电子电路创新型实验的开发研究

张　敏，景国凯，崔小红，景彦君

(山西师范大学 物信学院,山西 临汾 041004)



电子电路创新型实验的开发研究

张敏，景国凯，崔小红，景彦君

(山西师范大学 物信学院,山西 临汾 041004)

摘要：根据电子技术专业中模拟、数字等专业课实验的教学特点，进行创新性实验的设计训练，结合大学生创新性实验项目的申报、大学生挑战杯项目的参与和学生毕业设计的实践，提供给学生创新实验训练平台，使学生认真地掌握电子电路的理论知识和实践技能，实现了研究性教学和创新实验开发的的教学模式.

关键词：电子电路；可控硅；门电路；传感器

1引言

创新实验是各个大学正在认真实施及探讨的一个重要课题，也是摆在教师和学生面前的一项首要任务，创新性实验的开发需要创新性的教学平台，几年来，我们根据电子专业的教学特点，将电子电路专业的实验同大学生创新创业实践项目、大学生挑战杯项目和毕业论文设计实践这一系列创新内容相结合[1]，实现了从“传统教育模式”转型为“创新教育模式”[2-3]. 例如：设计PNP和NPN三极管电流分配关系演示实验仪，设计声光控传感器件性能的演示电路，设计可控硅导通特性演示电路，设计COMS集成电路特性演示电路等先进行电路的仿真实验，进而制作成有创意的演示教具，开发设计了一系列创新实验内容，既培养了学生的创新精神，又为实验教学奠定了一定基础.

2创新实验电路举例

图1　三极管电流分配关系演示仪

图2　单双向可控硅导通性能演示实验装置

几年来山西师范大学物信学院电子专业通过开放性多种实验训练方式，学生制作出有特色的多种创新电路及创新电路实验演示板，例如：图1是用数字集成电路制作的三极管电流分配关系演示仪，接通电源，该演示仪能模拟PNP和NPN三极管3个电极电流的流动Ie=Ib+Ic，使学生对三极管的结构、特性达到深刻的理解. 图2是用数字集成电路设计制作的单双向可控硅导通性能演示实验装置[4-5]. 图3是单向可控硅导通性能模拟演示图，图4是双向可控硅导通性能模拟演示图，该演示装置如果将充电开关按下，电路左边的充电回路就有闪闪发光的充电电流在流动，如果将触发开关按下，右边回路里就有闪闪发光可控硅导通电流在流动，单向可控硅电流只能有一个方向导通电流，而双向可控硅可以有2种触发方式，控制2个方向导通电流在流动，模拟导通电流如图3~4所示，演示效果形象逼真，电路设计说服力强.

图3　单向可控硅导通性能模拟演示图

图4　双向可控硅导通性能模拟演示图

图5是声光控特性原理设计框图，图6是声光控特性演示实验装置图，该实验装置可通过声光传感器将声光信号送给功放电路及可控硅导通电路分别将声光传感器的导通特性通过1组发光管进行形象演示，使学生对声光传感器件的特性加深了理解.

图6　声光控特性演示装置图

图7是用多种数字集成块巧妙组合而成的CMOS门电路逻辑功能特性演示实验装置，该装置是对数字电路的综合应用，用译码器、数码管显示器、555时基电路、计数器以及多个控制开关组成的数字门电路特性演示器，它可将各种门电路的输出状态通过发光管亮暗的方式、数码管显示“0”“1”的方式、计数器输出端LED依次流动发光的方式，同时演示给学生，使学生对门电路的功能特性达到深刻的理解.

图8、图9是学生制作的中学物理演示实验内容，图8将中学物理中二极管的单向导通、电容的充放电、欧姆定理、2个振动波的合成、声波信号的演示、 电磁感应现象等中学物理实验电路用电子电路进行模拟演示，当有信号时电路右边的输出端接在二极管倍压整流电路的输入端，输出端接的是1组高亮发光管，显示感应电流的大小、方向等现象，显示方式生动活泼、形象逼真.

图7　CMOS门电路逻辑功能演示装置电路显示图

图10是仿真电路的创新设计，它将图7的CMOS门电路逻辑功能演示装置进行仿真演示，

图8　中学物理实验演示仪装置

图9　LED型倍压整流电路演示板

从另一个方面演示了门电路逻辑功能特性，也是对实验电路的一种创新设计，可以将各种创新电路都可以进行计算机仿真演示，这里就不一一例举.

图10　CMOS门电路逻辑功能演示装置仿真设计图

3结束语

总之，几年的教学实践证明，只要善于动脑动手，将电子电路理论知识通过基础课的实验，进而运用到大学生创新创业实践项目、大学生挑战杯项目、毕业论文设计实践这一系列创新实验平台，即可培开发设计出形形色色的创新实验电路，培养出一大批社会所需要的创新性人才[6].

参考文献：

[1]成协社，刘薇，王立全. 开展创新性实验教学实现理论到创新的有效对接[J]. 实验室科学，2011，14(1)：200-202.

[2]张娴，王士芬，徐竟成. 建设精品实验项目 深化创新人才教育[J]. 实验室研究与探索，2011，30(11):87-89.

[3]赵玉华，王红. 实验室在创新人才培养中的作用[J]. 实验室科学与技术，2010,8(2)：181-183.

[4]王晓岗，高英，史良，等. 开放实验教学的理论与实践[J]. 实验室科学，2011,14(4):73-75.

[5]王涛，钟穗东，张汉平，等. 大学生开放实验教学的探索与研究[J]. 中国现代教育设备，2010(13)：125-127.

[6]李冰. 电子技术基础实验教学改革与发展[J]. 辽宁教育行政学院学报，2007，24(6)：138-139.

[7]张万奎. 大学生科技竞赛与实验教学[J]. 中国电力教育，2008(10)：145-146.

[8]梁艳. 电子技术实验教学改革[J]. 信息系统工程，2010(5)：95-97.

[9]陈津. 电子电工实验教学应加强学生应用能力的培养[J]. 科技创新导报，2010(13):183-184.

[10]王立新，穆程. 电子技术实践课的教学改革与探索[J]. 高校论坛，2009(21)：139-140.

[责任编辑：郭伟]

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

中图分类号：TN32

文献标识码：A

文章编号：1005-4642(2015)01-0038-04

作者简介：张敏(1992-)女，山西晋中人，山西师范大学物信学院2012级电子信息技术专业学生.通讯作者：景彦君(1955-)女，山西临汾人，山西师范大学物信学院高级实验师，硕士，从事物信学院实验与研究工作.

收稿日期：2014-05-16；修改日期：2014-10-16

“第8届全国高等学校物理实验教学研讨会”论文

资助项目：山西省大学生创新创业计划项目(No.2014179,No.2014180)