模擬電路綜合設計
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模擬電路綜合設計范文第1篇
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02
1 模擬集成電路設計的意義
當前以信息技術為代表的高新技術突飛猛進。以信息產業發展水平為主要特征的綜合國力競爭日趨激烈，集成電路（IC，Integrated circuit）作為當今信息時代的核心技術產品，其在國民經濟建設、國防建設以及人類日常生活的重要性已經不言
而喻。
集成電路技術的發展經歷了若干發展階段。20世紀50年代末發展起來的屬小規模集成電路（SSI），集成度僅100個元件；60年展的是中規模集成電路（MSI），集成度為1000個元件；70年代又發展了大規模集成電路，集成度大于1000個元件；70年代末進一步發展了超大規模集成電路（LSI），集成度在105個元件；80年代更進一步發展了特大規模集成電路，集成度比VLSI又提高了一個數量級，達到106個元件以上。這些飛躍主要集中在數字領域。
（1）自然界信號的處理：自然界的產生的信號，至少在宏觀上是模擬量。高品質麥克風接收樂隊聲音時輸出電壓幅值從幾微伏變化到幾百微伏。視頻照相機中的光電池的電流低達每毫秒幾個電子。地震儀傳感器產生的輸出電壓的范圍從地球微小振動時的幾微伏到強烈地震時的幾百毫伏。由于所有這些信號都必須在數字領域進行多方面的處理，所以我們看到，每個這樣的系統都要包含一個模一數轉換器（AD，C）。
（2）數字通信：由于不同系統產生的二進制數據往往要傳輸很長的距離。一個高速的二進制數據流在通過一個很長的電纜后，信號會衰減和失真，為了改善通信質量，系統可以輸入多電平信號，而不是二進制信號。現代通信系統中廣泛采用多電平信號，這樣，在發射器中需要數一模轉換器（DAC）把組合的二進制數據轉換為多電平信號，而在接收器中需要使用模一數轉換器（ADC）以確定所傳輸的電平。
（3）磁盤驅動電子學計算機硬盤中的數據采用磁性原理以二進制形式存儲。然而，當數據被磁頭讀取并轉換為電信號時，為了進一步的處理，信號需要被放大、濾波和數字化。
（4）無線接收器：射頻接收器的天線接收到的信號，其幅度只有幾微伏，而中心頻率達到幾GHz。此外，信號伴隨很大的干擾，因此接收器在放大低電平信號時必須具有極小噪聲、工作在高頻并能抑制大的有害分量。這些都對模擬設計有很大的挑戰性。
（5）傳感器：機械的、電的和光學的傳感器在我們的生活中起著重要的作用。例如，視頻照相機裝有一個光敏二極管陣列，以將像點轉換為電流；超聲系統使用聲音傳感器產生一個與超聲波形幅度成一定比例的電壓。放大、濾波和A/D轉換在這些應用中都是基本的功能。
（6）微處理器和存儲器：大量模擬電路設計專家參與了現代的微處理器和存儲器的設計。許多涉及到大規模芯片內部或不同芯片之間的數據和時鐘的分布和時序的問題要求將高速信號作為模擬波形處理。而且芯片上信號間和電源間互連中的非理想性以及封裝寄生參數要求對模擬電路設計有一個完整的理解。半導體存儲器廣泛使用的高速/讀出放大器0也不可避免地要涉及到許多模擬技術。因此人們經常說高速數字電路設計實際上是模擬電路的
設計。
2 模擬集成電路設計流程概念
在集成電路工藝發展和市場需求的推動下，系統芯片SOC和IP技術越來越成為IC業界廣泛關注的焦點。隨著集成技術的不斷發展和集成度的迅速提高，集成電路芯片的設計工作越來越復雜，因而急需在設計方法和設計工具這兩方面有一個大的變革，這就是人們經常談論的設計革命。各種計算機輔助工具及設計方法學的誕生正是為了適應這樣的要求。
一方面，面市時間的壓力和新的工藝技術的發展允許更高的集成度，使得設計向更高的抽象層次發展，只有這樣才能解決設計復雜度越來越高的問題。數字集成電路的發展證明了這一點：它很快的從基于單元的設計發展到基于模塊、IP和IP復用的
設計。
另一方面，工藝尺寸的縮短使得設計向相反的方向發展：由于物理效應對電路的影響越來越大，這就要求在設計中考慮更低層次的細節問題。器件數目的增多、信號完整性、電子遷移和功耗分析等問題的出現使得設計日益復雜。
3 模擬集成電路設計流程
3.1 模擬集成電路設計系統環境
