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通信電子電路

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通信電子電路

通信電子電路范文第1篇

關(guān)鍵詞:LC并聯(lián)諧振回路; 幅頻特性; 相頻特性; 正弦波振蕩器

中圖分類號:TN713+.2-34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2011)17-0190-03

LC Parallel Resonant Circuit in Communication Electronic Circuits

CUI Xiao1, ZHANG Song-wei2

(1. Zhengzhou Normal University, Zhengzhou 450044, China;

2. Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management, Zhengzhou 450015, China)

Abstract: LC parallel resonant circuit is an unit circuit commonly used in communication electronic circuits. Its amplitude-frequency and phase-frequency characteristics were obtained by circuit analysis. The three main applications in communications electronic circuits are regarded as the frequency selection and matching network of amplifier, the frequency selection and feedback network of the sine wave oscillator, and the amplitude-frequency and frequency-phase converters in modulation and demodulation circuit.

Keywords: LC parallel resonant circuit; amplitude-frequency characteristic; phase-frequency characteristic; sine wave oscillator

LC并聯(lián)諧振回路是由電感線圈L、電容器C與外加信號源相互并聯(lián)組成的振蕩電路。在不同工作頻率的信號激勵下,LC并聯(lián)諧振回路表現(xiàn)出不同的阻抗幅頻特性和相頻特性。在通信電子電路中,它是一種應(yīng)用非常靈活的單元電路,在放大器、混頻器、正弦波振蕩器以及調(diào)制與解調(diào)等功能電路中, LC并聯(lián)諧振回路充當(dāng)著不同的角色。

1 LC并聯(lián)諧振回路阻抗的幅頻特性和相頻特性

圖1所示為典型的LC并聯(lián)諧振回路。其中,r代表線圈L的等效損耗電阻。

1.1 諧振

根據(jù)回路諧振時,其等效阻抗為純電阻,可以得到諧振時ω0L=1/(ω0C),由此求得諧振頻率ω0=1/LC,或者f0=12πLC。

此時,并聯(lián)諧振回路的電壓與電流同相,電阻RP是純電阻,并達(dá)到最大值。

1.2 失諧

通常,諧振回路主要工作在其諧振頻率ω0的附近,因此,研究其失諧特性也主要研究其在ω0附近的頻率特性。在高頻電路中,當(dāng)ω十分接近ω0時,設(shè)Δω=ω-ω0,式(2)可變換為:

1.3 LC并聯(lián)諧振回路阻抗特性總結(jié)

由上述分析可知,LC并聯(lián)諧振回路的主要特點是:

(1) 當(dāng)ω=ω0時,回路發(fā)生諧振,此時回路阻抗為最大值,是純電阻,相移為0;當(dāng)ωω0時,回路失諧,此時回路呈容性,相移為負(fù),且最大值趨于-90°。

(2) 它的相頻特性曲線位于第二、四象限,在中心頻率附近相頻特性曲線具有負(fù)斜率。

2 LC并聯(lián)諧振回路在通信電子電路中的應(yīng)用

LC并聯(lián)諧振回路在通信電子電路中的應(yīng)用由它的特點決定。具體說來,主要包括三大類,其一是工作于諧振狀態(tài),作為選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,此時呈現(xiàn)為大的電阻,在電流的激勵下輸出較大的電壓;其二是工作于失諧狀態(tài),此時呈現(xiàn)為感性或容性,與電路中其他電感和電容一起,滿足三點式振蕩電路的振蕩條件,形成正弦波振蕩器;其三是工作于失諧狀態(tài),即工作于幅頻特性曲線或相頻特性曲線的一側(cè),實現(xiàn)幅頻變換、頻幅變換以及頻相變換、相頻變換,構(gòu)成角度調(diào)制與解調(diào)電路。

2.1 用作選頻匹配網(wǎng)絡(luò)的LC并聯(lián)諧振回路

選頻即從輸入信號中選擇出有用頻率分量而抑制掉無用頻率分量或噪聲。在通信電子電路中,LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)而使用是最普遍的,它廣泛地應(yīng)用于高頻小信號放大器、丙類高頻功率放大器、混頻器等電路中。這些電路的共同特點是:LC諧振回路不僅是一種選頻網(wǎng)絡(luò),通過變壓器連接方式,還起到阻抗變換的作用,減小放大管或負(fù)載對諧振回路的影響,可獲得較好的選擇性。

由于LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)使用時功能相似,本文著重介紹高頻小信號諧振放大器。高頻小信號選頻放大器用來從眾多的微弱信號中選出有用頻率信號加以放大,并對其他無用頻率信號予以抑制,它廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備的接收機(jī)中。單調(diào)諧放大器電路及交流通路,如圖3所示。

在圖3中,LC并聯(lián)諧振回路作為晶體管集電極負(fù)載,它調(diào)諧于放大器的中心頻率。在聯(lián)接方式上,LC回路通過自耦變壓器與本級集電極電路進(jìn)行聯(lián)接,與下一級的聯(lián)接則采用變壓器耦合。

其作用是:通過自耦變壓器耦合形式可將集電極所要求的負(fù)載變換成較大的負(fù)載,從而減小對LC并聯(lián)諧振回路中品質(zhì)因數(shù)的影響;與下一級的變壓器耦合聯(lián)接則可以減小下一級晶體管輸入導(dǎo)納YL對LC諧振回路的影響,同時,適當(dāng)選擇初級線圈的抽頭位置以及初次級線圈的匝數(shù)比,可使負(fù)載導(dǎo)納與晶體管的輸出導(dǎo)納相匹配,以獲得較大的功率增益。

