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開關電源一般都采用脈沖寬度調制（PWM）技術，其特點是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其開關器件工作在高頻通斷狀態，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁騷擾（EMD）源，它產生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。若把這種電源直接用于數字設備，則設備產生的EMI信號會變得更加強烈和復雜。
本文從開關電源的工作原理出發，探討抑制傳導干擾的EMI濾波器的設計以及對輻射EMI的抑制。
1開關電源產生EMI的機理
數字設備中的邏輯關系是用脈沖信號來表示的。為便于分析，把這種脈沖信號適當簡化，用圖1所示的脈沖串表示。根據傅里葉級數展開的方法，可用式（1）計算出信號所有各次諧波的電平。
式中：An為脈沖中第n次諧波的電平；
Vo為脈沖的電平；
T為脈沖串的周期；
tw為脈沖寬度；
tr為脈沖的上升時間和下降時間。
開關電源具有各式各樣的電路形式，但它們的核心部分都是一個高電壓、大電流的受控脈沖信號源。假定某PWM開關電源脈沖信號的主要參數為：Vo=500V，T=2×10－5s，tw=10－5s，tr=0.4×10－6s，則其諧波電平如圖2所示。
圖2中開關電源內脈沖信號產生的諧波電平，對于其他電子設備來說即是EMI信號，這些諧波電平可以從對電源線的傳導干擾（頻率范圍為0.15～30MHz）和電場輻射干擾（頻率范圍為30～1000MHz）的測量中反映出來。
在圖2中，基波電平約160dBμV，500MHz約30dBμV，所以，要把開關電源的EMI電平都控制在標準規定的限值內，是有一定難度的。
2開關電源EMI濾波器的電路設計
當開關電源的諧波電平在低頻段（頻率范圍0.15～30MHz）表現在電源線上時，稱之為傳導干擾。要抑制傳導干擾相對比較容易，只要使用適當的EMI濾波器，就能將其在電源線上的EMI信號電平抑制在相關標準規定的限值內。
要使EMI濾波器對EMI信號有最佳的衰減性能，則濾波器阻抗應與電源阻抗失配，失配越厲害，實現的衰減越理想，得到的插入損耗特性就越好。也就是說，如果噪音源內阻是低阻抗的，則與之對接的EMI濾波器的輸入阻抗應該是高阻抗（如電感量很大的串聯電感）；如果噪音源內阻是高阻抗的，則EMI濾波器的輸入阻抗應該是低阻抗（如容量很大的并聯電容）。這個原則也是設計抑制開關電源EMI濾波器必須遵循的。
幾乎所有設備的傳導干擾都包含共模噪音和差模噪音，開關電源也不例外。共模干擾是由于載流導體與大地之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位同向的；而差模干擾則是由于載流導體之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位反向的。通常，線路上干擾電壓的這兩種分量是同時存在的。由于線路阻抗的不平衡，兩種分量在傳輸中會互相轉變，情況十分復雜。典型的EMI濾波器包含了共模雜訊和差模雜訊兩部分的抑制電路，如圖3所示。
圖中：差模抑制電容Cx1，Cx20.1～0.47μF；
差模抑制電感L1，L2100～130μH；
共模抑制電容Cy1，Cy2<10000pF；
共模抑制電感L15～25mH。
設計時，必須使共模濾波電路和差模濾波電路的諧振頻率明顯低于開關電源的工作頻率，一般要低于10kHz，即
在實際使用中，由于設備所產生的共模和差模的成分不一樣，可適當增加或減少濾波元件。具體電路的調整一般要經過EMI試驗后才能有滿意的結果，安裝濾波電路時一定要保證接地良好，并且輸入端和輸出端要良好隔離，否則，起不到濾波的效果。
開關電源所產生的干擾以共模干擾為主，在設計濾波電路時可嘗試去掉差模電感，再增加一級共模濾波電感。常采用如圖4所示的濾波電路，可使開關電源的傳導干擾下降了近30dB，比CISOR22標準的限值低了近6dB以上。
還有一個設計原則是不要過于追求濾波效果而造成成本過高，只要達到EMC標準的限值要求并有一定的余量（一般可控制在6dB左右）即可。
3輻射EMI的抑制措施
如前所述，開關電源是一個很強的騷擾源，它來源于開關器件的高頻通斷和輸出整流二極管反向恢復。很強的電磁騷擾信號通過空間輻射和電源線的傳導而干擾鄰近的敏感設備。除了功率開關管和高頻整流二極管外，產生輻射干擾的主要元器件還有脈沖變壓器及濾波電感等。
雖然，功率開關管的快速通斷給開關電源帶來了更高的效益，但是，也帶來了更強的高頻輻射。要降低輻射干擾，可應用電壓緩沖電路，如在開關管兩端并聯RCD緩沖電路，或電流緩沖電路，如在開關管的集電極上串聯20～80μH的電感。電感在功率開關管導通時能避免集電極電流突然增大，同時也可以減少整流電路中沖擊電流的影響。
功率開關管的集電極是一個強干擾源，開關管的散熱片應接到開關管的發射極上，以確保集電極與散熱片之間由于分布電容而產生的電流流入主電路中。為減少散熱片和機殼的分布電容，散熱片應盡量遠離機殼，如有條件的話，可采用有屏蔽措施的開關管散熱片。
整流二極管應采用恢復電荷小，且反向恢復時間短的，如肖特基管，最好是選用反向恢復呈軟特性的。另外在肖特基管兩端套磁珠和并聯RC吸收網絡均可減少干擾，電阻、電容的取值可為幾Ω和數千pF，電容引線應盡可能短，以減少引線電感。實際使用中一般采用具有軟恢復特性的整流二極管，并在二極管兩端并接小電容來消除電路的寄生振蕩。
負載電流越大，續流結束時流經整流二極管的電流也越大，二極管反向恢復的時間也越長，則尖峰電流的影響也越大。采用多個整流二極管并聯來分擔負載電流，可以降低短路尖峰電流的影響。
開關電源必須屏蔽，采用模塊式全密封結構，建議用1mm以上厚度的鍍鋅鋼板，屏蔽層必須良好接地。在高頻脈沖變壓器初、次級之間加一屏蔽層并接地，可以抑制干擾的電場耦合。將高頻脈沖變壓器、輸出濾波電感等磁性元件加上屏蔽罩，可以將磁力線限制在磁阻小的屏蔽體內。
根據以上設計思路，對輻射干擾超過標準限值20dB左右的某開關電源，采用了一些在實驗室容易實現的措施，進行了如下的改進：
——在所有整流二極管兩端并470pF電容；
——在開關管G極的輸入端并50pF電容，與原有的39Ω電阻形成一RC低通濾波器；
——在各輸出濾波電容（電解電容）上并一0.01μF電容；
——在整流二極管管腳上套一小磁珠；
——改善屏蔽體的接地。
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（二）場的干擾
1．正常情況下的穩態磁場和短路事故時的暫態磁場兩種，特別是短路事故時的磁場對顯示器等影響比較大。2．由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3．變電所中的隔離開關和高壓柜手車在操作時產生的阻尼振蕩瞬變過程，也產生一定的磁場。4．無線通信、對講機等輻射電磁場對遠動終端會產生一定的干擾，鐵路中繼站通常會和通信站在一處，通信發射塔對中繼站電力遠動終端設備的干擾比較大。
（三）對通信線路的干擾
1．鐵路變電所遠動終端的數據由串口通信經雙絞線進入車站通信站，再經過轉換成光信號沿鐵通專用通信光纜送至電力遠動調度中心，遙信和遙控數據在變電所到通信站的過程走的是電信號，由于變電所高低壓進出線纜很多，遠動終端受的干擾比較大。2．中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時的振動對遠動終端設備有一定的干擾。
（四）繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產生干擾的振動信號，或負荷開關、斷路器、隔離開關等二次側產生振動信號。
二、干擾對電力遠動系統的影響
無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對較多，很容易影響到遠動終端設備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會造成采樣數據的錯誤，影響精度和計量的準確性，還可能會引起微機保護誤動、損壞遠動終端設備和微機保護部分元器件；開關量輸入、輸出通道受干擾，可能會導致微機和遠動終端判斷錯誤，遠動調試終端數據錯誤遠動終端CPU受干擾會導致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會導致遠動終端程序受到破壞。
三、抗干擾設計分析
（一）屏蔽措施
1．高壓設備與遠動終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應電壓。2．在選擇變電所和中繼站電力設備時盡量選設有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進入遠動終端設備內部。3．在遠動終端設備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。
（二）系統接地設計
