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關(guān)鍵詞： 微電子學(xué)專業(yè)微電子技術(shù)課程教學(xué)改革

在當(dāng)今的信息時代，微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)深入國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。微電子技術(shù)的發(fā)展需要大量的多種多樣的人才，既需要設(shè)計和制造的人才，又需要科研和教學(xué)的人才，也需要管理和市場開發(fā)等方面的人才。因此，微電子學(xué)專業(yè)與其他專業(yè)一樣要培養(yǎng)高素質(zhì)的專門人才，在業(yè)務(wù)素質(zhì)方面，要培養(yǎng)出既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又具有很強(qiáng)的技術(shù)意識和技術(shù)能力的人才，培養(yǎng)出具有微電子背景的理工科復(fù)合型專業(yè)人才，以適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和社會發(fā)展的需求。

一、課程現(xiàn)狀

由于受傳統(tǒng)辦學(xué)模式的影響很深，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)環(huán)境的能力還不強(qiáng)。

1.課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容在一定程度上脫離實(shí)際需要。許多課程的內(nèi)容和實(shí)施計劃與其他本科專業(yè)有相當(dāng)?shù)睦淄?，這對基礎(chǔ)相對薄弱的學(xué)校學(xué)生來說可謂是難上加難，導(dǎo)致掌握的基礎(chǔ)知識不堅實(shí)。

2.工程教育的非工程化現(xiàn)象嚴(yán)重，學(xué)生能力的培養(yǎng)與當(dāng)前電子技術(shù)實(shí)際需要的技能結(jié)合不緊密；教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，層次不分明，銜接不科學(xué)，注重每門課程理論體系的完整性，但輕視課程之間的橫向聯(lián)系。

3.重視教材的編寫，輕視專業(yè)建設(shè)和課程的開發(fā)。

4.授課方式單一，重視教師的主導(dǎo)作用，輕視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、自主性，實(shí)施“以講為主”的教學(xué)方法仍然偏重，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。

5.實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，許多學(xué)校對許多課程的教學(xué)實(shí)施手段與要求相距甚遠(yuǎn)。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

1.微電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生必須掌握電子線路的基本概念理論和方法，必須系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等電子線路的基礎(chǔ)知識。但是這些基礎(chǔ)課程與微電子專業(yè)課程的內(nèi)容有許多重復(fù)之處，比如：《電子線路》教材中的內(nèi)容與微電子學(xué)專業(yè)的《集成電路設(shè)計原理》等課程中的內(nèi)容有許多重復(fù)。為了避免重復(fù)，需要有合理的開課時間安排，如《電子線路》課程應(yīng)安排在《集成電路設(shè)計原理》之前，這樣有利于合并課程中相互重疊的部分，既節(jié)約課時，又保證學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。隨著大規(guī)模集成電路和電子計算機(jī)的迅速發(fā)展，電子電路分析與設(shè)計方法發(fā)生了重大的變革，以電子計算機(jī)輔助分析與設(shè)計為基礎(chǔ)的電子設(shè)計自動化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子電路、集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計之中，它改變了以定量估算和電路實(shí)驗為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計方法，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是必不可少的工具與手段。因此，微電子技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容應(yīng)該增加計算機(jī)輔助分析與設(shè)計，可以與集成電路課程緊密結(jié)合起來，以適應(yīng)教學(xué)改革的需要。

2.加強(qiáng)計算機(jī)的訓(xùn)練與應(yīng)用，EDA設(shè)計技術(shù)是微電子技術(shù)的重要技術(shù)之一，集成電路的整個設(shè)計過程都普遍使用計算機(jī)輔助或電子自動化設(shè)計技術(shù)的工具，以計算機(jī)為基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)的學(xué)生必須具有很強(qiáng)的計算機(jī)應(yīng)用和電路開發(fā)能力。學(xué)生在本科四年學(xué)習(xí)過程中要結(jié)合不同時期的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不斷地進(jìn)行計算機(jī)訓(xùn)練。不僅在硬件方面，而且在軟件方面，都要進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練。在學(xué)習(xí)《計算機(jī)基礎(chǔ)》、《B語言》、《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等計算機(jī)基礎(chǔ)課程期間，要結(jié)合上機(jī)訓(xùn)練和編寫基本的程序，使學(xué)生熟悉計算機(jī)的基本原理和基本軟件的使用。同時，要不斷地更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，把最新的技術(shù)內(nèi)容引入教學(xué)中，對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)訓(xùn)練。

