緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇數字電路論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

將EDA技術最新的科研成果融于課堂教學中，這也是數字電路教學革新最基本的思路，呈現課堂教學方式現代化，并構建非常先進的教學平臺以及現代化課堂教學環境。以現代化教學平臺為基礎，展開課堂教學內容以及方式的革新，構建能提升學生創新精神與能力良好培養的課堂。數字電路課程理論性教學內容是講關于集成度的，該標準邏輯器件是中小規模集成電路。因為標準邏輯器件所設計的傳統數字體系是使用自下向上的設計方式，總體所需的器件較多，并且其電路連接非常復雜，對應的可靠性也不高。用戶不能對相關器件功能進行修改，這也就促使修改體系設計難度提升。

（二）教學內容及方式的創新

近年來，電子技術以及計算機技術發展飛速，隨著EDA技術的出現及不斷應用，促使數字體系設計進入新的階段。實際上基于標準邏輯器件數字電路有著諸多缺陷，不過運用其展開相關教學也仍是有好處的，其能促使學生很好的了解掌握對應基本原理及知識，教學者也能夠很好的向學生講解其組合邏輯電路與時序邏輯電路的最原始電路，并合理的講述與其對應的分析及設計方式。想要幫該專業學生打下穩固的基礎，還要掌握該學科的最新研究成果及發展趨勢，并合理的結合科研成果進行課堂調整及教學內容優化，找尋可行性較高的實施方法以及教學方式。將各類分類元件及較小規模的集成電路內容進行合理精簡，重點講述中規模的對應集成電路和運用，將EAD技術學習列為重點，并將其軟件融入課堂教學過程中，進行現場仿真直接性概念演示、分析進程及驗證、設計結果，很好的激發學生的學習興趣并提升教學效果。全方位的引進多媒體教學，并將其與傳統方式合理有效的結合，呈現優勢互補的良好效果。

二、革新課堂教學理念并確立教學新目標

（一）課堂教學新理念

古往今來，我國的傳統教學模式就是以教師為中心，課堂教學大多是理論性教學，內容均是需要驗證的。教師可以在課堂上進行實驗，給學生一定的實驗步驟以及電路圖，學生們則是按部就班的驗證其對應結果，這樣根本激發不出學生的學習興趣以及積極性，致使其不能將所學的知識綜合運用，不能全方位的分析及解決問題。高等教育若是不能滿足學生的所有需求，就不能很好的發揮其自身創造力，這樣高等教育發展則會停滯。以教師為中心的教學模式不能長此已久，需要全方位的模式革新，務必要將學生轉移至模式中心，扼制被動式教學，呈現學生主動式學習的良好模式，構建以學生為中心教師為主導，并著重于學生實踐創新能力培養。這樣充分的發揮學生的積極性、創造性，提升高等教育的發展。

（二）課堂教學新目標

應不斷的強化基礎、拓展知識層面、持續提升學生自主學習以及創新能力、發展其個性，并對學生進行因材施教與分流培養，展開啟發式創新及各類實驗合理結合，軟硬件結合、課內外結合、拓展實驗性教學，不斷培養學生運用現代化的各類設計工具，持續提升學生管理較大規模復雜體系的能力。教育創新的核心力量是教師，務必要在整體教學過程中不斷培養學生創新意識、思維以及能力，并很好的激發學生能夠提出問題、分析問題以及解決問題，培養這類內在動機的良好形成，促使學生學習自主性及創造性的形成，并運用各類機會指導學生參與并實驗，持續培養學生發現問題、分析問題、處理問題的能力。

三、運用多樣教學方式

（一）啟發教學

問題是學生思維開啟的關鍵，教學者應該通過對應教學情景創設來很好的引導學生進行問題的發現、分析以及處理，在尋找答案的過程中不斷提升學生綜合能力。啟發式教學對新課程的引入最有效，也是應用最廣泛的。

（二）互動教學

互動教學有別于傳統的教學模式，該方式主要是突出師生之間的互動和學生創造力的良好培養。從學生進入高等教育之后，對應的教學模式以及課程安排是不同于中學時期的，尤其是數字電路基礎課程，其授課時間以及間隔時間較長。講課中教學者及學生互動不到位，學生則會因為課程時間較長從而出現怠學的心理，進而忽略了較為重要的相關知識點，長此已久學生就會因為學不會而出現厭學情況。所以教學者應注重課堂之上與學生的互動，要留有一定的時間讓學生進行相關思考、討論、分析以及總結，促使學生學習主動性的發揮。

（三）任務驅動法

數字電路基礎課程最關鍵的就是實踐，所以對于數字電路基礎課程教學來講任務驅動法是個很實用的方式，將各個重要的知識點巧妙的設計成不同類型的小任務，這樣學生就知道自己是帶著學習任務的，也知道自己要完成怎樣的學習目標。教學者在設置學習任務時要保證任何一個任務都是包含著新舊知識以及技能的，進而很好的將學生的學習積極性激發，并保持著這樣積極的學習熱情。

（四）類比教學

數字電路基礎課程會有比較抽象的知識概念，學生們要是沒有對應的理論知識基礎以及空間想象力，這就在一定程度上影響了學生的深入理解。所以教學者應運用適應的教學方式來輔助學生強化基礎性概念理解，這樣來講類比法則是非常有效的一種教學方式，其是將學生要學習的各個知識點及平常生活巧妙的聯系，學生則可以通過對比及比較發現相應概念的內在規律，進而很好的激發學生對學習的興趣。

篇（2）

2電路與模擬電子技術課程目標

本課程的總體目標是：通過對電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統的分析和設計的學習，使學生獲得電路與模擬電子技術方面的基礎知識、基礎理論和基本技能，為深入學習電子技術及其在專業中的應用打下基礎。其中包括：（1）知識目標：掌握電路基本概念、基本分析和計算方法；會計算電路主要參數；掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法；會判斷器件類型、電路工作狀態；（2）能力目標：培養學生正確使用常用儀表的能力；培養學生正確選擇元器件的能力；培養學生檢索與閱讀各種電子手冊及資料的能力；培養學生識讀與分析電路的能力；培養學生安裝和焊接電路的能力；培養學生電路測試方案的設計能力和對測試數據的分析能力；培養學生排除電路故障的能力；培養學生進行簡單電路設計的能力；（3）情感目標：通過趣味案例激發學生好奇心和學習興趣；通過學習情境挖掘學生的求知欲和創造欲，樹立學生自信心。

3電路與模擬電子技術課程設計

本門課程設計的理念是：以學生職業能力的培養為最根本的出發點，理論學習以必須，夠用為度,同時進行課證融合。在課程的教學過程中采用多種教學方法和手段：傳統的教學法、直觀教學法、探究法、啟發式教學和多媒體教學手段。

4電路與模擬電子技術課程實施

在課程的實施過程中教師首先進行了學情分析：高職院校的學生學習基礎普遍較差，學習能力欠缺，急于求成，缺乏持久性。雖然學生對電類專業課入門的學習具有一定的興趣，但這種興趣不夠穩定，需要教師創設適度的情境，適時地激發。所以在教學過程中，教師要力求做到將深奧的知識淺顯化，抽象的知識形象化。課程的重點難點是半導體器件，放大電路，負反饋。教師對重點、難點的處理方法有：（1）傳統的講解法；（2）直觀式教學；（3）配合flas演示；（4）通過萬用表測試加深理解；（5）創建學習情境。例如:在半導體器件的講解部分，可采用直觀式的教學法，帶領學生認識各種不同的二極管，三極管。對于三極管的講解，配合萬用表測試加深理解。下面以一次課實驗課———三極管電流放大特性為例，來說明課堂的教學組織。三極管的電流放大特性這節內容是深入模擬電子技術部分的第一道難關。學生只有深入到心里層面去理解了這節內容，才可以舉一反三去理解后續學習的電子元器件。教師采用基于工作過程“教、學、做”一體化的教學設計，把啟發式教學貫穿整個教學過程，通過探究實驗操作和多媒體仿真，把抽象的理論知識難度降低，達到突破難點，幫助學生化難為易，讓學生輕松愉快充滿信心地完成學習。