1．一次系統接地主要是為了防雷、中性點接地、保護設備，合適的接地系統可以有效的保障設備安全運行，對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數量，設備接地處增加增加接地網絡互接線，降低接地網中瞬變電位差，提高對二次設備的電磁兼容，減少對遠動終端的干擾。2.二次系統接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣降低時，遭受觸電危險和保證設備安全，將設備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導電性好、接地牢固可靠，安全接地網可以和一次設備的接地網相連；工作接地是為了給電子設備、微機控制系統和保護裝置一個電位基準，保證其可靠運行，防止地環流干擾。
3．由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4．遠動終端微機電源地和數字地不與機殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠動監控系統的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔離措施
1．為避免遠動終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合，隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2．電力遠動監控系統開關量的輸入主要斷路器、隔離開關、負荷開關的輔助觸點和電力調壓器分接頭位置等，開關量的輸出主要是對斷路器、負荷開關和電力調壓器分接頭的控制。3．信號電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠動終端的電路板布線時注意避免互感。4．采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側的干擾很難通過光耦送到另一側去，能有效地防止干擾從過程通道進入主CPU。
（四）濾波器的設計
1．采用低通濾波去高次諧波。2．采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應的數字濾波技術。
（五）分散獨立功能塊供電，每個功能塊均設單獨的電壓過載保護，不會因某塊穩壓電源故障而使整個系統破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。
（六）數據采集抗干擾設計
1．在信息量采集時，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內，減少中間環節，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2．遙信由于合閘一次不到位或由于二次側振動而產生的誤遙信干擾信號，并且還會產生尖脈沖信號，也可能對遙信回路產生干擾誤遙信號。
（七）過程通道抗干擾設計
（八）印刷電路板設計。在印刷電路板設計中盡量將數字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10～100μF的電解電容。
（九）控制狀態位的干擾設計
（十）程序運行失常的抗干擾設計
（十一）單片機軟件的抗干擾設計
（十二）對于終端至通信站的數字通信電纜加穿鋼管，特別是穿越其他電力電纜時，避免和其他電力電纜等同溝敷設并保持一定的交叉距離。
（十三）對于特殊的變（配）電所或區間信號站的環境
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2010年2月16日，在CPR1000核電站首臺機組嶺澳核二期3號首次進行機組熱態功能試驗（3HFT）期間，高壓缸進氣溫度測量元件（ 3GME581YT /591YT）與汽缸的連接部位發生較大面積蒸汽泄漏，現場立刻采取了加強緊固的方式臨時處理，保證熱態功能試驗的繼續進行。在熱態功能試驗結束之后，施工現場對泄漏的溫度測點進行拆卸檢查，發現高壓缸本體及高壓主汽門的大部分熱控測量孔密封面存在較嚴重的加工不平整、管座與測量套管不同心等問題，致使高溫壓蒸汽進入后產生較大面積蒸汽泄漏。
2. 原因分析
通過圖紙核對和外方專家的技術確認，我們了解到，CPR10
00核電站首臺機組的高壓缸屬于我國首次引進的核電百萬千瓦級半速汽輪機組（原型機為法國阿爾斯通半速機），汽輪機的進氣壓力約是6.8MP。高壓缸本體的熱控測量孔是圓錐形的孔，采用六面形墊片密封，六面形墊片的A /B密封面分別和錐形面和熱控測量接座密封面接觸，密封線較窄（約2毫米），六面形墊片的材質為Q235材質，較一般的銅墊片硬，不易變形，且對加工面配合要求較高。（圖1）
在針對高壓缸熱控測量孔的生產過程的加工處理上，工廠直接參考了外方的設計圖紙，但忽視了圖紙上對加工精度和密封面的較高配合的要求。導致發貨到現場的熱控測量接座、六面形墊片、錐形密封面三者之間的配合效果不佳 。
施工現場在安裝前進行了簡單檢查，發現部分熱控測量孔的錐形密封面在工廠內加工不平整、有劃痕及點坑，各密封面間的配合不佳。雖然聯系工廠進行確認，但未得到各方足夠的重視，而工廠提供的相關的安裝程序文件中也沒有對安裝前后檢查做具體的要求。
在泄漏事件發生后，現場各方對錐形密封面進行了藍油檢查，發現較多數量的接觸面存在斷續，未接觸、加工不平整、劃痕及點坑等缺陷（圖2），這是是產生蒸汽泄漏的主要原因。
3. 采取措施
針對上述的原因，經過現場各方討論，采取如下措施：
（1）采取緊急修復措施
生產廠家派出技術人員攜帶專用工具對現場嶺澳二期核電站3號機高壓缸及主汽閥門的熱控測量孔密封面進行精研磨加工，保證密封面的平整性和有效接觸。
（2）完善安裝程序中對熱控測量孔安裝和檢查具體要求如下：
1） 安裝前對應密封面進行目視檢查，并使用藍油對密封面的平整性和墊片接觸有效性進行核查。
2） 對目視和藍油檢查不合格的測量孔，使用專用工具進行研磨處理，研磨直至藍油檢查合格；
3） 安裝時使用力矩扳手將螺紋擰緊，采用高溫螺紋密封脂（牌號GRN50），擰緊力矩值460NM。
通過以上的措施，對嶺澳二期3號高壓缸及主氣門熱控測量孔的蒸汽泄漏問題進行了修復，修復之后，在嶺澳核電站3號機的汽輪機多次沖轉和商運中都沒有再次出現類似泄漏問題，說明這次泄漏處理方案是成功的。
4. 經驗反饋
CPR1000核電站首臺機組嶺澳二期核電站3號機作為國內首臺核電半速汽輪機組，在消化和吸收國外成熟技術中的過程中，第一次使用錐形密封面和六面形墊片密封的形式，對制造和安裝過程有較高的工藝要求，通過在制造和安裝過程中對熱控測量點漏氣問題的處理，我們得到如下經驗總結和反饋：
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1 引言
LPC2124是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微處理器，并帶有256KB嵌入的高速Flash存儲器和16KB的RAM。LPC2124具有教小的64腳封裝，極低的功耗，多個32位定時器，4路10位ADC，PWM輸出，46個GPIO以及多達9個外部中斷，并且內置了多種串行通信接口物理論文，支持JTAG、ISP、IAP等多種編程方式，使得LPC2124能夠適用于工業控制、訪問控制、醫療系統以及其他各種類型的應用[1，2]。
Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發的EDA工具軟件，是一款新型的嵌入式系統設計、分析與仿真軟件。Proteus軟件不僅能夠實現數字電路和模擬電路的設計與分析，而且還能夠實現微處理器與外設的混合電路設計，可以直接在原理圖的基礎上進行微處理器的軟件協同仿真和功能驗證。Proteus軟件只帶匯編編譯器(不支持C語言)，但可以將其與Keil集成開發環境進行聯調，達到很好的仿真效果[3，4]。
本文設計的精確計數系統功能為：當按下按鈕時，數碼管的計數加1，當放開按鈕時，數碼管的計數保持不變；開始時數碼管的計數為0，當數碼管的計數達到15(即16進制的F)時又重新從0開始計數。系統軟件的設計采用Keil軟件完成，編譯連接之后得到可執行的hex文件；系統硬件的設計采用Proteus軟件完成；軟硬件的協同仿真是在Proteus中加載hex文件進行精確計數的測試。
2 硬件系統的設計
精確計數系統采用LPC2124微處理器作為核心器件，并為其提供了兩組電源分別為3.3V和1.8V。硬件系統主要由以下四部分電路組成：XTAL1和XTAL2兩個端口連接晶體振蕩器組成時鐘電路，RST端口連接一個按鈕組成復位電路物理論文，P0.0-P0.6端口連接一個共陰極的7段數碼管組成輸出電路，P0.7端口連接一個按鈕組成輸入電路論文格式。在精確計數系統中，P0.0-P0.7共8個端口的功能都是GPIO，P0.0-P0.6共7個端口的方向都為輸出模式，P0.7端口的方向為輸入模式[5]。采用Proteus軟件設計的硬件系統原理圖，如圖1所示。
圖1 硬件系統原理圖
3 軟件系統的設計
精確計數系統軟件的設計主要在于對LPC2124微處理器相關寄存器的設置，從而控制數碼管計數的顯示。軟件系統的設計采用Keil軟件完成，并最終得到可執行的hex文件。軟件系統的設計主要通過以下幾個步驟來實現，程序流程圖，如圖2所示。
圖2 軟件系統流程圖
1.初始化系統時鐘并設置相應的寄存器。晶體振蕩器的頻率為10MHz，LPC2124微處理器的時鐘頻率為60MHz，設置相應的寄存器程序如下：
PLLCON=1; //使能PLL
PLLCFG=(60/10-1)|(1<<5); //M=5+1，P=1
2.初始化相應端口的功能為GPIO，設置相應的寄存器程序如下：