2.2 正弦波振蕩器中使用的LC并聯(lián)諧振回路

正弦波振蕩器在通信電路中有著廣泛的應(yīng)用,如無線電通信、廣播、電視設(shè)備中用來產(chǎn)生所需要的載波和本機(jī)振蕩信號。反饋振蕩器是一種常用的正弦波振蕩器,LC并聯(lián)諧振回路在正弦波振蕩器中有兩類應(yīng)用:一是作為變壓器耦合LC振蕩器或者三點式振蕩器的選頻反饋網(wǎng)絡(luò);二是在石英晶體泛音振蕩器中作為電容和晶體等共同構(gòu)成三點式振蕩器。

2.2.1 作為正弦波振蕩器選頻反饋網(wǎng)絡(luò)的LC并聯(lián)諧振回路

如圖4所示,圖4(a)為共基極變壓器反饋式LC振蕩器,圖4(b)是三點式振蕩器電路的基本形式。

在這類反饋振蕩器電路中,把反饋電壓作為輸入電壓,LC并聯(lián)諧振回路主要作為選頻反饋網(wǎng)絡(luò)使用。輸出端的信號被反饋至輸入端,且反饋信號與輸入信號相位相同,形成閉環(huán)正反饋,從而不需要外加信號激勵就可產(chǎn)生輸出信號,產(chǎn)生自激振蕩。

在滿足振蕩起振相位條件的同時,LC振蕩器還可實現(xiàn)相位穩(wěn)定,當(dāng)相位平衡條件被破壞時,在LC振蕩器的作用下,線路能重新建立起相位平衡點。這是由于相位穩(wěn)定條件和頻率穩(wěn)定條件實質(zhì)上是一回事,因為ω=dφdt,相位的變化必然引起頻率的變化,相位超前導(dǎo)致頻率升高,相位滯后導(dǎo)致頻率降低,因此頻率隨相位變化可表示為dωdφ>0。

振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC并聯(lián)諧振回路,由圖2(b)可知,在振蕩頻率附近,它具有負(fù)的斜率,即頻率與相位的變化趨勢相反。當(dāng)振蕩頻率發(fā)生變化的同時,LC諧振回路中產(chǎn)生一個新的相位,用以抵消這個由于外界原因引起的變化,從而保持相位平衡點的穩(wěn)定。

2.2.2 作為電容構(gòu)成泛音晶體振蕩器的LC并聯(lián)諧振回路

在外加交變電壓的作用下,石英晶片產(chǎn)生的機(jī)械振動中,除了基頻的機(jī)械振動外,還有許多奇次頻率的泛音。當(dāng)需要工作頻率很高的晶體振蕩器時,多使用泛音晶體振蕩器。圖5所示為泛音晶體振蕩器。

圖5中石英晶體與CL支路呈電感特性,以石英晶體、C2以及L1C1回路一起構(gòu)成三點式振蕩器,根據(jù)三點式振蕩器的組成原則(射同它異),L1C1諧振回路應(yīng)呈容性。假定圖中石英晶體工作在5次泛音頻率上,標(biāo)稱頻率為5 MHz,為了抑制基頻和3次泛音的寄生振蕩,L1C1回路應(yīng)調(diào)諧在3次和5次泛音頻率之間,即3~5 MHz之間。由圖5(b)所示的L1C1諧振回路電抗特性曲線可知,對于5次泛音頻率5 MHz,L1C1回路呈容性,電路滿足三點式振蕩條件,可以振蕩。對于小于L1C1回路諧振頻率的基波和3次諧波,回路呈電感特性,不符合射同它異的組成原則,不能產(chǎn)生振蕩。對于7次及7次以上的泛音,雖然L1C1回路也呈容性,但此時的等效電容過大,振幅起振條件不能滿足,振蕩也無法產(chǎn)生。

2.3 實現(xiàn)幅頻變換和頻相轉(zhuǎn)換功能的LC并聯(lián)諧振回路

LC并聯(lián)諧振回路阻抗的相頻特性是一條具有負(fù)斜率的單調(diào)變化曲線,利用曲線中,線性部分可以進(jìn)行頻率與相位的線性轉(zhuǎn)換,這主要應(yīng)用在相位鑒頻電路中;同樣,LC并聯(lián)諧振回路阻抗的幅頻特性曲線中的線性部分也可以進(jìn)行頻率與幅度的線性轉(zhuǎn)換,因而在斜率鑒頻電路中也得到了應(yīng)用。

以斜率鑒頻器為例,如圖6所示,圖6(a)是諧振回路的輸入電流與輸出電壓。圖6(b)是其中的頻率-振幅變換原理。圖6(c)為單失諧回路鑒頻器原理圖。

調(diào)頻信號的電流是等幅、頻率隨調(diào)制信號變化的電流。當(dāng)此電流通過斜率鑒頻器的頻率-振幅變換網(wǎng)絡(luò)時,由于LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的中心頻率為f0,輸入的高頻信號使LC網(wǎng)絡(luò)一直處于失諧狀態(tài),即工作于諧振曲線上以A為中心的BC之間的區(qū)域。當(dāng)輸入信號頻率增大時,工作點由A向C移動,對應(yīng)的輸出電壓由Uma減小為Umc;反之,當(dāng)輸入信號頻率減小時,工作點由A向B移動,對應(yīng)的輸出電壓由Uma增大為Umb。當(dāng)輸入信號最大頻偏Δfm變化不大時,線段BC很短,可近似看作直線,因此它所產(chǎn)生的頻率-振幅變換作用是線性,輸出電壓振幅的變化與輸入信號頻率的變化呈線性關(guān)系。因此網(wǎng)絡(luò)可以將等幅的調(diào)頻信號變成調(diào)幅-調(diào)頻信號,該信號再經(jīng)過二極管包絡(luò)檢波器就能夠解調(diào)出輸出信號。

3 結(jié) 語

LC并聯(lián)諧振回路是通信電子電路中經(jīng)常用到的單元電路,理解它在不同情況下所表現(xiàn)出來的特性,靈活掌握它的應(yīng)用,對于分析整個電路的性能具有重要作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]顧寶良.通信電子線路[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[2]朱華光,朱瑋瑋.RLC串聯(lián)諧振電路的實驗研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2010,33(21):199-202.

