時(shí)間：2023-03-07 15:16:08
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關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器；三電平；PWM整流器；功率因數(shù)校正
引言
三電平（ThreeLevel，TL）整流器是一種可用于高壓大功率的PWM整流器，具有功率因數(shù)接近1，且開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力比兩電平減小一半的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]及[2]提到一種三電平Boost電路，用于對(duì)整流橋進(jìn)行功率因數(shù)校正，但由于二極管整流電路的不可逆性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率流的雙向流動(dòng)。文獻(xiàn)[3]，[4]及[5]提到了幾種三電平PWM整流器，盡管實(shí)現(xiàn)了三電平，但開(kāi)關(guān)管上電壓應(yīng)力減少一半的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。三電平整流器盡管比兩電平整流器開(kāi)關(guān)數(shù)量多，控制復(fù)雜，但?具有兩電平整流器所不具備的特點(diǎn)：
1）電平數(shù)的增加使之具有更小的直流側(cè)電壓脈動(dòng)和更佳的動(dòng)態(tài)性能，在開(kāi)關(guān)頻率很低時(shí)，如300～500Hz就能滿足對(duì)電流諧波的要求；
2）電平數(shù)的增加也使電源側(cè)電流比兩電平中的電流更接近正弦，且隨著電平數(shù)的增加，正弦性越好，功率因數(shù)更高；
3）開(kāi)關(guān)的增加也有利于降低開(kāi)關(guān)管上的電壓壓應(yīng)力，提高裝置工作的穩(wěn)定性，適用于對(duì)電壓要求較高的場(chǎng)合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主電路如圖1所示，由8個(gè)開(kāi)關(guān)管V11～V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2，則每只開(kāi)關(guān)管將承擔(dān)直流側(cè)電壓的一半。
以左半橋臂為例，1態(tài)時(shí)，當(dāng)電流is為正值時(shí)，電流從A點(diǎn)流經(jīng)VD11及VD12到輸出端；當(dāng)is為負(fù)值時(shí)，電流從A點(diǎn)流經(jīng)V11及V12到輸出端，因此，無(wú)論is為何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理，在0態(tài)時(shí)，有uAG=0；在－1態(tài)時(shí)，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。
右半橋臂原理類似，因此A及B端電壓波形如圖2所示，從而在交流側(cè)電壓uAB上產(chǎn)生五個(gè)電平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。
每個(gè)半橋均有三種工作狀態(tài)，整個(gè)TL橋共有32=9個(gè)狀態(tài)。分別如下：
狀態(tài)0(1,1)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V31，V32開(kāi)通，變換器交流側(cè)電壓uAB等于0，電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)1(1,0)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V32，V41開(kāi)通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于ud/2，輸入端電感電壓等于us－u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us，或放電us<u1)，C2通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電。
狀態(tài)2(1,－1)開(kāi)關(guān)管V11，V12，V41，V42開(kāi)通，輸入電壓uAB=ud，正向(或反向)電流對(duì)電容C1及C2充電(或放電)，由于輸入電感電壓反向，電流is逐漸減小。
狀態(tài)3(0,1)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V31，V32開(kāi)通，交流側(cè)輸入電壓uAB等于－ud/2，輸入電感上電壓等于us＋u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。
狀態(tài)4(0,0)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V32，V41開(kāi)通，輸入端電壓為0，電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)5(0,－1)開(kāi)關(guān)管V12，V21，V41，V42開(kāi)通，交流側(cè)電壓為ud/2，正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電)，電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)6(－1,1)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V31，V32開(kāi)通，uAB=－ud，正向(或反向)線電流對(duì)兩個(gè)電容C1及C2充電(或放電)，由于升壓電感電壓正向，線電流將逐漸增加。
狀態(tài)7(－1,0)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V32，V41開(kāi)通，交流側(cè)電壓電平為－ud/2，正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電)，電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)8(－1,－1)開(kāi)關(guān)管V21，V22，V41，V42開(kāi)通，輸入端電壓為0，升壓電感電壓等于us，兩個(gè)電容C1及C2均通過(guò)負(fù)載電流放電。電流is根據(jù)電壓us的變化而增加(或減小)。
從圖2可以看出，在輸入電壓頻率恒定的情況下，要在變換器交流側(cè)產(chǎn)生一個(gè)三電平電壓波形，輸入電壓一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)定義兩個(gè)操作范圍：區(qū)域1和區(qū)域2，如圖3所示。
在區(qū)域1，電壓大于－ud/2，并且小于ud/2，在電壓uAB上產(chǎn)生三個(gè)電平：－ud/2，0，ud/2。同理，在區(qū)域2，電壓絕對(duì)值大于ud/2，并小于直流側(cè)電壓ud，在電壓正半周期(或負(fù)半周期)上產(chǎn)生兩個(gè)電平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相應(yīng)電平的工作區(qū)域如表1所列。
表1相應(yīng)電平的工作區(qū)域
工作區(qū)域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高電平
ud/2
ud
－ud/2
低電平
－ud/2
ud/2
－ud
為方便控制，這里定義兩個(gè)控制變量SA及SB，其中