PINSEL0=PINSEL0|0xFFFF; //P0.0-P0.7共8個端口功能為GPIO
3.初始化相應端口的方向為輸入或輸出模式，設置相應的寄存器程序如下：
IO0DIR=0x7F; //P0.0-P0.6共7個端口為輸出，P0.7端口為輸入
4.開始計數數碼管顯示0物理論文，設置相應的寄存器程序如下：
IO0SET=0x3F; //P0.0-P0.5共6個端口輸出高電平，P0.6端口輸出低電平
5.循環檢測按鈕是否被按下，并進行相應的處理，程序模塊如下：
void button_test( )
{
int i=0,key;
unsigned charledcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,
0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}; //顯示0-9,A-F的筆段代碼表
while(1)
{
key=IO0PIN&(1<<7); //獲取P0.7端口的電平，即檢測按鈕是否被按下
if(key==0) //按鈕被按下
{
i++;
if(i==16) //計數器加到16
{
i=0;
IO0CLR=ledcode[15]; //清除數碼管上次計數的顯示
}
else
IO0CLR=ledcode[i-1]; //清除數碼管上次計數的顯示
IO0SET=ledcode[i]; //數碼管顯示新的計數
while(1)
{
key=IO0PIN&(1<<7);
if(key!=0) //按鈕被放開
break;
}
}
}
}
4 仿真與結論
精確計數系統軟硬件的協同仿真是在Proteus中加載hex文件進行計數的測試。經仿真測試結果表明：本精確計數系統能夠根據按鈕的按下與否準確進行0到15(即16進制的F)的計數，并通過數碼管進行準確顯示，達到了設計的目標要求。同時，在此基礎之上，可以對系統的軟硬件功能進行擴充，以適用于其他方面的應用。
參考文獻：
[1]韋文祥，朱志杰，車琳娜，郭寶泉.基于LPC2124的一個遠程系統軟件升級方案[J].單片機與嵌入式系統應用,2006,5:46-49
[2]晏五一，朱志杰.基于LPC2124的遠程配電變壓器監測終端設計[J].電力系統，2007, 26(7):31-34
[3]楊校輝.Proteus在ARM系統設計中的應用[J].單片機與嵌入式系統應用,2009,8:77-79
[4]張勇.基于Proteus平臺的32位單片機LPC2114虛擬串口通訊仿真[J]. 集成電路通訊，2008，26(1):8-12
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技師技能考核或鑒定首先應注重的是工作者專業素質――崗位工作能力水平的評價。寫作和提交論文是申報鑒定者應對技能考核鑒定的準備過程，同時是個人技能水平的展示過程。
技術工人的專業工作目的一般要求是：保證生產質量、提高生產率、降低物質消耗――有效益價值核算或向好性預期。憑借論文關于專業工作項目立論確定、技術路線解析、工藝方法選擇、調試過程記錄等的描述，充分顯示工作者的能力水平――專業規范把握、主流技術運用、工藝方法適當、工序工步明晰。
技師論文應該強調較高級工藝性內容，應該是工作技藝和業績展示、以專業文獻范式表述的文章，并不一定要用某效益指標來顯示工作價值。如工藝改進型課題論文，突出的是專業技巧水平；又如新技術應用型課題論文，突出的是對工程新技術或復雜工藝的理解和駕馭能力。
1.強調論文項目的工藝性價值。技能，應理解為專業工作的技能工藝能力。也許是簡稱，總易誤認為技能偏指技術能力，而忽視工藝能力。技術一般是指工業過程的方法論，即一般是可行性確定后在標準化設計前提下選材、加工手段、加工流程以盡可能的高效率獲得目標產品的方法。而工藝，可以理解為加工的“藝術”，強調工作過程中獲得目標產品的技巧性、保障性和完美性。技術工藝能力，可以理解為技術與工藝互滲而形成的知識型、技巧型、成熟型的生產力。
較高級的專業技能型人員的工作，應能體現技術工藝引人入勝的技巧性，工作項目論文也理所當然要求顯示出工藝性價值――論文應顯示出寫作者關于工作項目的基本技術理解能力和工藝質量層次。基本技術能力包括專業理論的引用或引證，工藝質量則涵括改進能力、工作技巧、專業理論與實際的連接和補足能力、安全防護構思能力、提高工作對象商品化的能力。工藝質量直接決定了目標產品的實用性、適用性和市場性。
2.注重專業性表述的標準化概念。技師的基本技術理論理解力是其工作的重要基礎之一，但其工作的方式、目標往往約束了專業理論的擴充速度和應用空間。許多長期在特殊電氣工程崗位工作、工藝經驗豐富的技藝型人員理論水平并不高，但他們的本職工作很出色，工作質量的工藝價值突現。一般認為長期的專職工作經驗中積累著較高的專業工藝悟性。應該看到，高專業工藝性主要表現為相對行業標準、生產規范有很強的理解力，對生產流程有很強的連接、補足、改進的能力。正是高的專業悟性使得技藝型人員與技術設計人員的工作配合相得益彰。
3.把握過程分析的理論深度。一些技師工作項目論文中，用大量篇幅闡述理論的依據――數理公式推導過程或教科書式論說，然后繪出基本原理圖，最后給出相當肯定的可行性結論。必須注意，這種論文往往是有缺陷的――項目的實施有效性沒有表達―作者的操作工藝技能水平得不到顯示。缺少相關工程經驗公式或者經驗系數（理論公式受客觀實際過程條件的約束），易使得項目實施性這一關鍵工藝環節受到鑒定評價者質疑。這類論文的缺陷在論文大辯的有限時間里難以彌補。
4.妥當運用“技術進步手段”、“技術創新理念”、“精湛工藝過程”。機電工程崗位特征――專業智能成分較多，技巧思維保持，非連續性非周期性的操作。視下述工作能力為工藝能力；把握專業標準和規范的運用方法、流暢的專業語言（術語，編程，工程圖，解析圖表等）表述、撰適用的工程文檔、規劃工作技巧和效率。
技術進步：在產業規范約束下，采用現代的、主流的專業技術成果。
技術工藝創新：在產業規范約束下的工作能夠在去除隱患、操作便捷、安全可靠、形式優化、節能提效、減污去噪、降低維護成本、智能化診斷運行等某些方面有顯明的特色成果。
基本完備和適配的資料：是指可以作為施工提綱或設備的檔案基本資料。
二、電學原理在工程運用中的本征性理解
機電技術中的電工技術是關于電能量分配和智能控制的技術，應用電工技術的基礎原理是歐姆定律和麥克斯韋電磁方程組。
1.本征性理解。客觀導電材料上的電量分析應劃分為以電壓（電動勢能信息）為主量的“信息變換及傳遞系統”和以電流為主量的“能量傳輸電路”。控制信息傳遞系統的第一要素是“保證信息的準確”，控制系統傳遞信息不一定依賴固形材料（例如可通過空間電磁場感應傳遞）。
使用電動機為電能耗用終端的設備繼電器線路形式控制電路主要形成運動控制“邏輯、時間、順序”機制，自保、互鎖、延時、中繼等都是形成控制信息的電路。
采用集成運放器為核心的信號電壓調節器主要解決比例（信號放大）、微分（信號即時變化率）、積分（信號的時間積累效應），而整流、檢波、限幅、隔離、跟隨、調零、保護等都是附加電路。
電能量傳輸的第一要素是電路成為回路，依賴有形的導電材料，再者就是能量規模（大小）和傳輸時間可控。因此，控制電路的關鍵功能是信息“變換（如電壓放大器）”和“調節”。
主電路的關鍵功能是能量的“被控”和“驅動”，而反饋電路則是對于完成基本運轉功能的、由基本控制器和驅動器（主電路）組成的開環系統輸出量檢測并形成修正信號的“智能化”部件。
現時的機電“主流技術”指由集成PID運算器件、邏輯運算器件（CPU）及大容量數據存儲器件為核心的控制器運用技術、由可高頻全控大功率無觸點開關元件為核心的驅動器運用技術及由新型傳感器為核心的傳感信號接收變換電路技術。
2.機電能量轉換技術離不開磁材料技術，也離不開磁路分析技術；傳統的磁路材料由于磁傳導敏感于溫度和介質成分，其電氣特性檢定比較困難。但是近些年來，新型合成磁性材料技術迅猛發展，其運用空間（特別是在機電技術領域）急速擴展。
再者，材料科學技術和信息技術是工業技術發展的雙引擎，感知設備運動狀態和形成系統信息的傳感器技術是智能系統的前端。
從對于控制方式本質的理解判斷機電控制技術的發展方向：以一個四端電路（網絡）為例，若以改變激勵能夠實現相應響應，則控制方式可分為：a.電流控制電流（控制機制參數體現為電流放大系數），b.電壓控制電流（控制機制參數體現為轉移電導（跨導）），c.電壓控制電壓（控制機制參數體現為電壓放大倍數），d.電流控制電壓（控制機制參數體現為轉移電阻（跨阻）），實現電能利用的機電設備的電路多以電流為被控量，所以上述a，b兩種控制方式是驅動器電路，c是信息處理電路，d不是機電設備電路優選形式（能量控制信號）。
上述a、b方式分別代表著兩個時代的電能傳輸電路（主電路、驅動器）形式。
a方式中，電流控制電流的中心技術是：實現小電流控制大電流、一路電流控制多路電流。代表器件有三極管和繼電器。
三極管，響應速度高，無動作觸點，但控制電路與被控電路有公共支路，控制量與被控量的高次諧波相互影響或制約，而且可承受功率在瓦特級，一般不符合機電設備功率規模要求。
繼電器（接觸器），以電-磁-力形式驅動開關觸點動作，實現電流的小控大和一控多。但觸點動作時間不準、電弧現象、線圈斷電反電動勢高并形成高頻干擾源、體積大等固有弱點，長期以來被視為“非理想器件”。
b方式是經典控制技術體系中理想的控制方式――信息控制能量。
上世紀后半期，業界使用大功率半控型電子器件晶閘管加之PWM技術的移相觸發器實現有缺陷的“信息控制能量”方式于機電設備能量控制――主要是直流電動機的荷載調速。
