关键词：Protel；电路设计；印制电路板；布线
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）17-0275-02
设计一个完整的电路板必须经过原理图设计和PCB电路板设计两个阶段，前者在原理图编辑器中完成，后者在PCB编辑器中完成。需要说明的是：
1.在原理图编辑器中原理图库提供大量的原理图符号用于满足设计电路的需要，但是由于现在的元器件更新换代速度太快，原理图库中并不包含所有元器件的原理图符号。若原理图库中没有设计电路所需的原理图符号，则需要设计者在原理图库编辑器中自己手动绘制原理图符号。
2.在原理图绘制完成后，需要将元器件封装，将网络表载入到PCB编辑器中进行电路板设计。但在导入网络表之前，一定要确保元器件封装库中含有原理图中的所有元器件的封装。若是没有则将导致加载网络表失败。这时需要在元器件封装库编辑器中手动绘制元器件的封装。
因此，整个印制电路板的设计是由4个常用编辑器完成的：原理图编辑器、原理图库编辑器、PCB编辑器和元器件封装库编辑器。它们之间的关系是：
这4个编辑器的关系看似简单，但是需要注意很多细小的问题。学生往往就是因为没有将这些细小的问题处理好，才导致无法顺利完成PCB电路板的绘制。现将教学中学生常见的小困惑及其解决方法总结如下：
理论1：初学Protel 99 SE 为了最大限度地保护用户的设计文件，Protel 99 SE提供了自动创建备份文件的功能，即在软件窗口左上角按钮下，选择并打开“Preferences”对话框中“Create Backup Files”选项，即可设置自动创建备份文件功能。选中该功能后，每次执行保存操作后，备份文件都会保存在设计文件的相同位置，以前缀“Backup of”和“Previous Backup of”来区别。这个自动创建备份文件功能软件默认选定。
学生困惑1：某些学生不能在一个项目文件夹中的众多文件中区分用户设计文件和自动备份文件。提交作业时常常会把自动备份文件（可能是不包含最终设计结果的设计文件）当成用户设计文件交给老师。
教师解惑1：有两种方法解决：其一，区别自动备份文件前缀；其二：在“Preferences”对话框中取消对“Create Backup Files”选项的选择，这种方法可以使项目文件夹简洁，但会导致未保存文件在突发状态下丢失。
理论2：打开原理图设计文件，单击Browse sch按钮，将浏览器管理窗口切换到原理图编辑器管理窗口，该窗口Browse选项区域的下拉菜单中包括“Libraries”和“Primitives”两个选项。
学生困惑2：学生对于“Browse Libraries”比较熟悉，知道可以通过该选项直接浏览、查找该库文件下的所有元器件。但是对“Primitives”选项容易忽略其功能，特别是对于常画简单电路的学生。
教师解惑2：“Primitives”选项，即图件选项，包括图件分类列表栏和图件列表栏两部分。其中在图件分类列表栏中包括“Parts”（元器件）、“Net Labels”（网络标号）和“Wires”（导线）等图件。在含有较多元器件或较复杂原理图中使用它们较方便。例如，点击“Parts”，在其下面的元件框中浏览一遍，可检查出是否有相同元件标号，双击该元件，可在原理图中迅速找到它们的位置，即快捷又方便。
理论3：原理图编辑器工具栏“Toolbars”中有7个工具栏，其中“Wiring Tools”布线工具栏和“Drawing Tools”画图工具栏较常用，它们的区别是“Wiring Tools”中的选项具有电气连接属性，而“Drawing Tools”中的选项不具有电气连接属性。
学生困惑3：某些学生会把“Drawing Tools”工具栏中的“PlaceLine”（直线）当成“Wiring Tools”工具栏中的“Wire”（导线）来使用。它们的外观一样，但在电气规则检查之后，导线地方会报错。
教师解惑3：“Wire”（导线）具有电气连接属性，而“PlaceLine”（直线）没有电气连接属性，元件之间若是使用“PlaceLine”（直线）没有任何连接关系，在其生成的网络表中，也没有网络连接关系。
理论4：在设计电路板时，电路板的类型选择主要从电路板的可靠性、工艺性和经济性等方面进行综合考虑。而从设计角度考虑，影响印制电路板可靠性的首要因素是所选择印制电路板的类型，即印制电路板是单面板、双面板还是多层板。
学生困惑4：学生想得到可靠性高的电路板，不知道该选择单面板还是双面板。
教师解惑4：各类型印制电路板的可靠性由高到低的顺序是单面板―双面板―多层板，并且多层板的可靠性会随着层数的增加而降低。若元器件数量不多，可选用单面板；元器件数目较多可选择双面板，若实验条件允许，也可选择多层板。这只是常规选择，不是定式。
理论5：焊盘属性里面的“Advanced”中的“Solder Mask”（阻焊层）下有两个选项：“Tenting”和“Override”。
学生困惑5：学生对“Tenting”和“Override”的区别模糊。
教师解惑5：“Tenting”表示无阻焊层，直接在焊盘上过漆（阻焊层：焊盘外成绯红色的圆环，它可以防止在给PCB添加防护层的时候不会将焊盘覆盖住）；“Override”表示有阻焊层，焊盘不会有过漆。
理论6：为了方便对电路板性能进行检测，可在相应位置处添加测试点。
学生困惑6：如何设置测试点呢？
教师解惑6：在需要对电路测试的地方放入焊盘，并将焊盘的孔径大小设置为0（Hole Size=0）。测试点可以是通孔的，也可以是盲孔的。若是通孔的话，可以直接测试；若是盲孔的话，有Top、Bottom层区分。
理论7：电路板布线是指采用具有电气特性的导线将具有相同网络连接的焊盘、过孔等导电图件连接到一起的过程。
学生困惑7：那么多元器件怎么布线啊？
教师解惑7：在画板布线之前，可以通过任务管理窗口中的“Nets”，找到相应的网络标号并查看该网络标号的走线情况，将所有的网络标号的连接关系在大脑中有个大致印象，才好规划板进行布线。
结论
随着电子技术行业的快速发展，电路设计越来越复杂，设计者掌握一门EDA设计软件是十分必要的，而Protel 99 SE以其强大的功能、实用的操作界面等优良性能被业界广泛认可。本文中的内容对于初学者而言仅仅是沧海一粟，初学者可利用Protel 99 SE软件多设计一些电路板，在实践中查缺补漏效果更好。
参考文献：
[1]赵景波，向华.Protel 99 SE基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[2]赵建领，等.Protel 99 SE设计宝典（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2013.
