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關(guān)鍵詞：數(shù)模結(jié)合 綜合性實(shí)驗(yàn) 數(shù)控風(fēng)扇 數(shù)字溫度計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）08（b）-0090-02

數(shù)字電路課程和模擬電路課程是電子學(xué)領(lǐng)域的兩門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解這兩門(mén)課程的理論知識(shí)及進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)“以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，以綜合應(yīng)用為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)造性思維為重點(diǎn)”的培養(yǎng)目標(biāo)，近年來(lái)，深圳大學(xué)信息工程學(xué)院將數(shù)字電路和模擬電路教學(xué)都放在了大學(xué)二年級(jí)上學(xué)期開(kāi)展，同時(shí)將數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)室和模擬電路實(shí)驗(yàn)室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生加深電子學(xué)領(lǐng)域的理論認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合動(dòng)手能力建立了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍。相應(yīng)的，這兩門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也進(jìn)行了改進(jìn)，增加了數(shù)模結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本文以數(shù)控迷你小風(fēng)扇和數(shù)字溫度計(jì)為例，具體闡述數(shù)模復(fù)用實(shí)驗(yàn)室綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 數(shù)模結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)和模擬電路實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展一般都是以特定的目的、孤立的功能單元而開(kāi)設(shè)。數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)包括各種常用芯片的功能測(cè)試及簡(jiǎn)單應(yīng)用，不涉及任何模擬電路部分；模擬電路實(shí)驗(yàn)包括分立元件（三極管）放大電路和集成運(yùn)算放大電路的性能及簡(jiǎn)單運(yùn)用，不涉及任何數(shù)字電路部分。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案存在以下兩大問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)的目的一般都是理論知識(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，缺少對(duì)學(xué)生興趣的考慮，不能激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力；二是數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)與模擬電路實(shí)驗(yàn)“各自為政”，致使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后感到知識(shí)不連貫，不能綜合理解和運(yùn)用數(shù)字電路和模擬電路的知識(shí)體系，以至于很難達(dá)到融會(huì)貫通，學(xué)以致用的目的。

基于以上問(wèn)題，數(shù)模綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是興趣主動(dòng)性；二是數(shù)模綜合性。古代教育家孔子曾說(shuō)過(guò)：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者”。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的興趣主動(dòng)性，使學(xué)生愿意開(kāi)始干，愿意投入干，干完后有成就感，就能起到事半功倍的教學(xué)效果。在興趣的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生對(duì)完成實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性更強(qiáng)，對(duì)所學(xué)數(shù)字電路理論知識(shí)和模擬電路理論知識(shí)的融會(huì)貫通性就會(huì)更好，從而能夠保證綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到最初的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的，即加深學(xué)生的理論認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

體現(xiàn)數(shù)模綜合性設(shè)計(jì)原則的實(shí)驗(yàn)應(yīng)包括數(shù)字電路部分、模擬電路部分、以及數(shù)模（模數(shù)）轉(zhuǎn)換電路部分。一般有兩種形式，如圖1、圖2所示。在數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）綜合實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)輸入數(shù)字控制信號(hào)，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇遙控器，該信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬信號(hào)都比較微弱，無(wú)法驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行裝置，因此，該微弱信號(hào)需要再通過(guò)模擬放大電路，進(jìn)行電流或者電壓等功率放大，最終驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行系統(tǒng)，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。在模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）綜合實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)采集外界環(huán)境中的模擬信號(hào)信息，如風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等，一般，傳感器采集到的信號(hào)比較微弱，需要通過(guò)模擬放大電路進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將該信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示。模擬放大電路不僅能放大模擬信號(hào)，還能夠減小模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分的轉(zhuǎn)換誤差，從而更精確的進(jìn)行數(shù)字顯示。

2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)控迷你小風(fēng)扇的設(shè)計(jì)

風(fēng)扇在現(xiàn)實(shí)生活中普遍使用，學(xué)生對(duì)這個(gè)項(xiàng)目不會(huì)產(chǎn)生陌生感，而且該項(xiàng)目具有很大實(shí)用性，容易學(xué)生的興趣和主動(dòng)性。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求是：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)控迷你小風(fēng)扇，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制通過(guò)數(shù)字輸入。電路設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。參考電路設(shè)計(jì)如圖4所示。大二學(xué)生還沒(méi)有接觸過(guò)鍵盤(pán)輸入控制電路，因此，本項(xiàng)目采用自鎖式開(kāi)關(guān)這種簡(jiǎn)單的器件進(jìn)行數(shù)字輸入控制。例如，希望轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到100轉(zhuǎn)/分，就可以利用8個(gè)自鎖式開(kāi)關(guān)輸入“01100100”，開(kāi)為“1”，關(guān)為“0”。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片：根據(jù)輸入的八位二進(jìn)制，輸出該二進(jìn)制所代表的電流值?？驁D中的驅(qū)動(dòng)部分對(duì)應(yīng)電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)射極跟隨器，輸入微電流控制發(fā)射極輸出電壓，在發(fā)射極端接負(fù)載小風(fēng)扇，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)。三極管可以采用最普通的9013。

3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

溫度計(jì)在日常生活中也很多見(jiàn)。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)。為了保護(hù)大二學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，不讓他們產(chǎn)生畏難情緒，測(cè)量溫度范圍定位20～29攝氏度。設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。十進(jìn)制的“2”為固定數(shù)字，學(xué)生只要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)溫度個(gè)位數(shù)的顯示即可，參考電路設(shè)計(jì)如圖6所示。溫度傳感器LM35可以探測(cè)周?chē)h(huán)境溫度從而輸出不同電壓，輸出的電壓值隨溫度的變化呈線性變化，例如，20攝氏度，LM35輸出0.20 V，25攝氏度，LM35輸出0.25 V。LM741運(yùn)算放大器電路部分雖然沒(méi)有電壓放大，但是增加了電路的帶載能力，增強(qiáng)了模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的輸入穩(wěn)定性。ADC 0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片根據(jù)輸入的電壓值，輸出代表其電壓值的八位二進(jìn)制。74LS573鎖存器：OE腳為使能端，LE為鎖存端，當(dāng)LE為1時(shí)，D端的數(shù)據(jù)輸出到O端，當(dāng)LE為0時(shí)，D端的數(shù)據(jù)無(wú)法輸出到O端，O端輸出上一個(gè)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。74LS283全加器對(duì)輸入的四位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加減法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼功能。74LS48根據(jù)輸入的四位二進(jìn)制數(shù)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，顯示相應(yīng)數(shù)字（0～9）。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)模結(jié)合的綜合性實(shí)驗(yàn)可以促進(jìn)學(xué)生電路領(lǐng)域的理論認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。本文作者所在的深圳大學(xué)信息工程學(xué)院將數(shù)電、模電實(shí)驗(yàn)室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實(shí)驗(yàn)室，為數(shù)模綜合性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展提供了良好的環(huán)境和氛圍。本文提出了數(shù)模綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則，并提供了實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)的兩個(gè)項(xiàng)目供兄弟院校電學(xué)實(shí)驗(yàn)室參考，希望能起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 周靜，劉杰.數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的綜合實(shí)驗(yàn)研究[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，16（3）：115-118.

[2] 陳林，潘旭，陳喬，等.虛擬儀器技術(shù)在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（8）：83-86.

[3] 王美玲，付佳，肖煊.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 ―― 數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（9）：125-127.

篇2

關(guān)鍵詞：集成電路專(zhuān)業(yè)；實(shí)踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)?！秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了集成電路專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。然而，目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。其主要原因是一些高校對(duì)集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠，技能培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容不明確，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強(qiáng)集成電路專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)

集成電路專(zhuān)業(yè)是一門(mén)多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)。其人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，以及集成電路制造的整個(gè)工藝流程，掌握集成電路設(shè)計(jì)基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具有集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測(cè)試及電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。

根據(jù)集成電路專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們明確了集成電路專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)能力為：模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、射頻集成電路設(shè)計(jì)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)方面。圍繞這四個(gè)方面的核心能力，集成電路專(zhuān)業(yè)人才實(shí)踐技能培養(yǎng)的主要目標(biāo)應(yīng)確定為：掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具備模擬集成電路設(shè)計(jì)能力、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、射頻集成電路設(shè)計(jì)能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)能力以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。

二、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號(hào)處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以及電路分析實(shí)驗(yàn)等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識(shí)，具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。其課程主要有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計(jì)、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設(shè)計(jì)能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、集成電路工藝實(shí)驗(yàn)和集成電路版圖設(shè)計(jì)等。

4.模擬集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路CAD設(shè)計(jì)、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計(jì)方法和混合集成電路設(shè)計(jì)等。此外，還包括Synopsis認(rèn)證培訓(xùn)相關(guān)課程。

