用水平,提升数字电路的应用质量,拓展其应用范围。

四、总结

作为一名合格的工程技术人员首先必须要充分了解数字电路及其发生故障的特点、原因,然后根据实际情况进行故障诊断工作。只有这样才能保证电路工作的正常运行,促进数字化电路系统的健康发展。

参考文献

[1]江国栋.数字AV产品的抗干扰设计[J].电声技术,1999.

组合电路的设计范文5

关键词:数字电子技术;教材改革;工程应用

1.引言

《数字电子技术》是高等学校通信工程、电子信息工程、自动化、电气工程及自动化等专业的重要专业基础课程[1]。随着数字电子技术、数字系统的高速发展,以FPGA(FieldPro-grammableGateArray)和CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)为代表的大规模可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice,PLD)的广泛应用,使传统“板上数字系统”被“片上数字系统”替代[2]。为适应数字电子技术的发展趋势,对传统《数字电子技术》教材内容进行了改革,在教材内容的安排和例题选用上,立足于应用型人才培养,以现代信息技术为依托,注重理论联系实际,取得较好的应用效果。

2.教材改革的基本思路

随着数字电子技术的快速发展,如何处理数字电子技术的经典内容与现代内容、传统分析设计方法与现代分析设计方法之间的关系,是教材内容改革的重点。教材以“基础知识器件原理器件应用器件仿真系统构建系统仿真”为主线,构建数字系统的知识框架。在教材内容组织上,将数字电子技术和数字系统有关知识融为一体,系统介绍数字电子技术与数字系统的基本分析方法和设计方法;在教材内容编写上,以培养学生的应用能力和实践能力为目的,采用案例式或项目式编写思路,将理论知识和实际应用相结合,把突出知识的应用性和实践性作为主要方向,做到理论和实践并重,既强调理论基础,又突出应用性。对于集成电路注重逻辑功能和使用方法介绍,增加EDA(ElectronicDesignAutomation)技术基础知识[3],利用Multisim软件对部分电路进行功能仿真,并介绍VHDL语言、QuartusⅡ软件的基本使用方法,利用VHDL语言设计部分数字电路,利用QuartusⅡ软件进行仿真分析,适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。

3.教材的主要特点

3.1教材内容组织

按照教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会对《数字电子技术基础》课程教学的基本要求,对《数字电子技术》教材内容进行重新组织,将教材内容分为十章[4]。第一章介绍逻辑代数的基础知识,主要包括各种数制、常用的编码规则、逻辑代数的基本定理、逻辑函数的表示方法和化简方法等。第二章介绍EDA技术的基础知识,包括Multisim、VHDL语言、QuartusⅡ的基础知识。第三章介绍分立门电路、集成门电路和可编程逻辑器件的特点,并介绍利用VHDL语言设计门电路的方法。第四章首先介绍组合逻辑电路的基础知识,然后讲解组合逻辑电路的应用,最后利用Multi-sim对组合逻辑电路进行功能仿真和设计分析,并介绍组合逻辑电路的VHDL语言设计方法。第五章介绍各种触发器的功能和应用,并利用Multisim对触发器进行功能仿真,介绍触发器的VHDL语言设计方法。第六章介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法,介绍常用时序逻辑电路的功能和应用,并分别利用VHDL语言和Multisim进行功能描述和仿真。第七章介绍脉冲波形的产生与整形电路,重点介绍集成电路的应用。第八章介绍半导体存储器的特点和应用。第九章介绍A/D转换和D/A转换的工作原理和主要技术指标,对集成DAC和ADC的基础知识及应用进行简单介绍,并利用Multisim对基本转换电路进行功能仿真。第十章介绍数字系统设计的基本流程,通过3个实例介绍数字系统的不同设计方法。

