振荡电路范文
时间:2023-04-10 09:59:44
导语:如何才能写好一篇振荡电路,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。
篇1
【关键词】射频振荡器放大器选频反馈
一、MOSFET的选取
C类射频功率放大器的主电路采用的MOSFET管为ARF461。
本系统中所采用的是N沟道增强型功率 是ARF461,它具有低损耗、高耐压值等特点。
二、振荡器主体电路的设计及元件参数的计算
电路如下图所示,图2为振荡器的主体电路,图3为它的交流等效通路,整个振荡电路为自偏置模式。基本功率放大器在起振时在A类或B类状态下工作,在起振过程中,由于Rs在电路中的负反馈作用,使功率放大器由A或B类过渡到C类工作如图4。这种设置既便于起振又提高了功率管的效率。C1、C2、L是构成三点式振荡器的电抗元件,其中C2 在反馈电路中给MOSFET栅极提供正反馈电压。R1、R2、Rs 为自偏置分压电阻。Cg为隔直流电容, D1、D2 为10V的稳压二极管,防止晶体管被击穿。RFC是高频扼流圈(看作直流通路,高频断路),防止射频信号接地。
电路设计的目标是一个MOSFET的振荡器电路,实现输出功率为100W,振荡频率为13.56MHz,其中品质因数Q=5,电源电压VCC=100V ,且效率要高、频率稳定度要好。
图1振荡器主体电路图
图2交流等效图
图3自偏置效应
三、偏置电路元件的计算
从ARF461的元器件参数表可以查出晶体管的开启电压UGS(th)=3~5V ,为了保证振荡器能够正常起振,开始起振时的UG要稍微大于UGS(th),设UG=5.2V则
所以,
R2=18.23R1 2
为了减小功耗,设R2的功耗P2 =1W,则
即R2>8.987KΩ。
若取R2=100KΩ,则R1=5.48KΩ,起振后,为了使放大器工作在C类工作状态下,我们可以取θ=70°, 这时的漏极电流ID 通常可以分解为直流分量、基波分量和各次谐波分量,
即
ID=ID0+ID1cosωt+ID2cos2ωt+ …IDncosnωt+… 4
其中ID1=IDmaxα1(θ) , ID1是负载RO 中的电流,也是经过选频网络后的电流最大值即。
由于我们设置的θ=70°,α(θ)=0.436,所以
从图5中可看出IDmax= 4.6A时所对应的栅源电压最大值 VGSmax=5.2V,将图5折线化如图6所示:
图5电压VGS 与漏极ID 电流的关系曲线 图6 ID 与VGS 的折线化图形
根据图6可得VGS (th)=4V,
若反馈信号为Uf=Ufmaxcosωt,则有
Ufmaxcos70°+VGS=VGS(th) 7
又有 VGSmax=Ufmax+VGS 8
将 VGSmax=5.2V和VGS(th)=4V分别代入7、8式得
Ufmax=1.8V 9
VGS=3.4V 10
要实现设计目标 放大器的静态工作点VGSQ=3.4V ,而开启电压VGS(th)=4V ,所以该电路应在C类工作。
由UG=5.2V ,和9、10得
US=1.8V 11
又由IS=ID=2A
所以RS==0.9Ω
四、选频和反馈电路元件的计算
我们设计要求的最大直流电压UDC=100V ,最大输出功率PO=100W ,若效率最高,振荡器输出电压需在临界状态,即UO=UDC=100V ,由放大器输出功率PO=得
又由Q= 得
由C2构成的正反馈振荡电路中,它的反馈系数F一般可在 到 之间选取,本设计中取 F=
又由
所以
C1=1.4375nF 15
C2=5.75nF 16
篇2
关键词:RC正弦波振荡电路 仿真
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013) 06(b)-0000-00
1 学情分析
我们知道,高职学生的学习起点比较低,他们更喜欢学习实在的能看得到的东西,而不是抽象的理论,他们喜欢自己搭建一个电路,而不是进行潮流计算。但是基本的理论我们还是必须要学的,比如《模拟电子技术》这门课是电子电气类专业的必修课,它的很多知识点都侧重于对波形的分析,对高职学生来说,理解起来尤为困难,他们不明白波形是如何一步步转换过来的,因此就要求我们教师对教学方法进行改革。
经过实践,在讲解《模拟电子技术》的知识点时,设计加入仿真实例分析(也可加入故障诊断),可以达到较好的效果。下面以RC桥式正弦波振荡电路为例进行仿真分析。
2 RC桥式正弦波振荡电路的组成及振荡条件
正弦波产生电路广泛用于广播、通信、测量仪器和自动控制系统中。RC桥式正弦波振荡电路的电路结构如下图所示,其中,RC串并联网络既是选频网络,又是正反馈网络,反馈电压加到集成运放的同相输入端做为输入电压;、和集成运放构成负反馈放大器;
此外还有稳幅环节(非线性环节),R 或用热敏电阻,或加二极管作为非线性环节。
电路能产生正弦波振荡的条件是:
起振条件是:
因为在产生振荡时,F=1/3,所以要求A=(1+/)略大于3。
图1 RC桥式正弦波振荡电路结构
3 RC桥式正弦波振荡电路的仿真分析
仿真软件采用Multisim10.0,RC桥式正弦波
振荡电路的仿真模型搭建如下,非线性环节采
用两个反向的二极管(两个反向二极管可以允许
正反两个方向的电流流过)和一个电阻并联的方式。
3.1 二极管稳幅原理
在图中可以看出,负反馈放大倍数A=1+[+(//)]/ (为二极管正向动态电阻)
电路刚刚起振时,输出电压幅值较小,二极管处于正向阻断状态,此时反馈电阻=+,只要+的值大于2,输出电压幅值就会不断加大,然后二极管会导通,此时=+(//),二极管动态电阻会随着输出电压的增大而减小,所以会减小,当=2时,输出幅值开始稳定,从而达到稳幅的目的。
3.2 仿真分析
仿真模型的参数设置如上结构图,要特别注意的是+>2,但又不能太大。
起振波形如下图3;稳幅以后的波形如图4。
(1)输出信号的频率由RC串并联网络决定:
当=且时,,所以可通过修改RC串并联里的参数改变输出电压的频率。
(2)参数若选择不当,则会引起波形失真。比如修改=2,则输出电压会产生失真,如图5。
4 结语
在课堂正常讲授过程中,加入仿真分析,通过清清楚楚的波形产生过程帮助学生理解正弦波振荡的条件及起振条件。通过改变参数,设置故障对学生进行知识点强化。经过实践,加入仿真分析的RC桥式正弦波振荡电路的教学方法,有助于学生对知识点的理解,受到学生的欢迎。
参考文献
篇3
