电路原理论文范文
时间：2023-03-17 18:12:55
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篇1
引言
开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰（EMD）源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备，则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
本文从开关电源的工作原理出发，探讨抑制传导干扰的EMI滤波器的设计以及对辐射EMI的抑制。
1开关电源产生EMI的机理
数字设备中的逻辑关系是用脉冲信号来表示的。为便于分析，把这种脉冲信号适当简化，用图1所示的脉冲串表示。根据傅里叶级数展开的方法，可用式（1）计算出信号所有各次谐波的电平。
式中：An为脉冲中第n次谐波的电平；
Vo为脉冲的电平；
T为脉冲串的周期；
tw为脉冲宽度；
tr为脉冲的上升时间和下降时间。
开关电源具有各式各样的电路形式，但它们的核心部分都是一个高电压、大电流的受控脉冲信号源。假定某PWM开关电源脉冲信号的主要参数为：Vo=500V，T=2×10－5s，tw=10－5s，tr=0.4×10－6s，则其谐波电平如图2所示。
图2中开关电源内脉冲信号产生的谐波电平，对于其他电子设备来说即是EMI信号，这些谐波电平可以从对电源线的传导干扰（频率范围为0.15～30MHz）和电场辐射干扰（频率范围为30～1000MHz）的测量中反映出来。
在图2中，基波电平约160dBμV，500MHz约30dBμV，所以，要把开关电源的EMI电平都控制在标准规定的限值内，是有一定难度的。
2开关电源EMI滤波器的电路设计
当开关电源的谐波电平在低频段（频率范围0.15～30MHz）表现在电源线上时，称之为传导干扰。要抑制传导干扰相对比较容易，只要使用适当的EMI滤波器，就能将其在电源线上的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内。
要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减性能，则滤波器阻抗应与电源阻抗失配，失配越厉害，实现的衰减越理想，得到的插入损耗特性就越好。也就是说，如果噪音源内阻是低阻抗的，则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗（如电感量很大的串联电感）；如果噪音源内阻是高阻抗的，则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗（如容量很大的并联电容）。这个原则也是设计抑制开关电源EMI滤波器必须遵循的。
几乎所有设备的传导干扰都包含共模噪音和差模噪音，开关电源也不例外。共模干扰是由于载流导体与大地之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的；而差模干扰则是由于载流导体之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。通常，线路上干扰电压的这两种分量是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡，两种分量在传输中会互相转变，情况十分复杂。典型的EMI滤波器包含了共模杂讯和差模杂讯两部分的抑制电路，如图3所示。
图中：差模抑制电容Cx1，Cx20.1～0.47μF；
差模抑制电感L1，L2100～130μH；
共模抑制电容Cy1，Cy2<10000pF；
共模抑制电感L15～25mH。
设计时，必须使共模滤波电路和差模滤波电路的谐振频率明显低于开关电源的工作频率，一般要低于10kHz，即
在实际使用中，由于设备所产生的共模和差模的成分不一样，可适当增加或减少滤波元件。具体电路的调整一般要经过EMI试验后才能有满意的结果，安装滤波电路时一定要保证接地良好，并且输入端和输出端要良好隔离，否则，起不到滤波的效果。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主，在设计滤波电路时可尝试去掉差模电感，再增加一级共模滤波电感。常采用如图4所示的滤波电路，可使开关电源的传导干扰下降了近30dB，比CISOR22标准的限值低了近6dB以上。
还有一个设计原则是不要过于追求滤波效果而造成成本过高，只要达到EMC标准的限值要求并有一定的余量（一般可控制在6dB左右）即可。
3辐射EMI的抑制措施
如前所述，开关电源是一个很强的骚扰源，它来源于开关器件的高频通断和输出整流二极管反向恢复。很强的电磁骚扰信号通过空间辐射和电源线的传导而干扰邻近的敏感设备。除了功率开关管和高频整流二极管外，产生辐射干扰的主要元器件还有脉冲变压器及滤波电感等。
虽然，功率开关管的快速通断给开关电源带来了更高的效益，但是，也带来了更强的高频辐射。要降低辐射干扰，可应用电压缓冲电路，如在开关管两端并联RCD缓冲电路，或电流缓冲电路，如在开关管的集电极上串联20～80μH的电感。电感在功率开关管导通时能避免集电极电流突然增大，同时也可以减少整流电路中冲击电流的影响。
功率开关管的集电极是一个强干扰源，开关管的散热片应接到开关管的发射极上，以确保集电极与散热片之间由于分布电容而产生的电流流入主电路中。为减少散热片和机壳的分布电容，散热片应尽量远离机壳，如有条件的话，可采用有屏蔽措施的开关管散热片。
整流二极管应采用恢复电荷小，且反向恢复时间短的，如肖特基管，最好是选用反向恢复呈软特性的。另外在肖特基管两端套磁珠和并联RC吸收网络均可减少干扰，电阻、电容的取值可为几Ω和数千pF，电容引线应尽可能短，以减少引线电感。实际使用中一般采用具有软恢复特性的整流二极管，并在二极管两端并接小电容来消除电路的寄生振荡。
负载电流越大，续流结束时流经整流二极管的电流也越大，二极管反向恢复的时间也越长，则尖峰电流的影响也越大。采用多个整流二极管并联来分担负载电流，可以降低短路尖峰电流的影响。
开关电源必须屏蔽，采用模块式全密封结构，建议用1mm以上厚度的镀锌钢板，屏蔽层必须良好接地。在高频脉冲变压器初、次级之间加一屏蔽层并接地，可以抑制干扰的电场耦合。将高频脉冲变压器、输出滤波电感等磁性元件加上屏蔽罩，可以将磁力线限制在磁阻小的屏蔽体内。
根据以上设计思路，对辐射干扰超过标准限值20dB左右的某开关电源，采用了一些在实验室容易实现的措施，进行了如下的改进：
——在所有整流二极管两端并470pF电容；
——在开关管G极的输入端并50pF电容，与原有的39Ω电阻形成一RC低通滤波器；
——在各输出滤波电容（电解电容）上并一0.01μF电容；
——在整流二极管管脚上套一小磁珠；
——改善屏蔽体的接地。
篇2
Abstract：Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis，thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed，thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.
