通信电子电路论文(精选5篇)

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摘要

2加强教学内容和其它相关课程的联系,提高教师教学水平 首先,通信电子电路作为高校中讲授通信电路基本组成和工作原理的课程,与高等数学、低频电子线路、信号与系统、通信原理等多门课程的知识体系都存在一定的交叉。在理论教学中兼顾必要的理论知识讲解,重视…

通信电子电路论文(精选5篇)

通信电子电路论文范文第1篇

1通信电子电路教学改革的必要性

通信电子电路是通信、电子、测控等专业的一门重要的专业基础课程。它的主要内容包括:小信号调谐放大器,高频调谐功率放大器,正弦波振荡器,振幅调制及其解调,振幅调制及其解调,角度调制及其解调,混频器,变频器,锁相环路等。课程涉及的知识面广,与许多课程联系紧密,理论性强,内容较为抽象,实验难度大,授课时间少;它不仅要求学习者掌握好低频电子线路理论和电子器特性的相关知识,而且要求学习者具有较好的非线性数学分析能力[2~3]。本文结合学校自身的情况和要求,对通信电子电路实践教学遇到的部分问题提出改革的建议。

2加强教学内容和其它相关课程的联系,提高教师教学水平

首先,通信电子电路作为高校中讲授通信电路基本组成和工作原理的课程,与高等数学、低频电子线路、信号与系统、通信原理等多门课程的知识体系都存在一定的交叉。在理论教学中兼顾必要的理论知识讲解,重视实际应用的同时不拘泥教材内容,适当引入新知识,摒弃目前不常用的知识,授课过程中避免进行繁琐数学公式的推导,重点突出对通信电子电路概念的物理含义的理解和电路工作基本原理的理解以及通信电路实际应用的学习,从而达到授课事半功倍的良好效果。对于通信电子电路课程存在:课时少、课程涉及内容广、理论较复杂、概念抽象、内容理解困难等问题,教师不仅需要对通信电子电路的课程教学内容进行相应的更新和优化,而且需要提高教师的教学理论水平和加强教师实践环节教学能力。本着“理论和实践相结合”的理念,强调理论教学的同时注重教学过程中的实践环节,不仅能提高学生的学习积极性,而且能促进和强化学生对理论知识的掌握。

3重视电子辅助设计的创新教学,提高学生动手能力

通常在实验教学过程中,验证型实验为主,缺少创新实验。通常学生根据实验目的,实验电路,仪器设备和较详细的实验步骤,通过实验来验证通信电子电路的有关理论知识,最终达到巩固基本知识和基本理论目的。由于实验通常在实验箱中完成,受到元件和实验箱电路的限制,一般给学生提供的创新实验空间很小,通常学生实验的积极性不是很高。根据多年的教学经验和目前通信的快速发展趋势,我们编写了实用的通信电路仿真软件实验教材。通过EDA软件工具,学生可以在计算机上搭建实验平台,对通信电路进行设计、仿真、调试和性能评估,实验内容形象、生动、易懂,学生学习兴趣得到提高,学生的思维得到开拓。通过软件的使用,学生不仅在有限的时间内轻松巩固通信电子电路的理论知识,而且培养了实际的动手能力。同时我们可以将仿真实验与传统实验结合起来,在传统实验前,让学生根据传统实验的具体要求,先使用软件工具对实验电路进行仿真,初步了解本次实验的原理和基本内容,然后在本次实验做的过程中,比较仿真与本次实验中的现象和数据的差别,积极分析产生差别的原因,通过传统实验与仿真实验相结合,充分利用各自的优势,相互弥补各自的不足,学生解决通信电路问题的能力和实际制作通信电路的能力得到了提高,同时理论知识得到了巩固和升华。

