電路設(shè)計(jì)論文大全11篇

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篇（1）

1.1超聲波收發(fā)電路由于檢測(cè)裝置工作于井下，井口只為其提供了一路＋24V直流電源，各單元電路的工作電源需要依靠DC／DC變換電路獲得。控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)使用的＋5V和±12V電源由LM2596－5．0承擔(dān)，其主路輸出＋5V／2A電源供單片機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)使用，將其儲(chǔ)能電感改用5026－47μH環(huán)形功率電感，并在其上增加兩個(gè)輔助繞組，經(jīng)整流、濾波和LM78（79）L12三端穩(wěn)壓IC后產(chǎn)生±12V／0．1A直流電源供信號(hào)處理系統(tǒng)使用；超聲波發(fā)射采用了高壓脈沖激勵(lì)方式，＋200～300V激勵(lì)電壓由＋24V供電電壓經(jīng)簡(jiǎn)單的Boost升壓電路獲得，利用單片機(jī)送來(lái)的1ms周期、5μs脈寬脈沖信號(hào)控制MOSFET開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波發(fā)射探頭的激勵(lì)，儲(chǔ)能電感選用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）貼片電感，NMOS開(kāi)關(guān)管選用2N60即可。超聲波激勵(lì)及電源變換電路如圖2所示。經(jīng)實(shí)測(cè)，激勵(lì)脈沖會(huì)在接收探頭中產(chǎn)生一個(gè)較大的諧振頻率為5MHz、大約5個(gè)周期的串?dāng)_信號(hào)，為此，接收電路設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)發(fā)射激勵(lì)脈沖延遲6μs、持續(xù)30μs的使能控制信號(hào)，控制接收放大處理電路僅在使能信號(hào)有效期間實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的放大和輸出，使之能夠在鋼管內(nèi)壁和外壁反射的一次、二次回波信號(hào)到來(lái)之前有效地消除激勵(lì)脈沖串?dāng)_的影響，使能控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系見(jiàn)圖3。檢測(cè)裝置中用于時(shí)間差測(cè)量的TDC－GP2的典型應(yīng)用是作為超聲波流量計(jì)、激光測(cè)距儀的時(shí)間間隔測(cè)量、頻率和相位信號(hào)分析等高精度測(cè)試領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中輸入信號(hào)一般都較強(qiáng)，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后即可作為T(mén)DC－GP2的START、STOP控制信號(hào)使用，而該檢測(cè)裝置的超聲波回波信號(hào)尤其是多次反射回波信號(hào)非常微弱且雜波較大（實(shí)測(cè)回波信號(hào)大約在mV數(shù)量級(jí)），必須經(jīng)高增益寬帶放大器放大和濾波、檢波、整形處理后才能勝任。寬帶放大器由AD604承擔(dān)，可獲得6～54dB的增益并可由VGN端電壓連續(xù)控制，可較好地滿(mǎn)足超聲波回波信號(hào)高速高增益放大的要求［2］。考慮到僅需將回波信號(hào)放大處理后形成STOP控制脈沖即可，故電路僅利用可調(diào)電阻對(duì)2．5V基準(zhǔn)電壓（由TL431產(chǎn)生）分壓獲得的VGN電壓進(jìn)行增益設(shè)定，但設(shè)計(jì)電路亦有預(yù)留接口可用于接受經(jīng)單片機(jī)和DAC輸出的AGC控制電壓，實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)控制。AD604前級(jí)放大電路如圖4所示。帶通濾波器選用由MAX4104構(gòu)成，設(shè)計(jì)中心頻率為5MHz，帶寬約為1MHz；鉗位和檢波由AD8036完成，具有卓越的鉗位性能和精度高、恢復(fù)時(shí)間短、非線(xiàn)性范圍小、頻帶寬的特點(diǎn)；檢波輸出信號(hào)的整形處理由MAX9141負(fù)責(zé)，這是一款具有鎖存使能和器件關(guān)斷功能的高速比較器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和滿(mǎn)擺幅輸入特性等，回波信號(hào)經(jīng)其整形處理后可獲得理想的脈沖前沿，并便于與TTL邏輯電平接口，還可以方便地實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)輸出的使能控制。信號(hào)調(diào)理電路如圖5所示。

1.2時(shí)間差測(cè)量電路回波信號(hào)時(shí)差測(cè)量選用了德國(guó)ACAM公司的高精度時(shí)間間隔測(cè)量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44腳TQFP封裝，內(nèi)含TDC測(cè)量單元、16位算術(shù)邏輯單元、RLC測(cè)量單元及與8位處理器的接口單元和溫度補(bǔ)償單元等主要功能模塊，利用內(nèi)部ALU單元計(jì)算出時(shí)間間隔，并送入結(jié)果寄存器保存。TDC－GP2基于內(nèi)部的硬件電路測(cè)量“傳輸延時(shí)”，以信號(hào)通過(guò)內(nèi)部門(mén)電路的傳輸延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間間隔測(cè)量，測(cè)量分辨率可達(dá)pS數(shù)量級(jí)，可以很好滿(mǎn)足項(xiàng)目測(cè)量的要求。單片機(jī)在給超聲波傳感器提供發(fā)射激勵(lì)脈沖的同時(shí)給TDC－GP2提供START信號(hào)指令使之開(kāi)始計(jì)時(shí)工作，超聲波接收頭接收到的反射回波信號(hào)經(jīng)放大、處理后作為STOP指令信號(hào)，由TDC－GP2完成兩次反射波時(shí)間間隔的測(cè)量。由前述可知，STOP與START信號(hào)的時(shí)間差大約在6～40μS之間，時(shí)差測(cè)量分辨率約為0．07μs，為此，設(shè)定TDC－GP2工作于“測(cè)量模式2”，在該模式下芯片僅使用通道1，可允許4個(gè)脈沖輸入，實(shí)現(xiàn)STOP1與START信號(hào)之間的時(shí)間差測(cè)量，測(cè)量范圍在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2計(jì)算出各回波信號(hào)間的時(shí)間差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。測(cè)量原理如下：在輸入START信號(hào)指令后，芯片內(nèi)部測(cè)量出該信號(hào)前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差，標(biāo)記為Fc1；之后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，得到predivider的工作周期數(shù)，并標(biāo)記為Cc；這時(shí)，重新激活芯片內(nèi)部測(cè)量單元，測(cè)量出輸入的STOP1信號(hào)的第一個(gè)脈沖（一次反射回波）前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差，標(biāo)記為Fc2，將STOP1信號(hào)的第二個(gè)脈沖（二次反射回波）前沿與下一時(shí)鐘上升沿的時(shí)差標(biāo)記為Fc3，……；Cal1和Cal2分別表示一個(gè)和兩個(gè)時(shí)鐘周期。