Keywords：powernetwork；high_voltagetransmissionline；insulator；typeselection
近几年江苏电网发展迅速，截至2001年底，全省投运的500kV线路3174km、500kV变电站11座。线路使用的绝缘子种类繁多，目前输电线路使用的绝缘子按型式主要分为盘式绝缘子和长棒型绝缘子。下面介绍这2种绝缘子的特点。
1盘式绝缘子的特点
盘式绝缘子按材质可分为盘式瓷绝缘子和钢化玻璃绝缘子。
1.1盘式瓷绝缘子
盘式瓷绝缘子是最早用在线路上的绝缘子，已有一百多年的历史。它具有良好的绝缘性能、抗气候变化的性能、耐热性和组装灵活等优点，被广泛用于各种电压等级的线路。盘式瓷绝缘子是属于可击穿型的，它是采用水泥将物理、化学性能各异的瓷件与金属件胶装而构成的，在长期经受电场、机械负荷和大自然的阳光、风、雨、雪、雾等的作用，会逐步劣化，对电网的安全运行带来威胁。特别是含有劣化绝缘子的绝缘子串发生闪络（由于雷击或污闪等原因）时，可能会使劣化的绝缘子头部瞬间发热爆炸，造成导线落地的事故。华东电网在1996年底的大污闪事故中，500kV系统有11条线路因雾闪发生72次跳闸。其中，3条线路因零值绝缘子爆炸造成导线落地；2条线路多串绝缘子结构中有1串因零值绝缘子爆炸断串。
2000年9月22日，江苏省220kV溧阳变电站220kV旁母、正母瓷瓶发生因大量低值绝缘子的存在而导致的掉串事故。所以劣化绝缘子的检测工作非常重要，前系统停电是较难的，即使线路停电，也无足够的时间和人力进行全线绝缘子的检测工作。因劣化绝缘子的安装位置和分布区域的原因，向来是绝缘在线检测的一个难点。目前常用短路叉法和火花间隙法检测，这些方法易于检测零值绝缘子，测试方法简单，但准确性较低，对低值绝缘子，特别是1串中存在多片低值的情况下，则很难作出正确的判断。瓷绝缘子的老化率随其运行时间的延长而逐年上升。
1.2钢化玻璃绝缘子
钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能，其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等都优于瓷绝缘子。且与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，这样就很容易被发现，无需对其进行绝缘测试。自爆率通常在前3年较高，这与瓷绝缘子相反。数十年的运行和试验数据证明，钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能和较长的使用寿命。防污型玻璃绝缘子为取得较大的爬电距离，只有在伞裙下表面增加数个深棱来实现（由于工艺的原因，无法像瓷绝缘子通过双伞或三伞增加爬距）。当用于粉尘污染较严重的地区，因这种钟罩深棱的伞型自洁能力差、清扫不便，下表面结垢严重，造成耐污闪能力大大降低。从江苏电网运行情况来看，钟罩深棱型绝缘子（包括瓷的和玻璃的）不适合江苏地区这种以粉尘污染为主、污染较重的地区使用，如果使用，应充分考虑其爬电距离的有效利用系数。1999-2002年，江苏省500kV线路污闪跳闸中，只有7%（一次跳闸）是瓷双伞绝缘子，其余都是玻璃绝缘子。这里针对的是悬垂串绝缘子，全省尚未发生过耐张串绝缘子的污闪跳闸。
2长棒型绝缘子的特点
长棒型绝缘子按材质可分为合成绝缘子和长棒瓷绝缘子。
篇3
党的十报告中指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出：“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程，创新人才培养机制，切实落实人才培养中心地位”。当前，高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足，如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订，做了部分课程的教学改革与实践尝试，现与大家交流学习。
一、主要改革内容及实施情况
（一）充分发挥培养计划在引领学生创新能力
在2014级电类学生培养计划修订中，对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。
（1）2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是将“单片机原理及应用”课程（36+20）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验分别独立的两门课程。
在专业核心课中：取消了“船舶通信与导航”课，改列为专业选修课。
在专业选修课中：取消了电子综合设计辅导（2学分、24+8学时、第5学期）课，新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程（1学分、32学时实验、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子技术课程设计”（2学分、2周、第3学期）新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”（1.5学分、1.5周、第4学期）及“数字电子技术课程设计”（1学分、1周、第4学期）课；二是将“单片机课程设计”（1学分、1周、第5学期）改成（1.5学分、1.5周、第4学期）；三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”（1学分、1周、第6学期），新增了“船舶机舱测控系统课程设计”（1.5学分、1.5周、第6学期）。
（2）2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消了“电气工程导论”课程；二是取消了“计算机辅助设计”，新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；三是将“单片机原理及应用”课程（42+16）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；四是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验独立的两门课程。
在专业核心课中：一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课；二是取消了“供配电系统”课程（2.5学分、36+4学时、第7学期），改增为“工厂供电”课程（3学分、40+8、第7学期）；三是将“检测与转换技术”（2学分、26+6学时、第4学期）学分调整为（2.5学分、28+12学时、第4学期）；四是将“自动控制原理”课程（3.5学分、48+8学时、第5学期）学分调整为（4学分、52+12学时、第5学期）。
在专业方向课中：一是取消了“变压器应用技术”课程（2学分、28+4学时、第7学期）；二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”（2学分、28+4学时、第6学期）课；
在专业选修课中：一是取消了6门课程，分别是：信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导；二是新增“电子技术创新实验辅导”（1学分、32学时实验、第5学期）、“新能源技术”（1学分、16学时、第5学期）两门课程；三是将“AUTOCAD”课程（2学分、16+16上机、第5学期）改为实验课程（1学分、32学上机、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“专业综合课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“测控技术课程设计”（1学分、1周、第5学期）及“电气控制技术课程设计” （1学分、1周、第6学期）两门课程。
（3）2014级电子信息工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消“计算机辅助设计”（16+16）课，改成了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论（56）与实验（16） 两门独立的课程。
在专业核心课中：取消了“信息论与编码”（24+8）课程并调整“单片机原理及应用”课程（40+16）到学科基础课。
在专业方向课中：一是在通信系统方向：将“程控交换”（32）课程换成为“移动通信”（22+10）课程；二是在嵌入系统方向：将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”（22+10），新增“ 计算机操作系统”（16+16（上机））及调整来“ 电子综合设计辅导”（16+16）；而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中；三是取消了电子系统设计方向。
在专业选修课中：一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程；二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课；三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子设计方向专业课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“工程训练C”（1周，1学分），调整了“模拟电子技术课程设计”（2周，2学分）、“数字电子技术课程设计”（2周，2学分）、“单片机原理及应用课程设计”（4周，2学分）。
（二）加强几门关键课程的课改示范工作，提升课程在电子能力培养中的关键作用
（1）电子综合设计辅导课程的教改实施情况
电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成（电子装配）“工程训练”和“电子综合设计辅导”（2学分、24+8学时、第5学期）两门课程，并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增，加强设计内容的新型性和实用性，至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”（实验30学时）。
电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低，在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行，重点是训练学生的电子电路焊接技术，为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周，时间上分散进行，历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课，除公选课、选修课形式外，兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节，使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性，一般分为四个阶段：
第一阶段：为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期，以兴趣小组形式进行。内容主要为：焊接技术训练、认识基本元器件（学会万用表的使用）、识图、音频放大电路制作。
第二阶段：电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期，以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量（学习Protel（Altium Designer）软件的使用，学会常用电子仪器的使用，利用波形图分析电路的工作状态，分析能力训练），内容有：简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。
第三阶段：电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路，安排在入学后的第四学期，以选修课的形式进行。内容有：音响电路（含音调电路、功率放大器电路）、隔离放大器电路、充电器电路等。
第四阶段：电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路，安排在入学后的第五学期，以选修课的形式进行。内容有：抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。
（2）单片机原理及应用课程的教改情况
单片机作为电子自动化控制的主要手段，其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程，课程组老师进行了一系列的教学实践，编写了新的教学文件，每年修改电子教案、课件，出版新的教材与实验指导书，不断完善学习资源，实施电子考试等等，为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32，实验改为独立设课，学时为32，课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作，实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。
（3）新增电子技术实践公选课
针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程，从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展，培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力，拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限，使得知识、技术、信息等多方面融会贯通，在还不能完全打破现有教学模式的情况下，以教学实验班的形式增加一个补充教学环节，以音频功率放大器的设计制作为立足点，从应用目标出发搜索知识点，解决技术问题，培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索，在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面，改变单纯死记硬背完成学业的局面，转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识，提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求，适应技能考证的要求，适应用人单位对应用型人才的需求。
（三）编写、修订教材、教案，建立完善教师与学生教学学习资源
编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材；为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等；编写新的教学文件及电子教案、课件等，建立完善教师与学生教学学习资源。
一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导（Proteus仿真版）》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集（一）》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材；二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设，新编了150题左右的作业练习题库；三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件；四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。
（四）加强实践能力培训，提高学生的综合能力
加强实践能力培训，提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。
（1）加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会，每周至少开展一次活动，以加强低年级同学的基础技能训练；二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合，利用各种提高学生能力的资源，充实学生的实践活动；三是培养充实指导教师力量，2014年学院的指导教师队伍扩大至9人，落实了组队学生与指导教师的互选环节，密切指导教师与参赛学生的联系，特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力；四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程，在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求。
（2）重视指导学生、申报专利工作，培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践，指导学生以论文或专利的形式固化研究成果，近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新（电子电气类）项目、国家级大学生创新创业训练项目增加明显。
（3）加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收，成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员，可进行中、高级电工，中、高级维修电工，初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定，为学生培训考评提供了极大的便利。
（4）加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置，以提高毕业设计论文的真题实做时间，现一般是在第7学期初就布置任务，毕业论文答辩分二次进行，在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文，学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。
（五）落实考证考级替代学分考试的制度
落实考证考级替代学分考试的制度，将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。
学院出台了关于《本科生毕业设计（论文）替代管理办法》（试行）的文件，规定了5类学生学业成果（考证、考级、论文、专利、竞赛奖）或经学院本科毕业设计（论文）工作小组认定可以代替毕业设计（论文）的其他成果可替代毕业设计（论文）学分。
二、实践成果
两年间，学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显，取得电子工程师证书30 人；电工证书192人；在大学生电子设计竞赛中，获省一等奖学生为9人，二等奖学生为18人，三等奖学生为21人；在全国（省）飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人，特等奖2人，二等奖9人，三等奖24人。两年间，学生发表电子设计类论文10篇，取得电子设计类实用专利35项。
三、不足分析
一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象，并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降；二是团队精神在学院教改项目中体现不够，大多数教师还是安于老的教学方式，教改积极性不高，大范围的教改项目推进困难。
提高教学质量不仅需要领导重视，更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上，更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标，以社会需求为导向，进一步改革人才培养模式，为社会输送合格的创新创业型应用人才。
参考文献：
[1] 唐树森，李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育，2004，03：44-46.