5考核方案

課程的考核方案根據學院教務處的要求，期中成績占30%，平時成績占30%，期末成績占40%。平時成績包括：課堂考核，課后作業，單元測驗。在學期結束前另有為期一周的教學實習，教師根據維修電工的考試內容結合實際情況申報，并由系部統一采購實習耗材。實習的考核分為：優———電路功能完全實現，性能優良，工藝精美。良———電路功能基本實現，性能優良。中———電路功能基本實現，性能不夠穩定。及格———在教師輔助制作下，電路功能基本實現。不及格———電路功能未實現且學習態度有問題。

6教學評價

課程的教學評價包括：校內督導評價，同行專家評價，教師自我評價，學生評價。

篇（3）

電子技術可以改善頻閃的現象，我國目前的照明交流電都是50Hz，也就相當于1s內流過電流100次，這就使電燈在使用的過程中出現頻閃的現象，長時間下去，不僅會傷害人們的眼睛，還會給人們的生活帶來一定的影響。在醫院一定要避免電燈頻閃的現象，如果在手術中出現電燈閃爍，很有可能會導致手術的失敗，甚至會威脅到病人的生命安全。隨著我國科學技術的不斷發展，很多廠家利用電力原件來組成變頻器，從而研制出了保護視力的電燈，有效避免了電燈頻閃的現象，同時提高了照明的質量。隨著社會經濟的不斷發展，人們生活水平的不斷提升，對生活環境的需求也越來越高，如果電子技術能夠在綠色照明電路中得到充分利用，那將有助于創造理想的生活環境，從而滿足人們的需求。

1.2節約能源

目前，其全球都在利用電子技術解決能源與環境的問題。在世界能源消耗中，照明消耗占很大一部分，特別是在我國電能消耗是非常嚴重的，因此要想解決照明耗能問題，就必須加強對電子技術的應用。首先要想有效的節約能源，就應該充分利用傳感技術以及電子技術，例如在白天，很多企業的燈都是亮著的，這就是一種能源浪費的現象，利用電子技術完全可以解決這一問題，其主要原理是通過光源進行調節的。在白天它可以對電能進行調節，找到最適合人們工作的光效，這樣可以提高能源的利用率。其次可以對節能燈進行推廣。節能燈主要是利用電子技術中的IGBT整流器，在整流裝置對電流進行改變的過程中，是將其變成了直流電，然后再改變成交流電，從而加強了節能燈的使用效率，同時提高了能源利用率。

1.3提高電源使用的安全性和可靠性

隨著我國電子技術的不斷發展，要保障照明電源的安全性和可靠性，這樣才能有效解決應急電源的安全問題，從而減少噪音以及震動對人們生活的傷害。特別是當EMS出現的時候，蓄電池需提高其使用效率和質量，并且在使用的時候，主要是將IGBT和PWM技術結合起來，從而避免本身過熱、電壓過小等現象，同時也保障了照明電源使用的安全性和可靠性。

1.4減少對環境的污染

傳統的照明對環境的污染比較大，特別是以汞為主要原料的傳統照明，它們會產生大量的溫室氣體，從而威脅到人們的身體健康。很多生產廠家，他們對廢棄的汞進行隨意的處理，這將嚴重污染到環境，并且對人身產生非常大的傷害。傳統的照明中物體的構成比較差，這會嚴重影響電光源的使用壽命，因此必須對其進行有效的管理，不然會對環境產生極大的危害。將電子技術應用到綠色照明電路中，可以有效解決這一問題，并且LED中不含有汞等有毒物質，從而可以降低其對環境的污染。隨著電力電子諧振開關技術的發展，零電壓的開關也在無功補償中得到更多的應用，從而減少了對能源的消耗。

2電子技術在綠色照明電路中的應用價值

2.1光纖照明技術

光纖照明是最新的一種照明方式。光纖最開始是被利用在建筑導光中，并且它是一種柔性的導光體，目前在綠色照明中得到大量的應用。光纖照明非常具有個性色彩，會滿足人們的不同需求。該技術已經應用在很多領域，例如：醫學、科研、景區等等。發光導體、發光器以及終端附件等都是光纖照明系統的重要組成部分。對于發光導體而言，其是由玻璃纖維束或者塑料組成的，一般傳輸距離在30米以內。而發光器一般包括反射器、光源等，并且根據內部光源的不同，可將其分為金鹵燈和鹵鎢燈系列；由于防護等級的不同，還可以分為室內型和室外型。終端附件分為不發光終端附件和發光終端附件。光源通過反射器后，形成一束類似于平行光，這就是光纖照明的原理。在濾光器的作用下，又將這道光束變成了彩色光，隨后光束進入了光纖，彩色光就被送到了指定的位置。想要產生近似平行光束，就應該將發光點變小，讓其與光源更相像。反光鏡大多數是采用的非球面反光鏡，調換不同顏色的濾光片可以根據不同的需求，獲取相應的彩色光源。光纖的主要作用是將光傳送到制定的位置。光線理論上來說是直線傳播的，但在現實生活中，人們都希望能控制光線的傳播方向。光纖照明的出現正好解決了這個問題，它能利用一些光學元件來改變光纖的傳播方向，光纖將光線進行傳送，實現了光的柔性傳播，從而體現出了電子技術在綠色照明電路中的應用價值。

2.2電子技術在燈具中的應用

2.2.1緊湊型的熒光燈

緊湊型熒光燈主要包括“H”型“、D”型等，并且其主要代替白熾燈使用。緊湊型熒光燈得到很多場所的應用，例如：酒店、餐廳、走廊等地方。緊湊型熒光燈和白熾燈相比，前者的質量更好一些，并且比白熾燈更實用、更美觀，因此緊湊型熒光燈得到越來越多的關注。緊湊型熒光燈還會減少照明費用，會比白熾燈節省65%左右，并且每瓦產生的光通量要比白熾燈高出很多倍，其壽命是白熾燈壽命的10倍。隨著熒光粉質量的不斷改進，緊湊型熒光燈顯色指數也逐漸提高，在生活中人們是完全可以接受的。由于緊湊型熒光燈具有光效高、壽命長的特點，因此是取代白熾燈最好的光源之一。

2.2.2擴大發光二極管

隨著我國科學技術的不斷提升，光電子技術是又一項技術革命。光電子技術是將固體發光器件作為新的照明能源，其固體發光器件主要是以半導體技術制造而成的，這一技術將會慢慢地取代傳統的白熾燈光源。LED則是其技術的重要體現，半導體光電子技術是由LED產生的，它是目前發展最快，創新活躍度最高的技術領域。LED具有很多優點，例如：壽命長、顯色性能好、省電等。正因為其自身的特點，一些裝飾照明、廣告照明都會應用LED，可以說，LED使照明光源發生了革命性的飛躍。

篇（4）

2配電線路自動化功能

配電線路自動化可以實現對饋電線路的進行快速的故障定位、故障隔離、非故障區域供電恢復，最大限度的降低了因電網運行故障引起的停電范圍，有效縮短了故障恢復時間。同時，配電線路自動化還實現了對10kV架空線環網配電網正常運行狀態的實時、動態監控。而實現10kV架空線環網配電線路自動化功能，需要具備如下幾點要求：⑴在分支線或用戶出門處設置用戶分界開關，達到自動切除故障的目的，從而縮小停電時間和停電面積；⑵越靠近電源側的開關，在跳閘后所引起的停電范圍便也越大，因此，應該盡量減少靠近電源側的開關動作次數；⑶饋線出線開關跳閘會影響整條饋線的全部供電區域，應該通過增設分段開關的措施，盡可能在出線開關跳閘之前隔離故障區域，以減少出線開關動作次數；⑷饋線開關控制器應該根據需求，合理、靈活地配置多種通信模塊，在開關動作后，控制器便可將預警信號上傳至后臺，從而縮短檢查人員對故障的查找時間；⑸饋線出線開關可依靠自動化開關自動切除永久性故障區域，提高變電站出線開關重合閘成功率。