根據(jù)表1可以設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)關(guān)查詢表，如表2所列，將其存儲(chǔ)在DSP中，當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，便可根據(jù)輸入電壓、電流信號(hào)，從表中查詢所需采取的開(kāi)關(guān)策略。
表2查詢表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
－1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
－ud/2
1
1
1
1
－1
1
1
1
1
ud/2
－1
1
1
1
1
1
－ud
－1
1
1
1
1
－ud/2
－1
－1
1
1
1
1
整個(gè)控制系統(tǒng)以一片DSP為核心，控制框圖如圖4所示。
鎖相環(huán)電路產(chǎn)生一個(gè)與電源電壓同相位的單位正弦波形，ud的采樣信號(hào)通過(guò)低速電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，電流is的采樣信號(hào)通過(guò)高速電流內(nèi)環(huán)G1進(jìn)行調(diào)節(jié)，電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過(guò)兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，補(bǔ)償環(huán)G2用于補(bǔ)償兩只電容電壓的不平衡。
檢測(cè)的線電流命令is與參考電流is＊比較，產(chǎn)生的電流誤差信號(hào)送至電流內(nèi)環(huán)G1，以跟蹤電源電流變化，產(chǎn)生的線電流波形將與主電壓同相位。
3軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用兩個(gè)通用定時(shí)器GPT1及GPT2來(lái)產(chǎn)生周期性的CPU中斷，其中GPT1用于PWM信號(hào)產(chǎn)生、ADC采樣和高頻電流環(huán)控制(20kHz)，GPT2用于低頻電壓環(huán)的控制(10kHz)，兩者均采用連續(xù)升/降計(jì)數(shù)模式。低速電壓環(huán)的采樣時(shí)間為100μs，高速電流環(huán)采樣時(shí)間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產(chǎn)生中斷，GPT2則僅在下降沿產(chǎn)生中斷。
整個(gè)程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環(huán)計(jì)算模塊、電壓控制環(huán)計(jì)算模塊、PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。
4仿真結(jié)果及實(shí)驗(yàn)
仿真參數(shù)如下：輸入電壓us交流220V，50Hz，輸出功率1kW，開(kāi)關(guān)管GTO，開(kāi)關(guān)頻率500Hz。整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)下電源電壓us、電源電流is、交流側(cè)電壓uAB波形分別如圖6及圖7所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了設(shè)計(jì)的正確性，在采用GTO管、開(kāi)關(guān)頻率較低（500Hz）時(shí)，輸入側(cè)電流波形仍然非常接近正弦，裝置得到了接近1的功率因數(shù)，同時(shí)開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力減少了一半。
在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的研究中,最為主要的研究點(diǎn)在于:
(1)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性;
(2)高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在本節(jié)中,筆者將進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,強(qiáng)化對(duì)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與研究。具體而言,主要在于以下幾點(diǎn)內(nèi)容:
1.1高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)
在高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)中,最主要的研究要點(diǎn)在于兩個(gè)方面:一是不同電路信號(hào)網(wǎng)傳輸信號(hào)的干擾情況;二是不同信號(hào)在電路信號(hào)網(wǎng)中的相互干擾情況。也就是說(shuō),在電路信號(hào)的完整性中,信號(hào)干擾是最為關(guān)鍵的因素,無(wú)論是對(duì)于干擾問(wèn)題,還是對(duì)于反射問(wèn)題,都是高速數(shù)字電路信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的研究要點(diǎn)。在理想狀態(tài)之下,不同阻抗是相等的,存在相互匹配性。所以,在電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要特別注意阻抗的控制,阻抗過(guò)小(過(guò)大)都會(huì)對(duì)線路中的電流及電壓造成影響,進(jìn)而形成信號(hào)干擾問(wèn)題。當(dāng)然,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,是很難以讓臨界阻抗與電路新城相互匹配的狀態(tài),這就強(qiáng)調(diào),高速數(shù)字電路信號(hào)系統(tǒng),應(yīng)最可能的處于較為合適的狀態(tài),以最大程度上提高高速數(shù)字電路的信號(hào)質(zhì)量。
1.2高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)
高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)技術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)于高速數(shù)字電路而言,需要大量的低電壓元器件的應(yīng)用,以更好地確保設(shè)計(jì)的需求。但是,低壓元器件的應(yīng)用,帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題,即電源穩(wěn)定性受到一定的影響,造成電源設(shè)計(jì)問(wèn)題的出現(xiàn)。因此,在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要對(duì)高速數(shù)字電路電源設(shè)計(jì)作充分的考慮。在電源設(shè)計(jì)中“,電源完整性”是主要的關(guān)鍵因素,是指電源波形的質(zhì)量。這一因素的影響主要表現(xiàn)為:
(1)瞬間電流產(chǎn)生過(guò)大,即在高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,線路器件極易產(chǎn)生過(guò)大的瞬間電流;