三、教學(xué)方法的改革

工程性、系統(tǒng)性和適用性強(qiáng)是該課程的顯著特點(diǎn)。大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后，只是了解了一些專業(yè)術(shù)語，掌握了一些基本原理及方法，但理論知識運(yùn)用不夠靈活，稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂了，也不會分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計和制作電路。長期以來，學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力，甚至一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時產(chǎn)生了畏懼感，在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到跟模擬電路有關(guān)聯(lián)的課程都不自覺地帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，許多老師反映難教，教學(xué)效果比較差。所以必須對傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)。

1.授課。學(xué)生注意力的高低，是評判教學(xué)成功與否的一個重要指標(biāo)。微電子技術(shù)課程知識點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)過程中困難大。傳統(tǒng)的教學(xué)手段以板書和理論分析講授為主。這樣的教學(xué)過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)時聽起來、看起來枯燥乏味，注意力常常不集中，對于該課程中很多抽象的概念難以理解，講課效率低下。而多媒體課件融圖、文、聲為一體，動靜結(jié)合，把看、聽、說、寫、想結(jié)合在一起，圖文并茂、視聽結(jié)合，富有吸引力，能引起學(xué)生的無意注意，使學(xué)生的注意力穩(wěn)定集中，可以更好地增強(qiáng)聽課效果。教師交替使用幾種授課方法可有效引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中到教學(xué)中來，從而保證教學(xué)質(zhì)量。

2.開展課堂討論。把時間留給學(xué)生，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性在教學(xué)過程中，專門抽出時間留作課堂討論，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)為前提，以課外文獻(xiàn)閱讀為討論內(nèi)容，通過科研專題討論的形式，為學(xué)生提供充分自由的表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會，將自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題。這樣可調(diào)動學(xué)生的積極性，促使他們自己去獲取知識以及發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，從而開發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)自學(xué)能力及創(chuàng)新能力。

3.實(shí)驗和仿真。在集成電路設(shè)計及CAD技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，在講授理論知識的基礎(chǔ)上增加VHDL模擬、電路模擬、器件模擬、工藝模擬的實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，充分利用學(xué)校的EDA實(shí)驗資源，在實(shí)驗中利用可視化的技術(shù)使原本抽象、實(shí)驗難度大、成本高或無法演示的內(nèi)容形象化、可視化，使復(fù)雜、枯燥的內(nèi)容變得直觀、有趣、容易理解，從而充分調(diào)動學(xué)生的積極性，增強(qiáng)實(shí)驗效果，適時進(jìn)行簡練清晰的解說，給學(xué)生留下深刻的印象，使學(xué)習(xí)變得輕松而愉快，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化理論學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和走上工作崗位打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。在集成電路制造工藝講授過程中，盡可能地組織學(xué)生參觀各類先進(jìn)的半導(dǎo)體制作工藝相關(guān)實(shí)驗室，提高學(xué)生對制作工藝的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生以后從事微電子行業(yè)的興趣。

隨著計算機(jī)硬件的飛速進(jìn)步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)成為當(dāng)前流行的新型教學(xué)手段。傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)手段，由于實(shí)驗室購置的設(shè)備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實(shí)驗設(shè)備價格高昂、操作復(fù)雜、容易損傷，同學(xué)們很難得到上機(jī)鍛煉的機(jī)會。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式，過程簡單靈活，交互方式多樣，結(jié)果直觀明了，既能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析、綜合能力，又能提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在電路設(shè)計方面，基于電子設(shè)計自動化EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導(dǎo)體工藝和器件的計算機(jī)輔助技術(shù)TCAD實(shí)現(xiàn)對微電子制造工藝和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強(qiáng)大功能，包括軟件所具有的可升級性，在課堂和實(shí)驗中通過軟件設(shè)計微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學(xué)概念清晰，內(nèi)容生動，過程可視，還能夠大幅節(jié)省實(shí)驗設(shè)備的購置和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)高效。