3配電線路故障處理及恢復供電模式

10kV架空線環網配電線路中，因饋線問題引起的停電問題比較普遍，一旦發生故障，必須盡快處理，才能保證供電的安全性與可靠性。而配電線路自動化，便能夠在最短的時間內實現對故障的定位、隔離以及恢復供電。⑴利用故障指示器處理線路故障。于架空線配電線路上安裝故障指示器，發生故障時，工作人員便可通過故障指示器及時查找到故障區段，然后再利用開關設備，對故障區段進行人工隔離，恢復正常區段的供電。該處理方式雖然簡單、有效，但通過長期實踐也發現，利用故障指示器處理線路故障時，造成的停電時間較長、供電的恢復也比較慢。⑵利用智能開關處理線路故障?；诠收现笜似魈幚砭€路故障時存在的限制，遵循自動化處理的理念，又研制開發出了智能化開關設備，例如智能化分段器、重合器等。將智能化開關設備安裝于10kV架空線環網配電線路上時，通過智能化設備之間的相互配合，便可在線路發生故障后進行就地自動隔離，進而及時恢復供電，見圖1所示：⑶利用遠程遙控處理線路故障。經過以上兩個階段的發展后，很多電力企業目前已加入了遙測、遙控、遙信的遠程通信管理方式，該方式是指開關設備與饋線終端單元（FTU）集成，使之成為一個集傳輸、采集、控制功能于一體的智能型裝置。將此裝置與計算機控制中心相連接，便可進行實時通信，以遠程遙控方式進行集中控制，當線路發生故障時，通過遠程監控，可以一次性完成對故障的定位、隔離、恢復供電，以此來規避短路時電流對配電線路及其設備的沖擊。

根據縣級供電企業的發展現狀，結合配電線路自動化運行的可行性、經濟性要求分析可見，利用故障指示器處理線路故障時，雖然具有簡單、有效等優點，但其所造成的停電時間較長、供電恢復比較慢，經濟性要求難以滿足，不建議選擇。利用智能開關處理線路故障在目前供電企業中的應用也比較廣泛，其能實現故障就地隔離、縮小停電范圍，也無需使用其他通信手段，只通過重合器的多次重合及保護動作時間的配合，便能對線路故障進行自動定位、隔離，進而恢復供電，完全達到了按照規定的程序或指令自動進行操作或控制的要求，實現了“快、穩、準”的自動化目的，此種方式比較合理、經濟的，可以推廣應用。而第三階段利用遠程遙控處理線路故障屬于智能化技術，其雖然比自動化技術更先進，但由于其要依靠通信才能運行，且裝置結構較復雜，存在有一定的局限性，因此，應該研究基于無線通信的遠程遙控裝置，才能保證遠程遙控的應用效果[2]。

4架空線路集中智能模式分析

4.1線路故障處理方式在10kV架空線環網配電線路自動化技術的應用下，對于線路故障的處理方式主要有集中控制方式與單元控制方式兩種，最為常用的是集中控制方式。集中控制方式是指現場的FTU（饋線終端裝置），將監測到的線路故障信息傳達給主站，主站再根據配電網的實時拓撲結構，利用相應的算法對故障進行定位，再將命令下達到FTU，使開關跳閘，以此來隔離故障[3]。

4.2迅速恢復供電的設計文章就通過實例分析，探討在架空線路集中智能模式下迅速恢復供電的設計：⑴可靠性預測模型。配電線路發生故障后，事件的模擬順序為：①故障。發生故障，開關跳開，隔離故障；②上游恢復供電。將故障的上游分段打開；③下游恢復供電。因上開關斷開，其他部分仍然失電，便可通過關合聯絡開關為下游恢復供電；④檢修。排除故障，將配電線路自動化系統恢復到故障前的狀態。⑵兩級恢復供電。如圖2所示，當故障發生后，饋線開關斷開，饋線上所有用戶被停電，若將上游第1個手動開關打開，A段和B段便能恢復供電，但要使A、B段同時恢復供電，便需要較長的時間。基于上述因素的制約，便可選擇兩級恢復供電方案：將上游第1個自動開關開斷，讓A段快速恢復供電，此時B段仍是停電狀態，等待手動開關斷開后，再合上自動開關，便可使B段恢復供電。這種方案中，A段恢復供電快速，B段恢復供電較慢，但兩段都實現了在故障排除前恢復供電，同樣的原理，在下游線路中也可使用兩級恢復供電方案。

篇（5）

1概述

TH71101是雙超外差式結構的無線電接收芯片，工作在300～450MHzISM頻段，能與TH7107等芯片配套，實現ISM頻段無線模擬和數字信號傳輸；內部包含一個低噪聲放大器、雙混頻器、壓控振蕩器、PLL合成器、晶體振蕩器等電路。能接收模擬和數字FSK/FM/ASK信號。FSK數據速率可達40kb/s，ASK數據速率達80kb/s，FM帶寬15kHz；靈敏度111dBm。電源電壓2.5～5.5V,工作電流8.2mA，待機電流<100nA。適用于ISM（工業、科學和醫學）頻率范圍內的各種應用，如數據通信系統、無鑰匙進入系統、遙控遙測系統、安防系統等。

2芯片封裝與引腳功能

TH71101采用LQFP32封裝，各引腳功能如表1所列。

表1TH71101引腳功能

引腳號符號功能

1VEE地

2GAIN-LNA低噪聲放大器（LNA）增益控制

3OUT-LNALNA輸出，連接到外接的LC調諧回路

4IN-MIX1混頻器1（MIX1）輸入，單端阻抗約33Ω

5VEE地

6IF1P中頻1（IF1）集電極開路輸出

7IF1N中頻1（IF1）集電極開路輸出

8VCC電源輸入

9OUT-MIX2混頻器2（MIX2）輸出，輸出阻抗約330Ω

10VEE地

11IFA中頻放大器（IFA）輸入，輸入阻抗約2.2kΩ

12FBC1連接外接的中頻放大器反饋電容

13FBC2連接外接的中頻放大器反饋電容

14VCC電源輸入

15OUT-IFA中頻放大器輸出

16IN-DEM解調器（DEMOD）輸入

17VCC電源輸入

18OUT-OA運算放大器（OA）輸出

19OAN運算放大器（OA）負極輸入

20OAP運算放大器（OA）正極輸入

21RSSIRSSI輸出，輸出阻抗約36kΩ

22VEE地

23OUTPFSK/FM正輸出，輸出阻抗100300kΩ

24OUTNFSK/FM負輸出，輸出阻抗100300kΩ

25VEE地

26RO基準振蕩器輸入，外接晶體振蕩器和電容

27VCC電源輸入

28ENRX模式控制輸入

29LF充電泵輸出和壓控振蕩器1（VCO1）控制輸入

30VEE地

31IN-LNALNA輸入，單端阻抗約26Ω

32VCC電源輸入

3芯片內部結構與工作原理

TH71101內部結構框圖如圖1所示。芯片內包含低噪聲放大器（LNA）、兩級混頻器（MIX1、MIX2）、鎖相環合成器（PLLSynthesizer）、基準晶體振蕩器（RO）、充電泵（CP）、中頻放大器（IFA）、相頻檢波器（PFD）等電路。

LNA是一個高靈敏度接收射頻信號的共發、共基放大器?；祛l器1（MIX1）將射頻信號下變頻到中頻1（IF1），混頻器2（MIX2）將中頻信號1下變頻到中斷信號2（IF2），中頻放大器（IFA）放大中頻信號2和限幅中頻信號并產生RSSI信號。相位重合解調器和混頻器3解調中頻信號。運算放大器（OA）進行數據限幅、濾波和ASK檢測。鎖相環合成器由壓控振蕩器（VCO1）、反饋式分頻器（DIV16和DIV2）、基準晶體振蕩器（RO）、相頻檢波器（PFD）、充電泵（CP）等電路組成，產生第1級和第2級本振信號LO1和LO2。

