數字電路分析論文

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數字電路分析論文范文第1篇

關鍵詞：無線發射FSK射頻發射器nRF902

1概述

nRF902是一個單片發射器芯片，工作頻率范圍為862～870MHz的ISM頻帶。該發射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩定的頻率合成器，因此，頻率漂移很低，完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過外接電阻進行編程。電源電壓范圍為2.4～3.6V，輸出功率為10dBm，電流消耗僅9mA。待機模式時的電源電流僅為10nA。采用FSK調制時的數據速率為50kbits/s。因此，該芯片適合于報警器、自動讀表、家庭自動化、遙控、無線數字通訊應用。

2引腳功能和結構原理

nRF902采用SIOC-8封裝，各引腳功能如表1所列。

表1nRF902的引腳功能

引腳端符號功能

1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制

2REXT功率調節/時鐘模式/ASK調制器字輸入

3XO8基準時鐘輸出（時鐘頻率1/8）

4VDD電源電壓（+3V）

5DIN數字數據輸入

6ANT2天線端

7ANT1天線端

8VSS接地端（0V）

圖1所示是nRF902的內部結構，從圖中可以看出：該芯片內含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等電路。

通過nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號輸出到天線，該引腳同時必須通過直流通道連接到電源VDD，電源VDD可通過射頻扼流圈或者環路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負載阻抗為200～700Ω。如果需要10dBm的輸出功率，則應使用400Ω的負載阻抗。

調制可以通過牽引晶振的電容來完成。要達到規定的頻偏，晶振的特性應滿足：并聯諧振頻率fp應等于發射中心頻率除以64，并聯等效電容Co應小于7pF，晶振等效串聯電阻ESR應小于60Ω，全部負載電容，包括印制板電容CL均應小于10pF。由于頻率調制是通過牽引晶振的負載（內部的變容二極管）完成的，而外接電阻R4將改變變容二極管的電壓，因此，改變R4的值可以改變頻偏。

將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對可輸出功率進行調節。nRF902的工作模式可通過表2所列方法進行設置。

表2nPF902的工作模式設置

引腳

工作模式XTALREXTXO8DIN

低功耗模式（睡眠模式）GND---

時鐘模式VDDGNDVDD-

ASK模式VDDASK數據VDD或者GNDVDD

FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數據

在FSK模式時，調制數據將從DIN端輸入，這是nRF902的標準工作模式。

ASK調制可通過控制REXT端來實現。當R2連接到VDD時，芯片發射載波。當R2連接到地時，芯片內部的功率放大器關斷。這兩個狀態可用ASK系統中的邏輯“1”和邏輯“0”來表示。在ASK模式，DIN端必須連接到VDD。

時鐘模式可應用于外接微控制器的情況，nRF902可以給微控制器提供時鐘。它可在XO8端輸出基準時鐘，XO8端輸出的時鐘信號頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz，則XO8輸出的時鐘信號頻率為1.695MHz。

在低功耗模式（睡眠模式），芯片的電流消耗僅10nA。在沒有數據發射時，芯片可工作在低功耗模式以延長電池的使用時間。電路從低功耗模式轉換到發射模式需要5ms的時間，從時鐘模式轉換到發射模式需要50μs的時間。

圖2nRF902的應用電路

數字電路分析論文范文第2篇

關鍵詞：數字邏輯設計；電子設計自動化；可編程邏輯器件；教學改革；實踐教學

作者簡介：何樂生（1977-），男，白族，云南昆明人，云南大學信息學院，副教授；余鵬飛（1975-），男，云南昆明人，云南大學信息學院，副教授。（云南 昆明 650091）

基金項目：本文系2013年云南大學本科實踐教學能力提升項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0115-02

“數字邏輯設計”是計算機及其相關專業承前啟后的重要專業基礎課，該課程介紹計算機的基本結構——數字電路的原理以及設計方法，是“計算機組成原理”、“計算機體系結構”等后續專業核心課程的必要基礎。

在就業形勢嚴峻的背景下，社會和學生都對課程的內容及其實用性提出了更高的要求。計算機專業學生往往將自己未來的職業規劃定位于軟件開發，因此認為“數字邏輯設計”課程沒有太大用處，出現輕視的思想。另外，大部分高校仍以已經過時的小規模通用集成電路作為主要教學內容，進一步加深了學生對“數字邏輯設計”課程無用的錯誤認識。怎樣合理地將基于EDA技術的現代數字邏輯系統設計方法引入課堂和實踐教學；將“數字邏輯設計”課程內容和計算機專業學生感興趣的東西結合，提高學習積極性，為將來從事相關領域的工作打下必要的硬件基礎，成為了“數字邏輯設計”課程改革必須解決的問題。[1-3]