5.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、硬件描述語(yǔ)言、VLSI測(cè)試技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)綜合和時(shí)序分析等。

6.射頻集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、電磁場(chǎng)技術(shù)、電磁場(chǎng)與

天線和通訊原理等。

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認(rèn)識(shí)規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練，既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)取的科學(xué)精神，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又要保證基礎(chǔ)，注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上，應(yīng)減少緊隨理論課開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，增加綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評(píng)估的機(jī)會(huì)，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，加大實(shí)驗(yàn)室軟、硬件建設(shè)力度。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè)，制訂修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件，修訂完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和指導(dǎo)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，科學(xué)安排課程實(shí)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給學(xué)生充分的自由空間，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考應(yīng)該怎樣做，使實(shí)驗(yàn)成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來(lái)豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，如借助實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)，利用仿真技術(shù)，加強(qiáng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，使學(xué)生增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。高水平的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍建設(shè)的制度，對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱(chēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，從職稱(chēng)、待遇等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以?xún)A斜，保證實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實(shí)習(xí)基地建設(shè)，增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。開(kāi)展校內(nèi)外實(shí)習(xí)是提高學(xué)生實(shí)踐技能的重要手段。

實(shí)習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐技能的重要場(chǎng)所，對(duì)集成電路專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實(shí)力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè)，給能夠提供實(shí)習(xí)場(chǎng)所并愿意支持學(xué)校完成實(shí)習(xí)任務(wù)的單位掛實(shí)習(xí)基地牌匾。另外，可以把企業(yè)請(qǐng)進(jìn)來(lái)，聯(lián)合構(gòu)建集成電路專(zhuān)業(yè)校內(nèi)實(shí)踐基地，把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無(wú)縫聯(lián)接。

5.重視畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是集成電路專(zhuān)業(yè)教學(xué)中最重要的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作一般都被安排在最后一個(gè)學(xué)期，此時(shí)學(xué)生面臨找工作和準(zhǔn)備考研復(fù)試的問(wèn)題，畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和質(zhì)量有時(shí)很難保證。為了進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級(jí)上半學(xué)期就開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)槟菚r(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專(zhuān)業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，在此時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面可以和專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來(lái)，另一方面便于指導(dǎo)教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育和督促。

選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)選題來(lái)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向和主要內(nèi)容，是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定著畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。因此教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計(jì)題目開(kāi)始。集成電路專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向，在選題過(guò)程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以讓學(xué)生們適當(dāng)?shù)貐⑴c教師的科研活動(dòng)，以激發(fā)其專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高實(shí)踐能力。

6.全面考核評(píng)價(jià)，科學(xué)檢驗(yàn)技能培養(yǎng)的效果。實(shí)踐技能考核是檢驗(yàn)實(shí)踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核，實(shí)踐教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對(duì)實(shí)踐教學(xué)的考核，影響了實(shí)踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，每個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的考核，既要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，也要加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的考核。

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進(jìn)行評(píng)價(jià)；事后考核是指實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這兩部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課考核成績(jī)，并于期末計(jì)入課程總成績(jī)。這樣做使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)課效果。此外，還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)考核。

7.借助學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新能力。集成電路專(zhuān)業(yè)的學(xué)科競(jìng)賽是通過(guò)針對(duì)基本理論知識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力設(shè)計(jì)的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競(jìng)賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競(jìng)賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)完成競(jìng)賽任務(wù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神。

在參加競(jìng)賽的整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的若干門(mén)專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行回顧，靈活運(yùn)用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設(shè)計(jì)思想和解決問(wèn)題的辦法，既檢驗(yàn)了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又促使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過(guò)考察學(xué)生在參賽過(guò)程中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，認(rèn)真總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn)，分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題和不足，能夠相應(yīng)地改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容，有利于提高技能教學(xué)的有效性。

此外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目，通過(guò)這些項(xiàng)目的研究可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁穎，等.依托專(zhuān)業(yè)特色，培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J]. 電子世界，2012（1）.

[2]袁穎，等.集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)課程體系的研究[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009（6）.

[3]李山，等.以新理念完善工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式[J]. 高教研究與實(shí)踐，2011（1）.

[4]劉勝輝，等.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程體系研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2008（22）.

篇3

【關(guān)鍵詞】Pspice 模擬電子電路 電子電路設(shè)計(jì)

在電氣、電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)中，模擬電子電路設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)的技術(shù)課程，其理論知識(shí)較為抽象且電路的原理較為復(fù)雜，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較困難，教師也難以教好。本文提出將Pspice應(yīng)用在模擬電子電路設(shè)計(jì)中，有了該軟件，就等于有了電路以及實(shí)驗(yàn)室，完美地將理論與實(shí)踐結(jié)合，為教師和學(xué)生提供便利。

1 Pspice軟件概述

Pspice軟件由Schematics（電路模擬器）、Pspice（仿真軟件的數(shù)據(jù)處理器）、Probe（軟件的圖形后期處理器）、Stmed（產(chǎn)生信號(hào)的工具）、Parts（為器件建立模型的工具）和Pspice Optimizer（軟件的優(yōu)化設(shè)置工具）等組成，能夠提供強(qiáng)大的電路圖繪制、電路模擬仿真、圖形后期處理等功能。

Pspice包括以下主要功能：直流特性分析，其中包囊直流靜態(tài)工作點(diǎn)分析、直流靈敏度分析、直流掃描分析以及直流小信號(hào)傳遞函數(shù)值分析；交流掃描分析，包括頻率特性分析和噪聲分析；瞬態(tài)特性分析；蒙特卡羅分析；溫度特性和參數(shù)掃描分析；最壞情況分析等。

在設(shè)計(jì)電子電路期間，以既定的功能及技術(shù)參數(shù)來(lái)制定設(shè)計(jì)方案，可以應(yīng)用Pspice模擬和連接電路并檢測(cè)電路設(shè)計(jì)有無(wú)達(dá)到預(yù)期效果，也可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)電路的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，不斷測(cè)試、觀察輸出的波形，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以便取得電路的最優(yōu)技術(shù)指標(biāo)，為電路設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性評(píng)價(jià)提供便利。此外，還能夠分析容差、敏捷性、最壞狀況、溫度特性等，這些都是傳統(tǒng)的方法難以完成的，還能夠比較各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，方便選擇最優(yōu)的方案，使電路設(shè)計(jì)最優(yōu)化。

2 Pspice軟件的仿真實(shí)例

Pspice軟件在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以提高教學(xué)效率，仿真電路的步驟大致分為五步：第一，繪制電路圖；第二，分析電路的特性和仿真參數(shù)；第三，仿真測(cè)驗(yàn)；第四，顯示仿真的結(jié)果；第五，分析并輸出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下面對(duì)Pspice軟件的仿真實(shí)例進(jìn)行分析。

2.1 限幅電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

限幅電路的示意圖如圖1所示，二極管的型號(hào)為DIN4148，電阻為1kΩ，電源電壓為3伏特，當(dāng)輸入電壓達(dá)到6sin wt的時(shí)候，電路要達(dá)到限制輸入電壓幅值的目的。

設(shè)置直流掃描分析以及瞬態(tài)分析，得出輸入電壓Ui以及輸出電壓U0的波形，如圖2所示，可見(jiàn)電路對(duì)輸入電壓幅值的限制效果。

在限幅電路的瞬態(tài)分析結(jié)果示意圖中可見(jiàn)（圖3），當(dāng)輸入的電壓超出固定范圍時(shí)，超出的部分就會(huì)被截止，這樣就能使信號(hào)的電壓在一定的幅值內(nèi)，防止電路受信號(hào)電壓的影響出現(xiàn)故障。

2.2 RC正弦振蕩電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

RC振蕩電路在電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，振蕩電路在自動(dòng)進(jìn)行振蕩的過(guò)程中，其達(dá)到平衡的條件所花費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)極短，在課堂上，教師直接講授相關(guān)的理論會(huì)令學(xué)生難以在有限的課堂時(shí)間內(nèi)理解并掌握，因?yàn)閷W(xué)生難以根據(jù)抽象的理論想象出波形。就此，將Pspice運(yùn)用到其中，可以觀察出振蕩電路建立振蕩的過(guò)程以及振蕩器在穩(wěn)定之后的波形，同時(shí)，可以改變電阻或電容，觀察其對(duì)振蕩電路會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，更加便捷、直觀地掌握振蕩電路的設(shè)計(jì)原理及運(yùn)行原理。

3 總結(jié)

從上述的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中可知，在模擬電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用Pspice能夠使設(shè)計(jì)仿真的效果精準(zhǔn)且直觀形象，為電子電路的設(shè)計(jì)提供極大便捷。Pspice是應(yīng)用極廣的電路設(shè)計(jì)及分析軟件，具有繪制電路圖、模擬仿真電路、圖形后期處理等強(qiáng)大功能，在建立真實(shí)的電路之前，在該軟件上設(shè)計(jì)、繪制仿真電路，依據(jù)具體的需求來(lái)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，斷定電路設(shè)計(jì)是否科學(xué)、性能是否可靠、能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求、有無(wú)必要修改電路等，還可以對(duì)元件的變化會(huì)對(duì)電路造成怎樣的影響進(jìn)行綜合評(píng)估，同時(shí)也能對(duì)一些電路的特性進(jìn)行測(cè)量分析?？傊?，Pspice的應(yīng)用能夠?yàn)殡娮与娐返哪M仿真設(shè)計(jì)帶來(lái)很好的內(nèi)外部條件，幫助設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出最優(yōu)電路，提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的掌握速率，從根本上減少成本支出，使電路設(shè)計(jì)最優(yōu)化，提高電路性能的可靠性，是模擬電子電路設(shè)計(jì)中必不可少的仿真設(shè)計(jì)軟件。

參考文獻(xiàn)

[1]楊慧梅，朱勇.PSPICE仿真軟件在《低頻電子線路》教學(xué)中的應(yīng)用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（05）.