4侧重教学和实训紧密结合,加强教学相长

学生完成了整个课程理论课程和实验课程后,我们安排了通信电子电路课程设计的教学内容对学生进行的综合性实践训练,目的是为了提高学生实践能力。在为期两周的综合性实践训练的课程中,我们要求学生在所学的通信电路的基本原理和基本单元电路基础上,紧密联系实际,自己动手搭建通信电路系统。在课程设计过程中,我们坚持以学生为本,主张学生自拟题目,指导老师审核,或者指导老师提供一些难度适中的参考题目由学生选择。在整个课程中,学生首先通过系统的功能框图画出相应的电路原理图,其次运用EDA仿真软件进行电路设计和电路性能的分析与仿真,最后使用元器件搭建相应的硬件电路,实现系统功能。通过通信电子电路课程设计,学生能够掌握所学各环节知识,同时具备了对通信电路的较高的分析能力、设计能力和评估能力。同时学生的分析问题、解决问题、设计电路的能力有质的飞跃,从由元件到电路,最终达到了系统级的认识。通过对通信电路的设计、搭建和调试,学生会遇到理论教学中,甚至实验环节中一些意想不到的许多实际问题,通过和教师共同积极的解决这些实际问题,不仅提高学生的电路设计能力及工程应用能力,而且加强了教师的指导能力,实现了教学相长。

5参加全国大学生电子设计竞赛,培养学生创新能力

全国大学生电子设计竞赛与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合,竞赛内容既有理论设计,又有实际制作,以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。我校通过参加了4届全国大学生电子设计竞赛,取得了傲人的成绩,培养了一大批既有扎实的理论知识,又有较高实践创新能力的大学生,同时促进了学校的教学改革和实验室建设工作。

通信电子电路论文范文第2篇

【关键词】振荡电路 单调谐回路 仿真

1 引言

电子线路是电信、通信专业的重要基础课。目前的教学,主要采用理论教学、实验箱连线的方式。但该课程内容和概念多,电路复杂且大多为非线性,而实验只是验证性的连线,学生缺乏感性认识,设计电路的意识和能力差。引入仿真软件,可弥补理论教学中的枯燥抽象,增强感性认识,激发学习兴趣,提高教学效果。本文采用multisim对LC电容三点式振荡电路和单调谐回路谐振放大电路进行了仿真研究。

2 仿真研究

2.1 电容三点式LC振荡器

下图1为电容三点式LC振荡器电路,C1是旁路电容,C2是隔直流电容。W1用以调整振荡器的静态工作点(主要影响起振条件);K1、K2、K3用来改变C3,K4、K5、K6用来改变C4,从而改变电压反馈系数;K7、K8、K9用来改变R5,从而改变回路谐振电阻;K10、K11、K12用来改变C5,从而改变振荡频率,亦改变耦合程度。

从仿真图2可看出,在电流2.281mA时候,输出波形为4.04Hz。同理通过方针实验改变静态工作点,负载电阻R5,耦合电容C5,分压比C3/C4也会对起振条件产生相应的影响,即输出的波形幅度会发生变化。

2.2 单调谐回路谐振放大器

单调谐回路谐振放大器实验电路如图3所示。C3用来调谐,K1、K2、K3用以改变集电极电阻,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。K4、K5、K6用以改变射极偏置电阻,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。

从仿真图可看出,在输入频率为6MHz、幅值为20mV正弦波的时候,输出近似于40Mv,其输出波特图可以通过波特仪得出,是一个带通滤波器,通频带内非常平缓,通过仿真方法,可以直观的看到其选频特性,随着输入幅度的变化,可以实时的得到输出的变化,从而可以有效地求出谐振放大器的放大倍数。

3 结论

通过以上两个典型通信电子线路的仿真,能够证明仿真在教学中的重要性。通过生动直观的波形仿真和灵活快捷的参数设置使学生加深对理论知识的理解,又可提高学习兴趣和设计能力。引入仿真软件,不仅可以解决该课程理论枯燥抽象、实验室元器件的限制等问题,还可突破时间和空间的限制,提高学生的实践能力。在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠,且具有逼近真实电路的效果。

参考文献

[1]刘佳.由高频正弦波振荡器的仿真谈Multisim仿真软件在“高频电子线路”教学中的应用[J].科教文汇,2012.3(9).

