時間：2022-09-04 01:29:38
引言：易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇電路原理論文范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容，可隨時聯(lián)系我們的客服老師。
關(guān)鍵詞：射頻；收發(fā)器；電子標簽；RI-R6C-001A
1概述
電子標簽是時下最為先進的非接觸感應(yīng)技術(shù)。RI－R6C－001A芯片是美國德州儀器（TI）和荷蘭飛利浦公司（Philips）開發(fā)出的一種廉價的非接觸感應(yīng)芯片。這種芯片的無源最大讀寫距離可達1．2米以上。它與條形碼相比，無須直線對準掃描，而且讀寫速度快，可多目標識別和運動識別，每秒最多可同時識別50個，頻率為13．56MHz±7kHz（國際通用）的目標。它采用國際統(tǒng)一且不重復的8字節(jié)（64bit）唯一識別內(nèi)碼（Uniqueidentifier，簡稱UID），其中第1～48bit共6字節(jié)為生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品編碼，第49～56bit1個字節(jié)為廠商代碼（ISO／IEC7816－6／AM1），最高字節(jié)固定為“EO”。其使用壽命大于10年或讀寫10萬次，無機械磨損、機械故障，可在惡劣環(huán)境下使用，工作溫度為－25～＋70℃可反復讀寫且扇區(qū)可以獨立一次鎖定，并能根據(jù)用戶需要鎖定重要信息；現(xiàn)有的產(chǎn)品一般采用4字節(jié)扇區(qū)，內(nèi)存從512bit～2048bit不等。
RI－R6C－001A芯片采用柔性封裝，它的超薄和多種大小不一的外型，使它可封裝在紙張和塑膠制品（PVC、PET）中，既可應(yīng)用于不同安防場合，也可再層壓制卡。國際標準化組織已把這種非接觸感應(yīng)芯片寫入國際標準ISO15693中。其主要原因是因為該芯片具有封裝任意、內(nèi)存量大、可讀可寫、防沖撞等獨特的功能。
2引腳排列與功能
圖1所示為（RI－RRC－001A芯片和引腳排列）。
3內(nèi)部結(jié)構(gòu)
收發(fā)器需要5V外加電源，在實際操作中最小電壓為3V，最大電壓為5．5V，典型電壓為5V。電損耗取決于天線阻抗和輸出網(wǎng)絡(luò)的配置。由于電源紋波和噪聲會嚴重影響整個系統(tǒng)的性能，因此，德州儀器推薦使用標準電源。
射頻收發(fā)器內(nèi)部的輸出晶體管是一個低阻場效應(yīng)管，電耗直接在TX＿OUT腳消耗，推薦用5V電源供電，最好驅(qū)動50Ω天線。在輸出端連接一個簡單的諧振電路或者匹配網(wǎng)絡(luò)可以降低諧波抑制，用選通方波驅(qū)動輸出晶體管能達到100％的調(diào)制度。調(diào)整連接輸出晶體管的電阻（典型電路中的R2）能獲得10％的調(diào)制度，增大這個電阻，調(diào)制度也隨之增加。通過發(fā)射編碼器變換的數(shù)據(jù)可按照事先選擇好的射頻協(xié)議進行傳輸，通信速率應(yīng)為5～120kB，而且至少要有一個速率滿足已選擇感應(yīng)器協(xié)議的要求。
接收器通過外部電阻連接到天線后可將來自電子標簽的調(diào)制信號通過二極管包絡(luò)檢波進行解調(diào)，接收解碼器輸出到控制器的數(shù)據(jù)是二進制數(shù)據(jù)格式，通信速率和射頻協(xié)議由已選擇的模式確定。在輸出數(shù)據(jù)時，接收的數(shù)據(jù)串中已檢測并標志了啟動、停止、錯誤位。
該系統(tǒng)的正常時鐘頻率為13．56MHz，但是振蕩器的工作頻率范圍為4MHz～16MHz。
在電源被重新啟動后，設(shè)備為默認配置。RI－R6C－001A系統(tǒng)有三個有效電源模式。主要模式是滿載模式，而空載模式僅出現(xiàn)在與電路有關(guān)的標準振蕩器和最小系統(tǒng)工作中的標準振蕩器停振時，掉電模式則完全關(guān)斷設(shè)備內(nèi)部的偏置系統(tǒng)。當SCLOCK保持高電平時，可在DIN端的輸出脈沖上升沿喚醒電路。
RI－R6C－001A芯片的串行通信接口通常使用三根線，其中的SCLOCK為串行雙向時鐘；DIN為數(shù)據(jù)輸入，DOUT為數(shù)據(jù)輸出。參見圖2所示的RI－R6C－001A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
4典型電路應(yīng)用
圖3所示是RI－R6C－001A的典型應(yīng)用電路，該電路可驅(qū)動50Ω的天線，當電源電壓為5V時，輸出射頻的功率為200mW，而當電源電壓為3V時，輸出射頻功率為80mW。
圖3
由于電路中的發(fā)射器一直工作，因此，應(yīng)增大集成電路散熱片的尺寸以增加散熱面積。設(shè)計電路時，應(yīng)避免過大的分布電容，當電路板分布電容過高時，可配合晶振調(diào)整電容C5的值，以減少時鐘的不穩(wěn)定性。推薦C5值為22pF。通過軟件處理可使收發(fā)器的調(diào)制度在100％～10％范圍內(nèi)調(diào)整。ISO15693協(xié)議規(guī)定標簽允許執(zhí)行10％～30％之間的調(diào)制度（除100％之外），通過改變電阻R2的值可以達到這個要求。
關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；高壓輸電線路；絕緣子；選型
Abstract：Thecorrectselectionandapplicationoftransmissionlineinsulatoraretheguaranteeforlinesoperationrelaibility.Forthis，thepracticaloperationsituationandthecharacterof500kVtransmissionlineinsulatorinJiangsupowernetworkareana_lysed，thesuggestionshowtoselectandusethelineinsulatorareproposed.