圖2FSK接收電路圖

使用TH71101接收器芯片可以組成不同的電路結構，以滿足不同的需求。對于FSK/FM接收，在相位重合解調器中使用IF諧振回路。諧振回路可由陶瓷諧振器或者LC諧振回路組成。對于ASK結構，RSSI信號饋送到ASK檢波器，ASK檢波器由OA組成。

圖3ASK接收電路

TH71101采用兩級下變頻。MIX1和MIX2由芯片內部的本振信號LO1和LO2驅動，與射頻前端濾波器共同實現一個高的鏡像抑制，如表2和表3所列。有效的射頻前端濾波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC濾波器，在LNA的輸出使用LC濾波器。

表2基準頻率fREF、本振頻率fL0、中頻fIF與FRF鏡像抑制關系

注入類型低端高端

fREF（fRF-fIF）/16fRF+fIF/16

fLO16·fREF16·fREF

fIFfRF-fLOfLO-fRF

fRFimagefRF-2fIFfRF+2fIF

表3在fIF=10.7MHz時，基準頻率fREF、本振頻率fL0與fRF鏡像抑制的關系

參數fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz

低高低高

fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875

fLO/MHz304.3325.7422.9444.3

fRFimage/MHz293.6336.4412.2455.0

篇（6）

Abstract：Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis，thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed，thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.

Keywords：powernetwork；high_voltagetransmissionline；insulator；typeselection

近幾年江蘇電網發展迅速，截至2001年底，全省投運的500kV線路3174km、500kV變電站11座。線路使用的絕緣子種類繁多，目前輸電線路使用的絕緣子按型式主要分為盤式絕緣子和長棒型絕緣子。下面介紹這2種絕緣子的特點。

1盤式絕緣子的特點

盤式絕緣子按材質可分為盤式瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子。

1.1盤式瓷絕緣子

盤式瓷絕緣子是最早用在線路上的絕緣子，已有一百多年的歷史。它具有良好的絕緣性能、抗氣候變化的性能、耐熱性和組裝靈活等優點，被廣泛用于各種電壓等級的線路。盤式瓷絕緣子是屬于可擊穿型的，它是采用水泥將物理、化學性能各異的瓷件與金屬件膠裝而構成的，在長期經受電場、機械負荷和大自然的陽光、風、雨、雪、霧等的作用，會逐步劣化，對電網的安全運行帶來威脅。特別是含有劣化絕緣子的絕緣子串發生閃絡（由于雷擊或污閃等原因）時，可能會使劣化的絕緣子頭部瞬間發熱爆炸，造成導線落地的事故。華東電網在1996年底的大污閃事故中，500kV系統有11條線路因霧閃發生72次跳閘。其中，3條線路因零值絕緣子爆炸造成導線落地；2條線路多串絕緣子結構中有1串因零值絕緣子爆炸斷串。

2000年9月22日，江蘇省220kV溧陽變電站220kV旁母、正母瓷瓶發生因大量低值絕緣子的存在而導致的掉串事故。所以劣化絕緣子的檢測工作非常重要，前系統停電是較難的，即使線路停電，也無足夠的時間和人力進行全線絕緣子的檢測工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區域的原因，向來是絕緣在線檢測的一個難點。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測，這些方法易于檢測零值絕緣子，測試方法簡單，但準確性較低，對低值絕緣子，特別是1串中存在多片低值的情況下，則很難作出正確的判斷。瓷絕緣子的老化率隨其運行時間的延長而逐年上升。

1.2鋼化玻璃絕緣子

鋼化玻璃絕緣子具有較好的機電性能，其抗拉強度、耐電擊穿性能、耐振動疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱沖擊性能等都優于瓷絕緣子。且與瓷絕緣子不同，玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我淘汰能力，這樣就很容易被發現，無需對其進行絕緣測試。自爆率通常在前3年較高，這與瓷絕緣子相反。數十年的運行和試驗數據證明，鋼化玻璃絕緣子具有長期穩定的機電性能和較長的使用壽命。防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離，只有在傘裙下表面增加數個深棱來實現（由于工藝的原因，無法像瓷絕緣子通過雙傘或三傘增加爬距）。當用于粉塵污染較嚴重的地區，因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、清掃不便，下表面結垢嚴重，造成耐污閃能力大大降低。從江蘇電網運行情況來看，鐘罩深棱型絕緣子（包括瓷的和玻璃的）不適合江蘇地區這種以粉塵污染為主、污染較重的地區使用，如果使用，應充分考慮其爬電距離的有效利用系數。1999-2002年，江蘇省500kV線路污閃跳閘中，只有7%（一次跳閘）是瓷雙傘絕緣子，其余都是玻璃絕緣子。這里針對的是懸垂串絕緣子，全省尚未發生過耐張串絕緣子的污閃跳閘。

2長棒型絕緣子的特點

長棒型絕緣子按材質可分為合成絕緣子和長棒瓷絕緣子。

篇（7）

1概述

在教學過程中，具備數字系統設計實踐工程能力，涉及相關數字系統課程體系教學與實踐，在各高校的電氣、電子信息類專業中，數字電路是一門專業基礎課程，隨著數字技術應用領域的不斷擴大，在后續專業課程中，顯而易見，隨著電子產品數字化部分比重增大，它在數字系統設計中基礎性地位越來越突出。

因此，培養適合現代電氣、電子、信息技術發展的卓越人才，創新數字電路的課程幾次理論與工程實踐教學迫在眉睫。

根據我校近幾年電氣、電子課堂教學的實踐情況，數字電路課程應該以面向應用的數字電路設計為核心，在熟練掌握基本電路教學內容的基礎上引入先進的數字系統設計方法的課程教學和實踐內容。

工程實踐過程中，逐步從自底向上的設計方法逐步轉變到自頂向下的設計方法中來，以教師科研應用來拓展，以全面培養優秀數字設計卓越技術人才[1]。

2探索構建數字電路教學中的多層次的創新實踐平臺

2.1多層次的數字電路創新實驗平臺構思。

面向卓越人才培養的數字電路課程創新實踐教學，可以分層次進行在各個教學階段逐步推進，包括：面向基礎的數字設計的基本原理與工程創新實驗教學模塊、面向應用的數字電路課程設計教學和結合科研項目的創新實踐平臺[2][6]。

多層次的數字電路創新實驗平臺架構如圖1所示。

2.2數字設計的基礎原理與實驗教學。

數字電路基礎原理和實驗教學是數字系統設計的課程體系的基礎入門階段，是培養數字邏輯代數與邏輯電路的重要過程，大類可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發器和計數器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復用器、比較器、加（減）法器、數值比較器和算術邏輯單元等。教學的目的是訓練學生掌握組合和時序邏輯電路堅實理論基礎，使學生掌握數字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能，不但要注重基本數字電路與系統設計理論的理解，同時讓學生在學習中逐步了解面向應用和現代科技進步數字電路新的設計理念[2][3]。

2.3面向應用的數字電路課程設計實踐教學。

隨著電子設計自動化技術（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發展和應用，以EDA技術為主導的數字系統理念已經成為企業工程技術的核心。數字電路課程設計主要培養學生利用中小規模數字集成電路器件和大規模可編程器件進行數字電路設計和開發能力。在卓越工程師培養背景下，結合前階段數字電路課程理論教學和實驗教學的實際情況及EDA技術的發展狀況，適時進行數字電路課程設計和EDA技術課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內容包括：

2.3.1基于Multisim等相關軟件的數字系統仿真實驗?？梢詷嫿ㄌ摂M數字實驗系統，不但較好地模擬實物外觀外，還可以利用系統提供的實驗平臺開展實驗的設計、仿真，進行實驗內容的邏輯驗證。

2.3.2基于通用和專用數字芯片的數字系統設計。其主要特點是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數學系統硬件描述。采用硬件描述語言實現數字邏輯設計，基于EDA環境仿真和驗證?？梢越Y合上述（1）和（2）的優點，采用硬件設計軟件化技術應用于數字電路課程設計的實驗教學中，通過綜合性實驗的自行設計和實驗，對實驗內容、實驗規模、實驗方法進行了綜合創新設計[5]。

