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一般情況下,半導(dǎo)體集成電路常用直流電壓,電網(wǎng)中的電壓通常是交流電壓,若要將電網(wǎng)中交流電的電壓換成直流電壓,則需要借由電壓變壓器進(jìn)行降壓,再經(jīng)由整流電路實(shí)現(xiàn)交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的目的。但是,整流過后的直流電壓內(nèi)還存在著交流電壓的成分,應(yīng)采用濾波電路濾除夾雜的交流電壓,得到平滑純正的直流電壓。通過利用Protel98軟件進(jìn)行模擬仿真和分析發(fā)現(xiàn),沒有接連濾波電路之前,整流電路所輸出電壓的波形呈現(xiàn)為直流電壓。而將濾波電容器加在電路中以后,不僅可以降低整流輸出脈動直流電壓,并使電容器的容量得以改變,還能夠改變電路開關(guān)電源的波紋。如果需要較小的電路開關(guān)電源波紋,受負(fù)載電流大小的影響,應(yīng)該將電容量調(diào)大。由于電流大的時候,放電的速度比較快,最電容量的要求就會增大。而當(dāng)電路交流成分減少時,也會使電容器的容量減少,因此容量改變以后所輸出的計算結(jié)果也會不同于容量改變前的計算結(jié)果。通過采用示波器進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn),利用Protel98軟件模擬仿真后輸出來圖形同實(shí)際電路測試輸出的波形相同。由此可見,若要改變電子電路中的某個元件,只需要利用Protel98軟件修改參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn),從而達(dá)到模擬仿真應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。Protel98軟件成為修改和優(yōu)化設(shè)計電子電路的有效輔助工具,也是電子電路設(shè)計模擬仿真的重要手段。利用Protel98軟件模擬仿真電路設(shè)計的具體步驟包括以下幾個方面:第一,根據(jù)電子電路設(shè)計的主要目標(biāo)和所需規(guī)模繪制準(zhǔn)確的電路原理圖。在繪制原理圖時,應(yīng)選用比較簡單和普及的電路,從而有效實(shí)現(xiàn)模擬仿真的目的。第二,繪制完電路原理圖之后,借由Protel98軟件設(shè)置元件的參數(shù),通過鼠標(biāo)選中元件并雙擊元件的性質(zhì)項(xiàng)目后,就可以修改元件的參數(shù)。修改結(jié)果可以利用電子電氣法進(jìn)行測試和檢查,從而找出出現(xiàn)錯誤的地方,再通過有效的分析和科學(xué)的修改,就可以完善電路設(shè)計。第三,再用Protel98軟件模擬繪制出的電路原理圖,并對電路功能進(jìn)行仿真和驗(yàn)證,從而判斷所設(shè)計的電路是否具有可行性。
2基本邏輯門電路的模擬實(shí)驗(yàn)
Protel98軟件的仿真器由實(shí)用的數(shù)模與模擬混合而組成,利用網(wǎng)表文件將電路的所有元素結(jié)合起來,使數(shù)字仿真與模擬間的壁壘被有機(jī)的打破,再利用波形記錄分析系統(tǒng)將數(shù)字波形的結(jié)果同模擬結(jié)果一起顯示出來,組合成一個各種門電路。在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時,應(yīng)首先輸入繪制出來的電路圖,并編輯激勵信號波形和跟蹤誤差信號的波形,再從電子元件的數(shù)據(jù)庫里找出相關(guān)的數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行電路模擬,并計算出波形模擬的結(jié)果。而從繪制的波形圖中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)輸入信號的電平組合表現(xiàn)為高—高、高—低、低—低和低—高時,基本邏輯門電路輸出的信號和輸入的信號之間具有可行的邏輯性關(guān)系。由此可見,利用Protel98軟件對數(shù)字電路進(jìn)行模擬仿真,不僅能擴(kuò)大模擬電路設(shè)計規(guī)模,而且對其進(jìn)行定時的精確度也非常高,通過采取輸入不同激勵信號波形的方式,可以準(zhǔn)確修改基本邏輯門電路數(shù)據(jù)庫的特性。不但如此,Protel98軟件進(jìn)行電路模擬仿真,其良好界面對于分析電路設(shè)計和修改電路設(shè)計具有重要的意義。
3結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù) 模擬電路 Multisim 10.0
EDA技術(shù)即為通過計算機(jī)來設(shè)計電子電路和系統(tǒng)的計算機(jī)軟件。將其應(yīng)用在電路設(shè)計中能夠顯著提高電路設(shè)計的工作效率,減少誤差,增強(qiáng)可靠性。
1 EDA技術(shù)概述
1.1 EDA技術(shù)特點(diǎn)