Keywords：powernetwork；high_voltagetransmissionline；insulator；typeselection
近幾年江蘇電網(wǎng)發(fā)展迅速，截至2001年底，全省投運的500kV線路3174km、500kV變電站11座。線路使用的絕緣子種類繁多，目前輸電線路使用的絕緣子按型式主要分為盤式絕緣子和長棒型絕緣子。下面介紹這2種絕緣子的特點。
1盤式絕緣子的特點
盤式絕緣子按材質(zhì)可分為盤式瓷絕緣子和鋼化玻璃絕緣子。
1.1盤式瓷絕緣子
盤式瓷絕緣子是最早用在線路上的絕緣子，已有一百多年的歷史。它具有良好的絕緣性能、抗氣候變化的性能、耐熱性和組裝靈活等優(yōu)點，被廣泛用于各種電壓等級的線路。盤式瓷絕緣子是屬于可擊穿型的，它是采用水泥將物理、化學性能各異的瓷件與金屬件膠裝而構(gòu)成的，在長期經(jīng)受電場、機械負荷和大自然的陽光、風、雨、雪、霧等的作用，會逐步劣化，對電網(wǎng)的安全運行帶來威脅。特別是含有劣化絕緣子的絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)（由于雷擊或污閃等原因）時，可能會使劣化的絕緣子頭部瞬間發(fā)熱爆炸，造成導線落地的事故。華東電網(wǎng)在1996年底的大污閃事故中，500kV系統(tǒng)有11條線路因霧閃發(fā)生72次跳閘。其中，3條線路因零值絕緣子爆炸造成導線落地；2條線路多串絕緣子結(jié)構(gòu)中有1串因零值絕緣子爆炸斷串。
2000年9月22日，江蘇省220kV溧陽變電站220kV旁母、正母瓷瓶發(fā)生因大量低值絕緣子的存在而導致的掉串事故。所以劣化絕緣子的檢測工作非常重要，前系統(tǒng)停電是較難的，即使線路停電，也無足夠的時間和人力進行全線絕緣子的檢測工作。因劣化絕緣子的安裝位置和分布區(qū)域的原因，向來是絕緣在線檢測的一個難點。目前常用短路叉法和火花間隙法檢測，這些方法易于檢測零值絕緣子，測試方法簡單，但準確性較低，對低值絕緣子，特別是1串中存在多片低值的情況下，則很難作出正確的判斷。瓷絕緣子的老化率隨其運行時間的延長而逐年上升。
1.2鋼化玻璃絕緣子
鋼化玻璃絕緣子具有較好的機電性能，其抗拉強度、耐電擊穿性能、耐振動疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱沖擊性能等都優(yōu)于瓷絕緣子。且與瓷絕緣子不同，玻璃絕緣子具有零值自爆的絕緣自我淘汰能力，這樣就很容易被發(fā)現(xiàn)，無需對其進行絕緣測試。自爆率通常在前3年較高，這與瓷絕緣子相反。數(shù)十年的運行和試驗數(shù)據(jù)證明，鋼化玻璃絕緣子具有長期穩(wěn)定的機電性能和較長的使用壽命。防污型玻璃絕緣子為取得較大的爬電距離，只有在傘裙下表面增加數(shù)個深棱來實現(xiàn)（由于工藝的原因，無法像瓷絕緣子通過雙傘或三傘增加爬距）。當用于粉塵污染較嚴重的地區(qū)，因這種鐘罩深棱的傘型自潔能力差、清掃不便，下表面結(jié)垢嚴重，造成耐污閃能力大大降低。從江蘇電網(wǎng)運行情況來看，鐘罩深棱型絕緣子（包括瓷的和玻璃的）不適合江蘇地區(qū)這種以粉塵污染為主、污染較重的地區(qū)使用，如果使用，應(yīng)充分考慮其爬電距離的有效利用系數(shù)。1999-2002年，江蘇省500kV線路污閃跳閘中，只有7%（一次跳閘）是瓷雙傘絕緣子，其余都是玻璃絕緣子。這里針對的是懸垂串絕緣子，全省尚未發(fā)生過耐張串絕緣子的污閃跳閘。
2長棒型絕緣子的特點
長棒型絕緣子按材質(zhì)可分為合成絕緣子和長棒瓷絕緣子。
2.1合成絕緣子
論文關(guān)鍵詞：初中測量電阻的幾種常用方法
測量電阻是初中物理教學的最重要的實驗之一，也是考察學生能力的重要命題熱點之一。通過近幾年中考試題我們就會發(fā)現(xiàn)，測量電阻方法多種多樣，其應(yīng)用的原理和計算方法也不盡相同，而電路圖的設(shè)計更是靈活多變，如果學生對該部分知識不加以總結(jié)、消化的話，就會在做題時容易出錯、造成不必要的丟分現(xiàn)象，因此電阻的測量看似簡單，實則在教學中常常是學生的弱點，在各種考試中通過對電阻的測量的考察也可以反映出學生對電學基本知識掌握的情況，另外命題者還在不斷的推陳出新，用不同的形式對學生進行考察。下面我們就對初中測量電阻的幾種常用方法進行一個簡單的總結(jié)，希望對同學們能有所幫助。
一、初中最基本的測電阻的方法
（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(jù)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(shè)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(diào)節(jié)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(shè)計如圖2所示雜志網(wǎng)。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(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，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(lián)電路中的電流關(guān)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(lián)接在已知電阻R0的兩端，記下此時電壓表的示數(shù)U1；然后再把電壓表并聯(lián)接在未知電阻Rx的兩端，記下此時電壓表的示數(shù)U2。