篇4
1 引言
LPC2124是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微处理器，并带有256KB嵌入的高速Flash存储器和16KB的RAM。LPC2124具有教小的64脚封装，极低的功耗，多个32位定时器，4路10位ADC，PWM输出，46个GPIO以及多达9个外部中断，并且内置了多种串行通信接口物理论文，支持JTAG、ISP、IAP等多种编程方式，使得LPC2124能够适用于工业控制、访问控制、医疗系统以及其他各种类型的应用[1，2]。
Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件，是一款新型的嵌入式系统设计、分析与仿真软件。Proteus软件不仅能够实现数字电路和模拟电路的设计与分析，而且还能够实现微处理器与外设的混合电路设计，可以直接在原理图的基础上进行微处理器的软件协同仿真和功能验证。Proteus软件只带汇编编译器(不支持C语言)，但可以将其与Keil集成开发环境进行联调，达到很好的仿真效果[3，4]。
本文设计的精确计数系统功能为：当按下按钮时，数码管的计数加1，当放开按钮时，数码管的计数保持不变；开始时数码管的计数为0，当数码管的计数达到15(即16进制的F)时又重新从0开始计数。系统软件的设计采用Keil软件完成，编译连接之后得到可执行的hex文件；系统硬件的设计采用Proteus软件完成；软硬件的协同仿真是在Proteus中加载hex文件进行精确计数的测试。
2 硬件系统的设计
精确计数系统采用LPC2124微处理器作为核心器件，并为其提供了两组电源分别为3.3V和1.8V。硬件系统主要由以下四部分电路组成：XTAL1和XTAL2两个端口连接晶体振荡器组成时钟电路，RST端口连接一个按钮组成复位电路物理论文，P0.0-P0.6端口连接一个共阴极的7段数码管组成输出电路，P0.7端口连接一个按钮组成输入电路论文格式。在精确计数系统中，P0.0-P0.7共8个端口的功能都是GPIO，P0.0-P0.6共7个端口的方向都为输出模式，P0.7端口的方向为输入模式[5]。采用Proteus软件设计的硬件系统原理图，如图1所示。
图1 硬件系统原理图
3 软件系统的设计
精确计数系统软件的设计主要在于对LPC2124微处理器相关寄存器的设置，从而控制数码管计数的显示。软件系统的设计采用Keil软件完成，并最终得到可执行的hex文件。软件系统的设计主要通过以下几个步骤来实现，程序流程图，如图2所示。
图2 软件系统流程图
1.初始化系统时钟并设置相应的寄存器。晶体振荡器的频率为10MHz，LPC2124微处理器的时钟频率为60MHz，设置相应的寄存器程序如下：
PLLCON=1; //使能PLL
PLLCFG=(60/10-1)|(1<<5); //M=5+1，P=1
2.初始化相应端口的功能为GPIO，设置相应的寄存器程序如下：
PINSEL0=PINSEL0|0xFFFF; //P0.0-P0.7共8个端口功能为GPIO
3.初始化相应端口的方向为输入或输出模式，设置相应的寄存器程序如下：
IO0DIR=0x7F; //P0.0-P0.6共7个端口为输出，P0.7端口为输入
4.开始计数数码管显示0物理论文，设置相应的寄存器程序如下：
IO0SET=0x3F; //P0.0-P0.5共6个端口输出高电平，P0.6端口输出低电平
5.循环检测按钮是否被按下，并进行相应的处理，程序模块如下：
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}; //显示0-9,A-F的笔段代码表
while(1)
{
key=IO0PIN&(1<<7); //获取P0.7端口的电平，即检测按钮是否被按下
if(key==0) //按钮被按下
{
i++;
if(i==16) //计数器加到16
{
i=0;
IO0CLR=ledcode[15]; //清除数码管上次计数的显示
}
else
IO0CLR=ledcode[i-1]; //清除数码管上次计数的显示
IO0SET=ledcode[i]; //数码管显示新的计数
while(1)
{
key=IO0PIN&(1<<7);
if(key!=0) //按钮被放开
break;
}
}
}
}
4 仿真与结论
精确计数系统软硬件的协同仿真是在Proteus中加载hex文件进行计数的测试。经仿真测试结果表明：本精确计数系统能够根据按钮的按下与否准确进行0到15(即16进制的F)的计数，并通过数码管进行准确显示，达到了设计的目标要求。同时，在此基础之上，可以对系统的软硬件功能进行扩充，以适用于其他方面的应用。
参考文献：
[1]韦文祥，朱志杰，车琳娜，郭宝泉.基于LPC2124的一个远程系统软件升级方案[J].单片机与嵌入式系统应用,2006,5:46-49
[2]晏五一，朱志杰.基于LPC2124的远程配电变压器监测终端设计[J].电力系统，2007, 26(7):31-34
[3]杨校辉.Proteus在ARM系统设计中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2009,8:77-79
[4]张勇.基于Proteus平台的32位单片机LPC2114虚拟串口通讯仿真[J]. 集成电路通讯，2008，26(1):8-12
篇5
现就维修电工职业技师资格鉴定的申报条件、鉴定程序和鉴定内容摘抄如下：
鉴定对象和申报条件：
从事维修电工职业的专业人员，经过规定学时技师资格培训合格，并具有下列条件之一者可申报维修电工技师资格鉴定：
1.取得本职业三级(高级)资格证书后在本职业连续工作4年以上;
2.高级技工学校毕业，并取得本职业三级(高级)资格证书后，在本职业连续工作2年以上;
3.本专业大专以上毕业，并取得本职业三级(高级)资格证书后，在本职业连续工作3年以上;
4.连续从事本职业工作15年以上，并取得三级(高级)资格证书。
知识考试范围：
电子技术：晶体管多级放大电路分析;运算放大器组成的典型线路分析及参数设定;典型逻辑组合电路，时序逻辑电路的分析及设计方法;综合性电子电路的分析及设计方法。
电力电子技术：电力电子器件、晶闸管整流电路、逆变电路基本概念。
电气自动控制技术：自动控制基本原理;双闭环直流调速系统工作原理和参数设定;常用传感器工作原理及检测电路分析;复杂设备电气系统安装、调试知识及电气检测与诊断技术。
可编程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，进行程序设计;用plc控制生产工艺流程的步骤及设计方法;将继电气线路改造成用plc控制的流程图、程序表。
新技术：数控系统的基本概念;微机应用及接口-技术基本概念;网络通讯基本概念;交流变频调速系统基本概念;交流电机矢量控制调速系统基本概念;专业发展方向。
熟悉气动控制、液压控制的基本原理以及识图、分析及排除故障的方法。
篇6
作者简介：曹玉苹（1982-），女，山东单县人，中国石油大学（华东）讲师，博士，研究方向为电工电子学基础课程教学;刘润华（1958-），男，山东梁山人，中国石油大学（华东）教授，研究方向为电工电子学基础课程教学;刘复玉（1963-），男，山东潍坊人，中国石油大学（华东）副教授，研究方向为电工电子学基础课程教学;贺利（1972-），女，四川广安人，中国石油大学（华东）讲师，研究方向为电工电子学基础课程教学;周兰娟（1978-），女，山东德州人，中国石油大学（华东）讲师，研究方向为电工电子学基础课程教学。
基金项目：山东省高等学校教学改革项目“电类基础课程自主性、探究性教学方法的研究与实践”（编号：2012145），主持人：刘润华。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1001-7518（2015）02-0066-03
为了提高工程教育人才培养质量，2010年教育部了《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》，中国石油大学（华东）是第一批获批卓越计划的高等院校之一。卓越工程师的核心能力是创新能力和工程实践能力。为了培养具有一定创新能力和较强工程实践能力的本科毕业生，有必要面向卓越工程师教育培养计划研究切实可行的教学方案[1-3]。高等院校非电类专业普遍开设了“电工电子学”课程，结合卓越工程师教育培养计划，制定了教学改革方案。因此，针对中国石油大学（华东）石油工程、化学工程与工艺等专业开设的少课时“电工电子学”课程，分析课程教学中存在的问题，研究适合于非电卓越工程师教育培养计划的教学改革方案。
一、“电工电子学”课程现有教学方案存在的不足
