电子电路设计教程范文

导语：如何才能写好一篇电子电路设计教程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】电子工程设计;高频电路;教学研究

1.引言

《电子工程设计》是电子信息工程专业的一门专业课和必修课。本课程是学生学习电子技术十分重要的教学环节之一，是对学生学习电子技术知识的综合实践训练。通过电子技术实践教学环节，使学生巩固所学的电子技术理论知识，培养学生解决实际问题的能力，加强基本技能的训练，切实提高学生的实践动手能力和创新能力。教学任务是通过本课程的学习使学生掌握常用电子元器件基本知识，常见电子电路的设计，综合电子应用电路的设计，电子线路板元件布置与布线基本知识，元件焊接技术，硬件电路的调试技术，电信号的检测技术。

课程内容中高频电路设计部分是重点也是难点，高频电路设计包括各种调谐电路的设计、高频振荡器的设计以及实际电路的制作和调试。学生在进行各种参数选择和电路调试的过程中很容易出现问题，本文针对高频电路设计和调试方法进行了深入的教学研究，结合课程讲授过程中的实际问题对此部分教学内容做了详细分析，并取得了良好的教学效果。

2.调谐放大电路的设计和调试方法研究

调谐放大器是一种选频放大器，即从所输入的信号中选出有用信号并进行电压放大。调谐放大器在各种电子设备、发射和接收机中被广泛应用。在调谐放大器中由L、C元件组成并联谐振回路，对信号进行选频[1]。放大器件可以是双极型晶体管，也可以是场效应管。

2.1 原理电路

图1 原理电路一

图2 原理电路二

RB1、RB2、RE提供管子的静态工作点，使管子处在放大状态。电路之一中的L、C组成并联谐振回路，决定谐振频率。电路只对谐振频率及其通频带内的信号进行电压放大，而对通频带以外的输入信号不放大，从而实现选频放大。电路之二的直流偏置与电路之一相同。电路中的C、L1、L2决定谐振回路的谐振频率。放大的电压信号经L1、L2之间的互感耦合，由L2两端输出。上述电路在发射和接收设备中被广泛应用。如超外差收音机的中放电路、电视机的中放电路等普遍使用上述电路。

2.2 电路的设计方法

（1）按所需谐振频率选择LC参数

谐振频率由L、C参数共同决定，在设计中一般先固定电容的参数，选择电感元件的参数。在设计高频谐振回路时，由于管子的结电容和元件分布电容影响谐振频率，选择电容参数时适当将容量选的小些。电感最好选用具有磁帽的电感，以方便电路调试时微调电感量。如果选用有骨架电感，可通过增减匝数来微调电感量;如果选用空心电感也可通过改变匝与匝之间距离来微调电感。

（2）三极管放大电路的设计

电路属于小信号放大电路，设计时参照中频段单管放大电路的设计过程。其实就是通过设计使管子具有合适的静态工作点，并具有合适的动态范围。如UCEQ≈1/2VCC。注意：对直流来说LC回路相当于短路。

2.3 电路的调试方法

（1）静态调试

调试电路的静态工作点，使电路中管子的静态电流和有关电压达到设计值。UCEQ最好接近1/2VCC。

（2）动态调试

在信号输入端输入接近LC回路谐振频率的频率可变的信号，用毫伏表测试LC回路的电压。将输入信号由低到高改变频率，观察毫伏表读数，当毫伏表读数最大时，所输入的信号频率就是该电路所放大的信号频率。

上述毫伏表可以用示波器代替。当示波器显示波形幅度最大时，所输入的信号频率即为该LC回路的谐振频率，也就是该电路所放大的频率。在没有毫伏表的情况下，也可以用万用表直流电压档测量管子的UCE，在LC谐振时UCE最小。如果电路的谐振频率偏离设计频率，可以通过微调电感量进行谐振频率的微调。如果谐振频率偏离设计值太多，可先改变电容的容量，然后再微调电感量。如果有条件最好用扫频仪调试放大电路的频率特性。

