时间：2022-11-20 09:39:17
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。依据能力目标的不同，可以划分不同的任务类型，并据此确定任务目标，设计任务结构。
关键词：模拟电路电路设计教学模式
以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来，由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性，逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的，因此，任何数字化系统都包含有模拟电路部分，模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是电子工程、电气工程、自动控制、通信等涉电类专业的核心课程之一。
模拟电路课程的重要性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言，模拟电子技术都处于较为底层的位置，通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习上述专业几乎所有其它专业课程的基础。
模拟电路是教学难度相对较大的课程。其学习的困难性在于，学生是第一次接触以半导体器件为核心的有源电路；模拟电路“数字化”、结构化程度低，表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂；模拟电路的工程技术方法很难实现程序化，常常需要依赖经验知识解决问题。
电路设计是电子技术人员的工作邻域和具有典型性的工作过程，模拟电路设计过程相当完整地体现了模拟电路技术应用能力的内容和要求。构建基于模拟电路设计的学习任务，依据设计工作过程组织教学活动，能够较好地实现培养模拟电子技术应用能力的教学目标。
1、工作过程、能力与任务类型
一个较完整的电子系统电路设计的工作过程，包括：技术指标分析，方案设计，单元电路设计与参数调整，电路综合联调与性能测试。通过对模拟电路设计工作内容和过程的分析，完成电路原理设计过程必须具备的、应由模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。因此模拟电路课程的学习任务有4种类型：识读电原理图和技术资料、单元电路设计与电路综合、计算机仿真测试、编制设计文件。
单元电路设计与电路综合是基本任务，它引领其它类型任务和整个项目的实施完成。
不同类型的任务可以根据设计任务的需要和本身的复杂程度，作为单独的任务存在，与相关的设计任务共同组成学习项目，也可以作为完成设计的准备知识存在于设计任务之中。例如，反馈放大器设计可以作为一个学习项目，由识读反馈放大电路原理图、反馈放大电路性能分析、反馈放大电路设计3个关联的任务组成。
识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力。电路设计，特别是在原理设计和电路结构设计时，极少原理性的创新，绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合，这种改进和组合需要阅读已有的设计资料，借鉴他人的技术经验和成果；为提高电路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在电路中采用新出现的电子元器件，例如集成电路芯片，需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和技术文件对于形成和提高电路设计能力具有基础性的意义。
目前，电子电路计算机辅助设计（EDA）包括电子工程设计的全过程，例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程设计中有着不可替代的重要作用，是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模拟电路课程的学习任务中，主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制设计文件等工作。
在电路设计的实际工作过程中，编写设计文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有设计文件，无法进行初步设计完成以后的后继工作。对于学习任务而言，编写设计文件，是一个总结和提高的过程，有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。设计文件也是判断和评价项目或任务完成情况的重要依据。
2、任务目标
(1)电路识读任务，是对针对设计任务收集技术资料（主要是可供设计参考的电路）并进行分析，属于电路设计的准备工作，任务的目的是为完成设计任务建立必要的知识储备。大致分为互相关联的3个层次：1)识别元器件符号、功能和主要技术指标。依据符号识别电路中的元器件是读图的基础，作为专业入门课程，对此应该给与一定程度的注意，要能够识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件，往往可以判断电路的功能。2)区分电路单元，判断电路功能。较复杂的电路系统都由单元电路构成，功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路，例如放大器可分为输入级、中间级和输出级；稳压器可分为整流和稳压部分。对部分电路功能的分析，得出对整个系统功能的判断，并作为下一步工程估算的基础。3)指出电路的结构特点，估算分析电路技术指标。分析电路形式与结构，可以得出电路大致的技术性能指标，定性判断元器件参数对电路性能的影响。例如对放大器输入级、输出级电路形式和结构的分析，可以大致得出放大器的输入、输出特性；对中间级的分析，可以大致判断放大能力；依据级间耦合方式，可以判断放大器频率响应范围；甚至电源电压也可以据以分析放大器输出信号幅值。
(2)设计任务目标包括典型单元电路设计与电子线路综合设计，在定性分析的基础上实现定量估算，自顶向下完成初步的设计。依据设计工作过程，可以分解为以下阶段目标。1)正确理解任务要求，分析各项技术指标的含义。仔细研究任务的工程背景和要求，正确分析和理解各项技术指标的含义，分析实现任务要求的技术途径，这是完成设计的前提条件。2)设计总体框图，分配技术指标。参考与任务相同或相近的电路方案，选用能够满足技术指标要求的核心器件，完成方案论证。对于同一个任务，实现的方案可以有多个，应具备将不同方案加以分析、比较的能力，从中确定一种相对较优的方案。
依据选定的方案按照功能划分成若干个互相联系的模块，将技术指标和功能分配给各个模块。3)单元电路设计。依据模块的功能和技术指标要求，参考典型电路，确定电路结构，计算元器件参数完成单元电路的初步设计。4)仿真测试。模拟电路，比如放大器、滤波器等的参数比较繁琐，需要进行多次调整才能达到技术指标要求。要能够在计算机上对单元电路仿真测试，修改电路参数，观测性能指标，直至满足技术指标要求。5)电路联调，测试技术指标。在单元电路完成逐步设计的基础上，通常依据信号流向，逐级完成级联和调试直至全部电路调试完成，系统技术指标达到设计要求。这个过程是电路综合的过程，也可以在计算机上模拟仿真实现。
(3)仿真测试调整任务的目标是在电子电路设计过程中实现较为精确的量化分析。其作用主要表现在3个方面。[3]1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性，进而对构成系统的各单元电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。2)电路特性的优化设计。分析恶劣温度条件下的电路特性，计算分析器件容差对电路的影响量，用于确定最佳元器件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度，实现电路的优化设计。3)实现电路的模拟测试。电子电路的设计过程中大量的工作是元器件参数计算、各种数据测试及特性分析。在工程估算的基础上，通过仿真测试与分析加以调整，能有效提高设计工作的效率。4)技术文件编写要求在完成电路设计的同时编写尽可能详细的符合工程标准的技术文件，包括方案设计说明、原理框图、电原理图、原理与技术说明、元器件参数计算、技术指标与特性测试数据、元器件清单等。
3、任务结构及实施
一个典型的电路设计任务由工程背景描述、任务要求、基础知识学习、设计方法与步骤、电路设计等学习单元组成。
3.1工程背景描述
工程背景描述的内容主要包括电路功能、工程应用背景、技术发展背景介绍。工程背景描述的实质是“提出问题”，工程背景描述尽可能选择具有典型性的电子工程问题为实例，解决关于学习目标的问题。
3.2 任务要求
设计任务必须具备明确的工程应用背景，必须提出具体的设计要求（技术指标）。例如交流放大器设计任务，应明确提出工作频率、信号源、输出特性、输入特性、工作稳定性等要求等技术指标。提出任务要求，应依据由浅入深循序渐进的原则，从体现基本功能的一两个技术指标开始，逐步增加技术指标数量，提高设计难度。
3.3基础知识学习
基础知识学习包括任务分析、相关理论知识学习、参考方案与参考电路分析及相应的基础练习等。基础知识的学习包括理论知识、技术知识、经验知识和经验技能的学习。理论知识是重要的，因为它是能力的组成部分，同时对于学生的发展能力起到更为持续和关键的作用。在工程实践中学习和使用的理论知识才能被真正掌握并形成能力，因此应该以实现电路设计任务为依据，确定理论知识的学习内容和学习深度，力求将理论与实践、数学方法与物理概念更紧密地结合起来。
提供设计参考的电路必须是工程电路，但学习是一个循序渐进的过程，基础知识的学习会使用原理电路为学习对象，原理电路不能仅有电路结构和元器件标号，也要标注元器件主要参数，使学生在定性分析阶段就能对电路参数有直观的影像，逐步建立数量观念，这对于初次接触模拟电路的学生是十分重要的。
3.4设计方法与步骤
不同功能和结构的电路，具体的设计内容、方法与步骤各不相同。甚至同样功能的电路，技术要求不同，设计时考虑的重点、设计依据、电路结构等均有区别，但工程估算是贯穿整个设计过程始终的基本方法。
以反馈放大器为例，设计步骤如下:
选择反馈组态，选择反馈深度，选择反馈级数，确定放大级数，确定输入级、中间级、输出级的电路结构，计算电路参数，仿真测试和参数调整。容易理解，上述步骤都必定建立在必要的工程估算的基础之上。
3.5 电路设计
这是学生在相对独立的情况下，完成电路设计的过程。尽量采用与前面4个学习单元及撰写设计文件交叉进行的方式实施。
不同类型的学习任务，其结构不尽相同。但区别主要是在(4)、(5)两部分。
不同类型的学习任务以“定性分析、工程估算与仿真测试调整相结合”的方法实现。
4、结语
电路设计在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算，依据模拟电路原理设计过程构建学习任务，组织和实施教学过程，不仅能够有效控制理论知识学习深度，促使学生较为自主地获取经验知识，并在获取知识的同时实现知识转换为技术应用能力，更有利于实现培养学生模拟电路技术应用能力的教学目标。
参考文献
[1] Sergio Franco.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安交通大学出版社,2009.
[2] 谢自美 等.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社,2006.
[3] 赵世强 等. 电子电路EDA技术[M].西安电子科技大学出版社,2000.
[4] M.Herpy.模拟集成电路[M].高等教育出版社,1984.
