導(dǎo)語：如何才能寫好一篇模擬電路綜合設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：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)域的兩門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，實驗對于學(xué)生理解這兩門課程的理論知識及進行創(chuàng)新應(yīng)用來說是至關(guān)重要的。為了實現(xiàn)“以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，以綜合應(yīng)用為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)造性思維為重點”的培養(yǎng)目標，近年來，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)二年級上學(xué)期開展，同時將數(shù)字電路實驗室和模擬電路實驗室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實驗室，為學(xué)生加深電子學(xué)領(lǐng)域的理論認識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合動手能力建立了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍。相應(yīng)的，這兩門課程的實驗內(nèi)容也進行了改進，增加了數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗項目。本文以數(shù)控迷你小風(fēng)扇和數(shù)字溫度計為例，具體闡述數(shù)模復(fù)用實驗室綜合設(shè)計性實驗項目的實現(xiàn)過程。

1 數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗設(shè)計原則

傳統(tǒng)的數(shù)字電路實驗和模擬電路實驗的開展一般都是以特定的目的、孤立的功能單元而開設(shè)。數(shù)字電路的實驗包括各種常用芯片的功能測試及簡單應(yīng)用，不涉及任何模擬電路部分；模擬電路實驗包括分立元件（三極管）放大電路和集成運算放大電路的性能及簡單運用，不涉及任何數(shù)字電路部分。這種傳統(tǒng)的實驗設(shè)計方案存在以下兩大問題：一是實驗的目的一般都是理論知識的實驗驗證，缺少對學(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)字電路實驗與模擬電路實驗“各自為政”，致使學(xué)生在完成實驗后感到知識不連貫，不能綜合理解和運用數(shù)字電路和模擬電路的知識體系，以至于很難達到融會貫通，學(xué)以致用的目的。

基于以上問題，數(shù)模綜合實驗設(shè)計原則主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是興趣主動性；二是數(shù)模綜合性。古代教育家孔子曾說過：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣主動性，使學(xué)生愿意開始干，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)動下，學(xué)生對完成實驗的主動性更強，對所學(xué)數(shù)字電路理論知識和模擬電路理論知識的融會貫通性就會更好，從而能夠保證綜合設(shè)計性實驗?zāi)軌蜻_到最初的實驗設(shè)計目的，即加深學(xué)生的理論認識，提高學(xué)生的實踐動手能力，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)計原則的實驗應(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）綜合實驗中，通過輸入數(shù)字控制信號，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇遙控器，該信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成模擬信號，一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬信號都比較微弱，無法驅(qū)動外部執(zhí)行裝置，因此，該微弱信號需要再通過模擬放大電路，進行電流或者電壓等功率放大，最終驅(qū)動模擬執(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）綜合實驗中，通過采集外界環(huán)境中的模擬信號信息，如風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等，一般，傳感器采集到的信號比較微弱，需要通過模擬放大電路進行放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將該信號進行數(shù)字顯示。模擬放大電路不僅能放大模擬信號，還能夠減小模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分的轉(zhuǎn)換誤差，從而更精確的進行數(shù)字顯示。

2 實驗項目數(shù)控迷你小風(fēng)扇的設(shè)計

風(fēng)扇在現(xiàn)實生活中普遍使用，學(xué)生對這個項目不會產(chǎn)生陌生感，而且該項目具有很大實用性，容易學(xué)生的興趣和主動性。本項目的設(shè)計要求是：設(shè)計并制作一個數(shù)控迷你小風(fēng)扇，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制通過數(shù)字輸入。電路設(shè)計框圖如圖3所示。參考電路設(shè)計如圖4所示。大二學(xué)生還沒有接觸過鍵盤輸入控制電路，因此，本項目采用自鎖式開關(guān)這種簡單的器件進行數(shù)字輸入控制。例如，希望轉(zhuǎn)速能夠達到100轉(zhuǎn)/分，就可以利用8個自鎖式開關(guān)輸入“01100100”，開為“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)輸入的八位二進制，輸出該二進制所代表的電流值?？驁D中的驅(qū)動部分對應(yīng)電路設(shè)計中的一個射極跟隨器，輸入微電流控制發(fā)射極輸出電壓，在發(fā)射極端接負載小風(fēng)扇，驅(qū)動其運轉(zhuǎn)。三極管可以采用最普通的9013。

3 實驗項目數(shù)字溫度計的設(shè)計

溫度計在日常生活中也很多見。本項目的設(shè)計要求是設(shè)計并制作一個數(shù)字溫度計。為了保護大二學(xué)生的實驗積極性，不讓他們產(chǎn)生畏難情緒，測量溫度范圍定位20～29攝氏度。設(shè)計框圖如圖5所示。十進制的“2”為固定數(shù)字，學(xué)生只要設(shè)計并實現(xiàn)溫度個位數(shù)的顯示即可，參考電路設(shè)計如圖6所示。溫度傳感器LM35可以探測周圍環(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運算放大器電路部分雖然沒有電壓放大，但是增加了電路的帶載能力，增強了模數(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制。74LS573鎖存器：OE腳為使能端，LE為鎖存端，當LE為1時，D端的數(shù)據(jù)輸出到O端，當LE為0時，D端的數(shù)據(jù)無法輸出到O端，O端輸出上一個狀態(tài)的數(shù)據(jù)。74LS283全加器對輸入的四位二進制數(shù)進行加減法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)碼功能。74LS48根據(jù)輸入的四位二進制數(shù)驅(qū)動數(shù)碼管，顯示相應(yīng)數(shù)字（0～9）。

4 結(jié)語

數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗可以促進學(xué)生電路領(lǐng)域的理論認識，提高學(xué)生的實踐動手能力，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、模電實驗室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實驗室，為數(shù)模綜合性實驗開展提供了良好的環(huán)境和氛圍。本文提出了數(shù)模綜合性實驗的設(shè)計原則，并提供了實際實驗教學(xué)的兩個項目供兄弟院校電學(xué)實驗室參考，希望能起到拋磚引玉的作用。

參考文獻

[1] 周靜，劉杰.數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的綜合實驗研究[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報：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)計中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（8）：83-86.

