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数字电路分析论文范文1
关键词：项目驱动；习情境；工学结合
作者简介：赵俊英（1981-），女，满族，河北保定人，天津电子信息职业技术学院电子技术系，讲师。（天津 300350）
中图分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）34-0095-02
在高职高专电子、通信类教学中，“数字电路分析与实践”课程作为专业基础课，是后继专业骨干课程的基础，其教学的效果直接关系到学生对后继课程的学习兴趣及学习能力。[1]建设该课程的精品课程，是推进高职电子技术及通信类人才培养的重要手段和必要环节。
一、课程设计思路
在课程建设中，将理论和实践相融合，将学生所学知识转化为技能，将技能用于实践，注重培养学生把技能应用于实践的能力。本课程的设计思路如下：
1.以培养学生职业能力和职业素养为原则构建教学内容
本课程融“教、学、做”三者于一体，采用“项目驱动”教学方法，构建模块化、组合型、进阶式训练体系。将综合能力分解成若干项小的基本能力，选择能涵盖基本能力要素的训练项目实施基本能力训练。通过模块项目训练，建立对电子电路的整体概念，从而全面掌握电子电路的分析能力，以此提高电子电路应用能力和创新能力。
2.产品调研，选取学习情境载体，设计工作任务
该课程共设计了5个学习情境，每个学习情境都围绕着真实的实际产品展开，每个情境由若干个任务组成，每个任务都按资讯—决策—计划—实施—检查—评估六大步骤实施教学。体现了课程的教学目标与社会需求相一致，教学情境与企业工作相一致，教学内容与企业工作任务相一致。学习内容从“单个到系统”，从“典型到一般”，从“简单到复杂”。技术复杂程度和学习难度逐渐增加，学生自主完成工作的程度逐渐增加，符合学习和技能的培养规律。
3.课程总体框架
“教学相长”是我们长期以来追求的目标，课程要有可持续发展性也是我们追寻的原则，所有这一切都需要学生有学习兴趣、积极性做前提。同样的设计题目可能有不同的实现方案，使用不同的数字电路芯片，设计不同的电路参数，但最终都会实现同样的功能。这样不仅充分发挥了学生学习的积极性、主动性，同时也加深了学生对基础知识的理解，为后继的专业课程学习打好坚实基础。
二、教学内容
1.根据项目和企业需要，分析工作任务，制定课程内容
“电子电路分析与实践”课程是一门理论性、实践性、基础性和应用性都很强的学科，根据市场对人才的专业需求和征求企业对课程内容、课程目标的意见分析，通过与企业专家研讨，并结合工业与信息化部和人力资源与社会保障部无线电调试技师职业资格的取证，以电子电路分析与设计流程为主线，提炼出了典型的工作任务。
2.以项目为载体实现课程内容综合化，具有很强的针对性和适用性
教学内容选择真实产品作为学习载体，这些产品必须包含职业岗位能力培养所需的全部知识，按照学生的认知规律、职业能力培养规律和产品的选择，从简单到复杂、从单一到综合，逐步培养学生的职业能力和自主学习能力。[2]本课程设置的教学情境如图1所示。
3.实践教学贯穿于整个教学活动中
本课程的实践性教学主要分为以下几个层次：任务模块实训、情境教学实践、开放性课题、学期项目、专业实习和顶岗实习。教学内容上包括了学习基础（验证）—提高（综合、设计）—创新研究（研究、应用开发）各个阶段，体现了循序渐进的教学过程。其中，既有课内内容，也有课外内容；既有指定性实训项目，也有学生自选的实训项目。同时结合学生专业社团活动，引导和指导部分学生进行项目的研发和研究，使得实践贯穿于整个教学过程，也贯穿于学生在校学习的整个过程。具体的实践环节如下：
（1）实训课。实训课是指随课堂教学的实践课程，包括任务模块实训和情境教学实践。每个实训模块均设有项目参考程序、必须完成的内容和选做的内容，选做部分是为学有余力和感兴趣的学生设计的，这样设计的目的是对具有不同能力的学生提出不同的要求，使每个学生都能学有收获，学有所长。
（2）学期项目。学期项目是指学生每学期依据所学知识，在教师指导下，以小组团队为单位，做一相关课题，课题可以是论文，也可以是具体项目，随着学生知识的增长，项目要求和难度不断增加，最终要完成完整的电子电路。
在“数字电路分析与实践”课程开设时，学生已经具备了一定的分析能力和设计能力，同时，学期项目的实施也巩固了该课程所要求的模电、电路基础知识。教师也可以提供给学生参考项目，由学生选题，学有余力的学生可以利用VHDL编程语言在PFGA或CPLD上实现电路设计。
（3）专业实习。为了提高学生的动手能力和巩固教学成果，在无线电装接和无线电调试实习中，分别安排了电子电路的装接和模块扩展的实习内容。通过课程实习，使学生初步建立正确的设计思想，学会获取信息的方法，并培养分析问题和解决实际问题的能力。在无线电调试实习中扩展模块的题目由教师指定或学生自主选题，题目要兼顾基础性、知识性、前沿性、实用性、可操作性等。并将该部分内容纳入无线电调试中级职业资格证书的考核内容。
（4）顶岗实习。顶岗实习的主要目的是培养学生吃苦耐劳、团结协作的精神，培养学生理论结合实践的能力，进一步增强学生的学习能力、分析解决问题的能力和应用能力，为学生以后更好的走向社会奠定坚实的基础。许多校内外顶岗实习课题是关于电子产品分析与开发的，这也更加突出了该课程在整个教学中的重要地位。
三、教学方法与手段
本课程的教学模式为“教、学、做、练、鉴”立体化教学模式。教学过程中，坚持“教、学、做一体化”，教师是工作过程的主导，学生是工作过程的主体。因此，学是首要因素。以项目为载体的情境化教学设计引导学生以做中学、学中做的方式在完成典型工作任务的过程中自主地完成学习过程。
考虑高职教育本身的教育规律以及学生的学习基础，任何单一的教学方法都难以达到好的教学效果，为此，本课程以工学结合为切入点，在教学过程中采取了以工作过程为导向的学习过程，综合运用基于工作过程的项目引导教学法、任务驱动法、案例分析法、分组讨论法、角色扮演法等教学方法开展教学。各种教学方法交错使用，互相融合。
