模拟电路范文10篇
时间:2024-02-28 19:12:22
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模拟电路故障诊断措施论文
摘要:随着电路系统集成度的不断增大,模拟电路中的故障成本占据集成电路总诊断成本的绝大部分,因此加强模拟电路故障诊断与排除的研究十分重要。首先分析模拟电话故障的类型与原因,随后详细介绍几种故障的诊断方法。
关键词:模拟电路故障诊断
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
剖析模拟电路故障诊断方法1
【摘要】模拟电路故障诊断是电路分析理论中的一个前沿领域,估计法是模拟电路故障诊断方法之一,本文分析、比较了几种不同的估计方法,重点对最小平方判据法的原理、步骤进行推论探讨。
【关键词】模拟电路故障诊断估计法
模拟电路故障诊断是电路分析理论中的一个前沿领域。它既不同于电路分析,也不属于电路综合的范畴。模拟电路故障诊断所研究的内容是当电路的拓扑结构已知,并在一定的电路激励下知道一部分电路的响应,求电路的参数,他是近代电路理论中新兴的第三个分支。但由于模拟电路中未发生故障的正常元件存在容差,其参数并不恰好等于额定值,而有一定的分散性,这给电路分析带来一定的模糊性。而且模拟电路常含有非线性元件,他的性能不仅因本身故障而改变,而且其他元件故障引起他的工作点移动时,也将造成其性能变化。因此模拟电路故障诊断的理论还不是十分成熟。
模拟电路发生了故障,就不能达到设计时所规定的功能和指标,这种电路称为故障电路。故障诊断就是要对电路进行一定的测试,从测试结果分析出故障。一般来讲,模拟电路故障诊断的方法可以分为估计法,测试前模拟法和测试后模拟法三大类。本文将对其中的估计法展开讨论。
估计法是一种近似法,这类方法一般只需较少的测量数据,采用一定的估计技术,估计出最可能发生故障的元件。这类方法又可分为确定法和概率法。确定法依据被测电路或系统的解析关系来判断最可能的故障元件,概率法是依据统计学原理决定电路或系统中各元件发生故障的概率,从而判断出最可能的故障元件。本文重点介绍确定法中的最小平方判据法。最小平方判据法又分为结合判据法和迭代法。
1.结合判据法:
模拟电路故障预测策略探讨论文
摘要:随着电路系统集成度的不断增大,模拟电路中的故障成本占据集成电路总诊断成本的绝大部分,因此加强模拟电路故障诊断与排除的研究十分重要。首先分析模拟电话故障的类型与原因,随后详细介绍几种故障的诊断方法。
关键词:模拟电路故障诊断
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
模拟电路障碍原因和诊断方式
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下摘要:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲惫等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以猜测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量忽然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能猜测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续探究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指和几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
测前模拟法又称故障字典法FD(FaultDictionary)或故障模拟法,其理论基础是模式识别原理,基本步骤是在电路测试之前,用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态,建立故障字典;电路测试以后,根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少,必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F,字典法采用查表的形式,表中元素为d…i=l,2,…,n,j=1,2,…,m,n是假设故障的数目,m是测量特性数。