一、目前教學工作中存在的問題及其成因

近年來，以數字技術為核心的半導體技術獲得了飛躍式的發展，其功能和復雜程度呈幾何級數增長。與之對應的是設計技術的規模化和正規化，軟、硬件開發人員的職責劃分越來越明顯。作為偏軟件方向的計算機專業的課程，“數字邏輯設計”的教學內容、體系、方法以及實驗環節也應隨之改變，以培養具有獨立工作能力，滿足行業需求的高素質人才。與此相反地，當前該課程依然沿用幾十年來形成的精英式的大學教育思路，過于強調知識體系和理論深度，而放松對學生運用新知識進行綜合設計的能力的培養。另外，“數字邏輯設計”與“電子工程”、“通信工程”等偏硬件專業的“數字電路”課程過于相似，強調電路的物理基礎，輕視從宏觀的系統層面對數字系統認識，導致教學效果不理想。筆者總結具體原因有以下幾點。

1.教學內容脫離工程實際和學生實際情況

在嚴峻的就業形勢下，學生都很關心學習所學課程到底能做什么，為自己提供怎樣的競爭力。隨著EDA技術的高度發展，基于CPLD和FPGA等可編程邏輯器件的數字系統設計技術已成為主流技術。然而目前大部分教材仍然采用傳統理論教科書的編寫方式，以“講理”為主，過分強調雙極性工藝的74系列門電路的實現方式，對EDA技術涉及不多。如果教師仍然采用“填鴨式”教學方法教授已經過時的知識，自然無法調動學生的積極性。

2.對不同專業的差異化教學問題注意不足

在軟、硬件設計分工差異化的大背景下，應該將“數字邏輯設計”的教學重點放在系統級的設計，而對于門級電路的設計則只需要達到“知其然”的程度。在教學內容、教學體系、教學方法以及實驗等具體教學環節上，應與“電子工程”、“通信工程”等偏硬件專業保持合理的差異化。

3.實踐教學內容陳舊，無法滿足社會對計算機人才的需求

當前實踐教學內容多為驗證74系列芯片的功能，而計算機相關專業的課程定位應是“理解計算機底層工作原理”，這種基于中小規模集成電路的驗證性實驗顯然與專業定位不吻合。

4.連線式的數字電路實驗箱（板），無法使學生建立對現代數字系統的感性認識

高等學校實驗設備多采用“傻瓜式”的設計思路，即將實驗電路盡量“功能化”和“模塊化”，學生只需要在不同功能模塊之間連線即可完成硬件設計。誠然，這在降低了實驗難度的同時，提高了實驗速度，降低了教師講授實驗課和維護實驗室的難度。但 “連線式”的設計使學生不明白實驗箱（板）上分離的一個個插孔是如何構成系統的，更無從談到對計算機系統的感性認識。[2]

5.課程考核方式不科學

部分學生采用死記硬背的方式“對付”期末考試，常常出現“高分低能”現象。評價方式在無形中造成學生對實踐環節學習的輕視心理，部分學生的學習以成績合格為目標，忽視能力的獲得。

二、“數字邏輯設計”的教學改革方案

綜合考慮上述問題，筆者所在的教學團隊認為，合理地取舍原有教學內容并將EDA技術引入教學，是提升教學水平和學習積極性的有效手段，并進行了一系列教改嘗試。

1.結合學科發展和學生實際情況，合理優化課堂教學內容，提升其實用性

如前所述，數字系統設計已經進入電子設計自動化的“EDA時代”，作為計算機專業的課程，更有必要對傳統教學內容有所取舍，做到“有所為，有所不為”。一方面，在保證為后續課程提供必要基礎知識的同時，對于陳舊過時的理論加以揚棄；另一方面，必須對于近年來出現的，改變行業面貌的新技術有所涉及。

在傳統教學內容的選取上，應秉承“必須”和“夠用”的原則，[4，5]對后續課程較難理解的“組合、時序邏輯電路分析、設計方法”、“半導體存儲器”等內容應保留較多的課堂教學時間，而對于“門電路的實現方法”、“競爭與冒險”等內容，則應大幅度地降低課堂教學時數。總體來講，基本取消了74系列中小規模器件的課堂教學時間，而將時間用于進行“原則性”和“說理性”的教學，旨在幫助學生建立“計算機是由什么東西構成的”、“設計計算機時采用了什么原理”等系統性的基本概念。

在EDA新技術的擴展方面，教學團隊根據計算機專業學生喜歡編程的特點，在教學中引入了硬件描述語言和可編程邏輯器件（PLD）兩方面的內容。硬件描述語言Verilog HDL在語法上接近C語言，而C語言是計算機專業先修課程，學生掌握起來較容易。課堂教學采用了傳統內容和描述語言穿行的方式，既保證了教學進度，又能防止學生出現“硬件描述語言和實際電路脫鉤”的通病。可編程邏輯器件的教學，則安排在傳統教學方案中進行“門電路實現”的學時進行，并將可編程邏輯器件的教學重點放在介紹CPLD和FPGA的原理及其常見問題。根據學生實際情況，還引入數字電路在計算機系統中的應用實例，以提升學生的學習興趣。例如：加法器、乘法器的實現，點陣LED顯示屏的顯示與控制，PS/2鼠標鍵盤控制等內容，不但能幫助學生建立學以致用的學風，而且能夠很好地回答學生“‘數字邏輯設計’課程有什么用”這樣的問題，提高了學習積極性。

