电路分析的论文

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第1篇

1概述

nRF902是一个单片发射器芯片，工作频率范围为862～870MHz的ISM频带。该发射器由完全集成的频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成。由于nRF902使用了晶体振荡器和稳定的频率合成器，因此，频率漂移很低，完全比得上基于SAW谐振器的解决方案。nRF902的输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程。电源电压范围为2.4～3.6V，输出功率为10dBm，电流消耗仅9mA。待机模式时的电源电流仅为10nA。采用FSK调制时的数据速率为50kbits/s。因此，该芯片适合于报警器、自动读表、家庭自动化、遥控、无线数字通讯应用。

2引脚功能和结构原理

nRF902采用SIOC-8封装，各引脚功能如表1所列。

表1nRF902的引脚功能

引脚端符号功能

1XTAL晶振连接端/PWR-UP控制

2REXT功率调节/时钟模式/ASK调制器字输入

3XO8基准时钟输出（时钟频率1/8）

4VDD电源电压（+3V）

5DIN数字数据输入

6ANT2天线端

7ANT1天线端

8VSS接地端（0V）

图1所示是nRF902的内部结构，从图中可以看出：该芯片内含频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等电路。

通过nRF902的天线输出端可将平衡的射频信号输出到天线，该引脚同时必须通过直流通道连接到电源VDD，电源VDD可通过射频扼流圈或者环路天线的中心接入。ANT1/ANT2输出端之间的负载阻抗为200～700Ω。如果需要10dBm的输出功率，则应使用400Ω的负载阻抗。

调制可以通过牵引晶振的电容来完成。要达到规定的频偏，晶振的特性应满足：并联谐振频率fp应等于发射中心频率除以64，并联等效电容Co应小于7pF，晶振等效串联电阻ESR应小于60Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL均应小于10pF。由于频率调制是通过牵引晶振的负载（内部的变容二极管）完成的，而外接电阻R4将改变变容二极管的电压，因此，改变R4的值可以改变频偏。

将偏置电阻R2从REXT端连接到电源端VDD对可输出功率进行调节。nRF902的工作模式可通过表2所列方法进行设置。

表2nPF902的工作模式设置

引脚

工作模式XTALREXTXO8DIN

低功耗模式（睡眠模式）GND---

时钟模式VDDGNDVDD-

ASK模式VDDASK数据VDD或者GNDVDD

FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK数据

在FSK模式时，调制数据将从DIN端输入，这是nRF902的标准工作模式。

ASK调制可通过控制REXT端来实现。当R2连接到VDD时，芯片发射载波。当R2连接到地时，芯片内部的功率放大器关断。这两个状态可用ASK系统中的逻辑“1”和逻辑“0”来表示。在ASK模式，DIN端必须连接到VDD。

时钟模式可应用于外接微控制器的情况，nRF902可以给微控制器提供时钟。它可在XO8端输出基准时钟，XO8端输出的时钟信号频率是晶振频率的1/8。如晶振频率为13.567MHz，则XO8输出的时钟信号频率为1.695MHz。

在低功耗模式（睡眠模式），芯片的电流消耗仅10nA。在没有数据发射时，芯片可工作在低功耗模式以延长电池的使用时间。电路从低功耗模式转换到发射模式需要5ms的时间，从时钟模式转换到发射模式需要50μs的时间。

图2nRF902的应用电路

第2篇

关键词：TSA5526；频率合成器；分频器；电荷泵

1概述

频率合成技术是近代无线电技术发展中的一门新技术，也是现代通信系统中的关键技术之一，它通常利用一块晶体或少量晶体组成标准频率源，然后通过合成方法产生各种所需的频率信号。这些频率信号与标准频率源具有相同的频率稳定度和准确度。使用该技术构成的电路在通信设备中称为频率合成器。频率合成器的种类很多，目前普遍采用的是数字式频率合成器。数字式频率合成器由晶体振荡器、固定分频器、鉴相器、滤波器和VCO等组成，晶体振荡器输出的频率信号经固定分频器后得到标准频率，而VCO输出的频率信号经可变分频器分频后得到实际频率信号，两信号在鉴相器中经相位比较产生的环路锁定控制电压将通过滤波器加到VCO上，以对实际频率信号进行控制和校正，直到环路锁定。当所需信号频率较高时，该电路的设计、制作和调试难度较大，通常只能依靠专业厂家来完成，不仅成本高，而且生产周期长。TSA5526芯片是Philips公司推出的通用数字频率合成集成电路，它将晶体振荡器、固定分频器、鉴相器、滤波器等电路集成在一块芯片上，其主要特性参数如下：

输入射频信号的频率为：64～1300MHz；

输入射频信号的电平为：－28～3dBm；

输出误差调整电压为：4．5～33V；

具有锁定检测功能；

内置可编程的15bit分频器；

通过程序控制可在512、640和1024中选择基准信号分频比，在外接4MHz晶振时，则可获得3．90625kHz、6．25kHz和7．8125kHz的频率精度；

可选择I2C总线和3总线进行数据传输；

采用单电源供电，电源电压为4．5～5．5V。

2引脚功能

TSA5526有SSOP16和SO16两种封装，引脚排列如图1所示，各引脚功能见表1所列。

表1TSA5526的引脚功能

引脚名称功能应用说明

1RF射频信号RF输入通常接本振输出

2VEE地

3VCC1电源电压1芯片电源，接+5V

4VCC2电源电压2开关控制电源，通常接+12V

5BS4电子开关BS4输出PNP三极管OC输出

6BS3电子开关BS3输出PNP三极管OC输出

7BS2电子开关BS2输出PNP三极管OC输出

8VS1电子开关BS1输出PNP三极管OC输出

9CP环路滤波器外接RC滤波网络

10Vtune误差控制电压输出通过上拉电阻输出直流电压并加到VCO

11SW总线选择开关接地时选择I2C总线方式；悬空时选择3总线方式

12LOCK/ADC锁定标志/ADC输入3总线方式时为锁定标志，低电平有效；I2C总线方式时5为电平ADC输入端

13SCL串行时钟下降沿时将SDA输出的数据锁存

14SDA串行数据在3总线方式时，18bit、19bit和27bit三种数据可供选择

15CE片选信号高电平有效

16XTAL基准振荡输入通常外接4MHz晶体

表2写状态数据格式

字节MSB数据字节LSB

地址字节（ADB）11000MA1MA0

分频字节（DI1）0N14N13N12N11N10N9N8

分频字节2（DB2）N7N6N5N4N3N2N1N0

控制字节（CB）1CPT2T1T0RSARSB0S

电子开字节（BB）空空空空BS4BS3BS2BS1

3内部结构和工作原理

TSA5526的内部结构框图如图2所示，它包括射频信号处理单元、基准信号处理单元、相位比较和输出单元以及接口控制单元等四部分。射频信号处理单元对输入的射频小信号进行放大和8分频，再送到15bit可编程分频器，分频比的大小可根据输入射频信号的频率来确定。基准信号处理单元中的基准振荡器通过外接晶体产生基准信号，同时经基准分频器产生基准信号。基准分频器通过编程可选512、640和1024三种分频比。经过分频处理后的两路信号同时加到数字式相位比较器，然后经电荷泵、放大器和驱动三极管后得到误差控制电压输出。接口控制单元用于实现微处理器与该器件的通信，它一方面接收微处理器送来的数据并在内部处理以形成各种控制指令；另一方面将本器件的状态送往微处理器。通过SW端信号的不同连接，可选择两种串行通信方式：I2C总线方式和3总线方式。

图2

3．1I2C总线方式

a．写状态R／W＝0

在写状态时，对TSA5526编程需要四个数据字节，并应在地址字节传输后将数据字节送入芯片。当地址字节第一字节传输后，I2C总线的收发会使地址字节和数据字节连在一起，并在一个传输过程中传输完毕。如果地址字节后的第一个数据字节为分频字节或控制字节，则芯片将被部分编程。表2是其数据字节定义。表中，MA1和MA0是可编程地址位，用于控制加到片选端的电压。N14～N0为可编程分频比，其分频比为：

N＝N14×214＋N13×213＋…＋N1×2＋N0

CP为控制电荷泵电流大小位，CP为0，对应电流为60μA，CP为1时，电流为280μA缺省值。T2～T0代表测试位。RSA和RSB为基准分频比选择位。0S为可调放大器控制位，0S位为0时，可调放大器接通缺省值，0S位为1时断开。BS4～BS1是PNP电子开关控制位，其对应关系是：当BSn为0时，电子开关n接通；当BSn为1时，电子开关n断开。

表3读状态数据格式

字节MSB数据字节LSB

地址字节11000MA1MA2R/W=1

状态字节PORFLACPS11A2A1A0

表43总线方式数据格式

数据形式D0D3D4D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26

18位BS4BS1N13N0

19位BS4BS1N14N1N0

27位BS4BS1N14N1N0-CPT2T1T0RSARSB0S

b．读状态R／W＝1

表3所列为读状态数据格式。当辅助地址位被识别之后，将自动产生一个响应脉冲到SDA线上。SDA线上的数据在SCL时钟信号为高电平时有效，数据字节在SDA线上产生应答信号之后从器件中读出；如果没有主应答信号产生，传输过程就会结束，此时芯片将释放数据线从而使微控制器产生终止条件。当上电时，POR标志被置为1，当检测到数据结束标志时，POR标志被复位读周期的结束。FL为进入锁存标志，用于表示何时循环建立起来。通过对FL置1或清零可对循环进行控制。ACPS为自动充电电流转换标志，当自动充电电流转换打开且循环锁定时，此标志为0，此时充电电流被强制为低。在其它条件下，ACPS为逻辑1。在I2C总线状态下，内置的A／D转换器可将自动频率微调模拟电平转换成数字量并送往微控制器。

3．23总线方式

在3总线方式下，该器件接收的数据有18位、19位和27位三种，参见表4。在该方式下，当片选引脚CE由低电平变为高电平时，SCL引脚输入时钟脉冲的下降沿会将SDA引脚上的数据送入数据寄存器，数据的前四位用来控制电子开关的通断，在第五个时钟脉冲的上升沿，这四位数据被送入内部电子开关控制寄存器。如果传输的是18或19位数据字，那么，在片选线上电平由高向低转换时，频率位将被送入频率寄存器。在上电复位状态下，电荷泵电流为280μA，调谐电压输出被关断；而在标准模式下，当ACPS标志为高电位时，测试位T2～T0被置为001，此时将禁止TSA5526输出。当传输的是27位数据字时，在时钟脉冲的第20个上升沿到来时，频率位将被送入频率寄存器，而控制位则在片选引脚CE从高电平向低电平转换时送入控制寄存器。在这种方式下，基准分频比由RSA和RSB位确定，测试位（T2、T1、T0）、电荷泵控制位CP、分频比选择位（RSA、RSB）以及0S位只能进行27位的传输。图3所示是3总线方式时的时序图。

表5AT89C51内RAM中20H、21H、22H、23H的定义

字节地址D7D6D5D4D3D2D1D0

20HBS4BS3BS2BS1N14N13N12N11

21HN10N9N8N7N6N5N4N3

22HN2N1N011000

23H01000000

4应用

TSA5526在某航空电子设备检查仪中的应用电路如图4所示，图中，单片机与TSA5526采用3总线方式进行通信。P1．0与SCL引脚相连，用于串行时钟输出。P1．1与SDA引脚相连，用于串行数据输出。P1．2与CE引脚相连以进行片选控制；电子开关BS1～BS4用于通过VCO产生4种不同频率信号，VCO的输出将通过C6送到TSA5526的RF引脚，并经分频后与基准信号进行相位比较。Vtune输出的误差控制电压经电阻R3、电容C5加到VCO。R1、C4的数值可用于决定微调的快慢。当频率锁定后，LOCK引脚将变为低电平，并将该电平通过AT89C51的P1．3引脚送入单片机进行检测。本电路采用27位数据格式，发送的数据存放在单片机AT89C51中RAM的20H、21H、22H、23H四个单元中，各位定义见表5所列。其具体程序清单如下：