[3]古良玲，李双，陈新岗.初学 Protel 99 SE的常见问题及应对技巧[J].实验室研究与探索，2011，（30）：245-247， 264.
[4]李云阳.基于项目教学法的Protel99se教学[J].农业科技与装备，2010，（08）.
[5]朱向军.课堂有效教学之我见――基于“Protel99SE”的教学反思[J].职业技术，2010，（04）.
[6]刘振宇，王海昌.Protel99软件在更新实验设备中的应用研究[J].山西农业大学学报（自然科学版）， 2002，（01）.
大学生电子设计大赛是目前大学生关注的比赛之一，如何提高学生比赛成绩，是每个指导教师、参赛学生一直共同关注的重点。本文根据电子大赛期间，学生在完成电路时候经常出现的问题，指出赛前培训的重要性，提出赛前需要通过对学生进行理论培训，电路设计、电子器件认识、电路焊接工艺，来提高学生设计电路、实现电路的能力，以使学生在比赛中获得更好的成绩。
关键词：
电子大赛；理论培养；焊接工艺
一、导论
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是主要面向全国电子类学科大学生赛事，目的在于推动教学改革、培养实用型人才，同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力，为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来，一直备受全国高等院校和学生的重视，被认为国内“含金量”最高的比赛之一，比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中，也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛，比赛时间为4天3夜。比赛期间[1]，同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想，确定设计方案，进行分工协作，以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导，参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题，队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广，包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路，几乎包含了电子类专业所有的专业课程，没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识，很难在短短的4天中完成比赛，赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩，已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容，对学生的培训可以从几个方面进行考虑，主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。
二、理论培养
良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2，3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同，对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上，需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理，如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用，其数值变化对电路的影响等。例如，三极管的三个工作状态饱和、截止、放大，如何设计参数，使其工作在不同的工作状态，实现所需要的功能，这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而，电子大赛比赛时间一般为9月初，大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课，从所学习的课程上可以看出，完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系，大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象，这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识，以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多，单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识，并且，学生习惯于考试的方法学习，对于电路的设计，几乎没有任何经验，很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平，学校应该组织在电路设计上有经验的教师，对参赛学生进行辅导，以加深对理论知识的认识与理解。
三、电路设计训练
普通高等学校课程体系建设上[4]，受到高等学校师资、投入等各方面的影响，电子类的教学还是以理论授课为主，同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节，学生对电路的认识还停留在实验上，很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计，不知道如何从何处入，这就需要从简单的电路设计入手，培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路，是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的，它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知，无论多么复杂的电路，都是由简单的单元电路组合起来，实现复杂的电路功能，因此，根据学生所掌握的本科知识，先给出若干单元电路题目进行设计，如加法器、振荡器、乘法器等电路设计，让学生自行设计。随着软件技术的发展，已经存在一些电路仿真软件，如EWB、Proteus等，学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现，验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真，不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现，也可以降低成本，同时学生也可以很容易修改参数，观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用，这在实物电路中是很难实现的。
