電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)改進(jìn)思路探索

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摘要:本文闡述了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到的重要作用，分析了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀，結(jié)合天煌教儀公司生產(chǎn)的DZX－3型實(shí)驗(yàn)臺(tái)詳細(xì)剖析了目前該平臺(tái)在使用過程中存在的問題，提出了具體的改進(jìn)措施。最后，簡(jiǎn)要介紹了改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué);電子技術(shù);實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

1研究意義

近年來，由教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同主辦的電子設(shè)計(jì)大賽越來越受到社會(huì)各方面的關(guān)注，比賽本身對(duì)推動(dòng)高等學(xué)校促進(jìn)信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革也具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義［1］。電子設(shè)計(jì)大賽對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)分析解決問題以及動(dòng)手實(shí)踐的能力有很高的要求，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是提高這些能力的有效手段。另一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿于整個(gè)數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的教學(xué)過程中，是電子技術(shù)教學(xué)的必由之路，也是高校電類專業(yè)系列實(shí)驗(yàn)課程中的一個(gè)重要教學(xué)內(nèi)容［2～4］。通過實(shí)驗(yàn)演繹，不僅能夠使學(xué)生對(duì)基本理論有更深的認(rèn)識(shí)，更能提高學(xué)生動(dòng)手能力和啟發(fā)學(xué)生對(duì)問題的思考。實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的好壞直接影響著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。因此，簡(jiǎn)單明了、設(shè)計(jì)合理而又安全可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)更有助于教學(xué)質(zhì)量的提高［5］。

2電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀及不足之處

2.1電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀

目前，各院校使用的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要為實(shí)驗(yàn)箱與實(shí)驗(yàn)臺(tái)兩種，實(shí)驗(yàn)箱由于體積小，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的兩個(gè)主要部分模電和數(shù)電實(shí)驗(yàn)只能分開來做，分為模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱和數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱，目前國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家都有生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱雖然能完成一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，但缺點(diǎn)也顯而易見，主要體現(xiàn)在容量較小，能完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)量有限，對(duì)于一些提高型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)更是顯得捉襟見肘?，F(xiàn)在多數(shù)院校在電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新時(shí)較多選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的空間較大，能完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，而且整體更簡(jiǎn)潔直觀。無論是實(shí)驗(yàn)箱或是實(shí)驗(yàn)臺(tái)，都應(yīng)能夠適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)條件的要求［6］。國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置面板基本雷同，結(jié)構(gòu)類似，功能單一，只能滿足常用的數(shù)模電子實(shí)驗(yàn)，而對(duì)于現(xiàn)在教學(xué)要求難以滿足。

2.2我院電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足之處

目前我院使用的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是天煌教儀公司生產(chǎn)的DZX－3型電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，已沿用數(shù)年，該裝置的某些功能明顯不足，不能夠很好地滿足正常的教學(xué)需求。主要問題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)集成芯片插槽數(shù)量不足，分布也不合理。常用的16引腳和14引腳插槽數(shù)量過少，不同班級(jí)選做不同的數(shù)電實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常遇到需要換插芯片的問題，由于插槽數(shù)量少并且是焊接式底座，更換芯片時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到芯片引腳彎折，造成芯片損壞，更嚴(yán)重的是，芯片引腳針斷在插槽里無法取出，導(dǎo)致整個(gè)芯片槽無法使用，嚴(yán)重地影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。(2)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上與十六位數(shù)字邏輯電平輸入顯示LED相連接的三極管裸露在外側(cè)，它的管腳精細(xì)，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生常常會(huì)自覺不自覺地誤觸導(dǎo)致三極管管腳斷裂損壞，導(dǎo)致發(fā)光管LED不能使用，它的焊接點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)面板的背側(cè)，維修更換極不方便，給多路數(shù)據(jù)輸入輸出顯示等實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來不便。(3)面板上直流電壓表的數(shù)量不足，在某些模擬電子課程實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)需要測(cè)量輸入電壓與輸出電壓之間的變化關(guān)系，只有一只電壓表，只能分別插拔重接電壓表，不能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)地觀測(cè)它們之間的變化關(guān)系，降低了實(shí)驗(yàn)的效果。(4)在數(shù)電的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程設(shè)計(jì)等教學(xué)中，經(jīng)常需要用到大量的常用集成電路芯片。譬如74/54系列的TTL電路芯片、CMOS電路芯片等等。由于學(xué)生大多數(shù)初學(xué)電路，初做實(shí)驗(yàn)，在使用過程中，難免存在許多偶然的低級(jí)錯(cuò)誤或者失誤，造成一些集成芯片的損壞，給后續(xù)的實(shí)驗(yàn)造成很多麻煩。常規(guī)的芯片連接電路測(cè)試檢查浪費(fèi)時(shí)間，也不方便，需要設(shè)計(jì)專門的集成芯片邏輯功能測(cè)試儀模塊，以對(duì)芯片進(jìn)行快速有效的檢查。(5)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)區(qū)提供了0～18V可調(diào)電源，沒有運(yùn)放實(shí)驗(yàn)需用的穩(wěn)定的±12V電源，每次實(shí)驗(yàn)前都需要學(xué)生自己重新調(diào)節(jié)電壓，運(yùn)放實(shí)驗(yàn)精度要求較高，電壓的波動(dòng)對(duì)輸入輸出關(guān)系的影響較大，其結(jié)果使得不同學(xué)生得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往存在著較大的偏差。