2.根據計算機相關專業學生實際情況，改革實踐教學內容和手段

基于實驗箱的實驗存在諸多問題：首先，不利于學生建立系統觀念，而將思路束縛于微小且具體的局部問題。其次，將“培養動手能力”這一廣義的命題，狹隘地局限為“能夠正確地完成連線”，不符合能力培養的要求。且在實際實驗過程中，由于實驗設備長期使用，往往由于接觸不良等非關鍵因素造成實驗失敗，使學生失去學習興趣。針對實踐教學中凸顯的問題，教研組采取了以下措施。

首先，將ModelSim和Multisim等EDA仿真軟件引入實踐教學。由于數字電路的仿真技術已經非常成熟，仿真結果和實際實驗結果基本相同。采用軟件仿真工具能夠將學生從大量的連線工作中解脫出來，把精力集中在“數字系統的設計”本身，提高了實踐教學的效率，且方便學生實現更為復雜的邏輯設計。

其次，采用FPGA作為實際動手的實驗平臺，開發了一種符合計算機專業“數字邏輯設計”教學需要的低成本FPGA實驗板——Innovator_FPGA。在實踐教學環節中，首先指導學生利用該實驗平臺，在Quartus II環境中首先采用原理圖輸入方式完成基本的驗證性實驗，以熟悉開發工具；然后采用硬件描述語言分別實現加法器、減法器、邏輯移位器等CPU必須的邏輯功能；最后指導學有余力的學生將上述模塊綜合為一個ALU（算術邏輯單元）。通過訓練，學生們發現“數字邏輯設計”與自己天天打交道的計算機有著如此密切的聯系，為將來的“計算機體系結構”課程打下了堅實的基礎。

3.引導學生通過多種途徑學習，改革課程考核方式，培養自學能力和創新能力

電子信息技術發展迅速，任何人都無法在大學階段獲取一生所需的所有知識，學生必須培養自己的自學的能力。教師引導學生采取以下方式自學：

（1）通過網絡學習交流，推薦以下網站：可編程邏輯器件網（.cn）、周立功公司網站（）、水木清華（＼學術交流＼電路設計）以及Altera公司官網論壇等。

（2）參與各種競賽和學生課外科技活動，包括：全國大學生電子設計競賽、挑戰杯和Atlera大學生論文競賽等。

（3）鼓勵學生參與國家級、省級和校級的學生科技立項活動。

另外，課程考核是引導學生培養創新能力的指揮棒，也是幫助教師糾正教學方法的重要手段。在參考兄弟院校經驗的基礎上，[4-6]教學團隊逐漸形成了自己的考核方式：成績分為課程設計（占30%）、機考（占30%）、筆試（占40%）三個部分。其中課程設計部分要求學生在Innovator_FPGA實驗板上設計具有一定功能的數字電路模塊，最后根據設計理念的創新性、功能的實現程度和書面報告三者綜合，給出課程設計成績。機考部分要求學生在實驗室現場完成一個簡單模塊的設計，以檢驗其軟件仿真和調試能力。筆試部分則在減少客觀題型的基礎上，增加電路設計、HDL程序設計等主觀性題型的比例。

三、結論

在進行課程改革的數年間，在上述一系列綜合措施的促進下，學生的學習熱情和創造激情得到了釋放。同學們紛紛在實驗室和宿舍利用廉價的實驗套件開展學習、競賽和科研活動，取得了一定的成績，獲得全國大學生電子設計競賽國家級和省級獎項數十項，另外還獲得國家級大學生科研立項三項，挑戰杯科技作品競賽獲獎多項。越來越多的同學通過“數字邏輯設計”課程的學習建立了現代數字系統的概念，提高了自己的創新能力和綜合素質。

參考文獻：

[1]官駿鳴，汪虹.計算機專業《數字電路技術》課程教學改革[J].黃山學院學報，2011，13（3）：108-110.

[2]于玉婷.EDA技術漸進式教學方法探討[J].電腦知識與技術，

2011，7（11）：8354-8355.

[3]呂燚，鄧春健，黃杰勇.利用EDA技術全面改進數字電路課程教學[J].福建電腦，2008，（6）：208-209.

[4]鄒海云，高勝東，鄧娜.《脈沖與數字電路》課程教學改革研究[J].實驗科學與技術，2007，（1）：71-74.