1.启发式教学法
教学中注意启发式，[3]杜绝注入式。授课时应注意与学生进行交流：学生跟着教师的思路走（循序渐进，接受知识），教师跟着学生的表情走（察言观色，掌握学生听懂、接受的程度）。启发引导以教师为导向，锻炼学生独立思考问题、解决问题的能力。这是一种较高级的学习方法，能够让学生摆脱被动式学习，启发学生自主创新的精神，这也正是教育改革所要达到的真正目的。
2.项目驱动教学法
以工作任务单和计划、实施、评价工作单为引导，通过学习完成工作所需的知识，来完成工作任务，教学任务由师生共同完成。教学地点由传统的先课堂后实验室的模式改为课堂、实验、实训室一体化模式，学习过程在仿真的工厂实训环境中进行，学生可以在学习、实验、实训中将知识转化为技能，实现与企业岗位的零过渡。
3.项目小组教学法
将学生4～5人分为一组，部分教学内容采用学生分组讨论、互相评判，以小组为单位进行课程的讲授，其他学生进行补充的教学方式。引导学生积极思考、乐于实践。在课外开放实训室，小组共同讨论、解决问题，提出方案并共同完成项目。要求学生不断学习、自我完善，构建学习型项目小组团队。
4.学生自主学习
课堂上，在保证基本教学内容完成的基础上，鼓励学生自己拟订方案、方法，自创项目，经指导教师认可后独立完成，培养学生独立的工作能力和创新意识。
5.师生互动
课堂教学、课堂讨论、课后练习、开放性课题、实验、实训教学有机结合，互为补充。对带有普遍性的难题及时设立适当的习题课予以讲解，不积累问题。并采用课堂交流（提问、讨论）、课间交流、答疑、质疑、作业、辅导学生进行电子制作、电子邮件网上交流、QQ流、电话交流等多种方式与学生交流。
四、师资队伍建设
在本课程建设中，打造一支老中青结合、理论与实践结合的教师队伍是必要的、关键的。对教师的要求要满足以下几个方面：
（1）主讲教师师德好，学术造诣高，教学能力强，教学经验丰富，教学特色鲜明。
（2）所有理论教师均同时兼任理论课程和实践课程的教学工作。
（3）课题组一半以上教师都有过企业工作经历。
（4）课题组教师均要达到本科学历，其中，研究生学历要达到50%以上。
在实际的课程建设中，师资队伍要不断完善，教师应具有紧迫感，不断更新知识，不断探索行之有效的教学方法。
五、总结
本文对高职高专“数字电路分析与实践”课程设置、教学内容、教学方法与手段以及师资队伍建设等方面进行了探讨。结合实际项目，加强实践环节，寓教于乐，提高学生的学习兴趣，是本课程改革值得探索的方向。
参考文献：
[1]曹双兰，吴翠娟.高职高专“数字电子技术”课程教学改革初探[J].中国电力教育，2011，（13）：60.
数字电路分析论文范文2
【关键词】微世界;PSpice;电子教学;模拟仿真
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)01―0127―03
一 微世界理论及其在模拟仿真中的应用
微世界(Microworld)一词最早由Papert提及,特指Logo的学习环境。Logo语言主要作为激发学习者思考、创造、认知发展的学习环境。利用简单的电脑几何作图,学习者可以学习基本的程式设计、逻辑思考、几何空间概念与解决问题的方法。它能够让学习者用很简单的指令,学习控制“海龟”的移动,并观察其移动的轨迹和特性;借由将“操作海龟”转变成自己的物件来创造出自己个人的视觉世界,进而产生有趣的逻辑问题与几何现象,探索逻辑与几何观念问题,最后提出假设加以验证并解决问题[1]。
微世界是一种模拟真实世界现象与环境的发现式学习系统(环境)。它只是提供某一个学科知识领域的微小但完整的“世界”,将微世界作为向学习者传递知识和技能的一种环境或一种载体[2]。创建微世界环境的目的是为了向学习者提供一个可供自由探索、完全自主控制的学习环境,在该环境中学习者可以对学习进行自我组织,自行确定学习内容与目标,从而达到帮助教师讲授某个教学难点,或帮助学生学习某个知识技能点和探究新知的效果。
当前微世界的教学或学习环境大多是借助计算机化建模技术构造的,从这个意义上讲,可以将微世界看作是一个有效整合计算机科技与模拟环境的认知学习支援工具。由于微世界具有仿真模拟真实环境的特点,它已经被逐步应用到数学、计算机、经济学等各种不同的领域:20世纪90年代开始在中国广泛应用的“几何画板”工具解决了平面几何、物理矢量分析、作图和函数作图的难题,把抽象的内容以形象的方式呈现给学习者;台湾学者张基成以微世界在自然科学学习上的应用为着眼点,开发出名为《小小旅行家微世界探险》的微世界学习环境,其设计理念正是提供模拟真实世界现象的发现式与探索式的经验学习环境,借助于模拟与实验活动,促进学习者主动发现与探索问题的认知历程,从而激发学习者高层思考、多元创造、主动积极学习与解决问题的能力[3]。
二 PSpice在教学中的应用
在电子技术教学中经常会遇到这样的情况:学生对专业中所涉及的实用技术有浓厚的观察和动手兴趣[4],但对课堂教学却十分厌恶。究其原因主要就是教学时因为学时的限制和实验设备的局限性,使教师无法全部采用边讲理论边做实验的教学模式,以至于学生的好奇心被磨灭,甚至使学生对模电这门课产生畏惧,认为“模电就是魔鬼电路”。
由于微世界要求学生对模拟的环境可操纵、可建构,因此将基于微世界理论的仿真软件引入到电子线路课堂教学中进行辅助教学可以大大改善教学的效果。比如现在比较流行的PSpice软件,它允许学习者利用它提供的元件构造各种模拟电路和数字电路,并可以动态测试电路的性能,帮助学生在理论学习过程中及时印证所学的内容,理解电路的复杂变化工程,达到理论与实践相结合的目的。
PSpice是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克利分校于1972年开发的电路仿真程序。随后版本不断更新,功能不断增强和完善。PSPICE可以对众多元器件构成的电路进行仿真分析,能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析。其主要分析功能包括直流分析、瞬态分析、蒙特卡罗(Monte Carlo)分析和最坏情况(Worst Case)分析等,用它还可以观察到变量的各种波形数据列表,功能强大[5]。