3具體的改進(jìn)措施

針對(duì)我院電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)以上的不足，我們提出了如下的一些改進(jìn)措施:(1)對(duì)于芯片插槽數(shù)量不足的問題，傳統(tǒng)的焊接式芯片插槽如上述所言，有諸多的不便和缺陷之處，擬全部采用帶彈簧鎖緊的芯片插槽，這種插槽有許多優(yōu)點(diǎn)，方便靈活，不易損壞芯片。實(shí)驗(yàn)面板采用分立插接式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求選擇不同的芯片插槽的種類和數(shù)量，更換方便靈活。(2)與數(shù)字邏輯顯示相連接的三極管全部放在實(shí)驗(yàn)面板的背面，避免觸碰，設(shè)計(jì)成分立式LED顯示模塊，將三極管、LED和電阻組合成一個(gè)輸出顯示模塊，減少三極管使用的人為損壞，提高LED邏輯電平指示的效能。(3)儀表部分。增加一只直流電壓測(cè)量?jī)x表，這樣可以實(shí)現(xiàn)輸入輸出電壓測(cè)量的同步關(guān)聯(lián)，能夠?qū)崟r(shí)地觀測(cè)實(shí)驗(yàn)電路中輸入電壓與輸出電壓之間的變化關(guān)系，使得結(jié)果分析更加清晰準(zhǔn)確。(4)設(shè)計(jì)專用的集成電路芯片邏輯功能測(cè)試儀模塊，用以檢測(cè)常用集成芯片的好壞，減少實(shí)驗(yàn)線路連接故障時(shí)的查找和檢測(cè)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。(5)在電源部分增加穩(wěn)定的±12V電壓，這樣在基本放大電路和集成運(yùn)放實(shí)驗(yàn)中將有更穩(wěn)定和可靠的電壓源輸出，測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度將會(huì)更高。整個(gè)實(shí)驗(yàn)單元均采用分立模塊式結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生自己動(dòng)手學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)等選擇中將更加方便靈活，能提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路和各種元件的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)電子電路知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣和了解

4應(yīng)用前景

改進(jìn)后的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)能完成正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，對(duì)于現(xiàn)在要求的多增加些開放型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本平臺(tái)能夠達(dá)到更好的兼容，對(duì)現(xiàn)在大學(xué)生的SRT項(xiàng)目、大學(xué)生科技活動(dòng)競(jìng)賽、研究生科研等能夠提供有力的支撐。新平臺(tái)的分立式模塊化結(jié)構(gòu)方便靈活，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和搭接線路，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力能有極大的提高。

5結(jié)語

電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展為電類、非電類專業(yè)教學(xué)提出了更新、更高的要求，這要求教師應(yīng)能更高效地完成教學(xué)計(jì)劃，使學(xué)生學(xué)有所得，學(xué)有所獲。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)充分考慮了學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中影響實(shí)驗(yàn)效率的因素，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化，讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中更加注重實(shí)驗(yàn)本質(zhì)與內(nèi)涵而不被實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自身缺陷所困擾。同時(shí)，有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步改革，為教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高提供了一定的幫助。

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作者：鄒春富 單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)