故障字典法的优点是一次性计算,所需测试点少,几乎无需测后计算,因此使用灵活,非凡适用于在线诊断,如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限,存储容量大,大规模测试困难,目前主要用于单故障和硬故障的诊断。
模拟电路故障分析论文
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
测前模拟法又称故障字典法FD(FaultDictionary)或故障模拟法,其理论基础是模式识别原理,基本步骤是在电路测试之前,用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态,建立故障字典;电路测试以后,根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少,必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F,字典法采用查表的形式,表中元素为d…i=l,2,…,n,j=1,2,…,m,n是假设故障的数目,m是测量特性数。
故障字典法的优点是一次性计算,所需测试点少,几乎无需测后计算,因此使用灵活,特别适用于在线诊断,如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限,存储容量大,大规模测试困难,目前主要用于单故障与硬故障的诊断。
模拟电路故障分析论文
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
测前模拟法又称故障字典法FD(FaultDictionary)或故障模拟法,其理论基础是模式识别原理,基本步骤是在电路测试之前,用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态,建立故障字典;电路测试以后,根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少,必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F,字典法采用查表的形式,表中元素为d…i=l,2,…,n,j=1,2,…,m,n是假设故障的数目,m是测量特性数。
故障字典法的优点是一次性计算,所需测试点少,几乎无需测后计算,因此使用灵活,特别适用于在线诊断,如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限,存储容量大,大规模测试困难,目前主要用于单故障与硬故障的诊断。
模拟电路故障原因分析论文
一、模拟电路故障
电路(系统)诞失规定功能称为故障,在模拟电路中的故障类型及原因如下:从故障性质来分有早期故障、偶然故障和损耗故障。早期故障是由设计、制造的缺陷等原因造成的、在使用初期发生的故障,早期故障率较高并随时间而迅速下降。统计表明,数字电路的早期故障率为3~10%,模拟电路的早期故障率为1~5%,晶体管的早期故障率为0.75~2%,二极管的早期故障率为0.2~1%,电容器的早期故障率为0.1~1%。
偶然故障是由偶然因素造成的、在有效使用期内发生的故障,偶然故障率较低且为常数。损耗故障是由老化、磨损、损耗、疲劳等原因造成的、在使用后期发生的故障,损耗故障率较大且随时间迅速上升。从故障发生的过程来分有软故障、硬故障和间歇故障。软故障又称渐变故障,它是由元件参量随时间和环境条件的影响缓慢变化而超出容差造成的、通过事前测试或监控可以预测的故障。硬故障又称突变故障。它是由于元件的参量突然出现很大偏差(如开路、短路)造成的、通过事前测试或监控不能预测到的故障。根据实验经验统计,硬故障约占故障率的80%,继续研究仍有实用价值。间歇故障是由老化、容差不足、接触不良等原因造成的、仅在某些特定情况下才表现出来的故障。从同时故障数及故障间的相互关系来分有单故障、多故障、独立故障和从属故障。单故障指在某一时刻故障仅涉及一个参量或一个元件,常见于运行中的设备。多故障指与几个参量或元件有关的故障,常见于刚出厂的设备。独立故障是指不是由另一个元件故障而引起的故障。从属故障是指由另一个元件故障引起的故障。