1.3單片機(jī)接口電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理的單片機(jī)選擇余地較大，項(xiàng)目結(jié)合TI公司中國(guó)大學(xué)計(jì)劃選用了美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的MSP43016位單片機(jī)，具有16位總線(xiàn)、帶FLASH的微處理器和功耗低、可靠性高、抗強(qiáng)電干擾性能好、適應(yīng)工業(yè)級(jí)運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)，很適合于作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理使用［4］。TDC－GP2其與單片機(jī)的通信方式為四線(xiàn)串行通信（SPI），利用MSP430的4個(gè)P2．x和P4．2I／O口實(shí)現(xiàn)GP2的選通、中斷和開(kāi)始、結(jié)束使能以及復(fù)位等控制功能。MSP430除用來(lái)對(duì)GP2控制和數(shù)據(jù)處理外，還可以留出一些資源實(shí)現(xiàn)設(shè)備其他電路和動(dòng)作機(jī)構(gòu)的控制使用。單片機(jī)接口電路原理和程序流程分別如圖8和圖9所示。

篇（2）

EFT/B干擾信號(hào)在線(xiàn)路傳導(dǎo)過(guò)程中，其中的共模干擾信號(hào)頻率高，且干擾幅度大，對(duì)設(shè)備的影響較大，差模信號(hào)頻率低，干擾幅度小，對(duì)設(shè)備的影響也較小，所以針對(duì)高頻干擾信號(hào)較強(qiáng)這一情況，我們的濾波電路設(shè)計(jì)為低通濾波電路，見(jiàn)圖1。圖中，C1和C2電容為差模濾波電容，主要是為了濾除差模信號(hào)，為了防止在通電的瞬間產(chǎn)生較大的沖擊電流，此電容選用不宜過(guò)大。C3和C4為共模濾波電容，和共模扼流圈一起，共同組成共模濾波電路濾除電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間的共模干擾。

L1為共模扼流圈（圖2），采用鐵氧體做磁芯，雙線(xiàn)反向并繞，由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)中高頻的共模干擾信號(hào)呈現(xiàn)很大阻抗，抑制中高頻共模信號(hào)通過(guò)，達(dá)到濾波的目的。理想的共模扼流圈對(duì)差模干擾信號(hào)本無(wú)抑制作用，但實(shí)際上繞組線(xiàn)圈之間存在的間隙，也會(huì)產(chǎn)生差模電感，對(duì)差模干擾信號(hào)也有一定的抑制作用。另外共模電感還可以抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響其他設(shè)備電路工作。共模扼流圈上的電感為儲(chǔ)能元件，在抑制傳導(dǎo)性干擾上有明顯作用，但是電感本身的適用頻率一般不高于50MHz，所以對(duì)高于50MHz的超高頻干擾信號(hào)，我們?cè)谳斎胄盘?hào)線(xiàn)加鐵氧體磁環(huán)來(lái)抑制超高頻干擾。

鐵氧體磁環(huán)是一種很常用的濾波材料，它本身屬于能量轉(zhuǎn)換器件，低頻信號(hào)通過(guò)時(shí)，鐵氧體磁環(huán)不會(huì)影響數(shù)據(jù)和有用信號(hào)的傳輸，但高頻信號(hào)通過(guò)時(shí)，鐵氧體磁環(huán)會(huì)大大增加阻抗，把高頻干擾轉(zhuǎn)換為熱量消耗掉。實(shí)驗(yàn)證明，鐵氧體的確對(duì)濾波電路的濾波效果產(chǎn)生了非常積極的作用。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)方案，我們用通過(guò)試驗(yàn)做一下驗(yàn)證。試驗(yàn)中，EFT/B信號(hào)U=4KV，分別注入L線(xiàn)和N線(xiàn)，得數(shù)據(jù)如表格1。由表格1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以得出，濾波器對(duì)EFT/B干擾信號(hào)有很明顯的抑制效果，不管是差模部分還是共模部分均取得滿(mǎn)意效果。

篇（3）

2中央控制器硬件

電路中央控制電路如圖2所示，由于數(shù)字電路的頻率高、模擬電路的敏感度強(qiáng)的特點(diǎn)，針對(duì)通信信號(hào)線(xiàn)，高頻的信號(hào)線(xiàn)要盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，因此，本設(shè)計(jì)將模擬地與數(shù)字地進(jìn)行隔離．C8051F500芯片內(nèi)部提供了穩(wěn)定的24M內(nèi)部晶振，因而電路中未設(shè)置外部晶振電路．SiliconLabs公司C8051F500芯片內(nèi)部集成博世CAN控制器，采用CAN協(xié)議進(jìn)行串行通信．CAN控制器包含一個(gè)CAN核、控制寄存器、消息RAM及消息處理狀態(tài)機(jī)．控制器符合博世2．0A基本CAN標(biāo)準(zhǔn)和2．0B全功能CAN標(biāo)準(zhǔn)，方便在CAN網(wǎng)絡(luò)上的通信．

3電源電路設(shè)計(jì)

采用了LM2937IMP－5．0的12V轉(zhuǎn)5V轉(zhuǎn)壓芯片;為保護(hù)轉(zhuǎn)壓電路的安全性，防止回流，采用二極管N5817;輸入及輸出兩端的電容起到穩(wěn)定兩端電壓的作用．CAN/LIN總線(xiàn)接口芯片電路設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)接口電路如圖4所示，其中P0口的P0．6和P0．7分別為CAN總線(xiàn)收發(fā)器TJA1040與主控制器C8051F500Q的發(fā)送接口和接收接口．TJA1040作為CAN物理總線(xiàn)和控制器之間的硬件接口，能提高對(duì)CAN總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送與差動(dòng)接收能力［5］．LIN總線(xiàn)接口電路如圖5所示，LIN總線(xiàn)通信需要12V外部供電，P1口的P1．0和P1．1分別作為L(zhǎng)IN總線(xiàn)收發(fā)器TJA1020與主控制器C8051F500Q的發(fā)送接口和接收接口，P1．2作為L(zhǎng)IN的啟動(dòng)引腳．TJA1020是LIN物理總線(xiàn)和主———從協(xié)議控制器之間的硬件接口，工作波特率在2．4kbits/s～20kbits/s之間．TXD管腳輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)通過(guò)LIN收發(fā)器轉(zhuǎn)換成LIN總線(xiàn)信號(hào)，通過(guò)收發(fā)器控制轉(zhuǎn)換速率與波形，這樣能夠減少EME．通過(guò)一個(gè)內(nèi)部終端電阻LIN總線(xiàn)的輸出管腳被拉成高電平．通過(guò)LIN總線(xiàn)的輸入管腳，收發(fā)器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)流通過(guò)RXD管腳發(fā)送至微控制器［6－7］．

篇（4）

本設(shè)計(jì)采用從閃存引導(dǎo)的方式加載DSP的程序文件,閃存具有很高的性?xún)r(jià)比,體積小,功耗低。由于本系統(tǒng)中的閃