2.4結合科研項目的數字設計實驗創新平臺。

在高等院校，教師即承擔教學任務，同時有各自的科學研究方向，同學們可以根據自己的研究興趣，加入教師的科研團隊，形成教學與科研互利的良性循環。面向卓越工程師培養的數字系統設計，可以借助橫向或縱向科研項目形成綜合教學體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創新實驗平臺，形成數字電路、電路線路課程設計、可編程邏輯器件以及集成芯片系統設計，形成面向數字系統設計的課程體系[3]。同時，應用高校與知名企業建立的校企合作平臺，把企業界的研究信息和研發需求引入到教學平臺，開拓了學生的研究思路和視野，提升了學生設計復雜數字系統的能力；目前，我校正在與國際知名的半導體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續建立卓越人才大學培養計劃，利用大學設置小學期，在FPGA和PSoC開發平臺上進行了面向實際應用的數字系統設計，在實踐平臺上不僅有學校的任課教師，還有知名企業派來的一線工程師指導同學們的實踐，相比改革前，取得很好的實踐效果，同學們的數字系統設計水平得到了提高，同時在編程、接口、通信協議等方面也有了深刻的認識。

對于優秀的學生，借助全國各種形式的大學生電子（信息）設計競賽這個創新平臺，組織他們積極參與，激發他們的學習研究興趣和創新意識，綜合所應用的數字系統設計知識，發揮競賽團隊的協作精神。每年，我們都有部分優秀學生通過努力，創新設計的作品獲得專業認可，并取得了良好的參賽成績，也使得數字設計課程體系的建設上了一個新的臺階。

3基于創新平臺的課程體系優化與實踐

卓越工程師培養要求的數字電路系統設計課程體系協調好相關電氣、電子類專業上下游相關理論課程、實驗綜合性設計同時得到協調發展。如何實踐論文所提到的創新實驗平臺，應該引進現代數字設計理念，重點把EDA軟件、設計工具、開發平臺與傳統的數字電路基礎理論教學相銜接。我們在這幾年對數字系統設計課程體系、創新實踐教學內容等方面的進行了改革與探索，取得了一定的成效。經過這幾年的實踐，我們逐步構建了面向應用的數字系統設計課程優化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數字電路理論教學內容的改革與實踐

4.1以數字電路設計為目的強化基本邏輯電路理論教學。

在進行復雜數字系統設計之前應該熟練掌握這些常用基本組合和時序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應用場合等。

樹立電路設計思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設計思想需要理論講解與實踐相結合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數字系統設計強調采用硬件描述語言來對電路與系統進行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應用的數字系統工程設計方法。

學生在掌握數字電路基本概念和一般電路的基礎上，進一步掌握數字系統設計的方法、途徑和手段。其主要內容包括：數字系統與EDA的相關概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數字系統的設計方法、開發環境與實驗開發平臺以及應用實例的介紹等。這些課程內容涉及面較廣，為了提高教與學的效果，探索總結了以下的教學重點內容，并作為教學實踐中的教學切入點[1]。

隨著電子技術不斷發展與進步，現代數字系統設計在方法、對象、規模等方面已經完全不同于傳統的基于固定功能的集成電路設計[1][2]?，F代數字系統設計采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實現高達千萬門的目標系統。這一過程需要也應該有先進的設計方法。根據硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結構特點以及應用的需要，在教學過程中闡述了先進設計方法。例如：采用基于狀態機的設計方法設計復雜的控制器（時序電路），應用或設計鎖相環或延時鎖相環來處理時鐘信號，應用自行設計（IPcore）軟核來提高數據吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數字電路實驗教學改革。

實驗實踐教學過程中，注重基礎訓練與實踐創新相結合的實驗教學改革思路，加強學生工程思維訓練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實踐相結合的分析能力。在實踐過程中的提高創新性和綜合性能力，面向應用的數字電路創新平臺建設，需要不斷提高課程試驗、實驗和實踐過程在教學中的比例，在符合認知規律的同時，逐步加強來源與實際需要的綜合性數字設計實驗。

5結語

數字電路是電氣、電子信息類專業的一門重要的專業基礎課程，論文針對當今卓越工程師培養的要求，以及在教學過程中遇到的主要問題，探討了面向應用的數字電路課程創新實踐平臺。提出了多層次的數字電路創新實驗平臺結構和面向應用的數字系統設計課程優化體系。目的在于，通過課程及相關課程體系改革與創新，使得學生更快、更好的適應現代數字技術發展的需求。

參考文獻

[1]孔德明.《數字系統設計》課程教學重點的探討，科技創新導報，2012.1，173-174.

[2]任愛鋒，孫萬蓉，石光明.EDA實驗與數字電路相結合的教學模式的實踐，實驗技術與管理，2009.4，200-202.

[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.

篇（8）

 

EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎，具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是，傳統的教學模式是將兩門課程分開，先上數字電路，后上EDA技術，分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端，減弱了課程之間的聯系，降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革，以實訓的方式采用項目教學法，使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統，從數字系統的單元電路，如譯碼器、計數器等入手，加深對數字電路基礎理論的認識，逐漸完成數字系統設計。

1. EDA技術及其在教學中的應用

1.1 EDA技術

EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式，是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。

圖1 EDA設計流程圖

1.2 EDA技術在教學中的應用

在教學過程中，EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺，使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易，讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來，將精力集中在電路的設計上。同時，采用EDA技術實現數字電路設計，不但提高了系統的穩定性，也增強了系統的靈活性，方便學生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容，使教學更上一個臺階，學生的開發創新能力進一步得到提高。

2.課程教學改革實施

2.1課程改革思路

課程改革本著體現鞏固數字電路基礎，掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法，以設計應用為基本要求，開發基于工作過程的項目化課程，以工作任務為中心組織課程內容，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法，以實訓的方式展開，讓學生在“學中做，做中學”。

2.2課程改革措施

以電子線路設計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚，使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容，并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程，將語言與EDA工程技術有機結合，以實現良好的教學效果，同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。

 

能力

目標

學習情境

項目載體

課時

QuartusⅡ開發工具使用能力

QuartusⅡ開發環境、實驗系統

二選一音頻發生器設計

6

VHDL語言編程能力

VHDL語言基本結構

計數器電路設計

6

VHDL語言并行語句

8位加法器設計

8

VHDL語言順序語句

7段數碼顯示譯碼器設計

8

VHDL語言綜合運用

數控分頻器的設計

8

層次化調用方法

4位加減法器的設計

4

綜合開發調試能力

8位16進制頻率計設計；

十字路通燈設計；

數字鐘設計；

波形信號發生器設計，等。

(任選一題)

20

總計

篇（9）

 

《數字電路》是高職院校電子信息工程技術專業的一門重要專業基礎課程，學生通過這門課程的學習，能夠掌握《數字電路》的相關知識，為將來的就業奠定基礎。長期以來《數字電路》的教學過程是先由教師在課堂上講解理論知識，然后再讓學生進入實驗室完成相關的驗證性實驗。但是這種被動式的教學模式其教學效果并不是非常理想。因此，需要對《數字電路》的教學模式進行改革。如何實現《數字電路》的有效教學，如何激發學生的學習興趣，實現理論和實踐的有機結合，如何提高學生分析問題和解決問題的能力，這些都是《數字電路》課程改革中亟待解決的問題。起源于德國的項目教學法作為一種切實可行的教學模式[1]，已經受到了全國各所高職院校的廣泛關注。項目教學法是將課程知識轉化為若干個教學項目，師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學活動，這是一種理論與實踐相結合的真實演練。在《數字電路》的課程改革中引入項目教學，不僅打破了理論課、實驗課和實訓課的界限，將理論教學、實踐教學、企業要求融于一體，達到了高職教育與企業生產的零距離，而且實現了以就業為導向，以技能為核心的辦學宗旨。