上世紀末期大功率全控型電子器件IGBT（一種增強型絕緣柵場效應管器件）的商品化普及，機電設備用全控型的信息控制能量方式成為現實，例如在結構簡單價格低廉的交流電動機實現寬范圍荷載的變頻調速。
3.電氣主流技術發展的瞻望。機電設備機械構件的技術進步程度受制于材料技術發展及其成果的商品化程度。通用機電電工技術范疇的技術開發重點有：
電力電子技術：利用電力電子器件實現工業規模電能變換的技術，是建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科成果。器件以半導體為基本材料，根據器件的特點和電能轉換的要求，開發電能轉換電路，包括各種控制、觸發、保護、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及電路。
電動機技術：強磁材料與低溫環境技術。
虛擬現實技術：軟件型傳感系統分析與儀表。
機電液智能控制技術：機械、液壓、電子融合控制技術使得機器的效率、性能、品質、可靠性等大大提升，如大型工程機械設備、深海或隧道的巨力液壓控制系統。
微機電系統技術：常規電氣系統元器件微型化組件化甚至實現“疊層組件―集成化”，即把微型化的敏感元器件、微處理器、執行器、各種機械構件、電動機、能源、光學系統等都集成于一個極小的幾何空間內，并且能像集成電路一樣大批量、廉價地生產。
電致流體相變技術：電場作用下電流變液（ERF，electrorheological fluid）可在“固”―“液”兩相之間轉換，轉換過程可控而且可逆，轉換時間為ms級，利用其電控力學行為，可以預期得到較之傳統力學元件更為理想的（機―電能量轉換控制的）響應指標。
磁致流體相變技術：磁流變液是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體。在零磁場條件下呈現出低黏度的牛頓流體特性；而在強磁場作用下，則呈現出高黏度、低流動性。磁流變液在磁場作用下的流變是瞬間的、可逆的，而且其流變后的剪切屈服強度與磁場強度具有穩定的對應關系。
硅膠導電與絕緣的智能化控制技術；作為可以在電磁場發揮“柔性”功能的新型器件必將影響機電設備電路構造技術。導電硅膠是具備導電性能的硅膠制品，用于一些電子硅膠產品上發揮開關接通的作用，現時應用于一些電子設備、家用設備、辦公設備中，比如導電硅膠按鍵、電線連接管、影印機滾軸、電纜插頭、連接器襯墊等。
三、要強調通用電學知識與電工新技術運用銜接的工藝能力
機電設備技術標準（國家標準、國際電工委員會文件、超級公司企業標準）的意志和執行能力。標準化是機電設備可靠性的保障。國家標準中對機床的控制方式、接地方式、抗干擾、容錯、機械連鎖、危險部件防護等，作了較完善規定，有效保障了機床的安全可靠運轉。經驗證明，符合標準的機床，故障率較低，反之故障率則高，可靠的保護措施是防止器件和裝置損壞的重要方面。
當前的國家職業技能鑒定技師和高級技師考評體系強調了標準化水平是素質和技術能力的體現。如技術資料規范化編整能力、微機控制應用程序解析能力、逆向工程能力（逆向于在確定材料條件下設計制造的路徑對產品拆解―解析技術工藝特征，提交改進或改性方案，以期獲得結構或功能更優化的產品）、工程數學與物理運動現實的映射解釋能力。
四、提高論文的精致程度和新技術含量的著眼點
篇6
基金項目：本文系鹽城工學院2013年度校級教改研究項目（項目編號：32）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）23-0052-02
“電力電子裝置及技術”是電類專業的一門專業選修課。[1]該課程是在“電力電子技術”課程的基礎上，進一步介紹變流電路的結構、工作原理、功能指標，電力電子實用裝置的構成、基本電量的計算方法和所有裝置需解決的共同技術問題。[2-3]該課程涵蓋知識的內容多、面廣、難度大、實用性強，能培養學生將知識融會貫通，提高學生綜合應用知識解決實際問題的能力。因此，如何從教學內容、教學方法和手段以及考核方式等方面進行改革值得探討。
一、教學內容的改革
1.理論教學內容的改革
該課程的課時數為40學時。由于它是一門應用性課程，因此需要在書本內容的基礎上，緊跟時代前沿，增加一些當今熱門課題的內容，如：電力電子裝置在新能源發電系統和節能環保中的應用等，以便為學生找工作或讀研找課題提供參考。
選用楊蔭福等編寫的《電力電子裝置及系統》作為本課程的教材。[3]由于該教材第1章中半導體電力電子開關器件和第2章高頻開關電源的內容已分別在“電力電子技術”和“開關電源及技術”課程中詳細講述，因此該課程不再贅述。
所選教學內容具體如下：
（1）電力電子裝置及系統概述（2學時）：電力電子裝置及系統的概念；電力電子裝置的主要類型；電力電子裝置的應用概況；電力電子裝置的發展前景。
（2）逆變器（4學時）：逆變器概論；單相和三相恒頻恒壓正弦波逆變器；感應加熱電源。
（3）不間斷電源UPS（6學時）：UPS的功能及原理；UPS的組成和設計（包括蓄電池組、整流器和PFC電路、逆變器、切換電路、濾波電路、旁路控制電源和系統輔助電源、接地裝置、保護和報警系統）；UPS輸出電壓控制。
（4）晶閘管變流裝置（6學時）：晶閘管交流變換器；交流凈化型穩壓電源；晶閘管諧振型逆變器。
（5）電力系統用電力電子裝置（6學時）：電力系統無功補償；電力系統有源濾波裝置；電力系統諧波與無功功率綜合補償；遠距離直流輸電。
（6）電力電子裝置的研制與試驗（14學時）：電力電子裝置研制流程；研究對象的方案論證；主電路設計（包括輸出濾波器、輸出變壓器、緩沖電路、直流濾波電路和主開關器件設計）；控制系統及輔助電源設計（包括抗沖擊負荷電路、調壓環節、過溫保護、輔助電源和驅動電路的設計）；電磁兼容技術和措施；電路仿真；整機調試與電性能試驗；結構設計和例行試驗。
（7）電力電子裝置在當今熱門課題中的應用（2學時）：選擇應用于當今熱門課題的某個電力電子裝置作為教學內容，如：直直變換器在光伏發電系統中的應用、并網逆變器在新能源發電系統中的應用等內容。
2.開設實驗教學內容
為了進一步驗證理論分析，提高學生的實踐能力，應開設一定的實驗教學內容。該課程的實驗教學可以充分利用江蘇省電氣與新能源實驗教學示范中心的新能源實驗室和電力系統無功補償實驗室，完成一些高頻電力電子裝置實驗項目，如：電力系統無功補償、電力系統有源濾波、升壓變換器在光伏發電系統中的應用和并網逆變器在風力發電系統中的應用等實驗項目。
二、教學方法和手段的改革
1.興趣教學，激發學生學習積極性
緊貼社會的要求進行學前教育，把社會的需求和學生學習的需求有機統一，從而激發學生的學習積極性。
學生從高中進入大學后，學習的目標改變了，如果說學生在中小學時是以升學作為他們的目標，那么，進入大學后他們的目標已經轉向了就業。因此，要使學生了解社會對人才知識結構的需求及其變化，使學生意識到該課程作為大四的專業選修課對今后工作以及再深造的重要性，從而使他們一開始就認識到該課程必須學，而且要學得非常好。
第一次上課，在講完電力電子裝置的應用概況后，了解每個學生對電力電子裝置感興趣的應用領域，布置學生通過網絡搜索或圖書館查找其感興趣應用領域的相關資料，并做成PPT，以備上該應用領域課時做報告。此后，每次上課時，先讓對該節課教學內容感興趣的學生用PPT做報告（每個學生報告5分鐘，學生提問2分鐘），講述相應應用領域的研究背景和國內外研究現狀，然后由教師講解具體教學內容。通過該興趣教學的方法，可以激發學生的學習積極性，培養學生做科技報告的能力，為學生畢業設計選題和答辯奠定良好的基礎。
2.提高多媒體教學質量
隨著現代化水平的不斷提高，上課基本都已采用多媒體進行教學。但多媒體課件也不能是黑板板書的簡單復制，最好配以一定的動畫和聲音，以便吸引學生的注意力，調動學生學習的積極性。如：在講解電路工作模態時，采用“動作路徑”的動畫格式，讓學生清楚地看到電流在電路中的流通路徑，更深刻地理解所學知識；學生在下半節課時往往會開小差，注意力不集中，可通過在切換幻燈片時配以一定的聲音，吸引學生的注意力；在講解習題或舉例時，先以某個習題為例進行講解，解題步驟逐步顯示，而不是一下子顯示所有答案，保留了板書的優點，然后總結歸納解題方法，最后再以習題對所述方法進行鞏固。
3.采用仿真輔助教學
用仿真的方法不僅可以初步驗證電路原理和參數設計的正確性，還能仿真試驗極限條件下的特殊情況，從而有效地減少電力電子裝置的設計費用，縮短電力電子裝置的設計周期，優化參數設計，提高裝置的可靠性。常用的電力電子仿真軟件有：Saber、Pspice和Matlab中的Simulink等。以其中的Saber仿真軟件為例對所設計4kW、400Hz的中頻電源進行仿真驗證。學生可以通過仿真進一步加深對理論知識的理解，此外，對較復雜或不易懂的電路可以通過仿真查看電路各點的波形反推電路工作過程，從而掌握電路的工作原理。
三、考核方式的改革
該課程采用小論文的考核方式。考核的總成績包括平時成績（20%）、平時PPT報告成績（30%）和小論文考核成績（50%）。其中，平時成績包括學生的出勤和平時作業；平時PPT報告成績主要是檢查學生對電力電子裝置感興趣應用領域相關知識的預習情況，考核學生運用Powerpoint軟件制作PPT的能力、口頭表達能力和回答同學提問時的應變能力；小論文考核成績主要包括測試學生書寫小論文的能力（包括中英文摘要、引言、正文、結論和參考文獻）、利用word軟件書寫小論文和排版的能力。小論文要求學生從電源設計領域、電機調速用電力電子裝置、電力系統領域、汽車電子領域、綠色照明領域、新能源開發領域和其他與電力電子裝置相關的領域中選擇1種領域撰寫。此外，要求寫相同領域小論文的學生相互商量各自研究方向，確保每個學生的小論文題目和內容不雷同。通過上述小論文考核，杜絕了學生相互抄襲小論文的現象，學生在選題上發揮了主觀能動性，選題范圍比較寬。學生在查閱資料完成小論文的過程中，了解了國內外電力電子裝置相關領域的國內外研究現狀，初步掌握了電力電子裝置主電路設計、控制系統設計、仿真及結果分析這一流程。