[3] 王美玲，付佳，肖煊.創(chuàng)新型實驗項目 ―― 數(shù)字溫度計的設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2010，29（9）：125-127.

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關(guān)鍵詞：集成電路專業(yè)；實踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(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)的重點發(fā)展方向之一。

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

一、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的目標

集成電路專業(yè)是一門多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，工程性和實踐性非常強。其人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號處理和計算機等相關(guān)基礎(chǔ)知識，以及集成電路制造的整個工藝流程，掌握集成電路設(shè)計基本理論和基本設(shè)計方法，掌握常用集成電路設(shè)計軟件工具，具有集成電路設(shè)計、驗證、測試及電子系統(tǒng)開發(fā)能力，能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級技術(shù)人才。

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

二、集成電路專業(yè)實踐技能培養(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、模擬電路實驗、數(shù)字電路實驗以及電路分析實驗等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模塊。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，具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力。其課程主要有C語言程序設(shè)計、單片機原理、單片機實訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計等。

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、集成電路專業(yè)實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設(shè)計等。

4.模擬集成電路設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計原理與設(shè)計方法，熟悉模擬集成電路設(shè)計流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計的能力。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、集成電路CAD設(shè)計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計方法和混合集成電路設(shè)計等。此外，還包括Synopsis認證培訓(xùn)相關(guān)課程。

5.數(shù)字集成電路設(shè)計模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計原理與設(shè)計方法，具備運用常用的集成電路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、硬件描述語言、VLSI測試技術(shù)、ASIC設(shè)計綜合和時序分析等。

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

天線和通訊原理等。

在實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認識規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學(xué)生的理論知識基礎(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，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進取的科學(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)生主觀能動性，強化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專業(yè)的實驗教學(xué)安排上，應(yīng)減少緊隨理論課開設(shè)的驗證性實驗內(nèi)容比例，增加綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗的內(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、集成電路專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實驗教學(xué)條件，提高實驗教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評估的機會，加大對實驗室建設(shè)的經(jīng)費投入，加大實驗室軟、硬件建設(shè)力度。同時加強實驗室制度建設(shè)，制訂修改實驗教學(xué)文件，修訂完善實驗教學(xué)大綱，加強對實驗教學(xué)的管理和指導(dǎo)。

2.改進實驗教學(xué)方法，豐富實驗教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極改進實驗教學(xué)方法，科學(xué)安排課程實驗，合理設(shè)計實驗內(nèi)容，給學(xué)生充分的自由空間，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考應(yīng)該怎樣做，使實驗成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實際的結(jié)合點，為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來豐富和優(yōu)化實驗教學(xué)手段，如借助實驗輔助教學(xué)平臺，利用仿真技術(shù)，加強新技術(shù)在實驗中的應(yīng)用，使學(xué)生增加對實驗的興趣。

3.加強師資隊伍建設(shè)，確保實驗教學(xué)質(zhì)量。高水平的實驗師資隊伍，是確保實驗教學(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驗師資隊伍建設(shè)的制度，對實驗師資隊伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜，保證實驗師資隊伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實習(xí)基地建設(shè)，增加就業(yè)競爭能力。開展校內(nèi)外實習(xí)是提高學(xué)生實踐技能的重要手段。

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

5.重視畢業(yè)設(shè)計，全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計是集成電路專業(yè)教學(xué)中最重要的一個綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計工作一般都被安排在最后一個學(xué)期，此時學(xué)生面臨找工作和準備考研復(fù)試的問題，畢業(yè)設(shè)計的時間和質(zhì)量有時很難保證。為了進一步加強實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級上半學(xué)期就開始畢業(yè)設(shè)計，因為那時學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師，在此時進行畢業(yè)設(shè)計，一方面可以和專業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來，另一方面便于指導(dǎo)教師加強對學(xué)生的教育和督促。

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

6.全面考核評價，科學(xué)檢驗技能培養(yǎng)的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核，實踐教學(xué)的考核標準不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實踐教學(xué)的考核，影響了實踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學(xué)生的實踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，每個培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進行科學(xué)的考核，既要加強實驗教學(xué)的考核，也要加強畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)的考核。

對實驗教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學(xué)進行過程中進行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對學(xué)生在實驗過程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進行評價；事后考核是指實驗結(jié)束后要對學(xué)生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構(gòu)成實驗課考核成績，并于期末計入課程總成績。這樣做使得學(xué)生對實驗課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實驗課效果。此外，還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。

7.借助學(xué)科競賽，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學(xué)科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設(shè)計的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過完成競賽任務(wù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。

在參加競賽的整個過程中，學(xué)生不僅需要對學(xué)習(xí)過的若干門專業(yè)課程進行回顧，靈活運用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設(shè)計思想和解決問題的辦法，既檢驗了學(xué)生的專業(yè)知識，又促使學(xué)生主動地學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生的動手能力、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。而教師通過考察學(xué)生在參賽過程中運用所學(xué)知識的能力，認真總結(jié)參賽經(jīng)驗，分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問題和不足，能夠相應(yīng)地改進教學(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)鼓勵學(xué)生積極申報校內(nèi)的創(chuàng)新實驗室項目和實驗室開放基金項目，通過這些項目的研究可以極大地提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]袁穎，等.依托專業(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)計實踐教學(xué)課程體系的研究[J]. 實驗技術(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]. 高教研究與實踐，2011（1）.

[4]劉勝輝，等.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系研究與實踐[J]. 計算機教育，2008（22）.