Rfegadj:CLRP1．0

SETBP1．2

MOVR0，＃08H

Fregadj1:MOVA,20H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj1

MOVR0＃08H

Fregadj2:MOVA,21H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj2

MOVR0,＃08H

Fregadj3：MOVA，22H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

DJNZR0，Fregadj3

MOVR0，＃03H

Fregadj4：MOVA，23H

CLRC

RRCA

MOVP1．1，C

SETBP1．0

NOP

CLRP1．0

第3篇

关键词：数字逻辑；课堂教学；实验教学

作者简介：徐银霞（1979-），女，湖北武汉人，武汉工程大学计算机科学与工程学院，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0104-02

“数字逻辑”是计算机专业一门重要的硬件基础课程，其主要目的是使学生掌握数字系统分析与设计的理论知识，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机或其它硬件电路分析与设计奠定基础。[1]“数字逻辑”课程教学一般采用课堂教学与实验教学相结合的方式，使得学生掌握数字电路分析与设计的一些理论知识，同时培养学生电路设计、制作与调试以及分析问题、解决问题的能力。学生的学习效果一直是教学当中的重中之重，因此如何有效利用有限的理论与实验教学时间培养学生的综合素质是一个值得探讨的问题。笔者结合多年的教学实践经验，分别对课堂教学和实验教学环节就“数字逻辑”课程的教学方法做一次探讨。

一、“数字逻辑”课程的课堂教学

课堂教学效果直接决定学生理论知识掌握的程度，也影响随后的实验及实践能否顺利进行。在课堂教学中采用任务式教学、课堂讨论、电路仿真演示以及硬件描述语言电路设计等方式进行教学，取得了满意的效果。

1.任务式教学

明确任务，使学生掌握方法，做到举一反三。教学过程中将 “数字逻辑”课程的知识点归纳整理成若干个任务。比如数字电路按逻辑功能分成组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类，主要的问题是电路分析与设计两个方面。按电路规模要求重点掌握的是小规模和中规模电路，所以任务主要有小规模组合电路的分析、小规模组合电路的设计、中规模组合集成芯片、中规模组合电路分析、中规模组合电路设计；小规模时序电路分析、小规模时序电路设计、中规模时序集成芯片、中规模时序电路分析、中规模时序电路设计等等。对于每一个问题明确任务，分析解决办法，归纳一般的解答步骤及注意事项，举例证明方法的可行性。比如对于中规模组合芯片的学习，仅以数据选择器为例，引导学生上网查阅芯片资料，阅读资料找出芯片的功能表、输出表达式，逻辑图和引脚图以及典型应用。这样，学生不仅掌握了该芯片的全部知识要点，还可以掌握中规模组合集成芯片这类芯片的学习方法。此后，对于所有此类芯片学生都能够通过自行查找芯片资料来掌握，节约了课堂时间，学生也获得了自主学习的成就感。

2.增加课堂讨论

精讲多练，给予学生充分的讨论时间。为提高学习效果，在提出任务、介绍原理及方法后，布置课堂练习。学生可以一边练习一边自由讨论，已理解的同学在讨论中充当老师，可以加深印象，巩固知识；而没有理解的同学可以在讨论中积极主动地学习，同时也激发了学生后续学习的积极性，比教师反复讲解的效果好。这种方式可以避免“满堂灌”式的教学方式，活跃课堂气氛，创造学习氛围，提高学习兴趣，实践证明取得了良好的效果。

3.电路仿真演示

在数字电路分析与设计的理论教学过程中，很多学生会觉得枯燥且难以理解。借助Multisim11.0仿真软件进行数字电路的模拟和课堂演示，可以直观地显示电路的功能和时序电路的时序波形。比如在讲解中用16进制计数器74161实现12进制计数器时，其中复位法可通过置0或者异步清零两种方法使得计数器从11回0，但置0法必须在计数到1011时使得置数端为0，异步清零必须在计数器为1100时使得清零端为0才能保证计数器为12进制。如果仅用理论讲解学生比较难理解，但通过仿真演示后学生能够恍然大悟。因此仿真软件的使用可以使“数字逻辑”理论课的教学更加生动活泼，而且学生在遇到疑问时也可以通过仿真软件进行验证。学生通过直观的仿真结果，对电路的工作过程进行透彻的分析，提高了学习的兴趣和效率，促进自学能力和创新能力的提高。

4.引入硬件描述语言

硬件描述语言用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，适合大规模系统的设计。在教学的过程中将硬件描述语言Verilog HDL引入课堂，比如在讲解逻辑门、数据选择器、触发器、计数器等基本单元电路的原理之后，给出模块对应的硬件描述语言，演示仿真波形和综合结果。学生从仿真波形中观察信号的逻辑变化，对数字逻辑电路的掌握更加透彻，同时也丰富了教学内容。Verilog HDL语言是一种非常实用的硬件描述语言，易学易用，学生只要有C语言编程基础，便容易掌握。编程也可以实现电路设计，同学们感到非常新奇，将被动学习变为主动学习，提高学习兴趣，取得了很好的教学效果。

二、“数字逻辑”的实验教学

“数字逻辑”是一门实践性很强的课程。[2]通过数字电路设计实验，学生可以基本掌握数字电路的设计、制作与调试步骤，学会借助万用表、示波器等实验仪器排除实验当中遇到的各种故障，从而独立分析设计各种规模的数字电路。实践教学中将传统实验、仿真实验与硬件描述语言设计三种类型实验相结合，三者互为补充，提高实验效果，充分培养学生的综合实践能力。

1.传统实验

传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计。其接线模式可以使学生直观了解数字电路是如何工作的，从而掌握电路测试、调试以及维修技能。但是部分学生视这一过程为简单的连线工作，往往只注重结果，不重视过程，造成实验课就是反复的接线和碰运气，学生不能驾驭整个实验过程，产生畏难和退缩心里。在实验课前要求学生书写预习报告，自主设计实验方案，进行原理图设计、芯片选型，上网查阅芯片资料，掌握阅读芯片资料的方法，进行实验方法设计，可以避免机械化操作，学会排除故障，增强操作信心。

在实验过程中，学生不可避免地会遇到种种问题，导致实验结果出错：可能是电路设计或连线过程中出现了问题，也有可能是实验设备或实验器材出现了故障。教师应该指导学生借助实验仪器找到故障点，发现问题之所在，并想出解决办法。在未来的实际工作中，学生将会遇到各种各样的问题，而实验课正是锻炼如何解决这些问题的好机会。因此实验中应该向学生讲明排除故障的必要性，并引导其对独立解决各种疑难问题的兴趣，增强其信心，令其克服畏难情绪。一旦学生掌握了排除故障的方法，独立解决了问题，他们就会很有成就感，甚至就此对排除故障产生了浓厚的兴趣。[3]实践表明学生能自主完成所有设计，自主分析讨论实验过程中碰到的问题，逐个排查故障点，最终完成电路调试。

2.仿真实验

传统实验适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试。对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、拔河游戏机、彩灯控制器等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，就致使实验受阻甚至无法完成，给学生以挫折感，影响学生的实验兴趣，不利于动手能力的培养。

Multisim11.0是一个集原理电路设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，其元器件库提供了数千种电路元器件供实验选用，其中包含了数字器件。虚拟测试仪器仪表种类齐全，如数字万用表、函数信号发生器、示波器、直流电源、数字信号发生器、逻辑分析仪等，可以设计、测试和演示各种电子电路。[4]采用Multisim11.0软件进行仿真实验，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，从而摆脱实验箱的束缚。实践证明将Multisim11.0应用于实验教学，能够使学生提高学习的兴趣，增加学习乐趣，充分发挥学生独立思考和创新的能力，提高学生的综合实践能力。

3.硬件描述语言开发数字电路

当数字逻辑电路及系统的规模比较小而且简单时，用电路原理图输入法基本足够了，但是需要手工布线，需要熟悉器件的内部结构和外部引线特点，才能达到设计要求。当电路规模大时工作量会相当大，实验时间往往不能保证。随着可编程逻辑器件的广泛应用，硬件描述语言已成为数字系统设计的主要描述方式，采用硬件描述语言进行数字电路的设计，可以实现从传统的验证性实验到分析设计性实验课的转变。利用Verilog HDL硬件描述语言进行数字钟、抢答器、交通灯控制电路等的设计，要求学生利用课堂知识进行编程、仿真、综合和下载到可编程逻辑器件中运行以观察结果。学生还可以按照自己的想法自行设计其它数字电路进行仿真、下载调试，提高学生学习兴趣和综合实践能力。

此外还通过举办电子设计竞赛、综合设计等方式激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习、独立分析问题和解决问题的能力，也提高了学生综合应用的能力，收到了良好的教学效果。

三、结论

数字电子技术的应用已经渗透到人类的各个方面，从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都采用了数字电子技术。[5]因此“数字逻辑”课程对于计算机及相关专业来说是一门很重要的课程。笔者结合多年的教学实践经验，对“数字逻辑”课程的教学方法进行深入探讨，在课堂教学中采用任务式教学，增加课堂讨论，借助仿真软件进行电路演示，利用硬件描述语言进行复杂数字系统设计；在实验教学中将传统实验、仿真实验和硬件描述语言实验有机结合、互为补充，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，取得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙丽君，张晓东，鲁可.“数字电子技术”课程教学改革探析[J].中国电力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文华，王宁，等.兴趣导向的数字电路设计实验改革[J].计算机教育，2010，（17）：38-40.

第4篇

关键词：电路；教学内容；教学改革

作者简介：张宇飞（1961-），女，江苏丹阳人，南京邮电大学电子科学与工程学院，副教授；史学军（1967-），女，江苏宜兴人，南京邮电大学电子科学与工程学院，讲师。（江苏 南京 210023）

基金项目：本文系南京邮电大学教学改革项目（项目编号：JG03311J61）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0080-02

随着电子信息技术的快速发展，新知识和新技术的不断涌现，电路作为电类本科生必修的专业基础课，改革教学内容势在必行。在南京邮电大学（以下简称“我校”），培养高素质创新型人才的需求成为该课程改革的强大推动力。本文讨论了电路课程体系，强调了电路理论的应用，阐述了电路和信号与系统、模拟电子技术、数字电路、通信电路、电力电子技术课程的一些关联内容，对教学内容进行了重组，引导学生通过电路课程的学习，充分了解电路知识体系构架，为学生后续专业课的学习确立明确的方向和目标。

一、对电路教学内容改革的认识

目前，在我校自动化、电气工程及其自动化、测控等电气工程类各专业所开设的电路课程，内容主要涵盖直流电路、动态电路和正弦稳态电路的分析，理论教学64学时。为适应该类专业的要求，通过调整增加了正弦稳态电路、三相电路部分的课时，以加强交流部分内容；通过调整部分例题内容，加强了能量传输的概念；为引用工程应用的实例，增加了运算放大器的内容，通过补充介绍应用实例，以强调工程概念的培养。并尝试在教学中予以实施。通过几届学生的教学实践，也取得了初步的成效，在改革的过程中也看到了目前电路课程仍存在的不足以及和兄弟院校的差距。根据我校培养高素质创新型人才的需求，通过对兄弟院校教学的考察和调研，电路教学组深入研究了我校学生现状，提出应着重从以下几个方面进行改革。