4.課程設(shè)計。課程設(shè)計可以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、實(shí)際動手能力，同時能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題、探索創(chuàng)新能力及組織所學(xué)知識的能力，更為重要的是這些設(shè)計能增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。教師要組織帶有研制產(chǎn)品意義的綜合性應(yīng)用課題，指導(dǎo)學(xué)生小組做設(shè)計。學(xué)生可以事先對自己的設(shè)計方案進(jìn)行仿真研究，然后實(shí)施，從而節(jié)省設(shè)計時間，節(jié)約體力和精力。課程設(shè)計應(yīng)激發(fā)學(xué)生的科研興趣，活躍學(xué)生的思維，開闊學(xué)生的知識面，促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)研究的能力，提升實(shí)驗教學(xué)的整體質(zhì)量和水平。例如以研制有新技術(shù)指標(biāo)要求的集成溫度傳感器為課題，讓學(xué)生首先利用計算機(jī)做電路綜合、模擬調(diào)整、仿真、版圖設(shè)計與驗證并制備出掩模版，然后投片到芯片測試，根據(jù)測試結(jié)果分析問題，必要時返回進(jìn)行第二次、第三次設(shè)計和投片。這個階段要增加工藝制備實(shí)踐的環(huán)節(jié)，注意工藝技術(shù)的培養(yǎng)。當(dāng)然，要在畢業(yè)設(shè)計的有限時間中成功地研制出一個新的微電子產(chǎn)品是不大可能的，但是，把這種有創(chuàng)新意義的課題讓學(xué)生去實(shí)踐，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力會起很大的作用。

四、結(jié)語

目前，我國人才供求結(jié)構(gòu)中存在著嚴(yán)重的“所供非所求，所教非所需”的不對稱現(xiàn)象：一方面，我國對集成電路設(shè)計師的需求達(dá)幾十萬，人才缺口很大，另一方面，我國每年卻有大批的大學(xué)生畢業(yè)后找不到工作，造成巨大的就業(yè)壓力。要解決這一問題，高校教育要針對我國集成電路制造和設(shè)計人才缺乏的現(xiàn)狀探索新型的高水平、復(fù)合型的集成電路人才培養(yǎng)模式，面向市場，及時了解微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求情況，根據(jù)市場需要，及時調(diào)整教學(xué)體系，確定人才培養(yǎng)方向，探索新的教學(xué)模式，有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適合時展需要的人才。

參考文獻(xiàn)：

［1］倪振文，王俊年等.電子信息專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革的研究［J］.實(shí)驗室研究與探索，2004.

［2］黃翠柏.計算機(jī)仿真技術(shù)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中國科技信息，2011.

［3］張德時.信息技術(shù)環(huán)境下高校學(xué)生多元化學(xué)習(xí)模式研究［J］.中國成人教育，2011.

［4］汪慧蘭.微電子技術(shù)課程設(shè)置與改革初探［J］.內(nèi)蒙古電大學(xué)刊，2008.

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【關(guān)鍵詞】電力電子 教學(xué)改革 模塊化教學(xué) 創(chuàng)新

電力電子技術(shù)是電力電子變換和控制技術(shù)的簡稱，是一門綜合電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》教材內(nèi)容理論性強(qiáng)，高職學(xué)生學(xué)習(xí)感到十分困難，筆者結(jié)合多年教學(xué)實(shí)際，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索，有效地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

一、課程與學(xué)生現(xiàn)狀分析

電力電子技術(shù)是利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，教學(xué)重點(diǎn)主要是器件及其應(yīng)用。器件重點(diǎn)講述晶閘管、MOSFET和IGBT，電力電子電路重點(diǎn)講述四大變流電路AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先器件再電路，條理清楚，但由于職業(yè)中專學(xué)生文化知識基礎(chǔ)薄弱，理解能力相對缺乏，很多學(xué)生只要遇到稍有難度的學(xué)習(xí)問題，就會消極厭學(xué)，教學(xué)效果較差。因此，需要在電力電子教學(xué)過程中引入新的理念，進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)課堂效率的提高。