集成電路的設計由于必須通過計算機輔助完成整個過程，所以對軟件和硬件配置都有較高的要求。
（1）模擬集成電路設計EDA工具種類及其舉例
設計資料庫―Cadence Design Framework11
電路編輯軟件―Text editor/Schematic editor
電路模擬軟件―Spectre，HSPICE，Nanosim
版圖編輯軟件―Cadence virtuoso，Laker
物理驗證軟件―Diva，Dracula，Calibre，Hercules
（2）系統環境
工作站環境；Unix-Based作業系統；由于EDA軟件的運行和數據的保存需要穩定的計算機環境，所以集成電路的設計通常采用Unix-Based的作業系統，如圖1所示的工作站系統。現在的集成電路設計都是團隊協作完成的，甚至工程師們在不同的地點進行遠程協作設計。EDA軟件、工作站系統的資源合理配置和數據庫的有效管理將是集成電路設計得以完成的重要保障。
3.2 模擬集成電路設計流程概述
根據處理信號類型的不同，集成電路一般可以分為數字電路、模擬電路和數模混合集成電路，它們的設計方法和設計流程是不同的，在這部分和以后的章節中我們將著重講述模擬集成電路的設計方法和流程。模擬集成電路設計是一種創造性的過程，它通過電路來實現設計目標，與電路分析剛好相反。電路的分析是一個由電路作為起點去發現其特性的過程。電路的綜合或者設計則是從一套期望的性能參數開始去尋找一個令人滿意的電路，對于一個設計問題，解決方案可能不是唯一的，這樣就給予了設計者去創造的機會。
模擬集成電路設計包括若干個階段，設計模擬集成電路一般的過程。
（l）系統規格定義；（2）電路設計；（3）電路模擬；（4）版圖實現；（5）物理驗證；（6）參數提取后仿真；（7）可靠性分析；（8）芯片制造；（9）測試。
除了制造階段外，設計師應對其余各階段負責。設計流程從一個設計構思開始，明確設計要求和進行綜合設計。為了確認設計的正確性，設計師要應用模擬方法評估電路的性能。
這時可能要根據模擬結果對電路作進一步改進，反復進行綜合和模擬。一旦電路性能的模擬結果能滿足設計要求就進行另一個主要設計工作―電路的幾何描述（版圖設計）。版圖完成并經過物理驗證后需要將布局、布線形成的寄生效應考慮進去再次進行計算機模擬。如果模擬結果也滿足設計要求就可以進行制造了。
3.3 模擬集成電路設計流程分述
（1）系統規格定義
這個階段系統工程師把整個系統和其子系統看成是一個個只有輸入輸出關系的/黑盒子，不僅要對其中每一個進行功能定義，而且還要提出時序、功耗、面積、信噪比等性能參數的范圍要求。
（2）電路設計
根據設計要求，首先要選擇合適的工藝制程；然后合理的構架系統，例如并行的還是串行的，差分的還是單端的；依照架構來決定元件的組合，例如，電流鏡類型還是補償類型；根據交、直流參數決定晶體管工作偏置點和晶體管大小；依環境估計負載形態和負載值。由于模擬集成電路的復雜性和變化的多樣性，目前還沒有EDA廠商能夠提供完全解決模擬集成電路設計自動化的工具，此環節基本上通過手工計算來完成的。
（3）電路模擬
設計工程師必須確認設計是正確的，為此要基于晶體管模型，借助EDA工具進行電路性能的評估，分析。在這個階段要依據電路仿真結果來修改晶體管參數；依制程參數的變異來確定電路工作的區間和限制；驗證環境因素的變化對電路性能的影響；最后還要通過仿真結果指導下一步的版圖實現，例如，版圖對稱性要求，電源線的寬度。
（4）版圖實現
電路的設計及模擬決定電路的組成及相關參數，但并不能直接送往晶圓代工廠進行制作。設計工程師需提供集成電路的物理幾何描述稱為版圖。這個環節就是要把設計的電路轉換為圖形描述格式。模擬集成電路通常是以全定制方法進行手工的版圖設計。在設計過程中需要考慮設計規則、匹配性、噪聲、串擾、寄生效應、防門鎖等對電路性能和可制造性的影響。雖然現在出現了許多高級的全定制輔助設計方法，仍然無法保證手工設計對版圖布局和各種效應的考慮全面性。
（5）物理驗證