[2]辛修芳.计算机仿真在高频电子线路教学中的应用[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2010.28(2)

[3]李松松.基于Multisim的电子线路设计与仿真[M].陕西:西北农林科技大学出版社,2014.

[4]刘国华.通信电子线路实践教程-设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2015.

作者简介

王朋朋(1980-),女,山东省青岛市人。硕士研究生学历。现为青岛工学院信息工程学院讲师,主要研究领域为电子通信等相关。

王学玲(1978-),女,山东省青岛市人。硕士研究生学历。现为青岛工学院信息工程学院讲师,主要研究领域为电子通信等相关。

通信电子电路论文范文第3篇

关键词:电路暂态;交叉口;交通流;拟合优度检验

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.198

0 引言

近年来,交通拥挤已成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一。交通拥挤不仅使道路通行能力降低、行车速度下降、交通延误增大、燃油消耗量增加,同时还造成了巨大的经济损失和严重的环境污染。交通拥挤使城市车辆运行速度降低,出行时间延长,这直接增加了汽油消耗等物资成本和出行时间成本,从而降低了社会经济运行效率,带来严重的经济损失。拥挤很大程度上是由于路网交通流量分配不均造成的,挖掘现有的交通道路通行潜力将是很好解决目前拥堵问题的重要途径。交通道路的通行能力包括路段通行能力和交叉口通行能力。而交叉口作为间断交通流设施,使其成为整个交通系统中的短板,其通行能力直接影响道路通行能力的大小,因此对交叉通流特性进行研究对提高道路通行能力具有十分重要的意义。

目前,国内外对于交叉通流特性的研究已有诸多成果[1-7],主要包括车辆跟驰模型(Car Following Models)、元胞自动机交通流模型(Cellular Automation Models)、流体力学与运动波理论(Boltzman-like theory)和车辆排队理论(queueing models)。车辆跟驰模型将车辆看做离散的质点,进行交通流刻画;元胞自动机模型⒔煌流进行时间(步长)和空间(元胞)离散化,用离散化的方法,提高交通流刻画的精度;流体力学模型将交通流看成是一个连续的整体,掩盖了车辆质点的特性,有利于交通流整体特性的刻画;车辆排队理论将概率的概念引入交通流特性刻画中,能够更好地模拟随机因素对交通流特性的影响。文献[8]基于现有优化速度模型和广义力模型构建模拟系统对信号交叉口的停车跟驰行为进行仿真,提出考虑信号灯作用的跟驰模型;文献[9]以右转机动车和直行自行车为对象研究了交叉口混合交通流元胞自动机模型;文献[10] 以非机动车集群通行和压缩特性为基础,基于流体力学中的气流分析理论建立了非机动车压缩交通波模型;文献[11] 以相邻信号交叉口的最大排队长度为研究对象分析了时空协调指数对相邻信号交叉口最大排队长度的影响规律;上述文献虽然深化了交通流的研究内容,但仍然是基于传统理论展开的研究。

本文从城市路网与电路网络的相似性出发,研究基于电路暂态理论的城市道路交叉通流模型,然后利用上海市城市道路交叉口的实测数据对模型的适用性进行验证。

1 将电路暂态理论应用于城市道路建模的可行性分析

1.1 电路产生暂态的原因

对于包含至少一个储能元件的电路而言,当电路的结构或元件参数发生改变时(例如,电路中电源或无源元件的断开或接入,信号的突然注入等),可能使电路改变原来的工作状态,而转变到另一个工作状态。但这种转变需要一定的时间,不可能瞬间完成,这样就产生了暂态过程。从能量的角度来看,暂态过程的前后,储能元件的能量分别为和且,能量变化量为,功率,如果在一瞬间电路中的能量有的变化,即,那么将趋向无穷大,但是在物理上任何装置都不可能有无穷大的功率,因此能量的变化不可能在一瞬间完成,即能量不能突变,这才是电路产生暂态的根本原因。同样的,对于有一定车辆聚集的城市路网而言 ,想在一瞬间完成车辆的转移也是不可能的,必须经过一定的过渡时间,即路网也存在暂态过程。因此,从能量变换角度而言,将电路暂态理论应用于城市道路建模是可行的。