四、結束語
近年來，我們緊跟時代前沿，及時更新“電力電子裝置及技術”課程的教學內容，在實際教學中采用興趣教學、高質量的多媒體教學和仿真輔助教學的教學方法，采用“一人一題”的小論文考核方式，對“電力電子裝置及技術”課程進行了一系列改革，取得了良好的教學效果，得到了學院領導和學生的一致好評。
參考文獻：
篇7
0.引言
作為全國最高規格的學生電子類競賽，全國大學生電子設計競賽一直引導高校在實驗教學中注重培養大學生創新能力、協作精神和理論聯系實際的學風。[1]每一屆的競賽都涌現出許多優秀的、動手能力強的電子人才，但另一方面，也暴露了現今高校電子類本科教學的許多不足之處。
在全國大學生電子設計競賽中，參賽的大多是每所高校最具動手能力的學生。但從交作品的情況看，即便是優秀學生，某些學生的電子設計水平還是明顯不足：有的學生拿不出一點成果，既沒有硬件電路，也沒有軟件程序，甚至沒有設計論文；有的參賽學生雖然把一些硬件電路板做出來了，卻因為程序調試不通過，即使設計論文寫得再好，也沒有達到題目的基本要求。而從這些學生的參賽過程，可以分析其在電子設計方面存在的主要問題。
1.知識面窄
面對競賽題目，方案選型、實際產品制作，學生表現出知識面非常狹窄，思維不夠活躍，不能夠提出多種設計方案來選擇。根本原因在于學生甚至個別教師，在教與學過程中都過于注重教科書的個別經典案例，而對實際應用、設計思路卻知之甚少，導致面對設計題目時不知所措。論文大全。
因此，電子專業教學中就要加入大量的關于電子設計、應用的內容。應該在保證基礎知識的前提下，適當剔除對實際應用意義不大而偏重理論研究的內容，將這些內容留給考研學生或研究生學習。另外，集成技術和芯片封裝飛速發展，要求我們在教學過程中強調基本原理、基本分析方法的同時，增加新器件和專用集成電路內容，使基本原理和實際應用有機結合，進而著重分析由功能單元構成的通用集成電路的應用。因此，應該根據社會的需求和電子設計競賽的內容增加介紹一些新集成電路和可編程器件等教學內容。同時，還可以組織開展一些跟電子設計有關的選修課、講座以及技能訓練活動，以提高學生的專業水平、開拓學生的專業視野。
2.實踐動手能力較弱
部分學生雖然做過相關課程的實驗、實習，但制作實際產品時卻不知從何做起，基本的電子制作技能較差，不能做到布線規范、焊接牢固、懂得排除故障等等。若一個電子設計者不掌握這些技能，那么他不可能把自己的設計成果做成實物來調試，也就不能驗證其設計的合理性。論文大全。因此，這些都是把電子產品付諸實際的基礎技能。而部分學生缺乏技能鍛煉，能力亟待提高。
要解決這個問題，建議壓縮純理論的教學內容，把時間留給學生多做實驗、多做實習、多做電子產品的設計，而且學生要有足夠的時間把這些實踐練習仔細做、重復做。譬如電子工藝實習時，制作電子產品的每一步驟都應該讓學生操作：從電子元器件（包括貼片元件）的識別與檢測，到印制電路板的設計、制作，再到電子元器件的安裝、焊接（包括拆焊），整機調試、測試，最后寫出總結報告。整個過程缺一不可，而且應該在實習中安排若干件電子產品，讓學生通過這幾件產品把每個步驟都重復幾遍。只有這樣，學生才會練就制作電子產品的功底，在真正設計電路的時候，就會減少因為制作上的失誤而導致調試失敗、產品完成不了的機會。
3.綜合運用知識能力差
一個電子產品的開發，包括方案論證、器件選取、單元電路調試、電路圖的設計、電路板的制作、程序編寫、調試及系統測試等內容。這一方面要求設計者有很強的系統概念，對整個方案的選取有宏觀的把握；另一方面，又要求設計者對每個單元電路有相當的把握。在電子系統的設計中，部分學生會因一個很小的細節問題而導致整個系統最終失敗或開發停滯不前。而另外一些學生，雖然對每個知識點都熟悉，但是多個知識點結合起來，關系錯綜復雜，多個模塊組合成一個系統的時候，駕馭能力明顯力不從心，綜合應用所學知識的能力不強。論文大全。
學生出現此問題，歸根結底是因為他們缺乏電子設計的鍛煉。所以，可以改變以理論帶動教學的傳統思維，嘗試以典型產品來帶動電子技術理論課程的教學，能使理論與實踐結合，提高教學效果。譬如以電子時鐘作為主題，當學生學習數字電子技術時，教師引導學生利用數字集成電路芯片設計一款電子時鐘；當學生學習單片機技術時，教師引導學生采用軟件和硬件相結合的思想重新設計一款電子時鐘，用與之前完全不同的電路結構實現同樣的功能；隨著課程的繼續，在基本的電子時鐘的基礎上逐步加入鬧鐘、整點報時、語音報時等等功能。用這種方法推廣到以多個典型產品來帶動教學，學生就既能掌握到理論知識，又能掌握到設計技術，更對基本的電子產品爛熟于胸，這不止對其比賽，對其以后的工作或深造也是極為有利的。
4.眼高手低
全國大學生電子設計競賽極能檢測學生的電子設計功底。若學生在課外不花大量時間浸在電子設計的世界中，很難鍛煉出設計實際產品的能力。很多學生在校學習過程中，老師布置的作業、實驗、實習、小設計等都能很好地完成，考試也能高分通過，就覺得自己能自如地參與競賽。但實際上，在有限的四天三夜的競賽時間里，真正能踏踏實實做出實物，調試成功的卻鳳毛麟角。這反映出學生缺乏對自身能力的審視，眼高手低。
針對此情況，可以開展校內電子設計大賽，這樣既可形成學習氣氛，提高學生的實際動手能力，讓學生有審視自身能力的機會，也可為學生提供施展才能的空間，為更多的優秀學生脫穎而出創造條件，更能為全國大學生電子設計競賽選拔優秀學生。其次，建立電子設計競賽訓練中心，定時開展課外活動，讓學生在教師的指導下根據自己的興趣，自己或組隊選題、設計，進行電子制作，培養學生自主學習和合作能力。
5.結束語
“重理論輕實踐”一直是高等教育中的問題。[2]大學生電子設計競賽再一次證實了問題的存在，也正在促進各大高校的教學改革。而教學改革又會提高競賽的水平。競賽與教改，必將互相要求、互相促進，共同為培養優秀的電子人才而持續發展。
【參考文獻】
[1]侯蕊,劉國通.電子設計競賽對高職實踐教學改革的啟發[J].中國電力教育,2009，（147:145-146
篇8
一主要教學內容
控制系統的最終對象就是電機。對于電機來說，主要是啟動、制動、正反轉控制。可列舉洗衣機的工作情況。引出問題：在生活中見到的啟動控制有哪些？引導學生思考：比如在大眾實習的生產線上都有哪些方式的啟動？結合學生所說的啟動現象，讓學生給不同的啟動控制起名字。再由教師總結具體啟動控制的方式分類，及優缺點。異步電機按照內部轉子結構不同分為鼠籠式和繞線式。工程實際多數使用鼠籠式，所以為教學重點。1.鼠籠式異步電動機直接啟動控制1）點動控制舉出生活中，機床中點動控制的例子。機床對刀等等。可舉例畢業時裝訂論文前，裁剪論文尺寸時對刀，就是點動控制。由于控制線路簡單，可直接要求學生根據控制原理圖，分析控制過程。2）連續運行控制引出問題：點動控制應用在啟動控制電路有什么缺點嗎？提示：按鈕和開關的區別。引出在實際生產中，往往要求電動機實現長時間連續轉動，即所謂的長動控制。根據電路以及長動控制的概念，引導學生總結出自鎖的概念，并指出電路圖中哪里是自鎖環節。3）給學生幾分鐘理解并記憶自鎖的概念，可找學生按照自己的理解說出自鎖的概念。強調這是考試必考內容，以及今后學習編程必有的環節。引導學生分析工作過程，學生分析講解啟動控制過程，教師總結。4）提問電路中需要加幾種保護？又由什么電器實現保護？（復習第一章內容）短路保護：短路時熔斷器FU的熔體熔斷從而切斷電路，起保護作用。電動機長期過載保護：電動機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸點斷開使控制電路斷電。（強調短路電流與過載電流的區別？）欠電壓、失電壓保護：通過接觸器KM的自鎖環節來實現。2.鼠籠式異步電動機降壓啟動控制引出問題：實際啟動時，往往要用降壓啟動，為什么？學生隨意回答。教師給予鼓勵并總結。電動機直接啟動時，定子啟動電流約為額定電流的4～7倍。這個是不可避免的。過大的啟動電流將影響接在同一電網上的其他用電設備的正常工作，甚至使它們停轉或無法啟動，根據歐姆定律，想要降低電流，負載不變，唯一方法就是降低電壓。因此往往采用降壓啟動。再次引出問題：讓學生大膽猜想，分析降壓啟動的方法？提示學生把這個問題聯想到簡單的物理電路中，你能想到的降低電壓的方法（基礎知識教學）？教師根據學生所回答的內容，（串聯分壓，變壓器等等）總結出主要內容。鼠籠式異步電動機常用的降壓啟動方法主要有：1）定子串電阻降壓啟動控制電路2）自耦變壓器降壓啟動控制電路3）Y-降壓啟動控制電路前二種降壓啟動的方式學生們較好理解。可以以一張原理圖作為重點，另一張控制原理圖讓學生獨立分析。但是對于第三種教學過程需要慢一些。有必要帶領學生復一電工基礎，講負載星形連接、三角形連接的基礎知識，并在黑板上畫出二種連接的電路，分析電壓與電流的關系，讓學生指出，哪種連接方式下電壓大？降壓啟動先后連接順序應該是怎樣的。三種方法每部分都可以讓學生根據原理，獨立分析講解電器控制原理圖，為今后閱讀分析電路做準備。可以分組討論，讓學習好的學生幫助理解較慢的學生，帶領落后的學生慢慢學會閱讀和分析電路圖。沒有必要由教師一步步講解，教師主要指導，引領，鼓勵學生獨立完成分析。講解后，讓學生總結出每種方法的優缺點。
二教學反思
篇9
本論文主要證明在RC電路放電時電壓隨時間的變化關系實驗.