根據(jù)串聯(lián)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(guān)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(shè)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(guān)擲向1時，電壓表測量的是R0兩端的電壓U0；當開關(guān)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(lián)電路中的電壓關(guān)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(lián)，測出通過R0的電流I1；然后再把電流表跟未知電阻Rx串聯(lián)，測出通過Rx的電流I2。然后根據(jù)并聯(lián)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(guān)引入電路圖，這時我們可以采用如圖7的電路設(shè)計。當開關(guān)擲向1時，電壓表測量的是R0兩端的電流I0；當開關(guān)擲向2時，電壓表測量的是RX兩端的電流Ix雜志網(wǎng)。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(jù)串聯(lián)電路的電流關(guān)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(jù)串聯(lián)電路的電流關(guān)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(lián)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
如圖11所示電路就是用等效法測量電阻的一種實驗電路。其中Rx是待測電阻，R是電阻箱（其最大電阻值大于Rx）。其實驗步驟簡單操作如下：
把開關(guān)S閉向2，讀出電流表的數(shù)值I，再把S閉向1，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的讀數(shù)仍為I不變，則讀出電阻箱的數(shù)值，即為待測電阻Rx的值。
以上就是初中常見的測電阻的方法，大家會嗎，希望以上總結(jié)對大家的學習有所幫助。
論文首先介紹了電力電子技術(shù)及器件的發(fā)展和應(yīng)用,具體闡明了國內(nèi)外開關(guān)電源的發(fā)展和現(xiàn)狀,研究了開關(guān)電源的基本原理,拓撲結(jié)構(gòu)以及開關(guān)電源在電力直流操作電源系統(tǒng)中的應(yīng)用,介紹了連續(xù)可調(diào)開關(guān)電源的設(shè)計思路、硬件選型以及TL494在輸出電壓調(diào)節(jié)、過流保護等方面的工作原理和具體電路,設(shè)計出一種實用于電力系統(tǒng)的開關(guān)電源,以替代傳統(tǒng)的相控電源。該系統(tǒng)以MOSFET作為功率開關(guān)器件,構(gòu)成半橋式Buck開關(guān)變換器,采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù),PWM控制信號由集成控制TL494產(chǎn)生,從輸出實時采樣電壓反饋信號,以控制輸出電壓的變化,控制電路和主電路之間通過變壓器進行隔離,并設(shè)計了軟啟動和過流保護電路。該電源在輸出大電流條件下,能做到輸出直流電壓大范圍連續(xù)可調(diào),同時保持良好的PWM穩(wěn)壓調(diào)節(jié)運行。 開關(guān)電源結(jié)構(gòu)
以開關(guān)方式工作的直流穩(wěn)壓電源以其體積小、重量輕、效率高、穩(wěn)壓效果好的特點,正逐步取代傳統(tǒng)電源的位置,成為電源行業(yè)的主流形式。可調(diào)直流電源領(lǐng)域也同樣深受開關(guān)電源技術(shù)影響,并已廣泛地應(yīng)用于系統(tǒng)之中。
開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。
SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用, GTR驅(qū)動困難,開關(guān)頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。在本論文中選用的開關(guān)器件為功率MOSFET管。
開關(guān)電源的三個條件:
1. 開關(guān):電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài);
2. 高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻;
3. 直流:開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流。
根據(jù)上面所述,本文的大體結(jié)構(gòu)如下:
第一章,為整個論文的概述,大致介紹電力電子技術(shù)及器件的發(fā)展,簡單說明直流電源的基本情況,介紹國內(nèi)外開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀和研究方向,闡述本論文工作的重點;
第二章,主要從理論上討論開關(guān)電源的工作原理及電路拓撲結(jié)構(gòu);
第三章,主要將介紹系統(tǒng)主電路的設(shè)計;
第四章,介紹系統(tǒng)控制電路各個部分的設(shè)計;
這次煙機設(shè)備維修電工技師鑒定是國家實行技師資格鑒定后昆明卷煙廠第一次組織的通用工種類技師鑒定，鑒定工作由云南省第155國家職業(yè)技能鑒定所負責實施。參加鑒定人員自愿申報，然后由部門推薦經(jīng)昆明卷煙廠技師(高級技師)資格審查推薦領(lǐng)導小組嚴格按照申報條件進行審核。考生先經(jīng)過集中培訓，然后由云南省第155國家職業(yè)技能鑒定所根據(jù)維修電工技師國家職業(yè)技能鑒定標準對考生分別進行基礎(chǔ)理論、模擬電子電路、電路故障排除、變頻調(diào)速、plc編程、教案編寫及授課技能、論文寫作與答辯等項目的考核，全部考核項目都及格者，才能取得煙機設(shè)備維修電工技師職業(yè)資格證書。
現(xiàn)就維修電工職業(yè)技師資格鑒定的申報條件、鑒定程序和鑒定內(nèi)容摘抄如下：