(2)信號(hào)回路阻抗變大,即在電路之中,過(guò)多的電感以至于回路阻抗變大,進(jìn)而產(chǎn)生一定影響。因此,在高速數(shù)字電路電源的設(shè)計(jì)中,最為理想的狀態(tài)的設(shè)計(jì)就是在高速數(shù)字電路電源系統(tǒng)中,并不存在所謂的“阻抗”。這樣一來(lái),不僅不存在阻抗所帶來(lái)的損耗,而且確保了系統(tǒng)中各電位的恒定,當(dāng)然,在實(shí)際之中,理想狀態(tài)的設(shè)計(jì)是不存在,電源系統(tǒng)所形成的干擾噪聲,對(duì)高速數(shù)字電路系統(tǒng)的運(yùn)行造成較大影響。于是乎,電路設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)電源的電阻及電感做充分的設(shè)計(jì)考慮,提高高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的有效性。
2結(jié)語(yǔ)
1.1 信號(hào)線間距離的影響
計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域一次新的突破，對(duì)計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展有著極大的作用。但是，在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)中卻存在一定的問(wèn)題。例如，信號(hào)線間距離對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的影響，一般情況下，信號(hào)線間的距離會(huì)隨著印刷版電路密集度的增大而變化，越來(lái)越狹小，而在這個(gè)過(guò)程中，也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)之間的電磁耦合增大，這樣就不會(huì)對(duì)其進(jìn)行忽略處理，會(huì)引發(fā)信號(hào)間的串?dāng)_現(xiàn)象，而且隨著時(shí)間的推移會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
1.2 阻抗不匹配的問(wèn)題
阻抗是信號(hào)傳輸線上的關(guān)鍵因素，而在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，卻存在信號(hào)傳輸位置上的阻抗不相匹配的現(xiàn)象，這樣極易引發(fā)反射噪聲，而反射噪聲將會(huì)對(duì)信號(hào)造成一定的破壞，使得信號(hào)的完整性受到極高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)是電子技術(shù)行業(yè)發(fā)展的重要結(jié)晶，通過(guò)多個(gè)電子元件組成，更是將電子技術(shù)發(fā)揮的淋漓盡致，而且，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的應(yīng)用也極為廣泛。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)卻受到一些因素的影響，例如，信號(hào)線間距離的影響、阻抗不匹配的問(wèn)題、電源平面間電阻和電感的影響等，都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響，要提升計(jì)算機(jī)高速數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用效率，必須解決這些影響因素，對(duì)此，本文主要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究。摘要大的影響。
1.3 電源平面間電阻和電感的影響
計(jì)算機(jī)高速數(shù)字化電路設(shè)計(jì)技術(shù)是根據(jù)實(shí)際的情況，利用先進(jìn)的電子技術(shù)設(shè)計(jì)而成，在諸多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，由于電源平面間存在電阻和電感，使得大量電路輸出同時(shí)動(dòng)作時(shí)，就會(huì)使整個(gè)電路產(chǎn)生較大的瞬態(tài)電流，這將會(huì)對(duì)極端級(jí)高速數(shù)字電路地線以及電源線上的電壓造成極大的影響，甚至?xí)a(chǎn)生波動(dòng)的現(xiàn)象。
2計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的研究分析
2.1 合理設(shè)計(jì)，確保計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性
通過(guò)以上的分析得知，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)中，由于受到阻抗不匹配的影響，對(duì)電路信號(hào)的完整性也造成一定的影響，因此，要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，確保計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信號(hào)的完整性。主要分為兩方面研究，一方面是對(duì)不同電路之間電路信號(hào)網(wǎng)的傳輸信號(hào)干擾情況進(jìn)行研究，也就是以上所提到的反射和干擾的問(wèn)題，而另一方面，要對(duì)不同信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)電路信號(hào)網(wǎng)產(chǎn)生的干擾情況進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到阻抗不相匹配的因素而影響到電路信號(hào)的傳輸效率，而且，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路運(yùn)行的過(guò)程中，阻抗很難控制，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)阻抗過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象，都會(huì)對(duì)電路信號(hào)傳播的波形產(chǎn)生一定的干擾，從而對(duì)計(jì)算機(jī)高速電路傳輸信號(hào)的完整性產(chǎn)生直接的影響。為了避免這類情況的發(fā)生，要對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)展開(kāi)研究，從正常理論來(lái)看，高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)難以使電路與臨街阻抗的狀態(tài)相互符合，可以對(duì)計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，保持系統(tǒng)處于過(guò)阻抗?fàn)顟B(tài)，這樣就能保證計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)不會(huì)受到阻抗不等的狀態(tài)而影響到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路信息傳輸?shù)耐暾浴?/p>
2.2 對(duì)高速數(shù)字電路電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)