[5]李雪梅.在數字電路教學中引入現代EDA技術[J].物理實驗，

數字電路分析論文范文第3篇

針對“大學生過剩”與“技工嚴重缺乏”的就業結構型矛盾，解決問題的核心是教學方法和培養目標的改革。今后，中國將以建設現代職業教育體系為突破口，對教育結構實施戰略性調整，加大技術技能型人才的培養。從國家層面，本次高校改革調整的對象是1999年大學擴招后“專升本”的600多所地方本科院校。這些高校將率先從培養學術型人才向職業教育轉變。嘉應學院于2001年升為本科院校，在改革院校之列，應做好規劃應對學校即將到來的人才培養目標和辦學定位的轉型。

2電子信息工程專業培養方案改革目標

廣東省高端新型電子信息產業發展方向包括了軟件和集成電路、數字家庭以及高端消費類電子產品。本次電子信息工程專業培養方案改革應契合產業發展方向，針對智能家電、智能家居、智能醫療和智能安防領域，培養應用型本科人才。此次電子信息工程專業培養方案改革的目標是培養學生動手能力，強調與產業的對接，強化學生的就業能力。為實現該目標，需要對目前電子信息工程專業培養方案進行修訂。

3電子信息工程專業培養方案改革思路

3.1培養學生的職業定位

以電子信息工程專業為例，研究型高校中電子信息工程專業的學生參加工作后主要從事系統軟硬件底層開發。硬件相關工作方面：學生通過傳感器、變送器和執行元件等基本原理的學習，能夠從事相關基礎元器件的研發工作。軟件相關工作方面，學生通過操作系統、處理器內部體系結構和接口電路工作原理的學習，能夠編寫硬件的底層接口程序，從事一些基礎的研究工作。高職高專學校培養的電子信息工程專業學生，需要熟悉生產設備的工作過程，能夠應用和操作設備生產出合格的產品。應用型高校中電子信息工程專業的學生層次處于上述兩種類型學校學生的中間，必須要實現差異化培養，具有自身不同于研究型和高職高專學生的特色，在產業結構中尋找自己的定位，這樣才能保證在未來的就業競爭中取得優勢。應用型高校培養的電子信息工程專業學生應該熟悉傳感器、變送器和執行元件的工作原理，了解元器件的性能參數以及影響其工作的因素，能夠根據客戶提出的設備的性能指標和不同要求，“選擇”傳感器、變送器和執行元件，通過合理的組合連接，形成生產設備，或是能夠測量某些物理參數的儀器和儀表，或者是智能家居中的控制系統、安防系統等等。該類型學生主要從事的是系統集成工作。從目前我國產業發展結構來看，大部分企業還是生產型的，從事研發的企業和研發方面提供的工作崗位相對較少，所以對從事底層設備研發的人才需求有限，而對系統集成人才需求較大。

3.2工作崗位分析

根據以上分析，確定嘉應學院電子信息工程專業的改革思路。智能化是電子信息技術發展的一個必然的趨勢。未來的儀器設備會根據預先設定的程序和算法運行，脫離人的控制，具有一定的智能性。基于此，確定培養的學生的未來的職業定位為智能電子產品設計工程師。廣東省電子行業發達，提供的相關產業崗位較多，95%以上的學生會在廣東省內就業。就業的學生主要從事智能電子產品的設計、調試和安裝工作。作為智能電子產品設計工程師，就業之初可以做為企業研發部門的軟件、硬件工程師，隨著相關經驗和技術的積累，以及自己本人的不斷努力和學習，有部分優秀的智能電子產品設計工程師可以成長為產品的項目工程師。如果掌握企業的核心技術，則可以成為企業的技術負責人，只要努力，職業提升空間較大。

3.3課程模塊設置

學生要想在將來能夠勝任智能電子產品設計和系統集成工作，需要掌握的知識要點包括信息采集、數據處理、信號轉換變換、總線接口和軟件編程等方面的知識。需要學習的模塊設置為基礎模塊、提高模塊和產業對接模塊。針對學生將來從事的智能電子產品設計工作，要求學生學習的課程體系如下：基礎模塊包括了電路分析基礎、模擬電子技術、數字電路與數字邏輯、信號與系統、傳感與檢測、數字信號處理、虛擬儀器設計和C語言程序設計。提高模塊包括了應用電子設計自動化、嵌入式系統、微機與單片機原理和數字信號處理技術及應用。產業對接模塊含有數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。基礎模塊電子系統工作的基本原理和基本的分析方法，為提高模塊的學習打下基礎。提高模塊中的課程主要學習由8位，16位和32位處理器內部體系結構和編程方法和系統硬件描述語言，這些是智能電子產品的核心。而產業對接模塊開設的課程主要要求學生能夠根據所學知識設計滿足生產和人民生活需要的智能電子產品系統。

4電子信息工程專業培養方案框架

4.1通識教育課程模塊

該模塊包括國防教育、思想政治理論課、語言與技能課、體育和全校性公共任選課，總計57學分，1004學時。具體課程為軍事理論與訓練、思想道德修養與法律基礎、廉潔修身、基本原理概論、思想和中國特色社會主義理論體系概論、中國近現代史綱要、形勢與政策、大學英語I-IV，含口語與寫作）、大學計算機基礎、健康與心理教育、大學語文（含應用寫作）、大學生職業發展與就業指導、創業教育、體育（含選修），公共任選課。通過通識教育課程的教授使學生掌握一定的外語、法律和國學知識，具有一定的人文情懷，成為一個道德和人格上成熟的人。