四、电子元器件的认识与焊接工艺
电路设计采用仿真软件实现，可以对学生起到一个锻炼作用，但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离，我们必须把仿真电路转换成实物电路，才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说，首先培养学生对电子元器件的认识，如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识，如何分清三极管、二极管的管脚；认识常用的运放芯片，比如OP07等，对于比较不熟悉的芯片，学会如何查找芯片的参数，芯片输入的电压范围等，以便用于在设计电路的时候可以依据参数，选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次，电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因，经过了2~3天的电路设计及仿真实现，学生基本上完成电路设计，在实现作品的时候，学生焊接完的电路板，经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况，甚至无任何信号输出，电路的焊接往往是出现问题的主要原因，虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作，即使比赛结束前可以正常工作的电路，到了比赛现场测试的时候，也经常会出现电路无法正常工作，或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多，焊接技术不过关是常见的原因，由此，需要加强对学生平时对焊接工艺的训练，提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外，熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行，而常用的仪器种类有分为很多种，国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识，在紧张的比赛环境中，顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情，因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法，掌握仪器面板每一个按钮的英文含义，熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后，即使遇到不熟悉的仪器，也可以很快学会使用方法。
五、赛前模拟练习
实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛，因此，每年电子大赛的题目大致包括几个方面：电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训，参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下，参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人，比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计，如果在比赛配合出现问题，则有可能导致在规定时间内无法完成比赛，指导教师可依据学生掌握知识的情况，对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长，负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的，学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中，会出现各种问题，一般来说，即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情，这些问题出现在赛场上，只能依靠学生自己解决问题，对于对电路的初学者来说，这种问题也是经常发生，焊接的电路也很难一次成功，学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路，当某一部分电路出现问题的时候，首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确，确信电路设计正确后，再依照电路图检查电路连线问题，如果都没有问题，则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉，清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数，以判断电路出现的问题所在。
六、结论
本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训，以提高学生参加比赛的成绩。但是，毕竟比赛各种意外都会发生，在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品，即使参加培训的学生也会由于经验不足，参数设计等问题等会有很多意外发生，影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的，只有打下深厚扎实的基础，才能在比赛中取得良好的成绩。
参考文献：
[1]汤勇明，堵国樑，贺晋，等.大学生竞赛组织和创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：76-77.
[2]龚仁喜，孟小碧，秦钢年.创新型人才培养与实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理，2006.
[3]郭亮，姜文聪，任旭虎.大学生电子竞赛培训模式的思索[J].中国教育技术装备，2014，（2）：92-93.