1.学好电路、用好电路

传统的电路课程只研究基于电路模型的分析，不讨论实际电路元件的建模背景；只研究模拟电路，不讨论数字电路。其结果使学生学完电路后甚至不知道受控源为何物，往往是考试成绩很好，遇到问题却不知如何下手。随着电子信息技术的快速发展，超大规模集成电路和数字系统得到广泛应用，新知识越来越多，而学时是有限的，这些都给电路教学带来了新的挑战。一些新的知识应在电路课程中体现，电路理论的应用也应该在课堂加以讨论。学习电路不应当立足于只会解电路题，要会用电路所学知识解决实际问题。使学生进一步明确学习电路的目的，体会到要用好电路，必须要学好电路。因此电路教学应当教什么，怎么教，是任课教师迫切需要研究和解决的问题。

2.电路与后续课程的联系

任课教师在授课过程总是会强调电路课是本科生必修的专业基础课、是后续专业课程的重要基础，如何让学生在学习电路这门课的过程中真正体会到电路课的基础性和桥梁作用，正是我们需要探讨和解决的问题。应提炼出与后续课程关联的电路教学的具体内容，使学生切实感受到各门课程之间不是相互独立的，而是相互关联的，也就自然体现出了电路课的基础性和重要性。如果在电路课程的学习中打下了良好的基础，将有利于学生进入后续课程的学习或将来进入其他领域的进一步深造。因此，迫切需要适当调整教学内容，使学生在有限的课时内不仅掌握好基本概念、基本理论和基本的分析方法，也能通过对基本电路理论的应用，使学生真正感受到一些知识点在实际中的应用和后续课程中的延深，深刻感受到电路课程承上启下的作用，充分调动学生学好电路课的积极性。

二、与相关课程交叉的主要内容

我校电路课程在大一下学期开设，电路是第一门具有工程色彩的专业基础课，这时的学生并不清楚电路与自己所学的专业有多大关系以及它的重要性。不能等学生把四年大学读完了，才知道一些知识点的重要性，这就会使学生失去主动学习的积极性。教师有责任在授课过程中梳理出电路和后续相关课程的内在关系，引导学生尽早对本专业课程体系、知识体系、研究对象和发展方向等有所了解，使学生早日认识本领域研究内容的宏观面貌，这将有助于学生主动的有目标的学习。基于此，笔者梳理了电路和信号与系统、模拟电子技术、数字电路、通信电路教学的一些关联内容，为电路课程内容的重组奠定了基础。

1.与信号与系统交叉内容

电路课程在正弦稳态电路的分析中，专门介绍了非正弦周期电路的稳态分析，讨论这一问题，是因为工程实际中经常遇到的是激励为非正弦的周期信号，比如自动控制和计算机领域常用的脉冲信号就是典型的非正弦周期信号，对于这类信号，利用傅里叶变换将信号分解为一系列不同频率的正弦量，然后根据叠加定理就可以求出电路的响应。在后续的信号与系统课程中，对连续信号与系统的频域分析做了详细的讨论，同样以傅里叶变换理论为工具，将信号从时间域映射到频率域，进一步揭示了信号内在的频率特性以及信号时间特性与频率特性之间的对应关系，才有了信号和系统的频谱、带宽及无失真传输等重要概念。在对信号有了全面认识的基础上，就有可能对实际工程问题进行准确的分析，并解决实际中关于电信号的处理问题。可见信号与系统中的傅里叶变换是电路课程相关内容的延伸。

2.与模拟电子技术交叉内容

在电路课程中，大量的篇幅都是针对由理想电路元件（线性元件）构成的模型电路的分析，关于非线性电阻电路的分段线性化、小信号分析法以及含有二极管的电阻电路分析，往往不作为重点内容讲解。而模拟电子技术中所用到的电路主元件都是非线性元件，比如二极管、三极管、场效应管等，小信号分析法就是工程上的近似方法，在模拟电子技术课程中用于解决放大器的交流等效电路问题，将非线性电路在一定条件下线性化，这才有可能对放大器构成的电路进行解析分析。电路课程关于非线性电阻电路的分析是模拟电子技术中放大器交流等效电路分析的基础。

3.与数字电路交叉内容

虽然电路课程只研究模拟电路，不讨论数字电路，但当今数字系统的广泛应用，促使教师在电路课程中有责任引入数字电路的一些基本概念。在使用数字计算机控制的工业生产自动化系统中需要把模拟量转为数字量，即模数转换（A/D），如果要用计算结果去控制工业对象，又需要把数字量转换为模拟量，即数模转换（D/A）。计算机为一个二进制系统，因此可以方便地和逻辑系统结合起来，且在物理上实现具有两个稳态值的数字系统也比较容易。在电路课程中，当学习了电路的基本概念以及叠加定理后，就可以讲解由直流电源和电阻元件构成D/A解码网络、实现D/A转换的内容，可以让学生在电路课程中就能学习到数字电路的一些基本概念，以便于在以后的数字电路学习中能够与电路的相关内容融会贯通，从不同角度全面深入掌握重要的知识点。应当将电路学习阶段已经涉及到的数字电路的基本概念介绍给学生，帮助学生及时掌握所需的基础知识，让学生带着探究的心态进入到后续课程的学习。

4.与通信电路交叉内容

通信电路中无线通信系统的各个重要部分都需要由具有特定功能的电路来实现，建立这一系统的目的是做好信号的产生、传输和处理，也是电路用于信号处理的典型应用。电路课程中关于电路的频率特性和L、C谐振电路的分析等内容都是通信电路中的重要电路部分。

5.与电力电子技术交叉内容

电力电子技术中发电系统的各个重要部分都需要由具有特定功能的电路来实现，这一系统是电路用于能量处理的典型应用。电路中有关三相电路的基本概念、基本分析方法以及三相电路功率的计算，是电力电子技术课程中三相整流电路、逆变电路的基础。即电路课程中关于三相电路分析的基本概念和基本理论都是发电系统的重要基础内容。

三、教学内容的重组

在电路教学中，教师应当下工夫、花时间提炼出经典内容并不断总结教学经验，将基本内容和重点内容以更简明、更容易被学生接受的方式传授给学生，不失时机地讲解与知识点相关的新知识及实际应用，同时要注意到电路与后续课程相关内容的讲授，使学生在电路这门课程的学习中能对本专业的知识体系结构有一个全面的认识，切实感受到各门课程之间不是相互独立的，而是相互关联的，以便于学生针对自己将来的发展方向，积极主动学习相关课程。基于以上的思考，对电路教学内容进行了重组。

1.电阻电路部分

网络定理讲解之后，引入例题D/A解码网络，通过电路实现D/A转换，引导学生建立数字电路的基本概念；将二端口网络内容提前，强调二端口网络端口的u、i关系，运算放大器就是一个典型的二端口网络，实际使用时只需关注其端子上的u、i关系，即端子效应。这种抽象观点是今后分析和设计复杂电路所必须具备的。这一内容是模拟电子技术和数字电路分析的基础。

2.动态电路部分

在电路课程中，对零输入响应、零状态响应、全响应的内容应当从概念上扩展到非直流激励的响应问题，引导学生提出这个问题，关注在信号与系统中的解决方法；强调动态电路阶跃响应的概念及重要性，增加介绍阶跃响应和电路系统响应之间关系的内容。这样极大地增强了学生的探究意识，有利于学生带着问题进入到信号与系统课程的学习中。

3.正弦稳态电路部分

正弦稳态电路中的频率特性和L、C谐振电路的分析等内容都是通信电路中的重要电路部分，为此应当把一个完整的无线电发射、接收系统介绍给学生，让学生深刻领会电路的基础作用，基础打好了，在通信电路中才能掌握好这部分内容。而三相电路分析的基本概念和基本理论都是电力电子技术中的重要电路部分，是发电系统的重要基础内容，为此应当把整流电路、逆变电路的概念介绍给学生，引导学生早点接触本专业所研究的基本内容，激发学生学习的积极性，便于学生自主学习。

四、总结

在电路教学中，对教学内容的改革进行了探讨，阐述了电路和信号与系统、模拟电子技术、数字电路、通信电路、电力电子技术等课程相关联的教学内容，对教学内容进行了重组，引导学生通过电路课程的学习，充分了解电路知识体系构架以及所学专业的研究对象、发展方向，对激发他们的学习兴趣和热情、学习后续专业课起到了积极的作用。

参考文献：

[1]于歆杰.研究型工程教育的特点与实现[J].高等工程教育研究，2004，（6）.

[2]张建荣.工科学生实践能力培养的探索和实践[J].辽宁教育研究，2007，（7）.

[3]孙雨耕，等.“电路”课程研究型实验的有益探讨[J].电气电子教学学报，2008，（6）.

[4]邱关源.电路原理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[5]张宇飞，史学军，周井泉.电路分析基础[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.

[6]Franco S. Electric Circuit Fundamentals [M].Saunders College Publishing，1995.

第5篇

关键词：数字电路 故障分析 检测 思考

中图分类号：TN407 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0238-01

1、引言

在当前，在我国从事数字电路设计的研究人员越来越多，在数字电路的设计过程中，难免会出现这样那样的问题，要见解决这些问题，就必须完成数字电路的故障检测，这样才能够保证数字电路的设计的进行。

2、数字电路故障概述

熟悉数字电路开发的工作人员都知道，数字电路主要分为时序逻辑电路以及组合逻辑电路两种。如果说按照数字电路中有没有集成元器件来看的话，数字电路就分为集成数字电路以及元件数字电路两大类。数字电路主要是依靠算术运算以及逻辑运算两种运算来实现处理的，数字电路的实现过程比较简单，能够充分保证系统的可靠性。此外，随着硅电子技术的发展，数字电路的集成程度越来越高，在功能的实现方面更容易。

随着数字电路使用的普及，而数字电路本身的种类很多，而且功能的实现颇为繁杂，给数字电路的设计带来了很多的麻烦，很容易出现各种各样的故障。在数字电路故障的检测过程中，我们通常是将数字电路的故障隔离到电路板级，然后再对故障电路板进行逐一测试。在测试的过程中，向电路输入一定的测试信号，然后在电路的输出端，测试电路的输出信号，再将输出信号和预期信号进行比对，如果和预期信号不像符合，则可断定电路出现故障。

3、数字电路故障的特点

3.1 竞争冒险

所谓竞争冒险，就是指电路诸多输入信号量中，有一个门电路的输入发生改变时，导致输出端的状态响应发生时间上的改变，这种现象就是我们所说的竞争。竞争导致的直接故障就是冒险以及现象的发生。

3.2 电平方面出现的故障

在数字电路中，由于电平输入不当也会导致电路的故障。在数字电路中，对于电压值的判定都是依赖于高低两个电平信号，也就是说，高电压（高电平）表示正逻辑，低电压（低电平）表示负逻辑。但是数字电路中各个期间对于高低电平的判断又各不相同，也就是说，可以规定一个数字电路器件的高电平是3V、低电平是-3V，我们也可以规定高电平是5V、低电平是-5V,这就导致在信号输入的过程中，各个器件对于相同的电平值会有不同的逻辑判断，从而导致设计人员想输入高电平时，出现的是低电平效果。

此外，由于电平方面因素，在数字电路的测试过程中还会出现介于0和1之间的逻辑值，出现这种效果显然不能为电路设计者所接受，而出现这样一种现象的原因在于：第一，扇出系数过小，导致负载能力较差；第二，电磁的干扰，数字电路的高度集成性决定了数字电路中各种高频信号线、接插件以及集成电路的引脚在工作过程中会体现出一定的电磁特性，形成辐射干扰源，进而影响其他元器件的工作。