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【關(guān)鍵詞】Pspice 模擬電子電路 電子電路設(shè)計

在電氣、電子、自動化、計算機等類型的專業(yè)中，模擬電子電路設(shè)計是基礎(chǔ)的技術(shù)課程，其理論知識較為抽象且電路的原理較為復(fù)雜，對于學(xué)生來說比較困難，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)計中，有了該軟件，就等于有了電路以及實驗室，完美地將理論與實踐結(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)工作點分析、直流靈敏度分析、直流掃描分析以及直流小信號傳遞函數(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)計電子電路期間，以既定的功能及技術(shù)參數(shù)來制定設(shè)計方案，可以應(yīng)用Pspice模擬和連接電路并檢測電路設(shè)計有無達到預(yù)期效果，也可以在計算機上對電路的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)進行修改，不斷測試、觀察輸出的波形，直至達到設(shè)計要求，以便取得電路的最優(yōu)技術(shù)指標，為電路設(shè)計的精準性評價提供便利。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)計方案的優(yōu)劣，方便選擇最優(yōu)的方案，使電路設(shè)計最優(yōu)化。

2 Pspice軟件的仿真實例

Pspice軟件在電子電路設(shè)計中的應(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，仿真測驗；第四，顯示仿真的結(jié)果；第五，分析并輸出相應(yīng)的實驗結(jié)果。下面對Pspice軟件的仿真實例進行分析。

2.1 限幅電路的設(shè)計實驗

限幅電路的示意圖如圖1所示，二極管的型號為DIN4148，電阻為1kΩ，電源電壓為3伏特，當輸入電壓達到6sin wt的時候，電路要達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，可見電路對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（圖3），當輸入的電壓超出固定范圍時，超出的部分就會被截止，這樣就能使信號的電壓在一定的幅值內(nèi)，防止電路受信號電壓的影響出現(xiàn)故障。

2.2 RC正弦振蕩電路設(shè)計實驗

RC振蕩電路在電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，振蕩電路在自動進行振蕩的過程中，其達到平衡的條件所花費的時長極短，在課堂上，教師直接講授相關(guān)的理論會令學(xué)生難以在有限的課堂時間內(nèi)理解并掌握，因為學(xué)生難以根據(jù)抽象的理論想象出波形。就此，將Pspice運用到其中，可以觀察出振蕩電路建立振蕩的過程以及振蕩器在穩(wěn)定之后的波形，同時，可以改變電阻或電容，觀察其對振蕩電路會產(chǎn)生怎樣的影響，更加便捷、直觀地掌握振蕩電路的設(shè)計原理及運行原理。

3 總結(jié)

從上述的設(shè)計實驗中可知，在模擬電子電路設(shè)計中應(yīng)用Pspice能夠使設(shè)計仿真的效果精準且直觀形象，為電子電路的設(shè)計提供極大便捷。Pspice是應(yīng)用極廣的電路設(shè)計及分析軟件，具有繪制電路圖、模擬仿真電路、圖形后期處理等強大功能，在建立真實的電路之前，在該軟件上設(shè)計、繪制仿真電路，依據(jù)具體的需求來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，斷定電路設(shè)計是否科學(xué)、性能是否可靠、能否達到設(shè)計的要求、有無必要修改電路等，還可以對元件的變化會對電路造成怎樣的影響進行綜合評估，同時也能對一些電路的特性進行測量分析?？傊?，Pspice的應(yīng)用能夠為電子電路的模擬仿真設(shè)計帶來很好的內(nèi)外部條件，幫助設(shè)計者設(shè)計出最優(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)計最優(yōu)化，提高電路性能的可靠性，是模擬電子電路設(shè)計中必不可少的仿真設(shè)計軟件。

參考文獻

[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（社會科學(xué)版），2010（05）.

[2]付巍.Pspice在模擬電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[J].機械工程與自動化，2006（03）.

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

[4]宋國民，王寧，張愛云，周維.Pspice仿真平臺在共軌ECU設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代車用動力，2009（03）

[5]周潤景，張麗娜，王志軍.Pspice 電子電路設(shè)計與分析[M].北京： 機械工業(yè)出版社，2011

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關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)；綜合測試系統(tǒng)

中圖分類號：TP182文獻標識碼：A文章編號：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。船舶氣象儀綜合測試系統(tǒng)是針對艦艇部隊列裝的某型船舶氣象儀進行狀態(tài)檢測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)代先進檢測和信號處理技術(shù)、嵌入式技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及基于專家系統(tǒng)和模糊理論的智能故障診斷技術(shù)等多項新技術(shù)，實現(xiàn)了對船舶氣象儀主儀器及傳感器的快速測試和故障診斷，實現(xiàn)了船舶氣象儀各類故障的快速識別和準確定位，將故障定位到通道級和板卡級。

1總體設(shè)計思路

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

圖1船舶氣象儀綜合測試系統(tǒng)組成原理框圖

2系統(tǒng)組成

2.1測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1.1信息處理終端

船舶氣象儀綜合測試系統(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主儀器檢測模塊

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

圖3主儀器檢測模塊硬件組成框圖

主儀器檢測模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖如圖4所示。AVR處理器的定時器/計數(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，據(jù)此用來模擬風(fēng)速信號。風(fēng)向信號是7路開關(guān)量，由AVR單片機的7個I/O口模擬輸出。

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

氣壓信號是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，經(jīng)過250歐姆的精密電阻轉(zhuǎn)換成0～5V的電壓信號。

圖4主儀器檢測模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖

通信接口檢測硬件系統(tǒng)是主儀器檢測模塊的一部分，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。

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

圖5通信接口檢測電路組成框圖

圖6通信接口檢測電路結(jié)構(gòu)原理框圖

2.1.3系列傳感器檢測模塊

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

圖7系列傳感器檢測模塊硬件組成框圖

系列檢測傳感器模塊電路結(jié)構(gòu)原理框圖如圖8所示。風(fēng)速信號是脈沖量，經(jīng)過濾波，送入AVR單片機的定時器/計數(shù)器進行計數(shù)。風(fēng)向信號是7路開關(guān)量，經(jīng)過施密特整形，然后與AVR單片機的I/O口相連。

2.2軟件設(shè)計

船舶氣象儀綜合測試系統(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：檢測主儀器、檢測傳感器、系統(tǒng)自檢。開機后，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試系統(tǒng)的控制核心，提供人機交互界面和操作按鍵，響應(yīng)用戶的操作命令，顯示檢測信息。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）傳感器檢測模塊

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

圖11傳感器檢測模塊主程序流程框圖

3）主儀器檢測模塊

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

圖12主儀器檢測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)

充分利用不同時間或空間的多傳感器信息資源，采樣計算機技術(shù)對按時序獲取的多傳感器檢測信息在一定準則下加以自動分析、綜合、支配和使用，獲得對被測目標的一致性解釋與描述，以完成所需的檢測、決策和估計任務(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，將傳感器采集的信息作為證據(jù)，在決策目標集上建立一個相應(yīng)的基本信度分配，在同一決策框架下合并為一個新的證據(jù)體。