3.高频正弦振荡电路的设计和调试方法研究

所谓高频正弦振荡器是指产生几百kHz以上正弦信号的电路（几赫兹～几千赫兹正弦信号由RC正弦振荡器产生）。

高频振荡器按选频网络分为LC正弦振荡器和石英晶体正弦振荡器[2]。LC正弦振荡器的频率稳定度为10-2～10-5，石英晶体正弦振荡器的频率稳定度为10-7～10-9。

LC正弦振荡器的振荡频率可通过改变电感量实现微调。如果需要使振荡频率该变量较大，一般先改变谐振回路电容的容量，然后微调电感量。当石英晶体的标称频率选定后，石英晶体振荡器的振荡频率基本固定，虽然理论上可通过改变配谐电容的容量来微调振荡频率，但由于配谐电容的容量很小，在实际中通过改变配谐电容容量对电路振荡频率的改变很很小。只要应用场合对振荡器振荡频率稳定度的要求不是很高，实际中高频振荡器大多是LC正弦振荡器。

3.1 LC正弦振荡器的电路设计

从理论上讲，LC正弦振荡电路有变压器反馈式、电感三点式、电容三点式、改进的电容三点式（克拉拨电路）。实际中的LC正弦振荡电路上述四种形式都有，但最多的是电容三点式和改进的电容三点式[3]。这是由于电容三点式电路管子的结电容和元件分布电容对谐振频率的影响小。电容三点式电路原理电路如图3所示。

图3

由管子和RP、R1、R2、R3、R4、C1、C2组成的电路是小信号放大电路。显然它是阻容耦合共基极放大电路。电阻决定电路中管子的直流偏置，由于整体电路为振荡电路，管子在处于放大状态的前提下，应尽量使直流偏置小些，即静态工作点靠近截止区，如管子的静态集电极电流一般在（1～2）mA。电容C1、C2为隔直通交电容，它们的容量视振荡频率决定[4]。

振荡频率计算公式近似为：

在选择C3和C4容量时，要注意C4对谐振频率的容抗决定正反馈的大小，其容抗越大则正反馈量就越大，电路容易起振[5]。但正反馈量过大会使管子退出放大状态，反而电路不能振荡。在设计中先选择C的容量，然后计算L的电感量。振荡频率在几MHz以下时，C的容量选几百pF;振荡频率几十MHz时，选C为几十pF。在C的容量选定后，根据振荡频率f0确定L的值。

3.2 电路的调试方法

先调试放大电路的静态工作点：先将LC谐振回路用短路线短路，则整体电路仅为放大电路。放大电路的调试仅调节静态工作点即可。即通过调节RP的阻值，改变管子的静态工作点，使其达到设计值（一般小功率振荡电路，静态ICQ=1～2mA）。

静态调试完成后调试动态：即将原跨接在LC谐振回路的短路线去掉，通电后用示波器观察振荡波形。在LC回路元件参数选择合理时，只要电路的静态合适，接通电源后一般都能振荡。

振荡频率的微调：振荡频率的微调一般通过改变电感量实现。如果使用无骨架电感，通过增减线圈匝数或改变匝间距离改变电感量;如果使用有磁芯电感，则通过调节磁芯与线圈的距离改变电感量;如果使用无磁芯有骨架电感，只能通过增减线圈匝数改变电感。

电路不起振可能是下列原因之一：

（1）电路的静态工作点过低，或管子的β值太小

解决的方法分别是通过减小RP阻值来提高静态工作点。这个工作可在用示波器观察着振荡波形的情况下微调RP阻值。

如果是管子β值太小引起的不起振，则应更换β值大一些的管子。一般β值在几十以上就可，β值过高会使电路工作不稳定。

（2）电路中LC回路的Q值太低

解决的办法是增大L/C的数值，即在LC乘积为常数的情况下增大L/C的比值。或减小线圈的损耗电阻（改用线径粗的绝缘漆包线绕制电感），或减小负载对谐振回路的影响。前两个原因往往是LC回路设计时元件参数选择的不十分合理。