EDA技術(shù)就是以計算機(jī)為基本工作平臺,結(jié)合了多種現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)而形成的開展電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器,通過EDA技術(shù)能夠在設(shè)計電子系統(tǒng)時減少大量的工作量而交由計算機(jī)完成。并且通過EDA技術(shù)能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品從電路設(shè)計直至設(shè)計版圖的整個流程都在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動智能化處理。當(dāng)前EDA技術(shù)的應(yīng)用范圍十分寬廣,例如機(jī)械、航空、生物、軍事、教學(xué)等各個領(lǐng)域都已經(jīng)廣泛開展使用EDA技術(shù)。
1.2 EDA技術(shù)類別
EDA軟件大致能夠分為芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件以及系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件三大主要類別。通過EDA軟件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域可以將其分為電路設(shè)計、仿真工具、IC設(shè)計軟件與其他EDA軟件等。常用的模擬電子電路包括晶體管放大電路、集成運(yùn)算放大器以及電源電路等。
2 Multisim 10.0軟件的應(yīng)用
2.1 Multisim 10.0特點(diǎn)
2.1.1 元件庫豐富
Multisim 10.0配備了海量的元件模型數(shù)據(jù)庫,其中有數(shù)以千計的電路元件,其中包括基本元件、基礎(chǔ)電路、繼電器等元器件。同時,用戶還能夠根據(jù)自己需求來新建元器件庫,給客戶提供了極大的便捷。該軟件中各元器件的參數(shù)可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)。
2.1.2 強(qiáng)大的虛擬儀表與分析功能
Multisim 10.0中配備了雙蹤示波器,邏輯分析儀、頻譜分析儀等十余種虛擬儀器儀表,并且操作界面十分友好,不論是專業(yè)人士還是學(xué)生都能夠快捷方便的進(jìn)行操作。
2.1.3 仿真范圍大
Multisim 10.0不僅可以對數(shù)字或模擬電路實(shí)現(xiàn)仿真,還能夠仿真射頻電路。
2.1.4 兼容性良好
Multisim 10.0網(wǎng)絡(luò)表文件可以與Spice網(wǎng)絡(luò)表文件進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換,并且形成電路原理圖。Multisim 10.0中電路原理圖還能夠與PCB軟件進(jìn)行傳輸,進(jìn)行印刷電路板設(shè)計??梢钥闯觯琈ultisim 10.0能夠全程完成電路設(shè)計與印刷電路板所有設(shè)計工作,電子產(chǎn)品開發(fā)速度得到了提升。
2.2 Multisim 10.0應(yīng)用實(shí)例
2.2.1 差動放大電路與差模信號
差動放大電路在電子技術(shù)與IC制造業(yè)中應(yīng)用十分普及,其能夠放大差模信號,對共模信號起到抑制作用,因此可以有效的避免零點(diǎn)漂移,妥善解決了直流放大電路中增益與零點(diǎn)漂移的問題。圖1為恒流源的差動放大電路圖。如不加輸入信號時,首先調(diào)節(jié)R2,輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號電路圖,輸入端加上50mV,1KHz的差模信號,對節(jié)點(diǎn)8與節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行瞬態(tài)分析,獲得兩個大小相同,方向相反的差模輸出信號。
用后處理器獲得雙端輸出電壓波形曲線圖。最大輸出電壓為Vod=4.1034V。
2.2.2共模信號
使用相同的方法對節(jié)點(diǎn)8與節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行分析,可以得到兩個大小相同,方向也相同的共模輸出信號。單端輸出最大電壓值為38.04Pv.從該數(shù)據(jù)可以得知,共模信號單端輸出的抑制程度也較高。
2.2.3 結(jié)論
Multisim 10.0是一個系統(tǒng)的,功能齊全的電路仿真軟件,其強(qiáng)大的元件數(shù)據(jù)庫與大量的虛擬儀表具有多種分析方式。Multisim 10.0軟件存在以下幾大優(yōu)勢:
(1)進(jìn)行模擬電路能夠調(diào)整電路參數(shù),觀察不同參數(shù)與電路性能之間的關(guān)系,同時可以重復(fù)多次的選擇最合適的元件參數(shù)來設(shè)計方案。
(2)Multisim 10.0能夠在電路測試中分析數(shù)據(jù)、曲線圖形都集中在單一的設(shè)計窗口中,使用人員可以直觀形象的觀察到數(shù)據(jù)和圖形的改編。其所顯示的曲線圖也較為平滑,這是其他硬件測試中無法比擬的優(yōu)勢。