版圖的設計是否滿足晶圓代工廠的制造可靠性需求？從電路轉換到版圖是否引入了新的錯誤？物理驗證階段將通過設計規則檢查（DRC，Design Rule Cheek）和版圖網表與電路原理圖的比對（VLS，Layout Versus schematic）解決上述的兩類驗證問題。幾何規則檢查用于保證版圖在工藝上的可實現性。它以給定的設計規則為標準，對最小線寬、最小圖形間距、孔尺寸、柵和源漏區的最小交疊面積等工藝限制進行檢查。版圖網表與電路原理圖的比對用來保證版圖的設計與其電路設計的匹配。VLS工具從版圖中提取包含電氣連接屬性和尺寸大小的電路網表，然后與原理圖得到的網表進行比較，檢查兩者是否一致。
參考文獻
模擬電路綜合設計范文第2篇
高校非電子類工科專業都開設有包括模擬電路和數字電路的電子類基礎課程，并配有相應的實驗教學內容，為后續理論和實踐教學建立基礎［1］。實驗教學是學習主動性和綜合能力培養的最重要手段，針對非電子類專業的學生開展電子系統綜合實驗內容，提高學生在電子系統方面的理論水平和實踐能力，是改善這種狀況的有效途徑［2－3］。現有電子綜合實驗系統大多面向電子類專業，偏重于數字部分，模擬部分被弱化，沒有突出通用電子系統的結構，缺乏包括簡單設計和調試的綜合內容［4］。基于此，我們研制了面向非電子類工科學生的電子綜合實驗系統用于實驗教學，增強學生對電子系統結構和原理的理解，提高學生使用、維護和調試電子系統的能力。
1系統概述與結構
電子綜合實驗系統采用功能模塊化設計，學生可以綜合多個模塊進行實驗，利用工具和支撐軟件設計和調試，完成具有特定功能的電子系統［5］。系統電路原理以學生容易接受的溫度控制為設計目標，分別用模擬和數字2種方式實現溫度測量、加熱和冷卻控制。系統主要由電源模塊、傳感器及放大模塊、加熱功率驅動模塊、風扇PWM調速驅動模塊，MCU控制模塊和配套設備（示波器、數字萬用表和信號發生／計數器）等組成，見圖1。40mm×40mm鋁制散熱片下方貼功率約15W的發熱膜構成加熱模塊，中心區域嵌入多種溫度傳感器，上方安裝冷卻風扇，控制加熱電流和風扇轉速可使溫度穩定在室溫到85℃范圍內的任意值。模擬部分：傳感器的信號經運算放大器處理后用于加熱功率控制或風扇控制，加熱功率控制采用電流調節方式，風扇驅動采用PWM方式。數字部分：運算放大器處理過的傳感器信號經A／D轉換后傳給MCU，MCU模塊可以實現數據轉換、數據傳輸、控制和顯示等功能。另外，通過串口或USB口連接PC機，可以開展基于Labview的實驗內容。
2硬件設計
2．1電源部分系統設計有2路電源，一路為AC220V經開關電源模塊輸出DC18V，用于加熱模塊驅動；另一路為線性電源設計，AC220V經變壓器降壓，然后整流、濾波，再經電壓調整器LM317穩壓后獲得DC5V，用于加熱模塊之外的所有電路。實驗中可以介紹常用線性電源和開關電源各自的結構和特點。
2．2溫度傳感器應用系統采用熱敏電阻、鉑電阻、AD590和DS18B20等溫度傳感器，根據它們的特性（見表1）設計應用電路，通過多路選擇開關實現每種傳感器對加熱功率或風扇轉速的單獨控制［6］。實驗中學生可以了解各種傳感器的特點及應用電路，利用Multisim仿真分析不同溫度下實驗系統電路的輸出特性，并與實際測量值比較，也可以指定輸出參數，學生設計并修改電路元件參數。
2．3加熱驅動和風扇PWM驅動加熱模塊驅動采用晶體管功率放大電路進行設計，運放反饋控制電流調節，晶體管自身的功率耗散隨電變化較大，須考慮器件的散熱。冷卻風扇使用霍爾傳感器換向無刷直流電機，具有轉速測量輸出功能。利用電壓比較器LM393和R、C的充放電特性設計PWM發生電路，來驅動風扇，頻率約200Hz，調節PWM占空比可實現風扇在較大范圍調速［7］。實驗中，學生通過仿真和實際調試，學習運放反饋控制、比較器和R、C電路的知識，比較2種驅動方式的特點及適用場合。
2．4數字部分數字部分即MCU控制模塊，基于51系列MCUC8051F320設計，它是完全集成的混合信號片上系統，集成有可編程振蕩器、ADC、電壓比較器、電壓基準、溫度傳感器和USB功能控制器。片內二線C2開發接口允許進行非侵入式、全速在系統調試，支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令［8］。MCU在系統中的主要應用包括：（1）溫度傳感器信號的A／D轉換；（2）數字電位器調節加熱電流；（3）數字方式PWM發生；（4）控制按鍵掃描；（5）數字溫度傳感器數據接收；（6）LCD顯示；（7）數據通信。通過實驗，學生可以理解MCU系統的硬件結構及應用接口，熟悉系統硬件設計的基礎知識。
