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篇1

關(guān)鍵詞： 微電子學(xué)專業(yè)微電子技術(shù)課程教學(xué)改革

在當(dāng)今的信息時(shí)代，微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)深入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。微電子技術(shù)的發(fā)展需要大量的多種多樣的人才，既需要設(shè)計(jì)和制造的人才，又需要科研和教學(xué)的人才，也需要管理和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等方面的人才。因此，微電子學(xué)專業(yè)與其他專業(yè)一樣要培養(yǎng)高素質(zhì)的專門人才，在業(yè)務(wù)素質(zhì)方面，要培養(yǎng)出既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又具有很強(qiáng)的技術(shù)意識(shí)和技術(shù)能力的人才，培養(yǎng)出具有微電子背景的理工科復(fù)合型專業(yè)人才，以適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需求。

一、課程現(xiàn)狀

由于受傳統(tǒng)辦學(xué)模式的影響很深，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)環(huán)境的能力還不強(qiáng)。

1.課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容在一定程度上脫離實(shí)際需要。許多課程的內(nèi)容和實(shí)施計(jì)劃與其他本科專業(yè)有相當(dāng)?shù)睦淄?，這對(duì)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)校學(xué)生來(lái)說(shuō)可謂是難上加難，導(dǎo)致掌握的基礎(chǔ)知識(shí)不堅(jiān)實(shí)。

2.工程教育的非工程化現(xiàn)象嚴(yán)重，學(xué)生能力的培養(yǎng)與當(dāng)前電子技術(shù)實(shí)際需要的技能結(jié)合不緊密；教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，層次不分明，銜接不科學(xué)，注重每門課程理論體系的完整性，但輕視課程之間的橫向聯(lián)系。

3.重視教材的編寫，輕視專業(yè)建設(shè)和課程的開(kāi)發(fā)。

4.授課方式單一，重視教師的主導(dǎo)作用，輕視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性，實(shí)施“以講為主”的教學(xué)方法仍然偏重，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。

5.實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，許多學(xué)校對(duì)許多課程的教學(xué)實(shí)施手段與要求相距甚遠(yuǎn)。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

1.微電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生必須掌握電子線路的基本概念理論和方法，必須系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等電子線路的基礎(chǔ)知識(shí)。但是這些基礎(chǔ)課程與微電子專業(yè)課程的內(nèi)容有許多重復(fù)之處，比如：《電子線路》教材中的內(nèi)容與微電子學(xué)專業(yè)的《集成電路設(shè)計(jì)原理》等課程中的內(nèi)容有許多重復(fù)。為了避免重復(fù)，需要有合理的開(kāi)課時(shí)間安排，如《電子線路》課程應(yīng)安排在《集成電路設(shè)計(jì)原理》之前，這樣有利于合并課程中相互重疊的部分，既節(jié)約課時(shí)，又保證學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。隨著大規(guī)模集成電路和電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，電子電路分析與設(shè)計(jì)方法發(fā)生了重大的變革，以電子計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子電路、集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，它改變了以定量估算和電路實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是必不可少的工具與手段。因此，微電子技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容應(yīng)該增加計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)，可以與集成電路課程緊密結(jié)合起來(lái)，以適應(yīng)教學(xué)改革的需要。

2.加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的訓(xùn)練與應(yīng)用，EDA設(shè)計(jì)技術(shù)是微電子技術(shù)的重要技術(shù)之一，集成電路的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都普遍使用計(jì)算機(jī)輔助或電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的工具，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)的學(xué)生必須具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和電路開(kāi)發(fā)能力。學(xué)生在本科四年學(xué)習(xí)過(guò)程中要結(jié)合不同時(shí)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不斷地進(jìn)行計(jì)算機(jī)訓(xùn)練。不僅在硬件方面，而且在軟件方面，都要進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練。在學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《B語(yǔ)言》、《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程期間，要結(jié)合上機(jī)訓(xùn)練和編寫基本的程序，使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)的基本原理和基本軟件的使用。同時(shí)，要不斷地更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，把最新的技術(shù)內(nèi)容引入教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)訓(xùn)練。