中国石油大学（华东）的“电工电子学”课程已成为国家级精品课和国家级精品资源共享课，形成的国家级教学团队在教材建设、理论教学和实践教学等方面取得了一定研究成果。针对新时期卓越工程师的教育需求和少课时的客观条件，现有教学方案存在以下不足：
（一）理论教学内容涉及的实际应用电路偏少
少课时“电工电子学”课程教学内容只包括电路的基本概念、定律和分析方法、正弦交流电路、电路的暂态分析、常用半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器及其应用和数字集成电路及其应用[4]。在实际工程应用中，石油工程、化学工程与工艺等非电工程师需要面对测量与控制系统、变压器、电动机、直流稳压电源等典型电工电子设备。因此，如何在现有教学内容的基础上有效融入实际应用电路或典型设备是需要解决的关键问题[5]。
（二）实验教学内容以验证为主，缺乏应用背景
实验电路多为针对单一元器件的典型电路，不具有明确的应用功能[6]。实验内容以验证电路的工作原理为主，未涉及故障情况的分析和处理。由于实验时间有限，损坏器件会影响成绩或经济赔偿，学生无法根据兴趣对电路的故障特性进行测试。因此，如何增强实验电路的实际应用背景是亟待解决的关键问题。
（三）现有考核形式不利于培养创新能力
实际工程应用中只有问题，需要工程师自己确定采用何种方式分析哪些参数。而现有考试已在题目中明确指出电路分析方法和需求的参数，导致学生脑海里只见公式，不见知识体系，只见单个独立的方法，不见各方法的对比与综合。因此，如何通过合理设置考核方式引导学生培养应用能力和创新思维是需要解决的关键问题。
针对上述问题，从教学内容、教学方法和考核形式等方面进行研究，探讨适合卓越工程师教育培养计划的少课时“电工电子学”教学方案。
二、利用应用电路丰富教学内容
（一）优化整合理论教学内容
1.结合专业特色介绍自动控制系统。如针对化学工程和工艺专业介绍炼油厂分布式控制系统，针对石油工程专业介绍采油控制系统。通过接触工程实践中的系统，使学生建立完整的电工电子系统的概念，不仅拓宽了视野而且调动了学习积极性。
2.结合生活场景介绍电路的设计和制作过程。如以空调的温度检测和控制系统为例（如图1所示），介绍项目需求、功能分析、电路设计、电路制作和调试等环节，使学生从宏观上建立模块化分析和设计的概念，有利于学生对所学零散知识进行有机整合。
图1 空调温度检测和控制系统
3.在相关理论章节融入实际应用电路或典型设备。如在电感元件部分引入变压器，在三相交流电路部分引入三相变压器和三相异步电动机，在二极管元件部分引入直流稳压电源等。典型应用电路增强了理论知识的实用性，不仅能够调动学生的学习兴趣而且有助于培养学生的实际应用能力。
（二）增强实验教学内容的应用背景
1.为了体现实验电路的应用功能，对实验电路的规模进行扩大。以“一阶RC电路过渡过程的研究”为例，该实验主要观察电阻和电容端电压的波形，电路缺乏实际工程意义。可以在现有器件的基础上增加555定时器以构成脉冲信号发生器，学生重点研究一阶RC电路，同时了解应用广泛的555定时器，明确一阶RC电路的实际工程应用价值。
2.在实验预习环节增加软件仿真，学生通过仿真软件模拟实验内容。为了了解故障电路的特点，模拟元件短路、开路、电容容量衰减等典型故障。学生还可以根据个人兴趣和爱好对电路进行改造，观察信号的变化。通过软件仿真不仅满足了学生尝试改变电路的好奇心，而且使学生了解了故障电路的特点，有助于在实际操作中快速解决故障。
三、利用研究性、启发性等教学方法重点培养实际联系理论的能力
对于非电工程师，“电工电子学”课程教学的重点不是讲授深奥的理论，而是培养学生将电工电子基本知识应用于各自专业的工程实践能力。因此，应研究有效的教学方法，以使学生能够在实际工程问题面前有章可循地联系所学知识和方法。
（一）从研究性教学方法出发组织教学内容
为了解决具体问题，应首先介绍电路的基本元件、基本概念、定律和分析方法，其中基本元件不仅包括电路分析中的基本元件还包括模拟电子技术中的基本元件。学习完这部分内容之后，学生就具备了自主分析电路的基础。然后选择既在生产和生活中具有实际应用价值又能够覆盖主要教学内容的典型案例，引导学生将案例需求作为研究目标，将各个功能模块作为研究内容。教师按照功能模块组织教学内容，针对每个功能模块讲授涉及的典型电路，引导学生利用所学知识设计功能电路。由于石油工程专业、化学工程与工艺等专业对电路硬件制作要求不高，所以只对电路进行仿真调试，不进行硬件制作和调试。典型案例如空调温度检测和控制系统，该系统涉及温度检测（热敏电阻）、比较（集成运算放大器）、延时（暂态分析）、发光报警（二极管）、声音报警（555定时器和功率放大）、继电控制、直流稳压电源等环节，能够覆盖主要教学内容。
（二）利用启发教学法增强学生自主获取所需知识的能力
在理论知识的学习中，引导学生提炼电工电子工程师实现功能设计的深层次思维内涵。例如逐次逼近型模数转换器体现了逆向思维，戴维宁定理体现了黑箱建模的思想，启发学生利用这些思维方式分析问题解决问题。
对融入相关理论章节的典型工程应用电路或设备，重点介绍外部特性和关键原理，启发学生自主思考，通过查阅资料和讨论理解工作原理。如变压器，主要讲授电能和磁场能的互相转换原理，剩余内容由学生自学完成。
课堂上涉及的工程应用案例有限，可以启发学生思考如何利用典型案例解决同一类型问题。如介绍空调温度检测和控制系统，引导学生尝试设计炼油厂反应器压力检测和控制电路、有害气体报警器等。
四、优化多元考核方式，培养科学素质和创新思维
近年来普遍采用的多元考核方式有作业、半开卷考试、课程论文等，根据卓越计划特点对考核方式进行优化，以重点培养学生的科学素质和创新思维。
（一）改革传统作业模式，创新多元化考核方式
现有的电工电子学作业大多是抽象和简化的电路，实际工程意义已被省略。为了紧密联系工程应用，应大量增加具有实际工程背景的作业。作业题目应介绍实际应用背景、电路模型与实际器件的对应关系。如一阶线性电路暂态分析作业采用延时继电器，二极管作业采用整流电路，集成运算放大器的作业采用变送器中信号变换和放大电路等。该类型的作业不仅能够使学生明确理论知识的实际应用，而且有助于培养学生的数学建模能力。
由于电工电子学技术已经渗透到现代化生产和生活的方方面面，一些基本知识和方法随时可以用到，需要牢记。传统的闭卷考试容易误导学生死记硬背应付考试;允许自由携带少量资料的半开卷考试容易使学生产生无需记忆的懈怠心理，导致一些需要牢记的知识和方法没有掌握。为了避免上述问题，可以采用半闭卷的考核方式，即由教师统一提供参考资料。由教师明确哪些知识和方法是需要牢记的（如三相交流电、一阶线性电路的暂态分析等），哪些知识和方法在应用时可以查阅资料（如常用中规模组合逻辑电路和时序逻辑电路的功能表）。对于后者，在试卷中应根据需要提供资料。
为了引导学生建立完整的知识体系，对题目要求进行改革，不再明确指出利用什么方法求哪些参数，而是由学生根据应用需要自行确定哪种方法最优、哪些关键参数需要分析。这种类型的题目有助于学生明确方法的使用特点、公式的适用条件，培养严谨的科学精神。
（二）设置课程论文环节，培养科学素质和创新思维
为了培养学生的科学规范和创新思维，设置课程论文环节。结合典型电工电子产品讲授什么是创新以及创新的重要性。由学生自主选定生活中的电气电子产品作为研究对象，查阅资料、独立思考并撰写论文。要求阐述所选产品的主要工作原理，指出存在的问题，展望发展方向。学生利用幻灯片做报告，回答提问。该课程论文利用所学知识分析实际电路，不仅有助于激发学生的学习兴趣，而且拓宽了视野。启发学生分析电子产品存在的问题，培养学生发现问题的能力。根据需求启发学生分析电子产品的发展方向，培养创新思维。
从卓越工程师教育培养计划的需求出发，研究少课时“电工电子学”课程的教学内容、教学方法、考核方式的改革方案。对于课程论文环节，学生选题不仅有传统的电热毯、收音机、LED显示屏等传统电子产品，还出现了移动电源、智能手环、心脏起搏器、电吉他等新兴产品，丰富了教学内容。教师针对学生困惑进行解答，并指导论文写作规范，学生科学素养得到培养和锻炼。课程实践表明，该方案能够有效激发学习兴趣，提高理论知识的实际应用能力。该教学方案也可以推广到其他少课时专业基础课，提高学生的实际应用能力。
参考文献：
[1]林健.谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革[J].中国高等教育， 2010（17）：30-32.
[2]王宝玺.关于实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高校教育管理， 2012（1）： 15-19.
[3]王菁华，等.“‘卓越计划’123模式”的创建与实践研究[J].高等工程教育研究，2012 （3）：47-52.