3教學內容與支撐軟件
3．1教學內容該系統在實驗教學中使用時具有一定的靈活性，可根據需要選擇模塊和知識點開展分項實驗或綜合實驗。硬件和支撐軟件的結合更能鍛煉學生的綜合能力。該系統各模塊的教學內容及相關支撐軟件見表2。
3．2電路仿真軟件MultisimMultisim是NI公司推出的全功能電子電路仿真軟件，它可以對模擬、數字、射頻及混合電路進行仿真，能克服實驗條件下對電子設計工作的限制，為用戶提供一個集成化的虛擬設計實驗環境。建立電路、仿真分析和結果輸出都在集成環境中完成，電路元器件、測量儀器和仿真結果與實際情況非常接近，滿足使用者從參數到產品的設計要求。實驗中，模擬電路部分需要學生分析參考電路或自行設計電路，包括傳感器應用、PWM波形發生、加熱和冷卻驅動等電路，通過Multisim仿真，了解電路的各項參數和元件選擇變化時對電路的影響，進而確定最佳設計。通過分析和仿真，提高學生的理論水平，使設計與實驗同步［9－10］。
3．3MCU軟件開發環境uVision4uVision4是Keil公司推出的一款可用于多種51系列MCU的集成開發環境，內置的仿真器可模擬目標MCU各項功能，包括指令集、片上設備及外部信號等，邏輯分析器可監控基于I／O引腳和外設狀態變化的程序變量［11－12］。uVision4是單片機入門的最佳切入點，學生可通過開發環境，理解單片機原理及部件接口原理，了解單片機的開發流程，實踐軟硬件聯調的過程。
模擬電路綜合設計范文第3篇
關鍵詞：模擬電路；講一練二考三；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0077-02
2011年，南開大學開始推行《素質教育實施綱要》，提升辦學理念，根據綱要中提出的“公能”素質教育培養目標，南開大學在國內高校中率先提出了大學生也要全面發展，提倡從“學科為本”轉變為“學生為本”。堅持“以學生為主體，以教師為主導”，在教學中推行啟發式、討論式等教學方法，加強教學互動，引導學生主動學習知識并發現問題，開展自主研究。探索以“講一練二考三”為特點的教學組織與課程考試方式，即精講、多練、廣考，強化“學習、實踐、協作、創新”能力訓練，激發學生自主學習。以此為宗旨，大力開展教學改革，加強基礎課程建設，積極調整課程內容，提高教學質量，提高學生的學習能力，培養創新思維。《模擬電子技術》（以下簡稱模電）是面向電子信息類專業二年級本科生開設的一門重要的專業基礎課程，是一門理論性和實踐性都很強的課程，在電子信息類本科教學中起著非常關鍵的作用。模電課程要求學生對模擬電子電路的基本概念、基本電路和基本分析方法有一個清晰的了解，并能夠對電路進行定性分析和定量計算，培養學生分析問題和解決問題的能力，為后續電子信息類專業課程的學習打下必要的基礎[1，2]。對于模電課程而言，由于教學知識點較分散，僅僅通過相應的課堂學習是不夠的。激發學生的興趣，讓學生主動學習非常重要。
本文根據多年的模電教學經驗，深入貫徹“講一練二考三”的本科教學指導思想，對模電課程的教學改革進行探討，對教學方法進行設計與創新，提出體現“講一練二考三”要求的教學組織形式與課程考核方式，并在課程教學實踐中檢驗改革成果。
一、模電教學改革的必要性
模電課程是一門與實際應用緊密結合的課程，它既有自身的理論體系，又有很強的實踐性，是后續電子信息類專業課程的基礎。并且，隨著電子技術深入到國民經濟的各個領域，這門課程也越來越多地成為非電子類專業本科生的必修課，其教學質量的好壞將直接影響到本科教學質量。但是在目前的理論課教學過程中，存在著以下問題：教學大綱內容多，授課時理論課占時過多。教學內容涵蓋范圍廣，知識點相對分散。模電課程是學生第一次真正接觸電子電路，缺乏感性認識，進而影響了相關知識的理解與運用。雖然有模電實驗課與理論課配合，但實驗課內容仍較為基礎，無法滿足學生日益增長的電子設計的需求。且考試形式相對單一。