【关键词】电子技术 电路原理图 技校 识读教学
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2012）24-0178-02
一 针对技校学生学习现状，激发学识图兴趣
技校学生入学时，多数学习基础差，理论学习能力较低，缺乏学习动力，对理论知识的学习有一种抵触和畏难情绪，尤其是遇到电子技术中的电路图更是无从下手。针对这一现状和这门课的实际教学情况，在教学中可以选择一些生活中常见的电路图实例，如扩音器、直流稳压电源、助听器、简易数字钟、门铃、收音机等，通过展示这些产品和相应的电路图，告诉学生：通过学习，掌握基本电子元件和电路原理图的识读，弄清原理，这些产品都可以通过自己动手制作出来。从而激发学生的学习兴趣，使他们从开始的厌学到想学再到主动去学。
二 采用模块式教学，让学生容易接受
电子技术基础一体化教学主要有模拟电子和数字电子两大模块。在电子制作项目中学生对识读电路原理图有困难，因此，有必要提高他们在识图技巧方面的能力。可以安排一定的课时对其进行电路原理图识读技能训练。根据一体化教学课程安排的特点，本文对电路原理图识读教学分以下三部分进行探讨。
1.模拟电路原理图的识读
电子产品制作课题中元器件较多，教学中一般不要求学生进行定量计算，而是要求学生进行定性分析。从这一点看，教学上要让学生了解交流信号的传输线路，知道交流信号经过的具体元器件及受到的处理，明白经过一个单元电路后信号幅度是增大还是减小。识读电路原理图应从以下几方面来进行教学安排。
第一，分析放大器类型。单级放大器类型有三种，分别是共射极放大器、共基极放大器和共集电极放大器。共射极放大器能放大电流和电压，这种放大器应用最广泛；共集电极放大器只能放大电流不能放大电压，应用也很广泛；共基极放大器的频宽很大，通常用来做高频放大器。放大器类型的判别方法简单，以共射极放大器为例，基极是信号输入电极，集电极是信号输出电极，而共用发射极的，就是共射极放大器。
第二，分析直流电路。有源电路需要直流电压才能工作，振荡器也需要能量的补充，如放大器和变频器。由于电容器具有隔直特性，将电路图中的所有电容器看成开路；由于电感器具有通直特性，将所有电感器看成短路。直流电路的识图方向从右到左，再从上向下。
第三，分析信号传输过程。信号传输过程分析就是信号在该单元电路中如何从输入端传输到输出端，信号在这一传输过程中受到怎样的处理，是放大还是衰减。信号传输的识图方向一般是从左到右。
第四，分析元器件作用。元器件作用分析就是电路中各元器件各起什么作用，有时不必对各个元器件进行详细分析，比如掌握耦合电容的作用后，在进行元器件作用分析时只要判断出某些电容是耦合电容即可。
第五，分析耦合电路。一级放大器的放大量是有限的，实用电路往往采用多级放大器，级间用耦合电路来连接。耦合电路不仅用于两级放大器之间，还用于信号源与第一级放大器之间、最后一级放大器与负载之间的耦合。耦合电路有RC耦合电路、直接耦合电路、LC耦合电路和变压器耦合电路等。
第六，分析电路故障。电路故障分析就是假设电路中元器件出现开路、短路、性能变劣后，对整个电路工作造成的不良影响，使输出信号出现故障现象，比如没有输出信号、输出信号小、信号失真、有噪声等。掌握电路工作原理后，元器件的故障分析将会变得简单。
2.数字电路原理图的识读
中职技校的数字电子技术一体化教学涉及门电路、编码器、译码器、触发器、分频器、计数器、比较器和555定时器等。电子制作中，它们一般以集成块的形式出现，一个集成块里有一个或多个完整的单元电路。数字电路的识图是电路原理图分析中的一个重点。识图方法可以从以下几个方面来分析：
第一，分析集成块特点。一般情况下集成块的内电路不需要分析，它具有规律性，在掌握了它们的共性后，可以方便地分析许多功能相同而型号不同的集成块。一个集成块在电路原理图里通常是一个方框加多个引脚，许多学生初学时觉得原理图大而繁，比起分析分立元器件的电路来更困难而不敢下手。实际上识图也好、检修也好，集成电路比分立元器件电路更为简单。
第二，分析集成块引脚类型。集成块引脚一般有以下几种类型：一是电源引脚。通常电源引脚只有两个，一个接电源的正极，用VCC来表示，一个接电源的负极，用GND来表示。大部分集成电路的电源正极引脚编号最大，电源负极引脚编号是电源正极引脚编号的一半。电源引脚接直流电源为内电路提供工作能量，电子制作中一定不能漏接。二是输入输出引脚。电路原理图中一般输入引脚在集成电路的左侧，输出引脚在集成电路的右侧。三是控制类引脚。控制类引脚的作用是控制集成电路的工作状态，影响输出信号，比如使能、清零、灭灯引脚等。此外，还有一种没用到的引脚，符号一般记为NC。
第三，分析集成电路引脚小圆圈表示的功能。电路原理图中集成电路输入端有小圆圈，输出端也有小圆圈，许多学生几个电路做下来对此更是迷惑不解，因此有必要进行分析。左侧的小圆圈表示的功能为：输入端的小圆圈表示低电平有效，高电平时无效（不起作用）；控制端的小圆圈表示低电平有效，执行控制功能，高电平时无效。右侧的小圆圈表示的功能为：互补输出时表示两个输出反相；单端输出时表示输出与输入反相；译码器中表示低电平输出有效。
第四，数字电路原理图的分析。数字电路原理图主要是信号传输过程的分析。与模拟电路原理图信号传输过程一样，要掌握信号在电路中如何从一个单元电路传输到下一个单元电路，了解经过一个单元电路后信号波形的变化。信号传输的识图方向也是从左到右。
3.复杂电路原理图的识读
电子制作中往往会遇到元器件较多的项目，给学生理解及分析造成极大的不便，通常把复杂电路原理图简化成原理方框图来表示。原理方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。讲解和分析原理方框图要让学生了解以下几个方面：
第一，原理方框图表示了电路原理图各单元电路之间的信号传输方向，包含了各单元电路之间的传输次序。
第二，根据原理方框图中所标出的电路名称可以知道信号在这一单元电路中的处理过程。
第三，方框图粗略地表达了电路的组成，通常给出复杂电路的主要单元电路名称、位置，以及各部分单元电路之间的连接关系。
参考文献
[1]胡斌.图表细说电子技术识图[M].北京：电子工业出版社，2006
[2]李萍.电子电路识图[M].北京：化学工业出版社，2011
关键词:锁相环;电荷泵;压控振荡器
Abstract: This paper presents a low noise、low power charge pump phase locked loop which is used as clock generator for USB2.0, The active circuit was implemented in CSM 0.18um CMOS technology. The whole PLL consists of phase/frequency detector、charge pump、loop filter、voltage control oscillator and frequency divider. Simulation result shows that, when output frequency is 480MHz, PLL peak to peak jitter is only 5.01ps and power consume is only 8.3mW.
Keywords: low noise;charge pump;VCO
1绪论
随着微电子技术的发展,微处理器等系统主频的不断提高,通信速度的不断提高,系统对时钟生成恢复电路的要求越来越高,计算机需要处理的数据越来越多。接口,作为计算机与外设数据交换的通道,传输速度的要求随着数据量的增加而不断提高。在市场的推动下,USB 2.0 接口因为其高速和热插拔特性在现代消费类电子接口技术上有着广泛的应用。根据接收的数据恢复数据和时钟,提供给数字系统一个精准的一个低抖动、与工艺无关数据时钟在数据接收部分非常关键,因此对锁相环电路的研究和设计也就具有了更加重要的意义。
由于电荷泵锁相环具有频率获取能力、理论上无限大的频率牵引范围和零静态相位误差,因此电荷泵锁相环成为了现代最流行的锁相环结构[1]。图1-1为本篇论文的锁相环的整体结构框图,它主要包含三个基本部件: 鉴相\鉴频器(Phase\Frequency Detector,PFD )、环路滤波器(Loop Filter,LPF)和压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO )。另外,为了实现频率倍增,在锁相环反馈回路中加入了一个分频器,把输出频率分频后与输入参考频率比较。另外,USB 2.0所要求的时钟占空比为50%,所以需要在VCO的输出加一个输出占空比为50%的转换电路。
输出频率为Fout =NFref =F0 +vcKvco,其中Fref 是输入频率,F0 是压控振荡器的中心频率,Kvco是压控振荡器的增益。本文首先对锁相环的数学模型进行了理论推导,然后根据理论对锁相环的各个子模块电路进行了设计,并给出了整个锁相环的仿真结构,最后给出结论。