一、項目教學法的優勢

1、激發學生的學習興趣

捷克教育家夸美紐斯說過，興趣是創造一個歡樂和光明的教學環境的主要途徑之一[2]。事實證明，興趣是誘發學生學習動機和學習注意力的重要因素。然而目前高職學生的整體素質并不是非常理想項目教學，他們學習興趣不濃，學習能力不強期刊網。《數字電路》中抽象的概念、繁瑣的公式和縝密的推導很容易使他們失去學習的興趣。因此，在《數字電路》的教學過程中可以采用項目教學法，以實用性、趣味性、創造性的項目來激發學生的學習興趣，變以前的“你不想學習，我壓你學；你不會學習，我來教你學”為“你不想學習，我來引導你學；你不會學習，我來吸引你學。”項目教學法打破了傳統的教學模式，它把技能訓練與理論教學做到了有機的結合，無論是元件特性的分析，電路的焊接組裝，還是項目的調試，故障的排查，都需要學生親自動手。學生通過觀察、比較、分析，逐步加深對知識的理解，這樣可以很好地激發學生的學習興趣。

2、提高學生的動手能力

在傳統的教育模式中，僅僅把學生當作教育的對象和客體，忽視了學生主體性的培養和發展，學生受到太多的限制和束縛，主要表現在重理論、輕技能，眼高手低。研究表明，項目教學法能夠使學生對知識的掌握邁上一個新臺階，讓學生把知識轉變為技能、技能轉變為技巧。技能、技巧的形成和完善，是動作技能與心智技能互相聯系、互相促進的過程。在《數字電路》傳統的教學過程中，元件的特性、電路的工作原理一般都是通過老師抽象的講解來完成的。而在《數字電路》的項目教學過程中，是將課程的知識點轉化為若干個完整的項目，它將理論教學、實踐教學、企業要求融于一體，實現了課程的綜合化和模塊化。為了完成項目任務，學生就必須掌握元件的檢測、電路的焊接、項目的調試、故障的排查等相關知識。在此期間，學生通過烙鐵、萬用表、示波器、信號發生器等的使用，一方面鞏固了自己的理論知識，另一方面提高了自己的動手能力。

二、《數字電路》項目教學的設計

1、項目任務的確定

項目教學有別于傳統的教學模式，課程中理論知識和實踐技能的傳授是通過實施具體的項目來完成的。因此，在《數字電路》的項目教學中，項目任務的選取是項目教學法成功與否的關鍵。項目任務的選取要以教學摘要求融入于四個階段項目和一個綜合項目之中，其項目任務的設計為：（1）三人表決器的設計與制作；（2）智力競賽搶答計時器的設計與制作；（3）多功能數字鐘的設計與制作；（4）循環彩燈的設計與制作；（5）脈寬測量電路的設計與制作。

2、項目教學的實施

項目任務在教學實施的過程中是一個學生全體參與的實踐活動，它注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程。在《數字電路》的項目教學實施過程中，要以項目任務作為教學單元[3]項目教學，采用分組方式，每組包含3～4名學生，每個項目應該按照知識結構分解成若干個子任務，每個子任務要明確學生需要掌握的知識和技能，子任務的實施要以學生為中心，教師則充當技術支持的角色，當學生遇到疑難問題時，主要由小組成員共同探討尋找解決問題的方法，期間教師可以選擇恰當的時機對學生給予指導和幫助，逐步培養學生養成勤于思考的好習慣。項目實施的流程為：（1）項目導入；（2）師生共同分析項目，確定若干個子任務；（3）針對各子任務，教師引入相關的知識，工學交替，實現理論教學與實踐教學的同步進行；（4）學生利用所學的知識依次對各子任務提出實施方案；（5）學生利用Multisim仿真軟件檢測設計的電路是否符合要求，待檢測通過后，再依次完成各子任務；（6）學生把各子任務進行級聯，通過綜合調試完成整個項目；（7）教師推選優秀的項目成果進行展示，學生之間相互借鑒，取長補短；（8）教師引導學生對該項目所涉及到的知識進行歸納、總結，加深學生對知識的理解。

3、項目教學的考核

項目教學的考核注重學生在項目任務實施過程中綜合能力的表現，主要以學生完成項目的情況來考核其學習效果，期間可以引入企業人員的參考文獻教學的理論知識、操作技能、測試方法等相關內容以書面形式給學生進行筆試，占總成績25％，由教師批改后給出得分。

三、項目教學法中的注意事項

1、項目教學內容要體現企業崗位的要求

高職教育的人才培養目標是復合型人才，既強調人才的實用型、技能型，又注重培養人才的職業能力、社會能力、創造能力和發展能力。學生作為準職業人，無論將來從事何種職業，都必須具備良好的職業道德素質和職業技能素質。在《數字電路》中應用項目教學法，不僅能將理論知識和實踐技能相結合，提高學生運用理論知識解決實際問題的能力，而且通過模擬與企業實際生產過程，還能提高學生對未來崗位的適應能力。因此，首先，教師在選擇項目教學內容前，要走訪往屆畢業學生的企業，分別對各相關崗位進行調研，了解企業對這些崗位的要求，如該崗位對知識的要求、對能力的要求、對素質的要求等；其次，針對《數字電路》的具體教學目標，教師要將教學內容與實際的工作過程作有機的結合項目教學，編制有一定應用價值的教學項目，凸顯項目教學法的職業導向、能力目標、任務引領、學生主體、實訓操作等特點期刊網。

2、不是課程的所有內容都要采用項目教學法

隨著項目教學法的推廣，有些教師認為《數字電路》中的所有內容都應該采用項目教學法[4]，其實這是一種對項目教學法的片面理解。項目教學法是以生產某一產品或完成某一任務來劃分項目的，需要將課程內容與市場需求、企業的生產過程緊密地聯系起來。因此，《數字電路》中不同的內容需要采用不同的教學方法。例如在不同進制的轉換上可以采用類比法，在布爾代數、卡諾圖、真值表等基本概念上可以采用講授教學法，在組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路的設計、集成電路的應用等內容上可以采用項目教學法。項目教學法的思路是邊學邊用，教學要以“少而精”為原則，旨在引導學生先對項目感興趣然后再主動學習。這就要求教師不僅熟悉教材，而且能夠深入企業第一線，了解各崗位的技能要求，熟悉生產環節的工序銜接。這樣才能合理選擇《數字電路》中的教學內容，根據教學要求和高職學生的特點采用項目教學法。

三、結束語

以實踐為導向、注重課程內容要體現企業崗位的要求已成為當前高職教育課程改革的趨勢。在《數字電路》中采用項目教學法，實現了理論和實踐的有機結合，充分體現了現代高職教育的特點和發展方向。項目教學法采用理論、實踐相結合，分組教學、師生互動的教學方式，創造了學生主動參與、相互協作、探索創新的全新教學模式，這與高職教育“以能力為本位，培養德、智、體、美、勞全面發展的復合型人才”的教育目標是一致的。面對數字電路技術日新月異的發展，《數字電路》的課程改革依然任重道遠，它還需要在具體的教學過程中根據廣大師生的反映來進行不斷地調整和完善。

參考文獻：

[1]朱幼娟.項目教學在高職課程改革中應用——以《數字電路》課程為例[J]. 科技信息, 2009,26(27):148-149.

[2]趙海永.項目教學法在電子教學中的應用探析[J]. 職業, 2011,18(8):39-40.

[3]樓平.高職《數字電子技術》課程“項目教學法”探索與實踐[D]. 浙江: 浙江師范大學, 2007.

