導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，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：電氣；控制線路；控制原理；注意問題

中圖分類號：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

一、電氣控制線路圖的繪制原則

電氣控制線路的表示方法有電氣原理圖、安裝接線圖和電氣布置圖三種。電氣控制線路圖是工程技術(shù)的通用語言，它將各電氣元件的連接用圖形來表達(dá)，各種電氣元件用不同的圖形符號表示，并用不同的文字符號來說明其所代表電氣元件的名稱、用途、主要特征及編號等。

1. 電氣控制線路常用的圖形、文字符號

在電氣控制線路中，各種電器元件的圖形、文字符號必須符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)局參照國際電工委員會 (1EC) 頒布的有關(guān)文件，制定了我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，采用新的圖形和文字符號及回路標(biāo)號。

2. 電氣控制線路的繪制原則

電氣原理圖是根據(jù)工作原理而繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明、便于研究和分析電路的工作原理等優(yōu)點(diǎn)。在各種生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制中，無論在設(shè)計部門，還是在生產(chǎn)現(xiàn)場，都得到廣泛的應(yīng)用。

二、電氣控制的基本線路

1. 互鎖控制和順序控制

互鎖控制是生產(chǎn)機(jī)械或自動生產(chǎn)線不同的運(yùn)動部件之間相互聯(lián)系又相互制約的，又稱聯(lián)鎖控制?；ユi可以起到順序控制的作用，稱為順序聯(lián)鎖控制。例如，磨床上要求先啟動油泵，然后才能啟動主軸電動機(jī)；龍門刨床在工作臺移動前，導(dǎo)軌油泵要先啟動；銑床的主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺方可移動等都是按順序聯(lián)鎖控制（可去掉）。順序聯(lián)鎖控制的原則如下：（1）要求甲接觸器動作后，乙接觸器方能工作，則需將甲接觸器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)在乙接觸器的線圈電路中。（2）要求甲接觸器動作后，乙接觸器不能工作，則需將甲接觸器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在乙接觸器的線圈電路中。

2. 多地點(diǎn)控制

有些電氣設(shè)備，如大型機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)等，為了操作方便，常要求能在多個地點(diǎn)對同一臺電動機(jī)進(jìn)行控制，這種控制方法叫做多地點(diǎn)控制。三地點(diǎn)控制線路即由一個啟動按鈕和一個停止按鈕組成一組，把三組啟動、停止按鈕分別放置三地，即能實(shí)現(xiàn)三地點(diǎn)控制。多地點(diǎn)控制的接線原則：啟動按鈕應(yīng)并聯(lián)連接，停止按鈕應(yīng)串聯(lián)連接。

3. 自動循環(huán)控制

在電氣設(shè)備中，有些是通過工作臺自動往復(fù)循環(huán)工作的，如龍門刨床的工作臺前進(jìn)、后退。而電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)工作臺自動往復(fù)循環(huán)的基本環(huán)節(jié)，要實(shí)現(xiàn)自動往復(fù)循環(huán)，通常采用限位開關(guān) (或行程開關(guān))，主要包括機(jī)械式限位開關(guān)與光電式限位開關(guān)。自動循環(huán)控制線路按照行程控制原則，利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動的行程位置實(shí)現(xiàn)控制。一般的電氣控制線路時而簡單，時而復(fù)雜。但是，任何復(fù)雜的控制線路都是由一些比較簡單的基本環(huán)節(jié)按照需要組合而成的。只有通過基本環(huán)節(jié)、典型控制線路，并由淺入深、由易到難地認(rèn)識它，才能打下閱讀電氣控制線路的良好基礎(chǔ)，掌握好電氣控制線路的設(shè)計技能。

三、異步電動機(jī)的啟動和正反轉(zhuǎn)控制

1. 異步電動機(jī)的全壓啟動控制

在供電變壓器容量足夠大時，小容量異步電動機(jī)可直接啟動。直接啟動的優(yōu)點(diǎn)是電氣設(shè)備少，線路簡單；缺點(diǎn)是啟動電流大，引起供電系統(tǒng)電壓波動，干擾其他用電設(shè)備的正常工作。

2. 異步電動機(jī)的降壓啟動控制

異步電動機(jī)直接啟動控制線路簡單、經(jīng)濟(jì)、操作方便。但對于容量較大的電動機(jī)來說，由于啟動功率大，會引起較大的電網(wǎng)壓降，所以必須采用減壓啟動的方法，以限制啟動電流。減壓啟動雖然可以減小啟動電流，但也降低了啟動轉(zhuǎn)矩。因此，此方法僅適用于空載或輕載啟動。異步電動機(jī)的減壓啟動方法包括自耦變壓器減壓啟動和星—三角形減壓啟動兩種：（1）星—三角形減壓啟動控制，它的線路是按時間原則實(shí)現(xiàn)控制。啟動時將電動機(jī)定子繞組連接成星形，加在電動機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的 1 ／3，從而減小了啟動電流；待啟動后按預(yù)先整定的時間把電動機(jī)換成三角形連接，使電動機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。該線路結(jié)構(gòu)簡單，但缺點(diǎn)是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形連接的 l ／ 3，轉(zhuǎn)矩特性差。因而本線路適用于電網(wǎng)電壓380V、額定電壓 660 ／ 380V、星—三角形連接的電動機(jī)輕載啟動的場合。（2）自耦變壓器減壓啟動控制，它的線路在啟動時，電動機(jī)定子串人自耦變壓器，定子繞組得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓；啟動完畢，自耦變壓器被切除，額定電壓加于定子繞組，電動機(jī)以全電壓投入運(yùn)行。該控制線路對電網(wǎng)的電流沖擊小，損耗功率也小，但是它的缺點(diǎn)在于價格較高，主要用于啟動較大容量的電動機(jī)。

以上介紹的啟動控制線路，均按時間原則采用時間繼電器來實(shí)現(xiàn)減壓啟動，這種控制方式線路工作可靠，受外界因素 ( 如負(fù)載、飛輪慣量以及電網(wǎng)波動 ) 的影響較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，因而被廣泛采用。

四、異步電動機(jī)的制動控制

異步電動機(jī)的制動方法可分為2類：機(jī)械制動和電氣制動。機(jī)械制動是利用機(jī)械裝置來強(qiáng)迫電機(jī)迅速停車，常用的機(jī)械裝置是電磁抱閘，由制動電磁鐵和閘瓦制動器組成。而機(jī)械制動又可分為斷電制動和通電制動。制動時，將制動電磁鐵的線圈切斷或接通電源，通過機(jī)械抱閘制動電動機(jī)。

1. 異步電動機(jī)的反接制動控制

反接制動是利用改變電動機(jī)的電源相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，因而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種制動方法。由于反接制動時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度接近于2倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過的反接制動電流相當(dāng)于全電壓直接啟動時電流的 2倍。因此反接制動的特點(diǎn)之一是制動迅速、效果好，但沖擊效應(yīng)較大。為了減小沖擊電流，通常要求在電動機(jī)主電路中串接一定的電阻以限制反接制動電流，而反接制動電阻有 2 種接線方法：對稱與不對稱。

2. 異步電動機(jī)的能耗制動控制

異步電動機(jī)能耗制動時，切斷定子繞組的交流電源后，在定子繞組通入直流電流，形成固定磁場，與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生制動力矩。制動結(jié)束必須及時切除直流電源。該控制線路制動效果好，但對于較大功率的電動機(jī)還要采用三相整流電路，故所需設(shè)備多、投資成本高。

五、電氣控制線路設(shè)計的實(shí)例解析

下面是一個設(shè)計簡單控制線路的例子。題目要求：按下按鈕SB，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)；松開按鈕SB，電動機(jī)M反轉(zhuǎn):1分鐘后電動機(jī)M自動停止，要求畫出其控制線路。

1.如圖1所示的控制圖。

圖一

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電子信息工程技術(shù)專業(yè)主要課程 電路基礎(chǔ)、電子電路基礎(chǔ)、計算機(jī)組成原理、C語言程序設(shè)計、單片機(jī)技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、電子產(chǎn)品制作與維修、電子產(chǎn)品制圖與制版、電子儀器測量技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式(ARM)技術(shù)、DSP技術(shù)、智能儀表技術(shù)、表面貼裝(SMT)技術(shù)、電子設(shè)計自動化、電子產(chǎn)品營銷、電子工藝實(shí)習(xí)、電子設(shè)備裝接實(shí)訓(xùn)、電子信息綜合實(shí)習(xí)、機(jī)械工學(xué)等。

電子信息工程技術(shù)專業(yè)就業(yè)方向 本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事電子類產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)、銷售，電子信息系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)等。也可從事網(wǎng)絡(luò)與信息產(chǎn)業(yè)及相關(guān)崗位的工作。

從事行業(yè)：

畢業(yè)后主要在電子技術(shù)、新能源、建筑等行業(yè)工作，大致如下：

1 電子技術(shù)/半導(dǎo)體/集成電路;

2 新能源;

3 建筑/建材/工程;

4 儀器儀表/工業(yè)自動化;

5 互聯(lián)網(wǎng)/電子商務(wù);

6 計算機(jī)軟件;

7 其他行業(yè);

8 通信/電信/網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

電子信息工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)要求 1.具備對新知識、新技能的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力;