2锁相环的数学模型
锁相环是一个非线性系统[2],但是,如果锁相环处于锁定状态时,我们可以用线性模型来分析它。锁相环处于锁定状态是指由鉴相\鉴频器产生的相位误差信号Ve为一个固定的值。这时,输出信号和输入参考信号的频率完全相等;如果PLL用作一个频率合成器,那输出频率就是输入频率的N倍。图2是一个基本的PLL线性模型图。在这节中我们将一步一步推导出锁相环的闭环增益H(S),并由此得到锁相环两个重要的参数:固有频率ωn和阻尼系数ξ。
在锁相环内部,鉴相\鉴频器产生的相位误差信号V是由输入参考相位θ和反馈相位θ的差,乘上鉴相\鉴频器的增益K得到的:
V(S)=K [θ(S)-θ(S)]=Kθ(S)
这个相位误差电压通过环路滤波器产生了VCO的控制电压:
V(S)=V(S)F(S)
VCO的工作就像一个理想的积分器,它的传输函数是,则输出相位可以表示为
θ(S)=
输出相位被反馈,并通过一个N分频的环路分频器,产生了反馈相位θ:
θ(S)=
由此便可以得出锁相环的传输函数H(S)
H(S)==(1)
锁相环的传输函数具有低通特性。这意味着如果输入参考相位变化非常缓慢,输出相位将跟踪它的变化。
本文中锁相环采用如图3所示的环路滤波器,这是一个二阶滤波器。但C1的作用只是防止V的纹波干扰,它的取值一般为C2的1/10。由于这个原因,这个环路滤波器可以看作一阶滤波器,它的传输函数(S)可表示为:
F(S)=R+
代入式(1)中,得到:
H(S)=
=N (2)
由上式可以得出锁相环两个重要的参数:固有频率ω和阻尼系数ξ
ω= (3)
ξ= (4)
固有频率ω和阻尼系数ξ是锁相环系统级设计中两个关键的参数。使用S域坐标可以方便地说明它们的意义[3]。
我们可以看到,极点以θ=sin-1ξ的角度距离原点ω。阻尼系数ξ是稳定性的量度。如果ξ等于零,则极点位于虚轴上,系统将以ω的频率稳态振荡。当ξ增大,极点会移向左半平面,系统也因此变得稳定。在这种情况下,系统的脉冲响应是一个以ω频率的阻尼振荡。阻尼系数ξ越大,系统越稳定,但系统的稳态时间也越长。为了在两者之间折中,我们取ξ==0.707。
固有频率和阻尼系数同样影响到锁相环的环路带宽。锁相环的3-dB带宽为[4]:
ω=ω
其中,α等于:
α=2ξ+1-4ξ-
在整个锁相环中,压控振荡器是最大噪声源,而且它的噪声具有高通特性。为了抑制VCO噪声,一般将锁相环的3-dB带宽选取得稍大一些。在本论文中,锁相环的3-dB带宽等于1 MHz。固有频率ω和阻尼系数ξ这两个参数确定下来后,我们可以由它们代入式(3)(4)解出环路滤波器的参数C1、C2、R2。
3子模块设计
3.1 鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LPF)的设计
图5所示的电路图包括了鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)和环路滤波器(LPF)。本文采用的VCO随着控制电压的升高,频率是降低的。故在电荷泵中,dn信号为高时,环路滤波器中的电容放电,使控制电压下降,VCO频率升高;而up控制上面的开关,当其有效时,环路滤波器中的电容充电,VCO频率降低。
在电荷泵的电路设计中,由于模拟电路采用的电源电压为3.3 V,因此采用共源共栅的电流镜来减小Icharge和Idischarge之间的失配。同时,为了降低时钟馈通效应,以及开关管m0、m1、m6、m7的沟道电荷注入效应,在电路中增加开关管m2、m3、m4、m5,并且开关管m0、m1、m6、m7选用最小的沟道长度,在其满足通过电流源的电流的条件下宽长比尽可能小。采用单位增益放大器使得Vc与节点C的电压保持一定,从而降低Vc和节点A,B的电荷分享效应。
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3.2 压控振荡器(VCO)
现代CMOS工艺中,环型振荡器应用广泛,而且偶数级延时单元构成的环型振荡器可以方便地产生同相和正交相输出信号,不需要多相滤波器等后续处理电路[5]。所以本文采用四级延迟单元组成的环形振荡器,并且用控制电压Vc控制延迟单元的延迟时间,如图6所示。
锁相环结构中,产生相位噪声的最主要模块是VCO,所以VCO必须对电源电压和衬底噪声不敏感,差分缓冲级(Differential Buffer Stage)延迟单元正好可以满足这个要求,每个延迟单元包含一组源极耦合的差分对,其负载由栅漏短接的PMOS管和用VBP偏置的同样尺寸的两个PMOS管并联组成。通过改变的大小可以改变延迟单元负载阻抗的VBP大小,从而改变了延迟单元的延时。
采用单个MOS管作为延迟单元的可调电阻负载,负载一般都是非线性的,非线性负载会将共模噪声转变为差模噪声,从而影响到延迟时间。而图6中延迟单元的负载为两个MOS管并联组成,其电流电压特性关于电压摆幅的中点对称,由于其具有对称性,虽然也是非线性的,可将一阶耦合项消除掉,只留下高阶项,从而较大程度上可以减小电源上的共模噪声所引起的抖动。
另外,为了降低电源电压噪声对环形振荡器的影响,本文采用负反馈的动态偏置方式来对延迟单元进行偏置,如图6所示。该偏置电路由一个运放和两个半镜像电路组成,由运放输出产生的VBN动态地调整流过镜像电路和延迟单元的电流,直到VA、VBP和Vc相等,负反馈有效地提高了电流源的输出阻抗,使其电流和电源电压和衬底电压无关。同时,由于采用了自偏置技术,此延迟单元对电源噪声和衬底噪声不敏感,且不需要额外的带隙基准来对运放和延迟单元进行偏置。
3.3 50%占空比转换电路
USB 2.0所要求的时钟占空比为50%,需要在VCO的输出加一个输出占空比为50%的转换电路。传统的做法是在VCO的输出加一个2分频器电路[6]。采用该种方法将使VCO的工作频率是输出频率的两倍,这将限制最大的输出频率。为此,本论文采用一个双端变单端的转换电路,该电路同样能输出一个占空比为50%的方波,而且VCO的工作频率无需是输出频率的两倍。电路如图7所示,它包括两个反相NMOS差分对放大器、两个PMOS共源放大器和一个NMOS电流镜。由于两个NMOS差分对的电流和VCO延迟单元的偏置电流一样,所以该NMOS差分对放大器能够准确地接收VCO延迟单元输出的共模电压,NMOS差分对放大器对信号进行放大并给PMOS共源放大器提供一个直流偏置电压,PMOS共源放大器再对信号进行放大并通过一个NMOS电流镜转换成单端输出,实现双端转单端的功能,并且输出占空比为50%。
4整体仿真结果
在前文子电路分析与设计的基础上,采用CSM 0.18μm CMOS模型对整体电路进行了仿真。其中,输入参考频率Fref =12 MHz,分频器N = 40,输出频率为12MHz*40 = 480 MHz。图8为锁相环版图和输出抖动图,从图中看到,在锁相环输出频率为480 MHz时,峰峰抖动是5.01 ps。整个芯片中模拟电路用3.3 V供电,数字电路用1.2 V供电,功耗仅为 8.3 mW。
5总结
本文以“自顶而下”的方法设计了一款480 MHz、用于USB 2.0的时钟产生功能的、低噪声、低功耗CMOS锁相环。本文首先从锁相环的数学模型入手,缜密地推导出了锁相环的传输函数和两个对锁相环性能有巨大影响的参数:固有频率ωn和阻尼系数ξ;接着详细分析了构成锁相环的各个子电路:鉴频/鉴相器、电荷泵、压控振荡器等。最后将整个锁相环进行了整体仿真。仿真结果表明,在输出频率为480 MHz时,峰峰值抖动仅为5.01 ps,功耗仅为8.3 mW。设计完全可以满足USB 2.0时钟的要求。
参考文献
[1]Behzad Razavi, “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, McGraw-Hill Higher Education, 2001.
[2] F. M. Gardner, Phaselock Techniques, 2nd Edition. John Wiley & Sons, New York, NY 1979.
[3] G. F. Franklin, J. D. Powell, and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, 3rd Edition. Addison-Wesley, Reading, MA 1994.
[4] U. L. Rohde, Microwave and Wireless Synthesizers: Theory and Applications.John Wiley & Sons, New York, NY 1997.
[5] Yan W S T, Luong H C.A 900 MHz CMOS low- phase noise vo1tage-controlled ring oscillator. IEEE Transactionson Circuits and Systems , 2001 , 48 (2 ): 216-221.