(3)Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調(diào)試十分便捷,信號干擾因素小,雙蹤顯示時不會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)和閃爍的現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)的模擬電路方式來說,其十分容易受到外界電源信號的影響,并且實(shí)驗(yàn)設(shè)備不先進(jìn),十分容易導(dǎo)致測量結(jié)果精確度欠佳。然而該測量結(jié)果將通過數(shù)字表現(xiàn),其精確度較高。
3 結(jié)束語
隨著自動化水平的提高和電子領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,EDA技術(shù)在電路設(shè)計中的作用越來越明顯。利用EDA技術(shù)電路設(shè)計師能夠高效、準(zhǔn)確的設(shè)計電路。Multisim 10.0能夠提供強(qiáng)大的元件數(shù)據(jù)庫與虛擬儀表,分析方法十分多元,是電路設(shè)計教學(xué)、電路設(shè)計模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發(fā)展的關(guān)鍵時刻,EDA技術(shù)將電子設(shè)計技術(shù)推向了新的階段,未來EDA技術(shù)將會向新器件、新工具軟件等趨勢發(fā)展。
作者簡介
高昀(1984-)女,四川省遂寧人。大學(xué)本科學(xué)歷?,F(xiàn)供職于四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院。主要研究方向?yàn)镋da技術(shù)。
通過光敏三極管將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)的電信號,該信號送入放大器經(jīng)放大處理,同時送入兩路比較器,其中一路是上限比較器,一路是下限比較器.通過光電轉(zhuǎn)換模塊對光強(qiáng)的轉(zhuǎn)換,當(dāng)輸出電壓達(dá)到0.4~0.45V時,放大器輸出信號小于下限比較電平,下限比較器翻轉(zhuǎn),信號送入反相器,通過顯示模塊進(jìn)行顯示,隨著光強(qiáng)的增強(qiáng),當(dāng)輸出電壓達(dá)到0.55V,放大器輸出信號小于上限比較電平,上限比較器輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn),信號送入反相器。
2照明燈電壓閉環(huán)控制
光敏三極管接收的光強(qiáng)信號經(jīng)處理送入壓控開關(guān)電源的控制端,對輸出電壓進(jìn)行控制,使加在燈絲兩端的電壓隨光強(qiáng)的變化而改變,從而實(shí)現(xiàn)照明燈電壓的自動調(diào)節(jié)。通過設(shè)計的硬件電路,可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備所需的標(biāo)準(zhǔn)背景電平,調(diào)節(jié)出口處光強(qiáng)的強(qiáng)與弱,都可以根據(jù)信號的變化,自動將輸出燈壓調(diào)到合適范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)照明燈的閉環(huán)控制。
3設(shè)計方法
3.1電源模塊
本電源是兩個獨(dú)立電源的組合體,其中主控電源是一個可靠、大電流壓控電源,其輸出電壓隨其控制端外加的直流電壓的改變而變化。輸出電壓為交流220V+20%,50Hz。輸出電壓精度及負(fù)載能力、電路保護(hù)功能都有輸出短路保護(hù)。圖4為電源控制特性曲線,可清晰的看出電源模塊輸出電壓隨控制電壓的關(guān)系。
3.2運(yùn)算放大器
運(yùn)算放大器[4-5]具有兩個輸入端和一個輸出端,如圖5所示,其中標(biāo)有“+”號的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端),另一只標(biāo)有“一”號的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負(fù)端,如果先后分別從這兩個輸入端輸入同樣的信號,則在輸出端會得到電壓相同但極性相反的輸出信號:輸出端輸出的信號與同相輸人端的信號同相,而與反相輸入端的信號反相。本文設(shè)計應(yīng)用LM型運(yùn)算放大器,通過電路設(shè)計來完成合理控制電壓輸出。
3.3ProtelDXP