3.2强调基础理论

随着数字电子技术的发展,数字电子技术已逐渐渗透到各个行业,《数字电子技术》课程作为高校电类专业的基础课程,是学生走向数字化时代的第一门课程,也是某些高校相关专业的考研课程,其重要性不言而喻。教材编写强调《数字电子技术》基础知识的系统性、完整性,将逻辑代数基础、组合逻辑电路分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计等基础知识作为教材核心内容,并结合部分高校相关专业《数字电子技术》研究生考试大纲的要求,增加部分教学内容。例如,在第六章“时序逻辑电路”中增加利用观察法和隐含表法进行状态化简的内容,使学生能够更容易掌握时序逻辑电路的传统设计方法。在教材内容编排上,反复训练基础理论知识,使学生更好地学习并掌握基础理论知识,为进一步学习打下坚实的基础。例如,第四章“组合逻辑电路”首先介绍组合逻辑电路的分析方法和设计方法,然后介绍常用集成组合逻辑电路的原理和应用,其中译码器、数值比较器按照组合逻辑电路的分析方法进行阐述,编码器、数据选择器、加法器按照组合逻辑电路的设计方法阐述,使教材内容循序渐进、深入浅出,适用于学生自学,有利于培养学生自主学习能力。

3.3突出实践应用

在教材编写过程中,注重学生对知识应用能力培养的需要,强调具体操作过程中学习理论基础,将知识应用能力培养贯穿整本教材,突出教材知识的实践应用性。在介绍集成电路时,删除集成电路内部电路的分析,强调集成电路的逻辑功能和使用方法[5],例如,介绍555定时器时,在简单介绍555定时器的电路结构和工作原理的基础上,以“触摸式定时控制开关电路”、“双音门铃电路”等应用电路介绍555定时器的使用方法。在第九章“数/模和模/数转换器”中,以DAC0808、DAC0832、AD7543为例介绍常用集成数/模转换器的工作原理和使用方法,并分别给出DAC0832、AD7543与单片机AT89C51的接口电路,既加强与后续课程单片机、微机原理等的联系[6],又突出教材内容的应用性。

3.4增加EDA技术知识

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写,是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。教材第二章EDA技术基础知识介绍了Multisim和QuartusⅡ两种EDA工具的操作界面和使用方法,并介绍了VHDL语言的基本结构、数据对象、数据结构、操作符和基本语句结构,使学生借助EDA工具进行电路分析和设计。教材给出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成电路的Multisim仿真电路和VHDL描述方法,并在第十章“数字系统设计”中,以“计数报警器”、“简易交通灯控制器”、“函数信号发生器”为例,结合Multisim和QuartusⅡ软件,详细介绍简单数字系统的设计过程,丰富教材内容。

4.结语

《数字电子技术》教材改革是一项长期工程,随着数字电子技术的发展,必将对教材内容产生深刻影响。本教材于2012年10月由北京大学出版社作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”出版,2013年12月被评为河南省“十二五”普通高等教育规划教材。教材经过3年多的使用,得到了广大师生的关注,收集了各方面建议和意见。为了更好地适应现代数字电子技术的发展和应用,需要对教材内容进行进一步改革。

参考文献:

[1]陆冰,魏芸,闾燕,等.“数字电子技术”课程教学改革的实践[J].电气电子教学学,2013,35(4):46-47.

[2]宁改娣,杜亚利.教材:《数字电子技术》教材改革探索[J].教育教学论坛,2012(8):98-99.

[3]黎艺华,谢兰清.高职数字电子技术项目课程教材建设探索[J].教育与职业,2011(15):131-132.

[4]秦长海,张天鹏,翟亚芳.数字电子技术[M].北京大学出版社,2012.

[5]王国新,张桂凤,宋婀娜.“数字电子技术”课程教学改革探究[J].中国电力教育,2014(12):73-74.

组合电路的设计范文6

论文关键词:课程改革;工作任务;课程项目;技术情境;教学导航

随着我国科技和经济的迅猛发展,社会对人才的需求正在发生着深刻的变化,教育行业受到各方面的重视。在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下,高等职业技术学院以服务为宗旨,以就业为导向,以培养高级应用型、技艺型人才为目标。这类人才主要是在不同行业、企业的工作和生产过程中负责管理、监督、检测、分析、技术服务等几项工作。因此,高等职业技术学院正进行较大规模的专业建设和课程改革,要求高职专业的学生除了具备必要的基础理论、专业技术知识外,还必须具有解决工作生产中实际问题的能力,以适应今后的工作。