关键词：模拟电子技术；实践教学；图式；创新思维
作者简介：李铁军（1976-），男，吉林松原人，集美大学信息工程学院，讲师；陈虹宇（1976-），女，四川广安人，集美大学轮机工程学院，讲师。（福建 厦门 361021）
基金项目：本文系集美大学教学改革项目“强化供用电能力培养的《供电技术》教学改革”（项目编号：JY09037）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0131-02
“模拟电子技术”课程是工科院校信息科学与技术学院类自动化、电气、测控、电子等相关专业的主干专业基础课，具有较强的理论性和专业实践性等特点。实际教学中存在如下问题：理论知识比较抽象；基本元器件具有非线性特征，需视不同的工作环境作不同的线性等效，学生不易掌握；同一元器件组合用在不同的电路中，特性应用的侧重点不同，学生经常丢主抓次。[1]实践教学是弥补理论教学不足的重要手段，实践教学不仅能锻炼学生的动手能力，而且能加强学生理论联系实践的能力。[2]而传统实践教学存在仪器操作复杂；实验一般在已封装好的实验箱或实验台上进行，以验证实验为主，导致学生对元器件的作用不明确，电路基本原理不清楚，不会根据电路原理图布线，实验结果缺乏分析；不利于创新思维培养等缺陷。
德国心理学家巴特利特（Bartlett）在《记忆》一书中最早使用了图式（schema）的概念。他认为图式是“过去的反映，或过去的经验的积极组织”，是一个不断发生作用的已有知识结构，遇到新事物时，只有把这些新事物和已有的图式联系起来才能被理解。[3]图式在外语教学[7]及机器人路径规划[8]等方面得到了成功应用。
为顺应教育部推动的“卓越工程师教育培养计划”，本文引入图式概念，将知识点进行了分解，建立了分层递阶学习模式，形成了由浅入深、由元器件向电路、由仿真向硬件过渡的模块化教学，锻炼了学生的实践动手能力，培养了学生的电子线路设计能力与创新能力，加强了学生分析问题、解决问题的能力，以及启发了学生的创新意识。
一、基于图式的学习框架设计
图式理论是现代认知心理学的一种认知理论，图式是“表征存储在记忆中的一般概念的资料结构”，具有高度抽象和结构化的特点。作为知识经验的贮存结构，图式影响着人对客观事物或各种刺激情境的理解和反应。就教学活动而言，图式有利于知识的记忆、应用、迁移。一旦图式知识被激活，就能引导问题解决者以特定的方式搜寻问题空间、寻找问题的有关特征，从而提高问题解决的效率。[4]
皮亚杰认为图式就是心理、思维或智力的结构。图式经过同化、顺应和平衡这样的学习与适应过程，构成了新的图式，不断发展变化，不仅有量变，也有质变。其中同化是图式的量的变化，顺应是图式的质的变化。[5]基于上述思想，将图式引入到“模拟电子技术”课程实践教学过程中，设计符合“模拟电子技术”课程特点的学习框架，如图1所示。
由于实践教学的主要目的是锻炼学生的动手能力，加强学生理论联系实践的能力，且学习是循序渐进的过程，因此学生首先要学会基本元器件的用法，即元器件的构成、基本原理、性能和使用方法，并在此基础上进行综合应用。故基于图式的教学框架采用分层递阶模式，包括如下三个主要部分：
1.知识模块层
通过知识点分解从最基本的元器件开始学习，每个元器件建立一个独立的学习图式。在此基础上，再迁移学习其他元器件，首先学习共性，再延伸出差异性，这样由浅入深、由易到难、由简单到复杂逐步掌握基础知识。
2.功能应用层
在掌握基本元器件的基础上，通过元器件组合构成具有特定功能的电路图式。电路图式也是从单功能到多功能、由静态到动态、由单板到集成的渐进学习。
3.应用设计
根据实际需求，设定由简单到复杂的题目，教会学生进行逆向学习，培养学生的应用设计能力及创新能力。学生拿到题目，首先要进行任务分解，其次要选择能完成某个子任务的电路图式，再选择相应元器件，最后完成该电路图式的具体设计。调试电路并观察输入输出，在确定电路功能正确的基础上，同理完成其他子任务。整个过程学生完全是主体，教师可作为辅助，适时指导。
整个学习过程采用自顶向下（Top-down）和自底向上（Bottom Up）两种方式。自底向上着重学生的学习过程，即教会学生由独立到整体、由特殊到一般的学习方法；自顶向下突出学生应用能力的培养，即学生在前期知识积累的基础上，根据给定任务进行任务分解、功能模块选择及组合应用的过程。两种方式相辅相成，既教会了学生的学习方法又锻炼了学生的设计应用能力。
二、元器件层
元器件图式可参考机器人学的慎思/反应结构进行设计，如图2所示。
感知代表输入，即与元器件相关的一些信息，部分输入信息如下所示：
1.型号命名方法
