电路的设计原理

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电路的设计原理范文第1篇

关键词: 万用表 安装 调试 实习 原理分析

Abstract: In order to explore the multicenter installation practice and theory analysis for the higher institutions in the electrical and electronic practice teaching, as the multicenter design principle books reference, I analyze the design concepts and circuit features of the MF47-6 multicenter as the Ohm's law basic principle in the practice teaching. I analyze one by one the first circuit, DC current, voltage, AC voltage, resistance circuits, in order to facilitate students to better understand and master the multicenter installation practice and debug design principle. This article focuses on the analysis of the circuit and DC current meter.

Key words: multicenter; installation; commissioning; practice; principle analysis

中图分类号：TN108.7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

如图1是MF47-6万用表的电路图，它是由六个部分组成：表头显示部分、直流电压部分、直流电流部分、交流电压部分、电阻部分和晶体管测试部分。现将各部分剖析如下：

首先我们看图2、指针式万用表的基本测量原理图。

指针式万用表的基本原理，如图所示，它有表头、电阻测量档、直流电压测量档、直流电流测量档、交流电压测量档几个部分组成。图中SA为量程转换开关“一”为黑表棒，“+”为红标棒。测量直流电流时，外部电流从“+”表棒流进，“一”表棒流出，当测量直流电压时线路中用R2限流降压，当测量交流电压时线路中用VD二极管半波整流，经过电阻R3限流降压，再由表头显示出来。当测量电阻时在“+” “一”两表棒短路连接时校零，有内部小电池提供电流，使表头指针偏转到校零点。

具体电路分析如下：

一、表头演示部分

如图3所示表头为I表=46.2uA,(约2.3KΩ的表头动圈导线电阻)和WH2（500Ω）的可调电阻组成R表=2.5KΩ的表头内阻 (该表在调试时就是把表头的2.5KΩ调准确) 。二极管D3、D4和C1（10uF）并联在2.5KΩ表头的两端。电容C1（10uF）起到平稳电流吸收脉冲的作用，二极管起到电压过高电流过大时的正反双向保护作用。R21和WH1组成表头的分流电路。

根据并联电路电压相等的原理由计算得出R21和WH1上的分流电流I分为：46.2 uA乘2.5K= 30K乘I分，由此可以得出I分的电流为3.85 uA。此时表头电流的总电流为I表并=46.2+3.85=50.05 uA，取50. uA。 同时可以算出此时的并联电阻为R表并=（2.5K乘3 0K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表头并联电阻为R表并=2.31K，表头等效并联电流I表并=50.uA，如图3所示。

我们再看图3正常满度电流时，表头两端的电压U表是多少？U表=U并=I表乘R表=I并表乘电阻R并表= 50 uA乘2.31K =115.5mV=0.1155V。此电压降远远小于硅二极管的正向导通电压0.6—0.7 V的值，所以D3、D4不导通 ，如图4所示；图4是二极管导通特性曲线。当万一电路接错使表头电压大于等于二极管的正向导通电压0.6—0.7V时，二极管D3、D4导通泄流，因此起到双向保护表头的作用。

二、直流电流档电路的分析

如图5所示，此时表头为50 uA，内阻为2.31K再和R22=2.69K串联，组成刚好为5K的电阻，我们把它叫做R表串=5KΩ，这时表头电流还是I表并=I表串=50 uA，这时表头电压降取名为U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘5 0 uA=250mV=0.25V。 所以当：

2.1三层电刷的量程开关转到直流电流DCmA0.05 mA（50 uA）档时，（电流全部流进表头50 uA）既能测量直流电流0.05mA（50 uA），又能测0.25V的电压降。

2.2电流表是根据并联电阻扩大分流电流达到扩大电流表的量程的原理设计的（下同），当量程开关转到DCmA0.5档时：电阻R4与表头R表串=5KΩ并联分流。同时我们知道此时

流过表头的电流刚好设计为50 uA，内阻为5kΩ，分流电流应该为：500 uA—50 uA=450 uA，根据并联分流电压相等的原理（下同）；则450 uA乘R4=50 uA乘5K。由此可以计算得出R4=555Ω。我们的分析和电路图上电阻一致。