4.2專業課程教育模塊

該模塊包括專業必修課、專業選修課、畢業實習和畢業論文（設計），總計105學分，1498學時。其中專業必修課包括學生必須了解的本專業的一些基礎知識。其中學科基礎課電子類工科學生必須學習的本學科的基礎知識，含30學分，總計548學時，主要課程有：大學物理及實驗、高等數學、工程數學、概率論與隨機過程、工程制圖與AutoCAD、電子工藝訓練、電路分析基礎、電路分析基礎實驗。專業基礎課是學生學習后續專業課程的基礎，是本專業不同于其他專業的基礎課程組合，通過專業基礎課程的學習學生可掌握本專業的基礎知識。含18學分，總計287學時，主要課程有：C語言程序設計、數字電路與數字邏輯、數字電路與數字邏輯實驗、通信電子線路、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、電子技術課程設計及見習。專業課程組合則是本專業的一些較為重要的課，按照不同專業方向開設不同的專業課，總計13學分，204學時。智能電子系統方向主要專業課程有智能電子系統方向、信號與系統、微機與單片機原理、嵌入式系統。專業選修課是本專業的一些特色課程，包括專業限選課18學分，28時，課程主要課程有：數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用。專業任選課10學分，170學時，主要課程有計算機網絡、印刷電路板設計、Matlab程序設計、電子設計自動化、智能家居系統設計等。畢業設計是本科教學最為重要的環節，需要學生應用所學知識設計符合生產實際的能夠實現一定功能的智能電子系統。畢業實習是學生畢業前進行的直接參與企業生產實踐的活動，相當于入職前的崗前培訓，均為8學分，8學時。

4.3職業教育模塊

該模塊均為選修課程，包括心理學2學分，32學時；教育學2學分，32學時；教師職業技能2學分，32學時；教育實習4學分，4周。學生可以在修完此模塊后申請教師資格證，擴大就業面，從而拓寬就業途徑。

5電子信息工程專業培養方案改革內容

5.1調整專業方向，強調產業對接

緊密結合廣東省十二五規劃中高端新型電子信息產業發展規劃內容和專業的發展方向，根據專業技術技能型人才培養需要，將專業方向調整為智能電子系統方向。為實現專業調整和改革的最后一公里，最終擺脫學生所學知識與到企業工作后所需能力相脫節的現狀，開設與企業生產實際相近的課程，如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。提高學生的學習興趣的同時，真正做到與企業生產實際的對接，讓學生到企業工作后可以盡快進入角色，找到自己在企業的一席之地。

5.2突出專業基礎課和專業方向課的核心地位

針對學生到企業工作后主要從事智能電子系統設計相關技術的工作，專業基礎課中的核心課程設置為：數字電路與數字邏輯、通信電子線路、模擬電子技術、電子技術課程設計及見習、C語言程序設計。專業方向課中的核心課程設置為：數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用、嵌入式系統課程設計及見習。強化學生在智能電子系統設計方面的專業技術知識，為學生將來在本行業從事技術工作打下堅實的基礎。讓學生在此基礎上，能夠有較大程度的職業上升空間，使開設的專業課程更有利于學生將來在專業技術方面的成長和發展。由于專業選修方向的調整，增加了相應課程，如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居系統設計。刪除了理論性較強的相應課程，如信息論基礎和數字圖像處理。

5.3進一步強化實踐教學環節

根據應用型本科教學工作面臨的形勢和特點，提出加強和改進實踐教學工作的幾項措施：一是加強實踐教學師資隊伍建設，鼓勵教師從事實踐教學工作；二是推進科學研究與實踐教學的有效結合，不斷提高教師的實踐教學水平；三是加大經費投入，通過優化、整合加強實驗教學示范中心和工程訓練中心等實踐教學平臺建設；四是推進產學研合作，建設好大學生實習和實踐基地；五是實施好卓越工程師計劃，培養和造就高層次工程型人才。實踐教學是學校進行人才培養的重要組成部分，可以有效提高人才培養質量，是與課堂教學相輔相成和互相促進的重要方面。

6結語

數字電路分析論文范文第4篇

論文摘要:介紹了電子設計自動化(EDA)實驗環境的建設與管理的經驗，簡要分析了由此給教學產生的實際影響。

由于集成電路技術和計算機技術的高度發展，設計自動化的觀念和EDA工具的使用水平已成為度量工程師能力的一個重要方面。國內各高校都投入了大量的人力物力建立EDA實驗室。EDA實驗環境的硬件、軟件和服務水平在某種程度上已成為衡量該校硬件水平、教學水平和辦學水平的一個重要標志。我校在教育部電工電子教學基地的建設過程中，始終對EDA的教學和實驗環境的建設給予了足夠地重視，專門成立了EDA(實驗)中心，旨在負責全校EDA實驗教學，EDA項目開發和新技術推廣工作。經過近兩年的建設，EDA中心已初具規模，為全校的EDA教學提供了良好的實驗環境，促進了我校電類現代化課程教育的發展。