[2]付巍.Pspice在模擬電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2006（03）.

[3]段天睿，滕照宇，姚勇，李興紅.柔性線路板串?dāng)_Pspice仿真分析及應(yīng)用[J].安全與電磁兼容，2009（05）.

[4]宋國(guó)民，王寧，張愛(ài)云，周維.Pspice仿真平臺(tái)在共軌ECU設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代車(chē)用動(dòng)力，2009（03）

[5]周潤(rùn)景，張麗娜，王志軍.Pspice 電子電路設(shè)計(jì)與分析[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2011

篇4

關(guān)鍵詞：專(zhuān)家系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)；綜合測(cè)試系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP182文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)10-2237-05

Design on a Type of Ship Meteorological Instrument Comprehensive Testing System

MA Jun-yong，REN Yang-shan

(University Navy Maritime Security repair shop of Qingdao, Qingdao 266071,China）

Abstract: The ship meteorological instrument test system is designed for doing status testing and fault diagnosising for the ship meteorological instrument. fitted out in a certain warship.The system combine characteristics of advanced detection and signal processing technology, embedded technology, network control technology , the intelligent fault diagnosis technology based on expert system and the fuzzy theory. It achieved a quick testing and fault diagnosis for the ship meteorological instrument and sensors.

Key words: Expert System; embedded system; comprehensive testing system

船舶氣象儀為艦船導(dǎo)航系統(tǒng)和武器系統(tǒng)提供風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、降水量、能見(jiàn)度等氣象信息，是艦船安全航行和武器系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要保障設(shè)備。船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)是針對(duì)艦艇部隊(duì)列裝的某型船舶氣象儀進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷而研制的故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代先進(jìn)檢測(cè)和信號(hào)處理技術(shù)、嵌入式技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及基于專(zhuān)家系統(tǒng)和模糊理論的智能故障診斷技術(shù)等多項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶氣象儀主儀器及傳感器的快速測(cè)試和故障診斷，實(shí)現(xiàn)了船舶氣象儀各類(lèi)故障的快速識(shí)別和準(zhǔn)確定位，將故障定位到通道級(jí)和板卡級(jí)。

1總體設(shè)計(jì)思路

該綜合測(cè)試系統(tǒng)由信息處理終端和四個(gè)模塊組成。四個(gè)模塊分別是兩型主儀器檢測(cè)模塊和系列傳感器檢測(cè)模塊，其系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。信息處理終端及四個(gè)檢測(cè)模塊都采用嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。信息處理終端能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)及診斷任務(wù)分配、人機(jī)交互、結(jié)果顯示等功能；主儀器檢測(cè)模塊通過(guò)輸出各類(lèi)型的船舶氣象儀傳感器模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶氣象儀主儀器的狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷；傳感器檢測(cè)模塊通過(guò)模擬船舶氣象儀主儀器采集傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)傳感器狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷。為了實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)船舶氣象儀主儀器、傳感器及其接口的檢測(cè)和故障診斷，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有接口轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)不同規(guī)格的船舶氣象儀的接口轉(zhuǎn)換。

圖1船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)組成原理框圖

2系統(tǒng)組成

2.1測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1信息處理終端

船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)信息處理終端硬件系統(tǒng)組成框圖如圖2所示，由AVR嵌入式系統(tǒng)、人機(jī)交互單元、CAN總線接口電路、供電單元組成。

圖2信息處理終端硬件系統(tǒng)組成框圖

2.1.2主儀器檢測(cè)模塊

主儀器檢測(cè)模塊硬件組成框圖如圖3所示，由AVR嵌入式系統(tǒng)、模擬傳感器信號(hào)單元和CAN總線接口電路組成。其中模擬傳感器信號(hào)單元包括風(fēng)速信號(hào)模擬電路，風(fēng)向信號(hào)模擬電路，溫度、濕度信號(hào)模擬電路，氣壓信號(hào)模擬電路。

圖3主儀器檢測(cè)模塊硬件組成框圖

主儀器檢測(cè)模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖如圖4所示。AVR處理器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在比較匹配清零模式下可產(chǎn)生不同的頻率信號(hào)，據(jù)此用來(lái)模擬風(fēng)速信號(hào)。風(fēng)向信號(hào)是7路開(kāi)關(guān)量，由AVR單片機(jī)的7個(gè)I/O口模擬輸出。

溫度信號(hào)和濕度信號(hào)都是4～20mA的電流，模擬電路由兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換芯片及其電路組成。濕度信號(hào)的模擬電路與溫度信號(hào)相同。

氣壓信號(hào)是0～5V電壓，模擬電路由D/A轉(zhuǎn)換芯片和電流電壓轉(zhuǎn)化電路組成。D/A轉(zhuǎn)換芯片可產(chǎn)生4～20mA電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)250歐姆的精密電阻轉(zhuǎn)換成0～5V的電壓信號(hào)。

圖4主儀器檢測(cè)模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖

通信接口檢測(cè)硬件系統(tǒng)是主儀器檢測(cè)模塊的一部分，其組成框圖如圖5所示。通信單元包括RS232接口電路、RS422接口電路、RS485接口電路、CAN總線接口電路。

檢測(cè)通信接口電路結(jié)構(gòu)原理框圖如圖6所示。AVR單片機(jī)串口TTL電平經(jīng)過(guò)串口電平轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的串口信號(hào)。

圖5通信接口檢測(cè)電路組成框圖

圖6通信接口檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)原理框圖

2.1.3系列傳感器檢測(cè)模塊

系列傳感器檢測(cè)模塊硬件組成框圖如圖7所示，由AVR嵌入式系統(tǒng)、傳感器信號(hào)處理單元和CAN總線接口電路組成。其中傳感器信號(hào)處理單元包括風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路，風(fēng)向信號(hào)調(diào)理電路，溫度、濕度信號(hào)調(diào)理電路，降水量信號(hào)調(diào)理電路，氣壓信號(hào)調(diào)理電路。

圖7系列傳感器檢測(cè)模塊硬件組成框圖

系列檢測(cè)傳感器模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖如圖8所示。風(fēng)速信號(hào)是脈沖量，經(jīng)過(guò)濾波，送入AVR單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。風(fēng)向信號(hào)是7路開(kāi)關(guān)量，經(jīng)過(guò)施密特整形，然后與AVR單片機(jī)的I/O口相連。

2.2軟件設(shè)計(jì)

船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)信息處理終端軟件包括操作軟件和診斷軟件兩部分，操作軟件主界面有三種工作模式：檢測(cè)主儀器、檢測(cè)傳感器、系統(tǒng)自檢。開(kāi)機(jī)后，顯示屏顯示主菜單界面，如圖9所示。操作按鍵，可選擇其中的一種工作模式。信息處理終端和檢測(cè)模塊之間的通信采用CAN總線通信。

1）信息處理終端

信息處理終端操作軟件是該綜合測(cè)試系統(tǒng)的控制核心，提供人機(jī)交互界面和操作按鍵，響應(yīng)用戶(hù)的操作命令，顯示檢測(cè)信息。信息處理終端主程序流程框圖如圖10所示。

圖8系列傳感器檢測(cè)模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖

圖9主菜單界面示意圖

圖10主儀器主程序流程框圖

2）傳感器檢測(cè)模塊

傳感器檢測(cè)模塊能夠按照主儀器發(fā)來(lái)的指令采集風(fēng)、溫濕度、氣壓、降水量等傳感器的信號(hào)，采樣間隔為1次/2秒，并把計(jì)算處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線上，供主儀器查詢(xún)接收。檢測(cè)傳感器模塊主程序流程框圖如圖11所示。