2.3同理：当量程开关转到DCmA5 mA档时：R3与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：5000uA—50uA=4950uA，则4950uA乘R3=50uA乘5K，所以R3=50.5Ω。分析也和实际一样。

2.4当量程开关转到DCmA50 mA档时：R2与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：50000uA—50uA=49950uA，则49950uA乘R2=50uA乘5K，所以R2=5Ω，功率取1/2瓦。

2.5当量程开关转到DCmA500mA档时：用R1+ R29二个电阻串联起来看做是一个电阻与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：500000uA—50uA=499950uA，则499950uA乘（R1+ R29）=50uA乘5K，因此500 mA档的分流电阻理论计算为0.5005Ω，实际R1+R29=0.44Ω+0.05Ω=0.49Ω。其中缺少了0.0105Ω；（要是把R1做成0.45Ω的话R1+R29=0.45Ω+0.05Ω=0.50Ω比理论计算0.5005Ω只有少了0.0005Ω 这样误差为很小；但是电阻阻值是国家有标称值的规定，不是生产厂家、使用单位、设计者自己可以任意决定的，为了优先保证后面5A档时用0.05Ω的电阻，所以这里只能选择用R1=0.44Ω的电阻、可能就是这个原因吧？）少去的0.0105Ω我们估且把它看作是接触电阻存在的缘故吧。

该表的设计误差精确度直流电流0.05mA—500mA档为2.5，5A档时为5。我们知道分流电阻减小分流电流增加电流测量值偏小、为负误差，我们可以来看一下误差为：0.0105Ω/0.5005Ω= 0.020979=0.021，小于百分之二点一即误差为2.1；符合设计要求小于2.5。

2.6 5A档时（5000000—50）乘R29=50 uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω ，这里电阻刚刚好。设计者的高明之处在于把5 00 mA档的分流电阻0.5005分为的R1+R2=0.44+0.05=0.49Ω。其R29=0.05Ω正好为测量5A档分流所用；而5A档测量时要把档位放在500mA档，负表棒不变，正表棒从R29右边5A插空直接，用R29直接分流大电流，避免了量程开关的接触电阻对大电流测量的影响。

三、调试说明

该表在没有校试设备的情况下，可用数字万用表校准，方法如下：

焊好表头引线正端，数字万用表拨至20K档，红表棒接A点，（把表头引线负端从线路板上断开），黑表棒接表头引线负端，调可调电阻WH2，使电阻显示值刚好为理论设计值2.5KΩ，（温度为20℃），调好后焊好表头引线负端。调试就完成了。只要装配没有错误，通过上述方法，本表基本能校准，但是有条件者最好用数字校验台校试。

参考文献：万用表检测应用实例/韩广兴等编著。—北京：电子工业出版社，2007.5 ISBN 978-7-121-03993-5

看图识用万用表/门宏编著。—北京：电子工业出版社，2011.1（看图识电子系列丛书） ISBN 978-7-121-12195-1

电路的设计原理范文第2篇

关键词：山区；农村；公路；建设；管理；养护

1 加强边远山区农村公路建设和养护管理的重要意义

最近几年在国家实施的精准扶贫政策的指引下，在有些贫困地区实行“易地搬迁”政策，贫困地区农村人口整体向发展环境好、适宜广大农牧民生产生活的区域流动，同是也是为了新农村建设需要，随着农村经济的发展，人们对交通运输便捷的需求自然产生，都往交通较为便利的区域流动，如果交通便捷，物流、人流和信息流都得到快速提升，那么对改善农民生产生活条件，推动农村经济和社会的可持续发展，以及改变人们的思维方式都有积极而深远的影响。如果我们能实事求是、因地制宜，根据当地的实际情况，打造科学的交通经营理念，把农村公路建设好管理好，一方面可以促进农村地区人口、物资、资金的合理流动，对发展特色养殖业、种植业和其他产业兴起具有极大的推动作用，从而实现农民稳定增收。

2 农村公路建设管理中存在的一些问题

2.1 公路建设管理方面存在的问题

（1）在农村公路建设中，农村公路工程项目的实施，必须严格按照正常的项目管理程序进行。但是在一些边远山区的项目的实施中，特别是施工单位却不按照正常的施工管理程序进行施工，在施工人员缺少的时候，就紧急从当地招收农民工或者临时招聘人员，这样使得新招来的农民工对现场的情况不了解就马上加入到工程施工中，加之这些人员缺乏施工经验，专业知识又少，这样难以保证施工质量。从而工程质量就出现一些问题，也就与确保工程建设质量的初衷相违背。