“电子技术”分为模拟电子和数字电子两大部分,在教学中从职业岗位工作任务分析着手以掌握知识和技能为根本、以工作方向为培养目标、以工作过程为导向,强调把完整的工作过程及其操作要求作为课程内容。当工作过程导向课程运用项目载体设计学习情境时,这一工作过程实际上就成了完成具体项目的自始至终的步骤。通过课程分析和知识、能力、素质分析,打破传统的教学模式,构建了“以工作任务为中心、以课程项目为主体的教学方法”。在教学中掌握课程技术原理及应用方面知识体系的完整性是非常重要的,使学生在完整的工作过程中培养应对复杂技术情境的能力。在教学中以典型电子电路制作的工作任务为中心,以多模块应用为切入点,引入对学生创新能力的培养,让学生在具体应用电路的制作过程中开发创新思维,完成相应工作任务,并构建相关的理论知识,发展职业能力。

一、模拟电子技术教学导航

模拟电子技术是研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件,包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。

理论知识:基本半导体知识、放大电路、集成运算放大电路、直流稳压电源。

技能训练:常用元件的识别与测量、放大电路性能分析、集成运算放大电路基本应用。

1.模块1:半导体器件

(1)知识重点:半导体基础知识;半导体二极管外部特性;晶体三极管外部特性。(2)知识难点:半导体PN结。(3)教学方式:从半导体PN结入手,简单介绍半导体的基本结构与工作原理。结合实践教学,重点掌握半导体的外部特性。(4)技能要求:二极管与三极管的简易测试。

2.模块2:放大电路

(1)知识重点:放大电路的基本组成;放大电路的分析;多级放大电路的极间耦合;负反馈对放大电路的性能的影响。(2)知识难点:放大电路的分析;放大电路的负反馈。(3)教学方式:从基本放大电路入手,介绍放大电路的静态与动态分析、多级放大、电路反馈;结合实践教学,重点掌握放大器的外部特性。(4)技能要求:放大电路静态工作点的调整与动态参数测试。

3.模块3:集成运算放大器

(1)知识重点:集成运放的结构和特点;基本运算电路;集成运放的线性应用电路。(2)知识难点:集成运放的线性应用电路。(3)教学方式:从理论集成运放条件入手,掌握各基本运算电路和电压比较器的功能;结合实践教学,重点掌握集成运放的外部特性。(4)技能要求:电路的调整与测试。

4.模块4:直流稳压电源

(1)知识重点:整流与滤波电路;稳压电路;开关电源。(2)知识难点:开关电源。(3)教学方式:从二极管整流特性、电容器充放电入手,讲解整流、滤波电路;稳压电源重点讲授集成稳压电路和开关电源。(4)技能要求:电路的调整与测试。

二、数字电子技术教学导航

数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用,逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展,用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能,可以先将模拟信号按比例转换成数字信号,然后送到数字电路进行处理,最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。

理论知识:集成门电路与组合逻辑电路、时序逻辑电路、波形产生与整形电路、中规模集成电路应用。

技能训练:组合逻辑电路应用、时序逻辑电路应用、逻辑电路限定符号识图。

1.模块1:数字电路基础

(1)知识重点:数字脉冲信号;二进制与8421BCD码;基本函数与逻辑运算;逻辑函数的化简和变换。(2)知识难点:逻辑函数的化简和变换。(3)教学方式:从二进制与逻辑函数基本规则入手,学习逻辑运算规则、逻辑函数化简与变换。(4)技能要求:逻辑函数的化简和变换。

2.模块2:组合逻辑电路

(1)知识重点:基本逻辑符号及意义;门电路的逻辑功能和基本特性;组合逻辑电路的分析常用组合逻辑电路的逻辑功能。(2)知识难点:基本逻辑符号及意义;组合逻辑电路。(3)教学方式:从基本原理与逻辑符号读解入手,重点介绍电路的逻辑功能与外部特性。(4)技能要求:基本逻辑符号读图;门电路和组合逻辑电路。

3.模块3:触发器

(1)知识重点:各类触发器的逻辑功能;触发器限定符号及其意义。(2)知识难点:触发器之间的转换关系。(3)教学方式:借助限定符号意义读解,帮助理解各种触发器的逻辑功能与控制方式;结合实践教学,重点掌握电路的外特性。(4)技能要求:触发器的逻辑功能测试。

4.模块4:时序逻辑电路

(1)知识重点:时序逻辑电路的特点;时序逻辑电路的限定符号及其意义;寄存器;集成计数器应用。(2)知识难点:集成计数器应用;限定符号及其意义。(3)教学方式:从触发器入手,由D触发器构成寄存器;由T和Tˊ触发器分别构成同步和异步二进制计数器。借助限定符号的意义来理解时序逻辑电路的逻辑功能。结合实践教学,重点掌握电路的外特性。(4)技能要求:常用的相关集成电路的应用。