【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：
设模拟电路含有m个不同的参数，对电路进行测量，得到m个不同的特性测量值，且m
如果电路中第I个元件发生故障，其参数为xi ，其余各元件的参数都为额定值，那么任意一个点的测试值都可以表示为xi 的函数：
yj=fj(Xi)=fj(x10，x20，…，xi，…xn0) j=1，2 3….m
其中，Xi 为参数矢量，其中除第i 个分量为xi 外其余各分量为参数的额定值。于是有 ：
j=1，2，3，…，m (1.1)
对每一个参数都引入一个物理量s，s为特性偏差的平方和，于是对于参数I有：
i= 1，2，3…，n (1.2)
当xi 变动时，s也随之而改变。如果电路中只存在单故障，那么当xi等于故障参数的实际值时，特性值的测量值与计算值十分接近，特性偏差接近与零。此时表征特性偏差平方和的物理量si将最小。因此我们可以将si作为故障诊断的一种判据，我们将si的最小值定义为结合参数I的灵敏度因子。
如果电路中发生的单故障是偏离其额定值不大的软故障，特性值yi的计算值可以展开成泰勒级数：
(1.3)
式中额定参数矢量X0=[x10，x20…，xn0]’;参数增量矢量 ， 为泰勒级数中大于一阶的高阶项，若电路中发生的是软故障，此项可以忽略不计。 ∣xi=xi0 (i=1，2，3…n)，为特性j对特性I 的灵敏度。发生单故障时，只有 不等于零，所以
(1.4)
代入(1.2)式可得：
(1.5)
令 求得：
(1.6)
于是可以求出结合参数I的灵敏度因子
(1.7)
测试前可先根据电路的额定参数计算出各灵敏度aji及各特性值的计算值yj0，测试后可以得到各特性的测量值gj，由上式可以直接求出灵敏度因子，从而确定故障发生点。
由前面的讨论我们可以总结出采用结合判据法进行故障诊断的具体步骤如下:
（1）先进行测试，从可及节点得到m个特性测量值。
（2）求得结合参数xi 的灵敏度因子，即si 的最小值，作为故障诊断的判据。
（3）在n个参数的灵敏度因子都求得之后，其中最小的灵敏度因子所对应的参数是最有可能发生了故障的参数。
结合判据法简单易行，所需的测量数据少，但是由于各元件的参数都存在一定的容差，各特性在测量时也存在一定的误差，这些都会影响判断的真实性。另外，从前面的分析我们可以看出这种方法只适合于参数变化不大的单、软故障的定位，而不适用于多故障的定位。
2. 迭代法
我们在最小判据法的基础上进一步引申，找一个类似于灵敏度因子的判据，并计算使这个判据达到最小时的各个参数的值，即各个参数的实际值，然后与额定值进行比较，从而确定故障点，这样就可以用于多故障的定位。这就是迭代法的基本思路。
与结合判据法不同的是，迭代法对所有的参数都共用一个判据。令
(2.1)
其中， 为特性测量值gj的方差。将yj=fj(X)在X0处按泰勒级数展开，如果 不大，可忽略高次项，得
(2.2)
代入式 (2.1)，得：
(2.3)
当s达到最小值时所对应的X＝X0+ 即为各参数的估计值，如果某些元件的参数估计值超过其容差范围，则可能为故障元件。
式 (2.3)可以写成：
(2.4)
其中：
如果要求s的最小值，只需对式(2.4)求导，并令倒数为零，可得：
(2.5)
我们采用迭代法求解，首先设X的初值为X0，在X0处计算P，A，PA，
然后再由式(2.5)计算出 ，由式(2.4)计算出s，完成一个迭代过程。然后令X的新值为 ，在X1处计算P，A，PA， 及s的值，如此循环下去，直到第k次满足 时为止，此时对应的Xk就是所要求的参数估计值。
由此可以看出迭代法与我们前面所讨论的结合判据相比，测量值数必须要大于或等于参数的个数，它考虑了测量误差。另外，它能够估计出各个元件的参数值，可以用于多故障诊断，但计算量大。
3. 总结：
本文主要介绍了模拟电路故障诊断方法中的估计法。这种方法只需要较少的测量数据，但诊断结果一般只是近似的。估计法中的大部分方法都适用于电路元件的故障定位，可用于诊断线性电路中的单个的软故障。其中很多方法还可用于多故障诊断，例如文中介绍的迭代法。
估计法只是一种比较传统的故障诊断方法，随着人们对这一领域研究的不断深入，已经出现了一些用于非线性模拟电路以及大规模网络的故障诊断方法，例如分解网络技术，人工智能技术等。故障诊断技术与计算机技术的结合也越来越密切，利用微型计算机和微处理器可使故障诊断更加快速可靠。
参考文献：
关键词：电子线路 项目化教学 立体式教学
中图分类号：TN710-4 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）14-0040-01
2014年国务院关于《加快发展现代职业教育的决定》中指出：“推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式。”项目化课程改革是将理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体，师生双方边教、边学、边做，侧重其实践性与应用性。
《电子线路》项目化教学是以电子产品的设计与制作为最终目标，注重实践，将完成电子产品设计制造的工作过程整合成工作任务；以任务驱动教学，并将工作过程进行教学描述，设计任务单，要求学生从咨询、决策、实施、评估等四个方面开放式学习，梳理任务中O计的理论知识，突出制造工艺要领和操作技能的培养，使学生熟悉各种典型的单元电路，能够掌握电子器件的外部特性和参数，并能够结合电路图及设计要求，具有独立完成电子元件的选型、测试、安装、调试、排故等职业技能。
一、“项目化”教学模式的关键问题
项目化课改的关键问题主要包括三个方面：其一是整体设计中项目的设定。以电子产品的设计与制作为最终目标，注重实践，将完成电子产品设计制造的工作过程整合成工作任务。每一个项目应该能把知识与技能串联起来，有明确的目标和任务，来自企业生产或人们生活的实践，选用的集成电路芯片能够反映企业的先进技术。每一个项目均要求学生从咨询、决策、实施、评估四个方面采取开放式学习，梳理理论知识，突出制造工艺要领和操作技能培养，熟悉典型电路，能够独立完成电子元件的选型、测试、安装、调试、排故等基本操作。其二是完善其考核评价机制。全程进行过程考核，按咨询、决策计划、实施、检查评价、职业团队合作五方面进行考核评价，融入学生自评、组内互评、组间互评、教师点评等评价机制。建立奖励制度，在抢答、表述、5S管理、实践等方面表现突出，成绩上都给予奖励，激发学生学习的积极性。其三是教学过程应用立体式教学模式学习。图书、视频与面包板套件相结合，将理论知识与技能操作在学生做的过程中巧妙融合，做中学，学中做，实现教学做一体化。图书是指以教材为主，融入资讯、决策、计划、实施、检查、评价六步。视频是指实践教学视频，手把手教你如何检测元件、组装、调试电路。面包板套件是指面包板、项目所列电子元器件。
二、“项目化”教学模式的条件
“项目化教学模式”应具备的条件有两个方面：一是具备先进的硬件设施。硬件设施包括实训基地及实训设备。实训基地指电子技术实训室、电工技术实训室、多媒体教室等；学校重视课程项目化教学改革，提供多媒体、录像视频等技术支持。实训设备包括面包板、线路板、与项目相对应的电子设备套件等。二是软件设施方面，具有基于Multisim2001等电路仿真软件、电子技术在线课程学习网站及技能型“双师”教师队伍。学院图书馆内的电子和纸质版的资料丰富，CNKI（中国知网）数字图书馆数据库资料全面；学院与多个企业进行校企合作，可第一时间获得企业的相关信息。
三、项目化教学模式的探索与实践
《电子线路》项目化教学改革主要体现“整体化”教学改革理念：其一是课前精心预设，包括优化的整体设计及单元设计。整体设计是以电子产品的设计与制作为最终目标，按照能力训练项目设计、进程表设计等几方面展开，确定实施整体性改革方案。优化的单元设计是制作声控闪光电路等5个典型项目的单元方案，过程实施课件、点评课件、理论讲解课件等。其二是课中精彩生成，指具体的实施方案，即结合电子产品职业岗位需求，融入职业行业标准，结合学生的实践能力，制定信息页、工作页；并结合单元方案，细化具体的实施步骤及内容。教学中应用动画、图片、视频、影像等多种教学资源，让学生边学边做，学中求乐，在乐中求学，真正做到理实一体化教学。其三是课后巧妙延伸，包括学生作品、评价资料及实施总结。学生作品指学生实践环节中八路锁存器等典型项目的实物展示，并且成果中体现教师的评价、评语及学生的实践体会。评价资料是实施过程考核制度，制定项目完成情况考核评分评价表，项目实施过程的跟踪记录表，能力测评表等。实施总结包括学生实践阶段性总结及教师项目化课改总结。教师项目化课改总结包括教学方法、教学设计、教学实施、教学手段、实践环节的排故方法等方面总结。
参考文献：
【关键词】任务驱动式教学法 电工教学 职业院校
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2016）01-0079-03
任务驱动式教学法把教学内容划分并提炼为若干个要完成的具体任务，强调学生在这些具体任务的驱动下，在探究完成任务或解决问题的过程中进行学习活动。学生在完成任务的过程中，始终处于主体地位，改变了以往“教师讲，学生听”的被动式教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。在整个过程中，教师则主要起到引导和统筹管理的作用，并要承担大量的工作，包括学习任务的创设、学习资源的提供、学习活动的组织、学习方法的指导、学习效果的评价以及学习情况的总结。任务驱动教学法目前已经被广泛应用于理工科的实验、实训课程以及部分实践性较强的理论课程，本文则将任务驱动式教学法应用于电工技术的理论教学。
在电工技术课程中，正弦交流电路是学习的重点，也是后续章节如三相交流电路、三相异步电动机等的基础。如果学生在正弦交流电路的学习上没有打下良好的基础，那么后续章节的学习就会感到困难、吃力，因此这部分内容的讲解需要仔细设计和安排。这里将任务驱动教学法应用于正弦交流电路的理论教学中，激发了学生学习的兴趣，取得了良好的教学效果。
下面以正弦交流电路中的“电阻、电感与电容元件串联的交流电路”一节为例，说明实施任务驱动教学法的过程。
一 创设合理的教学情境和学习任务
首先让学生明确本节课总的学习任务为：掌握电阻、电感与电容元件串联的交流电路的分析方法，并能够独立分析和解决相关问题。然后使学习任务具体化，给出一个具体的电阻、电感与电容元件串联的交流电路，求解其中的相关参数。具体如下：
例如，在电阻、电感与电容元件串联的交流电路中，已知R=30Ω，L=127mH，C=40μF，电源电压u=220 sin（314t+20°）V；（1）求电流i及各部分电压uR，uL，uC；（2）求功率P和Q。