ProtelDXP2004[6]是一個32位的電子設(shè)計系統(tǒng),它是一套構(gòu)建在板級設(shè)計與實(shí)現(xiàn)特性基礎(chǔ)上的EDA設(shè)計軟件,其主要功能包括電路原理圖設(shè)計、印刷電路板設(shè)計、改進(jìn)型拓?fù)渥詣硬季€、模擬/數(shù)字混合信號仿真、布局前/后信號完整性分析、PLD2004可編程邏輯系統(tǒng),以及完整的計算機(jī)輔助(CAM)輸出和編輯性能等。原理圖設(shè)計系統(tǒng)是ProtelDXP2004的主要功能模塊之一,提供了強(qiáng)大的電路原理圖繪制功能:1)功能完善的多功能編輯器;2)層次化、多通道的原理圖編輯環(huán)境;3)交互式全局編輯功能;4)強(qiáng)大的電路設(shè)計自動化功能。本文通過此軟件設(shè)計背景電路模塊,實(shí)現(xiàn)背景目標(biāo)的模擬,也為工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。圖6為背景目標(biāo)電路的主要設(shè)計部分,可實(shí)現(xiàn)背景照明等的電壓調(diào)控,再根據(jù)電壓控制電路調(diào)節(jié)獲得檢測儀所需要的背景電平信號,從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
3.4Multisim
Multisim[7]是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。仿真的內(nèi)容:1)器件建模及仿真;2)電路的構(gòu)建及仿真;3)系統(tǒng)的組成及仿真;4)儀表儀器原理及制造仿真。
4研究結(jié)果與分析
4.1電路仿真圖
如圖7為模擬背景電路電壓輸出仿真,根據(jù)仿真圖可以得出電路反應(yīng)時間以及輸出電壓值,根據(jù)設(shè)計,得到電壓值為0.424V,基本上符合研究計劃的0.4~0.55V標(biāo)準(zhǔn),可以為此檢測儀進(jìn)行設(shè)備的性能參數(shù)檢測提供均勻的符合標(biāo)準(zhǔn)的光源。通過主控計算機(jī)輸出的控制指令,使輸出的背景在0.4~0.45V區(qū)間,進(jìn)行設(shè)備的各性能參數(shù)測試。
4.2背景目標(biāo)實(shí)現(xiàn)
應(yīng)用ProtelDXP2004軟件進(jìn)行PCB板設(shè)計連接,以此進(jìn)行實(shí)裝電路構(gòu)造,并組合此檢測系統(tǒng),驗(yàn)證此設(shè)計的正確性。圖8為本文設(shè)計電路所生成的目標(biāo)背景信號源,根據(jù)主控計算機(jī)的輸出命令,調(diào)節(jié)輸出電壓,應(yīng)用設(shè)備對背景目標(biāo)進(jìn)行信號采集觀測,可觀測到圖8中的亮斑即為目標(biāo)源。為下一步進(jìn)行目標(biāo)跟蹤、數(shù)據(jù)處理打下基礎(chǔ)。
5結(jié)論
關(guān)鍵詞: OrCAD PSpice; 仿真; 模擬電子技術(shù); 模擬電子教學(xué)
中圖分類號: TN710?34; TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)01?0131?04
0 引 言
計算機(jī)模擬設(shè)計方法的運(yùn)用使得模擬電路的設(shè)計已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。計算機(jī)特別是高性能軟件的普及,使電路模擬器得到廣泛的應(yīng)用。在模擬電路設(shè)計領(lǐng)域,要求電路設(shè)計工程師能夠采用最新、最適合的模擬電子器件進(jìn)行電路設(shè)計。眾所周知,模擬技術(shù)所涉及的知識面更寬,要想從眾多的模擬電路中挑選出最適合的器件,不僅需要有豐富的經(jīng)驗(yàn),更需要具備最新的模擬器件知識。一方面,模擬電子技術(shù)是電氣、電子信息類和部分非電專業(yè)本科生電子技術(shù)方面的重要基礎(chǔ)課程,應(yīng)該予以充分的重視與加強(qiáng);另一方面,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的落后導(dǎo)致學(xué)生無法接觸最新的模擬電子器件從而與現(xiàn)代模擬電子電路設(shè)計脫節(jié)。OrCAD是世界上使用最廣泛的EDA軟件,它的最大特點(diǎn)是匯集了模擬與數(shù)字電路混合仿真等功能,其電路仿真元器件庫更達(dá)到8 500個,收入了幾乎所有的通用型電子元器件模塊。此外,OrCAD軟件還可以根據(jù)模擬電子器件生產(chǎn)廠家給出的最新集成電路的SPICE模型自行設(shè)計新的電路仿真元件,便于電子設(shè)計工程師跟蹤最新的模擬電子器件的發(fā)展?;谶@些優(yōu)點(diǎn),本文提出采用OrCAD PSpice設(shè)計部分模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生不但能夠從實(shí)驗(yàn)中了解模擬電路的基本原理,也能夠掌握這種應(yīng)用最廣泛的模擬電路設(shè)計工具。通過與以往設(shè)計的模擬電路實(shí)驗(yàn)對比,可以看到采用OrCAD軟件進(jìn)行模擬電路實(shí)驗(yàn)即能兼顧基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn),又為學(xué)生將來成為模擬電路設(shè)計工程師奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。
1 模擬電子技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀
由于模擬電子技術(shù)的教學(xué)需要一定的電路分析知識作為基礎(chǔ),很多新的知識點(diǎn)、概念、器件和分析方法被引用,增加了學(xué)習(xí)的困難。傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到了很大的挑戰(zhàn),課堂上老師要在有限的時間內(nèi)講授大量的知識點(diǎn);課下同學(xué)們需要進(jìn)行很多的計算,普遍反映對重要知識點(diǎn)掌握不深,教學(xué)效果很難令人滿意。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,問題也十分突出。實(shí)驗(yàn)課上,一方面,學(xué)生機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)要求和測試表格,做不到對理論的理解和鞏固[1?5]。另一方面,學(xué)生人數(shù)增多,實(shí)驗(yàn)儀器不足,導(dǎo)致多人共用一套儀器,最后學(xué)生掌握知識的效果欠佳。更有,受多方因素的影響,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不能及時更新,不能緊跟先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的步調(diào),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容局限,實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏生機(jī),學(xué)生興趣不高,技能達(dá)不到現(xiàn)代應(yīng)用的要求。
因此,采取適應(yīng)的教學(xué)改革,把先進(jìn)的模擬電路設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié),幫助學(xué)生理解掌握各種元器件、電路的原理和性能并與技術(shù)進(jìn)步相互適應(yīng)就顯得極其重要。由于理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn),先進(jìn)仿真分析的引用可以使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計更加直觀、更加生動,也能夠突破現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的局限,帶動學(xué)生的積極性,提高其掌握知識的深度和寬度。
2 模擬電子技術(shù)OrCAD PSpice仿真方法的應(yīng)
用探討
OrCAD PSpice具有強(qiáng)大的電路分析及仿真能力,這在模擬電路設(shè)計領(lǐng)域優(yōu)勢凸顯。如果將OrCAD引入教學(xué)環(huán)節(jié),就可能從學(xué)生接觸模擬電路時就逐步習(xí)慣于設(shè)計之初首先進(jìn)行性能分析。下面以雙極性結(jié)型晶體共射極放大器教學(xué)為例[6],結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué),闡述模擬電子OrCAD PSpice仿真技術(shù)方法的應(yīng)用。
2.1 傳統(tǒng)教學(xué)
2.1.1 計算直流偏壓點(diǎn)
通過計算直流偏壓點(diǎn),保證晶體管在適當(dāng)?shù)姆糯髤^(qū)內(nèi)工作,調(diào)整偏壓點(diǎn)位置,使其位于放大區(qū)的中心處。直流偏壓點(diǎn)靠5個電阻器來建立,[R2]和[R3]形成電阻分壓,提供基極合適的直流電壓。[R5]和[R6]提供偏壓,也提供一條負(fù)反饋路徑,使放大器更穩(wěn)定。[R4]是負(fù)載電阻,負(fù)責(zé)將流入Q1的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出。
假設(shè)Q2N2222的[β]約為178,且[βac=βdc,]計算直流特性結(jié)果如下:
[Vb=Vcc×R2(R2+R3)=1.75 V]
[Ve=Vb-Vbe=1.75-0.7=1.05 V][Ic≈Ie=Ve(R5+R6)=1.12 mA]
[Vc=Vcc-Ic×Re=5.26 V]
2.1.2 計算交流特性
輸入的交流信號經(jīng)過電容[C1]耦合進(jìn)入晶體管基極,輸出的交流信號由集電極經(jīng)電容[C2]耦合到負(fù)載電阻上。發(fā)射機(jī)旁路電容[C3]減少發(fā)射集電阻對放大倍數(shù)的損耗。
BJT的交流射極電阻為:
[Re=25 mVIe=25 mV1.12 mA=22.32 Ω]
交流基極等效電阻:
[Rb≈βac×(Re+R5)=178×496.32=87.6 kΩ]
輸入等效電阻為:
[Rin=R3∥R2∥Rb=7.53 kΩ]
交流集電極電阻為:
[Rc=Rc∥R1=4.27 kΩ]
電壓增益為:[AV=Rc(Re+R5)=8.67]
一、課例簡介
(一)課例名稱
基本RS觸發(fā)器
(二)課例內(nèi)容