了解基本元器件的型号命名方式，并不是要记住所有命名方式代表什么含义，而是认识其型号命名表示方式，为以后实际应用中可以自己进行选型奠定基础。如湿敏电阻器的型号名称包含三部分：第一部分用字母表示主称，第二部分用字母表示用途或特征，第三部分用数字表示序号以区别外形尺寸和性能参数，则MS01-A代表通用型号湿敏电阻器。
2.技术参数
如标称阻值、允许误差、极限工作电压（电流）等。
3.等效模型
即元器件的理想模型与类等效模型。
执行代表该元器件的功能，即用途，这里需要掌握的内容主要是元器件的引脚排布和元器件按功能分类。
规划主要是对某个元器件的性能监测，如二极管导电性能，可利用数字万用表，其正向电阻越小，反向电阻越大，性能越好。
在完成某个元器件图式的学习后，下一个元器件图式的学习主要利用迁移的学习方法，即类比与对比，对二者的相同与差异之处进行学习。例如，学了电阻器元器件后，电容器元器件感知输入的型号命名由电阻器的三部分增加为四部分，即在电阻器第一和第二部分中间增加了一个材料。
三、电路层
电路是具有某种功能的基本单元，由一系列元器件有机组合在一起。基于人工生命的行为选择理论设计的电路图式如图3所示。教会学生如何依据实际任务需求（高阶感知）进行任务分解，根据前面所学的元器件先验知识（知识库）选择能完成某个子任务的元器件序列，形成具有一定功能的电路图式。同理，设计其他子任务模块，最终完成整体学习。
将基本电路的工作特性与实际应用相结合进行分析。结合实际需要根据课程教学要求，将知识点分解为整流滤波电路、共射放大电路、射极跟随器、差分放大电路、功率放大电路、反馈电路、运算放大电路、振荡电路、稳压电路等多个模块，通过计算机仿真辅助教学，有助于学生理解，激发学生的学习兴趣。
放大电路是模拟电子技术的核心，电路学习可以从最基本的放大电路开始，例如，首先用动画给学生展示放大电路，学生能直观地了解什么是放大，电路是如何放大信号的。其次学生可以动手搭建放大电路，用示波器观察输入和输出波形，正确理解放大概念。
四、教学方法的实施
上述基于图式的教学方法，实施过程可在仿真软件上进行，避免学生因不能分清集成电路等元器件引脚，甚至不会用最常用的电子仪器仪表（如万用表和示波器等）导致误操作，将电子元器件烧坏或带来安全隐患。在仿真学习的基础上，再迁移到实际硬件平台上。应用软件学习也遵循图式的分层递阶学习模式，先熟悉各软件的功能作用、用法，再进行整体协调应用。
1.基本学习
EWB（Electronics WorkBench）是加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司在20世纪90年代推出的电路仿真软件。Multisim是EWB的一部分，可实现电路输入及仿真。[6]因此，本文利用Multisim实现元器件图式和电路图式的教学过程，以将抽象的理论形象化，减少枯燥感。同时，可以将特性分析图像化，从而提高学生的学习兴趣。
学习过程为：元器件绘制绘制电路图调节参数改变每个元器件型号和参数值观测结果。
在掌握基本知识点的基础上，可以再仿真实际应用中容易出现的问题，加强学生对元器件及电路的认识。
2.结果监测与调试
设计由示波器、万用表和频谱分析仪构成的测试系统价格昂贵、体积庞大，同时如果操作不当，会造成经济损失。而LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering）是实验室虚拟仪器集成环境，通过图形编程来模拟一些监控仪器。因此，本文引入LabVIEW来实现监测仪器的虚拟设计，并通过仿真环境学习这些仪器的使用方法、连线方式等。在仿真学习的基础上进行实物应用。
3.高级应用设计
仅仅学会某些独立器件或电路设计并不能锻炼学生的创造性思维。为此，本文提出了基于任务的高级应用学习，充分利用Protel丰富的设计功能进行原理图的设计、印制电路板的设计等。
教学过程中，充分考虑到学生的不同层次，设定了难易程度不同的案例。每个案例都要求学生学会进行题目分析和任务分解，针对每个子任务去培养学生的学习能力，如了解PCB板设计的布局布线原则，学习元器件的“封装”等知识。
五、结束语
“模拟电子技术”是电类学生的一门专业基础课，工程实践性强，要求学生不仅有较强的理论知识还要有一定的动手能力。教师单纯的填鸭式教学，学生理解难度大、兴趣不高。本文结合实际需求，根据课程特色，提出引入图式理论建立自底向上和自顶向下结合的分层递阶学习模式，这样既能实现基础教学又能兼顾能力培养。整个教学过程可在仿真平台上进行，学生有基础后再进行实物实验。
参考文献：
[1]黄明.EWB软件在模拟电子技术教学中的应用[J].鄂州大学学报，2012，19（5）：12-14.