>> 实《白鹿原》是我用来垫棺材当枕头的 《白鹿原》的女人 我们的《白鹿原》 试论《白鹿原》的诗性追求 《白鹿原》背后的人生 试论《白鹿原》的叙事特色 《白鹿原》影视改编的瓶颈 《白鹿原》上的冷先生 《白鹿原》麦浪上的史诗 诗意影像里的白鹿原 刘威的《白鹿原》之梦 论《白鹿原》中的“革命” 《白鹿原》的构图与用光 田小娥的《白鹿原》 浅谈《白鹿原》中的修辞 毁誉参半的《白鹿原》 《白鹿原》的叙事话语 白鹿原上的太阳 再读《白鹿原》的死亡主题 简论《白鹿原》中的梦 常见问题解答 当前所在位置:中国 > 艺术 > 《白鹿原》是我用来垫棺当枕的 《白鹿原》是我用来垫棺当枕的 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款!安全又可靠! document.write("作者: 王诤 康荦 杨方")
申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 实,1942年8月-2016年4月陕西西安人。中国当代著名作家,中国作家协会副主席。1993年出版的《白鹿原》是其成名著作,其他代表作有短篇小说集《乡村》、《到老白杨树背后去》,以及文论集《创作感受谈》。 中篇小说集《初夏》、《四妹子》,《实小说自选集》,《实文集》,散文集《告别白鸽》等。1997年获茅盾文学奖,《白鹿原》至今已发行逾160万册,被改编成秦腔、话剧、舞剧、电影等多种艺术形式。
实说
“关于写性情爱的话题几乎是我每次都逃不掉的话题。在写《白鹿原》之前,我的小说中几乎没有女性的形象,当时的社会对这个话题很敏感,只能写革命爱情嘛,写这个很容易出问题,作为一个作者我自然恐惧这个。在上世纪80年代初,文坛上都调侃我写农村老汉最好,对老年人性格情趣把握很到位,这其实与我在农村工作经历有关。我最不擅长写的就是女性。《白鹿原》中的那段历史不单纯是个人的情爱,我要写的是符合那个时代的白鹿原上的男人和女人们的精神历程。其实在白鹿原中着墨很少的女性,几乎都是悲剧人物,比如白孝文的媳妇,鹿兆鹏的媳妇。” 2012年,本刊采访实时,他一直在抽自己最爱的国产长城牌雪茄
采访实老师,机缘还是在2012大热的《白鹿原》。
这本上世纪九十年代曾摘得茅盾文学奖的皇皇巨著,当年就曾被多位大导看中要搬上银幕,后来几经辗转花落王全安导演手中。时乖命蹇的电影一言难尽,但直到今年五月二十号,由易立明导演的歌剧 《白鹿原》 还要在西安公演,足见新世纪改编这一经典文本的热潮尚未消歇。
但实先生还是走了。去年就从人文社朋友中得知他患病的消息,一年多来朋友圈中偶尔提及他的病况,大家也是一声叹息。回顾2012年电影上映前的采访,来到华侨大厦他住的房间,先就闻到一股浓重的烟味。
陕西作家讲抽烟作“吃”烟,一个更生活化的动词,活画出他们的嗜烟如命。贾平凹老师现在还一天两包中华,下次再见到一定要诤言相劝。实先生爱抽雪茄,国产长城牌,香料燃烧的味道远没有古巴烟叶醇化后的馥郁温润,可他告诉我们说竟然一天要十根才够!
采访当日不过一个小时,他就抽了两根,缭绕的烟雾让同行的一位女记者呛得直咳嗽,他才不好意思地暂时掐灭了烟蒂。其实我们都没有劝他的意思,他并不是个善谈而娓娓不倦的人。果不其然,掐灭了雪茄,问答就更简短了。
七十三、八十四是中国人潜意识里深种的“命坎儿”。迈过去长舒一口气,迈不过去也就这口气了。终年73岁的实先生,毕生深耕陕文化厚土,到底又印证了一回民间的谶语。但先生是罹患舌癌去世的,这种癌症很容易让人联想起他的嗜好。如果可以早些戒掉或是有所克制,或许他可以陪伴读者更长一段时间……
陈凯歌导演曾在《秦国人》中这样写张艺谋:“谋貌不惊人,中等身材,走起路来挺沉重,加上衣帽平常,在人群中显不出他来。要画他的肖像不能再容易了:一个弧线微微向下弯曲的鼻子,两条自鼻翼直奔嘴角沟线,加上一双深沉的眼睛。”这些话拿来形容实先生的音容笑貌也很是合适,特别是鼻翼下两道深刻的法令纹,两人更是如出一辙,标志性地显现出岁月刻刀所雕画出“秦国人”的执拗与倔强。
那次采访,陈先生说《白鹿原》是他用来垫棺材当枕头的。愿一生劳碌,笔耕不辍的实先生枕书而眠,魂归原上……
艺文界忆实
作家 贾平凹
面对着实的离去,作为同辈人,作为几十年的文友,到了这个年纪和这一时刻,我真切地感受到什么叫黯然神伤,什么叫无声哭泣。他是关中的正大人物,文坛的扛鼎角色,在思念着他作为一个作家的丰功伟绩,我就想到一句词:水流原在海,月落不离天。更何况实有他的《白鹿原》。他依然在世间。
作家 高建群
我以“先走为大,先走为神”沉痛哀悼忠实先生的逝世。斯人已逝,今日得闲。他从此没有了痛苦,没有了案头劳顿,没有了人生俗务。我想,他的《白鹿原》将会被长久地记忆着。
作家、文学评论家 肖云儒
痛哭忠实!噩耗传到南太平洋,恳让高天远云、蓝海白浪,送去我这位痴长两岁的老人的悲恸!他的作品写出了民族心灵的秘史,他的人生胜任了历史变幻的书记;他用自己的作品提炼出这块土地骨子里的精魂,他以自己的人格凝聚着这方乡亲骨子里的性情。
作家 白烨
可以说,他把自己的一切,都毫无保留地投入给了文学,奉献给了社会,交付给了人民。他以“寻找自己的句子”的方式,看似是在为自己立言,实际上是以他的方式为人民代言。他是我们这个时代最具生活元气和时代豪气的伟大作家,真正做到了“无愧于时代,无愧于人民,无愧于历史”。
书法家 王定成
一双锐目将人世百态尽刻白鹿原;千秋巨著赢景仰万方凝铸春秋笔。
Q&A
电影《白鹿原》导演 王全安
大师已乘白鹿去,人间从此无忠实。
演员 张嘉译
与先生虽未谋面,但有幸出演白嘉轩,仿若是与先生的一次神交。《白鹿原》之于我,其间有人所缺失,人所常习,人所俯仰,更有人所沉埋。惊闻先生辞世,内心悲恸不已,白鹿原不朽,先生千古。
演员 秦海璐
中华犹存白鹿原,千古流芳哀九州。文坛巨擘魂归时,万古人间四月天。 1.1993年版《白鹿原》2.2016年即将播出的电视剧版《白鹿原》3.首版《白鹿原》4.2012年王全安导演的电影《白鹿原》5.1997年茅盾文学奖获奖版
陕西文学:有过灿烂,有过迷茫
1993年,实出版了《白鹿原》,同年,贾平凹出版了《废都》,高建群出版了《最后一个匈奴》,还有京夫、程海都在同年推出长篇小说,陕西军团一下子横扫中国文坛,这五个人被称为“五虎上将”,当时有媒体将这批陕西作家集体出书誉为“陕军东征”,成为当时文坛最大的亮点。
陕西地形南北狭长,不同的人文历史和地理气候截然区分出三大自然区域,不同的自然环境,孕育了风格各异的作家群――陕北的粗犷豪放、关中的深沉厚重、陕南的内敛细腻,陕西作家们用不同的文学气质书写着他们脚下的土地和所处的时代。
如今,距离那次陕西文学的集体辉煌似乎已经很遥远了,而无论是外省人还是陕西自己人提起陕西作家,脱口而出的还是实和贾平凹这两杆老枪。2005年,贾平凹发表自己的第12部长篇小说《秦腔》荣获第七届茅盾文学奖,使得贾平凹成为继路遥、实之后陕西第三位获得中国长篇小说最高奖项的作家。可是随着路遥、实斯人已去,三人中的小弟贾平凹也已经64岁,曾经辉煌的陕西文学,随着那一代的老去,进入了迷茫期,无论是传统文学还是网络文学,尽管新人辈出,却始终缺少能挑起大梁的人。