下图是PSpice A/D的运行界面,PSpice A/D (included in OrCAD with PSpice v10.5)是一个全功能的模拟与混合信号仿真器,它支持从高频系统到低功耗IC设计的电路设计。PSpice的仿真工具已和 OrCAD Capture及Concept HDL电路编辑工具整合在一起,让工程师方便地在单一的环境里建立设计、控制模拟及得到结果。
在电子技术实验教学中,除了要求学生掌握一些常用仪器的使用方法和参数测量方法外,一般要求学生通过所做实验进一步掌握有关元器件及电路的各种性能,通过直观的实验巩固所学的理论知识。然而对于复杂电路,学生在短时间内很难把握电路输出及各种性能指标。由于PSpice的仿真计算精确,利用PSpice仿真软件进行电子电路的分析验证几乎与真实实验室环境下的实验调试结果一致。PSpice有文本和图形两种输出方式,有利于学生对电路的全面理解,而且具有完全不耗材和元器件资源、仪器仪表资源丰富及设计调试安全等特点。
三 教学应用实例
1 教学问题
我们结合一个具体的教学实例来对PSpice在模拟电子教学中的应用进行详细阐述。如图2a是一个乙类互补对称功放电路(参照PSpice帮助文档中功率放大器电路仿真例题及联系),基于该电路要解决如下问题:
第一,Vi幅值为5V,频率为1KHz的正弦波。作瞬态分析,观察输出Vo形的交越失真。进一步作直流扫描分析,求失真所对应的输入电压范围。
第二,为减小和克服交越失真,在两基极间加上补偿二极管及相应电路,以供给T1和T2两管一定的正向偏压,构成甲乙类互补对称功放电路(图2b)。再作瞬态分析,观察输出Vo交越失真是否消除。
第三,求图2b的最大输出电压范围。
2 教学过程
在PSpice中可以通过以下步骤来分析该电路:首先进入Schematics主窗口,绘出图a所示电路,并设置好参数,接着按以下步骤进行解题:
第一,设置瞬态分析(Transient)功能。得瞬态波形如图2c所示,可看出Vo有交越失真。再设置直流扫描分析(DC Sweep),信号源Vi的扫描范围为-2V~+2V。得电压传输特性如图2d所示,由图中看出,输入电压在-0.68V~+0.68V范围内出现失真。
第二,将电路改成图2b的形式,重复(1)的步骤,可得电路的瞬态波形和传输特性分别如图2e、2f所示,可看出Vo已无交越失真。
第三,设置直流扫描分析,电压源Vi的扫描范围为-10V~+10V。得电压传输特性如图2g所示,由图中看出,最大输出电压范围约为-5V~+5V。
3 讨论
根据上述教学实例,我们可以看出基于微世界理论的PSpice模拟仿真软件在辅助教学中可以起到如下作用:
(1)将实验室引进课堂,提高教学效率
微世界倡导的学习模式是情境式、经验式、自我调节式的“在做中学”。在有关电子技术的部分教学中,实验耗时多,实际操作难度大,难以在课堂时间内穿插演示,而人的记忆具有随时间推移遗忘率增大的特点,如果理论与动手的时间间隔较长,学生的学习效率就会降低。例如在上述“乙类互补对称功放电路”教学中通常采用分段式教学,论教学和实验部分分开进行,但这样会造成知识在传授过程中的断点。应用PSpice辅助教学就能直接在课堂上快速、完整的建构出实验原理图,并且能够展现完美的仿真实验过程,及时显示实验结果。
(2)调动学生学习的主观能动性,培养学生的分析、应用和创新能力
微世界学习环境的出现为学生问题的解决提供了崭新的平台,促进学生在学习后将知识迁移到实际环境中,学生可以借助于微世界建立问题空间的模型,通过假设验证等类似科学家探究问题的方法来解决遇到的问题。例如在该教学实例中,学生可以在PSpice中添加或修改各种元器件以探索解决乙类互补对称功放电路出现的交越失真问题的方法。它可以加强学生与学习环境的交互,使学生明确问题的性质,进而作出明确的表征,并通过建模调试到反思和总结,在遍遍错误和重新寻找解决办法的反复过程帮助学生解决问题。同时学生还能对问题所涉及的相关知识有更深刻的理解,达到将所学知识融会贯通的目的。
(3)可以恰当运用反例教学,培养学生发现与解决问题的能力,优化教学效果[6]
微世界可以培养学生观察现象、发现问题、寻找资料、提出假设、设计实验、执行实验、验证结果与讨论结果等系统化程序的能力。在传统电子技术的实验课中,对实验时接线的要求非常严格,万一接错线可能会烧坏元件甚至烧坏仪表,不仅造成实验材料的浪费而且还有一定的危险性。而将PSpice引入教学后,学生则不必畏首畏尾,可以把电路图故意接错,设置短路、断路、漏电等故障:如在电路中接一指示灯进行故障仿真时会出现指示灯被烧坏或不亮等现象,此时再加上教师的及时解释和强调,将会给学生留下深刻的印象,从而大大减少实际操作中的线路故障率,节约实验材料,提高实验效率,改善和提高学生掌握正确的测量方法和熟练使用仪器方面的能力。PSpice给学生提供了模拟真实情景的问题情境,是学生应用知识、解决问题的一种良好的训练工具。
四 结语
简言之,基于微世界理论的PSpice软件具有逼真再现真实电路并能自行操作的显著特点,将其作为一种教学媒体和教学环境引入电子技术的课堂可以给学生留下深刻的印象,显示出传统教学不可比拟的优势。它能有效地激发学生的学习兴趣和求知欲,激励学生积极主动的学习思考,从而达到认识事物、启发思维、激发想象、引导感情的目的,提高了学生分析问题和解决问题的能力,提高了学生实践和动手能力,培养了学生勇于探索不断创新的能力,促进了电子技术课堂面貌的革新,使电子技术不再枯燥。但同时也应看到电子实验培养学生动手能力的重要性,电路的焊接和调试的实际操作是该软件无法实现的,因此完全依赖微世界而舍弃实际操作是不可取的,在实际教学中必须将两者合理结合,充分发挥仿真软件在电子教学中的魅力,达到最佳教学效果。
参考文献
[1] 张基成.电脑微世界认知学习环境――探索与发现问题之心智工具[J].视听教育双月刊,1999,(1):30-39.