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[4]侯麗敏.通信電子線路[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.

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[7]曾興雯.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,2009.

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[9]于洪珍.通信電子電路[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

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作者簡介:

通信電子電路范文第2篇

關(guān)鍵詞:PSpice; 通信電子線路; 諧振回路; 檢波電路

中圖分類號:TP393.01 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)11-0094-03

Realization of Experimental Simulation of Communication Electronic Circuit Based on PSpice

ZHANG Yi-Xiong1, WU Jun-hao1, HONG Zheng-bing2

(1. Deparment of Physics and Electronic Engineering, Hanshan Normal University, Chaozhou 521041, China;

2. Network and Educational Technology Center, Hanshan Normal University, Chaozhou 521041, China)

Abstract: The simulation of a communication electronic circuit was performed with PSpice in an experiment. The synthesis circuit including the circuit of collecting anode amplitude modulation and diode envelope detection was adopted to measure all the circuit parameters during the simulation experiment. The result of simulation shows that the PSpice system is efficient, and that the optimization design for communication electronic circuits can be implemented in combination with high efficiency of PSpice simulation platform.

Keywords: PSpice; communication electronic circuit; resonance circuit; detecting circuit

OrCAD/PSpice電子輔助仿真設(shè)計軟件經(jīng)過多年的快速發(fā)展,具備了強(qiáng)大的電路設(shè)計與仿真能力,提供了大量的電子元器件模型[1],能實現(xiàn)各電路參量的測試、分析功能及電氣規(guī)則檢查與器件庫的構(gòu)建功能。在掌握電路原理的基礎(chǔ)上,能方便地利用電子輔助仿真設(shè)計軟件PSpice完成所需電路的模擬。本文通過通信電子線路電路仿真,證明PSpice輔助設(shè)計有利于完成電路的設(shè)計、分析、優(yōu)化、調(diào)試和測量。

1 通信電子線路中PSpice仿真的作用

在完成既定的非線性電路設(shè)計的基礎(chǔ)上,逐步全面掌握電子輔助仿真軟件的使用,完善非線性電路的分析方法,從而有助于熟練掌握通信電子線路電路設(shè)計要求。通過完成通信電子線路中小信號調(diào)諧放大器的設(shè)計,理解高頻線路中各元器件參數(shù)的選擇,同時,利用軟件掌握對放大器處于諧振時各項技術(shù)指標(biāo)的測試。在完成二極管開關(guān)混頻器[2-3]的設(shè)計中,學(xué)會利用電子輔助仿真軟件進(jìn)行電路頻譜分析;在高頻正弦波振蕩器設(shè)計測試中,通過電子輔助仿真軟件可以實現(xiàn)實際電路中未能觀察到的極短時間電路起振過程;PSpice能很好地完成變?nèi)荻O管調(diào)頻、集成模擬乘法器等高頻電子電路的各電參量掃描和仿真。對通信電子線路中綜合電路的仿真實現(xiàn),更能提高對電路的全面分析、設(shè)計能力。下面通過通信電子線路中含小信號調(diào)諧放大的集電極調(diào)幅及二極管檢波的電路進(jìn)行仿真分析。

2 通信電子線路PSpice仿真電子原理圖

圖1所示為PSpice電路原理圖:集電極調(diào)幅及二極管檢波的電路。高頻小信號Vc經(jīng)諧振放大電路后作為集電極調(diào)幅電路的載波信號輸入,調(diào)制低頻信號則從調(diào)幅電路集電極輸入,再把調(diào)幅輸出信號輸送到二極管檢波電路解調(diào)[4-6],因Q1級作為高頻小信號放大級,放大電路可工作在甲類狀態(tài),諧振回路作為輸出,就具有選頻作用。而集電極調(diào)幅放大級作為既要考慮功率放大作用,又要起到調(diào)制作用,所以采用丙類放大工作狀態(tài),如圖1中的Q2級放大所示。檢波采用的二極管檢波電路能夠滿足大信號的解調(diào)。

在確定好電路基本功能結(jié)構(gòu)后,需要設(shè)置每一電子元器件的具體參數(shù),而優(yōu)化元器件參數(shù)的具體過程最能提高學(xué)習(xí)者的電路設(shè)計能力。如圖1中,Q1級甲類放大電路,要考慮好交、直流通路的合理設(shè)置,選擇好放大電路的靜態(tài)工作點,而且LC諧振回路的諧振頻率要滿足在載波信號頻率上。

圖1 含小信號調(diào)諧放大的集電極調(diào)幅及

二極管檢波的PSpice原理圖

集電極調(diào)幅級放大電路的參數(shù)需滿足較大的功率輸出、較高的放大器輸出效率、較好的信號調(diào)制效果。要滿足這些條件,要求元器件參數(shù):