（3）正反馈量过小或过大

解决的办法是在保证总电容量基本不变的情况下，改变C3、C4的比值。C4对振荡频率的容抗越大，正反馈就越大。

4.小结

通过理论教学和实践教学过程中得到的经验，对高频调谐电路和高频振荡电路设计的设计方案，参数选择方法和电路调试方法进行了总结，根据理论计算数据调试电路是教学的难点，也是把理论应用于实践的关键，采用了上述教学方法能够有效地解决学生在调试过程中出现的各种问题，提高学生的设计水平和能力。

参考文献

[1]付家才.电子工程实践技术[M].化学工业出版社，2003.

[2]戴伏生.基础电子电路设计与实践[M].国防工业出版社，2002.

[3]吴慎山.电子线路设计与实践[M].电子工业出版社，2005.

[4]姚福安.电子电路设计与实践[M].山东科学技术出版社，2005.

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关键词： 电路课程 自主学习 教材建设

教材是为学生而写的，要有利于学生的自主学习。教师要作指导，教会学生如何自主地获取更多的知识。学生是学习的主体，通过教师的指导和自主学习从教材中获取更多的必要的基础知识，为日后的创新打下基础。正如叶圣陶所言：“教师当然需教，但尤宜致力于‘导’。导者多方设法，使学生逐渐自求得知，卒底于不待教师教授之谓也。”大学电路课程教材《电路分析基础》是2004年机械工业出版社出版的《实用电路基础》教材的修订版，正是基于上述教学理念，通过这次对教材的修订更加突出了对学生自主学习能力的培养。为此写作时特别注意讲解内容时由浅入深，易于理解；详简结合，易于教学。主要是尽量适合学生自主学习，力争使理解力比较薄弱、基础比较差的学生在学习本教材时也能做到基本无障碍学习，无师自通。建议使用本教材的教师要注重引导和训练学生自主学习部分内容，不局限于课堂教学，即便教师课堂讲得再多，也只是知识的冰山一角，无法满足未来创新的要求。只有使学生建立起学习主体观念，并依靠自主学习获取绝大部分知识，才能开展深入的发现性和个性化学习，才能为其创新意识和能力的培养打下基础。特别是二、三类院校学生由于入学成绩较低，理解力和基础较差，大部分学生最大的问题就是自主学习意识过低，仍旧处于应试教育下的思维模式，即从主观上就想完全依赖于教师的课堂教学和对教师指定的教材的模仿式学习，不敢通过自主学习获取更多和更深入的知识，更谈不上树立创新意识。长此以往，将不利于人才质量的提高。由于学生自主学习的能力较差，影响了更深层次的教学改革。例如，基于自主学习的发现性学习、研究性学习、个性化学习、实际应用或工程应用范例的学习和仿真应用的学习等不易展开，一些教学方法的改革由良好的初衷变成了放羊式的教学，不得不放弃又回到了原点。迫切需要在教材编写上就注重引导学生首先树立起较强烈的自主学习意识，课堂上教师有意识地指导、组织学生通过对教材的自主学习，不完全依赖于课堂教学，独立获取更多的知识。教师利用课堂教学指导学生逐步提高自主学习能力，最终学生通过主动自觉的自主学习，获取绝大部分知识，部分学生还能够在发现性和个性化的学习方面有所收获，从而大幅度提高所有学生的学习水平。

基于自主学习的教材编写的教学理念的实施要和课程的考核改革相结合。传统的考核以一张试卷评定学生的学习效果，这不利于学生自主学习更多知识，也不利于开展更高水平的发现性学习、个性化学习、实际应用和仿真应用等学习。对学生的考核应以综合评价取代单一试卷，这样才能鼓励学生自主学习，树立创新意识。综合评价的考核模式为：试卷成绩+自主学习成绩。自主学习成绩不以试卷的形式考评，而由学生的自主学习内容总结报告，发现性学习或个性化学习论文，实际应用实例学习报告，仿真应用实验报告等组成。试卷成绩占总评成绩的40%左右，基于自主学习的平时成绩应占60%左右。只有这样才能改变学生靠模仿无创新的学习习惯，养成以模仿为开始、以创新为目的的素质教育学习习惯。