（2）在现实中，一些农村公路使用没多少年，就出现路面开裂，路面不平整，在雨季路基水毁、边坡泥石流等各种质量问题接连发生，有些甚至出现了塌陷、水泥混凝土路面断裂、路基冲空等严重现象，严重阻碍车辆通行，这些都直接影响着农牧民群众的交通安全和物流人流的及时集散，也阻碍了区域内经济的发展和信息的传播。

（3）由于受资金的限制，在农村公路工程进行招投标，往往中标的一些施工企业实力都不是很强，自身的技术力量薄弱，设备陈旧落后，技术性能达不到施工要求，这样一旦投入施工就会直接影响到施工质量和进度，如果材料不足，就会出现停工待料的现象，更严重的影响到工程进度。

2.2 养护管理方面存在问题

（1）建设和养护技术水平不高：在边远山区农村，山大沟深、地形地质条件复杂、气候恶劣以及农田村庄等因素的限制，在公路建设过程中需要充分考虑到这些因素的影响，使很多农村公路都是在以往原有的土路或者是砂石路的基础上进行建设，所以在建设方案和技术指标的选择上都难以满足基本的公路建设规范要求。

（2）建设和养护机制不完善：养护资金受限和养护机制的不完善导致了有些农村地区公路养护水平低下。由于边远山区农村公路养护投资少，加之受地形地质条件的制约，养护难度很大，养护模式主要以公路沿线家庭承包养护为主，其表现为很多公路养护工作都达不到要求，有些原本需要进行定期性养护的农村公路变成了季节性的养护，这在很大程度上影响了农村公路正常功能的发挥，也只能勉强维持车辆通行。

3 ε骞路建设管理谈几点建议

3.1 加强管理，做好技术服务和督导

（1）在公路建设中，交通部门要努力做好技术服务和督导工作，施工中要严格执行农村公路工程技术标准，建立完善政府监督、社会监理、企业自检三级质量监督体系，建立完善的工程质量责任公示牌，公开质量监督电话，畅通举报投诉渠道，确保工程按时、按质、按量建设完工。

（2）要建立健全监督机制，把教育、制度、监督统一于公路建设每个环节，加大从源头上预防和遏止腐败的力度，杜绝转包、违法分包和招投标中的暗箱操作，坚决治理工程建设中的商业贿赂，确保建设工程质量，努力把农村公路建成人民群众的“放心工程、满意工程”。

3.2 做好农村公路建设管理与养护的科学规划

（1）公路建设之前当地部门应该做好调研与实地考察工作，对公路建设地区的交通情况、地质条件、人口密度进行科学合理的分析，然后综合多方面因素提出一个科学合理的建设方案。只有这样才能在建设过程中既能保证质量又能够有效避免不必要的浪费，使公路在使用过程中发挥最大的经济效益。

（2）我们要优化设计的同时在施工过程中加强质量监督，防止出现偷工减料使用劣质材料的现象，严格按公路工程施工程序进行施工。待公路建成后必须加强对公路的管控，日常养护与路政管理有机结合起来，杜绝超载、乱堆乱放和违章建筑的事情发生。要想对公路进行有效管理，相关部门还必须加强监督以便能及时发现问题解决问题，保障公路的安全畅通和有效使用。

3.3 多渠道筹集资金，加快农村公路建设

（1）政府要打破传统的单一投资模式，可以适当的动员社会力量来出资修路，采取政府出大头、社会、企业等出小头的投资方式，拓宽融资渠道，解决农村公路建设资金不足问题。

（2）统筹考虑干线公路和农村公路的建设资金，推行“以路养路”政策，将建设干线公路缴纳的重点公路工程增值税及燃油税等用于农村公路发展。

（3）随着社会经济的发展，今后农村公路的发展也要逐步树立以冠名权、绿化权、路边资源开发权等市场化运作方式的思想，鼓励、吸引企业等社会力量投资建设农村公路。

3.4 加强对农村公路建设的技术与监管人员的专业技术培训

加强农村公路建设施工单位工作质量意识培养，采取切合实际的可行性手段来监管施工单位。例如，我国现已完成的公路质量、缺陷责任期是一年，所以有的施工单位根本不在意质量问题，因此，应考虑适当地延长工程质量缺陷责任期，用延长工程质量缺陷责任期来制止施工单位对于施工质量责任的规避，来确保我国农村公路施工的质量。