二、测前横拟法SBT
测前模拟法又称故障字典法FD(FaultDictionary)或故障模拟法,其理论基础是模式识别原理,基本步骤是在电路测试之前,用计算机模拟电路在各种故障条件下的状态,建立故障字典;电路测试以后,根据测量信号和某种判决准则查字典。从而确定故障。选择测试测量点是故障字典法中最重要的部分。为了在满足隔离要求的条件下使测试点尽可能少,必须选择具有高分辨率的测试点。在大多数情况F,字典法采用查表的形式,表中元素为d…i=l,2,…,n,j=1,2,…,m,n是假设故障的数目,m是测量特性数。
故障字典法的优点是一次性计算,所需测试点少,几乎无需测后计算,因此使用灵活,特别适用于在线诊断,如在机舱、船舱使用。此法缺点是故障经验有限,存储容量大,大规模测试困难,目前主要用于单故障与硬故障的诊断。
高职模拟电路教学方法
[摘要]高职电类课程理论内容多而杂,学生对理论不感兴趣,同时实践操作也问题百出,久而久之,学生就丧失了学习的兴趣、动力及学好专业的信心。立足实际状态,引导学生理论学习的兴趣,重拾学习信心,是教师教学过程中必须思考和解决的问题。新西兰的高等教育享誉全球,其教育教学理念先进,能借助合适教育教学手段引导激励学生投入学习。学习新西兰的教育教学理念,学习其现代化的教学手段吸引学生学习兴趣,在电类专业核心课《模拟电路》课程教学中加以应用实践,以期能对高职教学的进一步改革有所益处。
[关键词]教学法;《模拟电路》;实践
一、引言
在高职院校经常看到的课堂教学现象是教师在讲台前投入的讲课,学生端正坐着,貌似在认真听讲,但提问时却少有人积极主动回答,即便被动回答,正确率也不高,课堂气氛沉闷,学生始终处于被动学习状态。这一现象尤其在理工类专业课程中表现明显。往往一节课结束,老师和学生都很疲惫,学生对学好课程丧失了信心。如何提高学生学习兴趣和积极性,积极参与课堂互动,提高课堂学习效率成了大部分教师必须面对的现实问题。新西兰教育体制被誉为世界上最优秀的教育之一,有值得借鉴学习的地方,所以了解新国的高等教育特点,借鉴其优秀的教育教学理念,找寻解决国内课程教学现状的方法,以期更好展开教学。
二、新西兰的高等教育特点
新西兰政府通过教育立法确立了高校自主办学的基本遵循,构建了灵活开放的高等教育阶段性战略,逐步建立与健全了全方位、立体化的运行管理体系和系统化、科学化的质量保障体系,使新西兰高等教育呈现务实化、多样化、现代化和国际化的特色。新西兰的高等教育学历框架分为十级,最低为高中,四到七级为职业教育,最高为第十级博士学历。博士学历一般由综合性大学培养,也可由理工学院培养。学历等级可以由院校或培训机构来认定,具有通用性。学历的获得没有年龄、职业等限制,学生可以选择先工作,再接受教育,真正体现终身教育的理念。新西兰职业教育师资以兼职为主,双师比例高。兼职教师本身拥有自己的私人企业,譬如拥有员工四到十人的房地产企业主兼职做学校培训项目的翻译等。他们根据职业院校的培训需求,和学校签订对应劳动合同。新西兰80%-90%的企业规模在十人以下,为企业主有精力和能力参与职业院校的项目提供了可能。这是使得新西兰职业教育师资力量中双师比达90%以上的根本原因。新西兰职业教育教学理念无处不体现着以学生为中心的教育思想。教师在教学过程中会根据学生的特点和需求来设置教学内容,选用适合的教学手段以及合理的课堂组织形式,如餐饮专业的学生会负责学校的食堂餐饮,并且会让就餐的人员进行考评打分,考评结果不仅关系学生能否顺利拿到该专业的学分,更是直接影响到各自工作的收入等,所以对于餐饮专业而言,这种直接让学生参与学校的餐饮与服务的做法充分激发了学生的自主学习、自主探究的能力。新西兰职业院校的学生还具有成人教育的特点,其职业教育的生源来自社会各个阶层,他们在选择学习某专业时,明确知道自身需求,也具有一定的基础知识,对所学也有一定的认知,教师就会对学生进行个性化的引导,设置的教学内容会重新进行选择,帮助他们解决实际问题。
电路与模拟电子技术课程设计论文
1电路与模拟电子技术课程设置