電源是計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路技術(shù)的重要組成元件，通過(guò)以上的分析得知，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，由于受到電源平面間電阻和電感的影響，使得電源運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓的故障，也就是電源的波形質(zhì)量受到影響，嚴(yán)重影響到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路運(yùn)行的可靠性。從理論上來(lái)看，如果高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，電源系統(tǒng)中不存在阻抗的話是電路設(shè)計(jì)最理想的狀態(tài)，這樣整個(gè)信號(hào)的回路也不會(huì)存在阻抗耗損的問(wèn)題，系統(tǒng)中的各個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位就會(huì)保持恒定的狀態(tài)。但是，在實(shí)際中卻不會(huì)存在這種理想狀態(tài)，計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，就必須要考慮到電源的電阻和電感因素，而要減少電源面的電阻和電感對(duì)電源系統(tǒng)的影響，就必須對(duì)其采取降低的處理措施。從當(dāng)今計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)電源材質(zhì)的分析了解到，電路系統(tǒng)中大多數(shù)都是采用大面積銅質(zhì)材料，如果結(jié)合電源系統(tǒng)要求來(lái)分析的話，這些材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路電源的標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中勢(shì)必會(huì)受到一定的影響，對(duì)此，要將所有影響因素進(jìn)行綜合性的考慮和研究，可以采用樓電容應(yīng)用到電路中，這樣可以有效的避免或降低電源面電阻和電感對(duì)系統(tǒng)的影響，從而有效的提高計(jì)算機(jī)高速數(shù)字電路系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
3總結(jié)
電子技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用廣泛———廣播通信、網(wǎng)絡(luò)、航空航天、工業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、消費(fèi)類電子領(lǐng)域都離不開(kāi)電子技術(shù)。眾所周知的北京2008年奧運(yùn)會(huì)的水立方建筑運(yùn)用50萬(wàn)顆LED燈構(gòu)成世界上最大的半導(dǎo)體照明工程。學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)是適應(yīng)時(shí)展之必須。高職教育不同于普通高等教育，它的專業(yè)設(shè)置和課程設(shè)置指導(dǎo)思想都是以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向。針對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，我們進(jìn)行了廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，重點(diǎn)調(diào)研了長(zhǎng)三角地區(qū)高職畢業(yè)生的主要就業(yè)崗位，需要具備的職業(yè)能力及從業(yè)資格證書等問(wèn)題，應(yīng)用電子專業(yè)的就業(yè)崗位主要有：電子產(chǎn)品維修工，電子產(chǎn)品裝配工，電子產(chǎn)品調(diào)試員，電子產(chǎn)品工藝員。通過(guò)崗位的典型工作任務(wù)，職業(yè)能力分析，歸納出職業(yè)行動(dòng)領(lǐng)域，然后根據(jù)我系的實(shí)際教學(xué)條件，實(shí)訓(xùn)條件，將職業(yè)行動(dòng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域，構(gòu)建了《電路與模擬電子技術(shù)》這門課程。同時(shí)，我們制定了課程標(biāo)準(zhǔn)。
2電路與模擬電子技術(shù)課程目標(biāo)
本課程的總體目標(biāo)是：通過(guò)對(duì)電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得電路與模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能，為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。其中包括：（1）知識(shí)目標(biāo)：掌握電路基本概念、基本分析和計(jì)算方法；會(huì)計(jì)算電路主要參數(shù)；掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法；會(huì)判斷器件類型、電路工作狀態(tài)；（2）能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生正確使用常用儀表的能力；培養(yǎng)學(xué)生正確選擇元器件的能力；培養(yǎng)學(xué)生檢索與閱讀各種電子手冊(cè)及資料的能力；培養(yǎng)學(xué)生識(shí)讀與分析電路的能力；培養(yǎng)學(xué)生安裝和焊接電路的能力；培養(yǎng)學(xué)生電路測(cè)試方案的設(shè)計(jì)能力和對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析能力；培養(yǎng)學(xué)生排除電路故障的能力；培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的能力；（3）情感目標(biāo)：通過(guò)趣味案例激發(fā)學(xué)生好奇心和學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)學(xué)習(xí)情境挖掘?qū)W生的求知欲和創(chuàng)造欲，樹(shù)立學(xué)生自信心。
3電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)
本門課程設(shè)計(jì)的理念是：以學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)為最根本的出發(fā)點(diǎn)，理論學(xué)習(xí)以必須，夠用為度,同時(shí)進(jìn)行課證融合。在課程的教學(xué)過(guò)程中采用多種教學(xué)方法和手段：傳統(tǒng)的教學(xué)法、直觀教學(xué)法、探究法、啟發(fā)式教學(xué)和多媒體教學(xué)手段。
4電路與模擬電子技術(shù)課程實(shí)施
在課程的實(shí)施過(guò)程中教師首先進(jìn)行了學(xué)情分析：高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)能力欠缺，急于求成，缺乏持久性。雖然學(xué)生對(duì)電類專業(yè)課入門的學(xué)習(xí)具有一定的興趣，但這種興趣不夠穩(wěn)定，需要教師創(chuàng)設(shè)適度的情境，適時(shí)地激發(fā)。所以在教學(xué)過(guò)程中，教師要力求做到將深?yuàn)W的知識(shí)淺顯化，抽象的知識(shí)形象化。課程的重點(diǎn)難點(diǎn)是半導(dǎo)體器件，放大電路，負(fù)反饋。教師對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的處理方法有：（1）傳統(tǒng)的講解法；（2）直觀式教學(xué)；（3）配合flas演示；（4）通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試加深理解；（5）創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境。例如:在半導(dǎo)體器件的講解部分，可采用直觀式的教學(xué)法，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)各種不同的二極管，三極管。對(duì)于三極管的講解，配合萬(wàn)用表測(cè)試加深理解。下面以一次課實(shí)驗(yàn)課———三極管電流放大特性為例，來(lái)說(shuō)明課堂的教學(xué)組織。三極管的電流放大特性這節(jié)內(nèi)容是深入模擬電子技術(shù)部分的第一道難關(guān)。學(xué)生只有深入到心里層面去理解了這節(jié)內(nèi)容，才可以舉一反三去理解后續(xù)學(xué)習(xí)的電子元器件。教師采用基于工作過(guò)程“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，把啟發(fā)式教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)操作和多媒體仿真，把抽象的理論知識(shí)難度降低，達(dá)到突破難點(diǎn)，幫助學(xué)生化難為易，讓學(xué)生輕松愉快充滿信心地完成學(xué)習(xí)。