1.2 电路网络与城市路网的物质组成

在一定范围内, 电路网络与城市路网都由流动的物质构成,只是观察到的体量大小不同。在电路网络中电荷是最小的物质构成,电荷的流动形成了电流;在城市路网中,车辆是最小的物质构成,车辆的流动形成了交通流。此外,电流是沿着导体进行流动车流在道路范围内行驶。所以从研究对象的最小单元与研究的范围基本相似。

在导线中移动的是电子,为了方便,习惯上以正电荷的移动方向为电流方向。电流是一个较通常情况下电作用表现形式,更为细微的理解则是电子流。物理学家霍尔证实导线中导电的是带负电的自由电子而非正电荷,当自由电子受电压时,即可产生电子移动,形成电子流,即电流,如图所示。可以看出,图中的负电子的主要移动方向是同一个方向,这如同交通流中的单向行驶的道路车流的移动。

1.3 电流与交通流的产生原因

对于一段两端不存在电势差的导体,其中存在很多可移动的自由电子。虽然这些电子并不束缚于任何特定原子,但都束缚于金属的晶格内。甚至于在没有外电场作用下,因为热能(thermal energy) ,这些电子仍旧会随机地移动。但是,在导体内,平均净电流是零。挑选导线内部任意截面,在任意时间间隔内,从截面一边移到另一边的电子数目,等于反方向移过截面的数目。即,导体中没有电流产生。当导体两端有电势差时,自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。同样的,在城市路网中,由于道路的使用者大都怀有出行的欲望购物、工作、娱乐等目的,从而形成到达出行目的地的一种趋势,形成移动势差,这种势差就是人群的流动的主要原因,形成人群流动。由于出行工具的选择,形成车流等,也就是造成交通流动存在的根本原因。

此外,文献[12]论证了电阻与路阻的相似性以及驶离交叉口的交通流具有脉冲特性,综合前文的分析,证明将电路暂态理论应用于城市路网建模是可行的。将城市路网元素进行电路化抽象,结果见表1。

2 基于电路暂态理论的十字路通流模型

2.1 建立模型

在上一章论证了将电路暂态理论应用于城市路网建模的可行性,接下来将建立具体的模型 。如图1(a)所示是一个基本的十字交叉口,包含两股相交的车流,假设车流方向分别由A到B 和由C到D;信号灯为两相位控制,则其电路模型如图1(b)所示。

在图1(b)中,开关为联动开关,如图所示,开关K1与触点1连接,开关K2与触点2连接,此时表示从A到B方向为绿灯,车辆处于放行状态,电容C1放电;从C到D方向为红灯,车辆在停车线前排队,电容C2充电。信号转换后,即A到B方向为红灯,C到D方向为绿灯,此时电路中的联动开关重新连接,使开关K1与触点2连接,开关K2与触点1连接,电容C1充电,电容C2放电。这样的设计就能够满叉口车流随着控制信号的变化而启动和停止的过程。

2.2 模型解析

A到B方向与C到D方向的启动和停止过程相同,仅在时间上有一定的错位,现选择 其中的一个方向来进行解析,单方向的交叉口模型如图2所示。

3 算例分析

3.1 数据采集及数据处理

课题组于2016年9月的某个工作日对上海市杨浦区周家嘴路与隆昌路交叉口进行了调查。为了消除高峰时段的拥堵对结果产生不良影响,选择在平峰时段进行调查,调查时间为9:30至11:30。调查内容包括交叉口的信号配时和交通流释放情况,用录制视频的方法对现场数据进行采集。数据采集表如表2所示。