圖11傳感器檢測(cè)模塊主程序流程框圖

3）主儀器檢測(cè)模塊

主儀器檢測(cè)模塊能夠按照主儀器發(fā)來(lái)的指令模擬輸出低、中、高三檔傳感器信號(hào)，傳感器信號(hào)包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓；能夠按照主儀器發(fā)來(lái)的指令對(duì)電路板進(jìn)行檢測(cè)，這些電路板包括STD90386板、STD9388板、STD9372板、STD9488板。主儀器檢測(cè)模塊主程序流程框圖如圖12所示。

圖12主儀器檢測(cè)模塊主程序流程框圖

3采用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于D-S證據(jù)理論的多傳感器信息融合技術(shù)

充分利用不同時(shí)間或空間的多傳感器信息資源，采樣計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)序獲取的多傳感器檢測(cè)信息在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合、支配和使用，獲得對(duì)被測(cè)目標(biāo)的一致性解釋與描述，以完成所需的檢測(cè)、決策和估計(jì)任務(wù)，使系統(tǒng)獲得比它的各組成部分更優(yōu)越的性能。利用Dempester-Shafer(D-S)證據(jù)可處理由不知道所引起的不確定性。它用信任區(qū)間描述傳感器的信息，不但表示了信息的已知性和確定性，而且能夠區(qū)分未知性和不確定性。多傳感器信息融合時(shí)，將傳感器采集的信息作為證據(jù)，在決策目標(biāo)集上建立一個(gè)相應(yīng)的基本信度分配，在同一決策框架下合并為一個(gè)新的證據(jù)體。

目前列裝的船舶氣象儀型號(hào)、傳感器型號(hào)、主儀器與傳感器接口類(lèi)型、主儀器與上級(jí)系統(tǒng)通信協(xié)議及接口等物理狀態(tài)繁雜，為對(duì)這些狀態(tài)不同的船舶氣象儀主儀器及傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和故障診斷，采用基于D-S證據(jù)理論的多傳感器信息融合技術(shù)，對(duì)各種各類(lèi)型傳感器及其信號(hào)進(jìn)行有效融合，提高了系統(tǒng)測(cè)試的泛化能力。

3.2基于徑向基概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣象參數(shù)狀態(tài)識(shí)別技術(shù)

根據(jù)大氣基本物理狀態(tài)的宏觀物理量變化規(guī)律，氣象要素之間存在某種顯式或隱式關(guān)系，可以對(duì)所觀測(cè)的同一時(shí)刻下的各個(gè)要素值進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，以識(shí)別出參數(shù)中的某一參數(shù)故障或非正常值，基于這種思想啟示，研究出了基于徑向基概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣象參數(shù)狀態(tài)識(shí)別技術(shù)，利用徑向基概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RBPNN）實(shí)現(xiàn)氣象要素觀測(cè)數(shù)據(jù)映射，將狀態(tài)變量顯式地表達(dá)在代價(jià)泛函中，設(shè)計(jì)算法使計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)對(duì)已知數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，找到數(shù)據(jù)內(nèi)在的相互依賴(lài)關(guān)系，從而對(duì)未知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)或?qū)ζ湫再|(zhì)進(jìn)行判斷。

在實(shí)際在線學(xué)習(xí)過(guò)程中，將風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓等實(shí)時(shí)參數(shù)作為識(shí)別模型的輸入，輸出為每個(gè)參數(shù)的狀態(tài)識(shí)別，即對(duì)每個(gè)參數(shù)是否為奇異值進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)離線和在線的學(xué)習(xí)，即可可靠地識(shí)別參數(shù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)奇異值進(jìn)行有效識(shí)別。該技術(shù)的研制成功，可以實(shí)時(shí)地對(duì)任一時(shí)刻獲取的一組氣象要素參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，從而有效地對(duì)存在故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

3.3基于故障樹(shù)模型和專(zhuān)家系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)

船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其故障診斷方法是在通過(guò)故障樹(shù)模型對(duì)故障進(jìn)行定性定量分析基礎(chǔ)上，利用船舶氣象儀的相關(guān)知識(shí)和領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障診斷。故障樹(shù)模型分析是可靠性分析中常用的定量和定性分析技術(shù)，其分析思路清晰、技術(shù)成熟，而專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究最活躍和廣泛的領(lǐng)域，該系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的仍智能功能系統(tǒng)，基于專(zhuān)家系統(tǒng)的自動(dòng)故障診斷系統(tǒng)能夠有效地獲取、傳遞、處理、再生和利用診斷信息，從而能夠?qū)Υ皻庀髢x行狀態(tài)識(shí)別和故障診斷，具有良好的通用性、開(kāi)放性、魯棒性和實(shí)用性。

4系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

該綜合測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，提供了不同的檢測(cè)模塊，模塊可即插即用方便組態(tài)，具有良好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性?？筛鶕?jù)實(shí)際需要在軟件和任何硬件的情況下，可以組成針對(duì)不同檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)診斷系統(tǒng)；也可以在不改變總體結(jié)構(gòu)的情況下方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)新型氣象儀的檢測(cè)功能，只需增加相應(yīng)的故障診斷接口和軟件即可實(shí)現(xiàn)，減少了新裝備綜合測(cè)試系統(tǒng)的重復(fù)研制和經(jīng)費(fèi)投入。

該綜合測(cè)試系統(tǒng)初步解決船舶氣象儀主儀器板卡、傳感器、連接線及連接件的檢測(cè)和故障診斷等問(wèn)題，為裝備修理廠（所）的裝備保障提供了快速故障診斷的工具，但在船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)的人工功效設(shè)計(jì)方面還需進(jìn)一步提高。

由于對(duì)該系統(tǒng)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)整理和采用時(shí)間的倉(cāng)促，自動(dòng)診斷的專(zhuān)家系統(tǒng)建立還不夠完善，為進(jìn)一步提高測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的專(zhuān)家診斷能力，還需要進(jìn)一步擴(kuò)充相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)知識(shí)，為智能化專(zhuān)家故障診斷功能的進(jìn)一步拓展提供方便。

5結(jié)束語(yǔ)

船舶氣象儀綜合測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，綜合了現(xiàn)代信號(hào)先進(jìn)檢測(cè)與信號(hào)處理技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及基于故障樹(shù)分析模型、專(zhuān)家系統(tǒng)和模糊理論的智能故障診斷等多項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該船舶氣象儀主儀器、傳感器的快速測(cè)試、并使全狀態(tài)氣象儀診斷實(shí)現(xiàn)在線化，具有良好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位，將故障定位到通道級(jí)和板卡級(jí)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，包括操作軟件和故障診斷軟件兩部分，操作軟件人機(jī)界面友好，使用方便。

該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶氣象儀板卡、傳感器、連接線及其連接件以及基地備件進(jìn)行有效檢測(cè)和故障診斷，對(duì)航海裝備的維修保障具有十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬偉民.多傳感器數(shù)據(jù)融合手冊(cè)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[2]盛兆順.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

篇5

集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，除了對(duì)員工的個(gè)人素質(zhì)和英語(yǔ)的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會(huì)對(duì)新員工做以下要求：熟悉半導(dǎo)體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設(shè)計(jì)，了解電路原理，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計(jì)人員除了懂得IC設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識(shí)[3]。正因?yàn)槠湫枰莆盏闹R(shí)面廣，而國(guó)內(nèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)這方面專(zhuān)業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計(jì)工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師，就成為各設(shè)計(jì)公司和獵頭公司爭(zhēng)相角逐的人才[4，5]。

二、針對(duì)企業(yè)要求的版圖設(shè)計(jì)教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計(jì)。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)是由自動(dòng)布局布線工具結(jié)合版圖驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)布局布線工具加載準(zhǔn)備好的由verilog程序經(jīng)過(guò)DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)文件和I/O的庫(kù)文件，它包括物理庫(kù)、時(shí)序庫(kù)、時(shí)序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計(jì)時(shí)，一是熟練使用自動(dòng)布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開(kāi)設(shè)這門(mén)課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)的設(shè)計(jì)，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)，因此對(duì)于初學(xué)者而言設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關(guān)重要。2.模擬版圖設(shè)計(jì)。在模擬集成電路設(shè)計(jì)中，無(wú)論是CMOS還是雙極型電路，主要目標(biāo)并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問(wèn)題。作為版圖設(shè)計(jì)者，更關(guān)心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關(guān)系，應(yīng)當(dāng)知道為什么差分對(duì)需要匹配，應(yīng)當(dāng)知道有關(guān)信號(hào)流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問(wèn)題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎(chǔ)上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說(shuō)仍然是一個(gè)問(wèn)題，但不再是壓倒一切的問(wèn)題。在模擬電路版圖設(shè)計(jì)中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)師作為前端電路設(shè)計(jì)師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導(dǎo)線是否有大電流流過(guò)等，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計(jì)。集成電路逆向設(shè)計(jì)其實(shí)就是芯片反向設(shè)計(jì)。它是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉。因此，對(duì)工藝了解的要求更高。反向設(shè)計(jì)流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗(yàn)證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗(yàn)證及后仿真等。設(shè)計(jì)公司對(duì)反向版圖設(shè)計(jì)的要求較高，版圖設(shè)計(jì)工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元電路工作原理。