三、教學(xué)方法的改革

工程性、系統(tǒng)性和適用性強(qiáng)是該課程的顯著特點(diǎn)。大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后，只是了解了一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)，掌握了一些基本原理及方法，但理論知識(shí)運(yùn)用不夠靈活，稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂了，也不會(huì)分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計(jì)和制作電路。長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力，甚至一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時(shí)產(chǎn)生了畏懼感，在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到跟模擬電路有關(guān)聯(lián)的課程都不自覺(jué)地帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，許多老師反映難教，教學(xué)效果比較差。所以必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)。

1.授課。學(xué)生注意力的高低，是評(píng)判教學(xué)成功與否的一個(gè)重要指標(biāo)。微電子技術(shù)課程知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)過(guò)程中困難大。傳統(tǒng)的教學(xué)手段以板書(shū)和理論分析講授為主。這樣的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)聽(tīng)起來(lái)、看起來(lái)枯燥乏味，注意力常常不集中，對(duì)于該課程中很多抽象的概念難以理解，講課效率低下。而多媒體課件融圖、文、聲為一體，動(dòng)靜結(jié)合，把看、聽(tīng)、說(shuō)、寫、想結(jié)合在一起，圖文并茂、視聽(tīng)結(jié)合，富有吸引力，能引起學(xué)生的無(wú)意注意，使學(xué)生的注意力穩(wěn)定集中，可以更好地增強(qiáng)聽(tīng)課效果。教師交替使用幾種授課方法可有效引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中到教學(xué)中來(lái)，從而保證教學(xué)質(zhì)量。

2.開(kāi)展課堂討論。把時(shí)間留給學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性在教學(xué)過(guò)程中，專門抽出時(shí)間留作課堂討論，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)為前提，以課外文獻(xiàn)閱讀為討論內(nèi)容，通過(guò)科研專題討論的形式，為學(xué)生提供充分自由的表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問(wèn)題的機(jī)會(huì)，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。這樣可調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使他們自己去獲取知識(shí)以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)自學(xué)能力及創(chuàng)新能力。

3.實(shí)驗(yàn)和仿真。在集成電路設(shè)計(jì)及CAD技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，在講授理論知識(shí)的基礎(chǔ)上增加VHDL模擬、電路模擬、器件模擬、工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，充分利用學(xué)校的EDA實(shí)驗(yàn)資源，在實(shí)驗(yàn)中利用可視化的技術(shù)使原本抽象、實(shí)驗(yàn)難度大、成本高或無(wú)法演示的內(nèi)容形象化、可視化，使復(fù)雜、枯燥的內(nèi)容變得直觀、有趣、容易理解，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，適時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)練清晰的解說(shuō)，給學(xué)生留下深刻的印象，使學(xué)習(xí)變得輕松而愉快，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化理論學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在集成電路制造工藝講授過(guò)程中，盡可能地組織學(xué)生參觀各類先進(jìn)的半導(dǎo)體制作工藝相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生對(duì)制作工藝的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生以后從事微電子行業(yè)的興趣。

隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速進(jìn)步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)成為當(dāng)前流行的新型教學(xué)手段。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，由于實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置的設(shè)備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格高昂、操作復(fù)雜、容易損傷，同學(xué)們很難得到上機(jī)鍛煉的機(jī)會(huì)。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式，過(guò)程簡(jiǎn)單靈活，交互方式多樣，結(jié)果直觀明了，既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、綜合能力，又能提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在電路設(shè)計(jì)方面，基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導(dǎo)體工藝和器件的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)TCAD實(shí)現(xiàn)對(duì)微電子制造工藝和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強(qiáng)大功能，包括軟件所具有的可升級(jí)性，在課堂和實(shí)驗(yàn)中通過(guò)軟件設(shè)計(jì)微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學(xué)概念清晰，內(nèi)容生動(dòng)，過(guò)程可視，還能夠大幅節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)高效。