存既要存儲(chǔ)DSP程序,又要保存對(duì)應(yīng)于不同的伽瑪值的查找表數(shù)據(jù)以及部分預(yù)設(shè)的顯示數(shù)據(jù),故選擇ST公司的容量較大的M29W641DL,既能保存程序代碼,又能保存必要的數(shù)據(jù)信息。

圖2為DSP與閃存的接口電路。因?yàn)椴捎?位閃存引導(dǎo)方式,所以ADSP-21160地址線(xiàn)應(yīng)使用A20-A0,數(shù)據(jù)線(xiàn)為D39—32,讀、寫(xiě)和片選信號(hào)分別接到閃存相應(yīng)引腳上。

系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)采用ADSP-21160完成伽瑪校正、時(shí)基校正、時(shí)鐘發(fā)生2S、圖像優(yōu)化和控制信號(hào)的產(chǎn)生等功能。

1伽瑪校正原理

在LCD中,驅(qū)動(dòng)IC/LSI的DAC圖像數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)性變化,而液晶的電光特性是非線(xiàn)性,所以要調(diào)節(jié)對(duì)液晶所加的外加電壓,使其滿(mǎn)足液晶顯示亮度的線(xiàn)性,即伽瑪(Y)校正。Y校正是一個(gè)實(shí)現(xiàn)圖像能夠盡可能真實(shí)地反映原物體或原圖像視覺(jué)信息的重要過(guò)程。利用查找表來(lái)補(bǔ)償液晶電光特性的Y校正方法能使液晶顯示系統(tǒng)具有理想的傳輸函數(shù)。未校正時(shí)液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線(xiàn)呈S形。伽瑪表的作用就是通過(guò)對(duì)ADC進(jìn)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行反S形的非線(xiàn)性變換,最終使液晶顯示系統(tǒng)的輸入輸出曲線(xiàn)滿(mǎn)足實(shí)際要求。

LCD的Y校正圖形如圖3所示,左圖是LCD的電光特性曲線(xiàn)圖,右圖是LCD亮度特性曲線(xiàn)和電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換圖。

2伽瑪校正的實(shí)現(xiàn)

本文采用較科學(xué)的Y校正處理技術(shù),對(duì)數(shù)字三基信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字Y校正(也可以對(duì)模擬三基信號(hào)分別進(jìn)行Y校正)。在完成v校正的同時(shí),并不損失灰度層次,使全彩色顯示屏圖像更鮮艷,更逼真,更清晰。

某單色光Y調(diào)整過(guò)程如圖4所示,其他二色與此相同。以單色光v調(diào)整為例:ADSP-21160首先根據(jù)外部提供的一組控制信號(hào),進(jìn)行第一次查表,得到Y(jié)調(diào)整系數(shù)(Y值)。然后根據(jù)該Y值和輸入的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次查表,得到經(jīng)校正后的顯示數(shù)據(jù)。第一次查表的Y值是通過(guò)外部的控制信號(hào)輸入到控制模塊進(jìn)行第一次查表得到的。8位顯示數(shù)據(jù)信號(hào)可查表數(shù)字0～255種灰度級(jí)顯示數(shù)據(jù)(Y校正后)。

3圖像優(yōu)化

為了提高圖像質(zhì)量,ADSP-21160內(nèi)部還設(shè)計(jì)了圖像效果優(yōu)化及特技模塊,許多在模擬處理中無(wú)法進(jìn)行的工作可以在數(shù)字處理中進(jìn)行,例如,二維數(shù)字濾波、輪廓校正,細(xì)節(jié)補(bǔ)償頻率微調(diào)、準(zhǔn)確的彩色矩陣(線(xiàn)性矩陣電路),黑斑校正、g校正、孔闌校正、增益調(diào)整、黑電平控制及雜散光補(bǔ)償、對(duì)比度調(diào)節(jié)等,這些處理都提高了圖像質(zhì)量。

數(shù)字特技是對(duì)視頻信號(hào)本身進(jìn)行尺寸、位置變化和亮,色信號(hào)變化的數(shù)字化處理,它能使圖像變成各種形狀,在屏幕上任意放縮,旋轉(zhuǎn)等,這些是模擬特技無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。還可以設(shè)計(jì)濾波器來(lái)濾除一些干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)等,使圖像的清晰度更高,更好地再現(xiàn)原始圖像。所有的信號(hào)和數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在DSP內(nèi)部,由它內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘模塊和控制模塊實(shí)現(xiàn)的。

4時(shí)基校正及系統(tǒng)控制

由于ADSP-21160內(nèi)部各個(gè)模塊的功能和處理時(shí)間不同,各模塊之間存在一定延時(shí),故需要進(jìn)行數(shù)字時(shí)基校正,使存儲(chǔ)器最終輸出的數(shù)據(jù)能?chē)?yán)格對(duì)齊,而不會(huì)出現(xiàn)信息的重疊或不連續(xù)。數(shù)字時(shí)基校正主要用于校正視頻信號(hào)中的行,場(chǎng)同步信號(hào)的時(shí)基誤差。首先,將被校正的信號(hào)以它的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)寫(xiě)入存儲(chǔ)器,然后,以TFT-LCD的時(shí)基信號(hào)為基準(zhǔn)讀出,即可得到時(shí)基誤差較小的視頻信號(hào)。同時(shí)它還附加了其他功能,可以對(duì)視頻信號(hào)的色度、亮度、飽和度進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)對(duì)行、場(chǎng)相位、負(fù)載波相位進(jìn)行調(diào)節(jié),并具有時(shí)鐘臺(tái)標(biāo)的功能。

控制模塊主要負(fù)責(zé)控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)邏輯電路以管理和操作各功能模塊,如顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的管理和操作,負(fù)責(zé)將顯示數(shù)據(jù)和指令參數(shù)傳輸?shù)轿?負(fù)責(zé)將參數(shù)寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示功能邏輯。內(nèi)部的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生控制信號(hào)及地址,根據(jù)水平和垂直顯示及消隱計(jì)數(shù)器的值產(chǎn)生控制信號(hào)。此外,它還可以接收外部控制信號(hào),以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,從而使該電路的功能更加強(qiáng)大,更加靈活。此外,ADSP21160的內(nèi)部還設(shè)計(jì)了I2C總線(xiàn)控制模塊,模擬FC總線(xiàn)的工作,為外部的具有I2C接口的器件提供SCLK(串行時(shí)鐘信號(hào))和SDA(雙向串行數(shù)據(jù)信號(hào))。模擬I2C工作狀態(tài)如圖5和圖6所示。

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)如圖7所示,采用Matlab軟件計(jì)算出校正值,并以查找表的文件形式存儲(chǔ),供時(shí)序的調(diào)用。系統(tǒng)上電