在RC電路中，當電容兩端有電壓時，關閉開關，電流通過電阻，此時電路中電壓隨時間的變化成何種規律。作者在一本教科書中發現前人已經得出結論，電壓與時間的關系式是.作者通過實驗測量出5個時間點的電壓值與在相同時間點的理論值相比較，看兩者是否接近或相等。
2設計原理及方法：
2.1RC電路放電原理：
電路的過渡過程是指從一種穩定狀態轉到另一種穩定狀態所經歷的變化過程，其變化十分短暫而且是單次變化過程。對時間常數τ較大的電路，可用慢掃描長余輝示波器觀察光點移動的軌跡。對時間常數τ較小的電路，必須使這種單次變化的過程重復出現。為此，我們利用NE555方波發生電路輸出的方波來模擬階躍激勵信號，即令方波輸出的上升沿作為零狀態響應的正階躍激勵信號；方波下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵信號，選擇方波的重復周期遠大于電路的時間常數τ，就可以觀測電路的過渡過程.
在階躍信號下，RC-階電路的零輸入響應和零狀態響應分別按指數規律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數τ.
2.2時間常數τ的測定方法：
⑴根據-階微分方程的求解得知
（1）
方程⑴為電容放電過程方程，其中U是放電前電容兩端的電壓.
當t=τ時，U0＝0.368U.此時所對應的時間就等于τ。其零輸入響應的波形如圖1測試電路如圖2⑴所示.
⑵由零狀態響應波形增長到0.632U所對應的時間就等于τ。其測試電路及波形如圖2⑵和圖3所示.
⑶微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的應用電路，它對電路時間常數τ和輸入信號的周期T有著特定的要求.
RC串聯電路，如果滿足τ＝RC<<T/2（T為方波脈沖中的重復周期），且由R端作為響應輸出，這就成了一個微分電路.
（2）
由式（2）可知：電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正比，電路如圖4⑴.
將圖4⑴中的R與C位置調換一下，即由C端作為響應輸出，且當電路參數的選擇滿足τ＝RC>>T/2條件時，則稱為積分電路.
（3）
由式(3)可知：電路的輸出電壓與輸入電壓的積分成正比，電路如圖4⑵.
2.3實驗儀器與軟件介紹
聲卡是多媒體技術中最基本的組成部分，是實現聲波／數字信號相互轉換的一種硬件.在一塊聲卡上有晶振，AD/DA轉換芯片和數字處理芯片及其他輔助電路.因此，它可以作為數據采集卡使用，不過被采集號的頻率被限制在音頻范圍之內.設定了采集頻率，采樣位數，緩沖區大小之后，再利用聲卡的DMA方式進行數據采集工作。利用LabWindows/CVI環境下，借助硬件驅動程序對聲卡的采集頻率，采樣位數，緩沖區大小等分別進行控制，根據用戶的需要調整波形顯示，進行波形分析，從而構成功能強大的虛擬存儲示波器.
CoolEdit軟件與外電路是通過聲卡的連接,當外電路的開關關閉再打開,在CoolEdit軟件的界面會顯示出電壓與時間的關系圖形.將圖形剪切下來,與.mav的文件形式儲存起來.
MATLAB是數學軟件,主要用于對圖象的研究,精確度較高.
2.4實驗設計方法
（1）設置聲卡
①打開聲音高級控制.
圖5
②選擇錄音屬性，打開錄音音量控制面板，將輸入方式選成Line。
③關閉不必要的聲音特效，以免左右聲道互相干擾。
④如果無信號時背景噪聲較大，可以嘗試將一些選項靜音，特別是CD音頻。
⑤調整輸入和輸出的平衡，可借助示波器部分和信號發生器部分實現。
這時信號是從LineIn口輸入的.在輸出音頻信號時,輸入口是沒有信號的.
如果使用其他聲卡,可參照以上步驟設置.注意使用萬能聲卡驅動程序或自帶驅動程序,不要使用Windows帶的驅動程序.如果仍無法正確工作,可換一個驅動程序試試.可能出現的情況:
a聲卡上沒有LineIn口,只有MIC口,在一些廉價主板集成的聲卡上會有這種情況,因為MIC口通常是聲道,也就是示波器只能單蹤工作.
b打開信號發生器,示波器上同時顯示波形,這是輸出反饋到輸入端造成的,可修改各項設置.
(2)在實驗線路板上選取R=5kΩ,C=10μF組成如圖2所示的RC充放電電路.NE555信號發生器輸出的方波信號電壓U=1.5V,頻率f=1kHz,將自制電纜線Φ3.5立體聲插頭插入聲卡的LineIn,另一邊接到實驗線路板上的激勵端口所在位置.
(3)在虛擬示波器上觀察激勵與響應的變化規律,來測時間常數τ,通過調整虛擬示波器界面上的增益、時基和網格按鈕,可清晰地觀測RC的響應曲線,并可計算出時間常數τ.對于R=5kΩ,C=10μF的RC響應曲線如圖6所示.
圖6
(4)適當地改變電容或電阻值,觀察波形變化情況,記錄觀察到的現象.
①選取R=10kΩ,C=10μF,觀察并繪制響應的波形,繼續增大C之值,定性地觀察響應的影響.
②選取R=15kΩ,C=20μF,組成如圖4(1)所示的微分電路,在同樣的方波激勵信號作用下,觀測并繪制激勵與響應的波形.
3數據分析電壓時間
實驗所測得電壓隨時間變化曲線如圖7
4實驗結果分析
①通過計算在相同時間點電壓理論計算值與電壓實際測量的結果的比例進行比較,我們可以發現相同時間的電壓比值幾乎相等,作者在通過改變R與C的值發現相似的結論,由此可以證實前人研究.
②本實驗精確度較高,但難免有誤差的出現,首先在截圖時,很難從電壓最大值開始截取;其次在用MATLAB對圖形進行處理時,很難在特定時間內找到所對應的電壓值點,作者因此選取在此附近的點,由此產生的誤差可達到萬分之一.而且用聲卡測試儀器時,難免有噪音的的影響.
③聲卡測試儀器的優點:可以將電路與計算機連接在一起,并截取錄音,傳送給計算機處理.
聲卡測試儀器的局限性:容易受外界環境及本身其他的功能影響.
5結束語
本實驗室屬于計算機應用實驗，難度較高。實驗要求會使用CoolEditPro2.0，MATLAB6.1等軟件,熟悉聲卡的原理，計算機基本知識及物理原理等等.在此應該特別感謝魯曉東老師,胡依杰同學及費芬同學對我的幫助,他們幫助我找到很多關于這方面的資料.在此次實驗中證實前人已經得出的RC電路放電電壓變化規律，即電壓與時間的關系式結論.