4.課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題、探索創(chuàng)新能力及組織所學(xué)知識(shí)的能力，更為重要的是這些設(shè)計(jì)能增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。教師要組織帶有研制產(chǎn)品意義的綜合性應(yīng)用課題，指導(dǎo)學(xué)生小組做設(shè)計(jì)。學(xué)生可以事先對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真研究，然后實(shí)施，從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約體力和精力。課程設(shè)計(jì)應(yīng)激發(fā)學(xué)生的科研興趣，活躍學(xué)生的思維，開(kāi)闊學(xué)生的知識(shí)面，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)研究的能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體質(zhì)量和水平。例如以研制有新技術(shù)指標(biāo)要求的集成溫度傳感器為課題，讓學(xué)生首先利用計(jì)算機(jī)做電路綜合、模擬調(diào)整、仿真、版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證并制備出掩模版，然后投片到芯片測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析問(wèn)題，必要時(shí)返回進(jìn)行第二次、第三次設(shè)計(jì)和投片。這個(gè)階段要增加工藝制備實(shí)踐的環(huán)節(jié)，注意工藝技術(shù)的培養(yǎng)。當(dāng)然，要在畢業(yè)設(shè)計(jì)的有限時(shí)間中成功地研制出一個(gè)新的微電子產(chǎn)品是不大可能的，但是，把這種有創(chuàng)新意義的課題讓學(xué)生去實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力會(huì)起很大的作用。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)人才供求結(jié)構(gòu)中存在著嚴(yán)重的“所供非所求，所教非所需”的不對(duì)稱現(xiàn)象：一方面，我國(guó)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)師的需求達(dá)幾十萬(wàn)，人才缺口很大，另一方面，我國(guó)每年卻有大批的大學(xué)生畢業(yè)后找不到工作，造成巨大的就業(yè)壓力。要解決這一問(wèn)題，高校教育要針對(duì)我國(guó)集成電路制造和設(shè)計(jì)人才缺乏的現(xiàn)狀探索新型的高水平、復(fù)合型的集成電路人才培養(yǎng)模式，面向市場(chǎng)，及時(shí)了解微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求情況，根據(jù)市場(chǎng)需要，及時(shí)調(diào)整教學(xué)體系，確定人才培養(yǎng)方向，探索新的教學(xué)模式，有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適合時(shí)展需要的人才。

參考文獻(xiàn)：

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［3］張德時(shí).信息技術(shù)環(huán)境下高校學(xué)生多元化學(xué)習(xí)模式研究［J］.中國(guó)成人教育，2011.

［4］汪慧蘭.微電子技術(shù)課程設(shè)置與改革初探［J］.內(nèi)蒙古電大學(xué)刊，2008.

篇2

【關(guān)鍵詞】電力電子 教學(xué)改革 模塊化教學(xué) 創(chuàng)新

電力電子技術(shù)是電力電子變換和控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是一門綜合電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科。《電力電子技術(shù)》教材內(nèi)容理論性強(qiáng)，高職學(xué)生學(xué)習(xí)感到十分困難，筆者結(jié)合多年教學(xué)實(shí)際，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索，有效地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

一、課程與學(xué)生現(xiàn)狀分析

電力電子技術(shù)是利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，教學(xué)重點(diǎn)主要是器件及其應(yīng)用。器件重點(diǎn)講述晶閘管、MOSFET和IGBT，電力電子電路重點(diǎn)講述四大變流電路AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先器件再電路，條理清楚，但由于職業(yè)中專學(xué)生文化知識(shí)基礎(chǔ)薄弱，理解能力相對(duì)缺乏，很多學(xué)生只要遇到稍有難度的學(xué)習(xí)問(wèn)題，就會(huì)消極厭學(xué)，教學(xué)效果較差。因此，需要在電力電子教學(xué)過(guò)程中引入新的理念，進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)課堂效率的提高。

二、教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)

1.優(yōu)化組合教學(xué)內(nèi)容

《電力電子技術(shù)》教材內(nèi)容比較抽象，理論性強(qiáng)，學(xué)生的知識(shí)水平不易跟上。為了較好地完成教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)打破學(xué)科理論體系，根據(jù)高職培養(yǎng)目標(biāo)定位，以能力為中心，確定若干個(gè)教學(xué)模塊。每一個(gè)教學(xué)模塊中，以一個(gè)單功能的實(shí)用電路作為核心，把該電路的制作與分析結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，把一個(gè)個(gè)實(shí)際單元電子電路制作、測(cè)試與分析相結(jié)合的教學(xué)更加貼近生產(chǎn)實(shí)際，既可以解決理論與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、解決學(xué)生的理解問(wèn)題。