4、数字电路故障分析

数字电路的故障分析过程中，我们会针对竞争冒险和电平方面两种情况讨论，不同情况，不同对待。

4.1 竞争冒险方面

我们在对待竞争风险时，主要分为如下几个步骤：

首先，我们使用代数法对电路的静态功能冒险进行相应的分析。在电路的组合逻辑中，如果有一个输入量发生了变化，而且在电路变化的前后过程中都较为稳定，那么我们就要进行相应的卡诺图分析，等那个卡诺图中有P个以上的量发生改变的时候，我们就判定有发生冒险的可能。

然后，我们对电路加上选通脉冲信号，对电路进行相应逻辑的修改，并且根据逻辑的修改情况，分析出电路的输出函数。并判断输出函数中组成元素的逻辑发生变化时，能否产生负向过渡干扰脉冲，对电路进行分析。

紧接着，我们对电路进行加修改逻辑设计操作，这一方法也被称为增加乘积项法，可以对电路的逻辑进行适当的修改，从而消除电路中存在的冒险现象，在进行逻辑的修改过程中，要保证电路函数关系的不变。

要是还是不能分析出电路的故障所在，我们就要对电路进行输出端并联电容法，改方法又被成为电容滤出发，主要是面对电路在较慢速度的环境下工作时，在电路的输出端并联上相应的电容，将竞争冒险过滤掉，在操作的过程中，要避免输出端逻辑的错误。

4.2 电磁干扰的解决

电磁干扰是数字电路设计过程中的大问题，我们要充分保证印刷板表面的绝缘，并将电路中低阻抗部分接上屏蔽层。在接入屏蔽层的环节中，我们可以将电压跟随器的同相以及反相端要和系统当中的接地相连。

4.3 电平方面的故障

设计人员在设计过程中要对各种数字元器件，特别是集成电路的输入输出特性做到心中有数，在设计过程中一定要充分考虑相连两个元器件的输入输出特性，在必要时可以再元器件中间加入适当期间，以保证电路逻辑的正确。

5、结语

数字电路设计过程中经常会出现各种故障，本文对这一方面展开了分析和讨论，并结合古筝的成因，提出了针对竞争冒险方面、电磁干扰方面以及电平方面故障的解决方法，得出相关结论。

参考文献

[1]张兰,徐红兵.一种新的数字电路故障定位算法研究[J].电子科技大学学报,2004.

第6篇

【关键词】卡诺图；《数字逻辑电路》；教学措施

《数字逻辑电路》是计算机技术中的基础知识，是很多中职院校的电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术各专业必修的学科基础课和技术基础课。但是在教学中，如何使得数字逻辑课程学习中不借助任何实验仪器， 从而能直观地看到逻辑电路设计的结果，是教学中的难点与重点。随着教学技术的发展与教学理念的概念，在《数字逻辑电路》教学中，卡诺图的运用广泛而灵活。本文具体探讨了卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用情况，现报告如下。

一 .《数字逻辑电路》的教学特点

（一）《数字逻辑电路》的内容特点

由于《数字逻辑电路》有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。而《数字逻辑电路》的第一个内容特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。当前最新教学版本的《数字逻辑电路》中有门电路和触发器两种基本单元电路，其是以晶体管和电阻等元件组成的。比如在 TTL 电路还是 CMOS 电路中，按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图。

（二）《数字逻辑电路》的教学目的

本课程的主要任务是培养学生掌握《数字逻辑电路》方面的基本理论，基本知识和基本技能；了解《数字逻辑电路》技术和实际器件的现状与发展趋势；培养学生独立分析问题和解决问题的能力；与实验课配合，通过实验课的基本训练，理论联系实际。掌握典型《数字逻辑电路》的基本分析方法、设计步骤、实验手段和调试技能；为进一步深入学习专业知识以及电子技术在相关专业中的应用奠定良好的基础；具有较强的查阅电子技术资料的能力和从网络上获取有关信息的能力。

（三）《数字逻辑电路》的教学要求

在现代电子产品中，学生要想真正理解这些电子产品的工作原理，作为基础，数字逻辑课程的学习也是必不可少的。比如在逻辑门电路中，其教学的内容主要为三种基本逻辑门（与、或、非）电路及几种复合逻辑门电路（与非、或非、异或、与或非门）的特性、二极管及三极管的开关特点、二极管（三极管的开关特性），分立元件组成与工作原理、TTL反相器的工作原理，静态输入输及输入端负载特性与开关特性。

二.《数字逻辑电路》教学中存在的问题

长期以来，中职院校的《数字逻辑电路》教学由于受“重理论、轻实践”的传统观念影响，理论教学成分居多，学生普遍不重视实验。《数字逻辑电路》实验设备的开发也受此因素影响，滞后于现代教学的需要。同时我们知道，数字电子技术的功能是通过逻辑函数来实现的，而逻辑函数一般是基本逻辑或、与、非的复合表达，导致教学难度加大。同时《数字逻辑电路》的理论教学教法单一，只侧重于知识点的传授，理论和实践结合少，缺乏实物的展示，难于理解，控制逻辑电路的分析单调，而在实习操作时又要从头学起，很难达到素质教育的要求，不但给学生的学习造成很大困难，也造成了重复教学和资源浪费，更影响了教学质量的提高和应用性、技能型人才的培养。

三. 卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用措施

（一）卡诺图的应用价值

在《数字逻辑电路》教学中，为了实现某种复合逻辑的最简数学表达意味着对应的技术成本较低；所以化简逻辑函数既具有理论价值，也具有现实意义，其具体方法包括公式化简法与卡诺图化简法。在教学中，为使学生正确认识卡诺图，我们需要依据《数字逻辑电路》课程的教学特点，结合学生应具有的能力和知识结构，从卡诺图的常规用法和特殊用法两方面探讨了卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用，为今后的教学起到更好的参考和借鉴作用。其能形象直观地为使用者演示其工作原理，即使其面对的展示对象是毫无相关知识的相关学生，也能让他们在短时间内 了解简单的逻辑电路，在寓教于乐中发现数字逻辑的无限趣味和魅力，从小培养对科学热爱和严谨认真处事的态度。

（二）卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用方法

力求使学生立于主体地位，教师必须进行角色的转换和地位的改变，从传统的讲授者、灌输者转变为引导者、主持人，转变为走到学生中间指导、交流、讨论和共同学习的朋友；要对学生充满信任和理解，遇到困难时，应适时点拨。在课堂上应鼓励学生大胆设想，有发现，有创新，敢于别出心裁，标新立异。同时学生参与课堂并非只有提问一种形式，也可以采用分组讨论或学生之间提出问题、解决问题等多种教学方法，在今后的教学中还需根据实际情况考虑设计。其次是积极进行职业活动导向法教学，其核心是要求学生在学习中不仅要用脑，而且要“脑、心、口、手”并用，共同参与活动来完成学习将学生认为枯燥的《数字逻辑电路》知识通过活动转变为生动的学习内容，有利于培养学生的综合职业能力。第三是备学生不足，多设计几种学生回答的可能性，一定能使师生之间的沟通更好。也需要强化学生的实际训练，比如在数字逻辑电路的控制线路中，先分析机械运动方式和电气动作要求，再把常用数字逻辑电路的控制线路化整为零.同时灵活借助多媒体教学资源，把每个基本控制线路不同控制要求讲清楚，这样就把基本控制线路和数字逻辑电路控制有机地结合起来了，提高了学生学习兴趣，而且实际训练时间增多了，有利于教学目标的完成。

总之，卡诺图在《数字逻辑电路》教学中的运用以实践与实验为线索，把理论教学内容溶于每一个活动之中，充分挖掘和激活学生的潜能，充分调动和发挥学生的积极性、主动性和参与性，培养出适应社会需要的高素质人才。

参考文献：

[1] 陈静.概念图/思维导图在计算机教学中的应用研究[D].广西师范学院，2010年.

[2] 张光凯.项目教学法在《数字逻辑电路》教学中的实践[J].职业，2007年23期.

[3] 刘杰.《数字逻辑电路》教材改革浅析[J].职业，2010年14期.

[4] 黄杰勇，邓春健.基于Verilog HDL的数字逻辑电路教学改革与探索[J].计算机教育，2008年16期.

[5] 宋俐荣，杨一荔.论数字逻辑电路的特点在教学中的重要性[J].科教文汇，2010年03期.

第7篇

关键词：数字电子技术 EDA技术 课程整合

一、引言

高职教育的培养目标是适应社会发展需要的一线技术型、应用型人才，这种技术型、应用型人才应具有基础理论知识、技术应用能力等。高职电子、电气、计算机及相关专业开设的数字电子技术是重要基础课程。传统的数字电子技术教学只懂得电子技术的基本理论和方法而不懂现代电子技术的设计方法，无疑对就业和未来潜力的发展都是一种阻力。为了改变传统理论课程与实践教学相分离的状况，获得更好的教学效果，将EDA （Electronic Design Automation）技术引人教学环节，显得十分必要。将EDA仿真软件运用到高职的电子技术类课程教学中去，不仅可以丰富教学内容，提高教学水平和教学效率。

二、传统教学中不足点

（一）传统的教学目标不符合高职教育对人才培养的要求，教学内容的重点仍放在逻辑门，触发器的解释，中小规模集成电路的使用方法，数字电路系统的设计还是以真值表和逻辑方程的表达，手工打造的电路模块的电路板设计，调试的方法，使得复杂的电路设计是非常困难的。电子技术发展的今天，分立元件和中小电路已由大规模集成电路取代，这种教学内容和电路实验已经不能满足电子技术的飞速发展的需要，其重要性将继续减少。

（二）教学手段单一，教学方法和实验资源不足。“黑板十粉笔+实验”的教学方法不利于调动学生的积极性。在理论教学中，“数字电子技术”课程逻辑性强，内容大多是抽象和难以理解，教师使用传统的“黑板+粉笔”的教学模式，不仅学生觉得无聊，而且教学效果不理想；并在实验教学中，由于资金短缺的压力，往往不能完全满足学生实验需求。

（三）教师素质没有及时改善。传统教学模式下的数字电子技术课程教学，教师没有学习新的知识和技能，因此，不能在在电子技术教学中增加相应的设计方法和EDA技术的知识，同样的课程是由两位老师分别担任，这可能不能对基本知识和和先进设计方法进行有机结合，更不会有好的教学效果。

三、EDA技术

（一） EDA技术概述

EDA（Eleetronie Design Automation）即电子设计自动化，它以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制的电子CAD通用软件包。它可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合与优化以及逻辑布局布线、逻辑仿真，完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射，编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯。它不仅为电子技术设计人员提供了新的设计理念，同时也为教学提供了科学而便捷的平台。

（二）EDA技术的功能

（1）EDA软件平台中具有各类元件设计数据库模块。丰富的元器件库不仅为学生掌握各类电子元器件提供了坚实的基础，也可以通过元器件库了解各种元器件的性能参数，并为创新设计提供了取之不尽且零消费的试验元件。

（2）EDA软件平台中可以完成电路原理图的设计。通过这一功能可以完成各类元器件构成的电路原理图。通过原理图的设计可以帮助学生理解原理图的结构及各级电路之间的关系，对学生读图和识图起到事半功倍的作用。

（3）EDA 软件平台中具有综合仿真模块， 可以进行多种类型的仿真分析。分析结果波形图显示出来，直观、清晰。

（4）EDA软件平台可以进行多种类型的仿真分析。分析结果以数值或波形图显示出来，丰富直观的逼真数据不但为学生进行电路分析提供方便，而且其得出的结论更满足理论论证和接近实践性。