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2研究型實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)施

2.1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類(lèi)資料，能夠提出問(wèn)題，進(jìn)而解決問(wèn)題以掌握知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)，完成對(duì)知識(shí)的一個(gè)探求過(guò)程；對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.2采用課堂討論進(jìn)行專(zhuān)題研討的教學(xué)方法

在研究型實(shí)踐教學(xué)模式中，師生互動(dòng)有助于學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實(shí)驗(yàn)軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計(jì)，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

2.3專(zhuān)業(yè)資料查詢(xún)能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料查詢(xún)、整理，鼓勵(lì)學(xué)生從圖書(shū)館、書(shū)店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻(xiàn)資料，以充實(shí)自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對(duì)已收集的資料進(jìn)行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實(shí)踐研究課題相關(guān)的理論、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)以及前人的研究成果。

2.4指導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)專(zhuān)題論文（報(bào)告）

在研究型實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)論文、調(diào)查報(bào)告、工作研究、分析報(bào)告、可行性論證報(bào)告等形式記錄實(shí)踐研究成果。在撰寫(xiě)論文時(shí)，要求學(xué)生要了解實(shí)踐課題研究報(bào)告的一般撰寫(xiě)格式；要先擬訂論文的寫(xiě)作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會(huì)用簡(jiǎn)練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)自己的思想，不追求文章的長(zhǎng)短。指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展專(zhuān)題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來(lái)查找文獻(xiàn)資料，進(jìn)行研究，完成電路設(shè)計(jì)和仿真，最后完成專(zhuān)題論文的撰寫(xiě)。

2.5鼓勵(lì)學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動(dòng)學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

3研究型實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)教師和學(xué)生的要求

3.1研究型實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)教師的要求

研究型實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施對(duì)任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識(shí)和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識(shí)，了解課程所涉及學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運(yùn)用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對(duì)教師提出了更高的要求。

篇（6）

2信息化條件

2.1互聯(lián)網(wǎng)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代生活中越來(lái)越普及。互聯(lián)網(wǎng)具有信息資源海量、不受時(shí)間和空間限制的特點(diǎn)，因此它為自主學(xué)習(xí)提供了便捷條件。利用互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的搜索引擎功能，搜索學(xué)習(xí)內(nèi)容、疑難問(wèn)題、模擬考題等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了一個(gè)友好的交互界面，圖文并茂，靜動(dòng)結(jié)合，生動(dòng)有趣。由于院校的特殊性，我院學(xué)員除了可以在特定地點(diǎn)及方便時(shí)間上互聯(lián)網(wǎng)外，還可以查閱軍網(wǎng)內(nèi)部豐富資源。互聯(lián)網(wǎng)改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)習(xí)成為一種主動(dòng)、積極的過(guò)程，自主學(xué)習(xí)意識(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)，學(xué)員真正成為學(xué)習(xí)的主人。

2.2電子圖書(shū)館

電子圖書(shū)館以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，主要由實(shí)地圖書(shū)館和虛擬圖書(shū)館兩部分構(gòu)成。實(shí)地圖書(shū)館是與傳統(tǒng)圖書(shū)館具有一樣的館藏圖書(shū)功能，資源歸本單位共享；虛擬圖書(shū)館是指本館沒(méi)有收藏但是從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)中可以獲得信息的圖書(shū)館，例如維普、萬(wàn)方、CNKI等電子期刊，超星、國(guó)圖、阿帕比、中國(guó)軍事等數(shù)字圖書(shū)以及碩博論文、外文數(shù)據(jù)庫(kù)等等。學(xué)習(xí)者在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)搜索、下載需要的論文、書(shū)籍完成知識(shí)的自主學(xué)習(xí)與深化，多角度、多維度的學(xué)習(xí)理論，廣范圍、廣視角的了解應(yīng)用。我院電子圖書(shū)館館藏豐富，既有實(shí)地圖書(shū)館又有虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)，為學(xué)員學(xué)習(xí)提供了資源保障。

2.3軟件工具

軟件工具是指能夠輔助學(xué)習(xí)的工具軟件，例如繪圖工具AutoCAD，ProE，3DMAX等，仿真工具simulink，EWB，Multisim，ansys等，不同領(lǐng)域選擇不同的軟件工具。以數(shù)字電子技術(shù)中常用的Multisim和EWB為例(如圖1和2所示)，它具有豐富的元器件庫(kù)和儀表庫(kù)，當(dāng)學(xué)完電路理論之后，學(xué)員大部分直觀(guān)認(rèn)識(shí)不深入，對(duì)電路是否能夠?qū)崿F(xiàn)所講述的功能持懷疑態(tài)度，仿真軟件恰好解決了這個(gè)問(wèn)題。利用仿真軟件構(gòu)建虛擬的電路，通過(guò)儀表及指示裝置，直觀(guān)形象地看到電路現(xiàn)象，加深對(duì)理論的理解。同時(shí)，在實(shí)際搭建電路時(shí)，為了避免資源浪費(fèi)及煩瑣的調(diào)試，可利用仿真軟件先驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性，之后再去實(shí)際搭建。目前學(xué)員具有電腦使用條件，只需安裝軟件即可使用，軟件工具的出現(xiàn)為自學(xué)提供了又一個(gè)有力的條件。

2.4自主學(xué)習(xí)平臺(tái)

自主學(xué)習(xí)平臺(tái)可以是遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)平臺(tái)，也可以是根據(jù)不同科目搭建的學(xué)習(xí)平臺(tái)。其作用是學(xué)員在教員的輔導(dǎo)和幫助下，自主使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，有針對(duì)性地選擇各種學(xué)習(xí)資源，調(diào)整學(xué)習(xí)時(shí)間，控制學(xué)習(xí)過(guò)程，以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。自主學(xué)習(xí)平臺(tái)具有輔、開(kāi)放性、自主性、重復(fù)性、交互性的特點(diǎn)[3]。為方便學(xué)員數(shù)字電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)，教研室設(shè)計(jì)了數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程(如圖3所示)。主要包含教案、視頻、教案、習(xí)題、作業(yè)、答疑、測(cè)驗(yàn)以及參考資料等內(nèi)容。

3以組合電路設(shè)計(jì)為例，借助信息化條件培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力