电路的设计原理范文第3篇

引言........................................................................... 2

第一章绪论.................................................................... 3

1.1研究背景...................................................................  3

1.1.1超声技术的发展.............................................................3

1.1.2问题的提出 ............................................................... 4

1.1.3本文结构安排及内容介绍 ....................................................5

1.2超声检测系统[1]............................................................. 5

1.2.1超声检测系统的概述 ........................................................5

1.2.2超声检测的方法.............................................................6

第二章超声波特征提取的基本原理.................................................9

2.1系统方框图...................................................................9

2.2总体功能简介.............................................................. 11

第三章特征提取电路的方案选择 .................................................13

3.1设计要求................................................................... 13

3.2可行性方案选择............................................................. 13

3.2.1峰值保持/采样器 ..........................................................13

3.2.2过零检测 ................................................................ 15

3.3方案的确立................................................................  17

第四章超声波特征提取的硬件电路设计............................................18

4.1峰值保持电路及A/D转换电路的设计 ...........................................18

4.1.1电路基本原理及设计图 .................................................... 18

4.1.2主要器件介绍............................................................. 19

4.2比较电路的设计..............................................................22

4.2.1电路基本原理及设计图 .....................................................22

4.2.2主要主要器件介绍..........................................................24

4．3脉冲延拓电路的设计 ........................................................24

4.3.1电路基本原理及设计图 .................................................... 24

4.3.2主要主要器件介绍......................................................... 27

4．4计数显示电路的设计........................................................ 28

4.4.1电路基本原理及设计图 .....................................................28

4.4.2主要器件介绍..............................................................29

4．5报警电路的设计 ............................................................29

4.5.1电路基本原理及设计图......................................................29

4.5.2主要器件介绍..............................................................32

4.6谱分析......................................................................33

4.6.1算法原理⑷ ...............................................................34

4.6.2FFT软件实现 .............................................................37

第五章结论及其分析............................................................42

结束语.........................................................................49

致谢 ............................................................... ..........50

参考文献.......................................................................50

附录一（电路原理图及PCB图）................................................... 51

附录二（程序） ............................................................... 56

电路的设计原理范文第4篇

(1)学生掌握的专业知识参差不齐，而电子设计所用的集成芯片种类型号繁多，学生必须学会自己查阅资料，尤其要会查阅英文资料。

(2)学生虽有一定的动手能力，但容易仅凭经验拿到元器件直接在电路板上进行焊接，往往导致功能测试时纠错困难。随着计算机技术的飞速发展，学生利用计算机仿真软件进行硬件原理图的设计是发展的必然趋势。

(3)学生制作出的电子作品外观布局多样，如何将设计好的电路进行科学PCB制板能力制板，才能方便焊接，且减少相互干扰，是设计最终成功的关键。

(4)学生在焊接技术不够娴熟，使得电子作品调试不能完全达到要求，焊接的好坏，直接关系到电子产品或制作的质量。为了取得好的赛绩，必须着力培养学生电子设计制作的综合能力，即查阅资料、硬件原理图的设计、电路板的布线与制作、焊接功能测试能力。其中硬件原理图的设计能力的培养是教学中的突出难点。