鑒定對象和申報條件：
從事維修電工職業(yè)的專業(yè)人員，經(jīng)過規(guī)定學時技師資格培訓合格，并具有下列條件之一者可申報維修電工技師資格鑒定：
1.取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后在本職業(yè)連續(xù)工作4年以上;
2.高級技工學校畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作2年以上;
3.本專業(yè)大專以上畢業(yè)，并取得本職業(yè)三級(高級)資格證書后，在本職業(yè)連續(xù)工作3年以上;
4.連續(xù)從事本職業(yè)工作15年以上，并取得三級(高級)資格證書。
知識考試范圍：
電子技術(shù)：晶體管多級放大電路分析;運算放大器組成的典型線路分析及參數(shù)設(shè)定;典型邏輯組合電路，時序邏輯電路的分析及設(shè)計方法;綜合性電子電路的分析及設(shè)計方法。
電力電子技術(shù)：電力電子器件、晶閘管整流電路、逆變電路基本概念。
電氣自動控制技術(shù)：自動控制基本原理;雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理和參數(shù)設(shè)定;常用傳感器工作原理及檢測電路分析;復雜設(shè)備電氣系統(tǒng)安裝、調(diào)試知識及電氣檢測與診斷技術(shù)。
可編程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，進行程序設(shè)計;用plc控制生產(chǎn)工藝流程的步驟及設(shè)計方法;將繼電氣線路改造成用plc控制的流程圖、程序表。
新技術(shù)：數(shù)控系統(tǒng)的基本概念;微機應(yīng)用及接口-技術(shù)基本概念;網(wǎng)絡(luò)通訊基本概念;交流變頻調(diào)速系統(tǒng)基本概念;交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)基本概念;專業(yè)發(fā)展方向。
熟悉氣動控制、液壓控制的基本原理以及識圖、分析及排除故障的方法。
檢修工藝編制：能夠制定電氣系統(tǒng)與電氣設(shè)備檢修、大修工藝，了解電氣設(shè)計基本方法。
關(guān)鍵詞:專用集成電路設(shè)計;創(chuàng)新;教學;探討
中圖分類號:G424文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《專用集成電路設(shè)計》是電氣信息類專業(yè)開設(shè)的一門比較重要的專業(yè)課。為了培養(yǎng)寬口徑、基礎(chǔ)扎實的集成電路設(shè)計人才,滿足IC行業(yè)對人才的大量需求,無論是在微電子專業(yè),還是在相關(guān)的其他電氣信息類專業(yè),不少重點高等院校都已經(jīng)開設(shè)了本門課程。在學生已經(jīng)掌握了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和一定的晶體管原理知識的基礎(chǔ)上,通過學習《專用集成電路設(shè)計》課,進行ASIC設(shè)計理論的學習和實踐的強化,進一步掌握集成電路和電路系統(tǒng)的設(shè)計知識,提高集成電路設(shè)計能力,增長集成電路設(shè)計經(jīng)驗;通過理論教學和實踐教學,來加強電氣信息類專業(yè)學生的電路設(shè)計基礎(chǔ)、版圖設(shè)計基礎(chǔ)以及集成電路設(shè)計各環(huán)節(jié)的驗證知識等,培養(yǎng)學生在集成電路設(shè)計方面的研究興趣,為后續(xù)課程的學習和進一步的深造打好基礎(chǔ)。
由于專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的需要,北京電子科技學院同樣開設(shè)了《專用集成電路設(shè)計》的專業(yè)選修課,授課對象是電子信息工程專業(yè)的本科生,由于非微電子的專業(yè)背景原因,他們并不具備足夠的半導體物理、晶體管原理等知識,因此在本課程的教學過程中,必然要針對具體對象,調(diào)整教學內(nèi)容,創(chuàng)新教學思路,加強教學研究,找到一種適合于非微電子專業(yè)本科生的教學思想和教學方法。通過教學實踐,學生對于課程組在這一課程中的創(chuàng)新、探索和具體的教學方法比較認可。這里把我們在《專用集成電路設(shè)計》課教學實踐中的初步探索做一些總結(jié),希望與大家分享。
1 結(jié)合實際合理設(shè)置授課內(nèi)容,以學生能夠接受為目標
電子信息工程專業(yè)的學生在學習《專用集成電路設(shè)計》課程之前,已經(jīng)系統(tǒng)地學習了《電路分析》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《EDA技術(shù)》等有關(guān)電子技術(shù)和電路系統(tǒng)的課程,對于電路系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)有了一定的理解,并進行過比較系統(tǒng)的動手實踐訓練,為進一步學習《專用集成電路設(shè)計》課程打下了比較堅實的知識基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。但是由于專業(yè)背景的原因,該專業(yè)不太可能只是為了《專用集成電路設(shè)計》課而專門開設(shè)《半導體物理》、《晶體管原理》等這些在微電子專業(yè)才有的課程,因此,與微電子專業(yè)相比,電子信息工程專業(yè)的本科生欠缺有關(guān)晶體管原理和半導體工藝等方面的必要知識。在設(shè)置授課內(nèi)容時,必然要考慮到這一點,總的原則應(yīng)當是以學生能夠接受、但又不應(yīng)該過于輕松接受為目標,而且要盡量避免與《EDA技術(shù)》等課程的知識重復。