本文結合學校自身的情況和要求以及電子類專業的特點，深入貫徹“講一練二考三”的本科教學指導思想，通過對模電課程教學組織與教學方式和考核方式的有益的改革與探索，解決模電實踐教學中遇到的問題。使學生在獲得了模擬電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能的同時，培養了其分析問題和解決問題的能力，提高了實踐能力，為以后深入學習電子技術某些領域中的內容，以及為電子技術在專業中的應用打下良好的基礎。
二、凝練教學內容，提高教學水平
模電課程主要講授模擬電子器件和電路方面的基本理論、基本知識和基本技能。包括半導體器件和典型集成電路的工作原理、特性和參數，放大器、比較器、穩壓器等電路的組成原理、性能特點、基本分析方法和工程計算及應用技術，等等。課程涉及內容較多，知識點較為分散，概念抽象，內容理解起來較為困難[3，4]。為此，在理論教學中，要凝練教學內容，突出重點，引入教學主線，做到精講多練，啟發引導，留有余地，歸納總結。兼顧必要的理論知識講解，重視實際應用的同時不拘泥于教材內容，適當引入新知識。在覆蓋電子專業要求的基本內容上，同時要根據我校學生“起點高”的實際情況，在深度和廣度上可以高于基本要求，適當地加深和拓寬教學內容，這符合因材施教的原則，并且適應當前科學技術的發展及經濟建設的需要。教師授課前廣泛查閱國內外相關教材，對教材的總體框架和教學內容進行深入透徹的研究。在此基礎上全面梳理，對課程內容進行合理調整，挖掘重點、難點，精心遴選教學內容。在授課過程中，避免進行煩瑣的數學公式的推導，重點突出對電子電路概念的物理含義的理解和電路工作基本原理的理解以及電路實際應用的學習，從而達到事半功倍的授課效果。同時，重視教師的理論教學水平和實踐教學能力，將科研實踐與理論教學相結合，用科研經驗豐富教學內容，在課堂講授的過程中，能夠吸引學生的注意力，激發學生對模擬電路的興趣和對電子設計的強烈需求。
通過本課程的講授與引導，要讓學生不但能夠掌握電子技術的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能，而且初步建立“系統觀念、工程觀念、科技進步觀念和創新觀念”，這對學生綜合素質的培養起著重要作用。
三、引入“課程設計主線”，加強課程練習比重
針對模電課程本身的課程特點，在保持原教學大綱的基礎上，通過引入“課程設計主線”，由教師綜合模電教學大綱結合當前信息技術的發展，尤其是與學生日常生活密切相關的電子信息技術，提出模電課程設計內容。在學期初始即引導學生感性認識，制定設計目標。在后續教學過程中，調整講授學時比例，增加與該設計相關的練習。在學期中結合課程進度，向學生提出不同階段的設計要求，加強電路系統設計練習。從而使學生的每一章節的理論學習內容都能夠與設計主線聯系起來，形成統一完整的知識體系。通過引導學生主動進行與課程內容相關的系統設計與實現，加強課程練習的比重。通過練習深化對知識的理解，培養學生的科學精神和創新意識，并逐步轉化為能力。讓學生不僅親身體驗到從實踐中學習知識，更可貴的是學會如何學習。從而使理論與實踐相互促進，實現學生的理論與系統設計能力的雙贏。在綜合考慮了模電教學內容、技術發展動態以及學生能力的基礎上，我們提出了模電教學課程設計的內容，要求學生在所學的模擬電路的基本原理和基本單元電路的基礎上，緊密聯系實際，自己動手設計單通道電壓測量的模擬示波器。在課程設計過程中，堅持以學生為本，教師指導，鼓勵分組完成任務，3～5人為一個團隊，采用自頂向下的設計方法，建議學生按照系統分析、原理框圖設計、各模塊分解原理及設計等結構，進行電路設計和性能的分析。引導有能力的學生進行電路的軟件仿真，并鼓勵學生使用元器件搭建相應的硬件電路，最終實現模擬示波器的功能。
通過模擬電路課程設計，學生能夠系統掌握所學的各章節知識，同時具備模擬電路的分析和設計能力，從元件到電路，最終達到了系統級的認識，提高了分析問題和解決問題的能力。通過課程設計的反饋結果，學生接受了這種課程教學的新方式，并且希望能夠繼續推廣，因為學生在整個課程設計過程中受益匪淺，真正把模電知識運用到實踐中，也激發了他們學習電路、設計電路的興趣和熱情，達到了非常好的學習效果，并且鍛煉了團隊合作能力和溝通能力。同時，教師通過與學生共同解決遇到的實際問題，也加強了教師的指導能力，實現了教學相長。
四、改革教學組織及考核方式