2.具備使用通用電子儀器完成電子產(chǎn)品調(diào)試、測試的能力;

3.具備實(shí)施弱電工程和網(wǎng)絡(luò)工程的綜合布線能力;

4.具備工程制圖和識圖能力;

5.具備識讀技術(shù)文件、工程文件的能力;

6.具備系統(tǒng)集成產(chǎn)品調(diào)試和測試能力;

7.具備典型系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)能力;

8.掌握電子技術(shù)的基本知識;

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【關(guān)鍵詞】計算機(jī)電路基礎(chǔ)；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)手段

1.引言

《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》是計算機(jī)類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，由于它的課程性質(zhì)決定了該課程教學(xué)過程中存在很多難點(diǎn)。它使學(xué)生通過學(xué)習(xí)計算機(jī)電路的基本概念、基本原理和典型電路的實(shí)用性分析，掌握計算機(jī)電路的有關(guān)知識，學(xué)會計算機(jī)電路的應(yīng)用設(shè)計技巧，為計算機(jī)組成、數(shù)字信號處理、單片機(jī)應(yīng)用等后續(xù)課程打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。但由于計算機(jī)專業(yè)和電子專業(yè)掌握的知識點(diǎn)不同，一些電類基礎(chǔ)課程（如電工基礎(chǔ)等）已經(jīng)不可能作為獨(dú)立的課程列入教學(xué)計劃，那些沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、教學(xué)模式已不適用于目前的教學(xué)環(huán)境。為適應(yīng)計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)要求，為實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)計算機(jī)專業(yè)對高素質(zhì)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的需求，《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革勢在必行。

2.課程存在的問題

（1）傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)手段以板書為主、其他手段為輔，講述順序按照教學(xué)思路首先介紹電路的主要的功能，分析電路組成及工作原理，給出電路模型，對該模型分析計算；《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》的課程的主要特點(diǎn)是合理利用視圖及表達(dá)方法表達(dá)各種元件及電路圖的結(jié)構(gòu)及有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的介紹。為了能有效的達(dá)到較好的教學(xué)效果，教師往往在課堂中，繪制各種電路圖。這個過程要占用課堂許多時間，如果刻意的減少繪圖，勢必會影響教學(xué)效果。這樣在50分鐘的課堂教學(xué)過程中，往往講不了多少知識，教師不但付出了許多體力；同時由于黑板的限制，教師完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，要不斷的更新板書。這樣，教師在課堂小結(jié)時，就無法把本節(jié)課所講內(nèi)容再現(xiàn)出來。更重要的是不能生動形象的表現(xiàn)計算機(jī)電路的動態(tài)；此外，教師在繪圖的過程中，無法同時和學(xué)生進(jìn)行交流，很不利于組織教學(xué)。

（2）理論聯(lián)系實(shí)際不夠，知識系統(tǒng)性太強(qiáng)

高職院校以就業(yè)為導(dǎo)向，面向產(chǎn)業(yè)第一線，培養(yǎng)具有豐富理論知識和很強(qiáng)動手能力的高級技術(shù)應(yīng)用型人才。大多數(shù)學(xué)生畢業(yè)后將從事電子儀器、電子設(shè)備的使用和維護(hù)，要求能準(zhǔn)確并迅速地排除故障，因此，特別強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力。但是目前《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際不夠，應(yīng)用性知識和技能介紹的較少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的崗位任職能力。另外，多年來所采用的教材在教學(xué)內(nèi)容上與本科教材相差無幾，整個教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和理論性較強(qiáng)，理論的深度要求過高。鑒于計算機(jī)專業(yè)和電子專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同，課程涉及電路的基本概念和基本分析方法、模擬電路和數(shù)字電路的基本知識和基本內(nèi)容。相當(dāng)于把《電路基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》三門課程壓縮成一門課，并且總學(xué)時沒有增加，這樣會使學(xué)生感到學(xué)起來很困難，失去學(xué)習(xí)興趣和信心。

（3）教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，授課方式單一

現(xiàn)在的《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)授課方式過于死板，只是簡單的《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》教學(xué)教師進(jìn)行計算機(jī)電路知識的講解，學(xué)生并不能很好的領(lǐng)悟老師所教授電路知識的來源，對于電路的一些原理方面的知識，學(xué)生會感到疑惑，這就要求《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教授的教師對現(xiàn)在的《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)授課方式進(jìn)行調(diào)整，努力培養(yǎng)學(xué)生對《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》知識學(xué)習(xí)的興趣。

3.教學(xué)改革幾點(diǎn)建議

3.1 改進(jìn)教學(xué)方法，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)結(jié)合起來

為解決教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)學(xué)時的矛盾，我們改進(jìn)了教學(xué)方法，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)結(jié)合起來發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)技法的各自優(yōu)勢。對于典型電路的分析方法、典型的應(yīng)用電路等我們采用板書教學(xué)。教師能夠發(fā)揮個性化教學(xué)，學(xué)生也有時間思考和做筆記，為學(xué)生打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電路的特性及應(yīng)用我們充分發(fā)揮多媒體課件生動形象、直觀快捷、信息量大等優(yōu)勢，先將已學(xué)電路清晰、扼要地演示，助學(xué)生理順基本概念，基本電路、基本方法、再利用仿真軟件演示電路的動態(tài)效果，寓教于樂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到鞏固基本概念，提升感性認(rèn)識，適應(yīng)新的教學(xué)方式的目的。

3.2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量

考慮到《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程學(xué)時數(shù)少但內(nèi)容多，重點(diǎn)和難點(diǎn)多，學(xué)生普遍反映比較難等問題，為此我們重新整合了《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，編寫教學(xué)大綱，逐步減少理論學(xué)時，增加實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，使二者的比例達(dá)到一個最合理值。刪減部分陳舊內(nèi)容，融入新技術(shù)的應(yīng)用，課程內(nèi)容的構(gòu)成注重新技術(shù)的引入和理論與實(shí)踐的結(jié)合，內(nèi)容更加新穎，信息量大，具有先進(jìn)性，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。我們隊教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化以分立為基礎(chǔ)，突出集成，以理論為基礎(chǔ)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，精選理論內(nèi)容，加強(qiáng)新技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用很好的融合在一起。

3.3 改進(jìn)授課方式，注重老師與學(xué)生間的互動

任何一門課程的教學(xué)方法都很重要，這是眾所周知的事實(shí)，在《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，對現(xiàn)在的《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法進(jìn)行改革和完善要做到：第一，注重老師與學(xué)生之間的互動，老師在授課過程中起到啟發(fā)和引導(dǎo)的作用，授課教師要把握好課堂的節(jié)奏。第二，作為學(xué)生，要全力配合授課老師的授課，即使將自己的想法傳達(dá)給授課教師，自己喜歡什么樣的授課方式和方法，要增加與授課教師的交流，并且對于自己不懂、有迷惑的問題及時的提出，要讓老師明白哪里應(yīng)該停下進(jìn)行更加細(xì)致的講解。

在進(jìn)行《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)時，教師可以利用不同的提問方式進(jìn)行提問，由于課堂提問是教學(xué)過程中的必要手段，也能夠幫助學(xué)生更好的牢記所教授的知識，實(shí)踐表明，在教師提出一些具有啟發(fā)性的問題時，學(xué)生的思維跳躍是最為活躍的。在進(jìn)行《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)時，教師可以進(jìn)行設(shè)想性提問、發(fā)散性提問以及質(zhì)疑性提問。設(shè)想性的提問能夠達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的目的，有利于學(xué)生在電路知識的學(xué)習(xí)中進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)。發(fā)散性提問是指主體從已知的條件出發(fā)，對一個問題從不同角度、不同方向、不同層面運(yùn)用推測、聯(lián)想、假設(shè)等形式尋找并解決問題的一種思維方式。而質(zhì)疑性提問需要教師挖掘所教授的電路知識的亮點(diǎn)，在可以提問的地方向?qū)W生精心設(shè)置疑問，從而引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行更深切的思考。

3.4 《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)方法研究

現(xiàn)在的《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)方法總體來說比較死板，《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程要求學(xué)生有很強(qiáng)的動手能力，在教師對計算機(jī)電路進(jìn)行講解、滲透過程中，學(xué)生不應(yīng)該是一板一眼單純的記筆記、聽課，而應(yīng)該積極思考，緊跟老師的思路。教師的教學(xué)方法對于學(xué)生汲取知識、牢記知識有很大的影響和作用，因此，《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程的教學(xué)方法應(yīng)該是豐富的，并且是學(xué)生參與率高的，作為《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程教學(xué)教師，應(yīng)該具有很強(qiáng)的教案編排的能力，并且能夠主動自發(fā)的調(diào)節(jié)課堂氛圍，做到關(guān)注每一個學(xué)生，而不是單純的抓重點(diǎn)學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)。

4. 總結(jié)

針對《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課程知識點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)過程中困難大，教師要注意將原理應(yīng)用到實(shí)踐中去，原理指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐也反饋原理，探索總結(jié)了該課程的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，以幫助學(xué)生克服課程入門的困難，并較快的激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣。由于課程內(nèi)容還在進(jìn)一步發(fā)展，我們需要進(jìn)一步探索和更新教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，根據(jù)教學(xué)實(shí)踐對《計算機(jī)電路基礎(chǔ)》課堂教學(xué)方法不完善的地方進(jìn)行更改和補(bǔ)充，科學(xué)設(shè)計實(shí)踐教學(xué)，更好的培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)

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篇4

關(guān)鍵詞：RS-485；75176芯片

中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 07-0000-01

MCU-based RS-485 Communication Design

Chen Yong1,Guo Aiping2,Qin Yue1

(1.Artillery Command College,Information Department,Xuanhua075100,China;2.Staff Communication Training Base,Xuanhua075100,China)

Abstract:This paper discusses the rs-five 485 hardware circuit basic structure.Introduces the use of 75176 chip,analyzes the basic principle,

the circuit for the rs-five 485 control side DE described the design.This paper introduced the selection and use of serial card,and finally presents the basic method of RS485 software design flow general.