柳青,1916年
生于陕西省吴堡县,逝于1978年,著有《创业史》等。柳青几十年如一日生活在农民中间,有着丰厚的生活积累。2006年,为纪念柳青诞辰90周年,陕西省作家协会特别设立了“柳青文学奖”。
沙驼铃,1926年
原名李若冰,2005年逝于西安。李若冰散文大都写亲身感受,如《柴达木手记》等作品,反映我国大西北的风物、人情与生产建设,一生情系大漠,钟情勘探者、创业者,被誉为中国石油文学的拓荒人之一。
京夫,1942年
生于陕西商州,2008年去世,著有《新女》、《深深的脚印》、《手杖》、《娘》等。陕军“五大首领”之一,以自己的创作心态和视角、实绩和成就,树立起了一位平民作家的形象,成为当代陕西文学的中坚和主将,是中国当代文坛有重要影响的实力派作家。
路遥,1949年
出生于陕北榆林清涧县,著有《平凡的世界》、《人生》等,1992年11月,路遥因病逝世,年仅42岁。他一生钟情于陕西的黄土地,对于那片养育他多年的故土充满了情感,对路遥来说,那个存世现实的栖居地,土地是其精神资源的源泉。
贾平凹,1952年
生于陕西省商洛市丹凤县,著有《废都》、《秦腔》、《古炉》等,肖云儒曾评论说:“他整个作品综合起来,就可以形成一部可以被称为中国农民命运的断代史、中国农村历史变迁的断代史。”
高建群,1954年
代表作《最后一个匈奴》、《六六镇》、《古道天机》、《遥远的白房子》等。高建群具有古典精神和史诗风格,是中国文坛罕见的一位具有崇高感和理想主义色彩的写作者,被誉为浪漫派文学“最后的骑士”。
篇4
关键词:电感电容;LC振荡电路;AT89S51;频率测量电路
中图分类号:TP216文献标识码:B
文章编号:1004373X(2008)2202002
Design of Digital Inductance Capacitance Measuring Apparatus
HE Fuyun,LUO Xiaoshu
(Physics & Electronic Engineering College,Guangxi Normal University,Guilin,541004,China)
Abstract:Measuring the value of the inductance capacitance in traditional measuring mostly utilizes AC bridge and resonance.But these methods often read the value by scale meter,so the display isn′t pared with the traditional method,the design of digital inductance capacitance measuring apparatus is based on the principle of LC oscillation circuit and the frequency measuring circuit which uses AT89S51 as the core.Detailed circuit principle and program diagram are given.The measuring principle is also expatiated in detail.The innovation of the design is measuring LC based on the principle of LC oscillation circuit.
Keywords:inductance capacitance;LC oscillation circuit;AT89S51;frequency measuring circuit
1 测量原理
整个测量仪原理框图如图1所示,其测量原理为。
图1 测量仪原理框图
LC振荡电路不接入待测电感或电容,自由振荡产生一频率为F1的正弦波,由LC振荡电路原理有:
该正弦波经分频器100分频后,变为一幅度为5 V的方波,该方波从单片机AT89S51的P3.4脚引入,由定时器T1产生200 μs的闸门时间,在定时器T1定时1 s期间内由计数器T0对外部脉冲进行计数,所获得的计数值m即为被测脉冲信号的频率。这时测得的频率F1为后续的数据处理作准备。当AT89S51完成对自由振荡期振荡频率F1的测量后,校准电容Cb自动接入LC振荡电路,这时产生一新的振荡频率Fb。
当待测电感或电容通过选择开关接入LC振荡电路,振荡频率将会发生变化。如果一待测电感Lx接入电路,和已知电感值的L1是串联的,因而电路中总的电感为L1+Lx,这导致振荡频率变为:
同理如果一待测电容Cx接入电路,但和已知电容值的C1是并联的,因而电路中总的电感为C1+Cx,这导致振荡频率变为:
从上述关系可以看出,基准电容Cb的精确度是整个系统测量精确度的关键,因此Cb选用精度高的精密电容,从而整体上提高了整个测量仪的测量精确度。
2 电路的设计与实现
2.1 AT89S51单片机介绍
单片机是整个测量仪的核心。根据测量的要求和单片机的总体性能,如运算速度、抗干扰能力、I/O端口、中断源、存贮容量、性价比等,采用性能优越的AT89S51作为处理器。AT89S51是一款低功耗,高性能的8位可在线编程的CMOS型单片机。它带有4 kB可编程和擦除的读写存储器,128 B RAM,4个8 b的并行I/O口,2个16 b定时器/计数器,6个中断源,1个全双工串行口。AT89S51的应用范围广,既可以用于简单的测控系统,又可以用于复杂的逻辑控制,而且应用系统组成灵活、方便、性能稳定。图2为AT89S51的引脚图。
图2 AT89S51引脚图
2.2 100分频电路
因为单片机所能测出的频率有一定的上限值,而由LC振荡电路振荡出来的频率为0.4~3 MHz,经100分频后,变为频率范围为4~30 kHz,落在单片机所能测出频率的范围内。74HC390是二-五进制计数器,可以接成100进制的计数器。100分频电路如图3所示。
图3 100分频电路
2.3 LCD显示电路
点阵字符型液晶显示器专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示器。这类显示器把LCD控制器/点阵驱动器/字符存贮器全做在一块印刷板。这里采用日立公司的HD44780液晶显示模块来显示测量结果。HD44780具有简单而功能较强的指令集,可实现字符移动/闪烁等功能。与MCU的传输可采用8位并行传输或4位并行传输2种方式。LCD显示电路如图4所示。