1.教學組織的改革。以課程設計為基礎，充分利用學院已有的開放實驗室資源和社團管理資源，將模電理論課程與社團相結合，教師與學生相合作，即促進了學生理論知識的學習，又可為學生的進一步發展提供基礎。以學生感興趣的電子設計競賽、國創、百項等為合作目標，利用開放實驗室資源，組織學生形成研發設計小組。授課過程中鼓勵學生利用這些資源進行系統設計、電路焊接調試等動手練習，并組織專業教師指導，充分發揮學生的主動能動性，進一步加強學生實驗動手能力的培養，為電子競賽等項目的開展打下良好的基礎。
2.考核方式的探索。考試本身并不是教學的目的，而是一種有效地促進教學的手段。考試的目的是檢測學生對知識點掌握的熟練程度以及獲得知識并靈活應用的能力，促進學生寺┎谷保煌時，也是教師檢測教學效果，反思教學得失，進而改進提高的重要依據。這就要求我們在教學過程中常用多種形式、多次考核，全面評價學生的學習能力和學習的主動性。
本文對課程考核方式進行探索，綜合學生筆試、練習和設計報告等評價，對學生進行多方面的考核，形成模電課程考核評價新方法。通過筆試和習題，考察學生掌握理論知識的程度，掌握學生汲取知識的情況，反饋到課堂教學任務中，培養學生的理論素養。通過提交課程設計報告，考察學生對知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力，培養學生的專業技能和表達溝通能力以及團隊精神。這樣不僅能夠考核學生記憶性、認知性的知識，還能全面考察學生綜合分析能力、質疑能力、獨立思考能力和創造性思維能力，等等。
五、結語
本文針對模擬電路課程教學過程中遇到的問題，圍繞著“講一練二考三”的本科教學指導思想，進行了模擬電路課程的教學改革與實踐。文中提出了幾點改革措施，真正做到了精講、多練、廣考，將教學的各個環節組成有機的整體，讓學生成為教學過程中的主體，取得了預期目標和良好的效果。學生們在掌握了模擬電路理論知識的同時培養了專業實踐能力，激發了學生對電子電路的學習熱情與興趣，發揮了學生的主觀能動性。
參考文獻：
[1]清華大學電子學教研組.模擬電子技術基礎簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2]秦世才，賈香鸞.模擬電路基礎[M].天津：南開大學出版社，1997.
模擬電路綜合設計范文第4篇
一、仿真法在《模擬電子技術》教學中應用的必要性
《模擬電子技術》作為電子、電氣、通信等專業的重點課程，其中包括多種形式的放大電路、集成運算放大器、振蕩電路等難點內容，還涉及到二極管、三極管、電源、電容、電感等很多電子元件，過多分散的知識點給學生帶來了很大的記憶壓力，再加上電路原理枯燥難懂，傳統的教學方式讓學生的學習變得很被動，學生沒有實際的操作經驗，根本達不到理想的教學效果。
二、仿真法在《模擬電子技術》課程教學中的應用
（一）仿真法教學法的分類
一是實驗性仿真教學，理論講解加實驗課學，在理論知識講解之后，進行實驗操作，加深學生對內容的理解，同時提高學生的實際操作能力，加強了理論與實踐的結合教育；二是設計性仿真教學，對單元課程的教學任務完成之后，制定一個小型的設計任務，讓學生結合單元內容自主完成設計，加強對整個單元知識的融會貫通，并為以后的項目設計打下堅實的基礎；三是綜合性仿真教學，設計整體項目，并在實際中應用，鍛煉學生的綜合技能，讓理論與實踐相結合，鍛煉學生的項目創作能力與設計制作能力，達到教育的最終目標。
（二）仿真法應用在《模擬電子技術》課程教學中案例
1、電壓比較器的制作
電壓比較器是應用比較廣泛的常用集成電路，在實際的報警電路、自動控制電路中很常見，而且也可以用于A/D變換、過零檢測等常用電路中，也是《模擬電子技術》的一個重點教學內容，在教學過程中首先要講解一下電壓比較器在實際生活中應用，讓學生對此有一個比較直觀的了解，在教學過程中結合實際案例，對學生進行細致的內容講解。
圖1 為電壓比較器的電路原理圖，UR為參考電壓，加在運放的同相輸入端，Ui加在運放的反相輸入端，當UiUR時，運放輸出低電平，穩壓管正向導通。了解電路原理之后，對學生對電路進行高低壓測試，根據電壓由低到高的變化，觀察二極管的亮燈數量，根據二極管的明暗變化，觀察電壓的變化情況。