四、EDA技术与数字电子整合的优点

（一）课程整合的必要性

大多数的高职院校将“数字电子技术”课程放在第二、三学期学习，“EDA应用技术”课程放在第五、六学期学习，这种先学习理论后进行实践的传统教学模式主要以熟悉工具软件的使用和一些数字电路验证实验为主。从理论到实践教学使学生学习数字电路的理论知识和实践教学脱节，无法解决实际问题，所以传统的教学模式已经不适应EDA技术发展的需要，需要将“数字电子技术”和“EDA应用技术”课程合并成为新课程：“数字电子EDA技术”。

（二）EDA在数字电子技术中应用

（1）在课程内容体系中，基于EDA技术与数字电子技术的数字系统的设计，体现了“数字系统EDA设计”和“数字电子技术应用”的核心技能。在数字电子EDA技术课程中，从培养学生工程应用能力和创新意识的角度基于教学的组织和实施，内容分为多个基本知识模块和创新实验模块，构成一个能力培养层次化、教学内容模块化、理论和实践紧密结合的课程体系。

（2）EDA技术与数字电路教学的整合。教学中，介绍了EDA技术在数字电路课程设计的教学和实验中的应用，学生只要学习EDA软件和VHDL语言就可以自行进行数字电路实验。在学生课前对实验项目设计时，对使用MAX + PLUS原理图设计或描述VHDL电路，进行综合适配。综合适配成功后，然后进行仿真分析，模拟结果与设计的特点是否一致。若不一致则对原理图或文本进行修订，综合，自适应，仿真，直至一致。最后，下载自己完成的逻辑设计，在实验系统上对硬件进行测试，最后根据数据写出实验报告。

（3）引导学生进行独立研究的实验室实验中，鼓励学生创建课外兴趣小组，共同研究学习中遇到的问题，一起合作开发大家感兴趣的电子设计。在设计与综合实践中，给学生实际的项目和目标，引导学生讨论计划，方法。学生完成任务的所有方面，根据任务目标，进行信息检索，实验设计，设备调试，实践结果的测量和处理，学生在明确任务目标的基础上，充分发挥主观能动性，培养学生的独立工作能力。

（4）采用国际标准和提高学生的英语水平。由于EDA编程语言的应用技术和相关软件都是英文版本，相关网站和一些新知识也是英文的，因此，要鼓励学生提高他们的英语水平，参阅相关的外文资料，加深对电子设计的理解，通过浏览相关的国外大型网站，激发学生的学习兴趣。

五、总结

EDA技术引入数字电子技术的理论教学与实践教学中，采用先进的教学方法，学生不仅可以直观地了解电路的相关原理和工作过程，而且还可以修改电路形式或参数，还可以培养学生的实验能力和创新能力，激发学生的学习电子电路设计先进技术的兴趣，培养学生主动探索，努力进取，团结协作精神。

参考文献：

【1】阎石.数字电子技术基础[M]].北京：高等教育出版社，1998.

【2】顾斌，赵明忠.数字电路EDA设计[M].西安电子科技大学出版社，2004.

【3】王艳芬.数字电子电路及其EDA技术[M].化学工业出版社，2007.

第8篇

[关键词]教学方法；学习方法；一体化教学；操作性；实用性

中图分类号：G64

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2013）08-236-01

经过几十年的探索与实践，我国的中等职业教育已进入了一个新的发展时期，教育质量不断提高，办学方向更加明确，改革思路日益清晰，学校布局日趋合理，事业规模迅速扩大，一个基本适应我国社会主义现代化建设需要的中等职业教育新体系已初步形成。

一、当前数字电子技术理论课程教学的现状

当前的数字电子技术课程教学目标，根据中等教育和高等教育的不同，在传统教育理念和教育模式的基础上，增加了技能训练的元素，在教材的编写上，实现了理论与实验的统一，以清华大学出版社出版的《数字电子技术基础》刘美玲，2008.5版为例，此教材在每一章后，都增加了技能训练章节，充分说明了数字电子技术课程理论与实际的紧密结合，并向着一体化的方向发展。

二、数字电子技术课程教学方法改革实现的方法和途径

（一）教学方法改革实现的方法与实例

1 理论和实践相结合

教学过程中注重理论与实践相结合，以实践作为检验学习效果的标准，并注意实际问题的分析方法，培养学生的分析综合能力。

例如数据选择器的扩展应用中，用4片8选1数据选择器和1片2线-4线译码器构成的32选1数据选择器，当A4A3=00时，由A2A1A0从D0-D7中选1路输出，当A4A3=01时，由A2A1A0从D8-D15中选1路输出，当A4A3=10时，由A2A1A0从D16-D23中选1路输出，当A4A3=11时，由A2A1A0从D24-D31中选1路输出。本例的教学方法与单片机原理与应用中，存储器扩展的地址分配法类似，都是通过对现在芯片的功能和要扩展电路的使能端的综合分析应用来实现的，教学时应注意问题分析方法的解决，及线路设计思想和线路设计步骤的统一，从芯片的有效性选择入手，分析数据的选择路径，从而完成电路的设计，也是理论和实践相结合，培养学生综合分析能力的体现。

2 启发式、讨论式、研究式教学

从灌输式方法转变为启发式、讨论式、研究式的教学方法，充分调动学生的积极性，积极利用多媒体、远程网络教育等现代化教学手段，改变以往黑板加粉笔的说教方式，激发学生的学习兴趣，提高教学质量和教学效益，让学生变得更活更实。

例如在进行集成A/D转换器章节的教学过程中，应充分运用现代多媒体手段，以及网络教育的手段，扩展学生的视野，常用典型集成A/D转换器有ADC0808/0809、ADC7705、ADC7714、ADC7888、ADC5320、ADC0824、TLC548/549、TLV5616、TLV5880等，在教学实际过程中，应先找到对应芯片，以及芯片在电子、机电一体化、通信等专业的应用实例，从而激发学生的学习积极性，具有事半功倍的效果。以某一块芯片作为分析实例时，应具体讲解引脚定义及工作原理，在安排学生作业时，要求学生应用网络等手段，找到ADC芯片实际应用的例子，并作分析，从而提高学生独立分析研究、检索信息、解决实际问题的能力，是启发式、研究式教学的典型应用。

（二）学习方式转变方法与实例

1 互动式学习方式

指在课堂教学中教师从主体转为主导，进而创造出教学中师生平等、合作、和谐的课堂氛围，使师生在知识、情感、思想、精神等方面的相互交融中，实现教学相长。

例如在时序逻辑电路的设计教学过程中，可通过步骤式教学方法，由教师提出设计思想的步骤，以学生为主体，紧紧抓住逻辑电路设计步骤，教师和学生在平等的基础上共同完成教学内容，根据时序逻辑电路的设计步骤，分析每个步骤完成后要达到的结果，并为下一个步骤做好准备，并以实际设计案例为教学规范，与学生共同进入到逻辑电路设计的规范步骤之中，将教师放到学生的思维方式上，共同完成互动式的教学过程。

2 适应性学习方式

当学生在学习环境变化的情况下，通过主观努力，克服心理上的不适感，积极变被动为主动，使自己的心态调整到能正常学习的一种心理活动。

例如数字电子技术教学过程中常会出现学生不能主动学习的情况，心理上产生对知识应用的不信任，在学习上产生被动的局面，此时教师应以实例作为教学入口，深入讲解实际生活中的逻辑思想和逻辑电路应用，扩大知识面，以“从应用到理论的反向逻辑思想”作为教学方法，让学生适应逻辑电路和学习方式，得到较好的教学效果。

第9篇

关键词 multisim 教学改革 数字电子技术

中图分类号：G420 TP710 文献标识码：A

0引言

数字电子技术是理工科专业中一门核心的专业基础课，与高等数学、模拟电子技术和电路分析基础等理论课程联系紧密，且研究问题抽象难懂。该课程实践性强，在电子类实践课程中应用广泛，数字电子技术课程的教学质量直接影响着后续课程的学习。因此，研究数字电子技术教学改革是非常必要的。

传统的数字电子技术教学，主要是先进行理论教学，再通过实验教学让学生更好的理解和掌握理论知识，锻炼学生的动手实践能力。然而，在进行理论学习时，由于教学内容抽象难懂，学生不容易掌握，且不能通过实验现场演示帮助学生通过直观观察辅助理解抽象的理论知识。因此，基于传统的教学缺点，今将multisim软件引入数字电子技术课程教学中，进行教学改革，在多媒体理论教学中，通过实时的multisim软件现场教学仿真演示，学生直接的观察和分析学习抽象的理论知识，有助于学生对理论知识的理解和掌握。

1 multisim软件在数字电子技术课程教学改革中的应用优点

1.1 有效的解决传统教学中存在的问题

在理论教学中引入multisim软件，打破了传统直接理论分析，能够在课程教学过程中实时演示。在各类逻辑电路的应用中，传统的教学知识通过电路图的理论跟分析，让学生掌握逻辑电路的应用，然而由于问题抽象，学生不容易理解和掌握，通过multisim软件进行仿真现场演示，帮助学生理解和掌握，效果良好。

图1 74LS160构成六进制计数器

以时序逻辑电路中的计数器为例，集成十进制同步计数器74LS160和74LS162应用广泛，因此，74LS160和74LS162的应用是重点内容，传统教学是给出应用电路图（如图1所示为利用74LS160构成六进制计数器），理论分析其输入输出。在教学中引入multisim软件进行现场演示，生动直观，学生容易理解掌握。

1.2实验教学中的应用优点

在实验教学中，由于实验条件的限制，传统实验大部分是验证性实验，综合性和设计性的实验较少，在实验教学中，验证性实验主要是利用实验箱，操作简单，不利于学生创新能力和动手能力的培养，引入multisim软件后，学生可以通过软件中丰富的虚拟仪器和元器件设计综合性和创新性实验，培养提高学生的创新能力。

1.3学生自学能力培养中的应用优点

由于知识的更新换代非常快，在当代大学中，培养学生的自学能力是非常重要的，因此，学生的自学设计能力的培养也是大学的重要任务，既有利于学生对知识的巩固和应用，又促进学生创新能力的培养。尤其对于民办高校来说，应用型人才培养是重中之重，引入multisim软件后，学生在课后根据自兴趣和爱好设计仿真自己感兴趣的小制作，培养提高学生的创新和动手能力。仿真软件中有比较全面的模拟仪器和元器件，学生可以在节约支出的情况下，进行电子设计，为参加全国电子设计大赛打下坚实的基础。

2结论

如何提高数字电子技术的教学效果是教学中的重点，在数字电子技术教学过程中引入multisim软件，既有利理论学习的掌握，又培养提高了学生的创新能力和动手能力，为后续的专业课程打下了坚实的基础。

参考文献

[1] 江晓安，董秀峰，杨颂华.数字电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社， 2008：138-180.

[2] 杨志忠，卫桦林.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008：222-226.