Q2級放大器處于丙類放大工作狀態(tài);在低頻調(diào)制信號幅值為零時,調(diào)節(jié)好高頻載波信號的大小,使Q2級放大器處于過壓工作狀態(tài),此時流經(jīng)Q2級放大器發(fā)射極電流Ie波形成下凹,以確保放大器處于過壓工作狀態(tài),這樣才能更好地實現(xiàn)集電極的調(diào)幅效果。

二極管檢波電路首先要考慮采用的檢波二極管PN結(jié)的結(jié)電容要盡量小,以減少結(jié)電容對二極管檢波結(jié)果的影響;其次應(yīng)注意要達(dá)到一定功率輸出時,交直流負(fù)載的大小選擇優(yōu)化,避免檢波的負(fù)峰值切割失真;再需設(shè)置好檢波電路中電阻與電容,滿足相應(yīng)的時間常數(shù),避免檢波的惰性失真。

3 PSpice仿真分析

圖1中的載波信號Vc為10.7 MHz的正弦波;VΩ為1 kHz的調(diào)制正弦信號。選用輸入導(dǎo)納與輸出導(dǎo)納都小的晶體管,以及在接入系數(shù)小的情況下,兩級諧振頻率須在10.7 MHz處。

fp=12πLCT=12πL(C+P21Coe1+P22Cie2)

式中:P1為本級晶體管輸出端對諧振回路的接入系數(shù)[3];P2為下級晶體管輸出端對諧振回路的接入系數(shù);Coe1為晶體管的輸出電容;Cie2為下級晶體管的輸入電容。據(jù)此可以確定L,C并聯(lián)諧振回路的電感、電容值。當(dāng)圖1中C11=120 pF時,變壓器TX1的初級電感量約為2 μH。設(shè)置好參數(shù)后可以利用PSpice的交流分析掃描出電路的幅頻特性圖。圖2為Q1級諧振放大電路的PSpice幅頻特性。從圖2中能直觀地測定電路諧振點。

調(diào)整Q2級放大器工作狀態(tài)時,可以利用PSpice的電壓探針[7-10]測量出Q2級E極電流波形,使電流波形產(chǎn)生下凹,達(dá)到放大器工作在過壓狀態(tài),以便調(diào)幅成功。從變壓器TX輸出的調(diào)幅信號如圖3所示。該調(diào)幅信號經(jīng)二極管檢波電路后的解調(diào)輸出如圖4所示。

圖2 調(diào)諧放大電路PSpice掃描的幅頻特性圖

圖3 集電極調(diào)幅波形圖

圖4 二極管檢波輸出波形

二極管檢波時,若把高頻載波信號描述為:

Vc=Vcmcos(ωct)

(1)

低頻調(diào)制信號為:

VΩ=VΩmcos(ωΩt)

(2)

則已調(diào)波表示為:

VAM=Vcm\cos(ωct)

(3)

式中:ma為調(diào)幅系數(shù);

Ω為調(diào)制信號VΩ的角頻率;Vcm為高頻信號Vc的振幅;VΩm為調(diào)制信號VΩ的振幅;VAM為調(diào)幅波的振幅。

令二極管檢波電路中的直流負(fù)載為RL,交流負(fù)載為Rg,為克服惰性失真,則電路的時間常數(shù)RLC大小受到限制[7]。要求:

RLC≤(1-m2a)/(maΩ)

(4)

否則會產(chǎn)生圖5所示的PSpice仿真出的檢波對角線失真波形圖。

當(dāng)輸入低頻信號比較大,形成調(diào)幅波電壓的調(diào)幅系數(shù)ma較大,此時若設(shè)置二極管檢波電路中的交、直流負(fù)載不適當(dāng)時,造成交、直流負(fù)載較大差異,輸出的檢波信號就會在其負(fù)峰值附近被切平,形成如圖6所示 PSpice仿真的檢波負(fù)峰切割失真波形。

圖5 檢波對角線失真

圖6 檢波負(fù)峰切割失真

在PSpice仿真過程中,可以更好地掌握電路各分立元件的參量設(shè)置如何影響到電路輸出效果,從而避免所設(shè)計的電路產(chǎn)生對角線切割失真現(xiàn)象和負(fù)峰切割失真現(xiàn)象。通過對電路中電參量波形的測量,易于理解產(chǎn)生各種現(xiàn)象的原因。

4 結(jié) 語

利用PSpice分析含小信號調(diào)諧放大的集電極調(diào)幅

及二極管檢波電路,通過電路設(shè)計目標(biāo)和元件參數(shù)要求及仿真結(jié)果來綜合體現(xiàn)PSpice電子輔助仿真設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用于通信電子線路仿真的高效性,進(jìn)而利用電子輔助仿真設(shè)計軟件提供的可自由開發(fā)、設(shè)計、檢驗平臺,進(jìn)行創(chuàng)新性電路設(shè)計。

參考文獻(xiàn)

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[2]嚴(yán)國萍,盧占超.通信電子線路[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

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[4]謝嘉奎,宣月清,馮軍.電子線路非線性部分[M].北京:高等教育出版社,2002.

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[6]劉靜波.高頻電子線路實踐教學(xué)的建設(shè)和探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2006,28(4):87-90.

[7]楊翠娥.高頻電子線路實驗與課程設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2001.