解决以上问题，须建立在对单一参数交流电路分析方法及结论熟练掌握的基础上，当然对于正弦电压与电流的几种表示方法，尤其是向量表示法及向量的计算也应熟练掌握。
二 学生在任务驱动下探究解决问题的方法
在提出以上的具体任务后，对学生进行分组，以小组为单位进行讨论和分析。学生在学习本节内容之前，已经分别学习过电阻、电容及电感的单一参数交流电路的分析方法，也熟练掌握了向量表示法、向量式计算法以及画向量图法，这些都是学习本节内容的基础。
经过分组讨论，得出的正确结果大致可以分为三类：
1.向量式计算法
这种方法主要根据基尔霍夫电压定律对电路进行求解，直接列出向量表达式，并进行向量式的计算，从而求出电流、各部分电压及功率，其具体步骤如下：
第一，根据基尔霍夫电压定律，应用上一小节中所学的单一参数交流电路的结论，可将电压与电流的关系用向量表示为：
第二，分别计算出电感元件和电容元件的感抗和容抗：
第五，最后求解功率P和Q：由于三种元件中只有电阻元件消耗能量，因此仅有电阻元件存在有功功率：P=RI2=30×4.42=580.8W。
计算无功功率则应着眼于电感元件和电容元件：Q=XLI2-XCI2=（XL-XC）I2=（40-80）×4.42=-774.4var。
2.向量图法
这种方法主要是结合分析、计算及画图等各种方法，得出各部分电压及电流向量的大小和方向，同时这些向量也在向量图中分步画出，从而求得各部分的电压及电流，然后再列算式求出功率。
第一，应用本课程前一小节中三种元件在单一参数时的向量图的画法进行分析。由于三个元件上的电流完全相同，为方便起见，以电流为参考向量画向量图，如下：
第二，由图中各向量的大小关系及角度关系可得：
由于uR与电流i同相，而uL和uC分别超前和滞后电流i各90°，根据这种相位关系可求得uR、uL和uC，与向量式计算法中得到的结果相同。
第五，求解功率P和Q，同向量式计算法。
3.向量式计算与画向量图相结合
这种方法将向量式计算法和画向量图法结合起来进行求解，同时这两种方法得到的结果又能够相互验证，是更能确保正确计算的方法。由于很多内容上与前两种方法重复，所以这里就不再赘述了。
三 教师对学生的完成情况进行评价
将学生分组提出的计算方法进行汇总，然后对其进行分析和评价：
第一，以上的三种方法均有效可行。具体对这道题来讲，直接应用向量式的计算是相对比较简便的，但是对于有些题目，如相位差角度比较特殊的情况，以及所给条件直接应用向量式计算不便的情况，则应用向量图直接计算要简便得多。
第二，在很多情况下，可采用向量式和向量图同时对一个问题进行分析和计算，这样解决问题更加简便，二者之间还可以互相验证，从而保证了求解的准确性。希望学生在求解问题时，养成同时使用向量式和向量图进行分析和计算的好习惯。
第三，在讨论的过程中也发现，有些同学对于前面所学的向量表示法以及向量式的计算没有很好地理解和掌握，从而导致了分析和计算的错误。教师应要求这些同学认真分析和反思自己在解题过程中出现的失误，加深对此类问题的理解和掌握，避免此类失误的再次发生。
四 教师归纳和总结
学生在分组讨论中表现出很高的学习热情，真正对所提的学习任务进行了认真的分析和探讨，有些组还进行了激烈的争论。在争论中，学生之间的交流更加充分，解题思路得到了进一步的完善和扩展，同时对理论知识的理解和掌握也得到了提升。教师在整个过程中应发挥重要作用，善于引导学生，激发学生的热情，并给予公正、中肯的评价，尤其是给予学生热情的鼓励，调动其积极性，使其获得成就感。最后还要善于归纳和总结，形成书面成果，指导今后的教学工作。
五 结束语
运用任务驱动教学法进行电阻、电感与电容元件串联的交流电路的理论教学，采用教师创设任务、引导启发、组织管理、评价总结，学生主动参与、分组讨论、探索自学的方式进行课堂教学，能够激发学生主动学习的积极性，取得良好的教学效果。
参考文献
[1]彭长根、刘荣飞、李文情.数学与信息交叉的任务驱动式实验教学模式探索[J].高等理科教育，2014（1）
[2]万志坚、李家林、童玉清.高职《机械设计基础》任务驱动式课堂教学改革实验[J].职业技术教育，2013（2）
关键词：电子类课程设计；Multisim；Keil+Proteus l；Protel99
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）32-0165-02
一、引言
高校电子类课程是电子信息、通信、电气自动化等工科专业最重要的课程，由于电子类的课程如电路、模拟电路、数字电路、高频电子线路、微机原理以及单片机等学科是多理论多实践性的学科，往往在传统的教学中教师注重理论讲解，由于实验条件的限制，学生也不能及时地验证和应用这些理论知识，即使有课内实验，但实验课时少且一般都使用现成的电子实验箱完成一些验证性实验，使学生达不到很好的实践动手能力，因此，在每门电子类课程结束后，用一到两周的时间由学生根据所学内容完成相关电子类课程的设计对提高学生对电子类课程知识的理解和实践有很大的作用。而在电子类课程设计中，根据课程内容的不同使用相关仿真软件的辅助设计，可以提前预知设计的结果，方便修改参数和改正错误的设计能有效地提高设计效率，降低设计成本等优点。下面将介绍各们电子类课程设计以及适合该们课程相关的仿真软件。
二、电子类课程以及辅助仿真软件
根据电子类课程的特点，分为无需编程的和有需要编程的课程，有需要印制电路板和简单面包板可设计的内容。不同的需要则在进行电子类课程设计的时候使用的辅助软件则不同，下面将分别介绍。
1.无需编程的电子类课程设计和相关的辅助软件。在电子类课程中，电路、模拟电路、数字电路、高频电子线路等课程中不涉及微机控制的电子硬件设计不需要编程，则可以使用Multisim电路仿真软件。Multisim仿真软件是由加拿大Interactive Image Technologies公司基于Windows的电子线路设计工具，后由美国国家仪器公司NI收购，并推出性能更强大的电子线路仿真软件Multisim9～12版本且与Labview完美结合，具有丰富模拟、数字器件、FPGA器件和仪器仪表等仿真元器件，该软件包含电路仿真（Multisim）、PCB设计（Ultiboard）、布线（Ultiroute）以及通信分析与设计（Commsim）四个部分[1]。该软件可以仿真电路里的基本电路分析原理，三相交流电，模拟电子技术中的运算放大电路、滤波、整流、稳压等电路，也可仿真数电里的基本逻辑电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路，以及高频电子线路课程中的高频信号的调制解调等电路，其虚拟仪器仪表种类齐全如示波器、函数发生器等，也有强大的电路分析功能，可进行直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。适用于模拟、数字电路的设计与仿真。
2.需编程的电子类课程设计和相关的辅助软件。在电子类课程中，微机原理以及单片机原理与应用的课程设计相对较为基础的模拟电子技术和数字电子技术，要求由软件编程，需要掌握汇编或者C语言等相关的编程语言，针对这样的课程设计，可以使用编程软件Keil+电路仿真软件Proteus。Proteus软件比Multisim在单片机以及微机仿真中具有更完善的性能[2]。Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的是世界上著名的EDA工具。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。从原理图绘制、代码调试到单片机与电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12 /16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器[3]。
Keil是一款单片机开发系统平台，支持汇编、C语言、PLM、以及混合编程。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。无需连接单片机硬件而进行纯软件仿真，具有跟踪、调试、复杂断点等功能，能生成在线仿真和烧录到芯片所需的HEX文件等[3]。用Proteus设计电路时，无需画出单片机的最小系统，晶振频率在单片机里手动改变即可。在仿真的时候只需将Keil编译器里调试好的程序生成的HEX文件加载到Proteus的微机芯片上即可，点击仿真按钮，可立即观看到电路的仿真效果图。若进行硬件调试时，只需将Keil编译器生成的HEX文件通过串口调试助手下载到单片机等微机芯片上，即可进行实物的硬件联合软件的调试。有编程软件和微机硬件电路软件的结合，能更好的辅助学生在微机和单片机课程方面的设计，有效提高设计效率和增强学生的兴趣和动手能力。
3.需印制电路板的电子类课程设计。一般电子类课程设计中如果需要印制电路板，如将模拟电路、数字电路或者单片机等相关电路需要印制电路板时，则使用市场上已经十分成熟的Protel软件，其常用的版本有Protel99或Protel200。该软件是Altium公司开发的EDA软件，具有电路原理图设计功能、自动布线功能、原理图混合信号仿真功能、印制电路板设计功能以及PLD设计功能。而Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能，如拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。Protel在设计电路板方面具有庞大的常用的各种元器件以及相关封装的元件库，随着版本的升级以及各位设计者的填补，元器件库也相应的随电子器件的增加而完善，也可以自己绘制元器件以及相关封装，建立自己常用的元器件库。Protel在PCB制图上面具有其他相关软件无法比拟的功能，设计者将绘制好的电路原理图转换成PCB图，排列好元器件，设计者可以手动或者自动布线，通过了电气规则测试后，即可将PCB图印制成电路板，焊接好元器件，进行电气测试后便可以进行硬件的调试[4]。
三、结论
在电子类课程设计中，根据课程内容的不同使用相关仿真软件的辅助设计，可以预知设计的结果，方便设计中各种元器件参数以及错误设计的修改，能形象生动的跟踪过程，仿真测试通过后再进行实物的硬件和软件设计，将获得事半功倍的效果。克服了传统设计周期长、成本高等缺点，能有效地提高设计的效率和降低设计成本等优点。
参考文献：
[1]黄智伟，李传琦，邹其洪.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].北京：电子工业出版社，2008.
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[3]马华玲，Proteus+keil在单片机教学中的应用[J].高等函授学报，2012，25（4）：26-27.