第10篇

关键词：数字电子技术；课程教学；教学改革

作者简介：陈柳（1979-），女，湖北丹江口人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师；戴璐平（1969-），女，湖北武汉人，武汉工程大学电气信息学院电子学教研室，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0096-02

一、“数字电子技术”课程特点

“数字电子技术”课程是电类、信息类等专业学生进入本专业时首先开始学习的一门专业基础必修课程，该课程与后续开设的“微机原理”、“单片机原理”、“EDA技术”等诸多专业课程密切相关，是学生专业素质形成的关键性课程之一，在课程体系设置中有着重要的基础性地位。教学目的是让学生积累丰厚、扎实的数字电子技术基础知识，为后续课程的学习打下良好基础，同时培养学生的自主学习能力和创新能力。近年来，数字电子技术的应用已发展到甚大规模集成电路，随着现代电子技术、计算机技术以及通讯和网络技术的迅速发展，使得课程内容日趋分化，分析方法更加多样，授课内容愈加复杂，目前课程教学正处在优化、调整、整合的时期，涌现了大量的关于教学研究和教学改革的探索文章。

二、教学改革研究现状

根据CNKI数据库的统计数据，从时间分布来看，近十年来，关于“数字电子技术”教学方面的文章数量总体呈逐年上升趋势如图1所示。从文献内容上来看，这些对“数字电子技术”课程教学改革的研究和探索有以理论教学为主的，有侧重实践教学的，也有将理论和实践教学结合的，涉及教学方法、教学设计、教学手段等各个方面，出现了很多卓有成效的教学改革尝试。典型的几个研究方向有：研究性教学在数字电子技术中的应用；[1]EDA软件在“数字电子技术”教学中的应用；[2，3]多媒体辅助教学在“数字电子技术”课程中的应用；[4，5]“数字电子技术”远程网络教学的设计与教学系统开发；[6]理论实践一体化教学模式的探索；[7]数字电子技术双语教学研究；[8]其他，如案例教学、[9]国内外教学比较等。[10]

三、“数字电子技术”教学方法改革探索

在武汉工程大学电子学教研室教学组教师的教学过程中，通过积累多年教学经验，结合对教学理论和教学过程的体会，对电类本科“数字电子技术”课程的教学改革做出以下几点探讨。

1.在教学内容的安排上，以“三基”为核心，重视知识的体系化教学

（1）强调“基本知识、基本方法、基本思想”的“三基”核心，“以不变应万变”的学习思路。由于电子技术的发展日新月异，数字电子电路的构成方式从早期的以逻辑门、触发器为基础，发展到现在以集成电路为基础，其常用分析和设计手段从早期的逻辑表达式、卡诺图等，发展到现在以EDA计算机辅助技术为主流，数字电子技术的知识体系也日益庞大。因此，目前我国高校的“数字电子技术”课程，更严谨一点来说应该称为“数字电子技术基础”，从根本来说讲的是数字电子电路在分析、设计方面的基本知识、基本方法和基本思想。所以在教学中首先要让学生认识到课程的性质和特点，同时让学生知道，电路的具体形式是变化无穷的，但是分析和设计电路所用到的“三基”是始终不变的，这样学生在学习中才能“透过现象看本质”，从千头万绪的知识点中找到最重要的部分，把精华牢牢掌握。

（2）重视知识的体系化教学。“数字电子技术”的知识点很多，学生在初学时往往很难抓住主线，搞清各个知识点之间的关系，容易失去学习的信心和兴趣。因此教师在教学中就要特别重视知识的体系化教学。这种体系化教学的实现可以从以下几个方面入手。首先，在绪论课上，通过对学科发展历史和应用领域的介绍，把教材上的各个章节所讲的内容和作用简略说明一下，使学生在学习具体知识点之前，了解数字电子技术的发展过程、知识构成体系和各种有趣有价值的应用，从而调动学生的学习兴趣，提高学习的积极性。其次，在各个章节讲解过程中，特别是每一章起始和结束时，注意承上启下，将章节内和章节间的内容串联起来，帮助学生理清知识的“点、线、面”。这样，可以帮助学生在整个学习过程中始终保持清醒的头脑。

2.在教学设计上，强调学生的主动学习，引入问题导向型教学，增强学生主观能动性，培养学生的创新意识

问题导向教学与传统的“知识讲授型”教学不同，强调学生为主体，教师只是引导者和组织者。教师通过一定的方式来提出问题，而分析问题和解决问题两个关键环节则由教师引导学生来完成。教师要精心设计导入问题的教学环节，可通过设计实例导入法、设疑导入法、示错法等方式导入需要讲解的问题，激发学生自主学习的欲望和兴趣，然后引导学生分析问题，通过查阅资料、思考、讨论等方式寻求解决问题的方案，之后再结合知识讲解，让学生对相关知识点做到系统化的理解。

例如，在讲述时序逻辑电路设计之前，教师可先在大屏幕上演示知识竞赛抢答现场的录像。然后请学生思考，这种多路抢答电路是如何实现的，需要那几个部分，利用这种生活中熟悉的场景，激发学生的好奇心。让学生通过查阅资料、思考、分析讨论来逐步完成电路的架构和设计。在这样的学习过程中，教师既完成了教学任务，同时激发了学生的好奇心和求知欲，学习的效果大幅提高。

问题导向型的教学模式提倡学生自己思考、自己动手，并且鼓励学生把学习过程从课内延伸到课外，对培养学生的创新思维能力，提高学生的实践能力都有帮助。

3.在教学媒体的运用上，善于运用多媒体和传统教学方式的结合，恰当运用必要的现代教育技术和信息资源

在“数字电子技术”教学中，单纯的传统黑板板书+口头讲解的教学方式有其固有的不足。例如绘制大量图表费时费力、显示内容不变缩放、不利于教学中知识点的前后对比和复习引用、抽象的原理和具体的电路或元器件不易演示等等。此时，多媒体辅助教学就体现出了很大的优势。这里所说的“多媒体”不仅指用电脑PPT课件讲解，还有图片、动画、视频、音频演示、EDA仿真软件的直观演示等等。PPT课件的精心设计，结合各种其他媒体的演示，能有效提高课堂效率和学生学习的兴趣。

例如，针对学生学完了电子技术仍然不认识电子元器件的问题，教师可以将大量各种规格、型号的电子元器件实物图显示给学生，介绍典型器件的结构、功能、应用、当前市场价格等等。多媒体教学不仅方便快速，信息量大，而且会让学生有更直观的认识，能看到所学课程与市场、实践应用的关联，学生的学习兴趣也会大大提高。再如，在讲解编码器74LS148时，教师可以在Multism或Proteus软件界面上直观地演示输入信号和输出代码之间的关系并译码为字符显示出来，甚至还可以让学生自己动手操作，改变电路输入，查看电路输出的变化。一方面可以帮助学生理解芯片的功能，另一方面可以给学生更接近实验环境的演示效果，使学生在后续的实践环节能迅速上手。

实践证明，在“数字电子技术”课程中引入多媒体工具能使教学内容形式丰富、灵活，课堂信息量大，有利于解决“学时短、内容多”的矛盾。但同时也要看到单纯依赖多媒体或多媒体使用不当所带来的问题，例如讲课速度太快，学生跟不上，或者讲课沦为用PPT演示文字和图表的单调过程等等。因此，多媒体在电子技术课程教学中的应用应以人为核心，教师要围绕教学目标地实现，适时合理地选取，扬长避短才是使用好多媒体的关键。例如，一些公式推导或者波形图的绘画，不便用动画分步骤一步步演示的，还是应该使用黑板板书来完成。

在计算机和网络飞速发展的今天，教师要不断学习，跟上潮流，充分利用各种现代教育技术和信息资源，改善教学效果，增强与学生的课内外交流。例如，本校为“数字电子技术”校级精品课程建立了网站，在电子学教学组老师的不断建设与完善下，成为学生课外学习的有效平台。在教学过程中，笔者使用Email、QQ等工具，将课堂课件与学生共享，并开辟了课外答疑和讨论的渠道，受到学生的普遍好评。除此之外，论坛、博客、微博等也是非常有效的知识共享与交流的手段。

4.在各个教学环节中，注重理论与实践有机结合

对于电类和近电类本科专业学生，许多高校的电子技术的理论教学与实践教学是分开进行的。本校与“数字电子技术”有关的实践教学主要包括“电子技术实验”（数字部分）和“数字电子技术”课程设计两门单独设课的课程。但是在以往的教学过程中，有学生反映，理论教学太枯燥，难学懂；实验课机械地完成，搞不清原理。这种情况主要是理论与实践脱节造成的。实际上，“数字电子技术”是一门实践性非常强的课程。在理论教学的过程中，若能结合具体实验案例，则能给予学生感性认识，提高学习兴趣，进而通过理论学习上升到理性认识，再到实践环节中，验证理论，又可促使学生真正理解理论知识，进一步深化理论。

因此，在课堂教学内容的把握上，在强化基本理论的同时，应突出知识的应用，减少对中、小规模器件内部电路的分析，着重对外部逻辑功能的描述、分析和应用，并且把查阅器件手册和阅读技术资料作为学生必须掌握的基本技能。同时在课堂上应注意和实验课的衔接，适当讲解实验课的理论原理，然后在实践教学中让学生体会理论知识，让实践与理论紧密结合。

除了传统习题，适当布置课外实践和仿真作业，鼓励学生进行课外电子小制作，积极参与电子设计相关竞赛，增加动手能力锻炼机会，也能激发学生的学习兴趣和热情。

参考文献：

[1]任希，侯建军，李赵红，等.研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索[J].电气电子教学学报，2010，（4）：28-29.

[2]戴丽萍.EDA在“数字电子技术”课程教学中的应用[J].高教论坛，2006，（6）：92-93.

[3]张钰玲，甘昕艳.Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用[J].桂林电子科技大学学报，2008，（6）：530-532.

[4]陈柳，周伟.运用多媒体技术优化《电子技术基础》课堂教学[J].高师理科学刊，2008，（2）：74.

[5]江捷.运用多媒体技术深化《数字电子技术》课程教学手段的改革[J].华北航天工业学院学报，2006，（S1）：87-89.

[6]王蕊.高校《数字电子技术》网络课程的设计与开发[D].兰州：西北师范大学，2007.

[7]郭玉华，庞学民，岳彩青.“数字电子技术基础”理论实践一体化教学改革初探[J].中国电力教育，2012，（14）：69-70，72.

[8]张朝晖.“数字电子技术基础”课程的双语教学探讨[J].电气电子教学学报，2005，（3）：106-109.

第11篇

关键词：数字电子技术；课程标准；高职；教学改革

在当前时期我国职业教育发展新形势下，高职高专教育发展的核心问题是课程改革，而制定课程标准则成为了高职教育教学改革的重要内容。课程标准是规定某一学科的课程性质、课程目标、课程内容、实施建议的教学指导性文件。课程标准与教学大纲相比，在课程的基本理念、课程目标、课程实施建议等几部分阐述更加详细、明确，并提出了面向全体学生的基本学习要求。本文以高职院校电子类专业核心基础课程数字电子技术课程标准为例，探讨高职课程标准制订的思路和内容。

1数字电子技术课程标准现状分析

1.1教学目标不符合高职人才培养要求

职业教育以职业为出发点设计人才培养目标和标准，以典型工作任务或实际职业活动为教学内容，围绕培养学习者的综合职业能力这一目的安排课程和组织教学。它与普通教育模式相比，更加注重对学生动手实践能力的培养，需要与之适应的课程标准来规范它的教学内容、教学目标、课程体系和教学方式。但是目前数字电子技术课程总体上并没有摆脱普通教育人才培养模式的束缚，教学目标不是很明确，越来越不能满足高职教育的要求。

1.2理论与实践相结合仅流于形式

数字电子技术是一门实操性很强的专业基础课。传统课程设置中都会有理论课程和实验课程。理论与实践相结合仅通过理论课上理论内容讲授、实验课上进行理论内容验证等方式实现，这样的结合方式流于形式，理论讲授的知识点过多、过散，不能在实验过程中系统应用到，造成理论教学与实践教学相互脱节。

1.3实验实训内容缺乏职业针对性，不利于操作技能的培养

传统的实验课程设置是以验证性实验为主，且应用的技术远落后于职业中的实际应用需要。实训则被简单地定义为“简易电路板制作”，实训内容要求不明确，目的不清晰，导致学生在实践环节中的自主性、创新性无法得到提高。