篇7
0.引言
作为全国最高规格的学生电子类竞赛，全国大学生电子设计竞赛一直引导高校在实验教学中注重培养大学生创新能力、协作精神和理论联系实际的学风。[1]每一届的竞赛都涌现出许多优秀的、动手能力强的电子人才，但另一方面，也暴露了现今高校电子类本科教学的许多不足之处。
在全国大学生电子设计竞赛中，参赛的大多是每所高校最具动手能力的学生。但从交作品的情况看，即便是优秀学生，某些学生的电子设计水平还是明显不足：有的学生拿不出一点成果，既没有硬件电路，也没有软件程序，甚至没有设计论文；有的参赛学生虽然把一些硬件电路板做出来了，却因为程序调试不通过，即使设计论文写得再好，也没有达到题目的基本要求。而从这些学生的参赛过程，可以分析其在电子设计方面存在的主要问题。
1.知识面窄
面对竞赛题目，方案选型、实际产品制作，学生表现出知识面非常狭窄，思维不够活跃，不能够提出多种设计方案来选择。根本原因在于学生甚至个别教师，在教与学过程中都过于注重教科书的个别经典案例，而对实际应用、设计思路却知之甚少，导致面对设计题目时不知所措。论文大全。
因此，电子专业教学中就要加入大量的关于电子设计、应用的内容。应该在保证基础知识的前提下，适当剔除对实际应用意义不大而偏重理论研究的内容，将这些内容留给考研学生或研究生学习。另外，集成技术和芯片封装飞速发展，要求我们在教学过程中强调基本原理、基本分析方法的同时，增加新器件和专用集成电路内容，使基本原理和实际应用有机结合，进而着重分析由功能单元构成的通用集成电路的应用。因此，应该根据社会的需求和电子设计竞赛的内容增加介绍一些新集成电路和可编程器件等教学内容。同时，还可以组织开展一些跟电子设计有关的选修课、讲座以及技能训练活动，以提高学生的专业水平、开拓学生的专业视野。
2.实践动手能力较弱
部分学生虽然做过相关课程的实验、实习，但制作实际产品时却不知从何做起，基本的电子制作技能较差，不能做到布线规范、焊接牢固、懂得排除故障等等。若一个电子设计者不掌握这些技能，那么他不可能把自己的设计成果做成实物来调试，也就不能验证其设计的合理性。论文大全。因此，这些都是把电子产品付诸实际的基础技能。而部分学生缺乏技能锻炼，能力亟待提高。
要解决这个问题，建议压缩纯理论的教学内容，把时间留给学生多做实验、多做实习、多做电子产品的设计，而且学生要有足够的时间把这些实践练习仔细做、重复做。譬如电子工艺实习时，制作电子产品的每一步骤都应该让学生操作：从电子元器件（包括贴片元件）的识别与检测，到印制电路板的设计、制作，再到电子元器件的安装、焊接（包括拆焊），整机调试、测试，最后写出总结报告。整个过程缺一不可，而且应该在实习中安排若干件电子产品，让学生通过这几件产品把每个步骤都重复几遍。只有这样，学生才会练就制作电子产品的功底，在真正设计电路的时候，就会减少因为制作上的失误而导致调试失败、产品完成不了的机会。
3.综合运用知识能力差
一个电子产品的开发，包括方案论证、器件选取、单元电路调试、电路图的设计、电路板的制作、程序编写、调试及系统测试等内容。这一方面要求设计者有很强的系统概念，对整个方案的选取有宏观的把握；另一方面，又要求设计者对每个单元电路有相当的把握。在电子系统的设计中，部分学生会因一个很小的细节问题而导致整个系统最终失败或开发停滞不前。而另外一些学生，虽然对每个知识点都熟悉，但是多个知识点结合起来，关系错综复杂，多个模块组合成一个系统的时候，驾驭能力明显力不从心，综合应用所学知识的能力不强。论文大全。
学生出现此问题，归根结底是因为他们缺乏电子设计的锻炼。所以，可以改变以理论带动教学的传统思维，尝试以典型产品来带动电子技术理论课程的教学，能使理论与实践结合，提高教学效果。譬如以电子时钟作为主题，当学生学习数字电子技术时，教师引导学生利用数字集成电路芯片设计一款电子时钟；当学生学习单片机技术时，教师引导学生采用软件和硬件相结合的思想重新设计一款电子时钟，用与之前完全不同的电路结构实现同样的功能；随着课程的继续，在基本的电子时钟的基础上逐步加入闹钟、整点报时、语音报时等等功能。用这种方法推广到以多个典型产品来带动教学，学生就既能掌握到理论知识，又能掌握到设计技术，更对基本的电子产品烂熟于胸，这不止对其比赛，对其以后的工作或深造也是极为有利的。
4.眼高手低
全国大学生电子设计竞赛极能检测学生的电子设计功底。若学生在课外不花大量时间浸在电子设计的世界中，很难锻炼出设计实际产品的能力。很多学生在校学习过程中，老师布置的作业、实验、实习、小设计等都能很好地完成，考试也能高分通过，就觉得自己能自如地参与竞赛。但实际上，在有限的四天三夜的竞赛时间里，真正能踏踏实实做出实物，调试成功的却凤毛麟角。这反映出学生缺乏对自身能力的审视，眼高手低。
针对此情况，可以开展校内电子设计大赛，这样既可形成学习气氛，提高学生的实际动手能力，让学生有审视自身能力的机会，也可为学生提供施展才能的空间，为更多的优秀学生脱颖而出创造条件，更能为全国大学生电子设计竞赛选拔优秀学生。其次，建立电子设计竞赛训练中心，定时开展课外活动，让学生在教师的指导下根据自己的兴趣，自己或组队选题、设计，进行电子制作，培养学生自主学习和合作能力。
5.结束语
“重理论轻实践”一直是高等教育中的问题。[2]大学生电子设计竞赛再一次证实了问题的存在，也正在促进各大高校的教学改革。而教学改革又会提高竞赛的水平。竞赛与教改，必将互相要求、互相促进，共同为培养优秀的电子人才而持续发展。
【参考文献】
[1]侯蕊,刘国通.电子设计竞赛对高职实践教学改革的启发[J].中国电力教育,2009，（147:145-146
篇8
1、光纤通信系统的基本组成
最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波有0.85、1.31和1.55三个低损耗窗口。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。论文格式。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲'0'码和'1'码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。光纤通信系统的基本组成原理图如下图1-1所示：
图1-1光纤通信系统
1.1光发射端机
光发射机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆中传输。电端机就是常规的电子通信设备。光发射机的原理图如下图1-2所示：
图1-2光发射机原理框图
光源是光发射机的核心，其性能好坏将对光纤通信系统产生很大的影响。目前光纤通信系统使用的光源都是由半导体材料制成的，而半导体光源分两种：发光管LED和激光管LD。由于半导体激光器发出的是激光，发光功率大、谱线宽度窄，但电路结构复杂，温度特性差。而半导体发光二极管发出的是荧光，发光功率不大，谱线宽度宽，但电路结构简单、寿命长、价格便宜。在实验室中经常用到。
1.2光纤或光缆
光纤作为传输媒介，作用是将发射端机光源发出的光信号，经远距离传输后耦合到接收端机的检测器，完成信息传输任务。在通信中使用的光纤通常是由石英玻璃制成的，由纤芯和包层组成。目前，塑料光纤应用于低速、短距离的传输中。其构成光纤的纤芯与包层都是塑料材料。与大芯径50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200～1000μm，其接续时可使用不带光纤定位套筒的便直注塑塑料连接器，即便是光纤接续中芯对准产生 ±30μm偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷，接续成本低等优点。另外，芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音。论文格式。
1.3中继器
含有光中继器的光纤传输系统成为光纤中继通信。光信号在光纤中传输一定的距离后，由于受到光纤衰减和色散的影响会产生能量衰减和波形失真，为保证通信质量，必须对衰减和失真达到一定程度的光信号及时进行放大和恢复。中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
1.4光纤连接器、耦合器等无源器件
由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端机
光收信机是实现光/电转换的光端机。 它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。光接收机原理图如下图1-3所示：
图1-3光接收机电路原理方框图
2、光纤语音电路设计
光纤语音电路由三部分组成：光发射电路、光纤和光接收电路。论文格式。其工作原理是：音频信号最初是声波，由发送器的电子麦克风转换为电信号。此信号由LM358组成的音频放大器放大，并且借助于一个单独的晶体管控制LED的端电压，将电信号转换为光信号。光信号送入光纤或光缆。在光纤或光缆的另一端，光信号照射到接收器的光电检测器上。光电检测器再将其转换为电信号。此信号被放大并送入扬声器转换为声波恢复为原始信号。
2.1、发射器电路板
此电路主要是把音频信号经麦克风转换为电信号，电信号经滤波器、多级放大器把微弱的电流信号转换为适合半导体二极管发光的电压信号，在晶体管的调制下把电信号转换为光信号送入光纤中进行传输。在发射器电路上有一个话筒和调制LED发光的线路。LED装在塑料壳中以便于连接光纤或光缆进行发送信号。在实验室里设计操作可以使用200m长的塑料光纤传送语音信号，也可以使用玻璃光纤在更远的距离内通信。光纤语音发射器电路如下图1-4所示：
图1-4光纤语音发射电路
2.2、光电接收器电路板:
在接收器电路板上通过光电检测器把光纤传输的微弱的光信号转换为电信号，经电容滤波、运算放大器放大，把电流信号转换为电压信号，放大到适合扬声器输出的电压，恢复原始的语音信号。光纤语音接收电路如下图1-5所示：
图1-5光纤语音接收电路
3、结 语
本文详细的介绍了光纤通信系统的组成，为设计光纤语音传输电路提供理论基础。在该电路系统中语音信号以光波形式在光缆内传输、不受任何电场和磁场的影响。传输距离远，抗干扰能力强。每个电路板需要一个9V电池，元件简单，易于实现，在实验室就能操作完成。
参考文献
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[2]周增基，周洋溢，胡辽林，任光亮，周绮丽.光纤通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.12.