关键词： 模拟电子技术；实践项目；功能认知型；技术应用型；综合应用型
中图分类号：G647文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）05-0203-02
0引言
随着职业教育在我国的不断深化，各高等职业学校越来越关注人才培养的模式和专业课程的设置。模拟电子技术是电子信息类专业的一门专业基础课，旨在培养学生模拟电子技术的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高分析、解决实际问题的能力和工程实践能力。而模拟电子技术实训是加深对模拟电子技术课程的理解，培养学生具有工程技术人员应有的科学态度与优良的工作作风，是架设从课堂教学通向工程实际的桥梁。而要达到以上的目的，需开发出更多的应用型和综合型实训项目。
1模拟电子技术实训项目开发的依据和思路
模拟电子技术实践项目的开发依据教高[2006]16号文件的精神，把培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出位置。同时综合我校电类专业人才培养方案和模拟电子技术实训大纲，开发出了25个实践项目，可供应用电子技术、通信、计算机、电气工程等专业模拟电子实验教学选用。
各实践项目的实验板不再采用固定电路板，而是开发出由足够的分立元器件组成的实验板，实验电路由学生自己连接，以此加深学生对电路结构的认识，并能了解电路中每个元器件的作用，使学生运用所学的理论知识，动脑又动手，能独立的开展模拟电子电路的设计与实验，培养学生分析问题、解决问题的能力，强化工程实践训练。
2实践项目的研究与开发
本着由浅入深、由小到大、由易到难、循序渐进的认知规律，模拟电子技术实践项目从3个层次开发出25个实践项目。第一层次功能认知型共9个项目，第二层次技术应用型9个，第三层次综合应用型7个。如表1所示。
2.1 功能认知型实践项目的开发功能认知型实践项目，是为了熟悉和掌握模拟电子技术基本单元电路的功能和特点、并培养模拟电子技术的基本技能而开发的。实践的目的是熟悉实践的场所、实践的注意事项；理解常用电子元器件的外特性及模拟电子技术基本单元电路的功能、结构和特点；学会常用仪器、设备的使用方法，并能正确的测试基本单元电路的性能指标。模拟电子技术的基本单元电路即为各种类型的放大电路，它是构成各种复杂放大电路的基础，所以实践要求能理解放大电路静态与动态、直流通路与交流通路等区别；理解放大电路放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标的意义；特别是针对三极管、场效应管组成的不同组态的放大电路，能搭接不同电路、并测试和判别Q点是否合适，进行适当调整，能掌握各种不同组态放大电路性能的优缺点，能正确的测试电路的各项性能指标。功能认知型实践项目，通过各类型放大电路的连接和功能测试，使理论知识得到认知，实际的操作技能得到提高，并具有一定的分析问题和解决问题的能力，为技术应用型和综合型实践奠定了基础。
2.2 技术应用型实践项目的开发技术应用型实践项目是在功能认知型的基础之上，把基本的放大电路转化为集成的放大电路，并开发出了各种类型的应用电路。实践的目的是了解典型的模拟集成电路的基本知识，理解常用集成电路的基本功能及应用，学会典型的应用电路的连接、调试及性能指标的测试方法。模拟电子技术最基本、最常用的集成电路即为集成运放、集成功放和集成稳压器，由他们组成的基本典型应用电路是构成复杂电路的基础，无论是产品设计、产品开发，还是产品维修，都离不开这些基本的典型应用电路。所以技术应用型实践要求掌握集成运放的典型应用，如对比例运算、加法和减法运算，熟悉其电路结构，并能设置不同的比例系数；对电压比较器电路，能设置不同的参考电压；能用集成运放组成不同频率的正弦波振荡电路等。技术应用型实践项目把具有典型意义的模拟电子技术实际应用引入实践教学，强调了理论与实际的紧密结合，提高了分析问题和解决问题的能力，为综合应用型实践奠定了基础。
2.3 综合应用型实践项目的开发综合型实践项目是由最基本的典型应用电路根据实际需要重新组合，并进行电路扩展后得到，比较复杂，有一定的综合性，是为提升模拟电子技术的综合应用而开发的。实践的目的培养学生的创新能力，提高学生的动手能力和综合应用理论知识的能力。实践要求能根据综合电路的性能要求，选择合适的单元电路进行组合，并能正确的测试和调试。如稳压电源，它是一切电子设备必不可少的组成部分，一般由整流电路、滤波电路、稳压电路组成而成，针对不同的电压要求，要能适当调整整流滤波和稳压电路的元件参数。综合应用型实践项目致力于培养分析问题和解决问题的能力。
3实践项目研发中问题的产生和解决
模拟电子技术虽然是一门较成熟的专业基础课，但成熟的实践项目基本都是功能验证型的基础实验，要开发出更多有价值的实践项目，必须结合高职教育的特点、以及市场对职业教育的要求，及时转变观念，更深的理解和掌握模拟电子技术的内容，提炼出更有层次的实践项目。另外，新开发的实践项目需花大量的时间和精力对实验电路、内容和步骤进行反复试验、改进，制定出切实可行的实验内容和步骤。针对以上两个问题，我们选择多位具有多年模拟电子技术课程教学经验和实践经验的老师和实验员组成研发队伍，对每个实践项目的提出、每个实验电路组成、参数、内容、步骤等反复进行讨论、试验、修改，最终研发出三个层次共25个实践项目。
4结束语
模拟电子技术实践项目是通过各种典型电路的测试和应用，使学生手脑并用、掌握技能、积累经验、提高能力。在教学实施的过程中，能理论联系实践，采用教、学、做、一体化的教学模式，使每一个基本单元电路和典型应用电路的结构和特点能印入脑海，给综合应用打下基础。实际应用表明，三种层次的实践项目对掌握模拟电子技术的基本知识、识读电路图、搭接实验电路、提高基本操作技能起到了有效的辅助和强化作用，提高了分析问题和解决问题的能力，为学生的可持续发展奠定了基础。
参考文献：
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[4]江晓安．模拟电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.
关键词：教材特点 协调好 教学方法 教学效果
一、教材的特点
1.一增一减，意义深远
新教材删除了《焊工基本操作》这一单元，体现了够用、实用原则。同时，增添了《电动机及控制线路的安装》这一单元，使教材内容涵盖有关国家职业标准（中级）的知识和技能要求。
2.降低难度，操作性强
原第四单元《电子电路的安装与调试》改为《电子线路焊接与测试》，降低了课程难度，体现了简单易学的原则，也提高了教材的可操作性。
3.形式多样，直观有趣
新教材增加大量的图片，图文并茂提高了教材的生动性和趣味性；每个课题都安排了相应的技能训练，从学生学习兴趣入手，增加了许多小的栏目，如提示、知识拓展、阅读材料、复习思想等内容。
4.教材内容与时俱进
在第四单元变配电所设备的安装、操作和维护中，增加了配电计量与抄表收费的新课题，使教材具有较鲜明的时代特征。
5.编写模式一脉相承
教材每一章节均采用“应知导读和应会训练”这一结构模式编写，与理论实践一体化教学理念一脉相承。
二、使用教材应协调好几种关系
1.处理好各单元教学先后顺序和时间分配关系
任课教师首先要把好教学大纲关、组织教学关。如第四版教材是先把《电动机及控制线路的安装》这一单元安排在《变配电所设备的安装、操作和维护》这一单元的前面，但在实际教学计划中，笔者认为可以把这两单元顺序反过来，更符合先易后难的教学规律。
2.协调好与其他专业课程的关系
电工技能训练涉及内容广，与其他电工专业课程内容紧密相连。如第一单元电工基本技能的课题一《电工安全技术基础》，这一章节内容在教材《安全用电》也有提及，再如第五单元电子线路焊接与测试的课题二《电子元器件的简易测试》，这一章节内容在教材《电子技术基础》也有提及。为了避免教学内容重复，这就要求任课教师做到对本专业教学计划心中有数，了解各专业课程安排先后顺序和教学进度，要在教学过程中与各专业任课教师相互沟通，切勿自弹自唱。
三、采用灵活多样的教学方法
1.案例教学法
案例教学法应用于电工技能训练的教学，就是通过设计一个具体教学情景，引导学生对相关案例进行思考、分析、讨论和归纳的一种教学过程。如第一单元课题一《电工安全技术基础》和第四单元课题二《变配所设备的操作、运行和维护》章节内容都可以采用案例教学法。
2.直观法教学法
（1）多媒体教学法。多媒体教学是利用文字、实物、图像、声音等多种形式向学生传递信息。如第二单元课题二《架空电力线路的安装》《电缆线施工》等章节的内容，一般学校都不具备这些设施。通过视频播放这些内容，只需用几分钟或几十分钟的时间就可以系统地、科学地把原来需要几十个小时才能完成的内容展示完毕，力求给学生营造一个更加直观的认知环境。
（2）利用挂图、模型、实物手段进行教学。如在电工技能训练课程中有许多如变压器、电动机及控制电器等实用电工的内容，了解这些设备的结构，掌握其各部分的功能是操作和使用的前提。在各种设备的结构与功能教学中，充分运用实物教学让学生进行拆卸、安装和接触其内部结构。
3.分层次教学法
分层教学法既能使所有学生达到课程规定的基本要求，又能使学习较好的学生得到进一步发展，使所有学生从知识、技能和能力方面普遍提高。分层教学使每个层次的学生都能够获得成功的体验，这种愉快的情绪极大优化了教师与学生的关系，从而提高了教师与学生之间合作与交流的效率。如第三单元课题三《交流电动机控制线路安装》由点动正转电路安装到桥式起重机安装与维护，电路越来越复杂，安装技术要求也越来越高，难度呈梯度上升，未必每个同学都能达到要求。为此，我们根据学生的知识基础、思维水平及心理因素，在调查分析的基础上将学生分成A、B、C三个组，与之相对应的是根据课题三实训内容将难度分为：基本要求、较高要求、潜能发展三部分。这样做，虽然增加备课难度和指导难度，但是可以提高教学效果。