Keywords:RS-485;75176 chips

一、功能介紹

在許多工業(yè)過程控制中，需要用最少的信號線來完成通訊任務(wù)。目前廣泛應(yīng)用的RS-485串行接口總線就是為了適應(yīng)這種需要而產(chǎn)生的。它實(shí)際上就是RS-422總線的變形。兩者不同之處在于：RS-422為全雙工，而RS-485為半雙工；RS-422采用兩對平衡差分信號線，RS-485只需其中的一對。RS-485更適合多站互連。在MCU之間中長距離通信的諸多方案中，RS-485因硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工廠自動化、工業(yè)控制、小區(qū)監(jiān)控、水利自動報測等領(lǐng)域。但RS-485總線在抗干擾、自適應(yīng)、通信效率等方面仍存在缺陷，一些細(xì)節(jié)的處理不當(dāng)常會導(dǎo)致通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，因此提高RS-485總線的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。

RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。

在工業(yè)控制及測量領(lǐng)域較為常用的網(wǎng)絡(luò)之一就是物理層采用RS-485通信接口所組成的工控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。這種通信接口可以十分方便地將許多設(shè)備組成一個控制網(wǎng)絡(luò)。本文討論了基于單片機(jī)RS-485通訊的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。

二、基于單片機(jī)RS-485通訊的設(shè)計

（一）支持RS485通訊的核心芯片75176簡要介紹

75176差分總線收發(fā)器是用于多點(diǎn)總線傳輸?shù)碾p向數(shù)據(jù)通信的單片集成電路。它是為平衡傳輸線而設(shè)計的，符合EIA RS-422/RS-485規(guī)范，將三態(tài)輸出的差分線驅(qū)動器和差分輸入線接收器合為一體，其差分輸出和差分輸入內(nèi)連成差分輸入、輸出總線I/O口，而且驅(qū)動器和接收器均具備有源的外接控制端，以適應(yīng)其分時享用公共總線和雙向傳輸信息之用。其總線口具有很寬的正、負(fù)共模電壓范圍。

驅(qū)動器吸收或供給電流可達(dá)60mA，具有很強(qiáng)的負(fù)載能力，而且具有正負(fù)電流限制和熱斷路保護(hù)，以防止線路故障，熱斷路在結(jié)溫150攝氏度時發(fā)生。

（二）電路基本原理

光電耦合器TLP521讓單片機(jī)與75176之間完全無電連接，提高了工作可靠性。當(dāng)單片機(jī)P1.3=0時，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，輸出高電平（＋5V），選中RS485接口芯片的DE端，允許發(fā)送。當(dāng)單片機(jī)P1.3=1時，光電耦合器的發(fā)光二極管不發(fā)光，光敏三極管不導(dǎo)通，輸出低電壓（0V），選中RS485接口芯片的RE端，允許接收。75176的R端（接收端）和D端（發(fā)送端）的原理與上述類似。

為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾性，還在發(fā)射端配置了匹配電阻和穩(wěn)壓管。其中，匹配電阻可以防止遠(yuǎn)距離通訊時阻抗不匹配時發(fā)生的反射現(xiàn)象。穩(wěn)壓管則可以去掉信號的高頻干擾，對器件有保護(hù)作用。

（三）RS485串口的擴(kuò)展

一般一臺計算機(jī)有兩個或者一個串口，而對于一臺播控計算機(jī)需要控制的設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止兩臺設(shè)備，我們需要同時控制視頻服務(wù)器，錄像機(jī)、切換臺、字幕機(jī)等各種設(shè)備。所以就需要對串口進(jìn)行擴(kuò)展，我們可以使用串口擴(kuò)展卡對串口進(jìn)行擴(kuò)展，比如我們在播控系統(tǒng)中使用的串口擴(kuò)展卡MOXA CI-134。

MOXA CI-134是專為工業(yè)環(huán)境通信應(yīng)用設(shè)計的RS-422/485四串口卡。它支持4個獨(dú)立的RS-422/485串口，在一對多點(diǎn)的通信應(yīng)用下，最多可控制128個設(shè)備。為使RS-485 2線半雙工操作變得更加簡單，每片CI-134卡都具有數(shù)據(jù)流向自動控制（ADDC），不需軟件操作。因此，在Windows應(yīng)用下不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協(xié)議。為達(dá)到工業(yè)環(huán)境對高可靠性產(chǎn)品的要求，本系列產(chǎn)品提供可選擇的光電隔離（2KV）和浪涌保護(hù)（25KV ESD）功能。

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【關(guān)鍵詞】電力自動化；通信技術(shù)；信息安全

電力行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位，近幾年，憑借科技不斷發(fā)展，電力行業(yè)正日益向自動化方向邁進(jìn)。通信技術(shù)在電力自動化中起到了舉足輕重的作用，但其涉及到的信息安全問題卻關(guān)系到供電穩(wěn)定性與安全性。因此，強(qiáng)化對信息安全方面的探究，找出現(xiàn)階段存在的問題，采取有效防護(hù)措施予以處理和加強(qiáng)，是具有重要作用與現(xiàn)實(shí)意義的。

1信息安全防護(hù)范圍與重點(diǎn)

某城區(qū)通信網(wǎng)的主要任務(wù)為對市區(qū)內(nèi)22座變電所提供縱向通信，所有通信網(wǎng)均采用光纖通信電路，根據(jù)方向的不同，可分成東部與西部兩部分。其中，東部采用ATM網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備選擇為Passport6400；西部采用IP+SDH交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備選擇為Accelar1100與150ASDH。該市區(qū)通信網(wǎng)負(fù)責(zé)縣級調(diào)度與少數(shù)樞紐變電所通信，主要采用自帶兩類適配端口的設(shè)備。在通信網(wǎng)中，信息安全防護(hù)范圍為整個信息通信網(wǎng)，主要防御對象為黑客或病毒等經(jīng)過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)等主動發(fā)起的攻擊與破壞，確保傳輸層上的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

2安全防護(hù)原則分析

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中各個變電所和調(diào)度通信中心之間存在若干條縱向通信，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在系統(tǒng)總體技術(shù)層面上主要提出以兩個隔離為核心的安全防護(hù)基本原則。其中，涉及通信隔離的基本原則可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）為確保調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行安全，網(wǎng)絡(luò)需要在通道上借助專用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備組網(wǎng)，并采取同步數(shù)字序列或準(zhǔn)同步數(shù)字序列，完成公用信息網(wǎng)絡(luò)及物理層面上的有效安全隔離；（2）根據(jù)電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)技術(shù)路線明確的有關(guān)安全防護(hù)區(qū)涉及的幾項基本原則，為所有安全防護(hù)區(qū)當(dāng)中的局域網(wǎng)均提供一個經(jīng)過ATM配置的虛擬通信電路或者是經(jīng)過同步數(shù)字序列配置的通信電路，采取這樣的方式為各個安全等級提供有效的隔離保護(hù)[1]。

3通信網(wǎng)絡(luò)的安全分析

根據(jù)上述目標(biāo)要求與基本原則，通信網(wǎng)必須向不同的應(yīng)用層提供具有良好安全性的傳輸電路，即VirtualPrivateNet-work，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，其原理如圖1所示。該市區(qū)已經(jīng)完成了各項初步設(shè)計工作，具備充足的條件嚴(yán)格按照目標(biāo)要求與基本原則開展后續(xù)工作。在現(xiàn)有通信網(wǎng)的ATM系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)時要求或非實(shí)時要求，已完成對四個安全區(qū)的有效劃分，每一個安全區(qū)都可以配置虛電路，因虛電路的端口主要適配于ATM系統(tǒng)的適配層，借助ATM系統(tǒng)的信元完成信息傳輸，各個虛電路的內(nèi)部連接屬于典型的端與端物理式連接，不同虛電路之間不涉及橫向上的通信，并且與外界也不存在通信聯(lián)系。因此，對于通信網(wǎng)絡(luò)的ATM系統(tǒng)而言，其在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方面的虛電路之間主要為物理隔離，不同區(qū)的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)傳輸具備良好的安全性。對1100IP交換機(jī)系統(tǒng)而言，它需要承擔(dān)不少于四個區(qū)的實(shí)時業(yè)務(wù)通信，因為這些業(yè)務(wù)通信區(qū)在所有站上都采用交換機(jī)完成傳輸與匯接，不同區(qū)之間僅僅是根據(jù)IP地址方面的差異而進(jìn)行劃分，形成各自的VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，虛擬局域網(wǎng)），區(qū)之間并未完成原則上要求的物理隔離，作為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)主要傳輸鏈路，無法滿足其在專用局域網(wǎng)方面的基本要求[2]。根據(jù)上述分析結(jié)果可以看出，該城區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)將ATM視作虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸鏈路基本滿足安全性要求，但交換機(jī)實(shí)際傳輸與匯接卻存在不同程度的安全隱患，違背了安全防護(hù)方面提出的各項基本要求，為了從本質(zhì)上確保通信網(wǎng)絡(luò)安全，必須對此予以有效改造，可采取如下改造方案：充分利用西部系統(tǒng)現(xiàn)有電路，增設(shè)2M/10M適配設(shè)備，借助同步數(shù)字體系為所有安全區(qū)構(gòu)建透傳電路，在中心站集中交換機(jī)，每個安全區(qū)都配置一個交換機(jī)，以此達(dá)到“一區(qū)一網(wǎng)”的根本目標(biāo)，即一個安全區(qū)配置一個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