二、Proteus硬件仿真技术改革电子设计大赛教学内容

电子设计大赛采取理论教学与制作训练结合的集训思路对学生进行指导。理论部分进行模块化分解包括:基本元件;传感器;集成芯片部分。教师按此分类进行模块化理论教学，学生通过模块来构建自己的知识结构，形成个体独特的知识体系。制作训练部分包括:电子仪器和Proteus仿真软件的使用;常用的基本单元模块的设计和制作;综合电子制作训练。理论教学和制作训练在时间安排上遵循交替进行原则，并增加了Proteus硬件仿真技术的应用。Proteus是英国Lab-centerelectronics公司于1989年开发的一款电路仿真软件，拥有丰富的元器件、各种虚拟仪器、图形化的分析功能，现已在全球50多个国家得到应用，广泛应用于高校的大学生或研究生电子学教学与实验以及公司实际电路设计与生产。Proteus主要由两部分组成:ISIS原理图设计仿真系统;ARES印制电路板设计系统。硬件原理图的设计能力是困扰学生的突出难题，也是保障电子设计制作成功的重要前提。因此，在电子设计大赛中将主要应用Proteus软件的ISIS原理图设计仿真系统辅助教学。Proteus软件硬件原理图设计及仿真的具体步骤为:新建设计文件并设置图纸参数和相关信息;放置元器件;对原理图进行布线;利用ISIS提供的电气规则检查命令检查原理图，调整原理图布局;电路运行调试。

三、Proteus硬件仿真技术在电子设计大赛中的教学实施

Proteus硬件仿真技术作为一种先进的教学手段，贯穿应用于电子设计大赛的理论教学和制作训练教学全过程。

1．Proteus硬件仿真技术在理论教学中应用Proteus软件提供了很多种类的虚拟仿真工具，包括探针、虚拟仪器、信号发生器、仿真图表等。Proteus软件的虚拟仿真模式包括交互式动态仿真和基于图表的静态仿真。采用虚拟演示实验的方法，将Proteus仿真技术引入电子设计大赛理论教学环节，教师可以通过多媒体展示电路的仿真情况，形象地讲解电路理论及原理，使学生清晰观察到电路运行的现象、信号波形以及各种参数曲线，从感性上加深对电路原理与性能的理解，直观地掌握教学内容，提高教学的效果与效率。以非门电路组成非对称型振荡电路为例，电路的基本工作原理是利用电容器的充放电。当输入电压达到非门的阀值电压Vth时，非门的输出状态发生变化。因此，电路输出地脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。通过Proteus软件的交互式动态仿真方式，采用虚拟示波器输出电路中的四处节点波形，从波形结果发现:非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，输出脉冲宽度tw1=RC，tw2=1．2RC，T=2．2RC。通过调节R和C值，可改变输出信号的振荡频率，改变C实现输出频率的粗调，改变R实现输出频率的细调。

2．Proteus硬件仿真技术在制作训练中应用

制作训练采用循序渐进的方式进行，制作训练初期主要是电子仪器和Proteus软件的使用;从制作训练中期开始，需针对常用的基本单元模块进行设计与制作;制作训练后期，以往届赛题和模拟赛题为训练内容进行综合电子制作。通过分析往届赛题发现，计数显示电路的设计训练是赛前培训的重点之一。现以一款数字显示倒计时定时基本单元电路的设计为例，该电路适用于各种需要定时的场合，如电话定时、路灯定时、某一种状态或过程控制定时等。按照Proteus硬件原理图设计步骤，电路主要由计数脉冲产生电路、减法计数与数字显示电路组成。其中计数脉冲产生电路可以由NE555芯片按照多谐振荡电路进行接线，也可以由简单的门电路产生，还可以由运放电路产生，此处简要地用矩形波信号源表示计数脉冲输入信号。减法计数与数字显示电路主要由可预置4位二进制可逆计数器U1(74HC193)、U2(译码/驱动CD4511)、U3共阴极七段数码管组成。R2与C1组成预置数电路，在通电瞬间对U1(74HC193)进行预置数9。之后，U1的4脚每接收到一个负脉冲，U1计数一次并减一，数码显示由9变成8，当定时时间一到，显示器显示0，并且U1的13脚TCD输出一负脉冲，由该信号驱动各种执行元件，如晶体管、晶闸管、继电器、光耦合器等。本电路作为一款通用基本电路，只需稍作改动就可实现多种功能，例如需要进行两位数显示，只需改用两片74HC193分别对个位和十位进行计数，再用两片CD4511驱动两位数字显示即可;如果需要实现倒计时定时报警功能，只需利用U1(74HC193)的13脚TCD作为触发信号连接驱动蜂鸣器的执行电路即可。采用Proteus硬件仿真技术，在原理图设计阶段就可以进行评估，验证所设计的电路是否达到要求的技术指标，还可以通过改变元器件参数使整个电路的性能最优化，大大节省了设计时间与经费，提高了设计效果和质量。