打開仿真開關，調節電位器就可看到發光二極管指示燈依次點亮。為了驗證當前輸入電壓與閾值電壓比較結果的正確性，在每一路都接上電壓表，進行仿真，我們就能觀測到隨著輸入電壓的降低，指示紅燈依次亮起，相當于對電壓過低的警報。這個實例邊講解邊搭建，留給學生分析、思考的時間，允許中間出錯，允許更改電路設計，在試錯、仿真、再改進、再仿真的過程中，逐漸得出最佳解決方案。對電壓比較器的理論知識與實際應用都有了全面的了解，而且提高了學生的動手能力，使《模擬電子技術》在教學過程中更實際化，讓學生更容易接受。
2、放大器靜態工作點的設置
在三極管放大電路中，靜態工作點是指在零信號輸入狀態下，電路處于直流工作狀態，電流與電壓的數值在BJT特性曲線上可以用一個確定的點表示，該點通常被稱為靜態工作點Q，如果Q點設置不合理，會導致輸出放大波形將嚴重失真。因此，在《模擬電子技術》教學過程中，首先要對三極管放大電路的工作原理進行詳細講解，利用仿真軟件，讓難懂的電路工作原理變得更加生動形象，學生可以利用仿真軟件，對偏置電阻的阻值進行調整，觀察在阻值變化狀態下，放大器的波形輸出情況，進而了解靜態工作點對電路的影響。
利用仿真系統對三極管放大信號的輸出波形進行分析比較，根據正常波形與失真波形的差異分析，在實際教學過程中，讓學生自己動手操作，觀察兩種波形狀態下靜態工作點的狀態，然后連接實際電路，接入輸入信號，根據示波器的波形變化，對電路進行調整，完成電路連接與調試。
模擬電路綜合設計范文第5篇
關鍵詞：模擬電子技術；教學改革；創新設計
作者簡介：郭華（1977-），女，山西忻州人，西安交通大學城市學院電氣與信息工程系，講師；申忠如（1946-），男，陜西米脂人，西安交通大學城市學院電氣與信息工程系，教授。（陜西 西安 710018）
基金項目：本文系2011年西安交通大學城市學院第四批教改基金項目（項目編號：110022）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0147-02
模擬電子技術是電子類專業中一門重要的專業基礎課，它課程內容多，理論性和實踐性都較強，學習存在一定難度。這就要求教師在講授知識的過程中結合實踐教學方法，深化理論知識、進行科學訓練、培養學生創新精神和實踐能力。[1-5]
西安交通大學城市學院依據高素質應用型人才的基本培養目標構建了實踐教學體系，針對模擬電子技術課程的實踐教學可分為如下幾個層次：基礎實驗、課程設計、綜合實訓。在這種訓練下，從主動學習、自主測試到自主設計和創新設計逐步激發學生的求知欲望、創新欲望，取得良好的教學效果。
一、突出“應用型”特色是模擬電子技術實踐教學改革的關鍵
根據獨立學院的培養目標和學生的特點，在專業教育上不能過分強調“寬口徑”，否則會造成學生“什么都學過，什么都不懂”；應突出獨立學院“應用型”特色，重點在實踐能力的提高。針對模擬電子技術實踐教學環節，通過基礎實驗、課程設計和綜合實訓三個層次的培養模式，加強對模擬電子技術課程的掌握，使學生具備獲取知識的能力，學習必要的基礎理論知識，能夠解釋現象、分析問題，掌握學習方法，在需要進一步深造時具備再學習的能力；具有較強的實踐動手能力、應用系統設計能力、發現問題和解決問題的能力，從而更好地完成后續課程。[6]
1.基礎實驗：驗證課本知識
基礎實驗包括與課本章節相關的8個驗證性實驗：雙蹤示波器使用、共射極放大電路性能測試等，旨在加強學生對模擬電子技術基本知識的掌握，訓練學生分析、設計與調試電路的基本方法。
教師結束課堂教學之后，根據理論內容給出實驗題目要求，提出預習問題，要求學生通過查閱資料寫出預習報告，熟悉實驗內容；然后按照實驗教材給出基本電路及其工作原理，學生自己搭建電路、測試其性能指標，驗證理論知識的正確性；熟悉儀器設備的使用，學會利用儀器設備發現并找出電路的故障。
2.課程設計：培養動手能力
課程設計是課堂教學和課程實驗結束后的綜合應用實踐環節。本項教學改革將模電課程設計分為兩部分，一是為彌補實驗設備不足而進行的仿真設計。仿真設計包括三個環節，首先進行常用單元模塊電路仿真；然后結合課本知識，給定電路參數和設計要求，進行仿真電路設計；最后拓展內容，對一些實際應用廣泛的應用電路仿真進行學習。三個環節對學生的要求層層遞進，前兩個環節為“必做”，第三個環節為“選做”。