篇（10）

中圖分類號：TN407 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0167-02

隨著數字電路的廣泛應用和推廣，作為教育工作者的我們不但要能對數字電路的理論知識進行講解，同時也要具備對數字電路中出現的故障進行分析，從而進一步解決的能力。只有這樣才能不斷提高我們的教學水平和更好地培養學生。

1、數字電路產生故障的原因

數字電路出現故障的類型很多，主要包括客觀故障和主觀故障兩種。即一種是由電路中本身的元件的老化等所產生的故障，而另一種是由人為的疏忽產生的故障。下面就從產生故障的主觀性和客觀性，來對數字電路中常出現的兩種故障進行分析。

1.1 客觀性產生的故障

1.1.1 電子元件的參數發生變化

電子元件的參數在數字電路中所起的作用是非常重要的，細微的偏差都會產生很大的變動。因此，在數字電路中電子元件的參數發生變化，一定會使數字電路出現故障。由于電子元件在使用過程中會出現老化，進而導致電子元件參數下降。除此之外，溫度的變化也會導致電子元件參數發生變化。

1.1.2 電子元件、器件等的不良接觸

數字電路是由若干電子元件、器件組成的電路。因此，各個元件、器件接觸的情況也會引發數字電路出現故障。由電子元件、器件接觸不良引發數字電路發生故障的情況很多。例如，插件的松動、焊點被氧化、焊接不牢靠等。而這些情況都會造成電路板故障。

1.1.3 信號線的損壞

信號線在電路板中所起的作用也是不容忽視的，信號線是電路板能否正常工作的保障之一。但是由于電路板經常受潮濕和大電流等的影響，因此，就會導致信號線經常出現短路、燒損、斷路等現象。信號線的損壞就會導致數字電路板無法處于正常的工作狀態。

1.1.4 工作環境惡劣

由于電路板是由很多電子元件、器件組接而成的，又因為這些元件、器件的性能受環境的影響很大。因此，當電路的工作環境比較惡劣，如，潮濕、電磁場等環境，都會使得電子元器件的性能有所改變，由此也就改變了電路板的工作狀態，使之出現故障。

1.1.5 使用過期的元器件

當元器件出現老化等現象時，它們的參數也會隨之發生變化。因此使用一些過期的元器件，就會造成數字電路板無法正常進行工作，從而導致了電路板故障。

1.2 主觀性產生的故障

1.2.1 不合理的設計產生的故障

由于數字電路板是由很多電子元器件組合而成的，因此任何一個元器件的選擇和使用情況，都會對整個電路板造成很大的影響。如果選擇的元器件的參數不合適，或者是在組合裝配上出現錯誤，都會使數字電路板出現故障。

1.2.2 線路連接產生的故障

線路連接是保證電路板正常工作的重要保障之一，因為電路板中的元器件較多，這就使得線路的連接非常復雜，也不容易操作。線路連接的錯誤通常會導致線路之間的短路，從而使電路板出現故障。

2、數字電路中常見的故障分析

對數字電路的常見故障進行分類，主要可以分為兩類。一類是邏輯故障，也就是數字電路中一些邏輯值由于故障發生變化，與規定的邏輯值之間出現偏差，甚至相反的現象。另一類就是非邏輯故障，指邏輯故障之外的其它故障。下面就針對數字電路中的邏輯故障來進行如下的分析。

2.1 固定電平故障

所謂電平故障就是指某處的邏輯電平值保持為固定電平值。當在同一時間只考慮一個電平故障時，就成為固定電平故障。在數字電路的內部故障中，都可以歸為輸入端和輸出端的固定電平故障，這在一般數字電路中也得到了推廣。

2.2 橋路故障

橋路故障是信號線的接插短路和電路工藝的不完善、松動，或者是有過長的裸線等造成的故障。主要包括兩種類型：第一種是由于輸入信號之間，或者是門電路輸入信號之間的橋接造成的故障。另一種則是由反饋橋接造成的故障。主要表現為輸入信號和輸出信號之間的橋接造成的故障。

2.3 固定開路故障

這類故障是發生在CMOS電路中的。例如，當CMOS電路或非門正常工作時，電路應該能夠完成或非門的功能。當電路出現既不接電源，也不接地的高阻狀態時就成為固定開路故障。

2.4 信號延遲故障

有時即使電路結構沒有任何的故障，電路也不會正常的工作，這時就要考慮可能是由信號延遲引發的故障。而由信號延遲所引起的故障我們通常稱為延遲故障。所謂的延遲故障，就是指電路中由于各個元件的延遲變化、脈沖信號參數的變化等所產生的各種故障。

2.5 軟故障

所謂的軟故障就是指由電子元件、器件的參數，或者性能的不穩定，以及電路某一方面的原因等，使電路產生不穩定的現象。產生這類故障的原因有很多，例如，元器件的老化、參數的改變、性能的不穩定等。這類故障有較強的隨機性和偶然性，造成這類故障的因素也有很多。例如，環境的潮濕、較強的電磁環境、電源的干擾等。由于這類故障產生的原因很多，因此在排查的過程中也是非常的困難的。

3、數字電路故障的檢測方法

3.1 直接觀察檢測法

這種檢測法是指不采用任何的輔助儀器、設備，而是通過直接觀察電路來發現問題，找尋解決故障的方法。觀察主要包括靜態觀察和動態觀察（通電后觀察）這兩種觀察方法。靜態觀察是指：查看器件是否插好、插對；電源是否接入電路板中；引腳是否彎折；輸入端是否都已經處理好；線路是否正確的接入到電路板中，是否有短路現象；查看器件是否有發燙、發出異味、冒煙的情況。而動態觀察法則是查看脈沖是否被接入到電路板中。這種方法可用于對數字電路中出現故障的初步檢測，如果電路中出現這種非常明顯的故障就可以直接被檢測出來了。

3.2 分塊測試法

如果通過直接觀察的方法沒有檢測出故障，可以考慮用分塊測試的方法。分塊測試法是指根據電路的結構、功能等，把電路分成若干幾個獨立的電路，然后再通電分別進行測試，找出有故障的那部分電路。針對有故障的部分再采用相應的措施來找出具置。例如，計數譯碼顯示電路，就可以根據它的特點把它分成兩個部分。即計數器電路和譯碼顯示電路。我們可以先檢測計數器電路，如果計數器電路能夠正常工作，再檢測譯碼顯示電路。采用這種檢測方法可以大大提高檢測的速度和效率。

3.3 對比替代檢測法

當大概知道哪一部分電路有故障的時候，可以通過對該部分電路中的個點信號進行檢測，然后在通過與正常電路相比較，找出電路中有故障的信號，從而對故障的原因進行分析和解決。

但有時候很難發現電路的故障，這時我們就可以采用替代法來檢測電路的故障。所謂的替代法就是把電路中的電子元器件用同樣型號、優質的器件來替代，然后再觀察電路是否能夠正常工作。為了安全起見，應用此方法時一定要在斷電的情況下更換器件。

3.4 電阻檢測方法

如果器件出現冒煙、散發出異味等明顯異?，F象時，應該馬上切斷電源，以免故障進一步的擴大。為了判斷電路是否有短路現象，我們通常采用的就是電阻檢測的方法。除此之外，采用電阻檢測法還可以檢測出底板內部和電路連線之間是否有接觸不良和短路等現象。

3.5 波形檢測方法

我們還可以通過用示波器對各級的輸出波形進行檢測，觀察所輸出的波形是否正常，以此來檢測出電路的故障。這種方法被廣泛的用在脈沖電路中。

4、結語

數字電路的廣泛應用和推廣，大大改善了我國各個科技領域的發展。數字電路這一門學科也早已成為各工科專業學生必修的課程之一。因此，在數字電路的教學中難免會遇到各種各樣的問題，而電路中的一些故障就是比較常見的問題之一。本文作者希望通過對數字電路產生故障的原因、常見的故障分析和檢測方法的闡述給置身于數字電路教學的教育工作者一些幫助。

參考文獻

[1]胡文君.設備故障診斷技術的現狀與發展[J].后勤工程學院學報,2004(2)．

[2]吳翠娟.現代大型設備故障智能診斷技術的現狀與展望[J].電子技術應用,2003.