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[5] 杨家德.光电技术使用电路精选[J]..四川：成都科技大学出版社，1996.
篇9
设计要求：1、安装资料及要求。包括：平面图；用电负荷情况；供电电源情况；气象及水文资料等。
2、选子：位置、型号的选择
3、土建施工
4、设备安装
课题二、小电流接地系统的故障选线的研究
指导老师：戴胜坤 地故障时，故障特点不是非常明显，故障选线就显得很有必要，所以，要求学生
比较详细的了解国内外小电流接地系统故障选线的研究现状和研究方法，对现有
的选线方法进行总结并加以改进，找到适合的故障选线的方法；3、 利用ATP的仿真软件对小电流接地系统进行仿真；4、撰写毕业论文。
课题三、64点温度监测与控制系统的设计
指导老师：游佳
设计内容：64点温度监测与控制系统针对室温环境下的温度监控，如大型机组的轴温，大型变压器油温，化学反应过程，环境测试等。控制核心采用微处理器或单片机，监测64点温度，温度范围0～100℃，采用半导体温度传感器AD590，按矩阵方式切换输入信号。输出8路开关控制信号和2路PWM模拟信号（具备PID控制能力）。同时要求利用微处理器或单片机的已有通讯接口或其它工业控制网络实现数据上传和控制。
设计要求：1.总体方案设计，需要提出至少两种切实可行的方案，并加以比较，选择一种最优方案；
2.根据总体方案设计硬件电路，需要有理论依据，有分析计算过程，选择的主要元件要有原理和说明，所有元件必须有型号和参数；
3.软件设计，使用汇编语言或C语言编成。主要软件必须能在设计制作的硬件电路上正确运行 ，且能够显示被测试对象的温度；
4.制作硬件电路，调试硬件和软件，完成温度检测与测试点切换，实现温度上传并在屏幕上显示或存盘；
5.撰写毕业论文，严格按照毕业论文标准，论文引用其它文章和相关技术资料不得多于40%。
课题四、 用8051单片机设计一交通信号灯模拟控制系统的设计
指导老师：潘纹
一、设计任务与要求：
用单片机8051设计一个十字路口的红、绿、黄交通信号灯控制系统，要求如下：
1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。考虑到学生设计时的难度，只考虑一条道路相对的两个方向，每个方向有红、绿、黄三个灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，每隔30秒红绿灯交替变化。在每次由绿灯亮变成红灯亮或者由红灯亮变成绿灯亮的交替变化转换时要求黄灯闪烁5秒，给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2）能实现正常的计时显示功能。用倒计时方法显示红灯、绿灯、黄灯还需亮的时间。
3）能实现控制器总清零功能。 按下某个键后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。 二、根据设计任务与要求：画出设计总电路图，写出设计程序。
课题五、单片机步进电机控制器的设计
指导教师：游佳
设计要求:1.用MCS-51单片机,通过软件编程,设计一个步进电机控制器。要求能对步进电机实现正、反转及速度控制，同时能对步进电机进行位置控制，即能控制步进电机从一个位置精确地运行到另一个位置。
课题六、传感器在机电一体化系统中的应用及发展的研究
指导老师：周小薇
论文要求：1.了解传感器在机电一体化系统中的作用及地位
2.机电一体化系统中常用传感器的类型、特点、结构及用途等
3.如何为机电一体化系统选择传感器（举例说明）
4.机电一体化系统中常用传感器的发展
相关知识：本课题要求学生综合《传感器技术》《机电一体化技术》《控制电机》等相关知识进行编写。
课题七、水轮机制动系统的设计
指导老师：周小薇
设计要求：
掌握一定的电气控制技术的基础知识，可以利用PLC进行编程，并且对气压传动和液压传动有一定的了解。还要求能够运用基本的绘图软件进行绘图。
设计内容：
本设计共有三个部分：电气控制部分、流体控制部分、PLC编程部分。
（一）电气控制部分设计任务： 2.24点制动闸动作后向PLC发出制动成功或复位信号
3.压力站气路压力数显示向PLC发出4～20mA的模拟信号
4.根据PLC传送来的4～20mA的模拟信号，显示相应的转速。
（二）流体控制部分设计任务：
采用节流阀控制流量，水份分离器净化空气，两个三通换向阀分别控制汽缸的上、下腔；气液混用三通球阀进行气、油的转换控制，多块压力表可直接读数等。
（三）PLC编程部分设计任务：
根据给出的梯形图进行编程。
课题八、毕业设计题目：恒压供水系统设计
指导教师：黄卫庭
构成：PLC系统、变频器、检测保护电路、转速测量等环节
要求：1、采用PWM变频调速
2、有具体结构图及外形图
3、选用元器件合适
4、有控制电路图、主电路原理图、PLC程序框图和清单
[注意：选题要结合实际供水工作。要求写明本设计所涉及的分析方法或技术手段（如定性、定量分析的方法）；要求有学生独立的见解，设计内容要详细写明具体步骤]。
课题九、两种液体混合的设计
指导老师：叶俊 一、控制要求
1．初始状
此时各阀门关闭，容器是空的。 SL1=SL2=SL3=OFF
M＝OFF
二、起动操作
按下起动按钮，开始下列操作： (2)液体B流入，液面达到SL1时，YV2=OFF，M＝ON，开始搅拌；
(3)混合液体搅拌均匀后（设时间为l0s），M＝OFF，YV3＝ON，放出混合液体；
(4)当液体下降到名 SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20s后容器放空，关闭YV3，YV3=OFF，完成一个操作周期；
(5)只要没按停止按钮，则自动进入下一操作周期。·
三、停止操作
按一下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，才停止操作，使系统停止于初始状态。
四、要求：用欧姆龙型PLC技术设计
课题十、机械手控制的设计
指导老师：叶俊
一、机械手工作过程，且每次循环动作均从原位开始。
二、控制要求
1．在传输带A端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。
2.机械手在原位时，按下起动按钮，系统起动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A停。
3．传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A上搬到传送带B(连续运转）上。
4.机械手返回原位后，自动再起动传送带A运转，进行下一个循环。
5．按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。
6.机械手的上升／下降和左移／右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。
7.抓紧／放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行抓紧动作，线圈断电时执行放松动作。
8.机械手的上升、下降、左移、右移动作均由极限开关控制。
9.抓紧动作由压力继电器控制，当抓紧时，压力继电器动合触点闭合。放松动作为时间控制（设为2s）。
要求：用欧姆龙型PLC技术设计
课题十一、建立机械全自动洗衣机的工作电路模型
指导老师：方玮
结构：由电动程控器、水位开关、安全开关（盖开关）、排水选择开关、 不排水停机开关、贮水开关、漂洗选择开关、洗涤选择开关等组成。工作原理：通过各种开关组成控制电路，来控制电动机、进水阀、排水电磁铁及蜂鸣器的电压输出，使洗衣机实现程序运转。
主要内容：进水控制电路，电动机控制电路，排水系统电路等。
要求：结合洗衣机的工作过程，给出以上电路模型号并说明原理，论文不少于5000字
课题十二、工厂变配电所的设计
指导老师：居剑文
一、设计的要求
根据设计课题的技术指标和给定条件，能够独立而正确地进行方案认证和设计计算，要求概念清楚，方案合理，方法正确，步骤完整。
要求会查阅有关参考资料和手册等
要求学会选择有关元件和参数
要求学会编制有关电气系统图和编制元件明细表
要求学会编写设计说明书
二、设计说明书的内容
负荷计算及无功功率补偿计算。
变配电所所址和型式的选择。
变电所主变压器台数、容量及类型的选择（配电所设计不含此内容）。
变电所主结线方案的设计
短路电流的计算
变配电所一次设备的选择
变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定
变电所防雷保护与接地装置的设计
编写设计说明书及主要设备材料清单
10、绘制变电所主结线图、平面图和必要的剖线图、二次回路图及其它的施工图样。
课题十三、电缆－架空混合线路的继电保护问题的研究
指导老师：方玮 研究现状，了解目前电缆－架空混合线路的保护的配置的方法，优缺点，并根据
电缆的特点，架空线路的特点，提出适合于混合线路的保护的方案；
3、 提出适合于电缆－架空混合线路的继电保护的方案； 4、撰写毕业论文。
课题十四、铰链四杆机构的运动特性分析
指导老师：潘纹
设计任务与要求
1）对铰链四杆机构中的曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基
本类型的运动特性进行分析。
2）每种类型各举一个日常生活中常见的实例，画出其基本图表。对每种
类型要求用falsh或者authorware等做一个能动的形象逼真的例子。如吊起重物的起重机、运动的火车的机轮、椭圆仪、翻箱机、机械手爪等。
课题十五、数控铣床及加工中心产品加工工艺设计
指导老师：倪祥明 课题十六、机械手直线运动液压系统的制作
指导教师：黄国祥
目的：实现机械手水平、垂直两个方向的机械运动