根據(jù)我們的課程內(nèi)容設(shè)置原則,將《專用集成電路設(shè)計》課的講授內(nèi)容分為以下幾章:第一章:ASIC設(shè)計概述;第二章:CMOS邏輯;第三章:ASIC庫設(shè)計;第四章:ASIC的前端設(shè)計;第五章:ASIC的后端設(shè)計;第六章:可測性設(shè)計技術(shù);第七章:SOC設(shè)計技術(shù)簡介。在各章的講授中,占用課時較多的分別是第二章、第三章和第五章。在講授時強調(diào)培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設(shè)計能力,使學生對專用集成電路的設(shè)計、制造、測試等一整套流程有一般性、整體性的了解,建立專用集成電路的基本概念和方法,了解IC領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢,激發(fā)學生潛在的對集成電路前、后端設(shè)計的興趣。為了配合理論教學,提升教學效果,還設(shè)置了合適的實驗教學內(nèi)容。
2 注重實驗教學效果,以培養(yǎng)動手實踐能力為目標
集成電路設(shè)計類課程除了理論教學以外,實驗教學尤為重要,因為這類課程對學生的訓練重點正是在于動手實驗,提前接觸到未來在進一步的研究和工作中可能會應(yīng)用到的一些軟件工具、設(shè)計流程以及設(shè)計技巧等,這樣才能促進學生理論與實踐相結(jié)合,真正幫助學生掌握ASIC設(shè)計技術(shù)。因此本課程要更加注重實驗教學效果,著力培養(yǎng)學生的動手實踐能力,進而使學生能夠更加準確、具體和形象地掌握在課堂上學到的理論知識。根據(jù)這一原則,經(jīng)過試用修訂,我們專門編印了《專用集成電路設(shè)計實驗指導書》,根據(jù)大綱的變化,使用工具版本的提高,目前已經(jīng)編印了2007版和2009版的實驗指導書,共設(shè)計了五個實驗,具體是:實驗一:IC設(shè)計工具的使用;實驗二:單元電路的前端設(shè)計;實驗三:標準單元的版圖繪制與驗證;實驗四:四位加法器和減法器ASIC的設(shè)計;實驗五:計數(shù)器ASIC的設(shè)計。每個實驗3學時,其中實驗二、實驗四和實驗五為綜合性、設(shè)計性實驗。
選用一種合適的集成電路設(shè)計工具是順利進行實踐教學的關(guān)鍵。我們選用了美國Tanner Research公司開發(fā)的一種優(yōu)秀集成電路設(shè)計工具――Tanner Tools Pro,它雖然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具強大,但它的最大優(yōu)點是成本低,可以在PC機上使用,而且圖形處理速度快,編輯功能強,便于學習,使用方便,特別適用于高校進行相關(guān)的教學和科研工作。Tanner Pro工具在美國和臺灣的很多大學中早已被廣泛應(yīng)用,臺灣不少IC設(shè)計企業(yè)也在使用Tanner Pro工具。該工具較新版本為Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理圖編輯)、L-EDIT(版圖編輯)、T-SPICE(電路仿真)、W-EDIT(波形觀察)和LVS(版圖與原理圖比對)等幾個功能不同的子工具,滿足了集成電路設(shè)計從前端到后端、設(shè)計驗證的一系列過程的需要,完全可以適用于《專用集成電路設(shè)計》課程的實踐教學。通過我們在課程實驗、畢業(yè)設(shè)計等實踐教學環(huán)節(jié)的使用,發(fā)現(xiàn)學生對這個工具上手快、掌握熟,對于以后使用其他的IC設(shè)計工具也有一定的幫助,而且培養(yǎng)了他們將來涉足IC設(shè)計領(lǐng)域的興趣和信心。圖1是學生在實踐教學中得到的一個版圖設(shè)計結(jié)果。
3 適當講授最新技術(shù)進展,以讓學生跟上行業(yè)發(fā)展腳步為目標
我們都知道,集成電路設(shè)計技術(shù)、制造工藝等的發(fā)展速度飛快,遵循著集成電路最小特征尺寸以每三年減小70%的速度下降、集成度每年翻一番和價格每兩年下降一半的著名的摩爾定律,集成電路的設(shè)計和制造技術(shù)發(fā)展日新月異。因此,在《專用集成電路設(shè)計》的教學過程中,必須要根據(jù)教學大綱的要求,在系統(tǒng)講授已經(jīng)設(shè)置好的教學內(nèi)容的前提下,結(jié)合具體授課內(nèi)容,適當講授最新技術(shù)進展,以期讓學生跟上集成電路設(shè)計行業(yè)發(fā)展的腳步,并不斷將這些新技術(shù)、新進展、新方法、新工具、新工藝融入到授課內(nèi)容中,做到授課內(nèi)容常講常新。其實這除了讓學生可以接受到最新的知識和了解到該領(lǐng)域最新進展之外,同時也是一個教學相長的過程,對于教師的教學和相關(guān)科研也是一種無形的促進,可以督促教師不斷地跟蹤與IC設(shè)計、制造相關(guān)的最新研究成果,并進行精心的組織,將這些成果有機融入到課程教學中,做到授課內(nèi)容的不斷更新,而且這樣也才能夠避免一份講稿多年重復使用,保證教師在教學中的激情,增強教學效果。
在這里僅僅舉一個具體例子。在一次講授到集成電路工藝的內(nèi)容時,作者為同學們講授了不斷發(fā)展的集成電路工藝水平,以及所遇到的工藝發(fā)展瓶頸對于摩爾定律的挑戰(zhàn),還具體講到了Intel公司新推出的0.45nm工藝的CPU,它采用了大大不同于以往的工藝方法,這次工藝變革可以稱得上是“拯救摩爾定律”的一大技術(shù)進展。本次課后,不少同學紛紛通過互聯(lián)網(wǎng)等來查閱這一最新工藝的具體情形,表現(xiàn)出了濃厚的學習興趣。
4 創(chuàng)新課程考查方式,以激發(fā)學生進一步的研究興趣為目標