4安全防護(hù)技術(shù)手段

該城區(qū)設(shè)置的電力信息通信網(wǎng)本質(zhì)上屬于專門為電力系統(tǒng)提供服務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)，其自身作用較為單一，僅為信息中心和調(diào)度通信中心與各個變電所間的通信，根據(jù)安全防護(hù)提出的各項基本原則，充分考慮現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)基本狀況，可實(shí)施采取以下技術(shù)手段：（1）切斷與外界之間的直接通信，確保系統(tǒng)和外界不存在直接通信關(guān)系；（2）采用同步數(shù)字體系向所有安全防護(hù)區(qū)提供專用電路，同時采用速率適配裝置等實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)端之間的連接；而不同業(yè)務(wù)端之間則可以使用點(diǎn)與點(diǎn)的方式進(jìn)行通信，以此滿足安全防護(hù)區(qū)以內(nèi)通信業(yè)務(wù)方面的縱向通信要求。由同步數(shù)字體系設(shè)置的專用電路通常不會產(chǎn)生橫向通信[3]；（3）由ATM系統(tǒng)向所有安全防護(hù)區(qū)提供虛電路，以此構(gòu)成一個完整的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，并確保不同虛擬專用網(wǎng)絡(luò)間沒有產(chǎn)生橫向通信的可能；（4）城區(qū)整體電力信息通信網(wǎng)與市縣級通信網(wǎng)在完全相同的安全防護(hù)網(wǎng)中構(gòu)成相同的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

5總結(jié)

（1）根據(jù)電力系統(tǒng)信息安全防護(hù)明確的防護(hù)范圍與各項圖1虛擬專用網(wǎng)絡(luò)基本原理低碳技術(shù)基本原則，對某城區(qū)所用通信網(wǎng)潛在的各類安全問題進(jìn)行深入分析，并結(jié)合現(xiàn)階段實(shí)際發(fā)展要求，提出一系列技術(shù)手段，為制定合理、有效的處理方案提供依據(jù)。（2）該城區(qū)電力信息通信網(wǎng)本質(zhì)上屬于一個具有封閉性特點(diǎn)的單一用途通信網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)與外部間的完全隔離以及系統(tǒng)內(nèi)部電路之間的相互隔離，其具備的安全防護(hù)能力可以很好的滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行要求。然而，考慮到系統(tǒng)安全防護(hù)水平的提高必然會引起相關(guān)要求的改變，因此以上結(jié)論僅限當(dāng)前水平。

作者:周建新 單位:國網(wǎng)湖南省電力公司沅江供電分公司

參考文獻(xiàn)

[1]程雪.電力自動化通信技術(shù)中的信息安全及應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014（12）：46+48.

篇6

l 電力線載波通信電磁兼容問題分析

1．1 電磁兼容分析模型

一個電子系統(tǒng)如果能與其他電子系統(tǒng)相兼容的工作，也就是不產(chǎn)生干擾又能忍受外界的干擾則稱為該電子系統(tǒng)與區(qū)環(huán)境電磁兼容。對于一般的電磁兼容問題的基本分析模型如圖1所示。

對于PLC系統(tǒng)來說，干擾源要整體考慮。不僅包括PLC設(shè)備，而且要考慮當(dāng)信號加到電力線上時，由于電力線是一種非屏蔽的線路，有可能作為發(fā)射天線對無線通信和廣播產(chǎn)生不利影響。此外還要考慮多種PLC設(shè)備間的相互影響。PLC的耦合途徑是非常復(fù)雜的，是不同的途徑相互作用的結(jié)果?？傮w上分為兩種，一種是空間的輻射，對應(yīng)的擾設(shè)備是無線通信和廣播信號；另一種是沿電力線的傳導(dǎo)騷擾，主要造成對電能質(zhì)量的影響。因此PLC系統(tǒng)的電磁兼容問題涉及多個PLC系統(tǒng)的共存，以及與無線網(wǎng)絡(luò)的共存等。

1．2 PLC系統(tǒng)電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理

由于電力線的特性和結(jié)構(gòu)是按照輸送電能的損失最小并保證安全可靠地傳輸?shù)皖l(50 Hz)電流來設(shè)計的，不具備電信網(wǎng)的對稱性、均勻性，因而基本上不具備通信網(wǎng)所必須具備的通信線路電氣特性。而PLC系統(tǒng)所產(chǎn)生的電磁干擾問題正是由于電力線的這種對地不對稱性產(chǎn)生的。

電力線產(chǎn)生干擾的機(jī)理有兩種(如圖2)，一種是電力線中的信號電流Id(差模電流)回路產(chǎn)生的差模干擾，另一種是電力線上的共模電流Ic產(chǎn)生的共模干擾。差模電流大小相等方向相反，因此一般近似認(rèn)為由其產(chǎn)生的電磁場相互抵消。而共模電流的方向是一致的，其產(chǎn)生的電磁場相互疊加，所以電力線的干擾主要來自共模干擾。

1．3 改善PLC系統(tǒng)電磁兼容性的主要措施

(1)充分利用或改善PLC系統(tǒng)電力線的對稱性

PLC系統(tǒng)的輻射強(qiáng)度取決于PLC網(wǎng)絡(luò)或其電纜的對稱性。高度對稱線路的特征是異模電流與共模電流的比值很大，故輻射非常小。可以選擇對稱性好的導(dǎo)線，例如4芯電纜，但此法不適用于室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，而且成本較高。

(2)減小PLC系統(tǒng)中高頻信號的功率譜密度

減小PLC信號的功率譜密度(PSD)能降低輻射電平，但不影響總的發(fā)送功率。因此，PLC系統(tǒng)適宜采用寬帶調(diào)制技術(shù)，但其擴(kuò)頻效率受電力線低通特性的限制。

(3)合理選擇調(diào)制技術(shù)

OFDM是一種高效的調(diào)制技術(shù)，其基本原理是將發(fā)送的數(shù)據(jù)流分散到許多個子載波上，使各子載波的信號速率大為降低，從而提高抗多徑和抗衰落能力。

(4)合理設(shè)計EMI濾波網(wǎng)絡(luò)

將濾波器安裝在緊鄰變壓器和緊鄰家庭用戶的連接點(diǎn)上，或者直接在電力線調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部引入濾波器。這樣既可以保持PLC信號的異模傳播，又可以阻止PLC信號進(jìn)入輻射效率高的導(dǎo)線或其他附接設(shè)備。本文將主要對EMI濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究設(shè)計。

2 濾波電路設(shè)計

基于以上對于電力線通信電磁兼容性的分析，可以在電力線通信系統(tǒng)的收端接一個EMI濾波器，用以抑制系統(tǒng)所產(chǎn)生的共模干擾。由于兩根電力線不可能完全重合，也就是說差模電流所產(chǎn)生的電磁場不能完全抵消，所以在設(shè)計濾波電路時，也應(yīng)考慮到差模干擾的抑制。

EMI濾波電路基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3中，差模抑制電容為Cl和C2，共模抑制電容為C3和C4，共模電感為L，并將共模電感纏繞在鐵氧體磁芯圓環(huán)上，構(gòu)成共模扼流圈。共模扼流圈對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理為：

(1)利用電容通高頻隔低頻的特性，將電源正極，電源負(fù)極高頻干擾電流導(dǎo)入地線(共模)，或?qū)㈦娫凑龢O高頻干擾電流導(dǎo)入電源負(fù)極(差模)。

(2)利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源。

3 實(shí)驗結(jié)果

在圖3濾波電路中取差模電容C1，C2為7 000 pF，共模電容C3，C4為0．015 μF，共模扼流圈磁芯采用錳一鋅鐵氧體，每路繞30匝，電感量為3．7 mH。

3．1 EMI濾波網(wǎng)絡(luò)濾波性能仿真

圖4為干擾噪聲隨頻率關(guān)系的模擬仿真，由此可見干擾信號的頻率越高，則干擾信號通過該濾波網(wǎng)絡(luò)后衰減越大。共模干擾的頻率一般在2 MHz以上，所以說該濾波電路能對共模干擾起到良好的抑制作用。