2数字电子技术课程标准设计

2.1设计思路

课程标准设计首先应围绕职业要求设计人才培养目标和标准，明确课程目标；其次，课程内容要围绕实际的职业活动或典型的工作任务展开，结合理论教学案例，重构实验教学项目和实训项目。以几个实验项目为一组，组建一个综合的实训项目，学生通过项目化的教学，在学习过程中掌握职业所需技能。第三，课程标准要规范学习目标、授课内容、教学方法、师生要求等各项内容；第四，课程评价与考核体系要科学，能有针对性地对教学各项目实施过程进行考察和评价。

2.2标准依据

数字电子技术的发展是飞跃式的发展，发展速度很快，所以数字电子技术课程的设置与开发要与时俱进，要时时根据市场和企业对人才的需求做出调整。

2.3框架构建

数字电子技术课程标准共有以下五个部分组成：课程说明、课程教学内容和要求、实施建议、教学条件、考核方式。其中，课程说明明确了课程总体设计思路和具体目标；课程教学内容和要求划分出数字电子技术课程的六大知识模块及其对应的实操项目；实施建议包括教学模式、教学建议、具体实例说明等；教学条件包括软件和硬件在内的所有现有教学设施和资源；考核方式包括课程考核和课程评价体系的制定。

3数字电子技术课程标准内容

3.1课程说明

数字电子技术是电子类各专业的一门专业基础课程，是单片机原理及应用、FPGA应用设计、自动检测技术与传感器等课程的先修课程。其中的数字逻辑电路课程已成为工程领域中与模拟电子线路课程并行的重要学科之一。通过对该课程的学习，可使学生在专业知识体系学习中达到以下目的：理解电路中“0”与“1”的概念，掌握基本的逻辑关系的处理，掌握简单逻辑电路的设计、分析、检测与维修，理解组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析与设计方法；学生在完成理论学习到实际应用的转化的过程中，提高了逻辑思维能力、动手能力以及工程实践能力。

3.2课程教学内容和要求

3.3实施建议

3.3.1理论教学中通过启发式、问题式教学方法调动学生学习的主动性和积极性。课前将问题抛出，以分析问题为主线来组织课堂教学，促使学生主动接受和学习新知识。通过教学手段的改革，使学生在主动学习过程中学会发现问题并尝试自行解决问题。

3.3.2综合运用仿真软件和多媒体教学设备。多媒体课件可以大量节省教学中的板书时间。运用仿真软件演示典型电路，可以直观地传递课程信息，加快学生对问题的理解。运用灵活多变的多媒体教学技术能更清晰透彻地分析教学内容中地重点和难点。

3.3.3加大设计性和综合性实验的比例。多安排一些设计性和综合性实验课程，使学生在实践过程中熟练掌握各种常用数字电路器件的功能与外部特性，熟练掌握分析数字电路的一般方法，加强对学生设计能力的培养，特别是应用器件能力的培养，实现强化学生分析解决问题的能力和创新意识的主旨目标。

3.3.4实践环节中，将实验与实训内容相结合。完成几个独立的实验项目后，进行系统性的设计和制作，使学生分阶段、系统性地掌握所学知识要点，直至课程结束，从而构建完整的课程知识体系。

3.4教学条件

3.4.1实验平台。教学团队应拥有独立的数字电路实验室，可承担数字电路验证性、设计性、综合性及创新性实验的教学工作。拥有开放性实验室，给学生提供电路设计和制作等创新性设计实验的平台。

3.4.2教学资源。教学团队可根据现有实验教学条件、学生学习特点、课程特点等因素，自主编写及修订授课教材或教学资料。教学团队通过自主编写教材，发扬以往教学过程中的优点和长处，改正不足和缺点，然后经过几次课程试用，最后修订和完善课程教学指导手册。

3.5考核方式

考核方式以综合能力考核为导向，分理论考核和实践考核。理论考核以考察学生基本理论知识掌握情况为目标，建立理论考核题库；实践考核则综合考察学生在每一次项目设计中的动手能力、自主学习能力、独立思考和分析问题能力和创新能力。

4结束语

随着电子技术的高速发展及企业在职业技能要求上的不断更新，电子类专业课程标准的制定需要经过实践的不断检验，不断完善。希望本文的研究对于推动高职教育教学改革的发展具有一定的意义。

参考文献：

[1]王艳春.数字电路课程设计教学改革的实践[J].中国电力教育，2010，（01）.

第12篇

关 键 词 故障诊断；数字电路板；自动测试系统

中图分类号：TN952 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-091-01

随着武器装备信息化程度的不断加强，数字电路板已经成为电子装备的重要组成部分。其质量直接影响到装备整机的质量。因此，对数字电路板的测试和故障诊断技术进行研究已经成为现代测试技术研究的重要领域。引入自动化测试不仅可以使测试员从枯燥的重复测试操作中解放出来，而且能够确保测试数据的精确性，从而提高数字电路板测试的质量和效率，并在传统检测方法的基础上，将自动测试的原理和方法运用到故障检测中，是故障诊断的新途径，目前己被广泛应用。

1 数字电路板的故障诊断原理

1.1 故障诊断的概念

故障诊断是指在特定的测试和故障判断方法的指导下，对诊断对象进行自动检测，同时它还是发现故障、定位故障的过程，从而为故障修复提供依据。诊断是建立在检测和故障测试的基础之上，又是对现有的检测和故障测试技术的革新与发展。故障诊断的任务，就是要通过检测获得被诊断对象的故障信息，提炼出故障现象和特征，并根据预先设定的规则，对故障信息进行综合分析并得出结论。

1.2 故障诊断的原理

该原理是基于比较的测试方法，即根据系统的实际输出结果与系统原始模型或系统正常工作时的标准值进行比较分析，再由前后两者的差值来判断当前系统的工作状态。如果存在故障，则从检测出的故障信息中解析出故障特征，判断故障原因，准确定位其故障源，以便采取对应的维修措施。

1.3 故障诊断的方法

不同种类的数字电路板实现的功能不同，其故障特点也各不相同，针对它们的故障维修、检测和诊断的方法也不尽相同。例如，部分数字电路板比较适合于采用传统的判断规则进行诊断， 而有些数字电路板则宜采用自动测试技术进行诊断。本文主要介绍基于自动测试系统的数字电路板故障诊断的方法。

2 自动测试系统在数字电路板测试与故障诊断中的应用

自动测试系统是指在人极少参与或不参与的情况下，自动进行测量，处理数据，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。它由单个计算机平台集成多种测试（测量）仪器、仪表，组成控制系统，并可通过计算机系统中的软件代码进行编写特定程序来实现对被测试对象的自动激励和响应的采集、分析，从而完成对被测试对象的功能特性和指标参数的研究、分析，以及故障的判断和定位。针对不同的被测数字板类型，在自动测试系统中通过施加不同的测试程序集（TPS）完成测试任务，使用方便灵活，扩展性能好，可靠性高。

自动测试系统的模块化、通用化和可编程性，使其成为搭建测试、检测和诊断平台的最佳选择。目前应用最广泛的自动测试系统是基于GPIB总线的自动测试系统（见图1）。

图1 基于GPIB总线的自动测试系统结构图

采用GPIB总线技术搭建的自动测试系统具有方便灵活、可分可和的特点。一根GPIB专用电缆可将多台测试仪器连接成一个自动测试仪器系统。

3 利用自动测试系统诊断数字电路板的原理

3.1 诊断模型的建立

图2 自动测试系统诊断数字板故障的结构

图中被测数字电路板的输入信号大小由工作时根据指标要求设置，根据数字电路板故障诊断理论，先向被测数字电路板提供输入信号，并利用自动测试系统采集相应的输出信号，再通过计算机程序的分析和处理，实现对测试采集到的故障信号进行判断和定位，最后通过与系统正常工作时的电路板输出信号作比较，查出电路中有故障现象的信号，进而对故障现象的各种可能性原因进行分析、判断和解决。

3.2 利用自动测试系统分析

在进行数字电路板诊断时，首先通过自动测试系统对电路板作整体功能测试，其次将实际测到的输出信号与理论上的输出信号相比较。如果前后两者一致，说明电路板可以实现预设功能，即可判断该电路板工作正常；否则，结果不一致时即可以得到错误信号的输出端，并作为故障诊断的起点。然后通过反向追踪来实现故障隔离，即当电路板的某一节点输出信号的波形显示和预期的不一致时，则检查能够直接影响并导致该节点输出波形不正常的相关前级节点的输出波形，由此从后级节点电路向前级节点电路逐渐推进、检测、诊断，最终查出导致电路板输出错误信号的最前级节点。

一般情况下，导致节点输出信号故障的原因有三个：一是产生该节点信号的器件或集成电路芯片自身存在故障；二是该节点与其它节点短路；三是与该节点相连的器件或集成电路芯片的输人引脚焊接短路。

4 总结

数字电路板诊断理论的不断发展与日趋改进、完善，以及前人在此基础上进行的众多工程研究和实践，已为数字电路板测试与诊断系统的设计提供了可行的思路和方法。本文中的自动测试系统基于功能测试法，以数字电路板的测试和故障诊断方法为根据，并在此基础上充分应用自动测试系统设计技术，以实现数字电路板测试、故障检测和定位的自动化，促使故障定位到元件级，可实现较高的故障检测率。

参考文献

[1]李行善，左毅，孙杰.自动测试系统集成技术[M].北京：电子工业出版社，2004.

第13篇

关键词:数字电子技术;EDA技术;结合;仿真

中图分类号:TP331.2文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)20-120-03

Discussion on Combination of Digital Electronic Technique and EDA Technique

CAO Lijie,LI Songsong

(Dalian Fisheries University,Dalian,116023,China)

Abstract:Because of research on the combination of "Digital Electronic Technique"and "EDA Technique" is shortage,advantages of the combination between them are mon EDA software Max+Plus Ⅱ is introduced,and advantages of the combination of digital electronic technique and EDA technique are analyzed with examples and simulation.From the analysis,it is clearly that the combination of two classes has advantages such as:realization of hardware design with software,analysis ofthe circuit condition,realization of the "open" digital circuit laboratory.Through the combination of two classes,teachers can explain the theory clearly,students have more chance to examine circuit.It has positive effect in teaching and learning.