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

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，可以對所觀測的同一時刻下的各個要素值進行狀態(tài)識別，以識別出參數(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)識別技術(shù)，利用徑向基概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RBPNN）實現(xiàn)氣象要素觀測數(shù)據(jù)映射，將狀態(tài)變量顯式地表達在代價泛函中，設(shè)計算法使計算機能夠通過對已知數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，找到數(shù)據(jù)內(nèi)在的相互依賴關(guān)系，從而對未知數(shù)據(jù)進行預(yù)測或?qū)ζ湫再|(zhì)進行判斷。

在實際在線學(xué)習(xí)過程中，將風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓等實時參數(shù)作為識別模型的輸入，輸出為每個參數(shù)的狀態(tài)識別，即對每個參數(shù)是否為奇異值進行識別。通過離線和在線的學(xué)習(xí)，即可可靠地識別參數(shù)狀態(tài)，實現(xiàn)對奇異值進行有效識別。該技術(shù)的研制成功，可以實時地對任一時刻獲取的一組氣象要素參數(shù)進行識別，從而有效地對存在故障的數(shù)據(jù)進行識別，該項技術(shù)已經(jīng)申報國家發(fā)明專利。

3.3基于故障樹模型和專家系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)

船舶氣象儀綜合測試系統(tǒng)作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，其故障診斷方法是在通過故障樹模型對故障進行定性定量分析基礎(chǔ)上，利用船舶氣象儀的相關(guān)知識和領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗進行故障診斷。故障樹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)是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗的仍智能功能系統(tǒng)，基于專家系統(tǒng)的自動故障診斷系統(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)識別和故障診斷，具有良好的通用性、開放性、魯棒性和實用性。

4系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

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

該綜合測試系統(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和故障診斷等問題，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試系統(tǒng)的人工功效設(shè)計方面還需進一步提高。

由于對該系統(tǒng)專家經(jīng)驗整理和采用時間的倉促，自動診斷的專家系統(tǒng)建立還不夠完善，為進一步提高測試系統(tǒng)自動化、智能化的專家診斷能力，還需要進一步擴充相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知識，為智能化專家故障診斷功能的進一步拓展提供方便。

5結(jié)束語

船舶氣象儀綜合測試系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，綜合了現(xiàn)代信號先進檢測與信號處理技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及基于故障樹分析模型、專家系統(tǒng)和模糊理論的智能故障診斷等多項新技術(shù)，實現(xiàn)了對該船舶氣象儀主儀器、傳感器的快速測試、并使全狀態(tài)氣象儀診斷實現(xiàn)在線化，具有良好的開放性和可擴展性。該系統(tǒng)能實現(xiàn)準確的故障定位，將故障定位到通道級和板卡級。系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，包括操作軟件和故障診斷軟件兩部分，操作軟件人機界面友好，使用方便。

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

參考文獻：

[1]馬偉民.多傳感器數(shù)據(jù)融合手冊[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)計公司在招聘版圖設(shè)計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會對新員工做以下要求：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，了解電路原理，設(shè)計關(guān)鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計和版圖驗證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計人員除了懂得IC設(shè)計、版圖設(shè)計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學(xué)校開設(shè)這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設(shè)計工程師，就成為各設(shè)計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設(shè)計教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計是由自動布局布線工具結(jié)合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開設(shè)這門課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設(shè)計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學(xué)者而言設(shè)計好標準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。在模擬集成電路設(shè)計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，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題。作為版圖設(shè)計者，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)當知道為什么差分對需要匹配，應(yīng)當知道有關(guān)信號流、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仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設(shè)計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計師作為前端電路設(shè)計師的助手，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等，這就要求版圖設(shè)計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計。集成電路逆向設(shè)計其實就是芯片反向設(shè)計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術(shù)原理、設(shè)計思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設(shè)計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設(shè)計公司對反向版圖設(shè)計的要求較高，版圖設(shè)計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計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)字標準單元電路工作原理。

三、教學(xué)實現(xiàn)

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（1）理論講解

模擬電子技術(shù)是一門理論性很強的學(xué)科，導(dǎo)致不少教師在授課時僅僅是做到了“知識的傳授者”。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，實踐示例不高，學(xué)生很難對此產(chǎn)生探究的興趣。

（2）定理驗證

在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)中，定理的驗證往往多于實際應(yīng)用。很多教師花相當長的時間執(zhí)著于怎樣一步步推導(dǎo)出這個定理，滿黑板的數(shù)學(xué)公式或是一頁又一頁的PPT講解。精確的推導(dǎo)固然能完善學(xué)生的理性思維，加強學(xué)生對定理的理解，但無形中卻弱化了其實際效能，以至于在遇到問題時，往往腦子中一堆定理，卻不知該運用哪一個來簡化和解決實際問題。

（3）教學(xué)實驗

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

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)計競賽是綜合知識的運用，通常是一個設(shè)計各功能模塊的系統(tǒng)，與常規(guī)教學(xué)中注重的分立知識點不同，需要在教學(xué)方法以及教學(xué)內(nèi)容上進行改革，在有限的教學(xué)課時內(nèi)，不削弱基礎(chǔ)功能電路的分析設(shè)計，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)生的認知性。其知識都是由一些重點前后呼應(yīng)、銜接而成。教師的一個很重要的作用就是引導(dǎo)學(xué)生把看似零散、分離的知識模塊組合成一個整體。例如在講解功率放大電路相關(guān)內(nèi)容時，可以從學(xué)生熟悉的擴音系統(tǒng)入手，提出問題：為什么經(jīng)過擴音系統(tǒng)的聲音會變大，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)生首先有一個系統(tǒng)的概念。在這個基礎(chǔ)上引入功率放大的概念，放在擴音系統(tǒng)這個具體的整體中闡述其組成元件、工作原理、主要技術(shù)指標等相關(guān)內(nèi)容。這樣不僅能加深對功率放大電路的認識，更是讓學(xué)生對擴音系統(tǒng)有了深入的了解：信號提取電壓放大功率放大（如圖2所示），每個模塊各司其職，最后實現(xiàn)聲音變大的目標。逐步引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識融會貫通，接觸并完善系統(tǒng)的概念，這一點在電子設(shè)計競賽中顯得尤為重要。