图4 LCD显示电路
2.4 LC振荡电路
LC振荡电路采用电容三点式的电容反馈式振荡器。该振荡电路的主要特点是容易起振、频率稳定度高、频带宽。频带的宽窄,直接影响着所能测试的电感和电容的范围。因此,如何尽最大可能扩大LC振荡电路的工作频带,成为影响整个测量仪性能的关键因素之一。该电路原理如图5所示。
图5 LC振荡电路
3 程序设计
由于采用单片机测量频率和处理相关的运算,其涉及到浮点数的运算,如果采用汇编语言来编写浮点数的运算,工作量将很繁重。因而选择C51来编写程序,使得浮点数运算的程序编写量大大简化。并且整个程序设计结构采用标准的函数模块方式,使整个程序的结构清晰。整个测量程序的流程图如图6所示。
图6 测量程序流程图
4 结 语
该电感电容测试仪采用单片机智能控制,数字显示、操作简单、使用方便。其所能测量的电容,电感的范围及测量精度,都能满足一般应用场合的需要。
参考文献
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作者简介
篇5
关键词: 晶体振荡器; 微处理器;温度补偿;老化补偿
1 系统功能框图介绍
该补偿系统的功能框图如图 1所示,系统主要由微处理器、 温度传感器电路、 振荡电路及滤波电路等组成。这是一个典型的通过微机来对晶体振荡器进行补偿的系统,系统通过 CP U 输出补偿值, 经滤波得到补偿电压,该电压控制变容二极管的电容值大小,实现对振荡电路输出频率的调整。
图 1 系统功能框图
主振荡电路的输出频率可通过调频电容来调节,该调频电容为一只变容二极管, 变容二极管两端的电压取自系统中的补偿电路。通过变容二极管对晶体频率进行调节后,补偿了晶体振荡器频率随温度及时间的变化,大大减少了晶体振荡器的输出频率受温度与老化的影响。
微处理器根据计算得到的补偿波的脉宽, 输出一个频率不变、 脉宽随计数值变化的方波信号,这个方波信号再通过 RC滤波电路变为直流电压, 作用于变容二极管上。一旦环境温度发生变化, 传感器的温度值就会发生变化,单片机输出的方波信号的脉宽也会相
应地发生变化,导致变容二极管上的直流电压改变,从而使振荡电路输出信号的频率稳定在标称频率上。这样,就改善了晶体振荡器的频率特性。
由于单片机不能直接输出直流电压,因此在单片机补偿信号输出级加了补偿电路。系统中采用脉宽调制波经 RC滤波的方式输出稳定的补偿电压值, 通过这种方法, 改善了因采用 D /A 转换电路使得硬件复杂、 系统体积过大的问题。因此系统由简单的无源 RC滤波电路构成了输出补偿电路。在对振荡电路加补偿电路之前, 必须先在室温下对输出频率进行校频,具体过程就是给变容二极管两端加 0~ 3V内的反偏电压, 并调整其他校频电容, 将输出频率校准为标称频率。
2 温度补偿的原理
石英晶体振荡器自身的频率变化曲线如图a所示。图中实曲线形象地表示了石英晶体振荡器输出频率与温度的关系(即晶振自身频率变化曲线),同时勾画了一条与实曲线变化趋势相反的虚曲线,这样将虚实两条曲线叠加,得到的就是一条较平滑的直线。
图b所示是补偿电压U0引起的频率变化曲线。它与图a中虚曲线的变化趋势一致,此时石英晶振自身振荡的频率变化趋势与补偿电压引起的频率变化趋势相反,起到了补偿作用;这样,经过U0补偿电压补偿后的振荡输出频率就会稳定在一个固定频率值附近,可得到较理想的输出频率。通过对石英晶体振荡器输出频率变化量的补偿,改善它的频率一温度特性,使其在整个温度范围内频率偏移尽可能小,输出一个稳定的频率信号。
图 2 晶体与补偿网络产生的电压温度特性
对晶振进行温度补偿,需要对其进行在线测量实验。将系统置于高低温恒温实验箱中,以10℃为间隔选取一系列补偿温度点,测得在-20~+85℃的振荡电路输出频率值;将常温下的频率值作为频率标准,并同各个温度点的频率值进行比较;温度补偿时,在每个温度点下通过改变振荡电路控制电压值,将输出频率调制到标称频率,并记录该电压值。微处理器将测量出的补偿控制电压值和温度值的数字量写入EEPROM对应单元,之后微处理器将当前温度值与测量程序中存入EEPROM的“电压-温度”表格中的数据进行比较,得到相应的模拟温度控制电压,送至压控振荡器,控制输出频率在要求的温度范围内,误差趋近标称频率。
3 老化率补偿的原理
石英晶体振荡器存在频率老化的现象, 即振荡器的频率随工作时间的增加而呈现缓慢变化的趋势。虽然老化引起的频率变化的绝对值较小, 仅为 10的负四次方量级( 相当于实际频率变化率 10的负七次方) , 但在一些精度要求较高的场合, 这种变化还是不允许的。
老化率是晶体振荡器频率随时间变化的特性, 这种变化遵循一定的规律,根据此规律可以建立数学模型,这种方法称为老化预测,利用这种方法可进行有效的老化补偿。在建立数学模型后,通过软件运算,得到用于补偿的脉宽调制波。通过单片机输出这种脉宽调制波,并经补偿电路得到输出电压,作用于振荡电路,补偿输出频率,从而减小老化对晶体振荡器频率特性的影响。大多数晶体振荡器经过足够的时间预热后, 连续工作,在一段不太长的时间内频率的漂移呈现近似的线性关系。
与温度补偿方法一样, 老化率补偿也需要进行前期的测量试验,得到振荡器原始的输出频率值,以估算该晶体振荡器的老化曲线。具体做法是在稳定的室温状态下,测量系统的输出频率值, 测量周期为每日两次,连续测量一个星期; 根据老化率基本公式, 可估算出晶体振荡器的频率老化值。利用该方程得到补偿电压值, 以日为单位进行补偿, 达到日老化率补偿实现。
4 补偿结果
将补偿前后的输出进行比较, 得到如图 4所示的频率-温度曲线和图 5所示的频率-老化曲线。如图4所示,补偿前与补偿后的频率-温度特性曲线对比,从变化较明显的曲线变为比较稳定的近似直线, 可以看出, 经过温度补偿后晶体振荡器的频率特性要比未经补偿时好。同样可以从图 5看出, 补偿前与补偿后的频率-老化特性曲线对比, 经过老化补偿后晶体振荡器的频率特性有了明显的改善。
图 3 补偿后频率 -温度特性 图 4 补偿后频率 - 老化特性
5 结论
从实验结果可知,应用该补偿技术的晶体振荡器其频率特性得到了很大地改善,使经过微处理器温度补偿后的石英晶体振荡器具有结构简单、精度高、功耗低、稳定性高、造价低、开机即可工作等优势,可应用在工程实践领域。
参考文献:
[ 1] 荆震. 高稳定晶体振荡器 [M ] . 北京: 国防工业出版社,1975 .
[ 2] 赵声衡. 石英晶体振荡器 [M ] . 湖南: 湖南大学出版社,1997 .