[2]王革思，赵旦峰，张朝柱，等.《模拟电子技术》实验课程体系的研究与实践[J].实验科学与技术，2012，10（5）：99-102.
[3]朱秀芝，曹妍.基于图式理论和关联理论的英语听力教学研究[J].外语交流，2012，（8）：40-41.
[4]邓铸，姜子云.问题图式获得理论及其在教学中的应用[J].南京师大学报（社会科学版），2006，（4）：111-115.
[5]邵桂芳.基于动觉智能图式的人工生命体行为及其选择与进化研究[D].重庆：重庆大学，2007.
[6]王海.Multisim10在模拟电子技术课程模块化教学中的应用[J].电脑知识与技术，2012，8（28）：6856-6858.
[7]Parviz Ajideh.SCHEMA THEORY-BASED PRE-READING TASKS：A NEGLECTED ESSENTIAL IN THE ESL READING CLASS[J].The Reading Matrix，2003，3（1）：1-14.
关键词：案例教学 子项目 教学设备
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0204-02
电子技术实验及实践课程是实践教学环节的重要组成部分，其中数字电子技术实验及电子技术课程设计能够很好地培养锻炼学生的实践动手能力。因此，在培养学生学好电子技术理论知识的同时，更加重视电子技术实验及课程设计的实践性。传统的电子技术实践教学以实验项目为载体，目的是使学生掌握集成常用集成芯片的使用方法，以及一些经典电路的设计方法。然而学生掌握的知识是若干个分散的知识点，在学习完该门课程后不清楚如何学以致用，在后继的课程设计或实际应用中往往一头雾水，无从下手。为了增强学生对知识的综合运用能力，更好的学以致用，此设计提出以一种实用的大型电路为主线贯穿整个实验过程，将其拆分为若干项子电路形成单个的实验项目，即将一个大型电路拆分为一个个单独的功能模块，每个模块为一个实验项目，所有项目组合起来即是一个实际电路。
1 设计方案
1.1 教学内容的设计
教学内容从集成芯片的使用，到简单电路的设计以及最后综合电路的搭建。以一种实用的大型电路为主线贯穿整个实验过程，将其拆分为若干项子电路形成单个的实验项目，形成了从易到难，从单独知识点的学习到知识点的综合运用，从注重知识的验证到注重应用能力的培养，循序渐进、逐次提高的教学过程。以交通灯的设计为例说明的教学内容的安排以及与之前传统教学的比较，如图1所示。
由图中可以看出，新的教学内容涵w了传统的教学内容，对经典知识点的教学并没有删减，而且以案例贯穿整个实验，等最后联调及功能实现时学生会发现自己完成了一个复杂的电路设计。再通过教师的总结回顾，学生将掌握设计的整个过程，更有利于培养应用型技术型人才。
1.2 教学设备的设计
设计一个基于案例的电子技术实践教学设备，该设备包含固定单元和与之匹配的若干个可拆装单元，固定单元中包含常用的电路模块，如逻辑电平开关、数码显示部分、蜂鸣器、可调频率时钟脉冲模块等等，可拆装单元根据不同集成芯片的种类及特点，可独立或与其他单元共同承担2-3个实验项目或承担一个课程设计案例，另有一个单独模块包含常用的电阻电容电感等常用元器件。部分原理图如图2所示。新设备能够完成常规实验，课程设计，也可以完成自主设计，学生和教师可以在此设备上验证自己设计的电路。
2 结语
该设计教学内容新颖，以实用的案例为引线，贯穿整个实验教学。选取契合理论教学重点的案例，并将案例的子电路分散在各实验项目上，顺利完成各个实验项目也就意味着整个案例的实现。理论、实验、实用相结合的形式不仅提升学习的趣味性，也能够让学生更好的把握知识间的内在联系。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999：128-133.