由于不同车型占据的道路空间各不相同,故需要对其进行折算,按照小客车为标准,各车型折算系数如表3所示。

在调查期间周家嘴路隆昌路的信号配时如图3所示。

3.2 模型拟合

从图8可以看出,流量在最初的几秒迅速增加,在12s时到达峰值,而后缓慢减小,在周期末逐渐减小为零。这和城市道路交叉口的流量特性十分吻合,直观的说明了本模型的适用性。

4 结论

从电路暂态产生的原因、电路网络与城市路网的物质组成以及电流与交通流的产生原因三个方面分析了将电路暂态理论应用于城市路网的可行性,并据此建立了城市道路交叉口的理论模型。利用电路暂态理论对模型进行解析,结合课题组在周家嘴路隆昌路路口采集的数据,完成模型参数的标定并进行了拟合优度检验。结果表明,基于电路暂态理论的城市道路交叉口模型能够准确的反映出交通流的特性,且具有较高的适用性,该研究拓展了交通流研究的广度。

参考文献:

[1]Greenberg,H. An analysis of traffic flow[J]. Operation Research,1959(07):78-85.

[2]Chandler R E ,Herman R ,Montrol E W. Traffic dynamics: studies in car-following[J].Operations Research, 1958, 1(02):165-184.

[3]K Nagel,M scheckenberg.A Cellular Automaton Model for Freeway Traffic[J]. J.Phys.I France, 1992(02):2221-2229.

[4]Lighthill MJ, Whitham GB.On Kinematic Waves.II.A Theory of Traffic Flow on Long Crowded Roads[J]. Proceedings of the Royal Society of London,1995,229A(1178):317-345.

[5]王殿海,祁宏生,李志慧.信控制下的路段行程时间[J].吉林大学学报(工学版),2010(03):655-660.

[6]杨远舟,毛保华,张建鹏,高利平,陈绍宽.基于元胞自动机模型的快速公交信号优先仿真研究[J].中国公路学报,2010(05):90-95+106

[7]齐驰,侯忠生,贾琰.基于排队长度均衡的交叉口信号配时优化策略[J].控制与决策,2012(08):1191-1194+1200.

[8]于少伟,史忠科.信号交叉口集聚车辆跟驰模型[J].中国公路学报,2014(11):93-100.

[9]张兴强,汪滢,胡庆华.交叉口混合交通流元胞自动机模型及仿真研究[J].物理学报,2014(01):90-97.

[10]陈峻,王紫.考虑路边停车带影响的非机动车压缩交通波模型[J].哈尔滨工业大学学报,2013(06):114-118.

[11]王进,白玉,杨晓光.关联信号交叉口排队长度计算模型[J]. 同济大学学报(自然科学版),2012(11):1634-1640.

[12]王殿海,赵志宏.模拟电路系统研究网络交通流特性的思想与方法[J].系统工程理论与实践,2002(09):107-111+144.

[13]电路.邱关源[M].北京:高等教育出版社,2006.

[14]王重,刘黎明.拟合优度检验统计量的设定方法[J].统计与决策,2010(05):154-156.

通信电子电路论文范文第4篇

关键词:技术应用型;通信电子线路;课程体系扩展教学

作者简介:杨宇(1976-),女,工程硕士,上海电机学院通信工程系讲师

通信电子线路课程是电子、信息类相关专业重要的专业基础课,有很强的理论性、工程性和实践性,对于技术应用型本科院校学时压缩、学生基础薄弱、技术技能要求高等矛盾,笔者在不断地思考和探索,提出以下改进措施。