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通信電子電路范文第3篇

關(guān)鍵詞:峰值保持器;核電子學(xué);多道脈沖幅度分析;單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

峰值保持器又稱為模擬展寬器,它主要用于把脈沖信號的峰頂展寬。在進(jìn)行能譜測量的時候,所測的是脈沖的峰頂幅度,但是探測器輸出信號經(jīng)放大成形后的脈沖信號其峰頂寬度是比較窄的,不滿足多道脈沖幅度分析器和其他儀器的要求[1]。這時必須由模擬展寬器將脈沖展寬,使脈沖的峰值保持一段時間,再送入后續(xù)電路原峰值保持器的基本工作原理如圖1所示:

模擬展寬電路雖然比較常見,原理也比較簡單,但是也存在著幾個比較嚴(yán)重的缺陷:一是輸入信號經(jīng)過單向?qū)щ姷亩O管后會有0.5V左右的電壓降;二是特定的存貯電容CH只適用于頻率范圍很窄的輸入信號[2];三是因為要兼顧跟隨與保持特性,電路保持效果并不理想;四是電路易受干擾,精度不高。

1.新型峰值保持電路總體設(shè)計

針對以上問題,本文設(shè)計了一種全新的峰值保持器,將輸出Vo逐漸增大到輸入Vi的峰值水平(ViM)并保持下去。當(dāng)Vo1為-5V時,輸入經(jīng)A2反相放大后輸出正信號,但是因為極性電容E具有存貯電位的作用,輸出Vo會呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢本文設(shè)計的峰值保持器基本原理如圖2所示。

2.峰值判別電路

峰值判別電路的作用是判斷輸出信號是否達(dá)到峰值并產(chǎn)生下級延時電路的觸發(fā)信號。

模擬展寬電路的輸出Vout經(jīng)模擬開關(guān)控制后(Vo),在U100比較器中與經(jīng)輸入信號Vi比較,當(dāng)Vo大于Vi時,U100輸出高電平,當(dāng)Vo小于Vi時,U100輸出低電平。

3.延時電路

延時電路如圖4所示。當(dāng)輸出Vo達(dá)到峰值時,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U101A被上級峰值判別電路產(chǎn)生的上升沿觸發(fā)翻轉(zhuǎn),1Q和1/Q分別由作為各自穩(wěn)態(tài)的低電平和高電平變?yōu)樽陨頃悍€(wěn)態(tài)的高電平和低電平。

4.控制時序

時序如圖5所示,在0-t1時刻, VoVi,LM311輸出高電平,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器221A被產(chǎn)生的上升沿觸發(fā),1/Q翻轉(zhuǎn)為低電平,控制開啟A/D轉(zhuǎn)換,1Q由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平,并在保持(t2-t1)時間后跳回低電平,從而產(chǎn)生一個下降沿,觸發(fā)下級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器221B翻轉(zhuǎn)。

5.硬件電路與軟件調(diào)式結(jié)果

模擬展寬電路的輸入信號、輸出信號仿真結(jié)果如圖6所示:

通過電壓跟隨器LM358B得到的輸出信號,輸出跟隨輸入信號變化,波形不變,幅度為1.5V。

本文設(shè)計的新型核電子學(xué)實驗系統(tǒng)峰值保持電路,具有對脈沖信號展寬實驗長,峰值保持效果好等顯著優(yōu)點,可以對后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供有效的采集信號,提高了核電子學(xué)實驗的效果,通過改進(jìn)也可以在真正的核信號采集儀器儀表中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

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通信電子電路范文第4篇

關(guān)鍵詞通信電子線路;高頻電子線路;卓越工程師;項目式;教學(xué)模式;工程實踐

哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路課程是電子信息類重要的主干課程,理論課56學(xué)時,實踐性環(huán)節(jié)32學(xué)時,其中基礎(chǔ)實驗16學(xué)時,課程設(shè)計16學(xué)時,均為獨立設(shè)課一人一組。課程的主要目的是:通過實驗使學(xué)生深入掌握通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)及電路組成,培養(yǎng)學(xué)生通信電路的設(shè)計、調(diào)試技能,增強(qiáng)學(xué)生的工程實踐能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高分析問題和解決問題的能力。該課程重要主要有以下3個原因:1)通信電路涉及的工作頻率高和電路的非線性,增加了實驗難度和抽象性,工藝要求高,工程上難以實現(xiàn);2)通信技術(shù)和芯片的迅速發(fā)展,為實驗提出新要求,要不斷跟蹤技術(shù)發(fā)展,更新實驗內(nèi)容;3)歷年大學(xué)生電子設(shè)計競賽都有通信類賽題,影響或引導(dǎo)著該課程的教學(xué)改革。因此射頻電路設(shè)計與制作是人們普遍感到棘手的難題,射頻工程師也受到用人單位的青睞,通常都是高薪聘用。但是該課程實驗卻不盡人意,課程實驗都習(xí)慣于使用實驗箱[1-2],開設(shè)驗證性實驗,不能破解上述面臨的3個難題。隨著“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[3-5]在全國的實施與推廣,很多高校都在進(jìn)行實驗教學(xué)的改革[6-9],增設(shè)綜合設(shè)計性實驗和創(chuàng)新實驗,這類實驗對于學(xué)生來說既有綜合性又有探索性,主要側(cè)重于所學(xué)理論知識的靈活運用,對于提高學(xué)生的工程實踐能力非常有益,這是當(dāng)前電子線路實驗發(fā)展的趨勢。哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路教學(xué)課程組一直致力推進(jìn)實驗教學(xué)改革[10-12],與時俱進(jìn)地探索“卓越工程師”培養(yǎng)導(dǎo)向下如何更有效開展研究性實驗教學(xué),提升人才質(zhì)量。通過4年的改革實踐,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”思路,提出了課程設(shè)計“項目式過程質(zhì)量控制方法”,教學(xué)效果良好,切實提升了課程設(shè)計的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1項目式過程質(zhì)量控制方法

哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路課程設(shè)計是在修完16學(xué)時的基礎(chǔ)實驗之后,在第6學(xué)期開設(shè)。基礎(chǔ)實驗側(cè)重于單元電路級電路,而課程設(shè)計注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)電路的設(shè)計、調(diào)試技能,包含5個綜合設(shè)計性實驗選題,分別為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻接收系統(tǒng)的設(shè)計、自定義實驗項目。每個實驗項目均安排16學(xué)時,根據(jù)難易程度分為3個等級A、B、C,3個等級分別賦予1.0、0.9、0.8的權(quán)重,學(xué)生可根據(jù)自身情況自由選擇其中的一個項目。其中自定義實驗項目(A級)是學(xué)生自擬題目、自選實驗方案,通常都是采用先進(jìn)的芯片,針對電子設(shè)計競賽開展的專題模塊設(shè)計與制作,如集成調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計、高頻鎖相信號源的設(shè)計等,具有一定的挑戰(zhàn)性,為能力強(qiáng)的學(xué)生提供了一個高端出口,這類題目通常得到支持。為充分保證課程設(shè)計的培養(yǎng)目標(biāo)得到實施,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”思路,課題組2012年提出“項目式過程質(zhì)量控制方法”,如圖1所示?!耙惶帷笔侵笇φn程設(shè)計提出明確的技術(shù)指標(biāo)要求,如對發(fā)射機(jī)提出發(fā)射功率、整機(jī)效率、調(diào)制指數(shù)等技術(shù)指標(biāo)要求,對接收機(jī)提出接收機(jī)靈敏度、接收機(jī)選擇性等技術(shù)指標(biāo)要求;“二指導(dǎo)”是指課內(nèi)指導(dǎo)和課外指導(dǎo),課內(nèi)指導(dǎo)多在前導(dǎo)課和計劃內(nèi)學(xué)時實施,課外指導(dǎo)是學(xué)生課外科技活動指導(dǎo),可能涉及“超綱”問題,涉及學(xué)生感興趣的問題,可以挖掘?qū)W生的潛能;“三牽引”是指“科研項目”思維牽引、工程實踐能力牽引、創(chuàng)新研究能力牽引。

2項目式過程質(zhì)量控制的實施

2.1“項目”立題

“項目”立題是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“項目式”研究的第一環(huán),立題必須科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),要提出明確的“項目”技術(shù)指標(biāo)要求。技術(shù)指標(biāo)的提出不應(yīng)僅僅局限于理論教學(xué)范疇,還應(yīng)貼近工業(yè)實踐,與實際應(yīng)用接軌。課程設(shè)計提供的4個綜合設(shè)計性實驗項目,分別為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻接收系統(tǒng)的設(shè)計,內(nèi)容已基本覆蓋了理論課程知識點,發(fā)射系統(tǒng)提出發(fā)射頻率、發(fā)射功率、整機(jī)效率等技術(shù)指標(biāo),接收系統(tǒng)提出接收頻率、選擇性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。實驗立題時,就定位于將通信電子線路課程設(shè)計建設(shè)成真正意義上的系統(tǒng)設(shè)計型實驗,實驗中碰到的問題都是實際項目所面臨的問題,實驗內(nèi)容不僅僅涉及通信電子線路課程,還涉及模擬電子技術(shù)及射頻技術(shù),有的問題甚至超越了理論課程范疇,對教師的教學(xué)科研能力提出了很高的要求。

2.2前導(dǎo)課

由于課程設(shè)計是要求學(xué)生自主完成“項目”(一人一組),學(xué)生面對“項目”時會難以入手,因此設(shè)置前導(dǎo)課(不占學(xué)時)就顯得必要了。所謂前導(dǎo)課是在開課之前集中講授60~90分鐘,有兩個意義,一是講設(shè)計概論,教給學(xué)生設(shè)計思路;二是講自主式項目學(xué)生要做好哪些準(zhǔn)備工作。前導(dǎo)課內(nèi)容重要,要求每個學(xué)生必須到位。開學(xué)之初,課程組教師分別為16個班480名學(xué)生集中講授前導(dǎo)課,學(xué)生都如約而至,認(rèn)真聽課做記錄,課后還和教師展開交流與咨詢。通過前導(dǎo)課向?qū)W生引入系統(tǒng)的概念,分析一個項目完成的思維方法,引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)的“科研項目”思維,首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求,設(shè)計電路,并采用EDA軟件論證設(shè)計的合理性,然后焊接、調(diào)試電路,進(jìn)而改進(jìn)電路,提高系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求。在前導(dǎo)課中要求學(xué)生應(yīng)該根據(jù)個人情況選擇適合自己難度的選題,獨立完成項目,鍛煉個人實踐能力。

2.3“項目”設(shè)計

1)確定選題。按照實驗分級化的思路,每次實驗至少會有A、B、C難度不同的選題,學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況選擇。2)制定設(shè)計方案。根據(jù)選題要求的技術(shù)指標(biāo),完成電路原理圖的設(shè)計和元件參數(shù)的計算。3)EDA仿真論證設(shè)計的合理性。對設(shè)計完成的電路原理圖,利用Multisim軟件進(jìn)行仿真,驗證所設(shè)計電路是否夠滿足設(shè)計要求,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計[9];同時也使學(xué)生熟悉EDA工具軟件。這一點很重要,因為有些用人單位很看重學(xué)生是否會使用仿真工具,因此仿真成為學(xué)生需要掌握的一項基本技能。4)撰寫完成設(shè)計報告,自擬實驗步驟,設(shè)計實驗測試表格,完成預(yù)習(xí)思考題,列出元件表等。課程提出明確要求,沒有仿真電路、設(shè)計報告不能上實驗課。