由于一些传统的经典教材是大学电路课程通用的教材，讲解比较抽象、难度比较大，适用于研究型一类院校的理解能力强的学生，但是与二、三院校的教学目标和学生的认知能力不太相符，不利于这类学生自主学习，给教师的教学带来一定的困难。本教材根据这些实际情况在修订时进行了彻底改进，继承了这些优秀教材传统的好的地方，同时针对理解能力差和学习基础比较薄弱的学生的特点进行了修改和补充，更利于学生理解，而且独具特色，例如率先加入了实际应用或工程应用的实例、仿真应用的实例、把理论知识与实验融合在一起，等等。本教材的修订充分考虑了二、三类院校学生的认知能力，编写修订时本着易于理解、易于教学的原则，对于绝大部分传统的重要内容给予了详尽细致的讲解，有些很重要的内容或者是可选内容。鉴于学时有限，教师在课堂上可能没有时间详细讲解，只有鼓励学生自主学习。还有些内容现在可能已不是很重要了，只要了解即可，讲解时宜避繁就简，使学生易于掌握基本内容。对这部分内容给予整合或简化处理后精炼讲解，做到详简结合，有的放矢。这些内容包括：回路法糅合在具体例题中、二端口网络整合在拉普拉斯变化的网络函数中、图论基础知识提前至电路的一般方法中等。教材的框架结构为：正文（内容简介、具体内容、归纳总结、习题、习题答案）、实际应用举例（针对主要章节）、仿真应用举例（针对主要章节）、各章实验（针对主要章节）。

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关键词：Protel 99se；Cadence；ADS；工具栏按钮功能；软件间的配合使用

二、多种EDA软件简介及其对照

1、Protel

目前主要EDA软件有Protel 、Cadence、ADS、EWB、PSpice等电路设计软件，其中以Protel 、PSpice和EW较为简单基础、容易上手，而以Cadence、ADS更适用于从事大规模、高精度的电路系统设计。在中国最为常用的软件是Protel，这当然也是中国大陆的电子工程师们已经形成了一种习惯所决定的，而在国外就不一定了。Protel系列软件的最大特点是简单、适合教学的，其系统性能也很稳定。

2、Cadence

Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。Cadence 包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面。Cadence软件在中国应用比较晚；

3、ADS

ADS软件在射频电路设计、通信系统中的高频电路设计和电磁辐射和电磁屏蔽等方面有很多的应用。在新版的ADS2008软件中还具有增强的图形化使用者操作界面的功能，可以使得系统的设计速度加快。另外。ADS2008软件还将3D技术应用到电磁分析等方面，使得ADS2008软件功能愈显强大。

三、Protel 99se软件的相关配置及其特点

1、Protel 99se 软件的基本配置及其功能

a、SCH5.0 的特点：主要用于原理图的设计，其具有集成性高、支持层次化自动设计、元件库强大扩充功能、任意的绘图页尺寸、兼容性高、提供基本的设计验证工具、为印制电路板设计提供网络表等特点。还具有分层组织设计功能、设计同步器等功能。

b、PCB5.0的特点：自动化布线功能、智能化的覆铜技术、与电气原理设计系统的动态连接、面向生产工艺的设计功能。可以进行多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了印制板设计的时间。

2、Protel 99se 软件的完整配置

Protel 99se 软件的完整配置包括SCH5.0、PCB5.0、ROUTE5.0、PLD5.0、SIM5.0；其中ROUTE5.0是一个集成的无网格自动布线系统，布线效率高；在该完整配置中集成了PLD开发环境，可使用原理图或CUPL硬件描述语言作为设计前端，能提供工业标准JEDEC输出；该配置还包含一个基于最新Spice3.5标准的仿真器，可为用户设计前端提供了完整、直观的解决方案；