一門課程的考查方式如何,對于這門課程能不能按照教師的預想,達到既定的最終教學目的,有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的一張試卷去“考”出學生學習效果的方式雖然比較簡單省事,但卻過于單調(diào),雖然從某種程度上能夠考查出學生對這門課程知識的掌握程度,但是對于激發(fā)學生在學完這門課程之后,對本學科、本領(lǐng)域進行進一步研究的興趣卻作用不大。由于自從接受學校教育以來經(jīng)歷了無數(shù)次的考試,不少學生厭煩考試的情緒比較嚴重,恨不得考完后把教材、作業(yè)、筆記等都馬上丟棄,這是現(xiàn)實存在的、我們必須得承認的事實。從某種意義上說,通過考試來考查學生的學習,有時對最終教學目標的實現(xiàn)會起到一定的反作用。而且單純考試的方式也很難發(fā)現(xiàn)學生對于這門課、這個領(lǐng)域、這個行業(yè)的獨特想法和創(chuàng)新思路。
作者在《專用集成電路設(shè)計》教學過程中,結(jié)合課程的專業(yè)特點,積極探索并實踐了采用提交論文和現(xiàn)場答辯相結(jié)合的課程考查方式,即在課程講授到二分之一左右時,布置給學生論文題目,對于論文的范圍、參考文獻的篇數(shù)、論文的格式和字數(shù)等做出明確而具體的規(guī)范,要求學生在最后一次課之前提交自己的論文,做好答辯ppt,并利用專門的時間集中進行答辯,每位學生對自己準備的論文,進行5分鐘左右的講解,并接受教師和其他學生的提問。通過創(chuàng)新課程考查方式,提交論文和現(xiàn)場答辯相結(jié)合,讓學生在準備論文和答辯材料的過程中對專用集成電路設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容和工藝、方法等有了更加深刻的理解,并有了一個系統(tǒng)的知識梳理過程,現(xiàn)場答辯的方式也更能夠展現(xiàn)學生對于集成電路設(shè)計的一些獨特的思路和創(chuàng)新性的理解,學生在經(jīng)歷這一過程時,也促使自己積極思考,主動研究,努力去探索和集成電路、微電子學有關(guān)的一些研究方法和最新進展,激發(fā)自己在完成本門課程的學習后、甚至是大學畢業(yè)后進行進一步研究的興趣和信心;另外還在這個過程中提升了學生的論文寫作能力、科學研究能力。
5 結(jié)束語
《專用集成電路設(shè)計》課(或者其他名稱的類似課程)在不少設(shè)有微電子學專業(yè)的重點大學中開設(shè)較為普遍,但在沒有微電子學專業(yè)的高校特別是非重點高校中開設(shè)并不多,對于該課程教學實踐中的一些具體的方法研究和探討需要更加深入。作者在教學實踐中,緊密圍繞本校、本專業(yè)的培養(yǎng)目標,以授課對象為主體,遵循課程的教學規(guī)律和科學研究規(guī)律,選擇合適的授課內(nèi)容和教學方法,并且不斷地對此進行探索和研究,收到了初步的教學效果。當然,教學創(chuàng)新永無止境,教學方法的研究和探討不能止步,作為一名年輕教師,在今后的教學實踐中,作者將在加強學習以及與同行交流的前提下,進一步拓寬和創(chuàng)新教學思路,探索和完善教學模式,研究和更新教學內(nèi)容,學習和探討教學技巧,敢于創(chuàng)新,善于創(chuàng)新,真正做到教好書,育好人。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】 模擬電子技術(shù) 課程設(shè)計 雙語教學 教學改革
【中圖分類號】 G424 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962（2013）01（a）-0044-02
1 引言
模擬電子技術(shù)課程設(shè)計是電類專業(yè)的一門重要實踐環(huán)節(jié)的必修課，其教學質(zhì)量對學生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)有著舉足輕重的關(guān)系。雙語教學是教育部2007年推出的高等教育改革的重要手段之一，我們已經(jīng)在09電子信息工程專業(yè)開設(shè)了模擬電子技術(shù)理論課的雙語教學，效果很好。而模擬電子技術(shù)課程設(shè)計是為能夠應(yīng)用所學理論知識和技能解決生產(chǎn)實際問題而設(shè)置的，因此學生必須經(jīng)過實踐教學環(huán)節(jié)的嚴格訓練才有可能牢固掌握課程的基本內(nèi)容。電子技術(shù)起源于西方，西方電子技術(shù)的發(fā)展要早于我國。為達到模擬電子技術(shù)課程設(shè)計的目的和要求，我們一直在探索一種更加適合自己特點并且又能夠與國際接軌的教學方式，通過實踐教學改革不斷提高實踐教學的質(zhì)量。
2 對傳統(tǒng)課程設(shè)計教學模式的反思
模擬電子技術(shù)課程設(shè)計是一門實踐性很強的技術(shù)實踐課程，該課程設(shè)計是針對《模擬電子技術(shù)》課程對學生能力培養(yǎng)的要求進行綜合訓練性質(zhì)的課程，其目的是讓學生通過有關(guān)課題的設(shè)計和線路搭試調(diào)試，進一步加深對所學基礎(chǔ)知識的理解，培養(yǎng)和提高學生實踐動手能力和分析解決實際問題的能力。在傳統(tǒng)的課程設(shè)計教學工作中課程設(shè)計總是被看作理論教學的輔環(huán)節(jié)，例行的設(shè)計程序是學生根據(jù)教師已編好的課程設(shè)計指導書在面包板上搭試實驗線路，機械地測試一些數(shù)據(jù)來驗證所講理論的正確性。在此過程中由于面包板被使用多次，難免有些插孔會變松，一旦導線去后會有接觸不良的現(xiàn)象，以至會造成電路調(diào)試困難。對于許多異常現(xiàn)象絕大多數(shù)學生除了對預先設(shè)計好的電路反復檢查實物電路有無錯誤外[1]，就根本不知道問題出在哪兒了，即使有的學生很幸運的做出來了，也是知其然而不知其所以然。另外我們實踐環(huán)節(jié)所用的很多芯片資料都是英文的，需要有一定的英文專業(yè)述語。因此我們教師的責任就是必須要在教學中不斷地探索教學方法；要考慮如何發(fā)揮學生學習的主動性，培養(yǎng)學生獨立思考、獨立工作的能力；如何提高學生應(yīng)用理論解決實際問題的能力和動手制作能力。
3 構(gòu)建新的課程設(shè)計教學模式的指導思想及其探索
3.1 教學模式改革