[2] 张伟.微世界教育应用探索[J].远程教育杂志,2003(5):7-10.
[3] 张基成,岳修平,吴明德 等.微世界学习环境[C].第八届国际电脑辅助教学研讨会大会论文,1988.
[4] 何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2003.
数字电路分析论文范文3
论文摘要：电子信息类毕业生就业曾有过耀眼的辉煌，但近几年来，其就业形势大不如前。其主要原因有人才市场容量不足的问题，也有毕业生整体就业能力下降的问题。本文从电子信息工程专业学生应具备的专业能力入手，对专业能力实现的几个层次，改革学生评价体系，全面提升学生素质，增强学生就业能力等方面进行了探索。
当前大学生就业是社会关注的热点，高校就业工作面临着越来越大的挑战，如何做到大学生充分就业、合理就业，不仅需要高等学校在就业工作上更新观念，加强指导，同时还需要大学生对就业问题进一步加深认识、理性思考，切实提高自身的就业能力。大学生就业能力是大学生成功地获得工作、保持工作以及转换工作时所具有的能力，是一种与职业相关的综合能力的组合。大学生就业能力培养不仅是高等教育发展的需要，也是社会经济发展的需要，具有重要的理论与现实意义。大学毕业生作为劳动力市场上一个特殊劳动供给群体，其就业能力是指大学毕业生在校期间通过专业及相关知识学习、积累，对自身潜能进行开发而获得的能够实现自我职业生涯目标、满足社会需求、实现自我价值的技能和能力。就业能力是一种综合能力。关于就业能力具体包括一些什么能力，至今仍没有定论，但总的说来可以划分为专业能力和非专业能力，本文以电子信息工程专业为例，从本专业应具备的专业能力入手，探索如何提高学生的专业能力，从而提高学生的就业能力。
一、电子信息工程专业能力
电子信息工程专业作为新兴专业，顺应了知识经济、信息时代的教学、科研和生产发展的需要。但随着我国经济和科学技术的快速发展以及开设电子信息专业的院校逐步增多，未来毕业生的就业形势会更加严峻，竞争会更加激烈。毕业生的质量是电子信息专业竞争成败的关键。从培养规格看，本专业学生应具备各方面的能力，由此我们将培养规格中的各种能力进行分类，整理出与之相对应的各门课程，具体分类如下：
1.工程计算基础能力。主要包括：数学计算及应用能力、建模能力、时域、频域分析，主要涉及的课程有：高等数学、大学物理、工程数学、信号与线性系统。
2.外语应用能力。包括：听、说、读、写能力，本专业英语文献阅读能力，主要涉及的课程有：大学英语、eda技术与应用等。
3.计算机应用能力。主要包括：计算机基础应用能力、程序的设计能力、典型微机系统的分析和应用能力，主要涉及的课程有：计算机应用基础、计算机语言、c语言程序设计、eda技术与应用、微机原理与应用、单片机原理与应用、单片机技术及应用综合训练。
4.电子工程基本分析与应用能力。主要包括：常用电子仪器使用能力，电子电路分析、应用能力，单片机应用能力，eda应用能力，阅读与绘制电气图能力。主要涉及的课程有：电装实习、电气绘图与电子cad、电路原理、模拟电子技术基础、数字电路、电路原理实验、模拟电子技术实验、数字电路实验、单片机原理与应用、eda技术与应用、模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机技术及应用综合训练。
5.电子信息产品的分析、设计、安装、运行维护等应用能力。主要包括：工业标准的理解能力，电子信息产品分析、方案的理解及初步的设计能力，方案实现和系统测试能力，电子设备维护检修能力，跟踪新技术能力。主要涉及的课程有：工程制图与cad、科技信息检索、通信电子线路、电视技术、电子测量、家用电器技术实训、传感器与检测技术、计算机网络与通信、通信电子线路实验与设计。
6.专业综合能力。主要包括：根据实际应用需求，综合运用所学知识进行电子系统方案设计与实现，创新意识和实践能力，获取新知识的能力。主要涉及的课程有：数字电视、家用电器技术实训、无线电调试中级工实训与考工、毕业设计。
7.技术技能能力。主要包括：获得无线电调试工技术技能能力和考工证书。主要涉及的课程有：测试技术与仪器、大屏幕彩色电视接收机、数字图像处理、无线电调试高级工实训与考工。
8.研究与创新能力。主要包括：培养学生独立思考、探求真理的科学精神，培养学生的创新意识和创业精神，提高学生的科学研究能力，巩固和扩展学生所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高学生运用理论知识分析、解决问题的实践能力。主要涉及的课程有：电子应用基本模块训练、数字化测量的实践训练、常用控制系统的设计实践、科研实践、产品开发。
二、专业能力实现的三个层次
1.基础训练。主要通过课堂实验、电子工艺实习等环节，训练学生识别选用电子元器件，使用常用电子仪器仪表，测试简单电路、掌握焊接安装工艺等。通过对电子元器件的识别、性能测试和对各种电路性能指标测量，巩固学生所学电子技术理论知识，学会正确使用仪器仪表和科学测量电路方法，为后续实训环节打下基础。
2.模块训练。就是对某一门或几门课程进行专项实训，也就是课程设计，目的是提高学生的实践动手能力，使学生能掌握一些专项技能，积累一些实际电路知识和工程知识。通过以模拟电路、数字电路、单片机电路等为主的实际应用电路的设计、制作安装、检测与调试，训练学生的基本技能，并为后面的综合训练做好准备。
3.综合训练。主要采用项目、大型设计竞赛、毕业设计等形式。项目主要是在教师指导下，申报校级或院级项目，或是参与教师课题等；大型设计竞赛指的是，参加全国大学生电子设计竞赛、重庆市盛群杯单片机竞赛等；毕业设计是在教师指导下完成最后阶段的教学实践环节。目的是训练学生综合运用知识的能力。通过查阅资料、选择方案、设计电路、制作电路板、安装调试、撰写报告等环节，系统地进行电子电路工程实践训练，从而进一步提高学生分析问题、解决问题的工程应用能力和创新能力。
三、改革评价体系，全面提升学生素质，增强就业能力
