高频电子线路实验教学研究

2014-11-26车晓岩CHEXiaoyan胡新艳HUXinyan

价值工程 2014年8期

车晓岩CHE Xiao-yan；胡新艳HU Xin-yan

（青岛农业大学理学与信息科学学院，青岛 266109）

（College of Information Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，China）

0 引言

高频电子线路是通信、电子信息类专业的一门重要专业基础课。通过本课程的学习不仅可使学生掌握通信系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，同时也可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。实验教学是课程的重要组成部分，是训练技能和培养创新能力的重要手段。因此，加强实验教学环节，能够帮助学生弥补理论学习的不足。

1 实验教学现状

1.1 实验内容方面本校的实验设备为模块化实验箱，开设的多为验证性实验。课堂上，老师先讲授实验目的、原理，演示操作过程及结果，然后学生按照实验指导书的步骤进行连线。学生不能发挥主观能动性，不去思考为什么是这样的电路设计可以达到实验目的？可不可以采用其他的方法、电路[1]？

1.2 实验环境方面实验室的硬件环境容量有限。学生只能在规定的授课时间内完成实验内容，如果想扩展自己的实验知识，时间受限。而如果实验室自由开放，也会带来一系列问题。由于学生对设备和仪器的不熟悉，容易造成损失，影响正常教学的进行。

1.3 课程特点方面高频电子线路的工作频率较高和非线性的特点影响了学生对结果的观察分析。操作过程中，受示波器通频带的限制，学生在示波器上看到的波形太密集，不能明确这就是实验现象，不能读取数据，从而影响指标计算的准确性。

从以上几个方面考虑，在上学期的教学过程中，引入了软件仿真实验进行互补。

2 软件仿真实验

引入仿真实验，增强了学生的分析设计能力。在进行硬件实验前，充分利用学校现有的网络教学平台资源，在该课程的教学材料导航下进行预习学习。结合教材的原理电路和工程估算的方法，参考如图1 所给出的流程图进行电路设计。

图1 软件仿真流程图

仿真软件众多，Pspice软件是目前应用较为广泛的电子线路仿真软件，或者是应用以Pspice 为内核功能扩展的仿真软件Multisim 软件，可以根据电路的结构和元器件参数对电路进行仿真分析[2]。图2所示为Multisim11 仿真的模拟乘法器实现调幅电路，图3 为虚拟示波器显示调幅波形的界面。

图2 模拟乘法器调幅电路设计

3 优化实验项目

开设综合性设计性实验或者合理安排相关课程设计时间，多方面提高学生的理解能力和综合应用能力。考虑到趣味性，题目为实现发射的无线调频话筒和实现接收的7 管超外差式收音机。指导教师给出所要设计的单元或整机的性能参数，由学生自己去设计电路、仿真、焊接和调试电路，以达到性能要求[3]。

由此规定了综合性设计性实验或课程设计的三个性质：一是教学性，学生在教师指导下针对该课程学习工程估算、设计的方法；二是实践性，包括电路设计、印刷板设计、电路的组装和调试等实践内容；三是主动性，以学生为主体，教师只起引导作用，主要任务由学生独立完成，学生的主观能动性对设计的完成起决定性作用。学生较强的动手能力就是依靠实践性教学体系来培养的。

图3 虚拟示波器显示调幅波形的界面

以超外差式收音机为例。

方案论证：根据设计指标要求查阅资料，确定超外差接收机方框图以及基本功能模块组成：高频小信号放大器、本地振荡器、混频器、中频放大器、检波器以及低频放大器。针对每一功能模块，确定采用晶体管电路还是集成电路，或者混合电路。从电路的性能、实现难易等多方面进行方案论证。然后将总体指标分配给每个模块，即明确每个模块的性能要求。

工程估算：确定每一个模块的单元电路，计算单元电路以达到模块指标的要求，计算本级时要特别注意相邻级对本级性能的影响。确定本级元器件的数据和型号，按指标要求计算出元器件值结合经验选取元器件，体现工程设计的特点。

设计制作：引入计算机辅助分析软件，对模块电路功能进行仿真。利用学校创新实验室资源，设计制作印刷电路板，在印刷电路板上焊接电路，或在面包板上搭接电路，然后进行调试，使电路性能达到设计要术。分析实验结果，写出总结报告：内容应包括从指标要求到调试结果分析等各个方面。通过书写报告可以系统地掌握工程设计方法，可以更深刻地理解所学到的理论知识。