二是從設計、制版、焊接直至調試全過程的綜合設計制作選題。有兩個題目供學生選擇：MAX038函數發生器的設計和音頻功率放大器的設計與調試。題目要求盡可能實用有趣。
3.綜合實訓：提升綜合素質
模擬電子技術實踐教學改革的最后一個環節是綜合實訓。這其中已經不只是模擬電子技術一門課程，它將與數字電子技術、單片機技術應用等課程綜合開發設計題目，訓練學生的系統設計的能力。在訓練方法上通過主動學習、自主設計和創新設計三個步驟激發學生的求知欲望和創新意識。
（1）主動學習：根據實驗系統需要實現的基本功能和達到的指標要求，學生通過查閱文獻，確定自己的設計方案；利用軟件仿真電路，并通過調試確定適合的參數；寫出預習報告。
（2）自主設計：根據軟件仿真電路搭建實際系統的硬件組件；完成系統程序設計；進行軟硬件調試，通過查找錯誤、解決問題，達到鍛煉提高的作用；測試系統的基本參數和功能。
（3）創新設計：完成實驗系統的進階指標：如增加功能或提高指標；對系統進行最終測試，給出誤差分析；寫出實驗報告，提交實驗作品。
綜合實訓使學生較系統地掌握電子系統設計過程的選題、立項、方案論證、電路設計、裝配調試、系統測試、總結報告、文檔整理等全過程，培養學生理論知識的綜合運用能力。
二、進一步完善實踐教學體系
1.嚴格考核制度
要想使模擬電子技術實踐教學順利地進行下去，必須進行嚴格的考核制度，以保證實踐教學的良好效果。
（1）基礎實驗。根據學生每次做實驗前的預習報告和實驗中的操作表現、實驗后的結果分析，給出實驗成績，占模擬電子技術課程總成績的20%。模擬電子技術課程總成績 = 70%的期末考試卷面成績 + 20%的實驗成績 + 10%的平時成績。
（2）課程設計。完成課程設計中常用單元模塊電路仿真，成績為“及格”；完成課程設計中常用單元模塊電路和規定電路的仿真設計，成績為“中等”；完成課程設計中全部軟件仿真設計，成績為“良好”；完成課程設計中全部軟件仿真設計和一個綜合設計制作選題，成績為“優秀”。
2.完善實踐教學體系的配套工作
除上述改革措施外，為進一步完善實踐教學體系，實驗室硬件設備和運行經費的投入是必要條件；編寫相應教材，加強較適合學生之間的交流也十分重要。已經完成或正在進行的工作如下：
（1）吸取經典教材的寶貴經驗和新的教學理念，結合獨立學院的人才培養目標以及本院課程設置和課程大綱的要求，編寫適用于應用型本科的教材——《模擬電子技術基礎》[7]以及配套的實驗及課程設計指導書。
（2）開設電子設計工程師認證考試（EDP），為學生就業增加砝碼；指導優秀學生參加全國大學生電子競賽、全國大學生專業競賽等，促進“因材施教的個性化培養”。
（3）建立了模擬電子技術課程與實驗的網站，實現了指導教師與學生、學生與學生之間的互動，拓寬了主動學習的空間。
三、結論
經過3年的試點，模擬電子技術實踐教學的改革、探索和實施取得良好的效果。課程基礎知識與實踐教學環節進行了有效融合，學生的學習興趣提高了，動手能力增強了；科學的實驗思維、實驗方法、實驗步驟得到了訓練；分析數據、討論誤差、撰寫報告的能力得到提高；符合因材施教培養應用型人才的要求。實踐證明：通過良好的訓練，學生畢業設計及論文寫作的完成質量明顯提高；我院自2009年第一次參加全國大學生電子競賽以來，除2011年獲得1個三等獎外，每年都有1項一等獎。教學改革需要長期、系統地工作，還要繼續努力，培養更加優秀的專業人才。
參考文獻：
[1]何新華，陳志武.面向創新型人才培養的專業實驗教學體系研究與實踐[J].實驗技術與管理，2009，26（10）：24-26.
[2]劉芬.對“模擬電子技術”課程中教學方法的探討[J].電氣電子教學學報，2008，30（2）：112-115.
[3]劉艷，朱昌平，宋鳳琴，等.模擬電子技術實驗教學中的學生實踐能力培養[J].實驗室技術與管理，2010，27（2）：110-112.
[4]張新安，熊文元，包本剛.電子技術專業實踐教學改革的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28（7）：24-27.
[5]晏湧，藍波.“任務驅動”教學法在模擬電子技術實驗中的應用[J].實驗技術與管理，2010，27（11）：253-254.