[3]Forsyth,R.Expert Systems- Principles and Case Studies，Chapman and Hall,1984．

[4]葉春.數字電路故障診斷專家系統的研制,中國科學院電工研究所研究生碩士學位論文,1989,1．

[5]黎飛,周繼承,肖慶中.一種數字電路的橋接故障診斷方法[J].科學技術與工程,2007(14)．

篇（11）

1.引言

當今社會數字電路已經遍布人們生活的各個角落，數字電路廣泛應用于通信、娛樂、工業生產等不同領域。隨著數字電路的不斷發展，電路的測試和故障診斷成為了其設計和生產維修的重要組成部分。目前國內部分國防單位使用的數字電路板具有高性能、高功耗、高集成度等特點，比如戰斗機上從俄羅斯等國引進的實現關鍵功能的數字電路板[1]。而使用年限及次數等因素不可避免的會對這些電路板造成損傷，導致包含這些數字電路板的設備無法正常使用，因此對數字電路板的性能測試及故障檢測尤為重要。

2.系統結構

2.1 系統總體結構

本文介紹了一種采用向量法對數字電路進行故障診斷的系統，通過向被測電路發送測試向量，接收被測電路對激勵的響應結果，然后將該結果與正常工作電路的相應結果進行比對，從而驗證被測電路的功能以及診斷故障[2]。該系統兼容目前主流的采用TTL，CMOS等電平邏輯的數字電路。其系統結構如圖1所示。

圖1 系統硬件結構

本系統主要由計算機和8個下位機子系統兩部分構成。每個子系統包含32路IO端口，負責完成測試向量的發送和接收，計算機根據用戶建立的測試任務，控制下位機子系統，并顯示處理被測數字電路的響應結果。系統選用PXI6534來完成計算機與下位機子系統之間的數據通信，PXI6534是NI公司的一款高速數字IO卡。它將復雜的PXI總線轉換為相對簡單的16位同步并行總線供下位機設計人員開發，而為上位機設計人員提供了大量API函數從而簡化底層驅動的開發過程，讓設計人員將更多精力集中在其它應用功能上的開發。各個子系統通過母板掛接到16位數據總線上。由于PXI6534的數字IO驅動能力有限，本系統通過母板來提高數據總線的驅動能力，并且進行電平邏輯的轉換和提供同步時鐘。

2.2 下位機子系統結構

子系統根據用戶設定的測試任務，完成對某種數字電路的檢測診斷，并緩存被測電路的響應結果，其結構如圖2所示。

圖2 診斷檢測子系統結構

子系統包括FPGA核心模塊、數據緩存模塊（SDRAM）、發送調理電路、接收調理電路和參考電壓模塊。通過FPGA進行指令和數據的讀取，根據測試任務所需的測試向量的電壓范圍設置參考電壓，并且將待發送的測試向量的數據存入發送緩存SDRAM。測試開始后，FPGA從發送緩存SDRAM讀取數據通過發送調理電路，同時將接收調理電路接收的被測電路的響應數據存入接收緩存SDRAM。測試完成后，FPGA從接收緩存SDRAM中讀取測試結果通過數據總線上傳給計算機。

2.2.1 控制芯片

本系統選用ALTERA公司CycloneIII系列芯片EP3C25F324C8作為下位機子系統的主控制芯片。該芯片具有215個可編程IO口，24624個邏輯單元，4個鎖相環。相比于ARM，DSP等主流微處理芯片，FPGA具有更高速度的優勢，且其內部PLL鎖相環資源可以為系統提供不同的工作頻率。FPGA豐富的IO資源可以滿足系統在測試多輸入輸出的數字電路時的需求。

FPGA是整個數字電路故障診斷系統下位機子系統的核心，測試向量的發送和接收，以及與計算機的通信均由FPGA編程實現。

2.2.2 發送調理電路

發送調理電路完成測試向量的電壓轉換，由于FPGA輸出的是0和3.3V的電壓，為滿足測試不同數字電路的需求，需要將FPGA輸出的電壓轉換為被測數字電路所能識別的電壓。本系統選用，系統采用Intersil 公司的高性能管腳驅動芯片EL1056 作為發送驅動芯片，可輸出電壓范圍-12V～+12V，驅動電流可達140mA，最高頻率可達60MHz。

2.2.3 接收調理電路

接收調理電路實現對被測數字電路響應向量的比較，將響應向量轉變為FPGA兼容的電平。系統采用Intersil 公司的EL2252 作為接收比較芯片，該比較芯片含有兩個獨立的比較器，帶寬可達50MHz，電平范圍為-12V～+12V，電路原理如圖3所示。

圖3 接收調理電路

通過兩個比較器將被測電路的響應向量分別與VH、VL高低兩個電壓比較，得到vec1和vec2。當vec1=1，vec2=1時，則響應結果為高即邏輯1;當vec1=0，vec2=0時，則響應結果為低即邏輯0;當vec1=0，vec2=1時，則響應結果為高阻。通過兩個比較器實現了對被測數字電路響應向量的三態判斷。

2.2.4 參考電壓模塊

參考電壓模塊由D/A轉換電路和偏置放大電路兩部分組成。本文選用8為D/A芯片AD8801來完成數模轉換，該芯片含有8個模擬輸出通道，有效的提高了系統的集成度。

2.2.5 數據存儲模塊

系統選用SDRAM作為測試向量發送和接收的存儲模塊，SDRAM具有讀寫速度快，存儲容量大，價格便宜等優點，已經廣泛應用在數字電路領域。本系統選用兩片位寬為16位、容量為64MBits（4MBits×16）的MT48LC4M16A2TG-75組成容量為128MBits（4MBits×32）的存儲單元，該芯片最高讀寫時鐘頻率可達133MHz。

3.軟件設計

3.1 下位機程序設計

本系統下位機硬件驅動程序使用Verilog HDL語言，在Quartus II開發環境下設計完成。Verilog是一種硬件描述語言，采用模塊化的編程方式進行設計。工作流程如圖4所示，程序上電啟動，首先進去自檢流程，檢測系統自身的健康狀態，以保證系統能正常運行。自檢流程完成后等待計算機發出指令，識別不同指令完成測試任務。

通道狀態設置。FPGA根據測試任務，設置某一路IO通道的狀態，選擇是否從該路通道接收或發送測試向量。各個通道均可獨立設置，系統可以根據被測對象靈活的選用不同的IO通道。

接收帶發送數據。計算機將待發送的測試向量數據下傳給下位機子系統，FPGA將這些數據暫存在SDRAM中。

發送頻率初始化。FPGA進行分頻，設置本次測試任務發送和接收測試向量的頻率。

參考電壓初始化。設置IO通道發送和接收測試向量的高低電壓值。

開始測試。FPGA從發送緩存中讀取測試向量的數據，通過IO通道發送。同時將接收到的響應數據存入接收緩存中。

上傳接收數據。FPGA從接收緩存中讀取測試結果，通過16位數據總線上傳給計算機，以便顯示和比較。

圖4 系統工作流程

圖5 計算機界面

整個程序包括以下幾個模塊：①主程序模塊。實現與計算機的通信，接收和上傳數據，識別計算機所發出的指令，控制其他模塊配合完成測試任務。②D/A控制模塊。控制D/A的輸出，設置測試任務所用的參考電壓。③SDRAM控制模塊?？刂芐DRAM的刷新和數據存取。④分頻模塊。為發送和接收測試向量提供不同的頻率，采用整數分頻，半整數分頻和小數分頻結合的方式提高頻率調節的分辨率。⑤向量發送接收模塊?？刂茰y試向量的發送和接收。

3.2 計算機應用程序

本系統采用LABVIEW構建人機交互界面。如圖5所示。LABVIEW是一種圖形化的編程語言，利用了計算機的強大性能，在設計計算機應用程序界面是非常方便。由于本系統采用了NI公司的高速數字IO板卡，NI公司提供了該數字板卡在LABVIEW環境下的API函數，為編程提供的方便。

4.結論

論文設計了一種通用數字電路故障診斷系統，該系統具有以下優點：擁有256路獨立I/O，輸出頻率可達50MHz，輸出電壓在-6V～+9V內可調，可以滿足目前大部分數字電路的診斷需要。

參考文獻

[1]胡敏明.幾種典型的數字電路測試技術[Z].杭州：電子科學，2009：17-18.

[2]郭希維，蘇群雄，谷宏強.數字電路測試中的關鍵技術研究[J].科學技術與工程，2006，6（18）：2904-2905.

[3]黃鑫，常天慶等.數字電路板自動測試與故障診斷系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2010，18（7）：1512-1514.