篇6
【关键词】Pspice 模拟电子电路 电子电路设计
在电气、电子、自动化、计算机等类型的专业中,模拟电子电路设计是基础的技术课程,其理论知识较为抽象且电路的原理较为复杂,对于学生来说比较困难,教师也难以教好。本文提出将Pspice应用在模拟电子电路设计中,有了该软件,就等于有了电路以及实验室,完美地将理论与实践结合,为教师和学生提供便利。
1 Pspice软件概述
Pspice软件由Schematics(电路模拟器)、Pspice(仿真软件的数据处理器)、Probe(软件的图形后期处理器)、Stmed(产生信号的工具)、Parts(为器件建立模型的工具)和Pspice Optimizer(软件的优化设置工具)等组成,能够提供强大的电路图绘制、电路模拟仿真、图形后期处理等功能。
Pspice包括以下主要功能:直流特性分析,其中包囊直流静态工作点分析、直流灵敏度分析、直流扫描分析以及直流小信号传递函数值分析;交流扫描分析,包括频率特性分析和噪声分析;瞬态特性分析;蒙特卡罗分析;温度特性和参数扫描分析;最坏情况分析等。
在设计电子电路期间,以既定的功能及技术参数来制定设计方案,可以应用Pspice模拟和连接电路并检测电路设计有无达到预期效果,也可以在计算机上对电路的结构和相关参数进行修改,不断测试、观察输出的波形,直至达到设计要求,以便取得电路的最优技术指标,为电路设计的精准性评价提供便利。此外,还能够分析容差、敏捷性、最坏状况、温度特性等,这些都是传统的方法难以完成的,还能够比较各种设计方案的优劣,方便选择最优的方案,使电路设计最优化。
2 Pspice软件的仿真实例
Pspice软件在电子电路设计中的应用可以提高教学效率,仿真电路的步骤大致分为五步:第一,绘制电路图;第二,分析电路的特性和仿真参数;第三,仿真测验;第四,显示仿真的结果;第五,分析并输出相应的实验结果。下面对Pspice软件的仿真实例进行分析。
2.1 限幅电路的设计实验
限幅电路的示意图如图1所示,二极管的型号为DIN4148,电阻为1kΩ,电源电压为3伏特,当输入电压达到6sin wt的时候,电路要达到限制输入电压幅值的目的。
设置直流扫描分析以及瞬态分析,得出输入电压Ui以及输出电压U0的波形,如图2所示,可见电路对输入电压幅值的限制效果。
在限幅电路的瞬态分析结果示意图中可见(图3),当输入的电压超出固定范围时,超出的部分就会被截止,这样就能使信号的电压在一定的幅值内,防止电路受信号电压的影响出现故障。
2.2 RC正弦振荡电路设计实验
RC振荡电路在电子技术中得到广泛应用,振荡电路在自动进行振荡的过程中,其达到平衡的条件所花费的时长极短,在课堂上,教师直接讲授相关的理论会令学生难以在有限的课堂时间内理解并掌握,因为学生难以根据抽象的理论想象出波形。就此,将Pspice运用到其中,可以观察出振荡电路建立振荡的过程以及振荡器在稳定之后的波形,同时,可以改变电阻或电容,观察其对振荡电路会产生怎样的影响,更加便捷、直观地掌握振荡电路的设计原理及运行原理。
3 总结
从上述的设计实验中可知,在模拟电子电路设计中应用Pspice能够使设计仿真的效果精准且直观形象,为电子电路的设计提供极大便捷。Pspice是应用极广的电路设计及分析软件,具有绘制电路图、模拟仿真电路、图形后期处理等强大功能,在建立真实的电路之前,在该软件上设计、绘制仿真电路,依据具体的需求来设置相应的参数,断定电路设计是否科学、性能是否可靠、能否达到设计的要求、有无必要修改电路等,还可以对元件的变化会对电路造成怎样的影响进行综合评估,同时也能对一些电路的特性进行测量分析。总之,Pspice的应用能够为电子电路的模拟仿真设计带来很好的内外部条件,帮助设计者设计出最优电路,提高教师的教学效率和学生的掌握速率,从根本上减少成本支出,使电路设计最优化,提高电路性能的可靠性,是模拟电子电路设计中必不可少的仿真设计软件。
参考文献
[1]杨慧梅,朱勇.PSPICE仿真软件在《低频电子线路》教学中的应用[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2010(05).
[2]付巍.Pspice在模拟电子电路设计中的应用[J].机械工程与自动化,2006(03).
[3]段天睿,滕照宇,姚勇,李兴红.柔性线路板串扰Pspice仿真分析及应用[J].安全与电磁兼容,2009(05).
[4]宋国民,王宁,张爱云,周维.Pspice仿真平台在共轨ECU设计中的应用[J]. 现代车用动力,2009(03)
[5]周润景,张丽娜,王志军.Pspice 电子电路设计与分析[M].北京: 机械工业出版社,2011
篇7
[解析]对于此题第一问学生很容易求出E==,但对第二问则很容易出错。
[错解]错解之一,认为线框下落产生恒定电流,或认为线框下落产生正弦交流电,但忘记了求电热要用有效值,得出:
Q=IRt=()Rt=。
错解之二,认为线框下落产生正弦交流电,但求电热要用有效值,得出:
Q=t=。
错解之三,认为线框下落重力势能减少了2mgL,这些减少的重力势能都转化成了热能,同时又产生了正弦交流电,而电流通过电阻也都生成了热能,因此线框中产生的热量是:
Q=2mgL+。
[剖析]错解原因是因为没有认真审清物理过程,而是条件反射地看到线圈在磁场中转动,就认为产生正弦交流电而得出错误结论,而且在错解三中没有弄明白线框在磁场中转动产生的电热就是安培力所做的功,而是把电热与重力势能混在一起。
[正解]此题线框初速为零,末速为零;线框在磁场中的运动不是匀速圆周运动,产生的电流不是正弦交流电,不能套用正弦交流电公式去求电热,而应用能量守恒知识去求解,因线框在初位置和末位置速度都为零,动能在这两个位置没有变化,但重力势能减少了2mgL,减少的重力势能都转化成了线框的热能,因此Q=2mgL。或对线框用动能定理2mgL-W=0,因安培力做的功就是电热,所以Q=W=2mgL。
[答案]:,2mgL。
题目2:有一座小型水电站,输出的电功率是25kW,输出电压为400V。若输电导线的总电阻为1Ω,求输电线上损失的功率和用户得到的功率各是多少?