基本RS觸發(fā)器的概念及其應(yīng)用。觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本單元,而基本RS觸發(fā)器又是各種類型觸發(fā)器的基本形式,因此它對整個章節(jié)的學(xué)習(xí)具有重要的意義。
二、學(xué)生特征
學(xué)生為電子技術(shù)專業(yè)一年級學(xué)生,通過前期課程《電工基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)》和本課程前一階段的學(xué)習(xí),已具備了一定的電路的分析、設(shè)計及制作的能力。已在本課程學(xué)習(xí)了“與”、“或”、“非”及其復(fù)合邏輯的邏輯符號、邏輯表達(dá)式及邏輯運(yùn)算規(guī)則,具備了學(xué)習(xí)本課的基本知識,對將觸發(fā)器用于實(shí)際電路的設(shè)計與制作有強(qiáng)烈的認(rèn)知愿望,因此對本節(jié)課的學(xué)習(xí)很感興趣,但又覺得難度大。
三、教學(xué)設(shè)計
(一)教學(xué)目標(biāo)分析
1.知識與技能目標(biāo)。讓學(xué)生了解觸發(fā)器的概念及其應(yīng)用;學(xué)會分析基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理,掌握觸發(fā)器在實(shí)際電路設(shè)計中的應(yīng)用。
2.方法和能力目標(biāo)。讓學(xué)生初步掌握分析電路的方法,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計與制作的能力和分析、解決問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生獲取數(shù)字電子技術(shù)的能力,交流表達(dá)的能力和自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在發(fā)展能力 。
3.情感與態(tài)度目標(biāo)。通過讓學(xué)生積極參與探究,投入到課堂教學(xué)雙邊活動中,培養(yǎng)學(xué)生的合作意識;通過讓學(xué)生體驗(yàn)成功,享受發(fā)現(xiàn)的樂趣,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)的自信心。
(二)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
1.重點(diǎn):基本RS觸發(fā)器工作原理及在實(shí)際電路設(shè)計中的應(yīng)用。
2.難點(diǎn):如何根據(jù)基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)分析其工作原理。
(三)教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)策略
1.通過課件中的實(shí)物圖片、動畫、模擬仿真等手段將學(xué)生帶進(jìn)形象的教學(xué)情境之中,突出教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)、難點(diǎn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率。
2.采用問題解決的教學(xué)策略,以引導(dǎo)式的問題循序漸進(jìn)地教學(xué),提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
3.采用教師引導(dǎo)、啟發(fā)。首先教師提出問題、然后學(xué)生討論、發(fā)言、同學(xué)點(diǎn)評、教師點(diǎn)評;培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、問題解決與處理能力及交流溝通能力,使學(xué)生在雙向互動的教學(xué)活動中掌握知識。
(四)教學(xué)過程
結(jié)構(gòu)如下圖所示:
(五)學(xué)習(xí)評價
采用過程性評價和形成性評價相結(jié)合的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)評價,注重利用學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量反饋結(jié)果改進(jìn)教學(xué)。
1.過程性評價。(1)通過課堂教學(xué)中與學(xué)生的互動情況反饋。(2)學(xué)生討論及上臺演示的表現(xiàn)。(3)通過學(xué)生完成“在線測試”情況了解教學(xué)效果。
2.形成性評價。通過查閱網(wǎng)絡(luò)課程的“電路設(shè)計與制作指導(dǎo)”欄目,完成“由觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器”電路的設(shè)計與制作。要求學(xué)生能正確選擇和測試所使用的元件,電路設(shè)計正確、布線合理、制作美觀,電路通過檢測能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。