电子技术的发展,推动各行各业的发展,应用广泛———广播通信、网络、航空航天、工业、交通、医学、消费类电子领域都离不开电子技术。众所周知的北京2008年奥运会的水立方建筑运用50万颗LED灯构成世界上最大的半导体照明工程。学习电子技术基础是适应时展之必须。高职教育不同于普通高等教育,它的专业设置和课程设置指导思想都是以服务为宗旨,以就业为导向。针对区域经济发展的要求,我们进行了广泛的市场调研,重点调研了长三角地区高职毕业生的主要就业岗位,需要具备的职业能力及从业资格证书等问题,应用电子专业的就业岗位主要有:电子产品维修工,电子产品装配工,电子产品调试员,电子产品工艺员。通过岗位的典型工作任务,职业能力分析,归纳出职业行动领域,然后根据我系的实际教学条件,实训条件,将职业行动领域转化为学习领域,构建了《电路与模拟电子技术》这门课程。同时,我们制定了课程标准。
2电路与模拟电子技术课程目标
本课程的总体目标是:通过对电路原理、常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习,使学生获得电路与模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能,为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。其中包括:(1)知识目标:掌握电路基本概念、基本分析和计算方法;会计算电路主要参数;掌握电路波形图画法、建立电路模型的方法;会判断器件类型、电路工作状态;(2)能力目标:培养学生正确使用常用仪表的能力;培养学生正确选择元器件的能力;培养学生检索与阅读各种电子手册及资料的能力;培养学生识读与分析电路的能力;培养学生安装和焊接电路的能力;培养学生电路测试方案的设计能力和对测试数据的分析能力;培养学生排除电路故障的能力;培养学生进行简单电路设计的能力;(3)情感目标:通过趣味案例激发学生好奇心和学习兴趣;通过学习情境挖掘学生的求知欲和创造欲,树立学生自信心。
3电路与模拟电子技术课程设计
本门课程设计的理念是:以学生职业能力的培养为最根本的出发点,理论学习以必须,够用为度,同时进行课证融合。在课程的教学过程中采用多种教学方法和手段:传统的教学法、直观教学法、探究法、启发式教学和多媒体教学手段。
集成电路设计教学改革探究
验证模拟电子技术是一门所有电类工科专业必修的专业基础课[1],学生通过该课程的学习可以掌握半导体物理器件、单级和多级放大电路、集成运算器、稳压电源等知识,为后续微机原理应用、单片机技术、高频电子技术等专业课程学习做好知识铺垫[2]。然而,传统的模拟电子技术教学以课本理论公式讲授推导为主,以采用模拟实验箱或实验台的验证性实验为辅,具有物理概念抽象、分析方法复杂、动手设计困难等特点[3]。因此,学生普遍反映该课程学习起来困难,考试通过率不高,学习兴趣不足。随着我国国民经济的不断发展,集成电路行业已经被视为与钢铁和石油工业同等重要的、具有战略意义的国家命脉行业,其技术水平和产业规模已经成为衡量一个国家经济发展、技术进步、工业先进、国防实力的重要标志[4]。特别是在“新理念、新结构、新模式、新质量、新体系”的新时代工科建设背景下[5],如何培养出优秀的适合集成电路行业需求的大学本科毕业生已经成为了各本科院校亟待解决的问题。为了培养学生的集成电路设计能力,提高学生对于电子科学与技术专业的认同度和兴趣感,本文探究了一种面向集成电路设计的模拟电子技术教学改革方法,使用Cadence和HSPICE仿真软件对模拟电子技术课本中的典型电路进行仿真分析,进而验证其理论的正确性。
1传统模拟电子技术教学
1.1传统模拟电子技术理论教学模式。传统的模拟电子技术理论教学采用教师课堂知识灌输形式,即教师通过板书和PPT的方式在课堂上给学生讲授推导书本中的理论公式,通过已学的知识来推导和验证新的理论和公式[6]。例如在学习第二章“基本放大电路”时,教师是通过图解法和微变等效电路法来推导放大电路的静态工作点和交流电压增压。图1为采用图解法求解的单管共射电路,图中通过虚线把晶体管和外围电路分开,当输入信号ΔUI为0时,在晶体管的输入回路中既应该满足输入特性曲线,又应满足外围电路参数,因此:UBE=VBB-iBRb(1)图2为单管共射电路的输入特性曲线,由1式可以确定图中的输入回路负载线,其中斜率为-1/Rb,输入回路负载线与输入特向曲线的交点Q就是电路的静态工作点。图3为单管共射电路的输出特性曲线,与输入回路一样,在输出特性曲线中静态工作点既应在IB=IBQ曲线上,又应满足外围电路特性:UCE=VCC-iCRC(2)由2式可以确定图3中的负载线,其中负载线的斜率为-1/RC,IB=IBQ与输出特性曲线的交点即为静态工作点Q,其纵坐标值为ICQ,横坐标值为UCEQ。