3．2 EMI濾波網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果分析

當(dāng)采用輸入為24 V，輸出為12 V，功率為25 W的開關(guān)電源模擬輸入信號時，用帶寬為20 MHz的示波器測得濾波前后信號紋波分別為50 mV和5 mV。由此可見該濾波網(wǎng)絡(luò)對干擾信號衰減了20 dB，良好地抑制了電路中所產(chǎn)生的干擾噪聲。

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關(guān)鍵詞：光纖通信；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)效果

作者簡介：王文珍（1977-），女，山東煙臺人，中南民族大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，講師。（湖北 武漢 430074）

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0134-01

光纖通信是以光波為載波，以光纖為傳輸介質(zhì)的一種信息傳輸方式。光纖通信系統(tǒng)因其巨大的帶寬、優(yōu)良的傳輸特性已成為信息社會最重要的通信傳輸手段。[1]“光纖通信技術(shù)”是電子信息、通信工程、光電子等專業(yè)的重要專業(yè)課，培養(yǎng)具有光纖通信理論和一定實(shí)際操作能力的人才，也成為相關(guān)專業(yè)越來越迫切的任務(wù)。[2]該課程主要講述了光纖的傳輸理論、光纖通信系統(tǒng)的組成及工作原理、光纖通信的新技術(shù)等。為了進(jìn)一步提高“光纖通信原理”課程的教學(xué)質(zhì)量，開設(shè)了光纖通信實(shí)驗課，使學(xué)生進(jìn)一步消化課堂上學(xué)到的理論知識，加深學(xué)生對光纖通信系統(tǒng)工作原理的理解，并為以后從事實(shí)踐技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。[3]

在教學(xué)過程中，理論部分采用引入主動式的教學(xué)方法，使學(xué)生積極主動地參與教學(xué)活動，保持與前沿知識同步，實(shí)踐教學(xué)部分除了利用光纖通信實(shí)驗系統(tǒng)開出的固定的基礎(chǔ)實(shí)驗之外，還通過光纖通信仿真軟件OptiSystem，對實(shí)驗設(shè)備無法滿足的實(shí)驗進(jìn)行仿真驗證，取得了滿意的教學(xué)效果。

一、光纖通信實(shí)驗系統(tǒng)介紹

光纖通信實(shí)驗系統(tǒng)由光無源器件實(shí)驗平臺、模擬圖像傳輸系統(tǒng)、計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、光終端機(jī)、電終端機(jī)以及誤碼測試模塊、OTDR功能等幾大部分組成。系統(tǒng)布局如圖1所示。

光無源器件主要由兩個波分復(fù)用器，一個分路器，一個衰減器，兩個連接器和多根尾纖，用這些器件可以構(gòu)成單芯雙向光纖通信系統(tǒng)以及波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)等。

模擬傳輸系統(tǒng)把來自攝像頭的視頻基帶信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚?，送入光發(fā)送模塊。經(jīng)過光纖傳輸，進(jìn)入光接收模塊進(jìn)行視頻基帶處理后，由監(jiān)視器顯示來自發(fā)端的視頻信號。模擬傳輸系統(tǒng)主要由圖像傳輸（收／發(fā)）模塊組成。

計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一個雙向雙工的不對稱信道。它把來自計算機(jī)1的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字光纖信道，發(fā)送到計算機(jī)2。計算機(jī)2可把數(shù)據(jù)通過直通信道，傳送到計算機(jī)1。

光終端把來自電終端的信號經(jīng)過線路接口電路（HDB3編譯碼）后，進(jìn)行擾碼（解擾）、光纖線路編碼（CMI／5B6B編譯碼），然后進(jìn)入光收發(fā)模塊，經(jīng)過光纖之后，可以通過光無源器件，傳輸?shù)綄Χ恕?/p>

電終端首先把各路基帶信號復(fù)接為E1標(biāo)準(zhǔn)的群路電信號，通過光終端發(fā)送電路變換為光信號，然后經(jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩?，在接收端再?jīng)光終端的光檢測電路變換為電信號，送入電終端分路處理。

在實(shí)驗系統(tǒng)中，系統(tǒng)的組成、功能電路、信息流程與實(shí)際光纖通信系統(tǒng)在技術(shù)上保持基本一致。學(xué)生通過實(shí)驗?zāi)軌蜉^全面地掌握光纖通信的系統(tǒng)組成、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)以及主要技術(shù)指標(biāo)的測量方法。這對學(xué)生理解與掌握光纖通信理論和技術(shù)，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

以5B6B碼型變換的實(shí)驗為例，該實(shí)驗的主要目的是讓學(xué)生熟悉5B6B線路碼型的編碼、譯碼的基本原理。圖2給出了示波器的觀察結(jié)果：（a）是編碼輸入數(shù)據(jù)的波形；（b）發(fā)送分組指示的波形；（c）編碼輸出數(shù)據(jù)的波形；（d）是接收譯碼輸出數(shù)據(jù)的波形。兩信號完全同步，但存在時延。

二、軟件仿真

對實(shí)驗設(shè)備無法滿足的實(shí)驗，利用軟件仿真的方式，可以比較直觀形象地掌握各個參數(shù)對光纖線路或通信系統(tǒng)的性能影響，彌補(bǔ)試驗設(shè)備的局限性，拓寬學(xué)生的視野和知識面。鑒于復(fù)雜光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)研發(fā)和工程規(guī)劃的需要，學(xué)習(xí)通信工程專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)過程中，輔修一些軟件分析和設(shè)計光通信系統(tǒng)的知識也是非常必要的。光通信系統(tǒng)的軟件輔助分析設(shè)計工具在行業(yè)中已發(fā)展多年，相關(guān)軟件產(chǎn)品品種較多。其中商業(yè)化應(yīng)用較為成功的是由加拿大OptiWave生產(chǎn)的OptiSystem軟件，OptiSystem是一款光通信系統(tǒng)模擬軟件包，它集設(shè)計、測試和優(yōu)化各種類型寬帶光網(wǎng)絡(luò)物理層的虛擬光連接等功能于一身，從長距離通信系統(tǒng)到LANS和MANS都能使用的一個基于實(shí)際光纖通信系統(tǒng)模型的系統(tǒng)級模擬器。

OptiSystem開啟，圖形用戶界面如圖3所示。

創(chuàng)建一個由外調(diào)制激光器所組成的光發(fā)送器模型。如圖4所示。OptiSystem提供了多種觀察仿真結(jié)果的途徑，通過展開Component Library下的Visualizer Library菜單，可以瀏覽后處理仿真結(jié)果?？梢暬鶕?jù)輸入信號的不同分為電可視化和光可視化。在時域中利用示波器（圖5（a））觀察電信號，在頻域內(nèi)用光譜分析儀觀察光信號的光譜（圖5（b）），在時域內(nèi)用光纖觀測儀觀察光信號（圖5（c））。

三、結(jié)論

本文結(jié)合光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)，對實(shí)驗系統(tǒng)從實(shí)驗箱和仿真軟件兩個方面進(jìn)行了論述。學(xué)生通過在實(shí)驗箱上測試，把理論和實(shí)踐聯(lián)系起來，能更好地理解整個光纖傳輸過程、掌握光纖相關(guān)理論及具體性能測試。而且，實(shí)驗系統(tǒng)具有擴(kuò)充功能，能和計算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)圖像傳輸及圖像處理等功能。同時對實(shí)驗設(shè)備無法滿足的實(shí)驗，利用軟件仿真的方式，可以比較直觀形象地掌握各個參數(shù)對光纖線路或通信系統(tǒng)的性能影響，拓寬學(xué)生的視野和知識面。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧大鵬.光纖通信原理[M].北京：人民郵電出版社，2006.

篇8

關(guān)鍵詞：模擬電路；講一練二考三；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0077-02

2011年，南開大學(xué)開始推行《素質(zhì)教育實(shí)施綱要》，提升辦學(xué)理念，根據(jù)綱要中提出的“公能”素質(zhì)教育培養(yǎng)目標(biāo)，南開大學(xué)在國內(nèi)高校中率先提出了大學(xué)生也要全面發(fā)展，提倡從“學(xué)科為本”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為本”。堅持“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”，在教學(xué)中推行啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法，加強(qiáng)教學(xué)互動，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)知識并發(fā)現(xiàn)問題，開展自主研究。探索以“講一練二考三”為特點(diǎn)的教學(xué)組織與課程考試方式，即精講、多練、廣考，強(qiáng)化“學(xué)習(xí)、實(shí)踐、協(xié)作、創(chuàng)新”能力訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。以此為宗旨，大力開展教學(xué)改革，加強(qiáng)基礎(chǔ)課程建設(shè)，積極調(diào)整課程內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。《模擬電子技術(shù)》（以下簡稱模電）是面向電子信息類專業(yè)二年級本科生開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，在電子信息類本科教學(xué)中起著非常關(guān)鍵的作用。模電課程要求學(xué)生對模擬電子電路的基本概念、基本電路和基本分析方法有一個清晰的了解，并能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行定性分析和定量計算，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)電子信息類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)[1，2]。對于模電課程而言，由于教學(xué)知識點(diǎn)較分散，僅僅通過相應(yīng)的課堂學(xué)習(xí)是不夠的。激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)非常重要。