目前，各类企、事业单位对毕业生的要求不断提高，对应聘者的要求不仅仅是专业能力，还包括人际交往、组织协调、沟通、适应、团队合作、创新等能力。因此，要求学生对自己所学专业的基础知识牢固掌握的同时，要积极参与社会实践，将所学知识与社会实践紧密结合，只有积极参与社会实践，参加各项活动，才能得到各方面能力的锻炼。为此，必须改革大学生评价体系，改革以前在评优评先中只看学习成绩的做法，增加学生个人素质评价等相关内容，才能全面提升学生素质。如学生个人素质主要包括：基础文明素质、政治素质与道德修养、社会实践与调查、科技文化艺术和体育活动、社团活动和社会工作和课外读书活动等内容。本文以电子信息工程专业为例，就本专业学生应具备的专业能力，以及专业能力的实现的几个层次进行了探索。为全面提升学生素质，提高就业能力，还应包括人际交往能力、组织协调能力、沟通能力、适应能力、团队合作能力、创新能力等非专业能力，对如何提高这些非专业能力还有待进一步探索，也期待同行的指点。
参考文献：
[1]高见芳.关于高职电子专业能力的培养探索[j].当代教育论坛，2010，（10）：61-62.
[2]曲秉春，金喜.在提高大学生就业能力的对策研究[j].经济纵横，2009，（9）：43-44.
[3]郑太发，李儒俊.关于提升大学生就业能力问题的几点思考[j].纺织教育，2009，24（4）：72-74.
数字电路分析论文范文4
关键词：高校教育；数字逻辑设计；平时成绩；问卷分析
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0072-02
一、引言
《数字逻辑设计》是国内外电子和计算机类专业学生必修的专业基础课。该课程在介绍有关数字系统基本知识、基本电路的基础上，重点讨论了数字系统中各种逻辑电路分析与设计方法以及该领域的发展现状与最新技术。本课程的学习为微机原理及应用、EDA、嵌入式系统设计等课程打下了良好的学习基础。
数字逻辑设计应用广泛，实践性强，期末考试采用笔试方式不能完全反映学生的掌握情况。国外知名大学的相关课程教学中，期末理论考试成绩占总成绩的比例较低，更注重学习过程中的平时考核。斯坦福大学开设的数字系统I，总共只有36个学时讲授数字系统的理论知识，每个学时讲授的知识量很大。教师只讲授重点、难点内容，更多的内容让学生课前或课后进行研究型自学；随着理论知识讲解的进度，开设相关的课程实验6个，最后还有一个综合实验；在考核上，期末考试与两次期中考试，每次占总成绩的20%，每次考试考核的内容都不同。加州大学伯克利分校的数字设计课程考核中课后作业占16%（其中8次作业，每次2%）以及一次课程设计占10%。美国密歇根大学的逻辑设计导论课程考核指标包括：6次课后作业占10%，7个实验项目，2个一小时的中期考试和1个两小时的期末考试，可见该课程也很重视学生平时的学习过程和工程实践能力的培养。国内数字电子技术国家级双语教学示范课程考核环节包括5个部分：期中考试（20%）、期末考试（50%）、英文阅读和总结（10%）、作业（10%）、项目研究（10%）。我校数字逻辑设计及应用课程的考核方式包括平时成绩占30%，期中考试占30%、期末考试占40%。在平时成绩中包含课堂练习、平时作业、课程设计和小论文。
针对数字逻辑设计课程的考核方式，笔者在电子科技大学进行数字逻辑设计及应用课程教学的过程中，对6个学院多个专业的学生开展了课程考核方式问卷调查。本次发放问卷470份，收回有效问卷338份。对问卷进行统计分析后发现，目前考核中争议最大的问题主要集中在平时成绩。本文就围绕问卷中平时成绩相关问题进行分析，并讨论改进方法。
二、问卷分析
1.平时成绩的组成及相应比例问题。数字逻辑课程的考核由平时成绩、期中成绩和期末成绩共同来决定。问卷统计后同学们期望的比例分配是：平时成绩占27.5%，期中成绩占21.5%，期末成绩占51%。相比期中和期末单纯的理论笔试为主和一次性的表现，平时成绩具有很好的学习过程管理作用。平时成绩组成多样，而且具有反馈功能，因此占有30%的权重是合理的。
针对平时成绩的组成部分及比例问题，问卷统计得到的结果是：考勤占26%，课堂练习占11%，课后作业占24%，小论文占9%，随堂测试占9%，课程设计占23%。其中考勤的比例最高，这也反映出学生的一个心理：只要来上课了就给分，至于听不听或者听多少不重要。如果考勤的考核次数多，在合班上课时会浪费时间，特别是对于学时紧张的课程；如果考勤的考核次数少，又不足以反映学生的出勤情况。
问卷中课堂练习的比例也高于随堂测试，这说明学生对于学习过程中多次考核的方式不易接受。这个转变让过去多年习惯了期末考试一考定论的学生难以适应。而随堂测试在合班上课的情况下难以组织，测试成绩的真实性难以保证。
2.课后作业。在关于作业量的问卷调查中，30%的学生认为平时作业较多或很多；22%的学生遇到不会做的题直接抄别人的或者干脆不做。作业本发下来后28%的学生会及时看对错，马上改正；67%的学生有时会看，知道自己错在哪里但不会修改。
3.课程设计。43%的学生认为课程设计扩展思路，加深认识，对学习有帮助；41%的学生认为课程设计对学习有一定帮助，但是花费精力太大。在课程设计的提交方式中，绝大多数学生都期望是以书面或者电子报告提交，只有13%的学生希望提交设计实物。在课程设计的评价方式中，15%的学生希望对设计报告进行答辩并评分；7%的学生希望现场演示设计实物功能后评分；17%的学生认为搭车现象严重，交了就给分；其余61%的学生认为教师可根据设计报告直接打分。部分学生希望表现自己的动手实践及语言表达能力，而一部分学生希望理解基本设计流程即可。
4.平时成绩考核对学习的促进作用。问卷中有7%的学生不确定平时成绩考核对自身学习的促进作用，还有20%的学生明确表示平时成绩考核没有促进自己的学习。对认为平时成绩考核没有促进学习的问卷进行分析，大致分为两种情况：一部分学生具有良好的学习自觉性和优秀的自学能力，平时成绩考核干涉了其学习安排；另一部分学生则认为自己按时上课、完成作业，但并没有得到期望的期中考试成绩，因而否定了平时成绩考核对自己学习的促进作用。通过对平时成绩、期中成绩、期末成绩的相关系数分析得到：平时成绩与期中、期末成绩成正相关，其中与期末成绩成中度相关。