通过图解法可以求出单管共射电路的静态工作点Q,采用微变等效电路法可以求解电路的H参数,计算电路的电压增益、输入电阻和输出电阻等[7]。同样,集成运算放大电路、放大电路的频率响应、波形的发生和信号转换等章节都是采用传统的公式推导法来向学生讲解的。传统的模拟电子技术理论教学虽然可以使学生掌握课本中的基本概念和定理,但是繁杂的64物理概念以及抽象的公式推导过程往往让学生感觉到入门难、理解难、掌握难,仅仅依靠课堂理论灌输的教学模式就成为了一种“空对空”的教学模式[8]。1.2传统模拟电子技术实验教学模式。传统模拟电子技术实验教学主要采用模拟实验箱或模拟实验台模式,即学生通过导线插针在现有的实验箱或实验台上连接各种电子元器件或模块来搭建模拟电路的方式[9]。传统模拟电子技术实验教学模式虽然可以通过现有的模拟实验箱或实验台验证课本理论,较为灵活的设计简单模拟电路。但是,传统的模拟电子技术实验教学模式存在诸多缺点:(1)传统的模拟实验箱或实验台一般采用导线插针方式,在实验过程中容易发生插针折断堵塞插孔情况,影响设备德正常使用。(2)随着机箱设备的老化,设备内部经常出现导线或底座虚断、接触不良等情况,造成实验结果的失真。(3)由于传统实验箱或实验台采用模块集成方式,一般只包含了课内验证实验模块,难以激发学生的发散思维和创新能力。
2面向集成电路设计的模拟电子技术教学
2.1面向集成电路设计的模拟电子技术理论教学模式。面向集成电路设计的模拟电子技术在理论教学上采用“工程向导法”的教学思路,首先由教师结合生活实例提出一个具体的工程问题,让学生知道所学知识可以使用到日常生活中去,进而激发学生的学习热情。然后教师采用传统的教学方式,通过课堂讲授向学生传输工程项目所需的理论知识和定理,与传统理论课堂教学模式相比,面向集成电路设计的课堂理论教学在知识点讲授上按照“知识链”模式,即教师在教学内容安排上不再按照传统知识章节的顺序,而是以工程项目为导向,把做工程项目所需的知识点串在一起讲解。以设计“集成运算放大器”为例,集成运算放大器一般包括:偏置电流产生电路、差分输入放大电路、中间放大电路、功率放大电路四部分模块电路组成[10]。因此教师在课程内容安排上首先讲解偏置电流产生电路和电流复制电路,可以通过电流镜和微电流源的工作原理来讲解。然后讲解差分输入放大电路,通过差分输入放大电路的电路结构以及如何提高电路的共模抑制比为出发点进行讲解。接着讲解单级放大电路和多级放大电路的电压放大原理,最后讲解功率放大电路,主要向学生讲解功率放大电路如何提高电路的带负载能力。这样学生具备了基础知识之后就可以动手设计运算放大电路。在向学生讲解设计工程项目所需的基础知识之后,教师再引导学生学习设计模拟集成电路所用到的EDA(ElectronicDesignAutomation)软件,这里以在模拟集成电路设计行业被广泛使用的EDA软件Cadence和HSPICE为例。由于Cadence是在Linux操作环境下运行的,因此教师首先给学生讲授简单的Linux操作环境和基础指令,使学生能够初步掌握Cadence的运行方法,接着教师引导学生在Cadence中进行工程项目的原理图设计,最后使用Cadence把所设计的电路网表文件导入到HSPICE软件中进行参数仿真。使用HSPICE可以对所设计电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析以及蒙特卡罗最坏情况分析等。2.2面向集成电路设计的模拟电子技术实验教学模式。面向集成电路设计的模拟电子技术实验教学采用“教师引导,学生开放设计”的教学模式。教师以“大作业”形式每学期给学生布置5~6道实验课题,制定好项目参数。学生课下搜集项目资料,自主设计电路架构并且进行仿真验证,最后提交项目结项报告。通过学生设计的电路参数是否达标以及结项报告的内容完整性给成合理的评判成绩。图5为指导学生设计的基于CMOS工艺库的运算放大器原理图,共分为三级:偏置电流产生电路、输入级差分放大电路、中间级放大电路。学生把原理图输入到Cadence中可以生成电路参数网表,再使用HSPICE仿真软件进行参数调试。最终可以仿真电路的开环增益、输入共模抑制比、电源抑制比等参数。
3结语