本文根據(jù)多年的模電教學(xué)經(jīng)驗，深入貫徹“講一練二考三”的本科教學(xué)指導(dǎo)思想，對模電課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討，對教學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計與創(chuàng)新，提出體現(xiàn)“講一練二考三”要求的教學(xué)組織形式與課程考核方式，并在課程教學(xué)實(shí)踐中檢驗改革成果。

一、模電教學(xué)改革的必要性

模電課程是一門與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的課程，它既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是后續(xù)電子信息類專業(yè)課程的基礎(chǔ)。并且，隨著電子技術(shù)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，這門課程也越來越多地成為非電子類專業(yè)本科生的必修課，其教學(xué)質(zhì)量的好壞將直接影響到本科教學(xué)質(zhì)量。但是在目前的理論課教學(xué)過程中，存在著以下問題：教學(xué)大綱內(nèi)容多，授課時理論課占時過多。教學(xué)內(nèi)容涵蓋范圍廣，知識點(diǎn)相對分散。模電課程是學(xué)生第一次真正接觸電子電路，缺乏感性認(rèn)識，進(jìn)而影響了相關(guān)知識的理解與運(yùn)用。雖然有模電實(shí)驗課與理論課配合，但實(shí)驗課內(nèi)容仍較為基礎(chǔ)，無法滿足學(xué)生日益增長的電子設(shè)計的需求。且考試形式相對單一。

本文結(jié)合學(xué)校自身的情況和要求以及電子類專業(yè)的特點(diǎn)，深入貫徹“講一練二考三”的本科教學(xué)指導(dǎo)思想，通過對模電課程教學(xué)組織與教學(xué)方式和考核方式的有益的改革與探索，解決模電實(shí)踐教學(xué)中遇到的問題。使學(xué)生在獲得了模擬電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能的同時，培養(yǎng)了其分析問題和解決問題的能力，提高了實(shí)踐能力，為以后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)某些領(lǐng)域中的內(nèi)容，以及為電子技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

二、凝練教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)水平

模電課程主要講授模擬電子器件和電路方面的基本理論、基本知識和基本技能。包括半導(dǎo)體器件和典型集成電路的工作原理、特性和參數(shù)，放大器、比較器、穩(wěn)壓器等電路的組成原理、性能特點(diǎn)、基本分析方法和工程計算及應(yīng)用技術(shù)，等等。課程涉及內(nèi)容較多，知識點(diǎn)較為分散，概念抽象，內(nèi)容理解起來較為困難[3，4]。為此，在理論教學(xué)中，要凝練教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，引入教學(xué)主線，做到精講多練，啟發(fā)引導(dǎo)，留有余地，歸納總結(jié)。兼顧必要的理論知識講解，重視實(shí)際應(yīng)用的同時不拘泥于教材內(nèi)容，適當(dāng)引入新知識。在覆蓋電子專業(yè)要求的基本內(nèi)容上，同時要根據(jù)我校學(xué)生“起點(diǎn)高”的實(shí)際情況，在深度和廣度上可以高于基本要求，適當(dāng)?shù)丶由詈屯貙捊虒W(xué)內(nèi)容，這符合因材施教的原則，并且適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。教師授課前廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)教材，對教材的總體框架和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入透徹的研究。在此基礎(chǔ)上全面梳理，對課程內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整，挖掘重點(diǎn)、難點(diǎn)，精心遴選教學(xué)內(nèi)容。在授課過程中，避免進(jìn)行煩瑣的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，重點(diǎn)突出對電子電路概念的物理含義的理解和電路工作基本原理的理解以及電路實(shí)際應(yīng)用的學(xué)習(xí)，從而達(dá)到事半功倍的授課效果。同時，重視教師的理論教學(xué)水平和實(shí)踐教學(xué)能力，將科研實(shí)踐與理論教學(xué)相結(jié)合，用科研經(jīng)驗豐富教學(xué)內(nèi)容，在課堂講授的過程中，能夠吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對模擬電路的興趣和對電子設(shè)計的強(qiáng)烈需求。

通過本課程的講授與引導(dǎo)，要讓學(xué)生不但能夠掌握電子技術(shù)的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗技能，而且初步建立“系統(tǒng)觀念、工程觀念、科技進(jìn)步觀念和創(chuàng)新觀念”，這對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著重要作用。

三、引入“課程設(shè)計主線”，加強(qiáng)課程練習(xí)比重

針對模電課程本身的課程特點(diǎn)，在保持原教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，通過引入“課程設(shè)計主線”，由教師綜合模電教學(xué)大綱結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是與學(xué)生日常生活密切相關(guān)的電子信息技術(shù)，提出模電課程設(shè)計內(nèi)容。在學(xué)期初始即引導(dǎo)學(xué)生感性認(rèn)識，制定設(shè)計目標(biāo)。在后續(xù)教學(xué)過程中，調(diào)整講授學(xué)時比例，增加與該設(shè)計相關(guān)的練習(xí)。在學(xué)期中結(jié)合課程進(jìn)度，向?qū)W生提出不同階段的設(shè)計要求，加強(qiáng)電路系統(tǒng)設(shè)計練習(xí)。從而使學(xué)生的每一章節(jié)的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容都能夠與設(shè)計主線聯(lián)系起來，形成統(tǒng)一完整的知識體系。通過引導(dǎo)學(xué)生主動進(jìn)行與課程內(nèi)容相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)課程練習(xí)的比重。通過練習(xí)深化對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識，并逐步轉(zhuǎn)化為能力。讓學(xué)生不僅親身體驗到從實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識，更可貴的是學(xué)會如何學(xué)習(xí)。從而使理論與實(shí)踐相互促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的理論與系統(tǒng)設(shè)計能力的雙贏。在綜合考慮了模電教學(xué)內(nèi)容、技術(shù)發(fā)展動態(tài)以及學(xué)生能力的基礎(chǔ)上，我們提出了模電教學(xué)課程設(shè)計的內(nèi)容，要求學(xué)生在所學(xué)的模擬電路的基本原理和基本單元電路的基礎(chǔ)上，緊密聯(lián)系實(shí)際，自己動手設(shè)計單通道電壓測量的模擬示波器。在課程設(shè)計過程中，堅持以學(xué)生為本，教師指導(dǎo)，鼓勵分組完成任務(wù)，3～5人為一個團(tuán)隊，采用自頂向下的設(shè)計方法，建議學(xué)生按照系統(tǒng)分析、原理框圖設(shè)計、各模塊分解原理及設(shè)計等結(jié)構(gòu)，進(jìn)行電路設(shè)計和性能的分析。引導(dǎo)有能力的學(xué)生進(jìn)行電路的軟件仿真，并鼓勵學(xué)生使用元器件搭建相應(yīng)的硬件電路，最終實(shí)現(xiàn)模擬示波器的功能。

通過模擬電路課程設(shè)計，學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握所學(xué)的各章節(jié)知識，同時具備模擬電路的分析和設(shè)計能力，從元件到電路，最終達(dá)到了系統(tǒng)級的認(rèn)識，提高了分析問題和解決問題的能力。通過課程設(shè)計的反饋結(jié)果，學(xué)生接受了這種課程教學(xué)的新方式，并且希望能夠繼續(xù)推廣，因為學(xué)生在整個課程設(shè)計過程中受益匪淺，真正把模電知識運(yùn)用到實(shí)踐中，也激發(fā)了他們學(xué)習(xí)電路、設(shè)計電路的興趣和熱情，達(dá)到了非常好的學(xué)習(xí)效果，并且鍛煉了團(tuán)隊合作能力和溝通能力。同時，教師通過與學(xué)生共同解決遇到的實(shí)際問題，也加強(qiáng)了教師的指導(dǎo)能力，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長。

四、改革教學(xué)組織及考核方式

1.教學(xué)組織的改革。以課程設(shè)計為基礎(chǔ)，充分利用學(xué)院已有的開放實(shí)驗室資源和社團(tuán)管理資源，將模電理論課程與社團(tuán)相結(jié)合，教師與學(xué)生相合作，即促進(jìn)了學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)，又可為學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)。以學(xué)生感興趣的電子設(shè)計競賽、國創(chuàng)、百項等為合作目標(biāo)，利用開放實(shí)驗室資源，組織學(xué)生形成研發(fā)設(shè)計小組。授課過程中鼓勵學(xué)生利用這些資源進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、電路焊接調(diào)試等動手練習(xí)，并組織專業(yè)教師指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動能動性，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗動手能力的培養(yǎng)，為電子競賽等項目的開展打下良好的基礎(chǔ)。

2.考核方式的探索?？荚嚤旧聿⒉皇墙虒W(xué)的目的，而是一種有效地促進(jìn)教學(xué)的手段?？荚嚨哪康氖菣z測學(xué)生對知識點(diǎn)掌握的熟練程度以及獲得知識并靈活應(yīng)用的能力，促進(jìn)學(xué)生寺┎谷保煌時，也是教師檢測教學(xué)效果，反思教學(xué)得失，進(jìn)而改進(jìn)提高的重要依據(jù)。這就要求我們在教學(xué)過程中常用多種形式、多次考核，全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)的主動性。

本文對課程考核方式進(jìn)行探索，綜合學(xué)生筆試、練習(xí)和設(shè)計報告等評價，對學(xué)生進(jìn)行多方面的考核，形成模電課程考核評價新方法。通過筆試和習(xí)題，考察學(xué)生掌握理論知識的程度，掌握學(xué)生汲取知識的情況，反饋到課堂教學(xué)任務(wù)中，培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)。通過提交課程設(shè)計報告，考察學(xué)生對知識的運(yùn)用能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和表達(dá)溝通能力以及團(tuán)隊精神。這樣不僅能夠考核學(xué)生記憶性、認(rèn)知性的知識，還能全面考察學(xué)生綜合分析能力、質(zhì)疑能力、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造性思維能力，等等。

五、結(jié)語

本文針對模擬電路課程教學(xué)過程中遇到的問題，圍繞著“講一練二考三”的本科教學(xué)指導(dǎo)思想，進(jìn)行了模擬電路課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。文中提出了幾點(diǎn)改革措施，真正做到了精講、多練、廣考，將教學(xué)的各個環(huán)節(jié)組成有機(jī)的整體，讓學(xué)生成為教學(xué)過程中的主體，取得了預(yù)期目標(biāo)和良好的效果。學(xué)生們在掌握了模擬電路理論知識的同時培養(yǎng)了專業(yè)實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生對電子電路的學(xué)習(xí)熱情與興趣，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。

參考文獻(xiàn)：

[1]清華大學(xué)電子學(xué)教研組.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]秦世才，賈香鸞.模擬電路基礎(chǔ)[M].天津：南開大學(xué)出版社，1997.