1 EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初，學校先后投入資金近百萬元，第一期工程建立起配備有40臺Pentium 166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程，又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中，我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握，同時EDA的實驗環境也是一個窗口，代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設，應該具有EDA特色，那就是要有豐富的EDA軟硬件支持，要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境，我們成立了專家指導小組指導環境的建設，并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點，我們將中心80臺機器內部互連，整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計，能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安裝了DOS 6.22、Win-dows 98(中、英文)、Windows NT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關，高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究，并嚴格的檢測，對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機，檢測后發現配置與樣機不符，立刻退貨，重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設，盡管EDA軟件投資較大，為保證實驗質量，劃出專項資金，引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯，尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持，為了做好這方面的工作，我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系，可以從中得到了許多必不可少的幫助，如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備，美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早，并已取得了不少成就，EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展，目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置，全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約，變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害，為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機，建成了硬件機房，很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

2 EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生，行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理，兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作，我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課，我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務，我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統，中心工作人員經過多次試驗，使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外，保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外，還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導，學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快，我們利用中心與外界聯系較多的優勢，不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法，與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3 效果分析

(1) EDA中心自投入使用以來，已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗，部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2) EDA中心的構建，推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言，迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法，EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作，使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法，而把一些繁瑣的計算交給EDA工具，學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理，方便了學生，激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現，原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法，結果在現場卻發現，不少學生已初步學會了EWB的使用，其原因是他們已主動地到EDA中心，通過自學，進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力，反映了他們高度的學習熱情和求知欲，這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4) EDA中心成為學生第二課堂的場地，培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽，取得很好的效果，受到了學生的歡迎。

參考文獻:

數字電路分析論文范文第5篇

關鍵詞：卓越工程師；創新設計；能力培養；教學手段

作者簡介：任立紅（1966-），女，內蒙古赤峰人，東華大學信息科學與技術學院電工電子中心，副教授；李曉麗（1980-），女，河南焦作人，東華大學信息科學與技術學院電工電子中心，講師。（上海 201620）

基金資助：本文系上海市教委重點課程項目和東華大學“卓越工程師課程項目”的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0066-02

“卓越工程師培養計劃”是列入中國高等教育中長期發展規劃的一個重要計劃，[1]是通過教育和行業、高校和企業的密切合作，以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養出一大批創新型工程師，為我國走新型工業化道路和建設創新型國家提供堅實的人才支撐和智力保證。[2，3]為適應東華大學（以下簡稱“我校”）著力打造“卓越工程師培養計劃”的目標和面向未來的紡織類、化工類、材料類、設計類等工程行業對高技術創新型復合人才的需求，我們針對學校卓越工程師計劃對“電工電子技術”這門工科課程的任務要求，結合不同專業做出相適應的課程創新教學改革，幫助學生掌握有關電路、模擬電子技術、數字電子技術方面的基本理論、知識和技能，培養學生發現、分析和解決問題的能力，為以后學習和應用更深、更新、更多的信息技術專業知識和實用技能打好基礎。

一、課程設計思路及目標

“電工電子技術”是高校非電類理工專業一門重要的技術基礎課，是大多數非電類專業學生學習電類基礎知識的唯一窗口。它包含強電、弱電的各個學科及其應用的基礎知識。同時，與各行各業的生產及管理、與人們的日常生活聯系緊密。隨著科學技術及工業的發展，特別是電子技術日新月異，使得該課程具有新知識多、新產品多、新技術多、新工藝多的特點。因此，它是一門覆蓋面廣、知識面廣、實踐性強、適用性強、知識更新快的課程。它的目的和任務是使學生獲得電工和電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能，同時，有利于學生的動手能力和創造能力的培養，為培養學生獨立的工作能力、實事求是的科學態度和細致踏實的工作作風、后續實踐性課程的學習、生產實踐打下堅實的基礎。

我校非電類不同專業（含紡織工程、紡織外貿、針織工程及服裝、紡織檢測、服裝設計與工程、環境科學與工程、工程設計、高分子材料、生物工程、應用化學等專業），學生基礎差異很大，各專業培養方案不同，對“電工電子技術”教學內容的要求不盡相同，如何根據專業培養方案做出與之相應的課程設計值得探討。目前，學校紡織品設計、輕化工程、高分子材料、環境工程等專業是第一批加入卓越工程師計劃的相關專業。

面向卓越工程師培養計劃，我們結合不同專業做出相適應的課程調整改革思路，對電工電子技術課程進行了教學與實驗的創新設計研究，力求在滿足教學基本要求前提下，選擇相應教學內容，組織課程，制定各自切實可行的教學大綱、課程設計、實驗方案，改善課堂教學措施，提高課堂效率，創新教學手段。同時，最大限度利用現代科學技術手段，不僅重視理論基礎傳授，更要加強實驗素質和綜合實踐能力訓練，增強學生面向工程的現代化軟件應用能力、實際電工電子電路設計能力、理論結合實際的實驗能力、小系統設計調試能力，提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力、創新應用能力，著力提高工科類專業學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。