三、教學(xué)實(shí)現(xiàn)

篇6

（1）理論講解

模擬電子技術(shù)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的學(xué)科，導(dǎo)致不少教師在授課時(shí)僅僅是做到了“知識(shí)的傳授者”。在課堂教學(xué)中，教材大多偏重理論，繁瑣的公式推導(dǎo)和大篇幅的分析，實(shí)踐示例不高，學(xué)生很難對(duì)此產(chǎn)生探究的興趣。

（2）定理驗(yàn)證

在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，定理的驗(yàn)證往往多于實(shí)際應(yīng)用。很多教師花相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間執(zhí)著于怎樣一步步推導(dǎo)出這個(gè)定理，滿(mǎn)黑板的數(shù)學(xué)公式或是一頁(yè)又一頁(yè)的PPT講解。精確的推導(dǎo)固然能完善學(xué)生的理性思維，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)定理的理解，但無(wú)形中卻弱化了其實(shí)際效能，以至于在遇到問(wèn)題時(shí)，往往腦子中一堆定理，卻不知該運(yùn)用哪一個(gè)來(lái)簡(jiǎn)化和解決實(shí)際問(wèn)題。

（3）教學(xué)實(shí)驗(yàn)

在所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中，大多是講完一章節(jié)的內(nèi)容，安排一次實(shí)驗(yàn)，各個(gè)章節(jié)自成體系，沒(méi)有考慮到實(shí)驗(yàn)的綜合聯(lián)系。而在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭餐雎詫W(xué)生的主體作用，一味的驗(yàn)證理論內(nèi)容，不利于學(xué)生獨(dú)立思考，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。綜合性或者系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)所占比例較少。

模擬電子技術(shù)的教學(xué)改革思考

（1）分析功能模塊、完善系統(tǒng)概念

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是綜合知識(shí)的運(yùn)用，通常是一個(gè)設(shè)計(jì)各功能模塊的系統(tǒng)，與常規(guī)教學(xué)中注重的分立知識(shí)點(diǎn)不同，需要在教學(xué)方法以及教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行改革，在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，不削弱基礎(chǔ)功能電路的分析設(shè)計(jì)，弱化器件內(nèi)部特征，引入系統(tǒng)與模塊的概念，并借助EDA軟件，提高學(xué)生的認(rèn)知性。其知識(shí)都是由一些重點(diǎn)前后呼應(yīng)、銜接而成。教師的一個(gè)很重要的作用就是引導(dǎo)學(xué)生把看似零散、分離的知識(shí)模塊組合成一個(gè)整體。例如在講解功率放大電路相關(guān)內(nèi)容時(shí)，可以從學(xué)生熟悉的擴(kuò)音系統(tǒng)入手，提出問(wèn)題：為什么經(jīng)過(guò)擴(kuò)音系統(tǒng)的聲音會(huì)變大，又是系統(tǒng)中的何種模塊發(fā)揮了怎樣的功能才使得聲音變大，讓學(xué)生首先有一個(gè)系統(tǒng)的概念。在這個(gè)基礎(chǔ)上引入功率放大的概念，放在擴(kuò)音系統(tǒng)這個(gè)具體的整體中闡述其組成元件、工作原理、主要技術(shù)指標(biāo)等相關(guān)內(nèi)容。這樣不僅能加深對(duì)功率放大電路的認(rèn)識(shí)，更是讓學(xué)生對(duì)擴(kuò)音系統(tǒng)有了深入的了解：信號(hào)提取電壓放大功率放大（如圖2所示），每個(gè)模塊各司其職，最后實(shí)現(xiàn)聲音變大的目標(biāo)。逐步引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，接觸并完善系統(tǒng)的概念，這一點(diǎn)在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中顯得尤為重要。

（2）參照競(jìng)賽命題、擴(kuò)充芯片知識(shí)

《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》中介紹了場(chǎng)效應(yīng)管放大電路、反饋放大電路、功率放大電路等多種放大電路，歷年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中也有不少題目涉及到“放大”的問(wèn)題：從最早的1995年的實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì)到2001年的高效率音頻功率放大器、2003年的寬帶放大器、2007年的程控濾波器再到2009年的寬帶直流放大器。但教材中涉及到放大電路的地方，都只是針對(duì)某個(gè)單獨(dú)的簡(jiǎn)化的特定電路模型進(jìn)行分析（如圖3所示的基本互補(bǔ)功率放大電路），以分立元件和單元電路為主，側(cè)重理論的分析、公式的推導(dǎo)，缺乏一定的專(zhuān)業(yè)背景和系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，學(xué)生普遍感受似懂非懂，往往造成會(huì)解題，但無(wú)法做到學(xué)以致用。目前普遍使用的模擬電子技術(shù)教材以分立元件為主，模擬集成電路元件為輔，介紹了部分典型集成芯片，對(duì)常用芯片或是新型芯片涉及較少。學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)電路時(shí)也往往首先想到分立器件，忽略集成器件，在完成電路設(shè)計(jì)上走了一些不必要的彎路。授課時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要，擴(kuò)充部分芯片知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生在遇到問(wèn)題時(shí)，知道用哪一類(lèi)的芯片可以簡(jiǎn)化問(wèn)題；知道怎樣查找資料、分析比較，在同類(lèi)中選擇出最合適芯片；知道針對(duì)某個(gè)特定芯片的具體研究設(shè)計(jì)。如圖4所示是由3片THS3091并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)功率放大電路，±15V供電時(shí)，最大輸出電壓峰值可達(dá)20V（根據(jù)器件數(shù)據(jù)資料，THS3091輸出電流最大可達(dá)350mA，可選擇多個(gè)器件并聯(lián)以達(dá)到具體要求），該電路可以作為寬帶直流放大器的后級(jí)功放實(shí)現(xiàn)放大信號(hào)的作用，并能在教學(xué)中鞏固電流與電壓反饋的內(nèi)容。同時(shí)，還可以將集成單運(yùn)放的THS3091與集成雙運(yùn)放的THS3092做對(duì)比，熟悉常見(jiàn)的放大器件并靈活選取。通過(guò)教材原理圖的傳統(tǒng)分析，結(jié)合芯片的應(yīng)用講解，延伸拓展，既加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，又培養(yǎng)了解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。

（3）倡導(dǎo)軟件仿真、強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力

目前模擬電子技術(shù)的教學(xué)方式多采用多媒體教學(xué)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)、視頻、元件展示等多種手段，一定程度上提高了教學(xué)效率。但作為一門(mén)綜合性很強(qiáng)的實(shí)踐性學(xué)科，僅僅認(rèn)真上課是不夠的。目前，我們?cè)诮虒W(xué)中已經(jīng)普遍采用Multisim仿真，課堂上所講的理論內(nèi)容，利用虛擬儀器與器件，隨即就能看到直觀的效果，令學(xué)生對(duì)電路運(yùn)行過(guò)程有更加形象的認(rèn)識(shí)。沿用圖2擴(kuò)音系統(tǒng)的例子，通過(guò)輸入信號(hào)和經(jīng)過(guò)功率放大后的輸出信號(hào)的對(duì)比，再結(jié)合教材已有的原理圖，教師就可以闡述整個(gè)功率放大電路的形象化過(guò)程。這樣可以減少實(shí)驗(yàn)課程中子模塊實(shí)驗(yàn)的比重，相對(duì)增加了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，促進(jìn)學(xué)生提高系統(tǒng)模塊的認(rèn)識(shí)與動(dòng)手能力。除此以外，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中心設(shè)立了開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在自己空余的時(shí)間進(jìn)入開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，探究、摸索自己感興趣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，把實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)習(xí)和研究的基地。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室也安排了值班老師，可以和學(xué)生一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論與改進(jìn)，讓更多感興趣的學(xué)生能夠體會(huì)到自主動(dòng)手的成果與樂(lè)趣。

（4）開(kāi)展知識(shí)講座、激發(fā)學(xué)生興趣

課堂中所能講解的知識(shí)總是有限的，而各種知識(shí)講座在豐富學(xué)生課余生活的同時(shí)又是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充。隨著全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽的普及和學(xué)生對(duì)其認(rèn)知度的提高，越來(lái)越多的學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)大賽滿(mǎn)懷期待，我們定期開(kāi)展一些與其相關(guān)的講座，如試題分析、專(zhuān)業(yè)輔導(dǎo)、寫(xiě)作培訓(xùn)等，激發(fā)學(xué)生的興趣，做到競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)。

總結(jié)