四、对Protel 99se的文件分类、字体设置

1、Protel 99SE可以的文件类型

Protel 99SE可以建立十种文件类型。我们在讲课的时候需要指出：Schmatic Docment文件对应的库函数是Schmatic Library；而PCB Docment文件对应的库函数是PCB Library。

2、字体设置

第一步：选择Preferences命令后，在图1对话框所示的自动备份参数设置；

第二步：单击Protel 99SE 中的Change System Font按钮，屏幕弹出图2所示的字体设置对话框，可以进行字体、字体式样、字号大小、字体颜色等设置；

图1  自动备份参数设置                    图2  字体参数设置

五、工具栏按钮功能以及常见封装形式的记忆

1、形象直观工具栏按钮的讲解与记忆

Protel99SE提供形象直观的工具栏，可以通过对工具按钮中常用的命令进行形象、联想等方式进行记忆，这在开始学习Protel的过程中必须的过程：

2、常见的封装形式记忆

参考文献：

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【关键词】电子线路设计与应用课程项目教学　教学设计

【中图分类号】G　【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）09C-0045-02

电子线路设计与应用是自动化类专业必修的行业通用能力模块，是自动化类专业的基础核心课程，参照高、中级维修电工的国家职业技能标准（电子部分），以工作任务为引领、职业技能为导向构建以工程项目模块的课程体系，以项目为中心，培养学生的综合技能。本文以“简单数字抢答器的设计与制作”为例，探讨高职电子线路设计与应用课程项目驱动式教学设计。

一、教学能力目标及学习模式设计

（一）教学能力目标设计

1　专业能力目标。具体如下：（1）能借助常用仪器仪表判断集成芯片的好坏；（2）能对电子线路性能进行测试与分析，熟练使用常见的电子仪器仪表；（3）能根据电路图对电路进行安装、调试、维修；（4）能按照最优化设计理念对电路功能进行改进与改造；（5）会对电子产品加工进行组织安排、管理等。

2　方法能力目标。具体如下：（1）会识别和测试常用TIL、CMOS集成电路产品；（2）能进行相应资料信息的查询、收集与整理；（3）能应用AutoCAD完成简单数字抢答器的原理图、接线图设计，用面包板完成项目实际制作；（4）能分析和排除项目中的简单故障等。

3　社会能力目标。具体如下：（1）能够做到安全生产、规范操作，节约用电；（2）具有良好的职业素养与职业道德；（3）具有质量、效益、成本意识；（4）能够正确表达和展示工作成果，有良好的沟通能力等。

（二）学习模式设计

电子线路设计与应用课程的教学对象是电气自动化类专业一年级学生，学生的主要情况为：具有一定的电工操作技能，获得了维修电工初级上岗证，但是自学能力不足；具有一定的认知能力与学习主动性，但专业知识综合应用能力不足；学生之间的水平参差不齐，软件应用能力不足。根据以上学生情况分析，本项目以2人为一组，实行“先进带后进”的学习模式，让学习先进的学生与学习后进的学生组成一组，相互学习，共同进步，激发学生学习的积极性。

二、教学过程设计与实施

（一）确认项目任务

“简单数字抢答器”项目是电子线路设计与应用课程的第一个项目，应激发学生的学习兴趣，为该门课程的学习打下良好基础。该项目既包含理论知识，又有一定的实践操作可行性，能起到承上启下的作用，使学生转换思维，运用新的知识、技能解决实际问题。可将“简单数字抢答器”项目分为五个子任务：逻辑代数的认知；逻辑门电路正确使用；不同类型集成门电路的接口；常用集成门电路的逻辑功能识别与检测；会使用常用集成门芯片、按钮、指示灯以及合适的连接线制作简单数字抢答器电路，能应用AutoCAD画出电路的原理图、接线图，能安装、调试、维修电路等。