[2]涂用军，王红梅.电子电路绘图与制版项目教程[M].北京：电子工业出版社，2011：109-120.
【关键词】电子电路；设计；调试方法
电子电路设计制作、调试是理论与实践相结合的重要阶段。一个性能较好的电子装置，即使按照理论设计的电路参数进行安装，往往也难于达到预期的性能指标。这是因为人们在设计时，不可能周全地考虑各种复杂的客观因素（如元件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取相应措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。
1.常用电子电路的设计方法
在日常生活、生产现场中，往往为了解决某些实际问题，需要采用一些电子电路来实现某些功能、要求。如果有现成的装置，而且性能价格比能令人满意，当然最好采用现成的装置。然而，在大多数情况下，难于找到合适的装置，那就必须设计、制作一些电子电路以满足日常生活、生产现场的需要。通常，我们把这种行为称之为“工程设计”。他是科学知识与实践经验的结合应用，最终构成一个有效、可行、适用的系统，属于应用研究的范畴。在处理问题的方法上不同于科学研究，科学研究方法是通过观察自然现象，经过分析思考，提出解释自然现象的假说，通过实验验证假说是否符合客观想像；工程设计则是从人类社会的某项需求出发，提出解决问题的方案，经过对各种方案的比较，选出最佳方案，进行必要的实验，实施方案，解决问题。需求电子电路种类繁多，千差万别，其设计方法、设计步骤也因情况不同而异，这就要求设计者应根据具体情况灵活运用自己掌握的知识、信息、资料，进行设计、制作。任何一个稍微复杂的电子电路系统往往是由不同功能的模块组成，在设计过程如何巧妙地组合这些功能模块，使设计的系统既能满足设计指标要求又最简单，是设计过程中应坚持的原则之一。要做到这一点，就必须灵活运用所掌握的各方面的理论知识，多多实践和运用自己积累的经验；设计原则之二是，尽量采用元器件生产厂商提供的典型应用电路；多运用网络、图书资料查阅典型运用电路；设计原则之三是，要为后续调试、生产等提供方便；设计原则之四是，设计产品要稳定、可靠，经得起产品长期运行不出故障。这里，对常用电子电路的设计、制作的一般方法作具体说明。
1.1明确系统设计任务的要求
设计者要了解所设计系统的性能、指标、内容、要求。对一些具体参数要求尽可能直接准确。如果一些参数不能确定下来，在选择设计方案时要考虑一定的裕量。设计者要在进行调查研究、具体分析的基础上，明确系统应完成的任务。
1.2总体方案的选择
设计的第一步，就是根据系统的任务、要求和条件，以及设计者掌握的知识、信息、资料，提出不同的总体方案。这些方案应尽可能合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。然后对每一种方案的可行性和优缺点进行分析，加以比较，逐步筛选，择优录用几个自己认为可行的方案，再进行调查研究，征求有关方面的意见。最后，确定一种方案。在提方案时，常用框图表示各种方案的工作原理，框图不必很详细，有把握的电路部分可以画出来，工作原理框图应能反映出系统应完成的任务，各组成都分的功能及其相互关系。
1.3单元电路的设计、参数计算和器件选择
在确定了总体方案后，便可根据系统的性能指标，画出详细框图，设计单元电路。所谓单元电路，就是用“化整为零”的方法，将系统总框图分解成多个小系统。
1.3.1单元电路的设计。设计单元电路的第一步，是根据设计的总要求和已选定的总体方案框图，明确各单元电路应完成的任务、功能以及与其他单元之间的关系。必要时，应拟出主要单元电路的性能指标。具体设计单元电路时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以进行创新或改进。但无论是模仿成熟的电路，还是自己另外设计一套独特的电路，都必须保证性能要求。设计单元电路时，最好多查阅各种资料，丰富自己的知识，开阔眼界，寻找电路简单、成本低廉的电路，以起到事半功倍的作用。