二、教學(xué)改革方案設(shè)計

1.優(yōu)化組合教學(xué)內(nèi)容

《電力電子技術(shù)》教材內(nèi)容比較抽象，理論性強(qiáng)，學(xué)生的知識水平不易跟上。為了較好地完成教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)打破學(xué)科理論體系，根據(jù)高職培養(yǎng)目標(biāo)定位，以能力為中心，確定若干個教學(xué)模塊。每一個教學(xué)模塊中，以一個單功能的實(shí)用電路作為核心，把該電路的制作與分析結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，把一個個實(shí)際單元電子電路制作、測試與分析相結(jié)合的教學(xué)更加貼近生產(chǎn)實(shí)際，既可以解決理論與實(shí)際相結(jié)合的問題，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、解決學(xué)生的理解問題。

整個教學(xué)內(nèi)容被分成6個功能模塊。每一個模塊都有明確的教學(xué)目標(biāo)。如調(diào)光燈模塊，主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握元件晶閘管的工作特點(diǎn)及可控整流觸發(fā)電路，通過實(shí)例的制作，不但可以吸引學(xué)生的注意力，還可以加深學(xué)生的理解力。一學(xué)期教學(xué)結(jié)束，學(xué)生只需通過這六個實(shí)用電路，即可將整個電力電子技術(shù)的理論串聯(lián)起來，同時，也培養(yǎng)了不管學(xué)習(xí)什么理論，都要把它放到實(shí)際生活中應(yīng)用的良好習(xí)慣。電力電子技術(shù)教學(xué)模塊見下表。

2.靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段

首先，電力電子這門課的知識點(diǎn)主要是建立在晶閘管的工作原理之上，在此基礎(chǔ)上對晶閘管進(jìn)行組合形成不同電路；其次，電路所接負(fù)載基本上就只有以下三種：電阻性負(fù)載、大電感性負(fù)載、反電動勢負(fù)載。例如，在可控整流電路部分，上課時教師只需將單相半波可控整流電路講透，其余的如單相全控橋、單相半控橋，三相可控整流都可由學(xué)生自學(xué)。明確目標(biāo)，變教師的“教”為學(xué)生的“學(xué)”，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

3.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

電力電子技術(shù)課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容不斷增加，如何增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，多媒體教學(xué)存在不可比擬的優(yōu)勢。比如，教學(xué)中的各典型電路部分涉及眾多的電壓、電流波形分析，傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方式既費(fèi)時又不方便。因此，有必要制作適合本課程特點(diǎn)的多媒體課件，提高課程的教學(xué)效果。為解決有關(guān)波形演示問題，用Flash制作了波形演示動畫，演示時，控制角可任意選擇，各波形可連續(xù)畫出，也可點(diǎn)動畫出，非常方便課堂教學(xué)，取得了很好的課堂教學(xué)效果。

4.開展EDA實(shí)驗，配合提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果

隨著計算機(jī)應(yīng)用的迅速普及，在教學(xué)實(shí)踐的過程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計算機(jī)的電子設(shè)計自動化軟件在計算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗證模擬仿真實(shí)驗，作為教學(xué)的補(bǔ)充，使學(xué)生增強(qiáng)對電路的感性認(rèn)識，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測試方法。實(shí)驗由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過多媒體教學(xué)平臺演示完成，再由學(xué)生練習(xí)。通過人機(jī)對話的方式，能使每個人都能親自動手搭接電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定。軟件Matlab/Simulink有完善的電力電子工具包SimPow-ersystem，其中有各種器件、電源、負(fù)載、測量和波形顯示元件等，可以搭建各種電力電子電路。比如，學(xué)生根據(jù)整流與有源逆變實(shí)驗原理圖，自由地設(shè)計各種不同的實(shí)驗。通過選擇實(shí)現(xiàn)單相整流、三相橋式整流、三相橋式有源逆變等多種實(shí)驗。也可通過脈沖控制開關(guān)的閉合或分?jǐn)?，來模擬晶閘管開路故障、驅(qū)動脈沖丟失故障等實(shí)驗。設(shè)置負(fù)載電感Ld和負(fù)載電阻Rd的數(shù)值可以組合成多組不同負(fù)載參數(shù)的純阻性負(fù)載、感性負(fù)載等。通過軟件可隨時調(diào)整和修改元器件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對電路的作用與影響，所以調(diào)試和測量本身就是最好的學(xué)習(xí)過程。開設(shè)了EDA實(shí)驗后，學(xué)生通過與理論課同步的軟件仿真實(shí)驗，搞清楚了電路的工作原理、波形關(guān)系、參數(shù)條件、調(diào)試方法和可能出現(xiàn)的各種問題等。再做硬件實(shí)驗時，其思路、方法和電路分析調(diào)試能力大有提高，實(shí)訓(xùn)收效顯著。