（二）制定项目教学计划

要制定合理的教学计划，需要根据不同专业和学生的实际情况而定。对于电气自动化技术类专业的学生来说，他们已经完成应用数学、电路、模拟电子技术、Au-toCAD绘图及应用等课程的学习，能够正确使用工具、仪表，会进行电路的布线与操作，具备一定的分析问题、解决问题的能力。“简单数字抢答器”项目教学计划大致可分为：各项目小组制订项目计划，所有小组共同论证项目计划的可行性以及需要改进的地方；对设计的“简单数字抢答器”原理图进行分析，明确元器件连接和电路连线；应用AutoCAD画出布线图；制作电路的元器件清单以及调查所需元器件的市场价格，购买所需元器件，并完成元器件的检测工作；根据布线图制作“简单数字抢答器”电路；完成“简单数字抢答器”电路整体功能检测和简单故障排除；完成项目报告及心得体会。

（三）项目教学实施

项目教学实施本着“人人参与、人人实践”的原则，是一个理论与实践紧密结合的过程，它既注重项目设计与制作的过程，又注重项目完成的成果，鼓励学生发挥聪明才智，设计出功能更加完善的项目电路图，注重创新思维的培养，同时锻炼学生的动手能力，充分调动学生的主观能动性，使学生乐于学习、乐于探索。“简单数字抢答器”项目教学的实施方案如下：

测试常用集成门芯片的逻辑功能，如测试芯片74LS08，74LS32，74LS04（CD40106）、4LS00（CD4011）的逻辑功能；通过亲自布线，掌握常用集成门芯片对信号的控制作用；了解常用74系列门电路的管脚排列；正确使用面包板，正确安装元器件与集成芯片，布线合理，符合工艺要求，具有成本意识与安全意识；画出简单数字抢答器的电路原理图以及布线线图；实际安装制作简单数字抢答器电路；检测、调试、维修简单数字抢答器电路；验收简单数字抢答器电路，并完成项目报告。

三、学习评价设计

项目考核均采用“三位一体”评价模式，即学生自我评价、班组评价、教师（师傅）评价。理论与实践一体化的综合评价模式中，学生不仅会自行设计与制作简单数字抢答器电路，而且能提出该电路的设计与制作缺陷，能对该电路进行一定的电路改造，能自由表达自己的观点，重点培养学生的表达能力与自信心。

（一）期末总评设计

期末总评采用“235”考核方式，即平时成绩20％+期末理论综合考核30％+项目能力考核50％。

（二）项目能力考核评价设计

项目能力考核评价设计详见表1。

（三）期末理论综合考核设计

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关键词：项目教学；创新思维；设计思路

新课程改革下的电子专业课程的课堂教学，主要采用以项目教学、任务驱动为主的课堂教学模式，这就要求教师首先要切实结合新课改“教学大纲”中对学生能力培养提出的要求，把培养学生的创新思维的意识渗透进我们的课堂教学过程中，精心设计有利于培养学生创新思维能力，引导和激发学生的创新意识。

由于目前职业学校学生创造性思维不强的缘故，我们对目前职业学校学生课堂中所表现出来的创造性思维深表忧虑。这引起了我们对专业课课堂教学实际操作过程的反思，那么，如何在课堂教学中培养学生具有创意设计思路呢？笔者认为：

1.教师要转变教育观念，注重学生创意设计思路的培养

现代教育呈现出大发展的趋势，新的教育理念不断引入教育教学实践中，这就要求教师积极更新教育观念。教育的职能是通过教师的具体教学实现的。教师要建立符合教育发展的新教育观，才能更好地切入教学实际。教师通过营造轻松有效的课堂氛围，增强对课程的驾驭能力，从而调动学生对学习电子专业课程的积极性，与此同时，对教师自身专业知识的更新、综合素质的提高具有促进作用。教师在教学过程中还应注重自身创造性思维的发挥，以自我的创新思维带动学生发散思维的培养，顺利实现教学目标，完成教学任务。