為了改變傳統(tǒng)實驗教學模式所造成的被動局面，須建構(gòu)一種既發(fā)揮教師的主導作用又能充分體現(xiàn)學生認知主體作用的新型教學模式[2]。適量的引入雙語教學，對用到的專業(yè)述語用英文表達，并告訴學生上網(wǎng)查閱AD芯片、TI芯片、LM芯片和ST等芯片，讓學生了解如何與國際接軌。我們必須要求課程設(shè)計的主體-學生明白課程設(shè)計是單獨開設(shè)的一門課程，必須要上好。其次給學生提供三個以上的不同課題，課題的選擇上既要結(jié)合學生目前學到的知識（因為他們才上了電路分析、模擬電子技術(shù)雙語教學2門專業(yè)基礎(chǔ)課），又要具有趣味性。讓學生選擇自己感興趣的課題去做，其目的是讓學生能夠根據(jù)自己的興趣自主學習，并同時要求學生仔細閱讀課程設(shè)計的任務(wù)書和指導書，明確要做什么、需要用到哪些英文專業(yè)述語、如何去網(wǎng)上檢索可能需要用到的相關(guān)芯片、將如何使用該芯片以及對芯片的器件的要求等等。再將電子工藝融進課程設(shè)計之中，即在課程設(shè)計中除了印制線路板不需要做（由于課時與硬件條件的原因，我選用了焊接板）外，要求學生了解設(shè)計中所用元器件及材料的類別、型號、規(guī)格、參數(shù)和符號；主要性能和一般的選用原則以及所用元器件的測量方法；熟悉電子裝接工藝的基本知識和要求；掌握電子產(chǎn)品的手工焊接、裝配、調(diào)試技術(shù)。提高了對常用儀器儀表及元器件的選用和使用能力，掌握了焊接的技能。在滿足了電子工藝要求的同時還要求學生具有一定的藝術(shù)審美眼光，即出來的產(chǎn)品具有藝術(shù)欣賞性。
3.2 教學實施
我在帶09電子信息工程專業(yè)學生模擬電子技術(shù)課程設(shè)計時已經(jīng)嘗試了上述的教學方法，結(jié)果另人滿意。例如課程設(shè)計的其中一個課題要求學生設(shè)計一個簡易的電子琴電路，能發(fā)出八個基本音階。該課程設(shè)計要涉及到模擬電子技術(shù)理論中運算放大器的原理、振蕩電路的原理，功放電路的原理。那么在其中學生需要掌握small-signal low-power amplifiers、distortion、driving low-impedance loads、……Wien-Bridge circuit、op-amp等重要的專業(yè)述語。使得學生很方便的閱讀英文相關(guān)資料，同時又進一步加深了對于模擬電子技術(shù)雙語理論課程概念的理解。
該課程設(shè)計另外一個關(guān)鍵知識點是如何選頻，RC橋式振蕩電路是由RC選頻網(wǎng)絡(luò)和同相比例運算電路組成，對不同頻率的輸入信號產(chǎn)生不同的響應(yīng)[3]。通過對RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻及相頻特性的分析找出選頻點。起振時>1，=3時，振幅達到穩(wěn)定且可以自動穩(wěn)幅；按下不同琴鍵即改變RC值；八個基本音階電路的構(gòu)建基于此原理。在輸出級功放選取時，學生又能夠進一步加深對功放知識點的理解，學生經(jīng)過查閱相關(guān)資料，選擇了低頻集成功率放大電路芯片及其所需的電路，設(shè)計出一個合理的綜合電路圖。在安裝、調(diào)試、測試的過程中，遇到能否通過喇叭發(fā)出八個基本音階問題。聲音是否好聽即悅耳；若發(fā)不出聲音，需要找出問題所在，改進電路。這期間學生必須經(jīng)過反復的獨立思考、獨立分析問題與解決問題的過程，同時還要有細心、耐心、恒心，從中培養(yǎng)了他們的動手能力與創(chuàng)新能力。在成功調(diào)試出電路后，有音樂細胞的學生還激動地當場彈奏了“歡樂頌”，班里其他的學生也都被這個曲子感染得歡呼了起來。雖然感到模擬電子技術(shù)這門課程非常抽象、難學；課程設(shè)計的過程也是艱苦的，但與有趣的作品結(jié)合起來，結(jié)果是另人欣慰的。
3.3 課程設(shè)計報告撰寫
在課程設(shè)計教學改革中，對于課程設(shè)計報告撰寫，我又提出了新的要求，即不能像寫模擬電子技術(shù)實驗報告那樣寫得簡單化、模版化。而是要寫成小論文的形式，不需要像寫畢業(yè)設(shè)計論文那樣多的字數(shù)，大約3000-4000字左右。我告訴學生論文正文應(yīng)該圍繞主題有其整篇論文的結(jié)構(gòu)，即節(jié)、段的層次及其劃分。正文應(yīng)充分闡明對課題的觀點、原理、方法及具體達到預期目標的整個過程。內(nèi)容務(wù)求客觀、科學、完備，要盡量讓事實和數(shù)據(jù)說話。物理量和單位應(yīng)采用法定計量單位等，完全屬于科技論文的寫作，雖然有一定的難度，但這樣為他們今后畢業(yè)設(shè)計論文的寫作起了一個引子和鋪墊作用，讓學生腦海里有這么一個意識存在。在我的鼓勵下，結(jié)果也是非常令人滿意。
4 結(jié)束語
根據(jù)我校以高級應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，本次課程設(shè)計對原有的教學方法與教學手段進行了改革，并且適當融入了雙語教學，跟蹤世界的電子技術(shù)發(fā)展，注重學生實踐能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。通過課程設(shè)計，學生不僅掌握了一個小產(chǎn)品的制作過程，而且掌握了相應(yīng)的專業(yè)英文述語；更加理解和掌握了模擬電子技術(shù)課程的精髓。使學生將理論知識點運用到實踐中，并通過實踐將理論知識點有機的融合起來。使學生從興趣中感知了理論知識，又從抽象的理論知識中獲取興趣，經(jīng)過培訓的學生已經(jīng)在參加全國大學生電子設(shè)計競賽中發(fā)揮了重要作用。改革也為學生今后的主動學習以及以后的畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻
[1] 劉長國.模擬電子技術(shù)課程設(shè)計的探討[J].電子制作，2006.12，55-56.