5.多途徑提供信息，激活創(chuàng)造思維

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，電力電子技術(shù)作為弱電與強(qiáng)電的橋梁，正在與微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)相輔相成快速發(fā)展，還與多個學(xué)科相互滲透，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的重要支柱。當(dāng)前的學(xué)習(xí)是基于資源的學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)書籍、報刊等都是可以利用的重要資源。充分利用這些資源，教師可以沖破單一教材的狹隘視野，獲得內(nèi)容更加豐富、形式更加多樣的教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生眼界。同時，不斷向?qū)W生提供各種有利于學(xué)習(xí)新知識的信息，讓學(xué)生在有效信息的引導(dǎo)下，在已有知識基礎(chǔ)上，一步步地建構(gòu)自己的新知識，有利于激活學(xué)生的創(chuàng)造思維。

總之，在電力電子教學(xué)過程中，結(jié)合課程和學(xué)生的實(shí)際，靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段，采用模塊化教學(xué)，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，既利于學(xué)生加深理解和掌握書本的理論知識，又能在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)校培養(yǎng)出的人才也更能適應(yīng)社會的需要。

參考文獻(xiàn):

［1］黃克孝.職業(yè)和技術(shù)教育課程概論.上海華東師范出版社，2001.

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【關(guān)鍵詞】計數(shù)器74LS163；譯碼器74LS138；順序脈沖發(fā)生器；Multisim；邏輯分析儀

1.引言

順序脈沖發(fā)生器也稱節(jié)拍脈沖發(fā)生器，它能夠產(chǎn)生一組在時間上有先后順序的矩形脈沖。用這組脈沖可以使控制器形成所需的各種控制信號，以便控制機(jī)器按照事先規(guī)定的順序進(jìn)行一系列操作。順序脈沖發(fā)生器作為自動控制必不可少的觸發(fā)信號在生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用，并廣泛應(yīng)用于科技、電子、化工、建筑、機(jī)械、生物、信息管理等領(lǐng)域。本文主要介紹計數(shù)型順序脈沖發(fā)生器的Multisim設(shè)計和仿真。

2.Multisim的功能和特點(diǎn)

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的，專門用于電路仿真和設(shè)計的電子設(shè)計自動化軟件。它將原理圖的創(chuàng)建，電路的測試分析、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個電路窗口中，近年來在國內(nèi)外高校和電子技術(shù)界得到廣泛應(yīng)用[1]。Multisim的主要特點(diǎn)有：

（1）友好直觀的用戶界面：元器件和測試儀器等均可直接從屏幕上的器件庫和儀器庫中直接選取，電路原理圖的創(chuàng)建、電路的測試分析和結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一電路窗口。

（2）豐富的元件庫：提供了規(guī)模龐大的元器件庫，各種元件分門別類地放在這些元件箱中供用戶隨意調(diào)用，用戶還可以建立自己的元件庫，即對自己研發(fā)的新器件編輯、修改和創(chuàng)建。

（3）齊全的虛擬儀表：有大量的儀器儀表，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、波特圖儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀和頻譜分析儀等。這些儀器的參數(shù)設(shè)置、使用方法與外觀設(shè)計與真實(shí)儀器基本一致，且能多臺同時調(diào)用，并可將測試結(jié)果保存，為電路的仿真提供了強(qiáng)大的保證。

（4）強(qiáng)大的分析功能：可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。

（5）順序脈沖發(fā)生器Multisim仿真方案的設(shè)計。

順序脈沖通常由計數(shù)器和譯碼電路構(gòu)成[2]。在multisim10.0平臺上創(chuàng)建由74LS163和74LS138構(gòu)成的8路順序脈沖發(fā)生器仿真電路，如圖1所示。