4.任务驱动教学法
“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。它要求“任务”的目标性和教学情境的创建，使学生带着真实的任务在探索中学习。如第五单元《电子线路的焊接与测试》，教师可以以典型电子线路的安装与调试作为一个总任务，以提问学生家用电器常用哪些电源为题创设一个教学情景，以学会使用焊接工具、学会使用万用表检测元器件极性与质量、学会查阅《电工与电子手册》选用元器件、学会使用示波器等内容为小任务。在实施过程中，教师可以进行个别和集体辅导帮助学生解决在实践过程中遇到的问题，在学生完成小任务后，或者在掌握了基本技能点后，再让学生进行电路安装。
5.启发式教学法
启发式教学就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，运用各种教学手段，采用启发诱导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地学习，促进身心发展。这里要着重说明，启发式教学不仅是教学方法，更是一种教学思想，是教学原则和教学观。如第一单元子课题二《导线的剖削和连接工艺》这一章节训练内容时，教材只谈到线径相同单芯铜线和七股线的连接方法与不同线径并接法，显然没有包括现实生活中导线连接的其他情形。为此，当学生掌握了线径相同单芯铜线的连接方法后，我们要求学生掌握下列几种情形导线连接：单芯铜或铝线与多芯线（又称花线）一字连接，线径粗铜线与线径细铝线一字连接，线径细的铜线与线径粗的铝线一字连接。在让学生做单芯铜或铝线与多芯线（又称花线）一字连接时，我们发现学生用花线去缠绕铝线或铜线（由于花线软，铜或铝线硬，这样连接会出现松动，接触不良）的错误操作。此时我们不急于马上否定，更不急于给出正确答案，而是因势利导，引导学生展开特殊情形导线方法讨论，进行思路或做法上的辨析，引导他们做进一步的思考。通过这样反复训练，学生养成了动手和动脑的习惯，为日后的发展打下了坚实的基础。
6.参观教学法
参观教学是一体化教学中不可缺少的重要环节。如在讲授维修电工第二单元课题三电缆施工内容和第四单元课题二变配电所设备的操作、运行和维护内容时，一般学校不具备这些施工设施，我们可以通过参观当地供电部门维修车间来加深学生对此章节内容的了解。
另外，随着维修电工技术应用越来越广泛，新的政策法规和操作规程不断出台，这就要求教师要不断学习新的操作规程，熟悉先进操作工艺流程。例如新教材第四单元课题三《配电计量与抄表收费》这一章节提到各类电价收费适用对象及电费计算方法，是最近几年国家有关部门出台的。所以，教师只有不断学习，才能传授好这些知识。
模拟电子技术基础属于电类学科的专业基础课，作为一门理实一体化课程，对后续课程的学习影响较大。为降低学生学习模拟电子技术课程的难度，在教学及实验过程中引入了Multisim10软件。通过使用Multisim10可以使学生理论学习过程不再抽象，实验过程中，虚实结合，相辅相成很好地推动了实验教学，使实验教学更加容易，也能使学生学习轻松。本文以模拟电子技术基础中的单管共射放大电路为例，对其进行了仿真分析研究。在仿真的同时，不仅继续学习理解了模拟放大电路的相关知识，也熟练掌握了Multisim10的使用方法，更展现了软件的强大功能。
【关键词】Multisim10 模拟电子技术 仿真软件
模拟电子技术基础是高校电子、电气、自动化等理工科专业的专业基础课，是一门理论和实际紧密结合应用性很强的一门课程。通过这门课的学习希望学生能够掌握基本放大电路的分析计算能力。在长期的教学中，发现很多学生在学习这门课程时比较吃力。理论学习过程中对晶体管构成的放大电路，感觉抽象不能较好的理解。而在具体的实验过程中不能熟练的选用元器件，搭建电路，常因选用电路搭建不合理，测量方法不对而使实验设备损坏不能正常进行实验。另外实验测量数据受各方面影响不够准确，不能帮助学生更好的理解放大电路的特性。使得一门实用性很强的课程，变得学生怕学，老师怕教。基于此我们在教学过程中引入了Multisim仿真软件。理论教学过程中可以通过Multisim演示一边进行修改元件参数一边进行实验，直观的显示出各项数据及波形图与原理图。实验教学过程中，可以先让学生进行Multisim仿真，实验不消耗实际元件，必需的元件种类与数量没有限制，成本低，速度快，效率高；然后再动手搭建实际电路，减少了不必要的错误。在这个过程中学生可以方便快速地对比和探究仿真电路和实际电路的区别。
1 Multisim软件介绍
Multisim是IIT公司进行设计推广出的设计软件，涵盖电路的设计、仿真及生成，是一套元器件齐全、界面简明，操作简单的使用工具。
它不仅能设计和测试电路，还能进行演示，对给出的电路进行分析，减少真实实验的成本，是必不可少的实用型软件。本文使用的版本是NI Multisim 10.0，其主要特点是：
（1）Multisim 10有更全面的电路分析功能，能完成多种电路的分析，如瞬态遇稳态分析、时域与频域分析、线性与非线性装置分析等电路分析，可以在分析电路的性能上帮助设计人员。
（2）Multisim 10通过对各电路元件的仿真，测试出电路中的故障，从而在不同情况下观察电路的状态。
（3）Multisim 10可以用多媒体技术设计、仿真实验；电路所使用的元件和测试仪器都有，能实现电路设计和方便的试验不同类型的电路并对其进行测试和分析。
2 Multisim10对单管共射放大电路的仿真与分析
单管共射放大电路是模拟电子技术课程中最基本的放大电路。利用Multisim10不仅可以方便的连接仿真电路，更可以对单管共射放大电路进行各种分析。
2.1 电路的设计与仿真
如图1所示，是单管分压式偏置共射极放大电路的仿真设计实验图。在元件板中抓取10mv/1kHz的正弦信号作为输入，选取电阻R4作为负载，并选取C1、C2电容与输入/输出进行耦合。
2.2 确定静态工作点
对实验电路的结点3、7、5（即晶体管的b、c、e三极）作直流工作点分析（DC Operating Point），得到如图2所示的静态工作点（Q点）分析结果，可得对应静态工作点电压分别为：基极电压V（3）=1.65461V，集电极电压V（7）=7.1164V，发射极电压V（5）=991.19510mV，通过数据比较，可知发射结正向偏置，且集电极反偏，即静态时，该电路工作在放大区。
2.3 确定电压放大倍数和通频带
对实验电路的结点8输出负载部分进行交流分析（AC Analysis）（其纵坐标刻度设置为Linear），得到图3所示的幅频特性和相频特性曲线。由图可验证其幅频特性具有带通性，中频段的放大倍数均多于低频段和高频段。在软件中按下图形显示窗口（Grapher View）中的“Show/Hide Cursors”按钮，显示两个可移动的游标并打开其说明窗口，得到幅频特性的测量数据如图4所示。其中，纵轴Y轴的最大值max=89.85就是电路中的放大倍数。拉动两个游标使其对应的y1和y2约等于其最大值89.85的0.707倍（约为63.5），此时对应的x1≈600.9Hz和x2≈25.35M分别为电路的下限截止频率和上限截止频率，两者之差dx≈25.35M即为电路的通频带。由此可见，运用Multisim10的交流分析可以非常方便、准确快捷地得到放大电路的放大倍数和通频带等指标。
2.4 参数扫描分析（Parameter Sweep）
利用参数扫描分析进一步研究负载电阻、发射极电阻、耦合电容和旁路电容等元件参数的变化对电路放大倍数和通频带等指标的影响。图5到图8分别显示了对R4、R6、C1和C3，进行交流分析时，结点8输出负载部分的参数扫描分析结果。
由图5扫描曲线可知，负载的阻值愈大，放大的倍数愈大。
由图6可以分析出，发射极电阻值越大，放大倍数越小，通频带越宽，这与发射极电阻的负反馈作用的结果是相同的。
由图7可见，耦合电容C1的变化对电路通频带的影响不大，而旁路电容C3的变化对电路通频带的影响明显，下限截止频率因C3的增大而减小，通频带也跟着展宽。这是因为C3两端电路的等效电阻比C1两端电路的等效电阻小，所以相同的电容变化在C3回路引起的时间常数变化就大，相应的下限截止频率的变化也大。
2.5 输入、输出电阻的确定
对于输入和输出电阻，实验过程中可在输入、输出端口用欧姆表测电阻，也可在端口加测量电阻用交流电压表和交流电流表测电阻。当然，更可以利用Multisim10提供的传递函数分析（Transfer Function）功能方便地确定输入和输出电阻，这样便发挥了仿真实验的优势。在图1所示的电路中，将C1用短路线替代后，按图9所示设置其传递函数分析，选择需要分析得到输入信号源为V1，选择输出变量为7号结点的电压，得到分析结果如图10所示，图中，第二行的4.28571kΩ为电路的输入电阻，第三行的5.0kΩ为电路的输出电阻。
在上述分析过程中，我们不仅可以方便的得出放大电路的静态值，动态值，输入输出电阻。还可以对元件参数进行扫描分析，可以使我们更好的理解电路中各元件对电路的影响。
3 结论
通过Multisim 10对单管共射放大电路的仿真可以看出，该软件操作简便，使实验更加方便。利用该软件不仅能仿真分析电路，提高了时间的利用率，降低了时间的消耗，使实验生动，还能排除电路故障。本文只运用了Multisim10仿真软件的部分功能，在模拟电子技术基础的学习研究中还有很大的应用空间。