2.4實驗操作

進(jìn)入實驗室焊接、調(diào)試電路是鍛煉學(xué)生實踐能力的重要一環(huán)。指導(dǎo)教師要嚴(yán)格要求,鼓勵學(xué)生獨立自主完成實驗,對于實驗過程中學(xué)生碰到的問題給予啟發(fā)式指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生自己分析問題、解決問題。技術(shù)指標(biāo)是評價學(xué)生完成情況的重要依據(jù),因此針對學(xué)生測試數(shù)據(jù)及技術(shù)指標(biāo)完成情況,指導(dǎo)教師可探究性提出一些改進(jìn)方案,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計,研究如何提升系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)。這個過程可促使學(xué)生理論結(jié)合實踐,對學(xué)生能力提升有很大意義。學(xué)生完成實驗操作后,實驗數(shù)據(jù)須交指導(dǎo)教師當(dāng)場簽字。由于是一人一組獨立完成實驗項目,學(xué)生在期間很少出現(xiàn)隨便走動、交頭接耳的情況,現(xiàn)場秩序井然。當(dāng)然,由于題目難度較大,或者學(xué)生自愿選擇指標(biāo)更高的項目,我們不要求一定在16學(xué)時完成,超學(xué)時不影響成績,實驗室開放運行,學(xué)生可隨時進(jìn)入實驗室,創(chuàng)造了自主實驗、研究問題的氛圍。

2.5成績評定

如何對學(xué)生的實驗情況進(jìn)行很好的評定,如何對每個學(xué)生給出客觀、公正的實驗成績,從而保證實驗教學(xué)效果,一直是實驗課程的難題。目前課程設(shè)計成績評定由設(shè)計報告(25)、實驗操作(60)、總結(jié)報告(15)3部分組成。2.5.1實驗報告實驗報告整體包含設(shè)計報告和總結(jié)報告兩部分。針對設(shè)計報告和總結(jié)報告,課程組已提出統(tǒng)一格式要求和評分標(biāo)準(zhǔn),實驗電路參數(shù)設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果分析3部分在報告成績占較大比值。2.5.2“項目”驗收學(xué)考核指標(biāo),嚴(yán)把“項目式”驗收關(guān),通過考核“逼迫”學(xué)生進(jìn)行研究性實驗,是項目式過程質(zhì)量的關(guān)鍵。目前課程組有5位教師,如何避免教師個人差異對教學(xué)效果造成的影響一直是課程組思考的問題?;谡n程組情況,嚴(yán)把實驗出口關(guān)(實驗考核)是最為可行的方式,即不論實驗教師是誰,對學(xué)生考核要求是統(tǒng)一的,達(dá)到基本要求才能過關(guān)(教學(xué)“合格品”把關(guān),底線),根據(jù)技術(shù)指標(biāo)情況比拼優(yōu)秀(教學(xué)“高質(zhì)量品”把關(guān),提升),激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生開展真正“項目式”研究。針對實驗操作考核,課程組提出研制一體化通信測試平臺,可以快速、標(biāo)準(zhǔn)化地測量學(xué)生實驗完成的技術(shù)指標(biāo)情況,可明顯提高實驗效率,為實驗成績的評定提供一個客觀、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。另外,課程組在實驗成果的驗收手段上進(jìn)行了改革,制作了相應(yīng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)用來檢驗學(xué)生的實驗成果,不論是做發(fā)射系統(tǒng)的學(xué)生還是做接收系統(tǒng)的學(xué)生,不僅有實驗數(shù)據(jù)和波形,還可親耳聽到自己制作的接收機(jī)或發(fā)射機(jī)所收發(fā)的音樂,使學(xué)生有了實驗的成就感,提高了學(xué)生實驗的興趣,這種教學(xué)方法在學(xué)生中受到了好評。

2.6競賽“項目”延伸學(xué)習(xí)

由于課程設(shè)計學(xué)時有限,通過計劃內(nèi)學(xué)時只能向?qū)W生引入“科研項目”思維,讓學(xué)生對科研項目過程有一定認(rèn)識和感受。為了充分培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力,學(xué)校建設(shè)了全開放自助式實驗室,實驗室提供必要的儀器及基本元器件,學(xué)生可以進(jìn)入實驗室完成科研立項及競賽項目。課題組教師非常重視學(xué)生的后續(xù)培養(yǎng),積極鼓勵和支持學(xué)生參與大學(xué)生電子設(shè)計競賽。在電子設(shè)計競賽準(zhǔn)備期,課題組教師指導(dǎo)學(xué)生制作低噪聲放大器、寬帶放大器、混頻器、直接頻率合成信號發(fā)生器等通信電路模塊,設(shè)計完成更高性能指標(biāo)的發(fā)射接收系統(tǒng)。通過參與電子設(shè)計競賽,學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力都有了很大的提高。在歷年的大學(xué)生電子設(shè)計競賽中,課題組教師指導(dǎo)學(xué)生完成通信電路方向的選題,競賽成績都穩(wěn)居黑龍江省第一,多次獲全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎和二等獎。