一、课程体系扩展教学

通信电子线路不仅是电子信息学科的一门专业课程,而且与学科中众多课程有着密切相关的联系。比如,电路分析和模拟电子线路课程为通信电子线路提供了电路分析的知识基础,信号与系统课程为其提供了信号分析的基本方法,同时通信电子线路又是通信原理课程的基础。此外,通信电子线路还与高等数学、大学物理、电磁场与天线等课程有着必然的联系。如果相关基础课程没有掌握,学习通信电子线路课程就一定困难重重。应用型本科教学对理论教学没有传统的本科教育的要求高,学生学习知识不能很好地融会贯通,只在该课程的立场上理解问题,这导致学生在学习通信电子线路课程时感觉压力很大。课程体系扩展教学就是在讲课过程中,帮助学生建立各课程之间的联系,以一个学科体系为背景,让学生建立课程的知识架构,理解学习内容。在进行通信电子线路课程的教学中,适时对基础知识回溯教学,引导学生用已学基础知识解决通信电路问题。同时,在通信电子线路教学中,讲述实际应用可以帮助学生展望后续课程的教学内容,提高学生对通信电路的认识和实用掌握。在教学中,提出课程体系的概念,能帮助学生全面了解学科的研究内容和未来的方向,为学生指明学习的方向。

二、具体措施

1.精炼基础,引导引入

由于学生课程基础不牢,所以教师要在教学中用精炼有效的描述带学生复习回顾基础知识,并正确引导学生运用基础知识理解分析通信电子电路的知识点。比如,在笔者讲述谐振回路的过程中,对于电路中的电阻、电容、电感的参数等,从其高频应用的模型进行介绍,并结合电路分析课程中三者的特性;在讲解高频小信号谐振放大电路时,先复习模电中基本放大电路的结构和分析方法,总结知识要点,展示其与高频放大器之间的相同之处,引出高频放大电路的学习知识点,使学生可以很快进入学习状态。

2.引问题,重结论

通信电子线路课程知识点分散,理论性强,又对基础要求高,对于应用型本科学校的学生来说,一直是难点。要解决这个问题,就需要先缓解学生心中的畏难情绪。在教学中,教师要多设计一些具有启发性的有趣问题,让学生在思考中学习,激发学生的学习兴趣。同时,在讲解问题的过程中,尽量避免冗长的公式推导,重要的是问题的结论,要能形象地描述出结论,持续激发学生的学习兴趣。比如,怎么理解LC回路的谐振状态?LC回路失谐是呈现什么特性?在讲解时,公式的推导很多,学生懒得看或深究,实际谐振状态就是回路输出参量最大时的状态,可以结合小学自然课上桥梁共振的现象,帮助基础不扎实的学生理解和掌握谐振的结论。讲失谐时回路是容性还是感性,由于学生基础不扎实,容易混淆,可以并联回路为例,讨论电容、谐振电阻、电感三条之路并联,可以理解为不同的频率信号选择不同的三条路,频率较低的选择电感,频率较高的选择电容,频率适当的(谐振频率)选择电阻通道,这样学生就较易理解这部分的结论。

3.合理运用现代化教学手段

计算机仿真技术迅猛发展,对于电路设计领域具有开拓意义。在通信电子线路课程的教学中可以适当运用此技术,在课堂上展示通信系统模块电路的运行和结果,加深学生对内容的理解,提高教学效果。通信电子线路作为电子信息相关专业的专业基础课,地位毋庸置疑。笔者结合自身多年的教学工作,不断探索适合的教学方法,希望对课程改革有一定促进作用。

参考文献:

[1]李萍.高频电子线路课程教学的思考与改革探索[J].科技与企业,2014(9).

[2]于效宇,刘艳.高频电子线路广义教学法的探索[J].黑龙江教育(高校研究与评价版),2015(1).

通信电子电路论文范文第5篇

大学生电子设计大赛是目前大学生关注的比赛之一,如何提高学生比赛成绩,是每个指导教师、参赛学生一直共同关注的重点。本文根据电子大赛期间,学生在完成电路时候经常出现的问题,指出赛前培训的重要性,提出赛前需要通过对学生进行理论培训,电路设计、电子器件认识、电路焊接工艺,来提高学生设计电路、实现电路的能力,以使学生在比赛中获得更好的成绩。

关键词:

电子大赛;理论培养;焊接工艺

一、导论

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,是主要面向全国电子类学科大学生赛事,目的在于推动教学改革、培养实用型人才,同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力,为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来,一直备受全国高等院校和学生的重视,被认为国内“含金量”最高的比赛之一,比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中,也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛,比赛时间为4天3夜。比赛期间[1],同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想,确定设计方案,进行分工协作,以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导,参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题,队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广,包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路,几乎包含了电子类专业所有的专业课程,没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识,很难在短短的4天中完成比赛,赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩,已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容,对学生的培训可以从几个方面进行考虑,主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。

二、理论培养

良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2,3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同,对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上,需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理,如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用,其数值变化对电路的影响等。例如,三极管的三个工作状态饱和、截止、放大,如何设计参数,使其工作在不同的工作状态,实现所需要的功能,这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而,电子大赛比赛时间一般为9月初,大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课,从所学习的课程上可以看出,完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系,大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象,这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识,以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多,单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识,并且,学生习惯于考试的方法学习,对于电路的设计,几乎没有任何经验,很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平,学校应该组织在电路设计上有经验的教师,对参赛学生进行辅导,以加深对理论知识的认识与理解。

三、电路设计训练

普通高等学校课程体系建设上[4],受到高等学校师资、投入等各方面的影响,电子类的教学还是以理论授课为主,同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节,学生对电路的认识还停留在实验上,很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计,不知道如何从何处入,这就需要从简单的电路设计入手,培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路,是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的,它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知,无论多么复杂的电路,都是由简单的单元电路组合起来,实现复杂的电路功能,因此,根据学生所掌握的本科知识,先给出若干单元电路题目进行设计,如加法器、振荡器、乘法器等电路设计,让学生自行设计。随着软件技术的发展,已经存在一些电路仿真软件,如EWB、Proteus等,学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现,验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真,不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现,也可以降低成本,同时学生也可以很容易修改参数,观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用,这在实物电路中是很难实现的。

四、电子元器件的认识与焊接工艺

电路设计采用仿真软件实现,可以对学生起到一个锻炼作用,但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离,我们必须把仿真电路转换成实物电路,才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说,首先培养学生对电子元器件的认识,如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识,如何分清三极管、二极管的管脚;认识常用的运放芯片,比如OP07等,对于比较不熟悉的芯片,学会如何查找芯片的参数,芯片输入的电压范围等,以便用于在设计电路的时候可以依据参数,选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次,电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因,经过了2~3天的电路设计及仿真实现,学生基本上完成电路设计,在实现作品的时候,学生焊接完的电路板,经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况,甚至无任何信号输出,电路的焊接往往是出现问题的主要原因,虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作,即使比赛结束前可以正常工作的电路,到了比赛现场测试的时候,也经常会出现电路无法正常工作,或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多,焊接技术不过关是常见的原因,由此,需要加强对学生平时对焊接工艺的训练,提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外,熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行,而常用的仪器种类有分为很多种,国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识,在紧张的比赛环境中,顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情,因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法,掌握仪器面板每一个按钮的英文含义,熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后,即使遇到不熟悉的仪器,也可以很快学会使用方法。

五、赛前模拟练习

实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛,因此,每年电子大赛的题目大致包括几个方面:电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训,参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下,参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人,比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计,如果在比赛配合出现问题,则有可能导致在规定时间内无法完成比赛,指导教师可依据学生掌握知识的情况,对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长,负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的,学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中,会出现各种问题,一般来说,即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情,这些问题出现在赛场上,只能依靠学生自己解决问题,对于对电路的初学者来说,这种问题也是经常发生,焊接的电路也很难一次成功,学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路,当某一部分电路出现问题的时候,首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确,确信电路设计正确后,再依照电路图检查电路连线问题,如果都没有问题,则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉,清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数,以判断电路出现的问题所在。

六、结论

本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训,以提高学生参加比赛的成绩。但是,毕竟比赛各种意外都会发生,在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品,即使参加培训的学生也会由于经验不足,参数设计等问题等会有很多意外发生,影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的,只有打下深厚扎实的基础,才能在比赛中取得良好的成绩。

参考文献:

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