二、教學手段的創新改革

“電工電子技術”的教學難點主要在于三個方面：知識面廣、學時少、學生基礎參差不齊。就教學內容而言，64學時的課程涉及面廣，電路、模擬電子技術、數字電子技術課程中普遍存在一些知識內容方法復雜、過程繁瑣、依賴經驗的現象，對于初學電路、缺乏經驗的低年級學生而言，學習難度較大，有不少學生中學就很少學習物理，更有很多學生仍存在嚴重的應試教育帶來的弊端，學習方法有問題，不能從系統概念和應用角度理解電工電子的基本概念定律，而是依舊依附于教師手把手教給一些解題技巧、埋頭在細節問題的分析計算上。因此對于上課教師來說，如何把控教學很有難度。如何處理學時有限與知識內容廣的矛盾、傳授知識與培養能力的矛盾等，都是在本課程教學實施中必須充分重視和努力解決的重要問題。

“電工電子技術”課程力爭培養學生分析和解決問題的能力。從“廣而博”的知識中選擇、重構合理的教學內容，同時順應時代潮流，緊跟相關行業的技術發展狀況，可以使學生獲得有關電學的基本概念理論、知識和技能，培養學生電路分析和電路設計的能力、學生的實踐能力，將理論知識與實際應用相融合的能力，提高接受新技術的能力，為后續其他工程類課程的學習打下基礎，對學生動手能力的培養、提升學科知識融合能力和創新能力以及成為復合型人才有著重要的作用。

同時“電工電子技術”的特點是實踐性強，加強實驗室建設，重視實踐環節始終是“電工電子技術”課程建設的一個重要方面，針對卓越工程師計劃，我們嘗試改革實驗教學內容體系、實驗條件和實驗模式，增加虛擬實驗、開放性實驗、綜合實驗、小系統制作等，力圖大力提高學生的學習興趣、實驗技能、電工電子技術的應用能力和創新精神。

1.凸顯緒論課教學與章節概述的重要性

“緒論”教學是學科教學的開端，是學生接觸電工電子知識的第一堂課，有其獨特功能。這功能表現在“啟動”、“啟發”和“激發”等3個方面，具有創意的新課導入，可以吸引學生的注意力，激發學生學習這門課的興趣和動力。利用多媒體的優勢，在緒論部分引入盡可能多的與本課程相關的知識內容；結合新器件、新產品、新軟件的不斷涌現，介紹與本課程有關的產品的最新發展；闡述清楚本課程與學生所學工科專業相關課題的關系，告訴學生本課程在其工科專業學習中的地位，引發學生從思想上對學習的重視，啟發學習動力；通過圖片、小產品、實際應用小電路、視頻等豐富多彩的展示，體現課程與生活的關聯，激發學習興趣和求知欲望。

章節概述盡可能體現前后章節不同內容的內在銜接，比如交直流銜接、單相三相交流電的銜接、模電數電技術的銜接，使學生的學習一直處于邏輯連接狀態而不至于發散，更能使學習的知識盡可能系統化。

2.創新講課手段

在課堂教學中，學生是活動的主題，要用生動精練的語言、靈活的思維和循序漸進的誘導把學生的積極性調動起來，理論和實際充分結合，激發學生的學習興趣。采用板書、多媒體演示、EWB虛擬實驗設計演示、課堂小測試、重點問題課堂討論等豐富多樣的課堂教學模式，能夠增強學生在課堂上的任務感、責任意識，大大地提高課堂效率。實踐證明，教學手段從單一滿堂灌形式向多樣化傳授方式發展，可提高學生出勤率，調動學習興趣，提高教學效果，在一定程度上也緩解了學時少而內容多的矛盾。

3.不斷修正豐富多媒體課件

通過多媒體手段、EDA技術等來化解課時少內容多而學生基礎差異明顯等矛盾。把文字、圖形、圖像、動畫、聲音、視頻等信息完美結合，調動學生的積極性與主動性，提高教學質量效率，最大化地提高學生的學習熱情。合理使用課件，將板書和課件有機結合，順理成章。綜述性內容，提供豐富的信息及連接，便于預習、復習、整理；對推導性、圖形轉換等環節，板書必不可少，首先使用板書講清電路分析思路，對電路轉換則讓學生跟著老師一步一步地將電路分析透徹，之后再借助多媒體生動演示一遍，不僅再次為學生梳理思路，同時也對分析推導過程中出現的重點、難點、結論性陳述加以整理和總結，方便以后的復習。