關(guān)鍵詞：光纖，語音，傳輸，光電檢測
1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成
最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學信道和光接收機組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機和調(diào)制器則負責將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^的光波有0.85、1.31和1.55三個低損耗窗口。光學信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學接收機則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進制數(shù)字信號對光源進行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：
圖1-1光纖通信系統(tǒng)
1.1光發(fā)射端機
光發(fā)射機是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機的原理圖如下圖1-2所示：
圖1-2光發(fā)射機原理框圖
光源是光發(fā)射機的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導體材料制成的，而半導體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復雜，溫度特性差。而半導體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價格便宜。在實驗室中經(jīng)常用到。
1.2光纖或光纜
光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠距離傳輸后耦合到接收端機的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達200～1000μm，其接續(xù)時可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。
1.3中繼器
含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達到一定程度的光信號及時進行放大和恢復。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進行整形。
1.4光纖連接器、耦合器等無源器件
由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
1.5光接收端機
光收信機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓螅賹⑦@微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機原理圖如下圖1-3所示：
圖1-3光接收機電路原理方框圖
2、光纖語音電路設(shè)計
光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個單獨的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復為原始信號。
2.1、發(fā)射器電路板
此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進行發(fā)送信號。在實驗室里設(shè)計操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：
圖1-4光纖語音發(fā)射電路
2.2、光電接收器電路板:
在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚聲器輸出的電壓，恢復原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：
圖1-5光纖語音接收電路
3、結(jié) 語
本文詳細的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠，抗干擾能力強。每個電路板需要一個9V電池，元件簡單，易于實現(xiàn)，在實驗室就能操作完成。
參考文獻
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論文摘要：在RC電路中，當電容兩端有電壓時，關(guān)閉開關(guān)，通過計算機觀察電流通過電阻，在RC電路中電壓隨時間的變化規(guī)律與理論情況比較。實驗以RC電路為基礎(chǔ)，通過聲卡使計算機與實驗結(jié)合，用Cool Edit軟件進行錄音，最后通過數(shù)學軟件MATLAB對圖形進行分析，將理論計算值與實際測量值進行比較，結(jié)果證實了RC放電的電壓隨時間的變化趨勢。
1引言
本論文主要證明在RC電路放電時電壓隨時間的變化關(guān)系實驗.
在RC電路中，當電容兩端有電壓時，關(guān)閉開關(guān)，電流通過電阻，此時電路中電壓隨時間的變化成何種規(guī)律。作者在一本教科書中發(fā)現(xiàn)前人已經(jīng)得出結(jié)論，電壓與時間的關(guān)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(shè)計原理及方法：
2.1 RC電路放電原理：
電路的過渡過程是指從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)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(shù)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(shù)τ較小的電路，必須使這種單次變化的過程重復出現(xiàn)。為此，我們利用NE555方波發(fā)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(tài)響應(yīng)的正階躍激勵信號；方波下降沿作為零輸入響應(yīng)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(shù)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(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數(shù)τ.
2.2 時間常數(shù)τ的測定方法：
⑴ 根據(jù)-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(yīng)的時間就等于τ。其零輸入響應(yīng)的波形如圖1測試電路如圖2⑴所示.
⑵ 由零狀態(tài)響應(yīng)波形增長到0.632U所對應(yīng)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(yīng)用電路，它對電路時間常數(shù)τ和輸入信號的周期T有著特定的要求.
RC串聯(lián)電路，如果滿足τ＝RC
（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(diào)換一下，即由C端作為響應(yīng)輸出，且當電路參數(shù)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(shù)中最基本的組成部分，是實現(xiàn)聲波／數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的一種硬件.在一塊聲卡上有晶振，AD/DA轉(zhuǎn)換芯片和數(shù)字處理芯片及其他輔助電路.因此，它可以作為數(shù)據(jù)采集卡使用，不過被采集號的頻率被限制在音頻范圍之內(nèi).設(shè)定了采集頻率，采樣位數(shù)，緩沖區(qū)大小之后，再利用聲卡的DMA方式進行數(shù)據(jù)采集工作。利用LabWindows/CVI環(huán)境下，借助硬件驅(qū)動程序?qū)β暱ǖ牟杉l率，采樣位數(shù)，緩沖區(qū)大小等分別進行控制，根據(jù)用戶的需要調(diào)整波形顯示，進行波形分析，從而構(gòu)成功能強大的虛擬存儲示波器.
Cool Edit軟件與外電路是通過聲卡的連接，當外電路的開關(guān)關(guān)閉再打開，在Cool Edit軟件的界面會顯示出電壓與時間的關(guān)系圖形.將圖形剪切下來，與.mav的文件形式儲存起來.
MATLAB是數(shù)學軟件，主要用于對圖象的研究，精確度較高.
2.4 實驗設(shè)計方法
（1）設(shè)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(guān)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(diào)整輸入和輸出的平衡，可借助示波器部分和信號發(fā)生器部分實現(xiàn)。
這時信號是從Line In 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(shè)置.注意使用萬能聲卡驅(qū)動程序或自帶驅(qū)動程序，不要使用Windows帶的驅(qū)動程序.如果仍無法正確工作，可換一個驅(qū)動程序試試.可能出現(xiàn)的情況:
a 聲卡上沒有Line In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(fā)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(shè)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(fā)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Line In，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(yīng)的變化規(guī)律，來測時間常數(shù)τ，通過調(diào)整虛擬示波器界面上的增益、時基和網(wǎng)格按鈕，可清晰地觀測RC的響應(yīng)曲線，并可計算出時間常數(shù)τ.對于R=5kΩ，C=10μF的RC響應(yīng)曲線如圖6所示.
圖6
(4) 適當?shù)馗淖冸娙莼螂娮柚担^察波形變化情況，記錄觀察到的現(xiàn)象.
①選取R=10kΩ，C=10μF，觀察并繪制響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察響應(yīng)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(yīng)的波形.
3 數(shù)據(jù)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(jié)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(jié)果的比例進行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)相似的結(jié)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(xiàn)，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(nèi)找到所對應(yīng)的電壓值點，作者因此選取在此附近的點，由此產(chǎn)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(yōu)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(huán)境及本身其他的功能影響.
5 結(jié)束語
本實驗室屬于計算機應(yīng)用實驗，難度較高。實驗要求會使用Cool Edit Pro 2.0，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(yīng)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(guān)于這方面的資料.在此次實驗中證實前人已經(jīng)得出的RC電路放電電壓變化規(guī)律，即電壓與時間的關(guān)系式結(jié)論.
參考文獻