Keywords:digital electronic technique;EDA technique;combination;simulation

在信息社会中,数字化是电子产业发展的必然趋势,因此在电子信息及相关专业的教学中也越来越看重数字技术,数字电子技术作为数字技术中一门极其重要的学科基础课在本科教学中很受重视。EDA(Electronic Design Automation)技术作为数字电子技术的延伸,已经引入到电子信息类本科教学中[1-3]。目前,单独针对数字电子技术课程和EDA课程的教学改革比较多,但是对于将两门课程结合起来有何优势的研究还有待教师探索[4-6]。因此,通过使用常用的EDA工具软件,结合实例,就数字电子技术与EDA技术相结合做一探讨。

1 常用EDA工具软件简介

常用的EDA软件有加拿大IIT公司推出的EWB(Electronics WorkBench),在EWB基础上形成的Multisim以及美国Altera公司开发的Max+Plus Ⅱ [7]。

目前,我校EDA实验室所使用的软件是美国Altera公司开发的Max+Plus Ⅱ,所以本文中的例子都是基于此平台进行的。

Max+Plus Ⅱ(Multiple Array and Programming Logic User System)具有Windows操作系统的程序界面,采用全菜单操作和鼠标操作方式,是一个方便、易学易用、功能全面的EDA工具。Max+Plus Ⅱ支持原理图、VHDL语言和Verilog语言文本文件,以及波形EDIF等格式化的文件作为设计输入[7]。使用Max+Plus Ⅱ进行电路设计的流程简单,经过设计输入、设计编译、设计仿真、下载即可完成。

2 数字电子技术与EDA技术相结合的几点益处

2.1 将数字电子技术中难以实现的硬件设计转换为软件设计

在传统的数字电子技术教学中,讲授组合逻辑电路设计时,首先分析设计要求,按照要求列出真值表;然后进行逻辑函数表达式的化简,得出表达形式最简的输出函数表达式,最后画出逻辑图。当输入变量比较少时,这种方法无疑是简单有效的,但是,当输入变量比较多时,这种方法就显得很吃力。下面以设计8位奇校验电路为例进行说明。

若采用传统的设计方案,首先需要画出8变量真值表,8变量真值表需要28行(即256行),这就非常麻烦,而逻辑函数的化简更是难上加难。如果借助Max+Plus Ⅱ软件,使用VHDL语句,按照8位奇校验逻辑功能,用软件方法来实现硬件设计。8位奇校验电路的VHDL程序如下所示[8]:

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity p_check is

port(a:in std_logic_vector (7 downto 0);

y:out std_logic);

end p_check;

architecture art of p_check is

begin

process(a)

variable tmp:std_logic;

begin

tmp:='1';

for i in 0 to 7 loop

tmp:=tmp xor a(i);

end loop;

y

end process;

end art;

其中:a表示8位输入信号;y表示奇校验输出,通过观察该程序可以发现,程序逻辑性强,简单易读。

对上述程序进行仿真,仿真波形如图1所示。

图1 8位奇校验电路仿真波形

通过观察可以看出,该仿真波形完全符合奇校验逻辑功能。在Max+Plus Ⅱ软件下进行综合,可以得到8位奇校验电路的逻辑符号,当其他的设计工作中需要用到8位奇校验功能时,可以直接调用此元器件,不必重新设计,简化了设计工作。

通过EDA技术实现数字电路设计,可以让学生尝试用软件代替硬件,实现硬件电路软件化。学生应用EDA技术除了可以实现小规模的电子电路设计,还可以通过对CPLD,FPGA编程,设计复杂的电路系统。

第14篇

关键词：教学现状；项目教学；职业教育

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）34-028-02

电子产品数字电路分析与制作是高职应用电子技术、电子信息专业的一门专业基础课程，是培养专业技能、职业岗位技能的重要支撑性课程。目前，大部分高职院校沿用传统的“理论+实验”的教学方法进行教学。随着高职课程教学改革的不断深化，以能力为本位的职业教学理念渐入人心，在面临当前的高职学生学习基础越来越薄弱，学习积极主动性越来越差的实际情况下，这种传统的教学模式和理念已经不能满足高职形势的发展与需求，提出采用项目化教学方法开展电子产品数字电路分析与制作课程的教学。

一、传统电子产品数字电路分析与制作课程教学存在的问题分析

传统的电子产品数字电路分析与制作课程通常采用“理论+实验”的教学模式，纯粹的课堂理论讲授，外加一定的实验课程。这种教学模式，通常实验课的课时要远少于理论课时，学生实践的时间非常有限，在目前高职学生的学习基础相对比较薄弱的情况下，学生很难做到实验课时能够将理论知识学以致用，导致实践技能得不到有效提高。另一方面，理论讲授的枯燥让学生过多地失去了学习的兴趣，导致学生在结束该课程的学习时，对课程所体现出来的知识、技能依然不能明确，专业技能得不到有效的提高，使得与职业岗位没有实现良好的对接，大大影响了职业技能的提高。这与现代职业教育要求高职院校培养学生职业技能的要求差距甚远。

基于此，我们将项目教学法应用于电子产品数字电路分析与制作课程中。项目教学法是将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。在项目教学中，学习不再是被动地接受知识的过程，而是人人参与的实践活动，在实践过程中，理解和把握课程所要求的专业知识和技能，培养分析问题、解决问题的能力及团队协作精神。项目教学法的实施，收到了良好的实践效果，获得行业企业及学生的一致好评。

二、基于项目教学的高职电子产品数字电路分析与制作课程设计理念

1、构建与企业共同开发的项目化教学内容

电子产品数字电路分析与制作以实际的电子产品的生产与开发作为教学的主线，以工作过程为中心组织课程内容和课程教学，通过对行业企业的典型工作岗位的调研，在企业专家对岗位能力分析的基础上，把所需的岗位职业能力从符合学生认知规律的角度，确定了六个学习项目：简单抢答器的制作；一位加法器的设计与制作；电动机运行故障检测报警电路的制作；由触发器构成的改进型抢答器的制作；数字电子钟的设计与制作；叮咚门铃的制作，形成了完整的项目化课程。

2、建立工作过程行动导向的项目化教学模式

电子产品数字电路分析与制作课程确立的六个项目学习情境内容来源于企业的实际产品的开发与制作过程。依据产品实现的工作过程，将项目分解为若干个典型的工作任务，以任务书的形式对学生进行项目任务的布置和分解，学生通过对任务书的理解，进行产品设计的计划，并在规定的时间内实施，然后以自查、互查、教师查阅的方式完成产品的分析与检查，并有相应的项目分析评价报告，最后以PPT汇报的方式相互交流、总结项目实现情况。这些工作任务，知识层面上，从电路的前级到后级，从简单到复杂，是逐渐加深的过程；在方法与社会能力层面，每个工作任务都自成一体，具有“咨询-决策-计划-实施-检查-评价”完整的六个工作步骤，真正培养了学生的职业能力。

3、实现以学生为主体的项目化教学过程

项目化的教学，每个项目都由基本的工作任务和创新工作任务两部分构成。学生在完成基本的工作任务过程中，教师只是起到了引导作用，引导学生进行项目任务的分析及相关理论知识的指导；在完成创新工作任务过程中，学生通过查阅资料的个人或小组自学互助方式，进行创新设计，教师只是进行个别指导。在整个基于工作过程行动导向教学模式的实施过程中，学生是项目的执行与完成者，教师只起到了指导和辅导作用，真正做到了以学生为主体。所以，在项目化教学中，学生不再是被动的获取理论知识，而是真正地行动起来，主动地参与到项目中，完成每个任务。学生学到的也不再是本本上的教条，而是与情境相关、与实践工作密切结合的活的知识与技能。在完成项目的过程中，学到的工作过程知识，远远超出与情境无关的纯理论知识的范畴，培养了独立学习、思考问题的方法及分析问题、解决问题的能力，极大地提高了学习主动性的同时，培养了学生的职业能力，符合以学生为本的现代职业教育理念。

三、基于项目教学的高职电子产品数字电路分析与制作课程考核方式

电子产品数字电路分析与制作课程的考核方式摒弃传统强调理论知识掌握程度的闭卷笔试的考核方式，注重学生的过程学习和职业技能的培养，采用“三方评定过程化”的考核方式。

项目化的教学过程中，结合学生的过程学习表现，包括学习态度，独立思考问题、解决问题的能力及项目完成的质量采用自评、互评、教师评的三方评定的方式综合评定学生的成绩，此种考核方式大大提高了学生平时的学习积极性，教学效果得到了明显的提升。

电子产品数字电路分析与制作是高职电子类专业的重要基础课程，我们采用工作过程行动导向的项目化教学，以学生为主体培养了学生的职业能力，经过实践，教学效果显著，大大提高了毕业生的职业技能水平，得到了毕业生所在电子类企业的一致好评。

一、案例教学法与传统工科专业教学比较

传统的工科专业教学往往采用讲授法教学，以“教”为中心，即以教师为主体，由教师提供教学资料，组织和控制教学过程，“教法”制约了“学法”，造成学生只能“照葫芦画瓢”，完全被动，使的学生的知识迁移能力大大下降，阻碍了学生创造性发挥，不利于培养学生独立思考、分析、解决问题的能力。

案例教学法则通过教师采用案例引导来说明理论知识，学生通过案例的研究分析加深理论知识的理解，在教学实践中学生通过深入讨论，激发了学生的兴趣，增加了他们的感性认识，提高了学生分析、归纳、总结能力。

所以传统工科专业教学与案例教学法有着如下区别

二、工科教学中引入案例教学的问题和解决方法

（一）传统工科专业教学都是由理论教学、课程实验和课程设计等教学环节组成，各个环节依次进行，相辅相成，课程实验验证理论，课程设计综合运用理论，但往往造成学生对教学内容感性认识被延时，以致对学习内容起初产生的兴趣随时间推移而消失。如果在工科教学中引入案例教学，对实例进行理论分析后，不通过实验验证，又往往会造成学生感性认识不深刻。但如果课程中穿插实验，又会使教学时间安排过紧，造成满堂灌，不利于学生接受。对于这个问题可以在通过EDA软件进行辅助教学，对实例进行仿真验证，使理论与案例紧密结合，加强感性认识，深化理性认识。

（二）学生长期接受传统的讲授法教学模式，学生积极性不高，难于适应勤于思考，勇跃发言探讨的案例教学模式，所以要求教师要善于引导，牢牢把握教师主导，学生主体的宗旨，要采用多种教学手段，营造良好的学习氛围，避免学生在教学过程中的冷场。

三、基于MULITISIM2001的案例教学

案例教学具有生动、形象、具体、实效性强的潜在优势，所以如何把案例教学的优势，变为实实在在的教学效果，就是“好的案例＋好的教法＝好的效果”，为了增加教学效果，我在案例教学中采用了EWB（虚拟电子工作台）软件辅助案例教学。EWB软件有着界面简单，容易操作，现象直观的优点。下面我以数字电路教学为例。

（一）精选案例

讲述数字电路的译码显示电路时，为了加强学生数字综合设计的能力，我选用了智力竞赛抢答器电路，因为这个设计包含了数字电路的触发器、编码器、译码器、显示器的知识，有利学生较全面熟悉数字电路设计过程。

（二）情景描述，介绍案例

通过多媒体介绍资料，如七段显示器显示数字的过程通过动画展示，并通过图形分析结构工作原理，使学生了解七段数码显示器的驱动问题和共阴共阳类型区别；对于译码器74LS47，74LS48通过MULTI?鄄SIM2001仿真(如图1)，实时控制键盘键位给集成芯片引脚加载高低电平，看七段数码显示器输出数字，分析译码芯片的真值表，加深学生感性认识。

（三）提炼理论，分析案例

导入案例，要求学生运用以上资料设计一个四人智力竞赛信号抢答器电路。先对以上多媒体展示的资料进行提炼，引出数字电路设计过程，提出自顶向下的设计思想，并用多媒体框图从右到左演示（如图2），然后与学生一起分析讨论，即以

半开放式分析，指导学生从数码显示器到译码器，编码器分步设计电路。其中提出设计的要害和关键问题，如如何使译码器正确显示三号和四号选手的数码3，4，以及如何使译码器和编码器正确衔接，同时通过多媒体超链接对所要用到的芯片资料进行一下复习。

（四）应用理论，审视案例

根据理论，让学生进行讨论，设计电路，然后对电路（图3）进行EWB仿真验证。

从仿真电路的现象指出设计缺陷，由于编码器选用了74LS147优先编码器导致选手抢答时优先显示高位数码。提出对抢答信号重新设计。进行开放式讨论缺陷的原因，到最后暗示学生运用教材以前的实例，JK触发器组成第一信号鉴别电路来设计抢答信号。让学生重新设计电路，得到电路（如图5），再进行EWB仿真验证，完善了设计电路。

（五）总结归纳，形成体系

总结数字电路设计理念，介绍设计时细节处理方法。使学生在系统掌握知识同时提高能力。

通过这种案例教学方法，提高了学生的思考能力，参与能力，活跃了课堂学习气氛，使学生不但掌握了数字电路知识，同时了解了数字电路的分析设计方法，达到了学以致用，取得了明显的收效。

[1]韩力，吴海霞，齐春东.Electronicsworkbench应用教程[M].电子工业出版社，2001.

[2]杨志忠卫桦林.数字电子技术[M].高等教育出版社，2003