2.善于创设教学情境，激发学生的创意设计思路的兴趣

情境学习在目前的教育界好评不断，倡导在电子专业课堂教学中要尽量采用项目式教学，并且在教学中创设学习情境，提高学生学习效率。职校学生好奇心强，如果能够在实际教学中创设生动有趣、丰富多彩的教学情境，通过接近生活的画面引导学生学习，不仅能够激发学生的求知欲，而且能够让学生在主动参与的过程中积极地去思考，增强学生的自信心。专业课教学通过使用项目教学法、案例教学法、任务驱动法等新的教学方法，与情境教学相结合，为培养学生的自主创新思维与能力创造了良好的条件。

3.课堂教学中注重学生的实践训练，提高创新能力

实践是检验学习效果的最佳途径。电子专业课程不同其他文化课程，它更注重实践的应用效果。因此，在电子专业课教学中，学生需要亲自参加技能训练。在这个环节中，教师不做过多的硬性要求，学生可以根据自己的兴趣、爱好选择技能实践内容，让学生在宽松的环境中活跃思维，施展才华，提高创新能力。

例如，我们要求同学们设计一个楼梯的照明电路，要求是使用方便和节约电能。这是一个非常实际的问题，学生对这个非常感兴趣，他们积极讨论，主动思考。有的采用双触开关，有的采用闸刀双掷双控，这都能很好地满足布置的设计要求。开关的设计固然重要，但课堂中要结合现实生活中的节能理念，思考对照明灯具的选择，实现光照亮度和节能、使用方便的最佳组合。通过这种教学方法，学生体会到电工电子知识在生活、生产中的重要作用。通过这种教学方法激发了学习的动机，激发了学生从不同的角度思考和创新的动机。

4.要建立一个鼓励创造性学习的评价机制

因为创意设计思路的培养、创造性学习必然导致学习结果的多样化，因此在评价学生时必须是多角度的。不仅要评价思维学习的结果，而且还应注意评价创意设计思路的过程和方法。俄国作家托尔斯泰说过：“知识，只有当它靠积极思维得来而不是凭记忆得来的时候，才是真正的知识。”这些年通过对电子专业课的教学，笔者加强了对学生的收敛思维和发散思维的训练，从而很好地增强了他们创意设计思路的形成和个性特长的发展，提高了学生在课堂上的学习效率，并且从广度和深度方面提高了学生对于实际应用知识的能力。同时，也使学生的其他素质（兴趣、意志、情感等）也得到相应的提高。实践证明，结合专业课教学，培养学生创意设计思路的培养，对全面提高职业学校学生的素质是大有裨益的。

参考文献：

[1] 叶 澜，白益民，王 ，等.教师角色与教师发展新探[M].北京：教育科学出版社，2001.

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电气工程及自动化

大功率开关电源的设计

一、

综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前，各种电子装置、电气控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。随着电子技术的迅猛发展，集成度的不断增加，计算机等各种电子设备体积越来越小而功能却越来越强大，因此，迫切需要重量轻、体积小、效率高的新型电源，这就为开关电源技术的发展提供了强大的动力。

可以说，开关电源技术的发展是随着电力电子器件的发展而发展的。新型电力电子器件的发展为开关电源的发展提供了物质条件。20世纪60年代末，耐高压、大电流的双极型电力晶体管（亦称巨型晶体管，BJT、GTR）的问世使得采用高工作频率的开关电源的出现称为可能。

早期的开关电源开关频率仅为几千赫兹，随着磁性材料及大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短，开关电源工作频率逐步提高。到了1969年，终于做成了25千赫兹的开关电源。由于它突破了人耳听觉极限的20千赫兹，这一变化甚至被称为“20千赫兹革命”。

在20世纪80年代以前，开关电源作为线性稳压电源的更新换代产品，主要应用于小功率场合。而中大功率直流电源则以晶闸管相控整流电源为主。但是，这一格局从20世纪80年代起，由于绝缘栅极双极型晶体管（简称IGBT）的出现而被打破。IGBT属于电压驱动型器件，与GTR相比前者易于驱动，工作频率更高，有突出的优点而没有明显的缺点。因而，IGBT迅速取代了GTR，成为中等功率范围的主流器件，并且不断向大功率方向拓展。