（2）參照競賽命題、擴充芯片知識

《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》中介紹了場效應(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)計競賽中也有不少題目涉及到“放大”的問題：從最早的1995年的實用低頻功率放大器的設(shè)計到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，都只是針對某個單獨的簡化的特定電路模型進行分析（如圖3所示的基本互補功率放大電路），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，往往造成會解題，但無法做到學(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，對常用芯片或是新型芯片涉及較少。學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計電路時也往往首先想到分立器件，忽略集成器件，在完成電路設(shè)計上走了一些不必要的彎路。授課時，可以根據(jù)實際需要，擴充部分芯片知識，啟發(fā)學(xué)生在遇到問題時，知道用哪一類的芯片可以簡化問題；知道怎樣查找資料、分析比較，在同類中選擇出最合適芯片；知道針對某個特定芯片的具體研究設(shè)計。如圖4所示是由3片THS3091并聯(lián)構(gòu)成的后級功率放大電路，±15V供電時，最大輸出電壓峰值可達20V（根據(jù)器件數(shù)據(jù)資料，THS3091輸出電流最大可達350mA，可選擇多個器件并聯(lián)以達到具體要求），該電路可以作為寬帶直流放大器的后級功放實現(xiàn)放大信號的作用，并能在教學(xué)中鞏固電流與電壓反饋的內(nèi)容。同時，還可以將集成單運放的THS3091與集成雙運放的THS3092做對比，熟悉常見的放大器件并靈活選取。通過教材原理圖的傳統(tǒng)分析，結(jié)合芯片的應(yīng)用講解，延伸拓展，既加深了學(xué)生對理論知識的理解，又培養(yǎng)了解決實際問題的實踐能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。

（3）倡導(dǎo)軟件仿真、強調(diào)動手能力

目前模擬電子技術(shù)的教學(xué)方式多采用多媒體教學(xué)，通過動畫、視頻、元件展示等多種手段，一定程度上提高了教學(xué)效率。但作為一門綜合性很強的實踐性學(xué)科，僅僅認真上課是不夠的。目前，我們在教學(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)生對電路運行過程有更加形象的認識。沿用圖2擴音系統(tǒng)的例子，通過輸入信號和經(jīng)過功率放大后的輸出信號的對比，再結(jié)合教材已有的原理圖，教師就可以闡述整個功率放大電路的形象化過程。這樣可以減少實驗課程中子模塊實驗的比重，相對增加了系統(tǒng)實驗的數(shù)量，促進學(xué)生提高系統(tǒng)模塊的認識與動手能力。除此以外，我們在實驗中心設(shè)立了開放實驗室，學(xué)生可以在自己空余的時間進入開放實驗室，探究、摸索自己感興趣的實驗設(shè)計，把實驗室作為學(xué)習(xí)和研究的基地。同時實驗室也安排了值班老師，可以和學(xué)生一起進行實驗討論與改進，讓更多感興趣的學(xué)生能夠體會到自主動手的成果與樂趣。

（4）開展知識講座、激發(fā)學(xué)生興趣

課堂中所能講解的知識總是有限的，而各種知識講座在豐富學(xué)生課余生活的同時又是對課堂教學(xué)的補充。隨著全國電子設(shè)計大賽的普及和學(xué)生對其認知度的提高，越來越多的學(xué)生對電子設(shè)計大賽滿懷期待，我們定期開展一些與其相關(guān)的講座，如試題分析、專業(yè)輔導(dǎo)、寫作培訓(xùn)等，激發(fā)學(xué)生的興趣，做到競賽促進教學(xué)。

總結(jié)

篇7

引入仿真實驗，學(xué)生參考所給的原理電路，可以自行修改實驗電路、選擇元器件、設(shè)置相關(guān)參數(shù)并進行連接，有助于學(xué)生熟悉實驗電路，加深對電路原理和實驗結(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稱。是較早出現(xiàn)的EDA（ElectronicDesignAutomatic，電路設(shè)計自動化）軟件之一，也是當今世界上著名的電路仿真標準工具之一，它是由Spice發(fā)展而來的面向PC機的通用電路模擬分析軟件?；蛘邞?yīng)用以Pspice為內(nèi)核功能擴展的仿真軟件Multisim。該軟件是美國國家儀器公司（NI公司）推出的功能強大的電子電路仿真設(shè)計軟件。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)計者只需在所要觀察的節(jié)點放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其“電壓（或電流）-時間圖”。

幾乎完全取代了電路和電子電路實驗中的元件、面包板、信號源、示波器和萬用表。但是也要注意，在仿真實驗中對于一些學(xué)生應(yīng)該掌握的基本技術(shù)，例如元器件的識別、線路故障分析、布線工藝等方面的問題不能夠得到很好的練習(xí)。畢竟實驗仿真軟件用到的元器件和儀器都是理想的，而實際的元器件都存在一定的誤差。仿真結(jié)果和實際電路結(jié)果總會存在一定的差異。因此，必須開設(shè)部分典型的硬件電路來彌補仿真實驗的不足之處，從而保證實驗效果。

2設(shè)計性、綜合性實驗

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)計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫，是從CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAM(計算機輔助制造)、CAT(計算機輔助測試)和CAE(計算機輔助工程)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)是以計算機為工具，集數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論與拓撲邏輯、計算數(shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科最新理論于一體，是計算機信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號處理的結(jié)晶。

2EDA技術(shù)的發(fā)展過程

EDA技術(shù)的發(fā)展過程反映了近代電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的一段歷史進程，大致分為3個時期。

1)初級階段:早期階段即是CAD(Computer Assist Design)階段，大致在20世紀70年代，當時中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn)，傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費大、制造周期長。人們開始借助于計算機完成印制電路板一PCB設(shè)計，將產(chǎn)品設(shè)計過程中高重復(fù)性的繁雜勞動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)計規(guī)則檢查，解決晶體管級版圖設(shè)計、PCB布局布線、門級電路模擬和測試。