5考核方案
課程的考核方案根據(jù)學(xué)院教務(wù)處的要求，期中成績(jī)占30%，平時(shí)成績(jī)占30%，期末成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括：課堂考核，課后作業(yè)，單元測(cè)驗(yàn)。在學(xué)期結(jié)束前另有為期一周的教學(xué)實(shí)習(xí)，教師根據(jù)維修電工的考試內(nèi)容結(jié)合實(shí)際情況申報(bào)，并由系部統(tǒng)一采購(gòu)實(shí)習(xí)耗材。實(shí)習(xí)的考核分為：優(yōu)———電路功能完全實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)良，工藝精美。良———電路功能基本實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)良。中———電路功能基本實(shí)現(xiàn)，性能不夠穩(wěn)定。及格———在教師輔助制作下，電路功能基本實(shí)現(xiàn)。不及格———電路功能未實(shí)現(xiàn)且學(xué)習(xí)態(tài)度有問(wèn)題。
6教學(xué)評(píng)價(jià)
課程的教學(xué)評(píng)價(jià)包括：校內(nèi)督導(dǎo)評(píng)價(jià)，同行專家評(píng)價(jià)，教師自我評(píng)價(jià)，學(xué)生評(píng)價(jià)。
7課程特色及展望
關(guān)鍵詞：無(wú)線發(fā)射FSK射頻發(fā)射器nRF902
1概述
nRF902是一個(gè)單片發(fā)射器芯片，工作頻率范圍為862～870MHz的ISM頻帶。該發(fā)射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩(wěn)定的頻率合成器，因此，頻率漂移很低，完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過(guò)外接電阻進(jìn)行編程。電源電壓范圍為2.4～3.6V，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。待機(jī)模式時(shí)的電源電流僅為10nA。采用FSK調(diào)制時(shí)的數(shù)據(jù)速率為50kbits/s。因此，該芯片適合于報(bào)警器、自動(dòng)讀表、家庭自動(dòng)化、遙控、無(wú)線數(shù)字通訊應(yīng)用。
2引腳功能和結(jié)構(gòu)原理
nRF902采用SIOC-8封裝，各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號(hào)功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調(diào)節(jié)/時(shí)鐘模式/ASK調(diào)制器字輸入
3XO8基準(zhǔn)時(shí)鐘輸出（時(shí)鐘頻率1/8）
4VDD電源電壓（+3V）
5DIN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端（0V）
圖1所示是nRF902的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出：該芯片內(nèi)含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等電路。
通過(guò)nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號(hào)輸出到天線，該引腳同時(shí)必須通過(guò)直流通道連接到電源VDD，電源VDD可通過(guò)射頻扼流圈或者環(huán)路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負(fù)載阻抗為200～700Ω。如果需要10dBm的輸出功率，則應(yīng)使用400Ω的負(fù)載阻抗。
調(diào)制可以通過(guò)牽引晶振的電容來(lái)完成。要達(dá)到規(guī)定的頻偏，晶振的特性應(yīng)滿足：并聯(lián)諧振頻率fp應(yīng)等于發(fā)射中心頻率除以64，并聯(lián)等效電容Co應(yīng)小于7pF，晶振等效串聯(lián)電阻ESR應(yīng)小于60Ω，全部負(fù)載電容，包括印制板電容CL均應(yīng)小于10pF。由于頻率調(diào)制是通過(guò)牽引晶振的負(fù)載（內(nèi)部的變?nèi)荻O管）完成的，而外接電阻R4將改變變?nèi)荻O管的電壓，因此，改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對(duì)可輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。nRF902的工作模式可通過(guò)表2所列方法進(jìn)行設(shè)置。
表2nPF902的工作模式設(shè)置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
時(shí)鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數(shù)據(jù)VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數(shù)據(jù)
在FSK模式時(shí)，調(diào)制數(shù)據(jù)將從DIN端輸入，這是nRF902的標(biāo)準(zhǔn)工作模式。
ASK調(diào)制可通過(guò)控制REXT端來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)R2連接到VDD時(shí)，芯片發(fā)射載波。當(dāng)R2連接到地時(shí)，芯片內(nèi)部的功率放大器關(guān)斷。這兩個(gè)狀態(tài)可用ASK系統(tǒng)中的邏輯“1”和邏輯“0”來(lái)表示。在ASK模式，DIN端必須連接到VDD。
時(shí)鐘模式可應(yīng)用于外接微控制器的情況，nRF902可以給微控制器提供時(shí)鐘。它可在XO8端輸出基準(zhǔn)時(shí)鐘，XO8端輸出的時(shí)鐘信號(hào)頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz，則XO8輸出的時(shí)鐘信號(hào)頻率為1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的電流消耗僅10nA。在沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，芯片可工作在低功耗模式以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。電路從低功耗模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要5ms的時(shí)間，從時(shí)鐘模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要50μs的時(shí)間。