篇9

關(guān)鍵詞：跟蹤等值；比函數(shù)；最優(yōu)搜索；電壓穩(wěn)定

中圖分類號：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0011-02

電力系統(tǒng)電壓的崩潰通常發(fā)生在高度緊張的電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷攀升使系統(tǒng)功率難以保持平衡時，最終將導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。電壓崩潰首先是從電壓穩(wěn)定裕度較小的弱節(jié)點(diǎn)開始的，因此確定網(wǎng)絡(luò)的重負(fù)荷弱節(jié)點(diǎn)，是電壓安全性評估的重要組成部分，確定了電壓穩(wěn)定裕度低的弱節(jié)點(diǎn)，可以在負(fù)荷攀升的過程中采取相應(yīng)的措施是防止電壓崩潰。阻抗模值分析是判斷符合節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定程度的簡單方法，起源于交流電路最大功率傳輸定理，利用節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的戴維南等效阻抗與節(jié)點(diǎn)負(fù)荷阻抗之間的大小關(guān)系確定穩(wěn)定裕度。由于電網(wǎng)的非線性從某一節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的（面向節(jié)點(diǎn)的）等效阻抗隨運(yùn)行工況變化并不是一成不變的，本文提出一種跟隨運(yùn)行工作點(diǎn)變化的跟蹤等值估計電網(wǎng)的等效阻抗的方法，判斷電網(wǎng)的重負(fù)荷弱節(jié)點(diǎn)，估計網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。

1 跟蹤等值的數(shù)學(xué)模型

1.1 等值電路及等值參數(shù)

對于任何復(fù)雜的系統(tǒng)，都可以從某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向系統(tǒng)看進(jìn)去用一個等值的電動勢與阻抗串聯(lián)的等效電路表示，如圖1所示。

圖1中A點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，在某一運(yùn)行工況下，從該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向交流電網(wǎng)看進(jìn)去的等值參數(shù)為等電勢Eeq、等值阻抗ZThev、等值阻抗角？準(zhǔn)eq。根據(jù)電路基本理論關(guān)系建立負(fù)荷消耗的有功功率P和無功功率Q與等值參數(shù)以及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓V之間的關(guān)系表達(dá)式為：

由于電網(wǎng)的非線性，交流電網(wǎng)的戴維南等值參數(shù)只能在運(yùn)行工作點(diǎn)的極小范圍內(nèi)考慮為常數(shù)，結(jié)合公式（6）和（7）在運(yùn)行工作點(diǎn)及其鄰域建立估計電網(wǎng)等值參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。

1.2 比函數(shù)的建立和極小化尋優(yōu)估計法

2 負(fù)荷阻抗模值的電壓穩(wěn)定裕度

根據(jù)最大傳輸功率傳輸定理時，當(dāng)負(fù)荷阻抗與戴維南等值阻抗相等，即Zl=ZThev時，達(dá)到最大傳輸功率，達(dá)到電壓穩(wěn)定的鄰界點(diǎn)。負(fù)荷阻抗Zl由負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓和功率可以算出，將系統(tǒng)阻抗分為兩個部分。當(dāng)負(fù)荷變化時，Zl的軌跡也在變化，當(dāng)它進(jìn)入等值阻抗圓內(nèi)時，電壓會不穩(wěn)定。跟蹤電壓臨界點(diǎn)變成了跟蹤此時的Zl到等值阻抗的距離，以等值阻抗為半徑的圓不是固定不變的，它是我們不關(guān)心的部分的等值，里面任何一個變化，就能改變等值阻抗的值。很可能在電壓不穩(wěn)定時，ZThev圓擴(kuò)大，Zl向它移動。3 算例分析

4 結(jié) 論

電力系統(tǒng)是一個具有高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的外部系統(tǒng)等值一直是電力系統(tǒng)的一個重要課題。本文應(yīng)用了一種面向節(jié)點(diǎn)的跟蹤等值方法，分析了電網(wǎng)非線性的影響，具有較好的數(shù)值穩(wěn)定性。

利用面向節(jié)點(diǎn)的跟蹤等值方法來分析電壓穩(wěn)定問題。通過分析電壓穩(wěn)定裕度，在電壓到來之前，可預(yù)先采取一定的措施。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

模擬電子技術(shù)課程對于理解計算機(jī)硬件和通信原理方面的知識顯得十分重要，為強(qiáng)化基礎(chǔ)，培養(yǎng)合格的應(yīng)用性人才，我們必須給予模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)應(yīng)有的重視。

2教學(xué)過程中存在的問題

模擬電子技術(shù)課程所涉及的理論、設(shè)計及分析方法具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用性和實(shí)用性，在學(xué)生的整個知識體系中占有相當(dāng)?shù)谋壤瑢τ谂囵B(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及后續(xù)課程的學(xué)習(xí)都十分重要。計算機(jī)類專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程在教學(xué)實(shí)踐中遇到的問題很多，主要有以下幾個方面：

2.1學(xué)時少，內(nèi)容多

為了突出專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，很多學(xué)校的做法是壓縮電路分析課程的學(xué)時數(shù)，甚至取消了電路分析課程。而模擬電子技術(shù)課程知識多且比較分散，它集高等數(shù)學(xué)、電磁學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和電路分析等知識于一體，該課程的學(xué)時數(shù)（含實(shí)驗）一般在80學(xué)時以下，在如此緊張的時間內(nèi)要完成該課程的教學(xué)工作，不僅老師感到困難，學(xué)生也有很吃力。

2.2學(xué)生認(rèn)識不到位

很多學(xué)生錯誤地認(rèn)為模擬電子技術(shù)課程應(yīng)該是電子、機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，他們在專業(yè)學(xué)習(xí)中一般都有重視軟件而輕視硬件的傾向，而且，學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程的成就感往往不及其他課程來得快和強(qiáng)烈，因此，就造成了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。剛剛從中學(xué)過度到大學(xué)的學(xué)生，很多還沒有找到適合本課程的學(xué)習(xí)方法，模擬電子技術(shù)主要以原理分析為主，而學(xué)生更多地相信精確的數(shù)值計算，他們往往認(rèn)為只有經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推算得出的結(jié)果才是可信的，當(dāng)實(shí)際結(jié)果與嚴(yán)格的理論演算結(jié)果有出入時，他們難免會感到困惑。學(xué)生的認(rèn)識不到位和思維方式上的差異，導(dǎo)致了計算機(jī)類專業(yè)中該課程的教學(xué)效果一直不太理想。

2.3課程教學(xué)本身存在問題

計算機(jī)專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法完全套用電子、機(jī)械類專業(yè)的那一套，有些學(xué)校甚至完全由機(jī)電類專業(yè)的老師來教授該門課程。這些教學(xué)內(nèi)容和方法在一定程度上與計算機(jī)類專業(yè)存在脫鉤的現(xiàn)象，沒有突出本專業(yè)的特色。近些年來，很多高校的計算機(jī)類專業(yè)的同仁們對本課程進(jìn)行了一定的改革探索，并總結(jié)了許多值得借鑒的經(jīng)驗，但是，對于不同的學(xué)校和不同的學(xué)生，這些教學(xué)改革舉措應(yīng)該不盡相同，在具體的教學(xué)實(shí)踐中，切忌“拿來主義”和生搬硬套。我們也對賀州學(xué)院的計算機(jī)類專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)做了一些研究和探索工作，實(shí)踐表明這些工作有益于提高教學(xué)效果。

3教學(xué)改革的內(nèi)容和措施

為了使模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)更切合計算機(jī)類專業(yè)的實(shí)際，我們做了一定的探索以提高教學(xué)效果和應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.1教學(xué)內(nèi)容的甄別與整合