2)發(fā)展階段:20世紀80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段，即進入到CAE(Computer Assist Engineering Design)階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，人們進一步開發(fā)設(shè)計軟件，將各個CAD工具集成為系統(tǒng)，從而加強了電路功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，該時期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計，生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。

3)成熟階段:20世紀90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進，一個芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個晶體管，這給EDA技術(shù)提出了更高的要求，也促進了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng)，這時出現(xiàn)了以高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。

3EDA技術(shù)的特點

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

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

2)HDL給設(shè)計帶來很多優(yōu)點:①語言公開可利用;②語言描述范圍寬廣;③使設(shè)計與工藝無關(guān);④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程，使設(shè)計便于交流、保存、修改和重復(fù)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級。

3)自動化程度高，設(shè)計過程中隨時可以進行各級的仿真、糾錯和調(diào)試，使設(shè)計者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的錯誤，避免設(shè)計工作的浪費，同時設(shè)計人員可以拋開一些具體細節(jié)問題，從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上，保證設(shè)計的高效率、低成本，且產(chǎn)品開發(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并行地進行電子系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

4EDA技術(shù)的作用

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

4.1驗證電路設(shè)計方案的正確性

設(shè)計方案確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗證設(shè)計方案的可行性，這只要確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計，或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計方案。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及性能指標的可實現(xiàn)性。這種量化分析方法對于提高工程設(shè)計水平和產(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

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難對這種影響進行全面的分析，也就很難實現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計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?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，真正做到優(yōu)化設(shè)計。

4.3實現(xiàn)電路特性的模擬測試

電子電路設(shè)計過程中，大量的工作是數(shù)據(jù)測試和特性分析。但是受測試手段和儀器精度所限，測試問題很多。采用EDA技術(shù)后，可以方便地實現(xiàn)全功能測試。

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平臺的電子設(shè)計軟件，由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制開發(fā)，該軟件具有以下特點:①集成化工具:一體化設(shè)計環(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)果等操作在一個集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)/?；旌显?。自動插入信號轉(zhuǎn)換界面，支持多級層次化元件的嵌套，對電路的大小和復(fù)雜沒有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號，打開仿真開關(guān)就會在一定的時間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標點擊一拖動界面，點一點自動連線。分層的工作環(huán)境，手工調(diào)整元器件時自動重排線路，自動分配元器件的參考編號，對元器件尺寸大小沒有限制。④分析:虛擬測試設(shè)備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點、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、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)計文件夾:同時儲存所有的設(shè)計電路信息，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。全部存放在一個設(shè)計文件中，便于設(shè)計數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標準的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)計原理圖設(shè)計系統(tǒng)(Advanced Schematic)和用于印刷電路板設(shè)計的印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)(Advanced PCB)。

篇9

關(guān)鍵詞：測控技術(shù)與儀器；實踐教學(xué)；軟件輔助

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

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

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0170-02

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，檢測技術(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，使得測控類專業(yè)的規(guī)模和學(xué)科發(fā)展空間空前擴大，全國設(shè)置測控技術(shù)與儀器專業(yè)的院校從1996年的30多所發(fā)展到2013年200余所，我國還專門成立儀器儀表類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會。在此背景下，社會對測控類專業(yè)專業(yè)人才的需求也日益旺盛，對學(xué)生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力的要求也越來越高。測控技術(shù)與儀器專業(yè)是河南工業(yè)大學(xué)于2008年創(chuàng)建的本科新專業(yè)，2009年首屆招生62人，2013年招生120人。實踐教學(xué)是專業(yè)建設(shè)中的一項重要內(nèi)容，為適應(yīng)社會發(fā)展，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，迫切需要對測控技術(shù)與儀器專業(yè)實踐教學(xué)方法進行探索和研究，以培養(yǎng)學(xué)生在測控技術(shù)方面的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為我國多行業(yè)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。

一、測控技術(shù)與儀器專業(yè)培養(yǎng)模式與特色

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是多學(xué)科交叉融合的專業(yè)，知識面非常廣，涉及測量與控制技術(shù)、儀器儀表技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等多個學(xué)科的知識。學(xué)院本著“寬專業(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、智能儀器及傳感技術(shù)等方面的研究、開發(fā)、設(shè)計和制造的應(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，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)”、“單片機原理”、“傳感器原理”、“測控電路”、“測控儀器設(shè)計等主干課程；“軟”課程培養(yǎng)上主要包括“自動控制理論”、“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”、“測試信息處理”、“虛擬儀器原理”等主干課程，最終通過課程設(shè)計、集中實踐等教學(xué)環(huán)節(jié)將所學(xué)課程融合貫穿，完成專業(yè)的實驗教學(xué)和實踐能力的培養(yǎng)。

二、實踐教學(xué)改革方法與措施

1.實驗室建設(shè)和實踐教學(xué)課時分配調(diào)整

測控技術(shù)與儀器專業(yè)實踐培養(yǎng)將傳統(tǒng)的“驗證性實驗教學(xué)模式”改為“結(jié)合實際應(yīng)用的綜合設(shè)計性實驗?zāi)Ｊ健保攸c培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的人才。因此，學(xué)院整合實驗室資源，在電工電子實驗中心等學(xué)院平臺實驗室基礎(chǔ)上，對測控專業(yè)實驗室進行充分建設(shè)。目前，已有傳感器與檢測技術(shù)、信號與系統(tǒng)、儀器設(shè)計實踐等實驗室，整個實驗室的建設(shè)具備如下特征：

（1）多學(xué)科綜合。每個實驗室實驗項目在設(shè)置上盡可能涵蓋多門“軟”、“硬”課程，將“傳感器原理”、“測控電路”、“測試信息處理”、“虛擬儀器原理”等多門課程的知識點綜合到一起，讓所學(xué)知識串聯(lián)起來，而不僅僅是為了一門課程開設(shè)實驗。