3.1組織流程

組合電路設(shè)計(jì)內(nèi)容豐富，方法多樣。課本中講述多以分立元件設(shè)計(jì)為例講述，為拓展學(xué)員思路，本課程安排時(shí)筆者并未加以限定，只布置了任務(wù)，學(xué)員自行完成。教員布置任務(wù)，學(xué)員以小組形式開(kāi)展學(xué)習(xí)。各小組實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，針對(duì)任務(wù)組織學(xué)員討論、確定方案，針對(duì)不同的方案安排組員提前查閱互聯(lián)網(wǎng)、電子圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)課程等資料；課上分工協(xié)作，不同學(xué)員按照不同方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；學(xué)員自學(xué)仿真軟件Multisim或者EWB，并借助軟件仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性；設(shè)計(jì)報(bào)告由專(zhuān)人撰寫(xiě)，匯總各種方案及方法并進(jìn)行描述；由于時(shí)間限制，并非所有奇思妙想都能一一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，因此附加了拓展環(huán)節(jié)，集思廣益，學(xué)員只需描述出新思路新創(chuàng)意即可；最后為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，加入答辯環(huán)節(jié)，從小組中任意抽取一名組員，回答其他學(xué)員和教員提出的問(wèn)題。

3.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)

1個(gè)主評(píng)委和3個(gè)副評(píng)委共4人鑒定某項(xiàng)目，當(dāng)主評(píng)委不贊同，但3個(gè)副評(píng)委全部贊同項(xiàng)目時(shí)，裁定項(xiàng)目通過(guò)鑒定；當(dāng)主評(píng)委贊同并且3個(gè)副評(píng)委中多數(shù)贊同項(xiàng)目時(shí)，也裁定項(xiàng)目通過(guò)鑒定。試設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求的邏輯電路。你還能想到哪些器件設(shè)計(jì)方法？

3.1.2小組分配

本教學(xué)班次共計(jì)43人，4～5人為一小組。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)分工，一般2人設(shè)計(jì)方案，1人學(xué)習(xí)仿真軟件，1人撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，最終集思廣益，拓展創(chuàng)新方法。

3.1.3豐富的設(shè)計(jì)方案，多樣化的仿真實(shí)現(xiàn)

借助分立元件實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)組合電路是課本中主要講述的方法，其他方法課本中并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)提及。另外，仿真軟件使用方法，如何仿真電路都需要學(xué)員自行摸索。但從效果分析，學(xué)員都能夠通過(guò)自學(xué)或者小組互助學(xué)習(xí)方式解決上述問(wèn)題。現(xiàn)列舉幾種學(xué)員的設(shè)計(jì)方案及仿真電路。

3.1.4答辯環(huán)節(jié)

為保障學(xué)習(xí)效果，筆者設(shè)計(jì)了答辯形式的督促機(jī)制。要求在設(shè)計(jì)完成后，小組內(nèi)每位成員都要掌握本組設(shè)計(jì)的電路方案，隨機(jī)抽取某位學(xué)員上臺(tái)講解，一旦答辯不順利，將會(huì)影響本組學(xué)員的整體成績(jī)。在這種指導(dǎo)思想下，每位學(xué)員都參與其中，組內(nèi)互助，使得方案形成時(shí)，每位學(xué)員也都掌握了知識(shí)。本次課程筆者提問(wèn)了第一組的一位學(xué)員，答辯過(guò)程中每當(dāng)出現(xiàn)思路斷檔，整組學(xué)員的精神都跟著緊張起來(lái)，但經(jīng)過(guò)思考他順利完成此環(huán)節(jié)，并且將創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)思路也一同與大家分享。從答辯過(guò)程可以看出，第一組學(xué)員的團(tuán)結(jié)與協(xié)作，看到了傳統(tǒng)課堂上無(wú)法發(fā)現(xiàn)的閃光點(diǎn)。

3.1.5設(shè)計(jì)報(bào)告

第一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，第二項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，第三項(xiàng)拓展及心得體會(huì)。前兩項(xiàng)旨在對(duì)整個(gè)知識(shí)的梳理，第三項(xiàng)作用有兩點(diǎn)，一是學(xué)員方面，總結(jié)收獲及不足，創(chuàng)新新思路，例如第九組寫(xiě)到“電路設(shè)計(jì)注意布局，圖紙與虛擬實(shí)驗(yàn)有著本質(zhì)差距”，第一組寫(xiě)到“一個(gè)好的團(tuán)隊(duì)不光有一個(gè)好的帶頭人，還要有一群踏實(shí)肯干認(rèn)真聽(tīng)話(huà)、積極進(jìn)言的成員”。二是教員方面，便于發(fā)現(xiàn)學(xué)員學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，調(diào)查學(xué)員對(duì)教學(xué)實(shí)施的滿(mǎn)意度，為后續(xù)教學(xué)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。例如第五組寫(xiě)到”開(kāi)關(guān)的選擇開(kāi)始由單刀開(kāi)關(guān)接入不工作，后經(jīng)小組討論和教員指導(dǎo)換為單刀雙擲開(kāi)關(guān)完成電路仿真”。第二組寫(xiě)到“課程使我們認(rèn)識(shí)到數(shù)電并非純粹的理論學(xué)習(xí)，而是課堂發(fā)揮、試驗(yàn)動(dòng)手等綜合能力的培養(yǎng)”“增強(qiáng)了我們的發(fā)散性思維，是一種能力的提升”。

4效果分析

按照傳統(tǒng)講授組合邏輯電路設(shè)計(jì)方法，一般學(xué)員比較容易想到教員或者課本上講述的方法，思路禁錮到此無(wú)法跳出。時(shí)序電路設(shè)計(jì)與組合電路設(shè)計(jì)課程形成了鮮明的對(duì)比，時(shí)序電路設(shè)計(jì)任務(wù)是課后習(xí)題，教員只講授了一種設(shè)計(jì)方法，因此學(xué)員在設(shè)計(jì)過(guò)程中多數(shù)應(yīng)用了這種方法，很難擴(kuò)展思路，開(kāi)拓創(chuàng)新。而此次組合電路設(shè)計(jì)是學(xué)員沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的任務(wù)，教員對(duì)其沒(méi)有過(guò)多的限制，因此設(shè)計(jì)方案多種多樣，學(xué)員自學(xué)的潛力此刻淋漓盡致地表現(xiàn)出來(lái)。在網(wǎng)絡(luò)、仿真軟件等信息化條件下，學(xué)員順利完成了本講內(nèi)容的學(xué)習(xí)。學(xué)員不僅掌握了組合邏輯電路設(shè)計(jì)的多種方法和仿真軟件的使用方法，還提升了自身的綜合能力。從期末考試成績(jī)上分析，平均分79.44，其中良好及以上24人。通過(guò)設(shè)計(jì)報(bào)告的心得體會(huì)及期末成績(jī)分析采取自主學(xué)習(xí)模式學(xué)員多數(shù)比較贊同，收獲頗豐。上述事實(shí)證明只要給予適合的條件，學(xué)員有能力并且能夠出色完成自主學(xué)習(xí)，同時(shí)鍛煉了學(xué)員的提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、語(yǔ)言表達(dá)等多種能力，強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，激發(fā)了創(chuàng)新思維。

篇（7）

RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：

引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線(xiàn)直接連接到接地板。

引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時(shí)，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時(shí)，所有電路導(dǎo)通工作。