三、改进方法的探索
针对平时成绩的组成及相应比例问题，可以增加课堂练习的比例，一方面反映学生的出勤情况，一方面反映学生当堂的知识吸收情况，对学生的掌握情况有一个反馈，及时调整授课进度以及重难点的讲解深度。因此，可以考虑减少平时成绩中考勤所占的比例，增大课堂练习比例。平时成绩中小论文部分希望锻炼学生收集资料、分析资料的能力以及书面表达能力，从以往小论文的提交情况不理想，有一小部分学生花了精力去做，但大部分学生的小论文往往是网络资料的堆砌，格式混乱，条理不清。而完成课程设计及其书面报告的过程也可以锻炼学生收集资料、分析资料的能力以及书面表达能力，因此可以考虑减少或取消小论文部分，加大课程设计比例。目前的考核方式中，23.5%的学生认为考核模式重笔试、轻实践，而课程设计是最能体现学生动手实践能力的。
针对课后作业，授课教师在布置课后作业选题时一定要注意题目的针对性和代表性，适当调整题量。发作业时，当堂评讲，评讲后利用课堂练习进行巩固。
针对课程设计，课程设计的选题可以采取课赛结合的方式，学生在完成好的课程设计的同时可以用设计成果参加相关竞赛，以此调动他们设计的积极性，进一步感受设计的乐趣。在课程设计的考核方式中可以设定不同的起评分，比如满分为10，书面报告的成绩在6～9之间，而实物提交参加答辩的成绩在8～10之间。
四、结论
平时成绩一方面促进学生重视学习的过程，激励学生参与课堂教学；一方面及时反映了学生的学习情况，便于任课教师及时调整教学内容。平时成绩的评定更能反映学生的学习态度，合理的评定方法可以促进学生学习的主观能动性；相应减轻考试压力可达到更好的学习效果。本文针对数字逻辑课程的平时成绩的组成及比例问题调查探讨，给出了合理建议。对于课后作业和课程设计的安排上分析了现存的问题，提出了一些改进方法。平时成绩的评定作为课程考核方式改革的一部分，在具体实践中还有待进一步验证和调整。
参考文献：
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[2]孙琦，常丽东，张丽丽.《数字电路》课程的优化与改革[J].信息通讯，2014，143（273）.
[3]苗晋峰，王争，常永青.高校课程考核存在的问题与建议[J].教育与职业，2012，21（186）.
数字电路分析论文范文5
关键词：高频实验;Multisim;高频小信号放大器
1.引言
《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课，是理论和实践性都很强的课程。传统的实验模式为使用高频试验箱，以功能模块的形式进行实验。每个或几个模块可完成一个验证性的实验。模块内部的电路已经搭建好，不能修改。这样的高频实验箱只能进行验证性的实验，大大的限制了学生的创新性。另外，传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验课时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点，然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究，最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能，在计算机上进行电子线路的实验，有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。通过Multisim的仿真，可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析各元器件参数变化对电路带来的影响和作用，通过仿真把理论和实践结合起来，从而加深学生对电路的认识。
3.高频小信号放大器的仿真
高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。主要实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。若输入信号为，则输出电压，其中为放大器的电压增益。从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是完全相同的。
3.1以电阻作为负载的高频小信号放大器
如图1所示，它是由共发射极组态的晶体管和负载电阻组成。其直流偏置由来实现，为高频旁路电容，为耦合电容。输入信号加在晶体管Q1的b、e之间，而放大器的输出电压取至Q1的c与e之间。
图1 负载为电阻的高频小信号放大器
为了模拟高频小信号的输入电压，本论文中以V1、V2、V3、V4四个交流电压源串联模拟，四个电压源的参数如图所示。其中V1为待放大的信号，频率为10.6MHz;V2、V3、V4为干扰信号。仿真后得到的信号波形如图2所示，
图2 输入、输出波形
由此可见电阻作为负载时没有滤波作用。为了将有用信号提取出来需要在负载端加入滤波电路，因此常常将LC并联谐振回路作为放大器的负载，实现带通滤波。
3.2 LC并联谐振回路
如图3所示，根据电路理论可知，并联谐振回路谐振频率为，可得MHZ，借助Multisim软件的的波特测试仪可方便的查看到对应的频率响应，如图4所示，改变电阻R2 的阻值为10KΩ，则得到的波特图如图5所示，显然谐振回路的电阻对谐振网络的滤波效果有很大的影响，电阻越大曲线越尖锐。
图3 LC并联谐振回路 图4 波特图1
图5波特图2
3.3单调谐高频小信号放大器
将图3的LC并联谐振回路作为放大器的负载即在图1中的电阻R3两端并联上一个56pF的电容和一个4?H的电感，即得到单调谐的放大器。同样的输入信号，则得到输出波形如
图7所示。
图6 单调谐高频小信号放大器输入、输出波形
3.3.1 电压增益
从图6的仿真结果可知：输入信号依然为多个高频信号的叠加，有效值为1mV;输出为10.6MHz的单一频率信号，有效值为210mV。通过输入信号和输出信号的比较可知该电路可以完成选频功能，根据电压增益公式，可得，负号说明输出电压与输入电压极性相反，这一点从图2中可明显看出。显然该电路有选频放大功能。