（2）緊密結(jié)合實際應(yīng)用。結(jié)合傳感器、測控技術(shù)、計算機等技術(shù)來搭建開放式模塊化的實驗平臺，讓學(xué)生接觸工業(yè)應(yīng)用中的實際真實對象，自己動手搭建測控系統(tǒng)并能夠靈活組合設(shè)計，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（3）提高學(xué)生動手實踐能力。按照“從基礎(chǔ)原理性實驗、驗證性實驗到綜合性設(shè)計性實驗、研究性實驗、創(chuàng)新性實驗”的思路來逐步提高學(xué)生動手實踐能力，讓學(xué)生從原理到實際應(yīng)用來逐步學(xué)習(xí)和提高。

（4）將實驗教學(xué)整合為網(wǎng)絡(luò)化和開放式的實驗教學(xué)過程，同時還具有良好的擴展功能以適應(yīng)不斷更新的教學(xué)需求。

此外，積極對實踐教學(xué)課時分配進行傾斜和調(diào)整，主要專業(yè)實踐環(huán)節(jié)為：測控電路課程設(shè)計，單片機課程設(shè)計，虛擬儀器原理與實踐課程設(shè)計，儀器設(shè)計實踐，專業(yè)實踐和畢業(yè)設(shè)計等。這些課程中，學(xué)科平臺基礎(chǔ)課有實驗課程14門；專業(yè)平臺課程有實驗課程10門；集中實踐環(huán)節(jié)5次8周。這些課程的共同特點是專業(yè)性強，實驗、實踐環(huán)節(jié)要求高。

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

在實踐教學(xué)具體實施環(huán)節(jié)中，按照學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺和綜合應(yīng)用及實訓(xùn)平臺兩個平臺進行建設(shè)，學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)實驗平臺為保證傳感器與檢測技術(shù)實驗室、信號與系統(tǒng)實驗室、儀器設(shè)計實踐實驗室等基礎(chǔ)原理性實驗、驗證性實驗的開設(shè)和培養(yǎng)，綜合應(yīng)用及實訓(xùn)平臺為了保證課程的綜合性設(shè)計性實驗開設(shè)、選修實驗、自選實驗、課程設(shè)計、學(xué)生課外科技活動、測量控制與儀器儀表大賽、電子設(shè)計大賽、實驗教改項目實驗、教師科研項目實驗等多種實訓(xùn)項目以及平臺，徹底對學(xué)校全面開放。在綜合應(yīng)用及實訓(xùn)平臺建設(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)和自己的科研項目在專業(yè)實踐培養(yǎng)中引入、講解并化簡為多種實訓(xùn)模塊加以應(yīng)用。

3.實用軟件在專業(yè)教學(xué)全過程輔助應(yīng)用

在提高測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生動手實踐能力培養(yǎng)這個問題上，不再是非要等到上實驗課或?qū)嵺`實訓(xùn)項目時才開始培養(yǎng)。像Protel、LabVIEW等一些實用軟件原來是等到大三開設(shè)這門課程時學(xué)生才開始學(xué)習(xí)，嚴重影響學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)。針對這些問題，提出充分發(fā)揮Protel、LabVIEW等軟件的強大輔助教學(xué)功能，在大部分課程上進行全過程輔助應(yīng)用，不僅提高了學(xué)生對課程理論知識學(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、掌握這些專業(yè)必備軟件，應(yīng)用理論知識解決實際問題，獲得將來課程設(shè)計、電子大賽中產(chǎn)生的類似問題的解決方法和實際操作。最為重的要一點，是培養(yǎng)學(xué)生的自行學(xué)習(xí)能力。整體輔助教學(xué)軟件平臺設(shè)計方案如圖1所示。

以下對實用軟件在專業(yè)教學(xué)全過程中的輔助應(yīng)用舉例介紹。

（1）Protel、Orcad/Pspice等軟件輔助教學(xué)。Protel是電子設(shè)計行業(yè)必備軟件，河南工業(yè)大學(xué)院測控專業(yè)也在大三專門開設(shè)了課程。早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用，它的功能較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，如今PROTEL已發(fā)展到DXP 2004，是個龐大的EDA軟件，包含電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真等功能。在種類眾多的仿真軟件中，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，具有對各類的模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路進行模擬、優(yōu)化設(shè)計等功能。

電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程是測控專業(yè)非常重要的專業(yè)主干課，這些課程知識的掌握程度直接關(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踐性結(jié)合非常緊密的課程，在培養(yǎng)過程中一定要非常重視實踐培養(yǎng)，不能只掌握了電路理論中定理和定律而不會設(shè)計電路，但在這些課程的學(xué)習(xí)中往往學(xué)生感覺接受起來比較困難，因此，在這類課程或后續(xù)的測控電路等電學(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)電路理論知識的同時，實時改變電路元件參數(shù)，觀測輸出的電壓、電流等數(shù)值，尤其適用于類似戴維寧定理、互易定理等學(xué)生學(xué)習(xí)難點較大的重點章節(jié)，特別方便，圖形化輸出結(jié)果極大增強了教學(xué)效果和學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)。同時，學(xué)生已在輕松的環(huán)境下學(xué)會了如何掌握各種仿真參數(shù)的設(shè)置方法、如何觀測分析仿真結(jié)果、如何修改仿真參數(shù)、如何綜合運用各種仿真對電路進行分析。在延伸教學(xué)內(nèi)容中，可涉及如何進行電路原理圖設(shè)計、電路PCB制板等一系列完整的電子設(shè)計步驟。這樣，不僅使學(xué)生課堂上牢固掌握了理論知識，更為可貴的是學(xué)生明白所學(xué)課程的重要性和實用性、后續(xù)軟件課程的先知性，并且提高了參與后續(xù)實驗環(huán)節(jié)、實訓(xùn)平臺的積極性。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，美國國家儀器公司（National Instruments Corporation，NI）已與中國高校合作建立了面向電子電路、信號處理、測量與儀器、控制設(shè)計與仿真、信息與通信等學(xué)科的近300多個教學(xué)與科研實驗室，Multisim、LabVIEW軟件是美國國家儀器公司設(shè)計開發(fā)的圖形化系統(tǒng)設(shè)計工具，借助這些輔助教學(xué)軟件，可將課程教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)有效結(jié)合起來，在課堂上即可對學(xué)生進行實踐能力的培養(yǎng)。