圖2nRF902的應(yīng)用電路
關(guān)鍵詞：無(wú)線接收FSKASK頻率合成器TH71101
1概述
TH71101是雙超外差式結(jié)構(gòu)的無(wú)線電接收芯片，工作在300～450MHzISM頻段，能與TH7107等芯片配套，實(shí)現(xiàn)ISM頻段無(wú)線模擬和數(shù)字信號(hào)傳輸；內(nèi)部包含一個(gè)低噪聲放大器、雙混頻器、壓控振蕩器、PLL合成器、晶體振蕩器等電路。能接收模擬和數(shù)字FSK/FM/ASK信號(hào)。FSK數(shù)據(jù)速率可達(dá)40kb/s，ASK數(shù)據(jù)速率達(dá)80kb/s，F(xiàn)M帶寬15kHz；靈敏度111dBm。電源電壓2.5～5.5V,工作電流8.2mA，待機(jī)電流<100nA。適用于ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻率范圍內(nèi)的各種應(yīng)用，如數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等。
2芯片封裝與引腳功能
TH71101采用LQFP32封裝，各引腳功能如表1所列。
表1TH71101引腳功能
引腳號(hào)符號(hào)功能
1VEE地
2GAIN-LNA低噪聲放大器（LNA）增益控制
3OUT-LNALNA輸出，連接到外接的LC調(diào)諧回路
4IN-MIX1混頻器1（MIX1）輸入，單端阻抗約33Ω
5VEE地
6IF1P中頻1（IF1）集電極開(kāi)路輸出
7IF1N中頻1（IF1）集電極開(kāi)路輸出
8VCC電源輸入
9OUT-MIX2混頻器2（MIX2）輸出，輸出阻抗約330Ω
10VEE地
11IFA中頻放大器（IFA）輸入，輸入阻抗約2.2kΩ
12FBC1連接外接的中頻放大器反饋電容
13FBC2連接外接的中頻放大器反饋電容
14VCC電源輸入
15OUT-IFA中頻放大器輸出
16IN-DEM解調(diào)器（DEMOD）輸入
17VCC電源輸入
18OUT-OA運(yùn)算放大器（OA）輸出
19OAN運(yùn)算放大器（OA）負(fù)極輸入
20OAP運(yùn)算放大器（OA）正極輸入
21RSSIRSSI輸出，輸出阻抗約36kΩ
22VEE地
23OUTPFSK/FM正輸出，輸出阻抗100300kΩ
24OUTNFSK/FM負(fù)輸出，輸出阻抗100300kΩ
25VEE地
26RO基準(zhǔn)振蕩器輸入，外接晶體振蕩器和電容
27VCC電源輸入
28ENRX模式控制輸入
29LF充電泵輸出和壓控振蕩器1（VCO1）控制輸入
30VEE地
31IN-LNALNA輸入，單端阻抗約26Ω
32VCC電源輸入
3芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理
TH71101內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。芯片內(nèi)包含低噪聲放大器（LNA）、兩級(jí)混頻器（MIX1、MIX2）、鎖相環(huán)合成器（PLLSynthesizer）、基準(zhǔn)晶體振蕩器（RO）、充電泵（CP）、中頻放大器（IFA）、相頻檢波器（PFD）等電路。
LNA是一個(gè)高靈敏度接收射頻信號(hào)的共發(fā)、共基放大器。混頻器1（MIX1）將射頻信號(hào)下變頻到中頻1（IF1），混頻器2（MIX2）將中頻信號(hào)1下變頻到中斷信號(hào)2（IF2），中頻放大器（IFA）放大中頻信號(hào)2和限幅中頻信號(hào)并產(chǎn)生RSSI信號(hào)。相位重合解調(diào)器和混頻器3解調(diào)中頻信號(hào)。運(yùn)算放大器（OA）進(jìn)行數(shù)據(jù)限幅、濾波和ASK檢測(cè)。鎖相環(huán)合成器由壓控振蕩器（VCO1）、反饋式分頻器（DIV16和DIV2）、基準(zhǔn)晶體振蕩器（RO）、相頻檢波器（PFD）、充電泵（CP）等電路組成，產(chǎn)生第1級(jí)和第2級(jí)本振信號(hào)LO1和LO2。
圖2FSK接收電路圖
使用TH71101接收器芯片可以組成不同的電路結(jié)構(gòu)，以滿足不同的需求。對(duì)于FSK/FM接收，在相位重合解調(diào)器中使用IF諧振回路。諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。對(duì)于ASK結(jié)構(gòu)，RSSI信號(hào)饋送到ASK檢波器，ASK檢波器由OA組成。
圖3ASK接收電路
TH71101采用兩級(jí)下變頻。MIX1和MIX2由芯片內(nèi)部的本振信號(hào)LO1和LO2驅(qū)動(dòng)，與射頻前端濾波器共同實(shí)現(xiàn)一個(gè)高的鏡像抑制，如表2和表3所列。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器，在LNA的輸出使用LC濾波器。
表2基準(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0、中頻fIF與FRF鏡像抑制關(guān)系
注入類型低端高端
fREF（fRF-fIF）/16fRF+fIF/16
fLO16·fREF16·fREF
fIFfRF-fLOfLO-fRF
fRFimagefRF-2fIFfRF+2fIF
表3在fIF=10.7MHz時(shí)，基準(zhǔn)頻率fREF、本振頻率fL0與fRF鏡像抑制的關(guān)系
參數(shù)fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz
低高低高
fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875
fLO/MHz304.3325.7422.9444.3
fRFimage/MHz293.6336.4412.2455.0
4應(yīng)用電路設(shè)計(jì)
論文摘要：結(jié)合高職院校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，提出了構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程體系、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)、完善實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制等措施，取得了良好的教學(xué)效果。
隨著高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的深人，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為高職院校教學(xué)工作的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)已從過(guò)去單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐步深人到綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，從利用實(shí)驗(yàn)來(lái)加深對(duì)已學(xué)理論知識(shí)的理解，深人到將實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)、新器件，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要目的仁‘〕。
1高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題