3結(jié)束語

課程組以培養(yǎng)“卓越工程師”為導(dǎo)向深化課程內(nèi)容和教學(xué)模式建設(shè),經(jīng)過4年教學(xué)實踐,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”理念,提出“項目式過程質(zhì)量控制方法”,構(gòu)建了一個標(biāo)準(zhǔn)化的課程設(shè)計教學(xué)模式。通信電子線路課程設(shè)計的開設(shè)培養(yǎng)了學(xué)生項目研究思維,切實提高了學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力,受到了學(xué)生一致好評。學(xué)生馬春華在課程總結(jié)中寫到“高頻電子線路課程設(shè)計讓我體驗了一個項目的開展過程,整個過程下來自己學(xué)會了很多東西,特別是開拓了自己思維,收獲很大”。學(xué)生王巨震在課程總結(jié)中寫到“課程設(shè)計的項目式要求激發(fā)了我的實驗欲望,通過一步步提高技術(shù)指標(biāo),讓我體會到了實驗的成就感,讓我知道以后如何開展科研項目,希望實驗課程都能這樣”。通信電子線路實驗課程在2013年和2015年都獲評為“哈爾濱工程大學(xué)實驗示范課程”,給我校其他課程設(shè)計類課程的開設(shè)提供了一個很好的借鑒。希望課程建設(shè)成果也能為全國其他高校課程改革提供一定借鑒和幫助!

參考文獻(xiàn)

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通信電子電路范文第5篇

【關(guān)鍵詞】微課通信電子線路教學(xué)改革應(yīng)用

引言

受多方面外在因素的干擾,通信工程專業(yè)通信電子線路教學(xué)還存在一些問題,這就應(yīng)加強(qiáng)通信電子線路教學(xué)現(xiàn)狀分析力度,并在微課的支持下改善通信電子線路教學(xué)缺陷,全面落實通信電子線路教學(xué)改革的目標(biāo),彰顯微課教學(xué)實用價值。而且在微課的支持下,還能提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步促使通信工程專業(yè)通信電子線路教學(xué)改革順利開展。

1.通信電子線路教學(xué)現(xiàn)狀

就目前來看,通信工程專業(yè)通信電子線路教學(xué)缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個方面:第一,目前專業(yè)課教學(xué)的學(xué)時一直在壓縮,而課程的知識點依舊很多,集中授課效率表面看上去有所提高,實則不然。在課堂講授大綱知識點學(xué)時緊張,想要利用一些實物演示激發(fā)學(xué)生的興趣更是沒有時間。課堂上學(xué)生的專注力持續(xù)時間不會太長,課堂上高強(qiáng)度的授課在一定程度上提高了課堂效率,但實質(zhì)上信息擴(kuò)容效果卻不盡如人意。在學(xué)時有限而學(xué)生吸收曲線不斷下降的矛盾中,真正的課堂效率也在下降。第二,由于通信電子線路科目中涉及的知識點較為抽象,造成學(xué)生學(xué)習(xí)各項知識點的興趣低下。如果不能有效改善這一現(xiàn)狀,必然導(dǎo)致通信電子線路教學(xué)出現(xiàn)問題,嚴(yán)重影響通信電子線路科目在通信工程專業(yè)中所占比重,對于通信工程專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)也有極大的影響。

2.微課在通信電子線路教學(xué)改革中的應(yīng)用

為促使通信電子線路教學(xué)改革順利開展,就應(yīng)在其中引入一系列現(xiàn)代化教學(xué)模式,針對性解決通信電子線路教學(xué)中不合理的地方,確保通信電子線路教學(xué)改革能夠滿足通信工程專業(yè)綜合教學(xué)要求。從通信電子線路教學(xué)改革的角度出發(fā),微課在其中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

2.1延長通信電子線路教學(xué)學(xué)時

為保證學(xué)生更好的學(xué)習(xí)通信電子線路知識,不僅需要考慮通信電子線路教學(xué)形式,還應(yīng)在微課的支持下延長通信電子線路教學(xué)學(xué)時,不斷提升通信電子線路科目集中教學(xué)效率,據(jù)此改善通信電子線路教學(xué)時間不足的問題。而且在通信電子線路教學(xué)改革中引入微課教學(xué)模式,還可以將一系列教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成微視頻,在課堂某一時間段展開集中教學(xué),避免學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識時出現(xiàn)注意力不集中的問題,這對于提升通信電子線路教學(xué)效率和教學(xué)改革作用效果也起到非常重要的作用。不僅如此,在通信電子線路教學(xué)中還可以將微課教學(xué)與實物教學(xué)結(jié)合到一起,有效處理通信電子線路固有教學(xué)缺陷,只有這樣才能提高通信電子線路教學(xué)效率,落實通信電子線路教學(xué)改革的目標(biāo)。

2.2提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

對于通信電子線路教學(xué)來說,保證學(xué)生學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。只有這樣才能促使學(xué)生按照教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)各項知識點,據(jù)此改善通信電子線路教學(xué)中不合理的地方。對于通信電子線路科目中較為抽象的知識點來說,教師就可以從學(xué)生現(xiàn)有思維模式的角度出發(fā)將抽象的知識點轉(zhuǎn)化成微視頻,并在微視頻條件下開展通信電子線路教學(xué),優(yōu)化調(diào)整通信電子線路教學(xué)缺陷,使得通信電子線路教學(xué)改革能夠滿足我國教育行業(yè)發(fā)展要求。與此同時,還應(yīng)將微課教學(xué)與理論教學(xué)結(jié)合到一起,強(qiáng)化理論教學(xué)在通信電子線路實際教學(xué)中的作用效果,使得學(xué)生按照規(guī)定的步驟學(xué)習(xí)各項知識點。凸顯通信電子線路教學(xué)改革優(yōu)勢,逐步提升學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)各類知識點的興趣。對于學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識點時出現(xiàn)的興趣低下問題來說,還可以從微課的角度出發(fā)制定合理改善措施,繼而實現(xiàn)通信電子線路教學(xué)效率提升的目標(biāo)。