引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開(kāi)路（OC）方式，但需要一個(gè)提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個(gè)匹配電容。

引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。

引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號(hào)通過(guò)該腳輸入可以把調(diào)幅信號(hào)或者數(shù)字調(diào)制信號(hào)加到載波上，而通過(guò)該腳外的一個(gè)電阻則可對(duì)輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過(guò)1．1V，過(guò)高的電壓可能會(huì)燒壞芯片。

引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個(gè)中頻旁路電容。

引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。

引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。

引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來(lái)為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時(shí)也可以對(duì)壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。

引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來(lái)控制鎖相環(huán)的帶寬。

圖2

引腳13（LDFLT）：用來(lái)設(shè)定鎖定檢測(cè)電路的閾值。

引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時(shí)，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。

引腳15（OSCB）：設(shè)計(jì)時(shí)可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個(gè)68pF的電容。

引腳16（OSCE）：設(shè)計(jì)時(shí)將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時(shí)在該腳與地之間還應(yīng)連接一個(gè)33pF的電容器。

圖3

2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

篇（8）

聲音采集模塊是實(shí)現(xiàn)聲音的采集與處理的第一步，其中傳感器采用駐極體傳聲器。傳聲器的主要作用是將聲音傳換成電壓量，以供后級(jí)電路的濾波和放大。經(jīng)過(guò)調(diào)理后的電壓信號(hào)再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行數(shù)字量化。

1．2A/D控制電路的設(shè)計(jì)

AD轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)聲音采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)選用了一款精度采樣頻率較高(12位，1．65μs)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制模塊主要在FPGA的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中FPGA采用Altera公司的Cyclone系列EP1C12FQ240C8。ADC控制器采用VerilogHDL程序編程實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了狀態(tài)機(jī)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制流程圖AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過(guò)程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開(kāi)始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖健OC信號(hào)在AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過(guò)程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開(kāi)始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖健OC信號(hào)在每一個(gè)通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)均有效。全部通道轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)保存在AD7864內(nèi)部相應(yīng)的鎖存器中。全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，當(dāng)片選信號(hào)和讀信號(hào)有效時(shí)，就可以按照轉(zhuǎn)換順序從數(shù)據(jù)總線(xiàn)上并行讀取數(shù)據(jù)。

1．3存儲(chǔ)模塊

模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行緩存，之后通過(guò)UART向上位機(jī)傳輸或者存入SD卡。SD卡是基于快速閃存的新一代存儲(chǔ)器，具有體積小、容量大、移動(dòng)方便等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用閃迪公司的8G容量SD卡作為系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊。SD卡的讀寫(xiě)采用SPI模式。SPI模式使用字節(jié)傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化主機(jī)的設(shè)計(jì)。讀寫(xiě)SD卡的操作都需要先對(duì)SD卡進(jìn)行初始化，完成SD卡的初始化之后即可進(jìn)行讀寫(xiě)操作。SPI總線(xiàn)模式支持單塊(CMD24)和多塊(CMD25)寫(xiě)操作，多塊操作是指從指定位置開(kāi)始寫(xiě)下去，直到SD卡收到一個(gè)停止命令CMD12才停止。單塊寫(xiě)操作的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度只能是512字節(jié)。單塊寫(xiě)入時(shí)，命令為CMD24，當(dāng)應(yīng)答為0時(shí)說(shuō)明可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)，大小為512字節(jié)。SD卡對(duì)每個(gè)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過(guò)一個(gè)應(yīng)答命令加以確認(rèn)，其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1個(gè)字節(jié)，當(dāng)?shù)?位為00101時(shí)，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫(xiě)入SD卡。

篇（9）

二、優(yōu)化課程教學(xué)方式方法

以多媒體教學(xué)為主，輔以必要的板書(shū)，力求給學(xué)生創(chuàng)造生動(dòng)的課堂氛圍；以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)為導(dǎo)向[3]，重點(diǎn)探索啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在教學(xué)講義的各章節(jié)中添加最新知識(shí)，期末開(kāi)展前沿專(zhuān)題討論，幫助學(xué)生掌握學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)教學(xué)模式以板書(shū)為主，不能滿(mǎn)足集成電路設(shè)計(jì)課程信息量大的需求，借助多媒體手段可將大量前沿資訊和設(shè)計(jì)實(shí)例等信息展現(xiàn)給學(xué)生。由于集成電路設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)課程較為枯燥乏味，傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)模式容易激起學(xué)生的厭學(xué)情緒，課堂教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際進(jìn)行講解，多列舉一些生動(dòng)的實(shí)例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。另外，關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)的書(shū)籍雖然很多，但是在深度和廣度方面都較適合作為本科生教材的卻很少，即便有也是出版時(shí)間較為久遠(yuǎn)，跟不上集成電路行業(yè)的快速發(fā)展節(jié)奏，選擇一些較新的設(shè)計(jì)作為案例講解、鼓勵(lì)學(xué)生瀏覽一些行業(yè)資訊網(wǎng)站和論壇、開(kāi)展前沿專(zhuān)題講座等可彌補(bǔ)教材和行業(yè)情況的脫節(jié)。

三、改革課程考核方式

改革課程考核、評(píng)價(jià)模式，一方面通過(guò)習(xí)題考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的掌握情況；另一方面，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐考核學(xué)生的基本技能，加大對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程考核，突出對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、動(dòng)手能力的考察；再者，在項(xiàng)目實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生勇于打破常規(guī)，充分發(fā)揮自己的主觀(guān)能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)“一張?jiān)嚲怼钡目己朔绞教^(guò)死板、內(nèi)容局限，不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。集成電路設(shè)計(jì)牽涉到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，要求學(xué)生既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論基礎(chǔ)，又要有很好的靈活性。因此，集成電路設(shè)計(jì)課程的考核應(yīng)該是理論考試和項(xiàng)目實(shí)踐考核相結(jié)合，另外，考核是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段，也應(yīng)該是幫助學(xué)生總結(jié)和完善課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)途徑，課程考核不僅要看學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也要看學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在理論課程講解到集成電路的最小單元電路時(shí)就要求學(xué)生首先進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后隨著課程的推進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)自選性、協(xié)作性實(shí)驗(yàn)。理論課程講授完后，在暑期學(xué)期集中進(jìn)行綜合性、更深層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。集成電路設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，必須通過(guò)大量的項(xiàng)目實(shí)踐夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平、鍛煉學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。另外，“設(shè)計(jì)”要求具備自主創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生打破常規(guī)、靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)、充分發(fā)揮自身特點(diǎn)并和團(tuán)隊(duì)成員形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，鍛煉和提升創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

篇（10）

（2）指向角的影響。指向角是影響測(cè)量分辨率的一個(gè)重要因素，它與工作波長(zhǎng)，傳感器半徑的關(guān)系為：指向角θ越小，分辨率越高，但要求傳感器半徑r越大，制造越難。