[错解]:根据P=,得:
P==W=160000W=160kW,
P=160kW-25kw=135kW。
[剖析]公式P=中各量必须是对同一部分电路,显然,上述错误混淆了U和U而得到了一个荒谬的结论。
[正解]由P=IU,可求出输电电流为:
I==A=62.5A。
输电线上损失的电功率为:
P=IR=62.5×1W≈3.9kW。
用户得到的功率为:
P=25kW-3.9kW=21.1kW。
即输电线上损失的电功率为3.9kW,用户得到的电功率为21.1kW。
[答案]3.9kW,21.1kW。
题目3:关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(?摇 ?摇)。
A.只要空间某个区域有变化的电场或磁场,就能产生电磁波
B.LC振荡电路中的总能量是守恒的
C.电磁波由真空进入介质,速度变小,频率不变
D.只要发射电磁波电路的电磁振荡一停止,产生的电磁波即消失
[错解剖析]
一、因变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场),变化的磁场(电场)产生变化的电场(磁场),就能产生电磁波,所以选A。
二、LC振荡电路中,磁场能和电场能可发生转化,但总能量不变,所以选B。
三、因电磁振荡是产生电磁波的根源,电磁振荡的停止即意味着电磁波的消失,所以选D。
[剖析]造成错解的原因是:对电磁场和电磁波的产生及特点存在糊涂认识。
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关键字:火力发电厂;锅炉安装;工艺及技术
引言:锅炉设备是活力发现厂中工作开展中的重要设备,同时,在进行运行使用的过程中也存在着较大的安全风险。如果不能够严格的按照安装工艺及技术进行操作安装,就极有可能在设备运行中发生供电厂供电不足或者其他的设备安全隐患问题,为火力发电厂的发展埋下不安全因素。所以确保在锅炉安装中应用的工艺及技术准确、到位十分重要。
一、火力发电厂锅炉系统
众所周知,社会的发展离不开能源的使用。电力能源作为社会发展的重要支柱,已经与人们的生活息息相关。如果火力发电厂在应用中出现了问题,极有可能造成某一区域电力的中断,影响了社会工作的正常开展以及稳定运行。对人们的工作、生活等都会带来潜移默化的影响,甚至超出人们的想想。所以重视火力发电厂锅炉系统的安装工艺及技术措施的应用,将有助于避免问题的发生。首先,我们将从火力发电厂锅炉系统的分析入手,对其进行深度解剖。对于锅炉而言,大致可以分成整装炉和组装炉两种类型。其中,整装炉又被称为块状锅炉,它主要以燃气和燃油为主要燃料;而组装炉又被称为散装锅炉,其主要是以燃煤为主要燃料。由于现在人们的环保意识逐渐增强,所以在现实生活中,人们大部分使用的都是以燃煤为主的散装锅炉。送气排气系统、供油系统、静电防雷线接地系统以及自动控制系统共同构成了锅炉的主要系统。除了这些主要的系统之外,火力发电厂的锅炉还由以下几个辅助配置构成:如软水处理装置、软水储缸、除氧装置以及软水供应装置等等。在锅炉的供油系统中,包括了油泵组、油箱以及燃烧机等。
二、火力发电厂锅炉的主要安装工艺及技术
火力发电厂的重要设备就是锅炉设备,为了确保火电厂的正常运行以及工作开展。在进行锅炉的安装过程中,应该对锅炉的钢架及平台、炉筒及集箱、水冷壁、省煤器等相关设备的安装工艺以及操作技术进行分析。只有深入了解火电厂锅炉主要的安装工艺及技术,才能够确保相关操作人员在工作中能够达到游刃有余的效果,保证锅炉在运行期间的安全性、可靠性,提高锅炉的运用价值。
2.1锅炉钢架和平台的安装工艺
首先,要对火力发电厂锅炉钢架和平台的质量进行检查,包括检查构件的外形尺寸和焊缝质量是否符合要求,检查构件是否出现变形、裂纹、锈蚀和损坏,检查附件的规格和数量,检查构件的直径、开孔位置和数量是否符合要求。其次,在确定钢架和平台的质量符合设计和图纸要求后,开始进行安装。在校正好钢结构的横梁、立柱和拉条后,要立即进行划线,标记出标高基准线、各横梁的中心线和标高线,以便于控制安装过程中的位置。
2.2锅炉锅筒和集箱的安装工艺
对起吊锅筒的重量进行确认,根据设备和锅筒的重量来制定恰当的吊装方案。然后根据制定的吊装方案来对锅筒进行吊装,在吊装过程中要严格执行相应的安全操作流程,杜绝违章和超负荷作业,并且严禁管孔捆绑绳索和使用外部短管做吊点。在起吊锅炉锅筒的过程中,必须有专人操作起吊设备和专人进行指挥,并且在正式吊装前进行试吊。吊装完成后,要确定锅炉锅筒和集箱的位置,通过采取微调的措施来确保锅炉锅筒和集箱的位置达到设计要求。当锅炉锅筒需要进行临时固定时,可以采用长螺栓托座,严禁在锅筒上焊接临时焊缝。
2.3锅炉水冷壁的安装工艺
根据设计图纸的要求,将分段的管排吊放于组合台上,认真检查和调整管排的平整度、长度、宽度和对角线;在管屏组对前,采用钢球进行试验,并且要对试验使用的钢球进行编号,确保试验后所有钢球都进行了回收。通球试验结束后,要做好相应的封闭措施并进行记录;在管屏对接时,要全面测量管屏的焊口间隙,首先焊接好适中的对口,然后根据测量的结构依次进行焊接。焊接完毕后,在管线上划出刚性梁位置线,然后将刚性梁吊放在管排上并进行调整,最后焊上拉勾。
2.4锅炉省煤器的安装工艺
锅炉省煤器的安装包括2层,上层为高温省煤器,下层为低温省煤器。在组合省煤器蛇形管柬前,要根据相关标准进行单片水压和通球试验;在组合省煤器蛇形管柬时,要先固定好集箱,在安装过程中仔细检查集箱和省煤器蛇形管柬的对接情况,以及集箱中心距省煤器蛇形管柬顶部的长度偏差,然后再对其余管排进行安装。在安装组合管排时,要从中间向两侧进行。在安装管夹和防护罩前,要确保管排的水压试验合格。
三、火力发电厂锅炉安装工艺的校验
为了确保锅炉设备在火力发电厂安装结束后的运行阶段顺利有效,就必须对刚刚进行安装完毕的锅炉设备进行必要的调试实验。这是对锅炉安装工艺的有效校验,是对突发性问题防范于未然的有效手段。只有严格的按照相关的校验流程以及校验规章制度对锅炉设备的安装工艺进行校验,才能够确保火力发电厂锅炉安装工艺的有效性、可靠性,避免在投入使用后发生问题,影响经济效益。
3.1水压试验
为了确保锅炉各个受压元件和连接部位的强度和密闭性,要进行水压试验,即打开锅炉的水位计连通门、空气门和压力表联通门,并关闭所有本体管路范围内的二次门和放水门,然后采用处理后水温为20~70℃的软化水给锅炉供水,当水从空气门溢出时,关闭空气门并停止供水;然后打开水压试压泵,并不断增大压力,检查整个系统是否出现泄漏等异常情况;当压力升到试验压力时,保持此压力约20min,并对整个锅炉进行详细的检查,一旦发现异常情况要及时停止试验并采取适当的处理措施。
