張　敏，景國凱，崔小紅，景彥君

(山西師范大學 物信學院,山西 臨汾 041004)

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電子電路創(chuàng)新型實驗的開發(fā)研究

張敏，景國凱，崔小紅，景彥君

(山西師范大學 物信學院,山西 臨汾 041004)

摘要：根據(jù)電子技術專業(yè)中模擬、數(shù)字等專業(yè)課實驗的教學特點，進行創(chuàng)新性實驗的設計訓練，結合大學生創(chuàng)新性實驗項目的申報、大學生挑戰(zhàn)杯項目的參與和學生畢業(yè)設計的實踐，提供給學生創(chuàng)新實驗訓練平臺，使學生認真地掌握電子電路的理論知識和實踐技能，實現(xiàn)了研究性教學和創(chuàng)新實驗開發(fā)的的教學模式.

關鍵詞：電子電路；可控硅；門電路；傳感器

1引言

創(chuàng)新實驗是各個大學正在認真實施及探討的一個重要課題，也是擺在教師和學生面前的一項首要任務，創(chuàng)新性實驗的開發(fā)需要創(chuàng)新性的教學平臺，幾年來，我們根據(jù)電子專業(yè)的教學特點，將電子電路專業(yè)的實驗同大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目、大學生挑戰(zhàn)杯項目和畢業(yè)論文設計實踐這一系列創(chuàng)新內容相結合[1]，實現(xiàn)了從“傳統(tǒng)教育模式”轉型為“創(chuàng)新教育模式”[2-3]. 例如：設計PNP和NPN三極管電流分配關系演示實驗儀，設計聲光控傳感器件性能的演示電路，設計可控硅導通特性演示電路，設計COMS集成電路特性演示電路等先進行電路的仿真實驗，進而制作成有創(chuàng)意的演示教具，開發(fā)設計了一系列創(chuàng)新實驗內容，既培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神，又為實驗教學奠定了一定基礎.

2創(chuàng)新實驗電路舉例

圖1　三極管電流分配關系演示儀

圖2　單雙向可控硅導通性能演示實驗裝置

幾年來山西師范大學物信學院電子專業(yè)通過開放性多種實驗訓練方式，學生制作出有特色的多種創(chuàng)新電路及創(chuàng)新電路實驗演示板，例如：圖1是用數(shù)字集成電路制作的三極管電流分配關系演示儀，接通電源，該演示儀能模擬PNP和NPN三極管3個電極電流的流動Ie=Ib+Ic，使學生對三極管的結構、特性達到深刻的理解. 圖2是用數(shù)字集成電路設計制作的單雙向可控硅導通性能演示實驗裝置[4-5]. 圖3是單向可控硅導通性能模擬演示圖，圖4是雙向可控硅導通性能模擬演示圖，該演示裝置如果將充電開關按下，電路左邊的充電回路就有閃閃發(fā)光的充電電流在流動，如果將觸發(fā)開關按下，右邊回路里就有閃閃發(fā)光可控硅導通電流在流動，單向可控硅電流只能有一個方向導通電流，而雙向可控硅可以有2種觸發(fā)方式，控制2個方向導通電流在流動，模擬導通電流如圖3~4所示，演示效果形象逼真，電路設計說服力強.

圖3　單向可控硅導通性能模擬演示圖

圖4　雙向可控硅導通性能模擬演示圖

圖5是聲光控特性原理設計框圖，圖6是聲光控特性演示實驗裝置圖，該實驗裝置可通過聲光傳感器將聲光信號送給功放電路及可控硅導通電路分別將聲光傳感器的導通特性通過1組發(fā)光管進行形象演示，使學生對聲光傳感器件的特性加深了理解.

圖6　聲光控特性演示裝置圖

圖7是用多種數(shù)字集成塊巧妙組合而成的CMOS門電路邏輯功能特性演示實驗裝置，該裝置是對數(shù)字電路的綜合應用，用譯碼器、數(shù)碼管顯示器、555時基電路、計數(shù)器以及多個控制開關組成的數(shù)字門電路特性演示器，它可將各種門電路的輸出狀態(tài)通過發(fā)光管亮暗的方式、數(shù)碼管顯示“0”“1”的方式、計數(shù)器輸出端LED依次流動發(fā)光的方式，同時演示給學生，使學生對門電路的功能特性達到深刻的理解.

圖8、圖9是學生制作的中學物理演示實驗內容，圖8將中學物理中二極管的單向導通、電容的充放電、歐姆定理、2個振動波的合成、聲波信號的演示、 電磁感應現(xiàn)象等中學物理實驗電路用電子電路進行模擬演示，當有信號時電路右邊的輸出端接在二極管倍壓整流電路的輸入端，輸出端接的是1組高亮發(fā)光管，顯示感應電流的大小、方向等現(xiàn)象，顯示方式生動活潑、形象逼真.

圖7　CMOS門電路邏輯功能演示裝置電路顯示圖

圖10是仿真電路的創(chuàng)新設計，它將圖7的CMOS門電路邏輯功能演示裝置進行仿真演示，

圖8　中學物理實驗演示儀裝置

圖9　LED型倍壓整流電路演示板

從另一個方面演示了門電路邏輯功能特性，也是對實驗電路的一種創(chuàng)新設計，可以將各種創(chuàng)新電路都可以進行計算機仿真演示，這里就不一一例舉.

圖10　CMOS門電路邏輯功能演示裝置仿真設計圖

3結束語

總之，幾年的教學實踐證明，只要善于動腦動手，將電子電路理論知識通過基礎課的實驗，進而運用到大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目、大學生挑戰(zhàn)杯項目、畢業(yè)論文設計實踐這一系列創(chuàng)新實驗平臺，即可培開發(fā)設計出形形色色的創(chuàng)新實驗電路，培養(yǎng)出一大批社會所需要的創(chuàng)新性人才[6].

參考文獻：

[1]成協(xié)社，劉薇，王立全. 開展創(chuàng)新性實驗教學實現(xiàn)理論到創(chuàng)新的有效對接[J]. 實驗室科學，2011，14(1)：200-202.

[2]張嫻，王士芬，徐竟成. 建設精品實驗項目 深化創(chuàng)新人才教育[J]. 實驗室研究與探索，2011，30(11):87-89.

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[責任編輯：郭偉]

Research and development of innovative electronic circuit experiment

ZHANG Min, JING Guo-kai, CUI Xiao-hong， JING Yan-jun

(School of Physics, Shanxi Normal University, Linfen 041004, China)

Abstract:Based on the characteristics of analog, digital and other specialized courses in electronic technology majors, an innovative experiment training platform was provided for college students by combining the following aspects: applying the national innovative experiment competition programme, participating in the college student challenge programme, writing graduation dissertation. From all above, the students were ensured to master the theoretical knowledge and practical skills of electronic circuits, thus research-based teaching and innovative experiment development were achieved.

Key words:electronic circuit; silicon controlled rectifier; gate circuit; sensor

中圖分類號：TN32

文獻標識碼：A

文章編號：1005-4642(2015)01-0038-04

作者簡介：張敏(1992-)女，山西晉中人，山西師范大學物信學院2012級電子信息技術專業(yè)學生.通訊作者：景彥君(1955-)女，山西臨汾人，山西師范大學物信學院高級實驗師，碩士，從事物信學院實驗與研究工作.

收稿日期：2014-05-16；修改日期：2014-10-16

“第8屆全國高等學校物理實驗教學研討會”論文

資助項目：山西省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目(No.2014179,No.2014180)