参考文献
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作者简介
李瑞金（1986-），女，山西省晋中市人。现为山西农业大学信息学院机电工程系教师。研究方向为电子信息工程。
电子技术课程是一门实践性很强的专业基础课，与之配套的电子技术实验课程具有以下一些特点：
（1）电子器件品种繁多，特性各异。在进行实验时，首先就面临如何正确、合理地选择电子器件的问题。如果选用不当，则将难以获得满意的实验结果，甚至造成电子器件的损坏因此，必须对所用电子器件的性能有所了解。
（2）电子器件的特性参数分散性大，电子元件的元件值也有较大的偏差。这就使得实际电路性能与设计要求有一定的差异，实验时就需要进行调试。
（3）电子电路中的寄生参数和外界的电磁干扰，在一定条件下可能对电路的特性有重大影响，甚至会产生自激而使电路不能工作。这种情况在工作频率高时尤易发生。因此，元件的合理布局和合理连接方式、接地点的合理选择和地线的合理安排、必要的去祸和屏蔽等措施在模拟电子电路实验中是相当重要的。
（4）电子电路各单元电路相互连接时，经常会遇到一个匹配问题。尽管各单元电路都能正常工作，若未能做到很好地匹配，则相互连接后的总体电路也可能不能正常工作。为了做到匹配，除了在设计时就要考虑到这一问题，选择合适的元件参数或采取某些特殊的措施外，在实验时也要注意到这一问题。
（5）模拟电子电路的输人输出关系具有连续性、多样性与复杂性这就决定了模拟电子电路测试手段的多样性与复杂性。针对不同的问题采用不同的测试方法，是模拟电子电路实验的特点之一。而数字电子电路的输出输人关系比较简单，但应搞清楚各测试点电平之间的逻辑关系或时序关系。
2．电子技术实验存在的主要问题
2.1实验的教学方式相对单一
电子技术实验设备采用的是集成化、模块化的综合实验箱，学生在实验过程中只须按照实验的要求选择实验电路板，选择测试仪器，不需要具体选择电路元器件，搭建电路，这样学生只是从形式上完成了实验，但掌握不了实验中元器件的参数识别、性能测试和选用、掌握不了基本单元电路的安装方法、调试技能，不利于培养学生的动手和创新能力。所开设的实验内容较为陈旧，大多为验证性实验，实验指导书详细，学生按照事先既定的程序“按部就班”地操作，只会模仿，从而限制了学生求知的激情和创造性思维。
电子技术实验教学仍然停留在手工作坊式的传统教学模式上，学生以固定的班级为单位，在同一时间里用同一种教材，做着同一个多以验证性实验为主的必做实验。学生做实验完全按照指导书或教师规定的实验操作步骤亦步亦趋地进行，学生不知道为什么这样做甚至也不知道操作结果说明了什么。实验考核的依据主要是做没做实验、交没交实验报告和教师对学生的印象好不好等因素。这样的实验教学效率低下、学生处于被动学习和机械操作的状态，导致教师和学生都觉得枯燥，遏止了学生的逻辑思维和创造性思维，不利于培养学生的实验能力和科研能力，不适应教育现代化的需要。以灌输式、填鸭式、封闭式的教学方法占大部分，过分强调以教师为中心的教学方式，从教材编排、实验内容、步骤到实验结果和实验报告的书写均由教师预先确定、安排，以统一的模式去要求和塑造学生，致使学生学习兴趣不高，处于被动学习状态。
2.2实验与理论课的结合不够
在科学发展史上，实验和理论互为依存，理论是实验事实的总结，实验是科学理论的基础，同时还是判断、修正错误的依据，也是发展理论的起点。从实验在科学发展中的作用看，实验教学理应受到教学管理着、施教者、受教者的重视。但是，当前的实验教学和理论教学不能同步。主要表现在：理论教学中的元器件知识和基本电路理论没有得到实验的及时验证，而实验的方法、步骤和实验中出现的各种实验现象没有得到理论的指导和合理解释，理论教学不能很好地指导实验教学，实验教学也不能很好地服务于理论教学。教学观念陈旧过时，长期以来只重视理论教学，轻视实验教学和实验能力的培养，实验教学仅仅依附、服务于理论教学，培养出来的学生缺乏观察、分析和解决问题的能力，造成高分低能。
2.3实验内容设置不合理
目前的电子技术实验内容多是按理论课要求设置的，实验内容陈旧，形式单一，对课本知识的验证性实验偏多，综合性、设计性、应用性实验很少，而且新技术不能及时充实到实验内容中来。由于学生缺乏独立设计与创新的实验思维，这种实验教学已不能适应高职对人才培养的现实需求。因此，教学双方呼唤改革实验内容的声音非常强烈。
2.4实验仪器设备太陈旧
由于电子技术的飞速发展，新设备、新工艺、新技术不断涌现，现有实验设施已不能适应时代的发展，并且由于经费有限，多数正在使用的仪器设备破损严重，更新较难，已无法满足实验教学的要求。如何通过改造与创新实验教学来解决这些问题，已成为教学中必须面对并巫需解决的问题。
3．电子技术实验的发展前景
3.1电子技术实验发展的基本思路
创新人才的培养必须贯穿于实验教学的全过程，体现在实验教学的各个环节。因此，必须以培养与提高科学实验素质和创新能力为目标，重组实验教学体系，优化课程结构，更新实验内容，按照多层次、模块化、开放性的实验教学新体系组织实验教学。电子技术实验课程改革的基本思路是：
（1）体现以学生为主体的教学思想改变传统教学中由教师“主宰”课堂的方式，引人以学生讨论提高和自我发挥为主的课堂机制。在“教”与“学”中找到溶合点，教师只作必要的指导和启发，留出时间，让学生独立思考，自己动手设计实验，在实验过程中激发学习的兴趣与热情开拓思维的深度与广度，从而有效地培养学生的主动性和创造性。
（2）强化实践能力和创新意识随着教育体制改革的深人进行，高等学校的竞争力不仅体现在教学和科研实力上，学生的综合素质、创新能力也成为高校生存和发展的重要因素。为此，应树立一种新型的、开放的人才培养观。电子技术实验教学改革应在广泛接触和获取前沿学科的基础上，以电子技术发展的新趋势来构架教学课程体系，重视培养学生的实践能力、创新能力和创业精神，普遍提高学生的人文素养和科学素质，才能顺应时展潮流，为社会培养高素质人才。
（3）优化实验课程的知识结构鉴于学科发展的趋势是交*与综合，各学科间的交*与渗透日益频繁。因此，要根据学科发展的特点，突破原有学科与课程界限，加强相关学科之间的横向联系、相关课程之间的纵向联系，使开设的实验内容相互联系、相互渗透，形成较完整的知识体系。
3.2电子技术实验发展方向
当前电子技术的发展突飞猛进，知识更新的速度不断加快，对电子技术实验教学提出了新要求。电子技术实验课程改革是社会发展和市场机制对实验教学提出的必然要求。
（1）改变教学模式，完善实验教学手段在实验教学中，必须改变传统的教学模式，不断探索新的实验方法，捕捉最新科技成果，引入高、精、尖的实验设备和实验手段。按照素质教育的要求，以培养创新能力为主线，可以采用多层次实验教学体系结构。在多层次实验教学体系结构模型中，它将电子技术实验分为四个层次。实验理论和实验技术知识以课堂教学为主，要求学生掌握电子电路设计的基本理论和基本方法及常用EDA软件的使用，了解常用电子仪表的原理等。基础训练型实验主要安排电子电路各基本单元电路的设计与调测。通过实验使学生掌握各基本单元电路的功能及设计方法，掌握运用常用仪器仪表测试电路和电路参数的方法，掌握实验数据的处理方法。综合设计型实验属于应用性实验，实验内容侧重于某些理论知识的综合应用。系统设计实验既有综合性又有探索性，主要侧重于对学生创新能力的开发，主要安排一些特定功能电子电路的设计、安装和调试。
（2）以学生为主体，培养学生独立设计的能力实验课程改革的指导思想在于注重综合应用能力的培养。学习电子技术不仅要求学生掌握基本原理和计算公式，而且要求在掌握基本原理的基础上，着重培养对电路的分析、设计和应用开发的能力。在实验教学中，应提倡以学生为主体，引导和共同探讨为主的自主式教学模式。在实验前，教师应教会学生学会预习相关理论，启发学生按实验目的要求自己设计实验方案，知道要做什么及实验结果。学生必须认真预习，查阅资料，设计电路，拟订实验方案，设计数据表格等。在学生设计能力提高到一定程度后，教师可以布置综合实验题目，该任务功能明确，实现的原理、器件和方法由学生自定，也可根据实验室的条件，部分限制使用的元器件和实现的方法，但选择余地应足够大；还可开设实验专题，鼓励学生根据实验专题查阅资料、确定方案，制定电路设计和元器件选定，选用测量仪器，在此基础上进行电路装配、调试、数据测量和数据处理，最后写出有分析的实验报告，在实验中培养学生探索、分析、研究的能力。
（3）重视综合设计型实验的开设验证性实验与设计性实验的有机结合可以培养学生动手能力和分析问题的能力，提高学生综合运用每门课程进行创造性的学习，使学生的实验能力、设计能力、创新能力和科学素质在不断的解决问题和积极主动的实验过程中得到培养。因此，在原有传统性实验的基础上，应以培养学生实践能力为目标，开设设计型实验课程。学生完成了基本实验和设计性实验后，掌握了实验的基本技能，同时又具备了一定的创新能力，这时再开设综合设计性实验和实训，就可以进一步开拓学生的创新思维和创新能力，培养学生的系统设计、制作和测试能力，以及综合研发能力和基础理论运用能力。在综合设计性实验和实训，首先由教师提出实验的目的和具体电路性能要求；然后由学生自行查阅资料、设计实验电路、选择元器件；再把设计好的电路用计算机辅助软件－仿真模拟。
科技的发展日新月异，新思想、新观念、新技术、新装备、新应用层出不穷。实验教学体系是一项复杂的系统工程，涉及到教育、教学及其管理的方方面面、各个层次和各个环节，它们既相互促进，又相互制约。因此，实验教学的改革，没有固定的模式，要跟上时代的步伐。
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