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

基于LabVIEW的虛擬儀器在教學(xué)試驗中可以替代傳統(tǒng)儀器，在工程實際領(lǐng)域可以節(jié)省開發(fā)時間和提高開發(fā)效率，并且可以大幅減少構(gòu)建測試、控制系統(tǒng)和維護方面的投資。LabVIEW結(jié)合DAQ卡等相應(yīng)的硬件設(shè)備，可以方便地開發(fā)出數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、數(shù)字I/O和電源等常用的教學(xué)實驗儀器。結(jié)合LabVIEW開發(fā)的各種信號處理實驗室、控制系統(tǒng)仿真、振動噪聲工具包軟件，可以方便應(yīng)用于信號與系統(tǒng)、測試信息處理、測控儀器設(shè)計等課程理論和實驗實踐教學(xué)中。圖3為虛擬萬用表，圖4為信號處理實驗室，通過這些用LabVIEW開發(fā)的實踐范例，極大提高了理論教學(xué)效果和學(xué)生的動手實踐能力。

三、應(yīng)用效果分析與探討

河南工業(yè)大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)應(yīng)用本實踐教學(xué)方法以來，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)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力得到加強，學(xué)生主動參與第二課堂實踐實訓(xùn)平臺、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽等全國性的競賽活動人數(shù)大幅度提高，每年在開放實驗室進行自主項目訓(xùn)練的學(xué)生基本覆蓋全專業(yè)。在2013年舉辦的首屆全國大學(xué)生測量控制與儀器創(chuàng)新設(shè)計大賽中，測控技術(shù)與儀器專業(yè)取得全國一等獎1項、二等獎1項、三等獎4項的優(yōu)異成績，參賽人數(shù)達70人次。

測控技術(shù)與儀器專業(yè)是工科專業(yè)中實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)要求很高的專業(yè)，必須長期開展實踐教學(xué)方法的研究與探索，達到專業(yè)培養(yǎng)的目標要求。

參考文獻：

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

2010.

[2]牛群峰.虛擬儀器在測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)應(yīng)用探討[J].中國電力教育，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)即為通過計算機來設(shè)計電子電路和系統(tǒng)的計算機軟件。將其應(yīng)用在電路設(shè)計中能夠顯著提高電路設(shè)計的工作效率，減少誤差，增強可靠性。

1 EDA技術(shù)概述

1.1 EDA技術(shù)特點

EDA技術(shù)就是以計算機為基本工作平臺，結(jié)合了多種現(xiàn)代計算機技術(shù)而形成的開展電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器，通過EDA技術(shù)能夠在設(shè)計電子系統(tǒng)時減少大量的工作量而交由計算機完成。并且通過EDA技術(shù)能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品從電路設(shè)計直至設(shè)計版圖的整個流程都在計算機上實現(xiàn)自動智能化處理。當前EDA技術(shù)的應(yīng)用范圍十分寬廣，例如機械、航空、生物、軍事、教學(xué)等各個領(lǐng)域都已經(jīng)廣泛開展使用EDA技術(shù)。

1.2 EDA技術(shù)類別

EDA軟件大致能夠分為芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件以及系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件三大主要類別。通過EDA軟件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域可以將其分為電路設(shè)計、仿真工具、IC設(shè)計軟件與其他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

2.1.1 元件庫豐富

Multisim 10.0配備了海量的元件模型數(shù)據(jù)庫，其中有數(shù)以千計的電路元件，其中包括基本元件、基礎(chǔ)電路、繼電器等元器件。同時，用戶還能夠根據(jù)自己需求來新建元器件庫，給客戶提供了極大的便捷。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，不論是專業(yè)人士還是學(xué)生都能夠快捷方便的進行操作。

2.1.3 仿真范圍大

Multisim 10.0不僅可以對數(shù)字或模擬電路實現(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軟件進行傳輸，進行印刷電路板設(shè)計?？梢钥闯?，Multisim 10.0能夠全程完成電路設(shè)計與印刷電路板所有設(shè)計工作，電子產(chǎn)品開發(fā)速度得到了提升。

2.2 Multisim 10.0應(yīng)用實例

2.2.1 差動放大電路與差模信號

差動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，對共模信號起到抑制作用，因此可以有效的避免零點漂移，妥善解決了直流放大電路中增益與零點漂移的問題。圖1為恒流源的差動放大電路圖。如不加輸入信號時，首先調(diào)節(jié)R2，輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號電路圖，輸入端加上50mV，1KHz的差模信號，對節(jié)點8與節(jié)點3進行瞬態(tài)分析，獲得兩個大小相同，方向相反的差模輸出信號。

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

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

2.2.3 結(jié)論

Multisim 10.0是一個系統(tǒng)的，功能齊全的電路仿真軟件，其強大的元件數(shù)據(jù)庫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：

（1）進行模擬電路能夠調(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，同時可以重復(fù)多次的選擇最合適的元件參數(shù)來設(shè)計方案。

（2）Multisim 10.0能夠在電路測試中分析數(shù)據(jù)、曲線圖形都集中在單一的設(shè)計窗口中，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，這是其他硬件測試中無法比擬的優(yōu)勢。

（3）Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調(diào)試十分便捷，信號干擾因素小，雙蹤顯示時不會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)和閃爍的現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)的模擬電路方式來說，其十分容易受到外界電源信號的影響，并且實驗設(shè)備不先進，十分容易導(dǎo)致測量結(jié)果精確度欠佳。然而該測量結(jié)果將通過數(shù)字表現(xiàn)，其精確度較高。

3 結(jié)束語

隨著自動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)計中的作用越來越明顯。利用EDA技術(shù)電路設(shè)計師能夠高效、準確的設(shè)計電路。Multisim 10.0能夠提供強大的元件數(shù)據(jù)庫與虛擬儀表，分析方法十分多元，是電路設(shè)計教學(xué)、電路設(shè)計模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發(fā)展的關(guān)鍵時刻，EDA技術(shù)將電子設(shè)計技術(shù)推向了新的階段，未來EDA技術(shù)將會向新器件、新工具軟件等趨勢發(fā)展。

作者簡介

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。主要研究方向為Eda技術(shù)。