3.3.2 通频带
通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频带宽度，常用表示。由图5可知，增益最大值为0.64，当电压增益下降到最大值的0.707倍即0.452时对于的频率为11.1MHz，如图7所示。由此，可求得MHz。
图7波特图3 图8 波特图4
3.3.3矩形系数
矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是，实际放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异。矩形系数用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度，通常用表示，其定义为。由图8可知，因而求得，与理论计算值9.99相差不大，都远大于1。由此可见单调谐回路放大器的谐振曲线与矩形相差较远，选择性差。
4.结束语
数字电路分析论文范文6
关键词:锁相环;电荷泵;压控振荡器
Abstract: This paper presents a low noise、low power charge pump phase locked loop which is used as clock generator for USB2.0, The active circuit was implemented in CSM 0.18um CMOS technology. The whole PLL consists of phase/frequency detector、charge pump、loop filter、voltage control oscillator and frequency divider. Simulation result shows that, when output frequency is 480MHz, PLL peak to peak jitter is only 5.01ps and power consume is only 8.3mW.
Keywords: low noise;charge pump;VCO
1绪论
随着微电子技术的发展,微处理器等系统主频的不断提高,通信速度的不断提高,系统对时钟生成恢复电路的要求越来越高,计算机需要处理的数据越来越多。接口,作为计算机与外设数据交换的通道,传输速度的要求随着数据量的增加而不断提高。在市场的推动下,USB 2.0 接口因为其高速和热插拔特性在现代消费类电子接口技术上有着广泛的应用。根据接收的数据恢复数据和时钟,提供给数字系统一个精准的一个低抖动、与工艺无关数据时钟在数据接收部分非常关键,因此对锁相环电路的研究和设计也就具有了更加重要的意义。
由于电荷泵锁相环具有频率获取能力、理论上无限大的频率牵引范围和零静态相位误差,因此电荷泵锁相环成为了现代最流行的锁相环结构[1]。图1-1为本篇论文的锁相环的整体结构框图,它主要包含三个基本部件: 鉴相\鉴频器(Phase\Frequency Detector,PFD )、环路滤波器(Loop Filter,LPF)和压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO )。另外,为了实现频率倍增,在锁相环反馈回路中加入了一个分频器,把输出频率分频后与输入参考频率比较。另外,USB 2.0所要求的时钟占空比为50%,所以需要在VCO的输出加一个输出占空比为50%的转换电路。
输出频率为Fout =NFref =F0 +vcKvco,其中Fref 是输入频率,F0 是压控振荡器的中心频率,Kvco是压控振荡器的增益。本文首先对锁相环的数学模型进行了理论推导,然后根据理论对锁相环的各个子模块电路进行了设计,并给出了整个锁相环的仿真结构,最后给出结论。
2锁相环的数学模型
锁相环是一个非线性系统[2],但是,如果锁相环处于锁定状态时,我们可以用线性模型来分析它。锁相环处于锁定状态是指由鉴相\鉴频器产生的相位误差信号Ve为一个固定的值。这时,输出信号和输入参考信号的频率完全相等;如果PLL用作一个频率合成器,那输出频率就是输入频率的N倍。图2是一个基本的PLL线性模型图。在这节中我们将一步一步推导出锁相环的闭环增益H(S),并由此得到锁相环两个重要的参数:固有频率ωn和阻尼系数ξ。
在锁相环内部,鉴相\鉴频器产生的相位误差信号V是由输入参考相位θ和反馈相位θ的差,乘上鉴相\鉴频器的增益K得到的:
V(S)=K [θ(S)-θ(S)]=Kθ(S)
这个相位误差电压通过环路滤波器产生了VCO的控制电压:
V(S)=V(S)F(S)
VCO的工作就像一个理想的积分器,它的传输函数是,则输出相位可以表示为
θ(S)=
输出相位被反馈,并通过一个N分频的环路分频器,产生了反馈相位θ:
θ(S)=
由此便可以得出锁相环的传输函数H(S)
H(S)==(1)
锁相环的传输函数具有低通特性。这意味着如果输入参考相位变化非常缓慢,输出相位将跟踪它的变化。
本文中锁相环采用如图3所示的环路滤波器,这是一个二阶滤波器。但C1的作用只是防止V的纹波干扰,它的取值一般为C2的1/10。由于这个原因,这个环路滤波器可以看作一阶滤波器,它的传输函数(S)可表示为:
F(S)=R+
代入式(1)中,得到:
H(S)=
=N (2)
由上式可以得出锁相环两个重要的参数:固有频率ω和阻尼系数ξ
ω= (3)
ξ= (4)
固有频率ω和阻尼系数ξ是锁相环系统级设计中两个关键的参数。使用S域坐标可以方便地说明它们的意义[3]。
我们可以看到,极点以θ=sin-1ξ的角度距离原点ω。阻尼系数ξ是稳定性的量度。如果ξ等于零,则极点位于虚轴上,系统将以ω的频率稳态振荡。当ξ增大,极点会移向左半平面,系统也因此变得稳定。在这种情况下,系统的脉冲响应是一个以ω频率的阻尼振荡。阻尼系数ξ越大,系统越稳定,但系统的稳态时间也越长。为了在两者之间折中,我们取ξ==0.707。