任务：1、系统方案的设计与计算；液压泵、液压阀等技术参数的选择；液压辅助部件的选择与购买。
2、液压缸的加工制作。
3、液压系统的安装与调试。
4、电路系统的安装。
5、技术资料整理与电子文档的制作。
要求： 1、分组布置任务，每组可以是1人以上。
2、电子文档要求打印，字数不少于5000字。
3、现场展览制作产品，参加答辩。
课题十七、“中国结”造型设计
指导教师：张蓉
1.毕业设计的基本任务
着重提高在CAD/CAM软件应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过创建中国结造型设计、市场推广、资料整理等环节，初步掌握应用CAD/CAM进行工业造型设计的方法和基本技能。
2.毕业设计的基本要求
通过毕业设计各环节的实践，应达到如下要求：
灵活运用所学Pro/e软件创建“中国结”,打印出造型设计步骤和造型图；
对造型出来的“中国结”进行包装设计。如用Photoshop或3dmax等软件进行包装，打印出用于市场推广的效果图；
写出500字左右的论文小结
培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力；
通过毕业设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风，并培养自己具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
3.“中国结”造型参考图：
（造形和尺寸自定义）
课题十八、“福娃”造型设计
指导教师：罗进生
1.毕业设计的基本任务
着重提高在CAD/CAM软件应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过创建“福娃”造型设计、市场推广、资料整理等环节，初步掌握应用CAD/CAM进行工业造型设计的方法和基本技能。
2.毕业设计的基本要求
通过毕业设计各环节的实践，应达到如下要求：
灵活运用所学Pro/e软件创建“福娃”,打印出造型设计步骤和造型图；
对造型出来的“福娃”进行包装设计。如用Photoshop或3dmax等软件进行包装，打印出用于市场推广的效果图；
写出500字左右的论文小结；
培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力；
通过毕业设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风，并培养自己具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
3.“福娃”造型参考图：
课题十九、大功率高频直流开关电源的设计
指导老师： 倪涛
通过该题目的设计,加强电力电子的学习和理解，系统学习开关电源的设计方法，综合运所学过的知识,培养独立工作，解决实际问题的能力，为走向工作岗位打一定的基础
内容：
按技术参数设计一台直流开关电源
主要技术参数：
输入电压：三相交流380V 输入频率：50HZ
输 出：恒流50安 输出电流变动范围：0---50安连续可调
输出电压：0—60伏
要求：
1.按要求分阶段写文字材料；
2. 3.论文要按要求格式打印；
4.独立完成
设计步骤：
1.阅读国内外有关 2.选定开关电源集成控制器，学习其工作原理、应用方法；
3.主电路方案选择，要有技术经济比较；
4.主电路设计；
5.元器件的设计、计算、选择；
6.控制电路、保护电路的设计；
7.打印论文
课题二十、三层楼电梯PLC控制系统设计与调试
指导老师：倪涛
设计内容： 1、不允许同时有两层楼要求停电梯；
2、当二层不需要停时，能越过二层直接到达所需楼层。
要求：
分阶段写文字材料；
2、 3、论文要按要求格式打印；
4、独立完成
步骤：
1、设计I/O配线表。
2、设计出电梯控制的梯形图。
3、写出指令表。
4、用编程器输入指令。
调试运行。
课题二十一、车辆出入库管理PLC系统设计
指导老师：杨芳
内容：编制一个用PLC控制的车辆出入库管理梯形图控制程序,控制要求如下:
1、入库车辆前进时,计数器加1,后退则减1.
2、出库车辆前进时计数器减1,后退则加1.
3、要求有显示屏指示车库内车辆的实际数目.
要求：
1.根据题意设计显示电路，并按图连接。
2.画PLCI/O接口连线图，并按图连接。
3.编制梯形图及指令语句表。
4.完成系统调试，实现控制要求。
课题二十二、水塔水位控制PLC系统设计
指导老师：杨芳
内容：1、保持水池的水位在S3——S4之间，当水位低于S3，则打开阀门进水，水位到达S4时，则关闭阀门。 水塔水位控制面板
要求：1.根据题意设计显示电路，并按图连接。
2.画PLCI/O接口连线图，并按图连接。
3.编制梯形图及指令语句表。
4.完成系统调试，实现控制要求。
课题二十三、用PRO/E软件进行玩具造型设计
指导教师：罗进生
要求：利用软件进行实体造型，写出具体造型步骤。步骤清晰合理，造型思路明确。可以自己设计玩具形状，分析所设计玩具市场前景。
参考图样：
课题二十四、基于PROE软件的机械制图三维模型库开发及应用
篇10
一、初中最基本的测电阻的方法
(1)伏安法测电阻
伏安法测电阻就是用一个电压表和一个电流表来测待测电阻,因为电压表也叫伏特表物理论文,电流表也叫安培表,因此,用电压表和电流表测电阻的方法就叫伏安法测电阻。它的具体方法是:用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流I,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压U,则可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值RX。最简单的伏安法测电阻电路设计如图1所示,
用图1的方法虽然简单,也能测出电阻,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量更准确,实验时我们可以把图1进行改进,在电路中加入滑动变阻器,增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻两端的电压,这样我们就可以进行多次测量求出平均值以减小实验误差,改进后的电路设计如图2所示。伏安法测电阻所遵循的测量原理是欧姆定律,在试验中,滑动变阻器每改变一次位置,就要记一次对应的电压表和电流表的示数,计算一次待测电阻Rx的值。多次测量取平均值,一般测三次。
(2)伏阻法测电阻
伏阻法测电阻是指用电压表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和串联电路中的电流关系,如图3就是伏欧法测电阻的电路图,在图3中,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,记下此时电压表的示数U1;然后再把电压表并联接在未知电阻Rx的两端,记下此时电压表的示数U2。根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果将单刀双掷开关引入试题,伏阻法测电阻的电路还有图4、图5的接法,和图3比较,图4、图5的电路设计操作简单物理论文,比如,我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电压Ux。故有:。同学们可以试一试按图4计算出Rx的值。
(3)安阻法测电阻
安阻法测电阻是指用电流表和已知电阻R0测未知电阻Rx的方法。其原理是欧姆定律和并联电路中的电压关系,如图6是安阻法测电阻的电路图,在图6中,我们先把电流表跟已知电阻R0串联,测出通过R0的电流I1;然后再把电流表跟未知电阻Rx串联,测出通过Rx的电流I2。然后根据并联电路中各支路两端的电压相等以及欧姆定律的知识有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
显然,如果按图6的方法试验,我们就需要采用两次接线,可能有的同学怕多次拆连麻烦的话,那我们还可以将单刀双掷开关引入电路图,这时我们可以采用如图7的电路设计。当开关掷向1时,电压表测量的是R0两端的电流I0;当开关掷向2时,电压表测量的是RX两端的电流Ix。通过计算就有:。
以上三种测电阻的方法是最简单的测电阻方法,也是必须掌握的方法,大家会吗,除此以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的常用方法吗?当然还有:
二、特殊方法测电阻
(1)用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
或者
用电压表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值,我们也可以采取以下方法:
1.如图8所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电压表测量出电源的电压U,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:。
2.如图9所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电压表测量出电源的电压U,当滑动变阻器的滑片滑至a端时物理论文,用电压表测量出Rx两端的电压Ux,根据串联电路的电流关系以及分压原理我们可以得到:
(2)用电流表和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
如图10所示,当滑动变阻器的滑片滑至b端时,用电流表测量出Rx和R滑串联时的电流I1,当滑动变阻器的滑片滑至a端时,用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2,因为电源电压不变,可以得到:,故有:。