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引入仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參考所給的原理電路，可以自行修改實(shí)驗(yàn)電路、選擇元器件、設(shè)置相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行連接，有助于學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)電路，加深對(duì)電路原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解。仿真軟件眾多。PSpice（PopularSimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)軟件是側(cè)重于集成電路的通用模擬程序的簡(jiǎn)稱(chēng)。是較早出現(xiàn)的EDA（ElectronicDesignAutomatic，電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件之一，也是當(dāng)今世界上著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一，它是由Spice發(fā)展而來(lái)的面向PC機(jī)的通用電路模擬分析軟件?；蛘邞?yīng)用以Pspice為內(nèi)核功能擴(kuò)展的仿真軟件Multisim。該軟件是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI公司）推出的功能強(qiáng)大的電子電路仿真設(shè)計(jì)軟件。在Multisim內(nèi)集成了許多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等，設(shè)計(jì)者只需在所要觀察的節(jié)點(diǎn)放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時(shí)間圖”。

幾乎完全取代了電路和電子電路實(shí)驗(yàn)中的元件、面包板、信號(hào)源、示波器和萬(wàn)用表。但是也要注意，在仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)于一些學(xué)生應(yīng)該掌握的基本技術(shù)，例如元器件的識(shí)別、線路故障分析、布線工藝等方面的問(wèn)題不能夠得到很好的練習(xí)。畢竟實(shí)驗(yàn)仿真軟件用到的元器件和儀器都是理想的，而實(shí)際的元器件都存在一定的誤差。仿真結(jié)果和實(shí)際電路結(jié)果總會(huì)存在一定的差異。因此，必須開(kāi)設(shè)部分典型的硬件電路來(lái)彌補(bǔ)仿真實(shí)驗(yàn)的不足之處，從而保證實(shí)驗(yàn)效果。

2設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)

篇8

關(guān)鍵詞EDA技術(shù);電子工程

1EDA技術(shù)的基本概念

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫(xiě)，是從CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAT(計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試)和CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)的概念發(fā)展而來(lái)的。EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具，集數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形學(xué)、圖論與拓?fù)溥壿?、?jì)算數(shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科最新理論于一體，是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號(hào)處理的結(jié)晶。

2EDA技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

EDA技術(shù)的發(fā)展過(guò)程反映了近代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的一段歷史進(jìn)程，大致分為3個(gè)時(shí)期。

1)初級(jí)階段:早期階段即是CAD(Computer Assist Design)階段，大致在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn)，傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計(jì)印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費(fèi)大、制造周期長(zhǎng)。人們開(kāi)始借助于計(jì)算機(jī)完成印制電路板一PCB設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中高重復(fù)性的繁雜勞動(dòng)如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替，主要功能是交互圖形編輯，設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，解決晶體管級(jí)版圖設(shè)計(jì)、PCB布局布線、門(mén)級(jí)電路模擬和測(cè)試。

2)發(fā)展階段:20世紀(jì)80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段，即進(jìn)入到CAE(Computer Assist Engineering Design)階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，人們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軟件，將各個(gè)CAD工具集成為系統(tǒng)，從而加強(qiáng)了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該時(shí)期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。

3)成熟階段:20世紀(jì)90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，一個(gè)芯片上可以集成幾百萬(wàn)、幾千萬(wàn)乃至上億個(gè)晶體管，這給EDA技術(shù)提出了更高的要求，也促進(jìn)了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開(kāi)發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng)，這時(shí)出現(xiàn)了以高級(jí)語(yǔ)言描述、系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。

3EDA技術(shù)的特點(diǎn)

EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向，它的基本特征是采用高級(jí)語(yǔ)言描述，即硬件描述語(yǔ)言HDL(Hardware Description Language)，就是可以描述硬件電路的功能。信號(hào)連接關(guān)系及定時(shí)關(guān)系的語(yǔ)言。它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性，同時(shí)具有系統(tǒng)仿真和綜合能力，具體歸納為以下幾點(diǎn):

1)現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設(shè)計(jì)程序，從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化，避免“自底向上(Bottom-up)”設(shè)計(jì)過(guò)程使局部?jī)?yōu)化，整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。

2)HDL給設(shè)計(jì)帶來(lái)很多優(yōu)點(diǎn):①語(yǔ)言公開(kāi)可利用;②語(yǔ)言描述范圍寬廣;③使設(shè)計(jì)與工藝無(wú)關(guān);④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場(chǎng)編程，使設(shè)計(jì)便于交流、保存、修改和重復(fù)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級(jí)。

3)自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)過(guò)程中隨時(shí)可以進(jìn)行各級(jí)的仿真、糾錯(cuò)和調(diào)試，使設(shè)計(jì)者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以拋開(kāi)一些具體細(xì)節(jié)問(wèn)題，從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上，保證設(shè)計(jì)的高效率、低成本，且產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短、循環(huán)快。

4)可以并行操作，現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

4EDA技術(shù)的作用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

4.1驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性

設(shè)計(jì)方案確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，這只要確定系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案。仿真之后對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。這種量化分析方法對(duì)于提高工程設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的指導(dǎo)意義。

4.2電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對(duì)這種影響進(jìn)行全面的分析，也就很難實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計(jì)分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性，便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4.3實(shí)現(xiàn)電路特性的模擬測(cè)試

電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，大量的工作是數(shù)據(jù)測(cè)試和特性分析。但是受測(cè)試手段和儀器精度所限，測(cè)試問(wèn)題很多。采用EDA技術(shù)后，可以方便地實(shí)現(xiàn)全功能測(cè)試。

5EDA技術(shù)的軟件

目前EDA技術(shù)的軟件很多，如EWB、PROTELL等。

1)EWB(Electronics Workbench)軟件。EWB是基于PC平臺(tái)的電子設(shè)計(jì)軟件，由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制開(kāi)發(fā)，該軟件具有以下特點(diǎn):①集成化工具:一體化設(shè)計(jì)環(huán)境可將原理圖編輯、SPICE仿真和波形分析、仿真電路的在線修改、選用虛擬儀器、借助14種分析工具輸出結(jié)果等操作在一個(gè)集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強(qiáng)化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)/模混合元件。自動(dòng)插入信號(hào)轉(zhuǎn)換界面，支持多級(jí)層次化元件的嵌套，對(duì)電路的大小和復(fù)雜沒(méi)有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號(hào)，打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)就會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標(biāo)點(diǎn)擊一拖動(dòng)界面，點(diǎn)一點(diǎn)自動(dòng)連線。分層的工作環(huán)境，手工調(diào)整元器件時(shí)自動(dòng)重排線路，自動(dòng)分配元器件的參考編號(hào)，對(duì)元器件尺寸大小沒(méi)有限制。④分析:虛擬測(cè)試設(shè)備能提供快捷、簡(jiǎn)單的分析。主要包括直流工作點(diǎn)、瞬態(tài)、交流頻率掃描、付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。⑤設(shè)計(jì)文件夾:同時(shí)儲(chǔ)存所有的設(shè)計(jì)電路信息，包括電路結(jié)構(gòu)、SHCE參數(shù)、所有使用模型的設(shè)置和拷貝。全部存放在一個(gè)設(shè)計(jì)文件中，便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標(biāo)準(zhǔn)的SPICE網(wǎng)表，既可以輸入其他CAD生成的SHCE網(wǎng)絡(luò)連接表并行成原理圖供EWB使用，也可以將原理圖輸出到其他PCS工具中直接制作線路板。

2)PROTEL軟件。廣泛應(yīng)用的Protel99主要分為兩大部分:用于電路原理圖的設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced Schematic)和用于印刷電路板設(shè)計(jì)的印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Advanced PCB)。

篇9

關(guān)鍵詞：測(cè)控技術(shù)與儀器；實(shí)踐教學(xué)；軟件輔助

作者簡(jiǎn)介：王莉（1973-），女，河南洛陽(yáng)人，河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，副教授。（河南 鄭州 450001）

基金項(xiàng)目：本文系河南工業(yè)大學(xué)高等教育研究資助項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）02-0170-02

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)三大支柱之一，它的地位日益凸現(xiàn)出來(lái)，使得測(cè)控類(lèi)專(zhuān)業(yè)的規(guī)模和學(xué)科發(fā)展空間空前擴(kuò)大，全國(guó)設(shè)置測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)的院校從1996年的30多所發(fā)展到2013年200余所，我國(guó)還專(zhuān)門(mén)成立儀器儀表類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)。在此背景下，社會(huì)對(duì)測(cè)控類(lèi)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)人才的需求也日益旺盛，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的要求也越來(lái)越高。測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)是河南工業(yè)大學(xué)于2008年創(chuàng)建的本科新專(zhuān)業(yè)，2009年首屆招生62人，2013年招生120人。實(shí)踐教學(xué)是專(zhuān)業(yè)建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，迫切需要對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行探索和研究，以培養(yǎng)學(xué)生在測(cè)控技術(shù)方面的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為我國(guó)多行業(yè)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。