（3）溫度的影響。超音波的測(cè)量距離s=Vt/2，其中t由系統(tǒng)單片機(jī)計(jì)時(shí)，精度很高，但超音波在空氣傳播的速度V會(huì)受到溫度、濕度、粉塵、氣流等很多因素的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較分析發(fā)現(xiàn)：溫度對(duì)超音波的傳播速度影響最嚴(yán)重，可見(jiàn)溫度引起的測(cè)量誤差十分大，不可忽視，必須采取措施來(lái)改善，正因?yàn)槿绱吮疚脑O(shè)計(jì)了基于AD590在超聲波測(cè)距儀的溫度補(bǔ)償電路，改善了溫度引起的測(cè)量誤差，保證了測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度。

2AD590的特性及應(yīng)用

本設(shè)計(jì)中采用美國(guó)生產(chǎn)的AD590的感溫器，利用了它輸出電流與絕對(duì)溫度成比例的特性，而且精度很高（僅為±0.3℃），它的高阻抗特性保證了它受負(fù)載的影響很小，同時(shí)AD590可以通過(guò)CMOS多路切換實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。AD590適用溫度范圍廣（-55℃～150℃），工作電壓范圍也廣（4～30V），它是一個(gè)低成本單片集成兩端感溫恒流源，應(yīng)用中不要再附加線(xiàn)性處理電路，放大電路等其它支持電路，總之基于AD590線(xiàn)性好，精度高，價(jià)格低等突出特性我們選擇了它。AD590的引腳及使用方法：AD590有3個(gè)的引腳，一般只用兩個(gè)（+-兩引腳）第三個(gè)引腳一般接外殼起到屏蔽作用來(lái)。在下面AD590的使用連接圖中，AD590的輸出電壓值與溫度的關(guān)系分析。

3溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

基于此我們?cè)O(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償電路：電路基本設(shè)計(jì)思路：為了保證I的線(xiàn)性度好，在檢測(cè)電壓時(shí)不能分流，因此使用電壓跟隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓V，即AD590的輸出電壓。考慮到電路中電抗對(duì)電源的影響，電源會(huì)帶有雜波，從而影響AD590的輸出電壓，因此使用齊納穩(wěn)壓二極管取得一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓，通過(guò)可變電阻分壓取出一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓2.73V。我們把來(lái)自AD590的輸出電壓與穩(wěn)定的參考電壓2.73V分別通過(guò)差動(dòng)放大器的+-端輸入，差動(dòng)放大器輸出Vo為（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，假設(shè)環(huán)境溫度為攝氏20℃，輸出電壓就為2V，就得到一個(gè)隨溫度變化而線(xiàn)性變化的電壓。輸出電壓接AD轉(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線(xiàn)形比例關(guān)系。系統(tǒng)溫度采集流程為：初始化數(shù)據(jù)操作讀溫度輸出，基本流程如下溫度采集子程序。在計(jì)算距離時(shí)進(jìn)行了溫度的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如果系統(tǒng)沒(méi)有采用溫度補(bǔ)償措施，測(cè)量的結(jié)果誤差很大，如果采用了本設(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償電路，則測(cè)量的結(jié)果誤差大大的減少，完全達(dá)到實(shí)際測(cè)量的精度要求。

篇（11）

引言

TOPSwitch是美國(guó)功率集成公司（PI）于20世紀(jì)90年代中期推出的新型高頻開(kāi)關(guān)電源芯片，是三端離線(xiàn)PWM開(kāi)關(guān)（ThreeterminalofflinePWMSwitch）的縮寫(xiě)。它將開(kāi)關(guān)電源中最重要的兩個(gè)部分——PWM控制集成電路和功率開(kāi)關(guān)管MOSFET集成在一塊芯片上，構(gòu)成PWM/MOSFET合二為一集成芯片，使外部電路簡(jiǎn)化，其工作頻率高達(dá)100kHz，交流輸入電壓85～265V，AC/DC轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90％。對(duì)200W以下的開(kāi)關(guān)電源，采用TOPSwitch作為主功率器件與其他電路相比，體積小、重量輕，自我保護(hù)功能齊全，從而降低了開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，是一種簡(jiǎn)捷的SMPS（SwitchModePowerSupply）設(shè)計(jì)方案。

TOPSwitch系列可在降壓型，升壓型，正激式和反激式等變換電路中使用。但是，在現(xiàn)有的參考文獻(xiàn)以及PI公司提供的設(shè)計(jì)手冊(cè)中，所介紹的都是用TOPSwitch制作單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。反激式變換器一般有兩種工作方式：完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流不連續(xù)）和不完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流連續(xù)）。這兩種工作方式的小信號(hào)傳遞函數(shù)是截然不同的，動(dòng)態(tài)分析時(shí)要做不同的處理。實(shí)際上當(dāng)變換器輸入電壓在一個(gè)較大范圍發(fā)生變化，和（或者）負(fù)載電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，必然跨越兩種工作方式，因此，常要求反激式變換器在完全能量和不完全能量轉(zhuǎn)換方式下都能穩(wěn)定工作。但是，要求同一個(gè)電路能實(shí)現(xiàn)從一種工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N工作方式，在設(shè)計(jì)上是較為困難的。而且，作為單片開(kāi)關(guān)電源的核心部件高頻變壓器的設(shè)計(jì)，由于反激式變換器中的變壓器兼有儲(chǔ)能、限流、隔離的作用，在設(shè)計(jì)上要比正激式變換器中的高頻變壓器困難，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)很難掌握。筆者采用TOP225Y設(shè)計(jì)了一種單端正激式開(kāi)關(guān)電源電路，實(shí)驗(yàn)證明該電路是切實(shí)可行的。下面介紹其工作原理與設(shè)計(jì)方法，以供探討。

1TOPSwitch系列應(yīng)用于單端正激變換器中存在的問(wèn)題

TOPSwitch的交流輸入電壓范圍為85～265V，最大電壓應(yīng)力≤700V，這個(gè)耐壓值對(duì)于輸入最大直流電壓Vmax=265×1.4=371V是足夠的,但應(yīng)用在一般的單端正激變換器中卻存在問(wèn)題。

圖1是典型的單端正激變換器電路，設(shè)計(jì)時(shí)通常取NS=NP，Dmax<0.5（一般取0.4）,按正激變換器工作過(guò)程,TOPSwitch關(guān)斷期間，變壓器初級(jí)的勵(lì)磁能量通過(guò)NS，D1，E續(xù)流（泄放）。此時(shí)，TOPSwitch承受的最大電壓為