整個(gè)教學(xué)內(nèi)容被分成6個(gè)功能模塊。每一個(gè)模塊都有明確的教學(xué)目標(biāo)。如調(diào)光燈模塊，主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握元件晶閘管的工作特點(diǎn)及可控整流觸發(fā)電路，通過(guò)實(shí)例的制作，不但可以吸引學(xué)生的注意力，還可以加深學(xué)生的理解力。一學(xué)期教學(xué)結(jié)束，學(xué)生只需通過(guò)這六個(gè)實(shí)用電路，即可將整個(gè)電力電子技術(shù)的理論串聯(lián)起來(lái)，同時(shí)，也培養(yǎng)了不管學(xué)習(xí)什么理論，都要把它放到實(shí)際生活中應(yīng)用的良好習(xí)慣。電力電子技術(shù)教學(xué)模塊見(jiàn)下表。

2.靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段

首先，電力電子這門課的知識(shí)點(diǎn)主要是建立在晶閘管的工作原理之上，在此基礎(chǔ)上對(duì)晶閘管進(jìn)行組合形成不同電路；其次，電路所接負(fù)載基本上就只有以下三種：電阻性負(fù)載、大電感性負(fù)載、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。例如，在可控整流電路部分，上課時(shí)教師只需將單相半波可控整流電路講透，其余的如單相全控橋、單相半控橋，三相可控整流都可由學(xué)生自學(xué)。明確目標(biāo)，變教師的“教”為學(xué)生的“學(xué)”，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

3.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

電力電子技術(shù)課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容不斷增加，如何增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，多媒體教學(xué)存在不可比擬的優(yōu)勢(shì)。比如，教學(xué)中的各典型電路部分涉及眾多的電壓、電流波形分析，傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方式既費(fèi)時(shí)又不方便。因此，有必要制作適合本課程特點(diǎn)的多媒體課件，提高課程的教學(xué)效果。為解決有關(guān)波形演示問(wèn)題，用Flash制作了波形演示動(dòng)畫(huà)，演示時(shí)，控制角可任意選擇，各波形可連續(xù)畫(huà)出，也可點(diǎn)動(dòng)畫(huà)出，非常方便課堂教學(xué)，取得了很好的課堂教學(xué)效果。

4.開(kāi)展EDA實(shí)驗(yàn)，配合提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速普及，在教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬仿真實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充，使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過(guò)多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成，再由學(xué)生練習(xí)。通過(guò)人機(jī)對(duì)話的方式，能使每個(gè)人都能親自動(dòng)手搭接電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定。軟件Matlab/Simulink有完善的電力電子工具包SimPow-ersystem，其中有各種器件、電源、負(fù)載、測(cè)量和波形顯示元件等，可以搭建各種電力電子電路。比如，學(xué)生根據(jù)整流與有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖，自由地設(shè)計(jì)各種不同的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)選擇實(shí)現(xiàn)單相整流、三相橋式整流、三相橋式有源逆變等多種實(shí)驗(yàn)。也可通過(guò)脈沖控制開(kāi)關(guān)的閉合或分?jǐn)?，?lái)模擬晶閘管開(kāi)路故障、驅(qū)動(dòng)脈沖丟失故障等實(shí)驗(yàn)。設(shè)置負(fù)載電感Ld和負(fù)載電阻Rd的數(shù)值可以組合成多組不同負(fù)載參數(shù)的純阻性負(fù)載、感性負(fù)載等。通過(guò)軟件可隨時(shí)調(diào)整和修改元器件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響，所以調(diào)試和測(cè)量本身就是最好的學(xué)習(xí)過(guò)程。開(kāi)設(shè)了EDA實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生通過(guò)與理論課同步的軟件仿真實(shí)驗(yàn)，搞清楚了電路的工作原理、波形關(guān)系、參數(shù)條件、調(diào)試方法和可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題等。再做硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)，其思路、方法和電路分析調(diào)試能力大有提高，實(shí)訓(xùn)收效顯著。