固有频率和阻尼系数同样影响到锁相环的环路带宽。锁相环的3-dB带宽为[4]:
ω=ω
其中,α等于:
α=2ξ+1-4ξ-
在整个锁相环中,压控振荡器是最大噪声源,而且它的噪声具有高通特性。为了抑制VCO噪声,一般将锁相环的3-dB带宽选取得稍大一些。在本论文中,锁相环的3-dB带宽等于1 MHz。固有频率ω和阻尼系数ξ这两个参数确定下来后,我们可以由它们代入式(3)(4)解出环路滤波器的参数C1、C2、R2。
3子模块设计
3.1 鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LPF)的设计
图5所示的电路图包括了鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)和环路滤波器(LPF)。本文采用的VCO随着控制电压的升高,频率是降低的。故在电荷泵中,dn信号为高时,环路滤波器中的电容放电,使控制电压下降,VCO频率升高;而up控制上面的开关,当其有效时,环路滤波器中的电容充电,VCO频率降低。
在电荷泵的电路设计中,由于模拟电路采用的电源电压为3.3 V,因此采用共源共栅的电流镜来减小Icharge和Idischarge之间的失配。同时,为了降低时钟馈通效应,以及开关管m0、m1、m6、m7的沟道电荷注入效应,在电路中增加开关管m2、m3、m4、m5,并且开关管m0、m1、m6、m7选用最小的沟道长度,在其满足通过电流源的电流的条件下宽长比尽可能小。采用单位增益放大器使得Vc与节点C的电压保持一定,从而降低Vc和节点A,B的电荷分享效应。
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3.2 压控振荡器(VCO)
现代CMOS工艺中,环型振荡器应用广泛,而且偶数级延时单元构成的环型振荡器可以方便地产生同相和正交相输出信号,不需要多相滤波器等后续处理电路[5]。所以本文采用四级延迟单元组成的环形振荡器,并且用控制电压Vc控制延迟单元的延迟时间,如图6所示。
锁相环结构中,产生相位噪声的最主要模块是VCO,所以VCO必须对电源电压和衬底噪声不敏感,差分缓冲级(Differential Buffer Stage)延迟单元正好可以满足这个要求,每个延迟单元包含一组源极耦合的差分对,其负载由栅漏短接的PMOS管和用VBP偏置的同样尺寸的两个PMOS管并联组成。通过改变的大小可以改变延迟单元负载阻抗的VBP大小,从而改变了延迟单元的延时。
采用单个MOS管作为延迟单元的可调电阻负载,负载一般都是非线性的,非线性负载会将共模噪声转变为差模噪声,从而影响到延迟时间。而图6中延迟单元的负载为两个MOS管并联组成,其电流电压特性关于电压摆幅的中点对称,由于其具有对称性,虽然也是非线性的,可将一阶耦合项消除掉,只留下高阶项,从而较大程度上可以减小电源上的共模噪声所引起的抖动。
另外,为了降低电源电压噪声对环形振荡器的影响,本文采用负反馈的动态偏置方式来对延迟单元进行偏置,如图6所示。该偏置电路由一个运放和两个半镜像电路组成,由运放输出产生的VBN动态地调整流过镜像电路和延迟单元的电流,直到VA、VBP和Vc相等,负反馈有效地提高了电流源的输出阻抗,使其电流和电源电压和衬底电压无关。同时,由于采用了自偏置技术,此延迟单元对电源噪声和衬底噪声不敏感,且不需要额外的带隙基准来对运放和延迟单元进行偏置。
3.3 50%占空比转换电路
USB 2.0所要求的时钟占空比为50%,需要在VCO的输出加一个输出占空比为50%的转换电路。传统的做法是在VCO的输出加一个2分频器电路[6]。采用该种方法将使VCO的工作频率是输出频率的两倍,这将限制最大的输出频率。为此,本论文采用一个双端变单端的转换电路,该电路同样能输出一个占空比为50%的方波,而且VCO的工作频率无需是输出频率的两倍。电路如图7所示,它包括两个反相NMOS差分对放大器、两个PMOS共源放大器和一个NMOS电流镜。由于两个NMOS差分对的电流和VCO延迟单元的偏置电流一样,所以该NMOS差分对放大器能够准确地接收VCO延迟单元输出的共模电压,NMOS差分对放大器对信号进行放大并给PMOS共源放大器提供一个直流偏置电压,PMOS共源放大器再对信号进行放大并通过一个NMOS电流镜转换成单端输出,实现双端转单端的功能,并且输出占空比为50%。
4整体仿真结果
在前文子电路分析与设计的基础上,采用CSM 0.18μm CMOS模型对整体电路进行了仿真。其中,输入参考频率Fref =12 MHz,分频器N = 40,输出频率为12MHz*40 = 480 MHz。图8为锁相环版图和输出抖动图,从图中看到,在锁相环输出频率为480 MHz时,峰峰抖动是5.01 ps。整个芯片中模拟电路用3.3 V供电,数字电路用1.2 V供电,功耗仅为 8.3 mW。
5总结
本文以“自顶而下”的方法设计了一款480 MHz、用于USB 2.0的时钟产生功能的、低噪声、低功耗CMOS锁相环。本文首先从锁相环的数学模型入手,缜密地推导出了锁相环的传输函数和两个对锁相环性能有巨大影响的参数:固有频率ωn和阻尼系数ξ;接着详细分析了构成锁相环的各个子电路:鉴频/鉴相器、电荷泵、压控振荡器等。最后将整个锁相环进行了整体仿真。仿真结果表明,在输出频率为480 MHz时,峰峰值抖动仅为5.01 ps,功耗仅为8.3 mW。设计完全可以满足USB 2.0时钟的要求。
参考文献
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[2] F. M. Gardner, Phaselock Techniques, 2nd Edition. John Wiley & Sons, New York, NY 1979.
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