3.2漏风试验
为了检查过路的冷热风系统、燃烧系统和烟气管道系统是否严密,需要进行漏风试验。漏风试验有负压法和正压法2种,其中负压法是保持炉膛和烟道负压状态来检查是否漏风,正压法是保持炉膛和烟道微正压状态来检查是否漏风。试验结束后,要针对得出的漏风情况进行堵塞处理,确保锅炉的经济运行。
3.3烘煮炉试验
新安装的锅炉在投入使用前,必须经过烘焙,否则会由于气体的迅速蒸发和逸出不畅,产生很大压力而导致炉墙变形和产生裂缝。按照具体情况,可以采用蒸汽烘炉、燃烧烘炉和热风烘炉的方式来对锅炉进行烘焙。新安装的锅炉受热面会有不少油渍、铁锈和水垢,因此需要经过煮炉来确保锅炉运行的汽水品质。
3.4蒸汽严密性试验
锅炉蒸汽严密性试验包括检查锅炉附件和全部汽、水阀门的严密程度,检查锅炉焊口、法兰、人孔门和垫片等处的严密程度,检查联箱、汽包、各受热面和锅炉范围内汽水管道的严密程度。锅炉蒸汽严密性试验应该在蒸汽吹管工作结束后进行,按照规程升压至过热器额定工作压力,在升压过程中如果发现问题要立即停止升压,等问题消除后方可继续进行升压;待压力升至过热器额定工作压力时,控制燃料量和风量,保持压力稳定,然后开始对锅炉进行详细的检查。
结语: 综上所述,本文对火力发电厂中锅炉设备的安装工艺及技术措施进行了简要的分析,充分的将安装工艺与技术措施的运用重点进行了阐述。面对社会发展对电力需求的不断增加,提高锅炉安装工艺及技术措施的使用,才能够保证发电工作的正常开展。
参考文献:
【1】崔旭东 项迎靓 周超 好的浅谈锅炉安装工艺及技术措施 门窗 2013年08期
篇9
关键词:CD4046 CD4018 MSP430F149 OPA820 基波 谐波 方波
1 方案设计
1.1 系统分析
系统设计框图如图1所示。
图1 系统分析
该系统主要由方波振荡电路、分频滤波电路、移相电路、加法电路及幅值测量显示电路组成。由方波振荡电路产生150KHZ方波,经分频分别得到10KHZ、30KHZ和50KHZ的方波,通过滤波得到10KHZ、30KHZ和50KHZ正弦波。正弦波经移相后由加法电路叠加生成合成信号,同时由幅值测量显示电路显示对应正弦波的幅值。
1.2 系统设计与理论计算
振荡电路
振荡电路如图2所示。该模块主要由锁相环CD4046构成的电路来实现。要产生频率为10kHz和30kHz,幅度为6V和2V的正弦波信号,则输入信号幅度必须大于6V,锁相环锁定在30KHZ附近。
图2 振荡电路
CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,其锁相环采用的是RC型压控振荡器。当9脚输入端输入5V电源时,电路即起基本方波振荡器的作用。振荡器的充、放电电容C1接在6脚与7脚之间,调节电阻R2的阻值即可调整振荡器振荡频率,振荡方波从4脚输出。
f0=1/8*C1*((V1-VGS)R1+(VDD-2*VTP)R2)
其中V1是9脚的输入电压,VGS是锁相环内部MOS管的栅-源极压降,VTP是栅极的开启阈值电压,VDD是工作电压。
当C1=103Pf,R1=100k时,振荡频率变化范围为80-
150KHZ。
分频电路
CD4018是一个高电压型可预置1/N计数分频器,固定可编程2,3,4,5,6,7,8,9,10分频。包括5级约翰逊计数器,提供时钟,复位,数据,预置允许,特点是额定电压达20V,全静态工作,标准化对称输出特性,5V电压,10V和15V参数级别。5分频电路如图3所示。
图3 5分频电路
图4 滤波电路
滤波电路
本模块采用TI公司UAF42有源滤波器。UAF42是具有高集成度,特点是通用性强,可根据需要设计成低通,高通,带通和带阻滤波器,具有高精度频率和高Q值,片内集成有1000pF±5%的电容。本设计三路正弦波都采用低通滤波,电路相似,参数不尽相同。其中10K正弦波滤波电路如图4所示。
当采用如图4电路时,为低通滤波器,此时有f= /2π,ω2=R2/R1RF1RF2C1C2,其中f为滤波器截止频率。根据UAF42内部电路可知:R1=R2=50KΩ,C1=C2=1000PF,同时外部电路满足RF1=RF2=R5+R6=R7+R8,所以ω与f就与R5,R6,R7,R8有关,调节R6、R7来满足要求。
滤波器品质因数Q=(1+R4(RG+RQ)/RGRQ)/(1+R2/R1)*(R2RF1C1/R1RF2C2)1/2,其中RG为增益控制电阻,RQ为品质因数调节电阻,RG=R3,RQ=R4,UAF42内部R4=50KΩ,于是Q就与图中的R3,R4有关,调节R4来满足要求。
移相电路
图5 移相电路
移相电路如图5所示,由两级运放组成,本设计中采用LF353,第一级运放与C17、R23构成有源微分网络,第二级运放与R24、C19组成有源积分网络。当输入正弦交流信号时,第一级运放输出超前相位信号,第二级运放输出一滞后相位信号,通过调节R24可使输出信号与输入信号相位发生变化。
加法电路
加法电路如图6所示,本设计采用同相输入加法电路。输出Uo=(1+R25/R27)(U1+U2+U3)。当R25=R27时,Uo=2(U1+U2+U3),此时实现输入信号叠加。
图6 加法电路
图7 峰值检波电路
幅值检测显示电路
该电路由峰值检波电路和显示电路组成。
①峰值检波电路
如图7所示,峰值检波电路由二极管,电解电容,和一个大电阻组成。
②峰值显示电路
本电路由TI公司MSP430F149单片机及相应电路组成,电路如图8所示。
图8 MSP430F149幅值测量显示电路
其中MSP430F149是TI公司16位超低功耗单片机。由2个16位定时器、8路快速12位A/D转换器、2个通用串行同步/异步通信信号接口和18个I/O引脚等构成的微控制器。其特点是电源电压范围为1.8V-3.6V,超低功耗,内部集成看门狗定时器。
通过F149单片机的P1.0、P1.1和P1.2口分别进行AD采样,得到10KHZ、30KHZ和50KHZ正弦波的幅值,通过按键SW1、SW2、SW3切换在12864液晶上显示各自峰值。
2 测试结果
在测试阶段,我们对得到的正弦波进行了频率、峰峰值的测量并计算了峰峰值测量误差。测试得到的数据如表1所示。
表1 数据分析表
参考文献:
[1]康华光.《电子技术基础——模拟部分》,高等教育出版社,2006.
1.
[2]SLAU049D,MSP430x1xx Family User's Guide,Texas Inst-
ruments,USA.