5.多途徑提供信息，激活創(chuàng)造思維

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，電力電子技術(shù)作為弱電與強(qiáng)電的橋梁，正在與微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相輔相成快速發(fā)展，還與多個(gè)學(xué)科相互滲透，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的重要支柱。當(dāng)前的學(xué)習(xí)是基于資源的學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)書(shū)籍、報(bào)刊等都是可以利用的重要資源。充分利用這些資源，教師可以沖破單一教材的狹隘視野，獲得內(nèi)容更加豐富、形式更加多樣的教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生眼界。同時(shí)，不斷向?qū)W生提供各種有利于學(xué)習(xí)新知識(shí)的信息，讓學(xué)生在有效信息的引導(dǎo)下，在已有知識(shí)基礎(chǔ)上，一步步地建構(gòu)自己的新知識(shí)，有利于激活學(xué)生的創(chuàng)造思維。

總之，在電力電子教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合課程和學(xué)生的實(shí)際，靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段，采用模塊化教學(xué)，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既利于學(xué)生加深理解和掌握書(shū)本的理論知識(shí)，又能在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)校培養(yǎng)出的人才也更能適應(yīng)社會(huì)的需要。

參考文獻(xiàn):

［1］黃克孝.職業(yè)和技術(shù)教育課程概論.上海華東師范出版社，2001.

篇3

【關(guān)鍵詞】計(jì)數(shù)器74LS163；譯碼器74LS138；順序脈沖發(fā)生器；Multisim；邏輯分析儀

1.引言

順序脈沖發(fā)生器也稱節(jié)拍脈沖發(fā)生器，它能夠產(chǎn)生一組在時(shí)間上有先后順序的矩形脈沖。用這組脈沖可以使控制器形成所需的各種控制信號(hào)，以便控制機(jī)器按照事先規(guī)定的順序進(jìn)行一系列操作。順序脈沖發(fā)生器作為自動(dòng)控制必不可少的觸發(fā)信號(hào)在生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用，并廣泛應(yīng)用于科技、電子、化工、建筑、機(jī)械、生物、信息管理等領(lǐng)域。本文主要介紹計(jì)數(shù)型順序脈沖發(fā)生器的Multisim設(shè)計(jì)和仿真。

2.Multisim的功能和特點(diǎn)

Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的，專門用于電路仿真和設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。它將原理圖的創(chuàng)建，電路的測(cè)試分析、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個(gè)電路窗口中，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外高校和電子技術(shù)界得到廣泛應(yīng)用[1]。Multisim的主要特點(diǎn)有：

（1）友好直觀的用戶界面：元器件和測(cè)試儀器等均可直接從屏幕上的器件庫(kù)和儀器庫(kù)中直接選取，電路原理圖的創(chuàng)建、電路的測(cè)試分析和結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一電路窗口。

（2）豐富的元件庫(kù)：提供了規(guī)模龐大的元器件庫(kù)，各種元件分門別類地放在這些元件箱中供用戶隨意調(diào)用，用戶還可以建立自己的元件庫(kù)，即對(duì)自己研發(fā)的新器件編輯、修改和創(chuàng)建。

（3）齊全的虛擬儀表：有大量的儀器儀表，如萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、波特圖儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀和頻譜分析儀等。這些儀器的參數(shù)設(shè)置、使用方法與外觀設(shè)計(jì)與真實(shí)儀器基本一致，且能多臺(tái)同時(shí)調(diào)用，并可將測(cè)試結(jié)果保存，為電路的仿真提供了強(qiáng)大的保證。

（4）強(qiáng)大的分析功能：可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。

（5）順序脈沖發(fā)生器Multisim仿真方案的設(shè)計(jì)。

順序脈沖通常由計(jì)數(shù)器和譯碼電路構(gòu)成[2]。在multisim10.0平臺(tái)上創(chuàng)建由74LS163和74LS138構(gòu)成的8路順序脈沖發(fā)生器仿真電路，如圖1所示。