(3)用等效法测量电阻
篇11
高校的主要任务就是培养具有创新精神和实践能力的人才，“电路原理”课程建设的重点就是培养学生的创新意识、创新能力和实践能力，为此我们采用了研究式教学模式[1]-[2]。教师必须创设类似科学研究和生产现场的情境。Proteus仿真软件功能强大，集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，是创设这一情境的最有效工具[3]-[4]。本文将仿真软件Proteus应用到“电路原理”的研究式教学实践中，取得了良好的教学效果。
1.创设情境，提出问题
以前许多教师在开展应用Multisim的教学实践时，学生虽然用到了仿真软件，但是没有真正开动脑筋成为学习的主体。研究性教学的基础是构建情境，即设置更贴近实际生产岗位技能、贴近实际产品的项目[5]。研究性教学要求学生以探究的方式学习知识，教师以探究的方式组织传授知识。因此，教师应在基于Proteus构建一定电路情境后，提出问题，引导学生进行思考，由学生得出结论。
例如，在“一阶RC电路”的教学中，为了研究其积分特性和微分特性，应用Proteus创建了积分电路如图1所示。电路中输入方波信号的有效值为1V，频率为10Hz，脉冲宽度t=50mS。在图表模式下添加输入电压探针和电容电压输出探针得到积分电路曲线图2。研究性教学在通过仿真软件展示结果的同时还有更高的要求。例如，可以向学生提出：改变电路中电阻、电容、输入信号频率的大小，输出波形会如何变化？该电路还具有积分作用吗？积分电路的条件是什么？我们可以按表1改变电路元器件参数、输入信号频率，重新观察两种情况波形如图3和4所示。为什么会得到这样的结论？它的理论依据是什么？这时，可以采用理论计算分析图1所示电路，在输入信号的正半周，电容电压相当于零状态响应；在输入信号的负半周，电容电压相当于零输入响应，只要满足时间常数远大于输入方波信号脉冲宽度，电容充放电曲线近似为直线，该电路完成了积分功能；而当时间常数小于输入方波信号脉冲宽度，电容迅速完成充放电后保持稳态值不变，直到输入信号改变状态。在该例子中，我们还可以向学生提问：当以电阻电压做输出时，情况又如何呢？这时我们可以鼓励学生设计如图5所示微分电路实验，再改变电路参数，根据图6所示仿真结果进行分析。为什么会得到这样的结论？我们采用如前所述那样理论计算分析图5所示电路。
2.分组探究，归纳总结
研究性教学的问题经常自发地产生于学生中间。我们对于上例中RC电路输入正弦信号，电路的功能则可能要发生变化。为了节省学时，可以将学生分成若干组进行讨论，并各自、结合分析结果直至归纳总结。
例如，对于图7所示的以电容电压为输出信号的RC电路和图11所示的以电阻电压为输出信号的RC电路分别输入频率为5、20、50Hz的正弦信号，我们可以将全班同学分成两大组，每大组分成三小组，进行电路绘制仿真。各小组同学结合起来分别对仿真结果进行分析，然后两大组同学再进行对比分析，归纳出两种情况下电路功能特点。
3.一问三步教学方案
针对我校电路原理课程教学学时逐年减少的现状，我们采用一个问题三步走的方案。对于课堂上不能实施的研究性题目，教师提前布置大作业，安排学生课前完成仿真实验，课堂上进行演示，教师应启发他们思考问题，对仿真结果进行分析讨论，然后从理论上讲解该结果产生的原因。课后教师组织他们撰写小论文，阐述其原理、功能、应用。通过大作业和小论文等多种形式的教学方法，培养学生的自主学习能力、实践能力和创新精神，以适应当前经济社会发展对高素质人才的需求。
4.结语
本文介绍了应用Proteus进行“电路原理”研究式教学的实践过程。在实践教学过程中，教师提出问题，引导学生进行仿真实验、分析仿真结果，起到了主导作用；学生在教师的引导下自主学习和探究。通过这样的实践环节提高了学生的积极性，培养了创新能力，收到了很好的教学效果，探索了一条以学生主动和创造性学习为灵魂的本科教学模式。
参考文献：
[1]仲伟合.论大学生四种能力的培养[J].武汉：中国高等教育，2010，15（9）：34-36.
[2]陈波，陈梅，方敏等.电类专业大学生创新能力培养的探索与实践[J].南京：电气电子教学学报，2009，32（5）：50-52.
篇12
0.前言
随着电力电子装置的广泛应用,电网中的谐波污染也日益严重。另外,许多电力电子装置的功率因数很低,给电网带来额外负担并影响供电质量。可见消除谐波污染并提高功率因数,已成为电力电子技术中的一个重要的研究领域。解决电力电子装置的谐波污染和低功率因数问题的基本思路有两条: (1)装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率; (2)对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。
1.无功与谐波自动补偿装置的原理
1.1有源电力滤波器的原理
电力滤波器主要包括有源滤波器和无源滤波器,或两者的混合,即混合滤波器。
有源电力滤波器(APF)根据其与补偿对象连接的方式不同,分为并联型和串联型两种,而并联型滤波器在实际中应用较广。下面以并联型有源滤波器为例,介绍其工作原理。论文参考。HPF(High Pass Filter)是由无源元件RLC组成的高通滤波器,其主要作用是滤除逆变器高频开关动作和非线性负载所产生的高频分量;负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功功率。有源电力滤波器主要由两部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(PWM信号发生电路、驱动电路和逆变主电路)。指令电流运算电路的作用是检测出被补偿对象中的谐波和无功电流分量,补偿电流发生电路的作用是根据指令电流发出补偿电流的指令信号,控制逆变主电路发出补偿电流。
作为主电路的PWM变流器,在产生补偿电流时,主要作为逆变器工作。为了维持直流侧电压基本恒定,需要从电网吸收有功电流,对直流侧电容充电时,此时作为整流器工作。它既可以工作在逆变状态,又可以工作在整流状态,而这两种状态无法严格区分。
有源滤波器的基本工作原理是:通过电压和电流传感器检测补偿对象(非线性负载)的电压和电流信号,然后经指令电流运算单元计算出补偿电流的指令信号,再经PWM控制信号单元将其转换为PWM指令,控制逆变器输出与负载中所产生的谐波或无功电流大小相等、相位相反的补偿电流,最终得到期望的电源电流。
1.2无功与谐波自动补偿装置的原理
为适应滤波器要求容量大这一特点,我们采用了有源电力滤波器与无源LC滤波器并联使用的方式。其基本思想是利用LC滤波器来分担有源电力滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比,其优点在于结构简单、易实现且成本低,而有源电力滤波器的优点是补偿性能好。两者结合同时使用,既可克服有源电力滤波器成本高的缺点,又可使整个系统获得良好的滤波效果。
在这种方式中,LC滤波器包括多组单调谐滤波器和高通滤波器,承担了补偿大部分谐波和无功的任务,而有源滤波器的作用是改善滤波系统的整体性能,所需要的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。
从理论上讲,凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能,因此在有源电力滤波器与LC滤波器并联使用方式中,需对有源电力滤波器进行有效控制,以抑制无源滤波器与系统阻抗之间发生谐振。论文参考。
2.无功与谐波自动补偿装置控制系统设计
2.1系统技术指标
(1)适用电源电压等级: 220 V(AC) , 380V(AC)
(2)有源滤波器补偿容量: 50kVA(基波无功);150A(最大瞬时补偿电流)
(3)可以控制的无源补偿网络的功率等级: 500kVA。
(4)在无源补偿网络容量范围内,补偿后的电源电流:功率因数高于0. 9,总谐波畸变系数(THD) <5%,三相负载电流的不对称系数<3%。
(5)可适用的运行环境:室内;温度-20~
55℃;相对湿度<90%。
2.2有源滤波器控制系统的设计
双DSP芯片分别采用浮点芯片TMS320VC33和定点芯片TMS320LF2407,以下简称为VC33和F2407。对VC33来讲,其运算能力很强,主频最高为75MHz,但片内资源和对外I/O端口较少,逻辑处理能力也较弱,主要用于浮点计算和数据处理;而F2407正好相反,其片外接口资源丰富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于数据采集和过程控制。
中央控制器由F2407实现,主要用于①主电路电压、电流的采集;②四象限变流器的控制;③无源补偿控制指令的;④显示、按键控制;⑤与上位机的通讯。两个DSP芯片通过双端口RAM完成数据交换。通过这两个DSP芯片的互补结合,可充分发挥各自的优点,使控制系统达到最佳组合。各相无源补偿网络的控制及电流检测由各自的控制器完成。各控制器通过光电隔离的RS-485通讯总线与F2407相连。
3.结论
3.1提出了一种新的电力系统谐波与无功功率的综合动态补偿方式,对无功与谐波自动补偿装置主电路和控制系统工作原理进行了分析。
3.2由于电源系统的谐波对应于一个连续的频谱,投入有源滤波器可以大大改善滤波性能,并能抑制LC电路与电网之间的谐振。有源滤波器的控制系统采用了基于双DSP结构的全数字化控制平台。论文参考。
3.3在此项目的实践中,电力系统的功率因数提高到0.9以上,完全符合此项目合同的技术性能指标。同时使供电网的谐波得到了有效抑制。通过仪器检测5次、7次等谐波电流几乎为零值。
【参考文献】
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