VDSmax≥2E=2Vmax=742V（1）

大于TOPSwitch所能承受的最大電壓應(yīng)力700V，所以，TOPSwitch不能在一般通用的正激變換器中使用。

2TOPSwitch在單端正激變換器中的應(yīng)用

由式（1）可知，TOPSwitch不能在典型單端正激變換器中應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，是其在關(guān)斷期間所承受的電壓應(yīng)力超過(guò)了允許值，如果能降低關(guān)斷期間的電壓應(yīng)力，使它小于700V，則TOPSwitch仍可在單端正激變換器中應(yīng)用。

2.1電路結(jié)構(gòu)及工作原理

本文提出的TOPSwitch的單端正激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。它與典型的單端正激變換器電路結(jié)構(gòu)完全相同,只是變壓器的去磁繞組的匝數(shù)為初級(jí)繞組匝數(shù)的2倍,即NS=2NP。

TOPSwitch關(guān)斷時(shí)的等效電路如圖2所示。

若NS與NP是緊耦合，則，即

VNP=1/2VNS=1/2E（2）

VDSmax=VNP＋E=E=1.5×371

=556.5V<700V（3）

2.2最大工作占空比分析

按NP繞組每個(gè)開(kāi)關(guān)周期正負(fù)V·s平衡原理，有

VNPon(Dmax/T)=VNPoff[(1-Dmax)/T]（4）

式中：VNPon為T(mén)OPSwitch開(kāi)通時(shí)變壓器初級(jí)電壓，VNPon=E；

VNPoff為T(mén)OPSwitch關(guān)斷時(shí)變壓器初級(jí)電壓，VNPoff=（1/2）E。

解式（4）得

Dmax=1/3（5）

為保險(xiǎn)，取Dmax≤30％

2.3去磁繞組電流分析

改變了去磁繞組與初級(jí)繞組的匝比后，變壓器初級(jí)繞組仍應(yīng)該滿(mǎn)足A·s平衡，初級(jí)繞組最大勵(lì)磁電流為

im(t)|t=DmaxT=Ism=DmaxT=(E/Lm)DmaxT（6）

式中：Lm為初級(jí)繞組勵(lì)磁電感。

當(dāng)im(t)=Ism時(shí)，B=Bmax，H=Hmax，則去磁電流最大值為

Ism==(Hmaxlc/Ns)=1/2Ipm(7)

式中：lc為磁路長(zhǎng)度；

Ipm為初級(jí)電流的峰值。

根據(jù)圖2（b）去磁電流的波形可以得到去磁電流的平均值和去磁電流的有效值Is分別為

下面討論當(dāng)NP=NS，Dmax=0.5與NP=NS，Dmax=0.3時(shí)的去磁電流的平均值和有效值。設(shè)上述兩種情況下的Hmax或Bmax相等，即兩種情況下勵(lì)磁繞組的安匝數(shù)相等，則有

Im1NP1=Im2NP2（10）

式中：NP1為Dmax=0.5時(shí)的勵(lì)磁繞組匝數(shù)；

NP2為Dmax=0.3時(shí)的勵(lì)磁繞組匝數(shù)；

設(shè)Lm1及Lm2分別為Dmax=0.5和Dmax=0.3時(shí)的初級(jí)繞組勵(lì)磁電感，則有

Im1=E/Lm1×0.5T為Dmax=0.5時(shí)的初級(jí)勵(lì)磁電流；

Im2=E/Lm2×0.3T為Dmax=0.3時(shí)的初級(jí)勵(lì)磁電流。

由式（10）及Lm1，Lm2分別與NP12，NP22成正比，可得兩種情況下的勵(lì)磁繞組匝數(shù)之比為

(NP1)/(NP2)=0.5/0.3

及(Im1)/(Im2)=(Np2)/(Np1)=0.3/0.5(12)

當(dāng)NS1=NP1時(shí)和NS2=2NP2時(shí)去磁電流最大值分別為

Ism1=Im1=Im（13）

Ism2=Im2=(0.5/0.6)Im（14）

將式（10）～（14）有關(guān)參數(shù)代入式（8）～（9）可得到，當(dāng)Dmax=0.5時(shí)和Dmax=0.3時(shí)的去磁電流平均值及與有效值Is1及Is2分別為

Is1=1/4ImImIs1=0.408Im（Dmax=0.5）

Is2≈0.29ImIs2=0.483Im（Dmax=0.3）

從計(jì)算結(jié)果可知，采用NS=2NP設(shè)計(jì)的去磁繞組的電流平均值或有效值要大于NS=NP設(shè)計(jì)的去磁繞組的電流值。因此，在選擇去磁繞組的線(xiàn)徑時(shí)要注意。

3高頻變壓器設(shè)計(jì)

由于電路元件少,該電源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是高頻變壓器,下面給出其設(shè)計(jì)方法。

3.1磁芯的選擇

按照輸出Vo=15V，Io=1.5A的要求，以及高頻變壓器考慮6％的余量，則輸出功率Po=1.06×15×1.5=23.85W。根據(jù)輸出功率選擇磁芯，實(shí)際選取能輸出25W功率的磁芯，根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)選用EI25，查表可得該磁芯的有效截面積Ae=0.42cm2。

3.2工作磁感應(yīng)強(qiáng)度ΔB的選擇

ΔB=0.5BS，BS為磁芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，由于鐵氧體的BS為0.2～0.3T，取ΔB=0.15T。

3.3初級(jí)繞組匝數(shù)NP的選取

選開(kāi)關(guān)頻率f=100kHz（T=10μs），按交流輸入電壓為最低值85V，Emin≈1.4×85V，Dmax=0.3計(jì)算則

取NP=53匝。

3.4去磁繞組匝數(shù)NS的選取

取NS=2NP=106匝。

3.5次級(jí)匝數(shù)NT的選取

輸出電壓要考慮整流二極管及繞組的壓降，設(shè)輸出電流為2A時(shí)的線(xiàn)路壓降為7％，則空載輸出電壓VO0≈16V。

取NT=24匝。

3.6偏置繞組匝數(shù)NB的選取

取偏置電壓為9V，根據(jù)變壓器次級(jí)伏匝數(shù)相等的原則，由16/24=9/NB，得NB=13.5,取NB=14匝。

3.7TOPSwitch電流額定值ICN的選取

平均輸入功率Pi==28.12W（假定η=0.8），在Dmax時(shí)的輸入功率應(yīng)為平均輸入功率，因此Pi=DmaxEminIC=0.3×85×1.4×IC=28.12，則IC=0.85A，為了可靠并考慮調(diào)整電感量時(shí)電流不可避免的失控，實(shí)際選擇的TOPSwitch電流額定值至少是兩倍于此值，即ICN>1.7A。所以，我們選擇ILIMIT=2A的TOP225Y。

4實(shí)驗(yàn)指標(biāo)及主要波形

輸入AC220V，頻率50Hz，輸出DCVo=15(1±1％)V，IO=1.5A，工作頻率100kHz，圖3及圖4是實(shí)驗(yàn)中的主要波形。