一、測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式與特色

測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)是多學(xué)科交叉融合的專(zhuān)業(yè)，知識(shí)面非常廣，涉及測(cè)量與控制技術(shù)、儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。學(xué)院本著“寬專(zhuān)業(yè)、厚基礎(chǔ)、重能力”的培養(yǎng)宗旨，旨在培養(yǎng)從事信息測(cè)量與控制工程、糧食工程、電子工程等領(lǐng)域有關(guān)的信息處理、工業(yè)檢測(cè)、智能儀器及傳感技術(shù)等方面的研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，從“硬”課、“軟”課兩條主線貫穿設(shè)置了培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，制定了課程體系?！坝病闭n程主要包括“電路”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”、“傳感器原理”、“測(cè)控電路”、“測(cè)控儀器設(shè)計(jì)等主干課程；“軟”課程培養(yǎng)上主要包括“自動(dòng)控制理論”、“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”、“測(cè)試信息處理”、“虛擬儀器原理”等主干課程，最終通過(guò)課程設(shè)計(jì)、集中實(shí)踐等教學(xué)環(huán)節(jié)將所學(xué)課程融合貫穿，完成專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

二、實(shí)踐教學(xué)改革方法與措施

1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)課時(shí)分配調(diào)整

測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)實(shí)踐培養(yǎng)將傳統(tǒng)的“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”改為“結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的人才。因此，學(xué)院整合實(shí)驗(yàn)室資源，在電工電子實(shí)驗(yàn)中心等學(xué)院平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，對(duì)測(cè)控專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行充分建設(shè)。目前，已有傳感器與檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐等實(shí)驗(yàn)室，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)具備如下特征：

（1）多學(xué)科綜合。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在設(shè)置上盡可能涵蓋多門(mén)“軟”、“硬”課程，將“傳感器原理”、“測(cè)控電路”、“測(cè)試信息處理”、“虛擬儀器原理”等多門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)綜合到一起，讓所學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，而不僅僅是為了一門(mén)課程開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)。

（2）緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用。結(jié)合傳感器、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)來(lái)搭建開(kāi)放式模塊化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生接觸工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際真實(shí)對(duì)象，自己動(dòng)手搭建測(cè)控系統(tǒng)并能夠靈活組合設(shè)計(jì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（3）提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。按照“從基礎(chǔ)原理性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)”的思路來(lái)逐步提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，讓學(xué)生從原理到實(shí)際應(yīng)用來(lái)逐步學(xué)習(xí)和提高。

（4）將實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合為網(wǎng)絡(luò)化和開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，同時(shí)還具有良好的擴(kuò)展功能以適應(yīng)不斷更新的教學(xué)需求。

此外，積極對(duì)實(shí)踐教學(xué)課時(shí)分配進(jìn)行傾斜和調(diào)整，主要專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)為：測(cè)控電路課程設(shè)計(jì)，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，虛擬儀器原理與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐，專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。這些課程中，學(xué)科平臺(tái)基礎(chǔ)課有實(shí)驗(yàn)課程14門(mén)；專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課程有實(shí)驗(yàn)課程10門(mén)；集中實(shí)踐環(huán)節(jié)5次8周。這些課程的共同特點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)要求高。

2.前沿技術(shù)和科研項(xiàng)目在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系的引入和應(yīng)用

在實(shí)踐教學(xué)具體實(shí)施環(huán)節(jié)中，按照學(xué)科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和綜合應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)兩個(gè)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，學(xué)科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為保證傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室等基礎(chǔ)原理性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)和培養(yǎng)，綜合應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為了保證課程的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)、選修實(shí)驗(yàn)、自選實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)生課外科技活動(dòng)、測(cè)量控制與儀器儀表大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、教師科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以及平臺(tái)，徹底對(duì)學(xué)校全面開(kāi)放。在綜合應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)和學(xué)生具體培養(yǎng)中，要求指導(dǎo)教師必須將前沿技術(shù)和自己的科研項(xiàng)目在專(zhuān)業(yè)實(shí)踐培養(yǎng)中引入、講解并化簡(jiǎn)為多種實(shí)訓(xùn)模塊加以應(yīng)用。

3.實(shí)用軟件在專(zhuān)業(yè)教學(xué)全過(guò)程輔助應(yīng)用

在提高測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力培養(yǎng)這個(gè)問(wèn)題上，不再是非要等到上實(shí)驗(yàn)課或?qū)嵺`實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)才開(kāi)始培養(yǎng)。像Protel、LabVIEW等一些實(shí)用軟件原來(lái)是等到大三開(kāi)設(shè)這門(mén)課程時(shí)學(xué)生才開(kāi)始學(xué)習(xí)，嚴(yán)重影響學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。針對(duì)這些問(wèn)題，提出充分發(fā)揮Protel、LabVIEW等軟件的強(qiáng)大輔助教學(xué)功能，在大部分課程上進(jìn)行全過(guò)程輔助應(yīng)用，不僅提高了學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)學(xué)習(xí)的掌握程度和學(xué)習(xí)興趣，而且讓學(xué)生盡早接觸、掌握這些專(zhuān)業(yè)必備軟件，應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，獲得將來(lái)課程設(shè)計(jì)、電子大賽中產(chǎn)生的類(lèi)似問(wèn)題的解決方法和實(shí)際操作。最為重的要一點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生的自行學(xué)習(xí)能力。整體輔助教學(xué)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

以下對(duì)實(shí)用軟件在專(zhuān)業(yè)教學(xué)全過(guò)程中的輔助應(yīng)用舉例介紹。

（1）Protel、Orcad/Pspice等軟件輔助教學(xué)。Protel是電子設(shè)計(jì)行業(yè)必備軟件，河南工業(yè)大學(xué)院測(cè)控專(zhuān)業(yè)也在大三專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)了課程。早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，它的功能較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，如今PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個(gè)龐大的EDA軟件，包含電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真等功能。在種類(lèi)眾多的仿真軟件中，Orcad/Pspice也是應(yīng)用非常廣泛的EDA軟件，它是一種電路模擬軟件，具有對(duì)各類(lèi)的模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路進(jìn)行模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能。

電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程是測(cè)控專(zhuān)業(yè)非常重要的專(zhuān)業(yè)主干課，這些課程知識(shí)的掌握程度直接關(guān)系到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和理解掌握。這些課程是理論性和實(shí)踐性結(jié)合非常緊密的課程，在培養(yǎng)過(guò)程中一定要非常重視實(shí)踐培養(yǎng)，不能只掌握了電路理論中定理和定律而不會(huì)設(shè)計(jì)電路，但在這些課程的學(xué)習(xí)中往往學(xué)生感覺(jué)接受起來(lái)比較困難，因此，在這類(lèi)課程或后續(xù)的測(cè)控電路等電學(xué)課程學(xué)習(xí)中，將Protel、Orcad/Pspice等軟件直接引入課堂教學(xué)，在學(xué)習(xí)電路理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)時(shí)改變電路元件參數(shù)，觀測(cè)輸出的電壓、電流等數(shù)值，尤其適用于類(lèi)似戴維寧定理、互易定理等學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)較大的重點(diǎn)章節(jié)，特別方便，圖形化輸出結(jié)果極大增強(qiáng)了教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)。同時(shí)，學(xué)生已在輕松的環(huán)境下學(xué)會(huì)了如何掌握各種仿真參數(shù)的設(shè)置方法、如何觀測(cè)分析仿真結(jié)果、如何修改仿真參數(shù)、如何綜合運(yùn)用各種仿真對(duì)電路進(jìn)行分析。在延伸教學(xué)內(nèi)容中，可涉及如何進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)、電路PCB制板等一系列完整的電子設(shè)計(jì)步驟。這樣，不僅使學(xué)生課堂上牢固掌握了理論知識(shí)，更為可貴的是學(xué)生明白所學(xué)課程的重要性和實(shí)用性、后續(xù)軟件課程的先知性，并且提高了參與后續(xù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的積極性。Protel、Orcad/Pspice等軟件輔助教學(xué)基本教學(xué)方法如圖2所示。

（2）Multisim、LabVIEW軟件輔助教學(xué)。目前，美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments Corporation，NI）已與中國(guó)高校合作建立了面向電子電路、信號(hào)處理、測(cè)量與儀器、控制設(shè)計(jì)與仿真、信息與通信等學(xué)科的近300多個(gè)教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)室，Multisim、LabVIEW軟件是美國(guó)國(guó)家儀器公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，借助這些輔助教學(xué)軟件，可將課程教學(xué)與實(shí)踐能力培養(yǎng)有效結(jié)合起來(lái)，在課堂上即可對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