开关电源开关频率的提高可以使电源重量减轻、体积减小，但使开关损耗增大，电源效率降低，电磁干扰问题变得突出起来。为了解决因提高开关电源工作频率而带来的负面影响，同样在20世纪80年代，出现了软开关技术。软开关技术采用准谐振技术的零电压开关（ZVS）电路和零电流开关(ZCS)电路。在理想情况下，采用软开关技术，可使开关损耗降为零。正是软开关技术的应用，使开关电源进一步向效率高、重量轻、体积小、功率密度大的方向发展。经过近30年的发展，对软开关技术的研究可谓方兴未艾，它已成为各种电力电子电路的一项基础性技术。迄今为止，软开关技术应用最为成功的领域非开关电源莫属。

最近几年，“绿色电源”这一名词开始进入人们的视野。所谓“绿色”是指，对环境不产生噪声、不产生电磁干扰，对电网不产生谐波污染。为了提高开关电源的功率因数，降低开关电源对电网的谐波污染，在20世纪90年代，出现了功率因数校正（Power

Factor

Correction——PFC）技术。目前，单相PFC技术已比较成熟，相关的控制芯片已在各种开关电源中广泛应用，相比之下三相PFC技术则还处在起步阶段。

高频化是开关电源轻、薄、小的关键技术，国外各大开关电源制造商都在功率铁氧体材料上加大科技创新，并致力于开发新型高智能化的元器件，尤其是改善整流器件的损耗，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能。另外，电容器的小型化和表面粘着（SMT）技术的应用为开关电源向轻、薄、小型化发展奠定了良好的技术支持。目前市场上出售的采用双极性晶体管制成的100千赫兹开关电源和用场效应管制成的500千赫兹开关电源虽已使用化，但其工作频率还有待进一步的提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，实现并联方式的容量扩展。

选择本课题可以使我掌握开关电源的工作原理，进一步加深对开关电源的理解。并把所学的专业知识（包括单片机原理与应用技术、电力电子技术、大学物理、计算机辅助设计等）应用到具体实例中，有效地巩固所学的基础理论知识，真正做到学有所用。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1、研究的基本内容包括：开关电源的工作原理，大功率开关电源中普遍采用的全桥型电路及其驱动电路以及高频变压器的设计与制作等。

2、计划将此系统分成四部分——功率因数校正（PFC）电路、辅助电源模块、主电路以及控制电路。

3、功率因数校正电路用来提高整流电路的功率因数，防止大量的谐波分量涌入电网，造成对电网的谐波污染，干扰其它用电设备的正常运行。

4、辅助电源模块用来为控制电路提供电能。拟用单片集成开关电源芯片（TOP204）来实现。

5、控制电路用场效应管集成驱动芯片IR2155,驱动全桥电路。

6、主电路的设计主要包括高频变压器的设计和全桥型电路中功率管的选型。

三、研究步骤、方法及措施：

步骤：

（1）查阅相关的技术资料，制定初步的方案；

（2）利用适当的计算机辅助设计软件（如Proteus、PI

Expert

6.5、Multism等）对设计方案进行模拟仿真；

（3）四个模块设计的先后顺序为功率因数校正电路、辅助电源模块、控制电路和主电路。

方法：化繁为简，将整个系统分解成四个部分，方便设计、调试。对局部电路预先进行仿真，对结果有所预期。

措施：查阅于毕业设计有关资料和文献（图书馆、超星电子图书阅览室等）。经常与指导老师取得联系，一起探讨有关电路的设计方案等问题。

四、参考文献

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电子技术基础.模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

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周志敏，周纪海，纪爱华.

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开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2000.

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翟亮，凌民.基于MATLAB有控制系统计算机仿真[M].北京：清华大学出版社，2006.

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SE及DXP电路设计教程[M].北京：电子工业出版社，2006.

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