4.將EDA仿真軟件引入課堂

針對學時縮減與內容劇增的矛盾，我們的解決思路是改進教學方法，充分運用多媒體教學等先進教學手段。將EDA仿真軟件引入課堂，提升學習興趣，直觀感受基礎理論和概念。在教學中使用仿真技術，有助于提高教學質量和教學效率。仿真虛擬實驗的過程，從構思、建設調試到出結果，使理論知識與計算機實踐能力完美結合，也是工程師的必備技能。諸如交流放大電路的非線性失真波形的產生過程，通過虛擬實驗，設計生動、逼真的教學情境，引導學生進入自主學習狀態，提高分析問題、解決問題的能力和創新能力。這樣的實驗效果，同樣豐富到教學課件中，使理論和實際相結合的情景快捷地在學生的頭腦中建立起來。

除了EWB虛擬電子實驗臺，還可以豐富MATLAB在電路分析中的使用、FPGA在數字電路設計分析中的使用，大大豐富學生們的學習經驗。

5.增加電工實驗

在處理“傳授知識”與“培養能力”二者關系時，我們明確教學的最終目標是培養學生的學習、實踐和創新能力，為此不僅增加實驗室虛擬實驗的機會，多開放實驗室鼓勵學生自主設計實驗，加大實驗力度，還增設小系統設計環節，加強學生的系統設計能力，提高學生的工科設計素養。

6.逐步完善模塊化教學

為提高效率，在有限的課時完成相應的理論講述、實際應用分析，努力完善一些模塊化教學實驗，整合、優化教學內容，在理論教學環節的學時分配、考核強度和實踐教學環節的實驗內容、實驗條件等方面予以傾斜。根據不同專業的學生基礎差異，可以適當增減教學內容、難易度，并通過自學、課堂討論、網上互動答疑環節、實驗室實驗驗證等不同授課方式完成教學，進而引導和幫助學生進行主動性和研究性的學習。

三、教學實踐的改進措施

在教學實踐中，我們主要采取以下措施來切實保證課程目標的具體實現。

一是修訂教學大綱，優化教學內容：精選基礎內容；刪減細節問題的定量分析計算；加強應用系統概念和電路、器件的外部特性及其應用；增加實際應用型內容。

二是為了配合實驗教學，編寫出版了課程教材《電工電子學實驗》，并將實驗拍成錄像存放在網站上，便于學生實驗前的預習和學習。

三是建設網上教學平臺，增加教師與學生溝通渠道。建立電工電子技術的教學網站，其功能有：承載上課的教案，供學生下載和復習用，把學生從上課抄筆記的重壓下解脫出來，讓他們上課更能集中注意力聽講和積極思考；開辟討論角，鼓勵學生網上討論問題，相互討論、與教師討論，提高學生的學習熱情和主動性。這種學生自學、復習、自測、討論、教師答疑等多種形式的教學活動，大大激發了學生學習電工電子技術的熱情，提高了教學效果和質量。

四是逐步完善教學資料，授課中引入與課程相關的各類圖片、動畫演示、電教片等，以實例展開教學，增加學生興趣，提升課堂實際效果，縮短理論與實際應用的距離，提高學生設計能力和綜合應用能力。

五是加強課堂互動。對于教學難點，并不刻意強調其難度、深度和要求學生掌握復雜的方法，而是著重講清基本概念和基本原理，配合簡潔明了的例題、習題，幫助學生理解和掌握基本的分析、設計流程和方法。

六是改進考核制度。學習的目的不是為了考試，而考試是促進學習的方法之一。將過去單一的閉卷考試改為閉卷與開卷相結合、集中與分散相結合、設計與實驗相結合的多元考試方法。這樣既防止了學生平時不注重學習，期末突擊的弊端，又全面考查了其綜合應用能力。我們對考試的定位是：引導學生掌握知識脈絡和重點，激發學生積極思考和學習的熱情。因此，采取了多元化考核方法：課堂小測試；用PowerPoint制作一個課件；作業加分；課程結束后的相關總結小論文、小電路設計；期末考試。主要考核學生是否建立起一個扎實的電工與電子技術知識體系。

四、結語

在卓越工程師計劃的教學實驗實踐中，卓越的效果從實踐中得以體現，同時要求理論內容能夠很好地服從實踐。“電工電子技術”課程對于非電類學生來說，學習起來有些難度，畢竟非電類學生的基礎知識相對薄弱、重視程度又不高。而在理論學時進一步縮減的前提下，如何增加實驗要求、提高實驗效果、增強學生小系統實際設計能力，還需要學生和教師之間積極配合。

我們力爭在不斷試驗中重新定位“電工電子技術”課程的性質、任務、教學特點、教學模式和考核方式，探尋教學效果的突破手段，突出實驗、實踐環節的作用，從實驗數量、內容、方法上有所突破，注重與工程實踐的聯系，采用“理論與實際相結合的做中學、練中學”的教學模式，提高學生對該課程的認識和學習興趣。同時努力依據專業組對我們的需求提升課程效果，并進一步總結修訂完善。為切實提高大學生的工程實踐能力，還要不斷完善并建立科學的實踐教學體系。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知(教高[2005]8號文件)[Z].