Multisim是以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它通過(guò)電路原理圖的圖形輸入，進(jìn)行豐富的仿真分析。Multisim可方便應(yīng)用于常用電子儀器原理與應(yīng)用、電路、測(cè)控電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子技術(shù)實(shí)踐等課程教學(xué)中，完善該課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。

基于LabVIEW的虛擬儀器在教學(xué)試驗(yàn)中可以替代傳統(tǒng)儀器，在工程實(shí)際領(lǐng)域可以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和提高開(kāi)發(fā)效率，并且可以大幅減少構(gòu)建測(cè)試、控制系統(tǒng)和維護(hù)方面的投資。LabVIEW結(jié)合DAQ卡等相應(yīng)的硬件設(shè)備，可以方便地開(kāi)發(fā)出數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、數(shù)字I/O和電源等常用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。結(jié)合LabVIEW開(kāi)發(fā)的各種信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室、控制系統(tǒng)仿真、振動(dòng)噪聲工具包軟件，可以方便應(yīng)用于信號(hào)與系統(tǒng)、測(cè)試信息處理、測(cè)控儀器設(shè)計(jì)等課程理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中。圖3為虛擬萬(wàn)用表，圖4為信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)這些用LabVIEW開(kāi)發(fā)的實(shí)踐范例，極大提高了理論教學(xué)效果和學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

三、應(yīng)用效果分析與探討

河南工業(yè)大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)應(yīng)用本實(shí)踐教學(xué)方法以來(lái)，取得了一些顯著成效，課堂教學(xué)內(nèi)容更能夠適合學(xué)科發(fā)展和應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的需要，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性提高，綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到加強(qiáng)，學(xué)生主動(dòng)參與第二課堂實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽等全國(guó)性的競(jìng)賽活動(dòng)人數(shù)大幅度提高，每年在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主項(xiàng)目訓(xùn)練的學(xué)生基本覆蓋全專(zhuān)業(yè)。在2013年舉辦的首屆全國(guó)大學(xué)生測(cè)量控制與儀器創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中，測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)取得全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng)的優(yōu)異成績(jī)，參賽人數(shù)達(dá)70人次。

測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)是工科專(zhuān)業(yè)中實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)要求很高的專(zhuān)業(yè)，必須長(zhǎng)期開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)方法的研究與探索，達(dá)到專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]靜.測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論[M].北京：北京大學(xué)出版社，

2010.

[2]牛群峰.虛擬儀器在測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)教學(xué)應(yīng)用探討[J].中國(guó)電力教育，2010，（34）：136-138.

篇10

【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù) 模擬電路 Multisim 10.0

EDA技術(shù)即為通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)電子電路和系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件。將其應(yīng)用在電路設(shè)計(jì)中能夠顯著提高電路設(shè)計(jì)的工作效率，減少誤差，增強(qiáng)可靠性。

1 EDA技術(shù)概述

1.1 EDA技術(shù)特點(diǎn)

EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為基本工作平臺(tái)，結(jié)合了多種現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的開(kāi)展電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器，通過(guò)EDA技術(shù)能夠在設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)時(shí)減少大量的工作量而交由計(jì)算機(jī)完成。并且通過(guò)EDA技術(shù)能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)直至設(shè)計(jì)版圖的整個(gè)流程都在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化處理。當(dāng)前EDA技術(shù)的應(yīng)用范圍十分寬廣，例如機(jī)械、航空、生物、軍事、教學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)廣泛開(kāi)展使用EDA技術(shù)。

1.2 EDA技術(shù)類(lèi)別

EDA軟件大致能夠分為芯片設(shè)計(jì)輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計(jì)軟件以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助軟件三大主要類(lèi)別。通過(guò)EDA軟件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域可以將其分為電路設(shè)計(jì)、仿真工具、IC設(shè)計(jì)軟件與其他EDA軟件等。常用的模擬電子電路包括晶體管放大電路、集成運(yùn)算放大器以及電源電路等。

2 Multisim 10.0軟件的應(yīng)用

2.1 Multisim 10.0特點(diǎn)

2.1.1 元件庫(kù)豐富

Multisim 10.0配備了海量的元件模型數(shù)據(jù)庫(kù)，其中有數(shù)以千計(jì)的電路元件，其中包括基本元件、基礎(chǔ)電路、繼電器等元器件。同時(shí)，用戶(hù)還能夠根據(jù)自己需求來(lái)新建元器件庫(kù)，給客戶(hù)提供了極大的便捷。該軟件中各元器件的參數(shù)可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)。

2.1.2 強(qiáng)大的虛擬儀表與分析功能

Multisim 10.0中配備了雙蹤示波器，邏輯分析儀、頻譜分析儀等十余種虛擬儀器儀表，并且操作界面十分友好，不論是專(zhuān)業(yè)人士還是學(xué)生都能夠快捷方便的進(jìn)行操作。

2.1.3 仿真范圍大

Multisim 10.0不僅可以對(duì)數(shù)字或模擬電路實(shí)現(xiàn)仿真，還能夠仿真射頻電路。

2.1.4 兼容性良好

Multisim 10.0網(wǎng)絡(luò)表文件可以與Spice網(wǎng)絡(luò)表文件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，并且形成電路原理圖。Multisim 10.0中電路原理圖還能夠與PCB軟件進(jìn)行傳輸，進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)。可以看出，Multisim 10.0能夠全程完成電路設(shè)計(jì)與印刷電路板所有設(shè)計(jì)工作，電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度得到了提升。

2.2 Multisim 10.0應(yīng)用實(shí)例

2.2.1 差動(dòng)放大電路與差模信號(hào)

差動(dòng)放大電路在電子技術(shù)與IC制造業(yè)中應(yīng)用十分普及，其能夠放大差模信號(hào)，對(duì)共模信號(hào)起到抑制作用，因此可以有效的避免零點(diǎn)漂移，妥善解決了直流放大電路中增益與零點(diǎn)漂移的問(wèn)題。圖1為恒流源的差動(dòng)放大電路圖。如不加輸入信號(hào)時(shí)，首先調(diào)節(jié)R2，輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號(hào)電路圖，輸入端加上50mV，1KHz的差模信號(hào)，對(duì)節(jié)點(diǎn)8與節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行瞬態(tài)分析，獲得兩個(gè)大小相同，方向相反的差模輸出信號(hào)。

用后處理器獲得雙端輸出電壓波形曲線圖。最大輸出電壓為Vod=4.1034V。

2.2.2共模信號(hào)

使用相同的方法對(duì)節(jié)點(diǎn)8與節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行分析，可以得到兩個(gè)大小相同，方向也相同的共模輸出信號(hào)。單端輸出最大電壓值為38.04Pv.從該數(shù)據(jù)可以得知，共模信號(hào)單端輸出的抑制程度也較高。

2.2.3 結(jié)論

Multisim 10.0是一個(gè)系統(tǒng)的，功能齊全的電路仿真軟件，其強(qiáng)大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)與大量的虛擬儀表具有多種分析方式。Multisim 10.0軟件存在以下幾大優(yōu)勢(shì)：

（1）進(jìn)行模擬電路能夠調(diào)整電路參數(shù)，觀察不同參數(shù)與電路性能之間的關(guān)系，同時(shí)可以重復(fù)多次的選擇最合適的元件參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)方案。

（2）Multisim 10.0能夠在電路測(cè)試中分析數(shù)據(jù)、曲線圖形都集中在單一的設(shè)計(jì)窗口中，使用人員可以直觀形象的觀察到數(shù)據(jù)和圖形的改編。其所顯示的曲線圖也較為平滑，這是其他硬件測(cè)試中無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

（3）Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調(diào)試十分便捷，信號(hào)干擾因素小，雙蹤顯示時(shí)不會(huì)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)和閃爍的現(xiàn)象。相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬電路方式來(lái)說(shuō)，其十分容易受到外界電源信號(hào)的影響，并且實(shí)驗(yàn)設(shè)備不先進(jìn)，十分容易導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果精確度欠佳。然而該測(cè)量結(jié)果將通過(guò)數(shù)字表現(xiàn)，其精確度較高。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著自動(dòng)化水平的提高和電子領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，EDA技術(shù)在電路設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越明顯。利用EDA技術(shù)電路設(shè)計(jì)師能夠高效、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)電路。Multisim 10.0能夠提供強(qiáng)大的元件數(shù)據(jù)庫(kù)與虛擬儀表，分析方法十分多元，是電路設(shè)計(jì)教學(xué)、電路設(shè)計(jì)模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，EDA技術(shù)將電子設(shè)計(jì)技術(shù)推向了新的階段，未來(lái)EDA技術(shù)將會(huì)向新器件、新工具軟件等趨勢(shì)發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介

高昀（1984-）女，四川省遂寧人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)供職于四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院。主要研究方向?yàn)镋da技術(shù)。