四、Proteus硬件仿真技术在电子设计大赛中实施的效果评价

1．Proteus为电子设计大赛提供了多媒体教学平台

Proteus软件为理论教学提供了先进的实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性，讲解各种参数改变对电路的影响，帮助学生突破抽象的难点知识的理解，形成扎实系统的知识体系。

2．Proteus为电子设计大赛提供了虚拟实训平台

Proteus软件所提供的一系列元件库，既能实现实验箱固定模块的验证功能，还能根据教学内容进行调整，整个过程不受时间、空间限制，突破了传统实训室的局限性，克服了学校经费不足和仪器设备不足对教学指导的困扰。

3．Proteus为电子设计大赛提供了创新平台

Proteus软件提供的硬件仿真功能，为电子设计大赛注入了活力，培养了学生科学的电子设计方法，有效地提高了学生针对实际问题进行电子设计制作的能力以及创新发挥的能力。

五、结语

电路的设计原理范文第5篇

以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展,2000年,国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(18号文件),2011年1月28日,国务院了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》,2011年12月24日,工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》,我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而,我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年,全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片,超过石油进口。2014年3月5日,国务院总理在两会上的政府工作报告中,首次提到集成电路(芯片)产业,明确指出,要设立新兴产业创业创新平台,在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进,引领未来产业发展。2014年6月,国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》,加快推进我国集成电路产业发展,10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年,我国芯片设计人员达不到需求的10%,集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求,2001年,教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。

我校2002年开设电子科学与技术本科专业,期间,由于专业调整,暂停招生。2012年,电子科学与技术专业恢复本科招生,主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量,提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求,从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。

一、专业课程体系存在的主要问题

1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课,为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实,将导致学生在学习专业课程时存在较大困难,更甚者将导致其学业荒废。例如,如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性,学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水,不可能学得懂。

但国内某些高校将这些课程设置为选修课,开设较少课时量,学生不能全面、深入地学习;有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如,我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程,而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。

2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系,前者是后者的基础,后者是前者理论知识的具体应用。并且,在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上,开设后面的课程,将直接导致学生学不懂,严重影响其学习积极性。例如:在某些高校的培养计划中,没有开设“半导体物理”,直接开设“晶体管原理”,造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础,很难进入状态,学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时,如果没有半导体物理中的能带理论,就根本没办法掌握阀值电压的概念,以及阀值电压与哪些因素有关。

3. 课程内容理论性太强,严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强,公式推导较多,并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时,过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导,而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握,使得学生(尤其是数学基础较差的学生)学习起来很吃力,学习的积极性受到极大打击[6]。

二、专业课程体系改革的主要措施

1“。 4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式:“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”;“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”;“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”,实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则,根据学习每门专业课所需掌握的基础知识,环环相扣,合理设置各专业课的开课先后顺序,形成先专业基础课,再专业方向课,然后宽口径专业课程的开设模式。

我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式,也就是三个本科专业

大学一年级、二年级统一开设课程,主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程,重在增强学生的数学、物理等基础知识,为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始,分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担,大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起,课时量为64学时,由2位教师承担教学任务,其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识,又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础,为了保证学习的延续性,拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1~12周,而其他3门课程的开课时间从第6周开始,从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外,“集成电路原理与设计”课程设置96学时,由2位教师承担教学任务。并且,先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容,课时量为48学时,开设时间为6~17周;再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容,课时量为48学时,开设时间为8~19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程,并设置其为选修课,这样设置的目的在于:对于有意向考研的同学,可以减少学习压力,专心考研;同时,对于要找工作的同学,可以更多了解专业方面知识,为找到好工作提供有力保障。 2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式,专业课程要在大学三年级才能开始开设,时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标,培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才,需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等,而不是纠结于电路各性能参数的推导。

在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中,要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导,侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习,以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础,因此,在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性,而双极型器件可以稍微弱化些。

对于专业方向课程,教师不但要讲授集成电路设计方面的知识,也要侧重于集成电路设计工具的使用,以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程,尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此,在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如,在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中,总课时量为48学时不变,理论课由原来的38学时减少至36学时,实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习,留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识,融会贯通,有效地促进教学效果,激发学生的学习兴趣。