篇10
(1)伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個電壓表和一個電流表來測待測電阻,因為電壓表也叫伏特表物理論文,電流表也叫安培表,因此,用電壓表和電流表測電阻的方法就叫伏安法測電阻。它的具體方法是:用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流I,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓U,則可以根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值RX。最簡單的伏安法測電阻電路設計如圖1所示,
用圖1的方法雖然簡單,也能測出電阻,但是由于只能測一次,因此實驗誤差較大,為了使測量更準確,實驗時我們可以把圖1進行改進,在電路中加入滑動變阻器,增加滑動變阻器的目的是用滑動變阻器來調節待測電阻兩端的電壓,這樣我們就可以進行多次測量求出平均值以減小實驗誤差,改進后的電路設計如圖2所示。伏安法測電阻所遵循的測量原理是歐姆定律,在試驗中,滑動變阻器每改變一次位置,就要記一次對應的電壓表和電流表的示數,計算一次待測電阻Rx的值。多次測量取平均值,一般測三次。
(2)伏阻法測電阻
伏阻法測電阻是指用電壓表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和串聯電路中的電流關系,如圖3就是伏歐法測電阻的電路圖,在圖3中,先把電壓表并聯接在已知電阻R0的兩端,記下此時電壓表的示數U1;然后再把電壓表并聯接在未知電阻Rx的兩端,記下此時電壓表的示數U2。根據串聯電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果將單刀雙擲開關引入試題,伏阻法測電阻的電路還有圖4、圖5的接法,和圖3比較,圖4、圖5的電路設計操作簡單物理論文,比如,我們可以采用如圖5的電路圖。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電壓Ux。故有:。同學們可以試一試按圖4計算出Rx的值。
(3)安阻法測電阻
安阻法測電阻是指用電流表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和并聯電路中的電壓關系,如圖6是安阻法測電阻的電路圖,在圖6中,我們先把電流表跟已知電阻R0串聯,測出通過R0的電流I1;然后再把電流表跟未知電阻Rx串聯,測出通過Rx的電流I2。然后根據并聯電路中各支路兩端的電壓相等以及歐姆定律的知識有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
顯然,如果按圖6的方法試驗,我們就需要采用兩次接線,可能有的同學怕多次拆連麻煩的話,那我們還可以將單刀雙擲開關引入電路圖,這時我們可以采用如圖7的電路設計。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電流I0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電流Ix。通過計算就有:。
以上三種測電阻的方法是最簡單的測電阻方法,也是必須掌握的方法,大家會嗎,除此以外,還有常用的易于學生理解的測電阻的常用方法嗎?當然還有:
二、特殊方法測電阻
(1)用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
或者
用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值,我們也可以采取以下方法:
1.如圖8所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電壓表測量出電源的電壓U,根據串聯電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:。
2.如圖9所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出電源的電壓U,當滑動變阻器的滑片滑至a端時物理論文,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,根據串聯電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:
(2)用電流表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
如圖10所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電流表測量出Rx和R滑串聯時的電流I1,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電流表測量出Rx單獨接入電路時的電流I2,因為電源電壓不變,可以得到:,故有:。
(3)用等效法測量電阻
篇11
高頻電路部分在第一步中以接觸為主，建議學生利用現有的功能模塊或設備進行集成設計實現。通過功能指標的分析與計算，對功能模塊或相關設備進行選型。而要實現這一點，必須引導學生深入了解相關高頻電路的基本原理與分析計算，這不僅可以加深他們對概念和原理的理解，而且能夠鍛煉他們的電路分析能力，知識面也得以擴展。案例1:一個小組的學生提出了車輛智能防盜報警系統的想法，考慮到這個題目比較復雜，涉及單片機、傳感器、無線傳輸等，包含了數字電路、高頻電路、單片機程序設計。因此，經過討論后確定第一步只實現一個簡化版的系統，不進行高頻電路相關部分的設計，采用手機來實現無線傳輸模塊，傳感器初步只選用一種。在第一步中，學生集中精力做好兩件事，一件就是了解清楚無線數據傳輸的基本原理和分析指標參數，另一件則是學習單片機電路設計及其編程。通過第一步的完成，學生基本具備設計實現完整防盜報警系統的能力，而且在更高的基礎上，他們也發現原來想法的不足，進一步完善了整個系統的構想。第一步的選題設計不僅奠定了必要的理論基礎和技能，獲得一些電路的設計實現經驗，更重要的是第一步的成功能夠激發學生極大的熱情，從而奠定良好的心理基礎，使他們對電子設計有了充足的信心，克服對高頻電路的畏懼心理。這些都為第二步的選題實現提供了條件和基礎。第二步選題基本都是由學生提出，教師主要是幫助他們完善，其中側重引導學生進行高頻電路的設計，注意納入與課程內容聯系緊密的電路或模塊。因為要進行高頻電路的設計，不僅需要指導學生深入掌握課程內相關電路的原理和分析，往往需要指導他們查閱更多更深入的高頻電路資料，了解一些新器件的情況。通過第二步的學習與實踐，學生對課程知識的理解和掌握會有飛躍性的提高，能夠達到實際應用的地步。第二步實現的是完整系統，其價值和意義相對較大，這一步的實施盡可能將其納入到學校的創新實踐平臺，推薦學生參加各種電子設計競賽，或者申請創新基金項目資助，以獲得更廣的關注和更有價值的成果。因此，第二步選題中教師的另一個重要任務是幫助學生選擇合適的參與機會，并且根據競賽或申請項目的要求，適當修改或完善選題。例如案例1的學生在完善選題后，選擇參加了“三知杯”全國大學生電子制作邀請賽，并且獲得了一等獎。
在選題設計和實現過程，貫徹了科學指導思想，采取的指導策略為:邊學邊做，以用促學，學以致用;打破常規教法，培養能力素質;借鑒科研經驗，培育創新思維。參與創新實踐活動學生的學習狀態明顯有別于班上其他學生，一方面他們對課程的學習興趣濃厚，學習動力很足，另一面創新實踐選題給了他們一定的壓力，為完成選題他們表現出很強的學習主動性和積極性。鑒于這種情況，結合完成選題的需要，采用了一些非常規的教學方法，指導他們進行課程相關內容的學習，同步開展知識學習和能力素質培養。案例2:一個實踐小組選擇了寬帶頻率綜合器的設計和實現，這是學生與教員交流后，從現有電子設備中發現的一個有價值的選題。這個選題與高頻課程內容緊密相關，也是一個難度較大，富有挑戰性的問題。教材雖然有頻率綜合器的一些基本介紹，但是不屬于大綱講授內容。首先指導學生課外自學了這部分內容，掌握頻率綜合器的基本原理和概念。再指導學生檢索文獻和查閱書籍，了解現有的各種頻率綜合器設計方法，理解設計的指標要求。在此基礎上認真思考，共同討論可行方案。理出其中的技術難點，再針對難點進一步深入研究，提出好點子或想法，最終形成完善的基于DDS芯片AD9959的構成方案。電路布板設計和電路調試的難度更大，遇到的問題更多。面對困難，鼓勵學生堅持不懈地鉆研，借鑒文獻資料上其它電路的解決思路和辦法，提出新解決方法，不斷改進，不斷測試和實驗，最終制作出成功的電路。
從案例中體現出了與常規課程教學不同之處:(1)課堂聽課與課外自學相結合選題所涉及的內容按教學計劃不一定講到，為了按時完成選題，實踐小組的課程學習不能按部就班，除了正常聽課外，對所涉及的內容還需要指導他們提前學習，但是又不可能有充裕時間進行正常教學，因此鼓勵他們自學，主動擴展知識面，養成良好的自學習慣和自學能力。(2)以相關知識點的學習為突破口要完成選題任務，學生在課程學習中獲得的理論知識無論深度還是廣度都不夠。但是學生的學習和訓練任務重，時間有限，因此，指導學生學會在有限的時間內快速獲取所需信息，高效率地掌握所需的知識和理論，就顯得尤其重要了。遵循以用優先的原則，指導學生梳理出所涉及的未學過的知識或理論，將注意力放在其中要用到的關鍵性的專業知識和理論的學習上，在掌握相關知識點后，即可馬上開展選題設計和實現，邊學習邊實踐。這種目的性很強的學習方式，不僅效率高，與實踐相結合的學習效果也很好。此外，為了快速查閱和收集信息，指導學生掌握必要的查閱文獻資料的方法和手段。(3)追溯原創思想，培育創新思維創新實踐活動其核心和內涵是創新，培養學生的創新思維和創新意識是最主要的一個目的。在創新實踐過程，以前人的原創思想來激發學生創新思想。高頻課程中的各經典電路本身就是一個個創新的結果，包含了許多原創思想。指導學生不能僅停留在學習知識的層面上，更要深入體會課程中的創新思想。通過我們的介紹和學生主動追溯原創思想，引起學生的思考，學會運用創新思維進行選題設計和實現。有意識在生活、學習和工作中發現問題和提出問題，學會從樹上掉下來的蘋果想到引力問題，學會以新思路解決問題。(4)在研究和解決問題中學習選題的完成就是一個個問題的研究和解決的過程，這與科研的過程并無二致，因此，以科研為鑒，指導學生學會如何研究和解決問題，學會如何在其中學習和鍛煉，從中培養他們的鉆研精神和科研素質。開展創新實踐活動，除指導學生掌握一些必要的理論知識、軟件設計、儀器使用外，注重引導他們了解和接觸一般的科研方法和過程，讓他們學習采用這些方法開展設計研究。包括在任務開展前通過文獻資料進行技術現狀了解，對現有設計方法的利弊分析，再進行自主的創新設計，以及電路實現和調試遇到難題，進行獨立思考和提出解決方案等。學生能夠初步掌握和應用這些科研方法，對他們的各種設計研究有很大幫助，對他們今后的工作和深造也很有益。(5)多學科知識的學習與應用多數學生的選題都有多學科知識綜合應用的特點，高頻電路僅是其中一部分，往往會涉及數學、物理、計算機、機械設計、自動控制等其它學科的相關知識和理論，這其中又有相當一部分的知識和理論并未學過，因此，指導學生進行多學科知識的學習也是很重要的環節。對學生的指導依然遵循前面(1)和(2)條原則，圍繞所涉及到的知識點，指導學生收集資料，以自學為主進行學習，邊學邊實踐。比較深入的理論和知識則需要向相關領域的專家和教員請教，開放式指導是多學科知識學習的一個特點。多學科知識綜合應用能力是科研創新能力素質中的重要元素，因此必須重視對學生的多學科知識綜合應用能力的培養。多學科知識的交叉應用一般都較難，對于初次接觸的學生，這方面不宜過難，以嘗試和鍛煉為主。在方案設計中，協助學生想辦法降低實現難度，盡量采用常規的設計和制作方法，提高可實現性。(6)總結提煉成果，鍛煉科技寫作能力對成果進行總結和提煉，撰寫技術總結報告和學術論文，申請專利，這是科研創新很重要的一環。由于學生在理論基礎和科技寫作能力方面的不足，在學生的創新實踐活動中往往被忽視。但是在國際知名大學中本科學生寫出高水平論文的報導屢見不鮮，因此，培養學生善于總結和提煉成果，善于寫作的能力是很有必要的。在完成選題后，我們指導學生就其中創新性比較強的部分進行提煉和理論升華，申請專利或者寫成論文在學術期刊發表。例如案例1的實踐小組申請并且獲得了1項專利，案例2的實踐小組在學術期刊上發表了3篇論文。