5.模块5:波形产生与整形电路

(1)知识重点:555定时器;多谐振荡器与单稳态电路;施密特触发器;石英晶体振荡器。(2)知识难点:555定时器;多谐振荡器。(3)教学方式:以555定时器为重点,介绍多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器的功能。重点掌握电路的外特性。石英晶体振荡器从阻抗频率特性入手。(4)技能要求:常用的相关电路的应用入手。

三、电路组装、测量与调试教学导航

电子电路组装、测量与调试在电子工程技术中占有重要的地位,任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的,焊接是保证电子产品质量和可靠性最基本环节,调试是保证电子产品正常工作的最关键环节。

理论知识:常用电子仪表、电路的装配、调试与测量知识。

技能训练:常用电子测量仪表的使用、常用电路元件与数字集成电路测量、电路的装配与调试。

1.模块1:常用电子仪器知识重点

(1)知识重点:双踪示波器;半导体管特性图示仪;毫伏表;信号发生器;集成电路测试仪。(2)知识难点:双踪示波器;半导体管特性图示仪。(3)教学方式:重点讲授电子仪器的操作和使用方法。(4)技能要求:仪器的基本操作方法;半导体特性测量。

2.模块2:电子元器件的识别与简易测量

(1)知识重点:电子无源元器件;电子有源元器件;表面安装元器件。(2)知识难点:表面安装元器件。(3)教学方式:重点讲授各种电子元器件的识别与选用方法。(4)技能要求:元器件的识别与选用方法、常用数字集成电路测试。

3.模块3:电路的装配、调试与测量

(1)知识重点:装配、焊接工艺;电路测试与测量。(2)知识难点:电路测试。(3)教学方式:介绍电路装配工艺,分析电路测试与测量基本方法,结合实训进行教学。(4)技能要求:电路装配、测试与测量。

四、电子电路仿真教学导航

电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能,在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验,从而得到准确的结果,然后再付诸生产,极大地减少了实验周期和试制成本,提高了生产效率和经济效益,受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在,电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术,因此为了确保电路设计的成功,消除代价昂贵并且存在潜在危险的设计缺陷,就必须在设计流程的每个阶段进行周密地计划与评价。电路仿真给出了一个成本低、效率高的方法,能够在进入更为昂贵费时的原型开发阶段之前,找出问题所在。

理论知识:EWB与Multisim平台基本知识,Multisim在电子仿真实验中的应用。

技能训练:模拟电路电子仿真和数字电路电子仿真。

模块:电子电路仿真。

(1)知识重点:Multisim平台的使用;Multisim在电子仿真实验中的应用。(2)知识难点:Multisim软件的使用。(3)教学方式:从电子实验实例入手,学习Multisim软件的使用,在学会使用的基础上,结合电子知识,完成电子实验的仿真。(4)技能要求:用Multisim进行电子仿真的方法。

五、综合实训项目——有源多媒体音箱的设计与制作

1.知识要求

掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用思路;掌握电子产品综合设计的基本思路。

2.技能要求

能进行电子电路的综合制作调试;能有条理地撰写设计说明书;能对设计项目进行总结展示。

3.教学任务

通过有源多媒体音箱的设计、制作及测试,掌握电子产品的设计流程及注意事项,学会元器件的特性测试和电路组装、测试,熟悉电子产品组装的工艺要求及生产过程。

4.教学活动设计

(1)通过让学生利用图书馆、上网等手段查阅相关资料,在教师指导下对有源多媒体音箱进行设计,掌握电子产品的设计流程及注意事项。

(2)在校内生产线的工作岗位上,根据所设计电路选择元器件,进行元器件的性能、参数测试。规划电路板,进行元器件的布局和印制电路板的制作。完成各部分电路的焊接、组装,对已经组装的电子产品进行参数测试及调试,使其达到设计要求。

(3)要求学生撰写实践报告及产品说明书。

5.相关知识

(1)理论知识。元器件的识别、测试方法;印制电路板的制作,元器件的布局;焊接工艺、电路调试方法;产品说明书的撰写。