篇10
关键词:技术指标;工程能力;引导作用
作者简介:覃亮(1974-),男,湖南常德人,中南民族大学电信学院,讲师;刘松龄(1964-),男,湖北孝感人,中南民族大学电信学院,副教授。(湖北 武汉 430074)
基金项目:本文系2012年湖北省高等学校省级教学研究项目(项目编号:2012184)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0089-01
近些年来,随着国内信息化浪潮席卷而来,在国家产业政策的支持下,电子电气相关行业发展迅猛,涌现了大量电子电气或信息类设备设计与制造企业,相应地,社会上对电气工程师和电子类人才的需求成几何级数增长。众所周知,工程能力是工程师最重要最基本的素质之一,如何培养既能综合应用现代科学理论和技术手段,又具备现代工程能力的工程技术人才,是高等院校特别是工科院校急需研究解决的现实问题。[1]处于教学第一线的教师的教学方法和教学技巧也面临着新的挑战。
一、技术指标在电路教学中的重要性
1.电路教学的现状及存在问题
电路教学的普遍性和重要性是不言而喻的。据统计:大学教育中工科生占45%,电子电气类学生占工科学生总数的50%[2],电路课程的教学质量和效果直接关系到工科人才质量。电子电路的种类纷繁复杂,发展日新月异,电路教学一直是工科类教学中的难点,学生和教师都面临着较大压力。但我国传统的教育方式存在一定的弊端,即重科学、轻工程;重理论、轻实践;重视逻辑思维、轻视经验的运用和总体能力的培养。[3]大部分高校对电路教学主要还是采取比较传统的课堂和实验教学模式,即教师向学生直接讲授书本知识,从基础知识到具体电路,以平铺直叙为主,然后以验证性实验和少量设计性实验来增加感性认识,学生学习时也比较被动,虽然在课堂和实验室学到了较为丰富关于各种单元电路的知识,但这些知识点相对孤立,缺乏有机联系,难于系统化,尤其是面对实际工程问题时感到举步维艰,难以下手。可以说,理论知识和工程实践的差距,是目前电路教学中存在的最普遍问题,也就是说,传统的教学方式中,缺乏一种将理论知识和工程实践紧密结合的纽带。
在和电子电路相关的教学活动中,有一种比较明显的倾向,教师一般将各种电路的结构组成、工作原理、分析计算等内容作为教学重点,而对技术指标往往一笔带过,轻描淡写,或者不知如何向学生来讲授。造成这种现象的原因是一方面某些教师忽视了技术指标的重要性,另一方面对技术指标的理解不够深刻。
2.技术指标的重要性
技术指标是指涉及到电路或设备技术性能的各种参数,主要用来衡量该电路或设备满足客户或使用者需求的程度,简言之,就是衡量电子产品或设备优劣的主要判断标准。技术指标在电路教学活动中的重要性体现在以下几个方面:
(1)实际的电路设计过程中,技术指标往往是从客户需求方得到的唯一资料,而电路设计的主要甚至唯一目的就是满足性能指标,所以大到整体方案的论证,小到某个元件的参数,都服从于这个目标。但在教学过程中,大部分情况下是先提出方案和具体电路,然后针对其进行指标计算,与实际的设计过程刚好相反。可以说,这是课堂教学脱离工程实践的典型案例。
(2)实现某种功能的电路方案很多时候不是唯一的,从技术指标入手可以很容易引导学生重视不同电路方案之间的横向比较,找到各种电路方案最适合的应用场合。
(3)很多技术指标往往是相互矛盾的,需要通过妥协和折衷找到最佳平衡点,这种过程有利于提高学生的大局观和看问题的全面性。
(4)技术指标的计算和测量过程本身具有很高的技术含量,需要大量的综合知识,非常有利于学生实际能力的提高。
综上所述,技术指标完全可以充当有机联系理论知识和工程实践的纽带。对于技术指标的解读、测量、分析和实现,在电路教学中具有重要的实际意义,对提高学生的综合素质和解决问题的能力有实质性的帮助,应给予足够的重视。通过技术指标这个抓手,教师可以很好地引导学生加深对电路和电子产品的设计及装配制作过程的理解,有利于加强理论和实践的结合,甚至有事半功倍的教学效果。
二、在电路教学中实现技术指标的引导作用
1.基本思路
要实现技术指标对电路教学的引导作用,教师本身首先要对技术指标有正确的认识和理解,然后在教学活动中多层次、多角度将技术指标的概念渗透到电路教学的各个环节。可考虑采用如下手段:
(1)强调技术指标在电路分析和设计中的重要性。
(2)注意讲解技术指标较深层次的含义,如指标优劣的判断标准,重要指标和次要指标的取舍,不同电路形式技术指标的横向对比,电路的技术指标与应用场合选择的关系等问题。
(3)可通过探讨技术指标的测量手段、仪器来拓宽电路教学的外沿,并可在实验教学中实际测量电路的技术指标,增强学生动手能力和数据分析能力。
(4)引导学生深入思考,用何种方法可以提升电路的技术指标,即电路的改进方法。
(5)在电路实验课中,尤其在某些设计性实验中,模拟现代企业中实际项目运作的模式,采用仅仅公布技术指标而不给出电路方案的方式来下达任务书,让学生自主分析和设计电路。
2.教学案例
基于以上思路,以中南民族大学电信学院电气信息专业的电路课程为试点,实施了教学改革试验。即在电路的理论和实验教学中将技术指标提升到较为重要的位置,在讲述具体电路之前,即以较大篇幅深入介绍某一类电路技术指标的物理意义、参数对比及测算方法等内容,具体电路介绍之后,再次引导学生分析电路技术指标的具体含义和与之对应的应用场合,以及在电路设计中如何实现设定的技术指标。
以振荡电路的教学为例,两种常用的振荡电路:LC反馈式振荡器和石英晶体振荡器,除了从电路形式上有所区别外,技术指标上也有显著的差异,频率稳定度是振荡电路最重要的技术指标:LC反馈式振荡器的日频率稳定度大概10-2~10-3,而石英晶体振荡器可轻松达到10-6,相差3、4个数量级;但另一方面,LC振荡器的频率连续可调,频率覆盖系数fH/fL可达1.5以上,而石英晶体振荡电路频率基本固定,虽可通过倍频器/分频器实现倍频/分频,但无法连续调节。从这两个指标,可以很容易理解这两种振荡电路的适用场合:超外差通信接收机中的本地振荡器,调谐时频率需要连续变化,但频率稳定度要求不是太高,可选用LC反馈式振荡电路;而手表内的定时电路频率固定,精度要求很高,用石英晶体振荡电路最为合适。在电路实验中,还可实际测试这些指标,如通过改变静态工作点、负载大小、环境温度等来实际测量两种电路的频率稳定度,然后通过数据分析得出相应的结论。
通过上述教学方法,学生可以从理论和实践两个方面深刻了解两种振荡电路的主要区别,技术指标的分析和对比在其中无疑充当了重要的角色。相比于传统的教学方式,知识点不再是孤立和分散的,而是通过技术指标这个纽带有机串联起来,具有了系统性,而知识的系统性正是学生工程能力的重要组成部分。
三、结论
综上所述,技术指标是提高电路课程教学效果的极佳的切入点,它能充分体现电子电路课程的工程性,更可以很好地激发和引导学生的求知欲望,是一座将电路理论知识转化为学生实际工程能力的桥梁。
参考文献:
[1]吴鸣,熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究,2010,29(3):54-58.