模擬電子技術(shù)課程涉及的內(nèi)容多且知識面廣，為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，我們根據(jù)計算機(jī)類專業(yè)的特點(diǎn)，依據(jù)“必用、夠用”的原則甄別和整合課程內(nèi)容。受學(xué)時數(shù)的限制，計算機(jī)類專業(yè)一般無法系統(tǒng)開設(shè)電路分析等先導(dǎo)課程，但電路分析的基本原理和方法貫穿于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)的全過程，因此，我們把電路分析課程的主干內(nèi)容整合到模擬電子課程之中。在正式講解模擬電子技術(shù)課程的內(nèi)容之前，我們花4至6個學(xué)時重點(diǎn)講解電路分析的基本原理及其應(yīng)用，主要有KCL、KVL、疊加原理、戴維寧定理、諾頓定理及密勒定理。經(jīng)過對多部國家級模擬電子技術(shù)教材的比較，我們選定康華光教授主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》（第五版）作為我院計算機(jī)類專業(yè)的教材。該教材加強(qiáng)了基礎(chǔ)理論，如加強(qiáng)了半導(dǎo)體的物理基礎(chǔ)和電路的基本分析方法；同時也注意吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，如加強(qiáng)了線性集成電路和數(shù)字集成電路（包括中、大規(guī)模集成電路）的原理和應(yīng)用，新增了電子電路的計算機(jī)輔助分析等內(nèi)容。該教材歷經(jīng)多次改版以緊跟當(dāng)代電子技術(shù)的發(fā)展步伐，但我們不是全部講解教材內(nèi)容，依據(jù)“必用、夠用”的原則甄選講解內(nèi)容，其他內(nèi)容留作學(xué)生課外閱讀，以開闊視野。經(jīng)過討論，我們將教材內(nèi)容整合成半導(dǎo)體器件、放大電路基礎(chǔ)、信號產(chǎn)生與處理三大部分，將直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)容作為任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)內(nèi)容。

（1）半導(dǎo)體器件部分簡要介紹常用半導(dǎo)體二極管、三極管及場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)等基本知識，重點(diǎn)講解它們的應(yīng)用及經(jīng)典電路的分析方法。

（2）放大電路基礎(chǔ)部分重點(diǎn)分析三極管單管共射放大電路，包括靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)計及穩(wěn)定措施、輸入輸出特性、電壓增益計算、輸入輸出電阻等特性，然后介紹集成運(yùn)算放大器的“虛短”和“虛斷”等基本概念及集成運(yùn)算放大電路的基本分析方法等知識。

（3）信號產(chǎn)生與處理部分重點(diǎn)介紹有源濾波電路和正弦波振蕩電路，信號產(chǎn)生與處理部分知識是今后學(xué)習(xí)接口技術(shù)、理解芯片電路設(shè)計原理的基礎(chǔ)，所以，不能簡單地將這部分知識從模擬電子技術(shù)課程的內(nèi)容中刪掉。

3.2教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新

我院計算機(jī)類專業(yè)的模擬電子技術(shù)課程一般安排在大二的第一個學(xué)期，由于課程內(nèi)容多、難度大，而且相當(dāng)多學(xué)生的前導(dǎo)課程知識掌握不牢，所以，他們在心理上產(chǎn)生一定的畏懼感，鑒于我院學(xué)生的實(shí)際情況，我們對模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐做了一定的探索。

3.2.1理論教學(xué)靈活多變

課堂教學(xué)方法很多，常見的有講授法、討論法、直觀演示法、練習(xí)法、讀書指導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動發(fā)、啟發(fā)式教學(xué)法等，要生動有趣講解好本課程的內(nèi)容，往往要靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法才能取得預(yù)期效果。本文重點(diǎn)介紹啟發(fā)式教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。

（1）啟發(fā)式教學(xué)法。

課堂教學(xué)最忌諱的是老師一言堂，教師必須想辦法活躍課堂氣氛，啟發(fā)式教學(xué)法是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情最有效的手段之一。這就要求教師在教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的鋪展由表及里循序漸進(jìn)地不斷引出問題，啟迪學(xué)生去思考、分析問題，直到提出解決問題的方法或途徑。比如，在講解KCL時有學(xué)生對定律無法理解，教師就可以用水管中水流的特性做類比以啟發(fā)學(xué)生的思維，然后借用中學(xué)電學(xué)中關(guān)于電流、電荷的知識來引出電荷在導(dǎo)線上不能積聚，從而得出任意時刻流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的電流之和必然等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和的結(jié)論。為了進(jìn)一步鞏固KCL相關(guān)知識，教師應(yīng)該提出節(jié)點(diǎn)的相對概念，即電路中的節(jié)點(diǎn)既可以是一個電路分支的交叉點(diǎn)，也可以是任何一部分電路。這樣擴(kuò)大了節(jié)點(diǎn)的概念，學(xué)生自然就掌握了KCL的更廣泛的應(yīng)用。比如在講到NPN和PNP型三極管時，發(fā)射極上的箭頭標(biāo)識的方向不同于集電極和基極上的電流方向，如果將三極管看作是一個節(jié)點(diǎn)，那么從宏觀上就很容易得出放大電路中三極管三個極上的電流分配關(guān)系：Ie=Ib+Ic。有了宏觀認(rèn)識以后，再講解三極管電流分配關(guān)系的微觀解釋就顯得較為輕松。

（2）任務(wù)驅(qū)動法。

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，它將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動式的教學(xué)。模擬電子技術(shù)課程的工程實(shí)踐性比較強(qiáng)，因此，當(dāng)學(xué)生具備一定模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)以后，教師就可以在課程的教學(xué)中使用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法。比如，當(dāng)學(xué)生學(xué)完二極管電路的分析方法以后，學(xué)生具備了二極管半波整流的知識，然后給他們布置新的任務(wù)：查閱資料，掌握常用全波整流電路的相關(guān)知識。很多學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館的資料掌握了橋式整流電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作效率，在此基礎(chǔ)上，我給他們演示一臺卡式錄音機(jī)的故障現(xiàn)象：單獨(dú)用干電池供電時，錄音機(jī)工作正常；單獨(dú)用220伏交流電供電時，錄音機(jī)不工作。然后拆開錄音機(jī)，讓學(xué)生觀察電源部分電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最后給他們布置任務(wù)：畫出錄音機(jī)電源部分原理圖，分析各部分電路的功能。采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法可以將教材中直流穩(wěn)壓電源部分知識的教學(xué)徹底轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為主體，這樣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，提高他們解決實(shí)際問題的能力。

3.2.2理論與實(shí)驗教學(xué)交叉融合

計算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生大多計算機(jī)操作能力較強(qiáng)，因此，在模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)中，我們引入了SPICE仿真軟件。有了此類仿真軟件，理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)的界線越來越模糊。在理論教學(xué)中可以先用仿真軟件演示有關(guān)理論或電路的宏觀外在表現(xiàn)，使抽象知識具體化。學(xué)生在用物理器件做實(shí)驗前也可以先用仿真軟件做一遍，這樣可以提高實(shí)驗效率，降低實(shí)驗損耗。有了仿真軟件，課堂上無法及時完成的實(shí)驗，學(xué)生還可以在自己的電腦上完成。所以，利用仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)的相互交融，當(dāng)然，為了強(qiáng)化理論知識，突出學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，我們在實(shí)踐中堅持理論教學(xué)與實(shí)驗教學(xué)必須是同一位老師的做法，這樣，有利于老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，提高教學(xué)的針對性。

3.3多角化課程考核方式

課程考核是課程教學(xué)改革的重要方面，好的考核機(jī)制有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐中，我們以專業(yè)知識和技能考核為主，兼顧學(xué)生德育和出勤率考查。課程考核項目包括出勤情況（占總分10%）、課堂表現(xiàn)（占總分20%）、平時作業(yè)（占總分20%）、期末測評（含理論筆試和技能測試，占總分50%）。按時出勤可以培養(yǎng)學(xué)生的集體主義觀念和遵守紀(jì)律的習(xí)慣，也是課程教學(xué)得以正常進(jìn)行的必要條件。筆者的做法是全勤記10分，缺席一次扣2分，缺席三次者給予警告，缺席五次取消該門課程考核資格。為鞏固理論知識，適當(dāng)加重對平時作業(yè)的考核是否必要的。筆者的做法是整個學(xué)期共布置、批改作業(yè)五次，每次4分，根據(jù)作業(yè)的質(zhì)量分D、C、B、A四個檔次，每個檔次分別給為1分、2分、3分和4分。另外，為防止相互抄襲，限制作業(yè)必須按時完成，不得補(bǔ)交，一旦發(fā)現(xiàn)存在抄襲作業(yè)的情況，抄襲與被抄襲者雙方本次作業(yè)都做零分處理。為活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，課堂表現(xiàn)考核顯得十分重要。筆者的做法是主動回答問題者，正確的一次記2分，錯誤的不扣分；被點(diǎn)名回答問題，正確的計1分，錯誤的不扣分。期末測評包括試卷筆試和技能測試。筆試是學(xué)生對知識掌握情況的集中體現(xiàn)，占課程考核40%的比重，專業(yè)技能測試是考查學(xué)生實(shí)際動手能力的主要手段，占課程考核10%的比重。通過多角化課程考核方式改革，取得了令人滿意的效果。學(xué)期課程的平均出勤率達(dá)到98%以上，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性明顯提高，課堂教學(xué)秩序良好，氣氛活躍，學(xué)習(xí)效果明顯提高。

4結(jié)語