數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是高職院校電子信息類、機(jī)電類專業(yè)必修的實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力具有重要的地位。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，并按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的實(shí)驗(yàn)步驟去完成實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式禁錮了學(xué)生的創(chuàng)新思維，失去了“實(shí)驗(yàn)”真正的含義，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生實(shí)踐技能差，無(wú)法達(dá)到高職教育人才培養(yǎng)的要求〔2)0
2開(kāi)設(shè)數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)采取的措施
通過(guò)多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，證明了開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有利于鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí);有利于提高學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力[’]。2005年我校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心(以下簡(jiǎn)稱中心)以“加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)能力，注重創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，在面向各類專業(yè)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開(kāi)設(shè)了以學(xué)生為主、教師為輔的數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。
2. 1構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系
數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種較高層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是結(jié)合數(shù)字電路課程和其它學(xué)科知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的有效途徑，具有綜合性、創(chuàng)新性及探索性[[4]。數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)教師給定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)條件，自行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)方案、電路安裝等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程，如圖1所示。
為了提高學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，中心根據(jù)高職教育教學(xué)特點(diǎn)與規(guī)律，構(gòu)建了基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新型三個(gè)遞進(jìn)層次的數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程體系。三個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊的內(nèi)容堅(jiān)持以“加強(qiáng)基礎(chǔ)型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識(shí)”為主線，由單元電路設(shè)計(jì)到系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)，三年不斷線，為不同基礎(chǔ)、不同層次的學(xué)生逐步提高電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的空間，如圖2所示。
基礎(chǔ)型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是課程中所安排的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在完成了驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)以后，具有了一定的實(shí)驗(yàn)技能，結(jié)合數(shù)字電路的基本原理設(shè)計(jì)一些比較簡(jiǎn)單的單元電路，學(xué)生按照教師給出的實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所擁有的儀器設(shè)備、元器件，從實(shí)驗(yàn)原理來(lái)確定實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路等，且在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。如表1所示。這一階段主要是讓學(xué)生熟悉門電路邏輯功能及應(yīng)用，掌握組合邏輯電路、時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)意識(shí)、查閱文獻(xiàn)等能力。
提高型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)高職院校來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為是數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)。它體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)綜合知識(shí)的掌握和運(yùn)用，課題內(nèi)容是運(yùn)用多門課程的知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能來(lái)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)電路，如表2所示。整個(gè)教學(xué)過(guò)程可分10單元，每個(gè)單元為4學(xué)時(shí)，每小組為一個(gè)課題。學(xué)生根據(jù)教師提供的設(shè)計(jì)題目確定課題，查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)電路、電路仿真、電路安裝調(diào)試、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告等，完成從電路設(shè)計(jì)到制作、成品的全部實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)這一階段的訓(xùn)練，學(xué)生的軟硬件設(shè)計(jì)能力進(jìn)一步提高，報(bào)告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團(tuán)隊(duì)協(xié)作趨于成熟。