圖1 順序脈沖發(fā)生器的仿真電路

74LS163 是4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能，在清零端和置數(shù)端輸入電平無(wú)效的情況下，輸出端能夠累計(jì)輸入時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，輸出QDQCQBQA的計(jì)數(shù)狀態(tài)為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110至1111的循環(huán)。在本設(shè)計(jì)方案中選取74LS163的低三位即QCQBQA為有效輸出，連接至74LS138的輸入端。

74LS138為三線-八線譯碼器，在三個(gè)使能端均有效的情況下，當(dāng)輸入3位二進(jìn)制代碼CBA依次為000、001、010、011、100、101、110、111時(shí)， 8個(gè)輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7依次輸出有效電平（低電平）。

選擇Multisim中的時(shí)鐘源（Clock Source）為計(jì)數(shù)器74LS163提供時(shí)鐘脈沖輸入，設(shè)置好參數(shù)，時(shí)鐘頻率500Hz，電壓5伏。74LS138的輸出端分別接8個(gè)指示探針X1~X8，用于指示輸出電平的高低。

為了進(jìn)行順序脈沖發(fā)生器的邏輯功能仿真，引入Multisim虛擬儀器庫(kù)中的邏輯分析儀（Logic Analyzer），將時(shí)鐘源和74LS138的8個(gè)輸出端分別與邏輯分析儀的1~9輸入端相連，構(gòu)成仿真電路。

如1圖的順序脈沖發(fā)生器的工作原理：隨著時(shí)鐘脈沖源的輸入，計(jì)數(shù)器74LS163的輸出端開(kāi)始計(jì)數(shù)，低三位QCQBQA的輸出狀態(tài)在000、001、010、011、100、101、110、111間依次循環(huán)，這些輸出信號(hào)，做為三線-八線譯碼器74LS138的輸入二進(jìn)制代碼，經(jīng)譯碼后，分別在8個(gè)輸出端依次輸出低電平，即在輸出端輸出8路順序脈沖信號(hào)。

3.順序脈沖發(fā)生器的Multisim仿真結(jié)果分析

打開(kāi)Multisim軟件的仿真開(kāi)關(guān)，幾秒鐘后，看到指示探針X1~X8依次單個(gè)熄滅，說(shuō)明74LS138的輸出端Y0~Y7依次出現(xiàn)低電平，雙擊邏輯分析儀圖標(biāo)將其面板打開(kāi)，看到仿真結(jié)果，如圖2所示。

圖2 仿真時(shí)序圖波形

圖2中，由上至下，依次是時(shí)鐘脈沖

信號(hào)、74LS138的八個(gè)輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7的信號(hào)波形。從左至右觀察圖2可看出：第1個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK 上升沿到來(lái)后，譯碼器輸出端Y0輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為000）；第2個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK 上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y1端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為001）；第3個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y2端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為010）；第4個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y3端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為011）；第5個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y4端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為100）；第6個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y5端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為101）；第7個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y6端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為110）；第8個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK上升沿到來(lái)后，譯碼器的Y7端輸出寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（此時(shí)計(jì)數(shù)器74LS163的低三位輸出為111）。

經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)作用后，順序脈沖發(fā)生器的8個(gè)輸出端各完成一次順序脈沖的輸出，如此循環(huán)，可見(jiàn)，仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和順序脈沖發(fā)生器的功能一致。

4.結(jié)束語(yǔ)

順序脈沖發(fā)生器在生產(chǎn)生活的很多領(lǐng)域尤其是自動(dòng)控制領(lǐng)域起著必不可少的重要作用，也是數(shù)字電路課程中重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，由于受到普通實(shí)驗(yàn)儀器的限制，現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器，無(wú)法同時(shí)觀測(cè)多路波形，所以無(wú)法對(duì)順序脈沖發(fā)生器的工作波形進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用 Multisim 軟件仿真有效地解決了這一問(wèn)題。

本文的仿真電路中，用邏輯分析儀，以時(shí)序波形圖的形式顯示順序脈沖發(fā)生器輸出狀態(tài)，可直觀觀測(cè)8路輸出信號(hào)的狀態(tài)變化過(guò)程及變化與時(shí)鐘脈沖信號(hào)邊沿的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

參考文獻(xiàn)

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