通過合理的選題、科學的指導，所指導學生多數能夠出色完成選題。從教學效果來看，學生對高頻電路從最初的畏懼、躲避，變得樂于其中，能夠熟練掌握高頻電路的設計和實現方法，電路設計能力得到極大提高。就課程的考試成績來看，參加創新實踐活動的學生也要遠高于其他同學。對這些學生進行了追蹤了解，他們在之后其他課程的學習中同樣表現得比其他同學更為優秀，畢業時獲得優異生的比例也更高。從創新實踐效果來看，所采取選題引導和科學實踐指導方法符合學生的實際情況，科學有效地培養了學生的創新實踐能力。把他們從新手變成了充滿信心、能力素質高的優秀學生。參加各類電子設計競賽都獲得了不同等級的獎項，并且有的實踐小組獲得了省級或校級的創新基金項目資助。
作者：黃春琳 陸珉
篇12
2.1以多媒體技術進行輔助教學，以形象代替抽象
近年來，射頻電路應用的頻率越來越高，為適應現代通信技術發展的需要，讓學生了解高頻電子通信技術在工業生產領域的應用現狀和發展趨勢。教學過程中，使用多媒體手段進行輔助教學，將教材中的圖形、文字、公式及推導過程形象的展示在課堂上，以取得更好的教學效果，同時，對重點、難點部分設計生動的Flas演示，便于學生對內容的理解和提高學習興趣。在課堂上使用ADS等軟件，對相關章節涉及的實驗進行現場演示，直觀地反映電路的工作原理，讓學生更加形象地掌握電路的工作原理和工作過程，使學生對整個電路有更加深刻的認識。以形象代替抽象，提高了傳統教學方法及手段難以達到的教學效果。
2.2通信電子電路課程設計
課程設計是繼理論教學和實驗教學之后的又一個重要的實踐性教學環節，它的任務是在學生掌握電子技術基礎知識與單元電路的設計能力之后，利用Multisim、ADS等EDA軟件讓學生綜合應用通信電子電路知識進行高頻通信系統電路的仿真設計、安裝和調測，提高綜合應用知識的能力。在理論課程教學期中考試完成以后，引導學生在教師的指導下，自主選題、自主設計來完成，設計過程中要進行數據分析處理和撰寫總結報告等工作，不斷提高同學的自我學習能力、團結協作能力和組織實施能力。具體做法是：（1）自主選題（3名學生自由組合為小組），利用Multisim、ADS等EDA軟件對選題進行調研、分析和設計，并利用軟件仿真得出較為合理的參數和結果；并用實驗完成選題的設計要求，形成創新性作品。（2）學生根據選題任務書撰寫論文。（3）教師根據創新性作品完成情況、論文評定給出成績，成績計入學期總成績。（4）選拔部分能力較強的學生設計制作實際電路，為參加課外科技創新活動做準備。
3理論課程中軟件實驗環節建設
通信電子電路理論課程配有相應的硬件實驗課程，該課程傳統開設的實驗內容以單元電路的驗證為主，且實驗條件有限，學生的主觀能動性沒有充分發揮。鑒于目前射頻電路的應用越來越廣泛，我們對課程進行改革，加入軟件實驗環節，讓學生利用ADS等軟件完成射頻通信電路的設計、仿真和測試，對一些新技術、新器件，及硬件實驗無法進行的實驗內容，可以利用仿真軟件及時的跟蹤、了解、學習使用。提高其綜合應用和動手實踐的能力。如軟件實驗之一“射頻寬帶放大器的設計與仿真”，我們進行了直流分析、設計偏置電路、電路穩定性設計、輸入匹配設計、匹配網絡的實現和原理圖仿真等內容。在2.45GHz處，增益為14dB，噪聲系數小于0.7dB，整個電路無條件穩定，實現射頻寬帶放大器的設計。通過射頻寬帶放大器的實驗，使學生對理論知識有了更深刻的認識，并鍛煉學生的實踐動手能力，達到了預期的效果。
4促進教學團隊的建設
通過“通信電子電路”課程改革與實踐教改項目的實施，不斷吸引教師加入，形成教師團隊，建設一支結構合理、學術水平高、教學能力強的教師梯隊。在完成“通信電子電路”、“通信電子電路實驗”課程的教學、指導電子設計競賽，形成團隊互動，優勢互補、資源共享，提高指導教師的綜合實踐能力，提升競賽成績。
篇13
Knowledge Penetration and Extension of Digital Signal
Processing Theory and Practice Teaching
CAO Xinli， TIAN Yi
（School of Electrical and Information Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430073）
Abstract This paper takes mathematical principles to the domain transform domain digital signal processing when students are learning in a digital filter network for example， correspond by comparing before and after signal processing algorithms and theory on the actual hardware implementation， allows students to easily from the Z transform， discrete Fourier transform learning theory easy to draw circuits and program their hardware implementation is achieved. In the study of digital signal processing algorithms in the process， to students whose mathematical formulas penetration corresponding hardware circuits and structures， can make subsequent DSP applications while learning courses， easy to understand and design. Theoretical and experimental study by personal experience， feel the penetration and extension of signal processing system in the teaching curriculum.
Key words digital signal processing； DSP； course system； penetration
在電子信息工程學科中，數字信號處理的實現和仿真課程已經很好地融合進來。很多高校的信息類專業相繼開設了數字信號處理，DSP應用的相關理論課程，并開設了matlab信號分析與處理等課程設計和實驗。如何在理論和實踐課程教學中完成對數字信號處理知識的滲透于延伸，讓學生更好的認識到數字信號處理技術的理論和實踐和有機結合呢？
1 數字信號處理的作用
數字信號處理是研究把信號用數字或符號表示成序列，通過計算機或通用（專用）信號處理設備，用數字的數值計算方法處理，提取有用信息便于應用的客觀規律性。
在信號處理中，很多信號比如聲音信號，在時域上看是雜亂無章的，沒有任何規律的，當轉化成頻域信號后，很容易看出來信號的相關性質，對信號的處理也更為方便。模擬信號在遠距離傳輸時信號衰減大，且抗干擾能力差；數字信號設備靈活、精確、抗干擾能力強、遠距離傳輸速度快且不失真。
數字信號處理可以將有用信號從雜亂無章的干擾中提取出來，恢復原始信號并可以對其增強。它對聲音，圖像，其他現實中的物理量進行信號調理、信號傳輸、信號接收還原、信號濾波等作用，保證信號傳輸質量，在電信和其它學科中具有重要的意義。
數字信號處理算法是對其離散信號與系統的變換和濾波的理論基礎，在此算法基礎上，用硬件或軟件的方法將其實現，這是整個數字信號處理的過程。下面我們來分析變換理論和具體實現之間的對應。
2 數字信號處理中數字濾波網絡算法原理
在數字信號處理中，以IIR數字濾波網絡為例。對于一個輸入輸出關系已經給定的系統，其系統函數或差分方程已知，可以用不同結構的數字網絡來實現該系統。由Z變換的相關知識，我們可以知道對N階差分方程進行Z變換，得到系統函數的一般表示式：
（1）
如果要設計IIR級聯型數字濾波網絡，就要根據級聯型網絡結構特點，將H（z）變換成級聯型一階節和二階節的形式。
（2）
這樣，就把系統函數分解成了N1個一階節和N2個二階節。有了這樣的結構，就可以得到IIR級聯型網絡方框圖，如圖1。
圖1 IIR級聯型網絡方框圖
3 數字濾波網絡二階節的硬件實現
第二節中是數字濾波網絡IIR級聯型網絡結構的算法原理和系統函數分解公式，那么這樣的數字濾波網絡結構怎樣用硬件實現呢？
從圖1看出，IIR級聯型網絡是由M個二階節組成的，一階節可以看做二階節的特殊情況。在每一個二階節中，有四個加法環節（如圖1中的圓圈標示），有兩個延時單元，有四個標量乘法環節。其中的加法環節和標量乘法器可以有專用數字信號處理芯片中的加法器和乘法器實現，延時單元可以由觸發器實現，比如D觸發器。
現在以一個二階節為例，根據方框原理圖（圖2）說明其硬件構成。
（3）
（4）
所以從到有兩個延時電路——延時一個周期和兩個周期，即為，；兩個乘法電路，；兩個加法電路。用硬件實現如圖3所示。同樣地，從到的電路結構與前面類似，延時電路可以與前面公用。
圖2 IIR級聯型網絡二階節方框圖
圖3 IIR級聯型網絡二階節的硬件實現
4 數字信號處理課程理論與實踐教學的知識滲透與延伸
學生在數字信號處理的理論課程中了解了相關的算法原理后，并和實際的硬件電路實現對應了解，就掌握了從理論到實踐的轉換過程。
所以在講授數字信號處理的每一個知識點時，都應該按照這樣的思想去引導學生：（1）清晰透徹的講授每一章節的離散信號與系統的算法原理，從時域分析到頻域分析，到時頻變換，快速算法，到數字濾波結構及實現。在每一個知識點上，都把相應的數學原理和對應的硬件結構對應起來，使學生了解知識的實際用途。（2）在學生掌握算法原理的基礎上，引導其在相應的仿真工具上進行算法的仿真，得到相應的系數和性能，分析算法的優缺點，并對算法進行改進。（3）根據前面學習的理論算法和硬件實現的知識滲透，使學生能夠快速輕松地選擇相應的數字信號處理器件，實現其算法原理，從而達到理論和實踐的較好結合，使得學生在數字信號處理領域，有了較深入和較高層次的認識，達到學以致用。
5 結論
論文以一個實際的《數字信號處理》教學范例——IIR級聯型網絡結構的原理，說明了教學的順序和層次，從理論知識的學習，到具體實現的滲透，使得學生在徹底掌握理論變換算法的基礎上，更深層次地與實際動手相結合，很好地對學生進行知識的滲透與延伸，在后續的DSP原理與應用，信號分析與處理中可以較為輕松深入地掌握，達到較好的教學效果。
參考文獻
[1] 張洪濤，萬紅，楊述斌.數字信號處理[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.
[2] 吳鎮揚.數字信號處理（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2010.