創(chuàng)新型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要為理論基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、實(shí)驗(yàn)技能熟練的優(yōu)秀學(xué)生選做，為“開(kāi)放式”教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是結(jié)合專業(yè)的科研項(xiàng)目、工程實(shí)際及全國(guó)或省級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的課題。通過(guò)創(chuàng)新型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，全面提高學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，為參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程體系將數(shù)字電路基本原理、模擬電路、eda技術(shù)等多門課程知識(shí)點(diǎn)融合在一起，從單元電路設(shè)計(jì)到系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，深化了“系統(tǒng)”概念的意識(shí)。在每一輪設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)，開(kāi)展學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、手段等進(jìn)行全面評(píng)估，從而了解設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教師鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度去分析，大膽創(chuàng)新，設(shè)計(jì)不同的方案。
2. 2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)
近年來(lái)，中心依托省級(jí)精品課程“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”、省級(jí)應(yīng)用電子技術(shù)精品專業(yè)建設(shè)，合理規(guī)劃，制定了實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍培養(yǎng)計(jì)劃;專業(yè)教師定期到企業(yè)培訓(xùn);專職實(shí)驗(yàn)教師參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研討和對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的培訓(xùn);同時(shí)制定優(yōu)惠政策，吸引企業(yè)中具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師、技師到實(shí)訓(xùn)基地?fù)?dān)任實(shí)驗(yàn)教師tb}，形成一支能培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才、能跟蹤電子信息技術(shù)發(fā)展、勇于創(chuàng)新并積極承擔(dān)教學(xué)改革項(xiàng)目的專兼職結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的整體優(yōu)化。
2. 3開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室
為了保證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施，中心實(shí)行時(shí)間和內(nèi)容兩方面開(kāi)放的教學(xué)方法。學(xué)生除了要完成教學(xué)計(jì)劃內(nèi)指定實(shí)驗(yàn)外，還可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣，選擇規(guī)定以外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為了提高設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，學(xué)校制定了系列激勵(lì)政策，調(diào)動(dòng)了實(shí)驗(yàn)教師及學(xué)生的積極性。
2. 4建設(shè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室
為了培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，給優(yōu)秀學(xué)生營(yíng)造良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提供展現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的舞臺(tái)，中心先后投人了30多萬(wàn)元，更新了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，建設(shè)了一個(gè)軟件環(huán)境優(yōu)良、硬件條件先進(jìn)的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室。該實(shí)訓(xùn)室配置了計(jì)算機(jī)、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、掃頻儀、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、打孔機(jī)、制版機(jī)等儀器設(shè)備〔7〕。
2. 5完善實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制
對(duì)于數(shù)字電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核，不能僅靠一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告或作品來(lái)評(píng)定成績(jī)，要關(guān)注設(shè)計(jì)方案的可行性、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生的操作能力、創(chuàng)新能力等方面。如以100分計(jì)，分別從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案(20分)、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施和完善(40分)、設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性(20分)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告或論文、成品(20分)幾個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。為了激勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生，激發(fā)創(chuàng)新欲望，中心建立了“創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)優(yōu)秀論文、作品評(píng)獎(jiǎng)制度”，對(duì)經(jīng)專業(yè)教師評(píng)審選出的優(yōu)秀論文、創(chuàng)新作品的學(xué)生給予表彰、獎(jiǎng)勵(lì)。