圖1 順序脈沖發(fā)生器的仿真電路

74LS163 是4位二進(jìn)制同步計數(shù)器，它具有同步清零、同步置數(shù)的功能，在清零端和置數(shù)端輸入電平無效的情況下，輸出端能夠累計輸入時鐘脈沖的個數(shù)，輸出QDQCQBQA的計數(shù)狀態(tài)為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110至1111的循環(huán)。在本設(shè)計方案中選取74LS163的低三位即QCQBQA為有效輸出，連接至74LS138的輸入端。

74LS138為三線-八線譯碼器，在三個使能端均有效的情況下，當(dāng)輸入3位二進(jìn)制代碼CBA依次為000、001、010、011、100、101、110、111時， 8個輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7依次輸出有效電平（低電平）。

選擇Multisim中的時鐘源（Clock Source）為計數(shù)器74LS163提供時鐘脈沖輸入，設(shè)置好參數(shù)，時鐘頻率500Hz，電壓5伏。74LS138的輸出端分別接8個指示探針X1~X8，用于指示輸出電平的高低。

為了進(jìn)行順序脈沖發(fā)生器的邏輯功能仿真，引入Multisim虛擬儀器庫中的邏輯分析儀（Logic Analyzer），將時鐘源和74LS138的8個輸出端分別與邏輯分析儀的1~9輸入端相連，構(gòu)成仿真電路。

如1圖的順序脈沖發(fā)生器的工作原理：隨著時鐘脈沖源的輸入，計數(shù)器74LS163的輸出端開始計數(shù)，低三位QCQBQA的輸出狀態(tài)在000、001、010、011、100、101、110、111間依次循環(huán)，這些輸出信號，做為三線-八線譯碼器74LS138的輸入二進(jìn)制代碼，經(jīng)譯碼后，分別在8個輸出端依次輸出低電平，即在輸出端輸出8路順序脈沖信號。

3.順序脈沖發(fā)生器的Multisim仿真結(jié)果分析

打開Multisim軟件的仿真開關(guān)，幾秒鐘后，看到指示探針X1~X8依次單個熄滅，說明74LS138的輸出端Y0~Y7依次出現(xiàn)低電平，雙擊邏輯分析儀圖標(biāo)將其面板打開，看到仿真結(jié)果，如圖2所示。

圖2 仿真時序圖波形

圖2中，由上至下，依次是時鐘脈沖

信號、74LS138的八個輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7的信號波形。從左至右觀察圖2可看出：第1個時鐘脈沖信號CLK 上升沿到來后，譯碼器輸出端Y0輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為000）；第2個時鐘脈沖信號CLK 上升沿到來后，譯碼器的Y1端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為001）；第3個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y2端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為010）；第4個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y3端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為011）；第5個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y4端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為100）；第6個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y5端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為101）；第7個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y6端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為110）；第8個時鐘脈沖信號CLK上升沿到來后，譯碼器的Y7端輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖（此時計數(shù)器74LS163的低三位輸出為111）。

經(jīng)過8個時鐘脈沖信號作用后，順序脈沖發(fā)生器的8個輸出端各完成一次順序脈沖的輸出，如此循環(huán)，可見，仿真實(shí)驗的結(jié)果和順序脈沖發(fā)生器的功能一致。

4.結(jié)束語

順序脈沖發(fā)生器在生產(chǎn)生活的很多領(lǐng)域尤其是自動控制領(lǐng)域起著必不可少的重要作用，也是數(shù)字電路課程中重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，由于受到普通實(shí)驗儀器的限制，現(xiàn)有的示波器多為雙蹤示波器，無法同時觀測多路波形，所以無法對順序脈沖發(fā)生器的工作波形進(jìn)行硬件實(shí)驗驗證，用 Multisim 軟件仿真有效地解決了這一問題。

本文的仿真電路中，用邏輯分析儀，以時序波形圖的形式顯示順序脈沖發(fā)生器輸出狀態(tài)，可直觀觀測8路輸出信號的狀態(tài)變化過程及變化與時鐘脈沖信號邊沿的對應(yīng)關(guān)系，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1]聶典.Multisim9計算機(jī)仿真在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[2]張惠敏.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[3]彭文竹.Multisim在數(shù)字電路課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報,2009,9:48-50.