1.3.2参数计算。电子电路的设计常常需要计算某些参数。计算参数的具体方法是在弄清电路的工作原理、性能指标的基础上，利用一些计算公式，计算电路所需的某些参数。例如，要设计一个放大器，就需计算出电压放大倍数，所需电阻元件的阻值等。进行参数计算时，在理论上满足要求的参数不是唯一的，而是一组，这就给设计者提供了足够的选择余地。设计者可以根据成本、体积、货源情况自行选择。
1.4实验
设计解决一个具体问题的电路，需要考虑的问题很多，如果设计者考虑得不周全，想不到的问题就会常常出现，加上元器件的品种繁多、性能各异、参数的分散性较大，要想对一个复杂的电子电路，单凭看资料，纸上谈兵，设计出一个原理正确、性能指标完善的电路是不可能的。设计者需要通过实验发现问题，深入思考，分析原因，改进电路设计，使性能指标达到要求。特别是电路的关键部分和设计中采用的新电路、新器件部分，只有当实验成功后才能确定下来，成为定型电路。
2.电子电路的一般调试方法
电子电路的调试是以达到电路设计指标为目的，是一个经过“测试一判断一调整一再测试”的过程。通过这一过程，我们可以发现和纠正设计方案的不足、安装的不合理，通过采取一定的改进措施，使电路达到设计技术指标。电子电路的调试是设计、维修的一个重要环节，它是理论与实际的有机结合。它要求调试者既要十分清楚电路的工作原理，又要有一定的科学实验方法。调试电于电路的一般步骤如下：
（1）认真检查。检查电路中元件是否接错，对地是否短路，二极管、三极管管脚接得正确与否，电解电容的极性是否对，集成电路安装、焊接是否正确，电源的正、负、地线有无问题，焊接牢固与否； （2）通电检查。在电源电压未加入前，先检查电压大小正确与否，极性对不对。通电后，先不要急于测量，首先观察有无冒烟、各元件发烫、异常气味等异常现象。如果有，应排除故障后再进行下一步；（3）分块调试。把整个系统按功能分成不同的部分，把每一部分看作一个模块进行调试。调试时，先进行静态调试，对于模拟电路，通过静态工作点的测试，判断电路能否正常工作。尤其是对于运算放大器，检查正、负电源正常与否？输出电压是否接近正负电源电压？（如果是这样，可能是电源有问题，也可能器件有问题）调零电路起不起作用，有无自激震荡，对于数字电路，要测试各输入输次端的电压，判断其逻辑关，一直把静态调试正常后才能进入动态调试。对于动态调试，可以按照信号的流向进行。把前面调试过部分的输出作为后面的输入。输入级可根据实际情况加入模拟信号进行调试；（4）联机调试。分块调试好后，再把全部电路连通进行联机调试。联机调试主要是观察动态结果，同时将调试结果与设计指标逐一进行比较，找出问题，改进电路，直至完全符合设计指标。
参考文献
关键词：抢答器,中央控制单元USB通信
传统的抢答器一般利用数字逻辑电路做成，功能单一，已不适应社会发展需要。随着科学技术的进步，单片机与串口通信的结合已广泛应用到各个电子系统。本文是基于单片机为核心的抢答系统设计，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统具有电路简单、操作方便、功能强大等特点。特别是抢答系统与PC通信相联系，使整个抢答系统功能更完善。
1、系统总体方案设计
传统抢答器功能过于单一，因此，可将其功能进行扩展，设计出以单片机为核心的抢答器系统，总体框图如图1所示。
抢答系统由控制开关、抢答开关、加/减分电路、计时电路、显示电路、报警电路、PC通信等几部分构成，如图1所示。
图1、总体方案电路图
完成功能如下：
a、抢答开始时，在规定的时间内，最先按动抢答按钮的选手应具优先权，抢答系统应能准确迅速地判断出第一抢答者并将其信号锁存，同时将输入端关闭而使其它抢答信号无效。选手编号/得分情况能够在显示屏上显示。此功能由中央控制单元,译码、显示电路完成。
b、问题回答完毕，主持人应根据回答的准确性给予不同分值的加/减。此功能由加/减分电路完成。
c、在规定的时间内若有人抢答，抢答有效，终止定时，若无人抢答，此次无效。此功能由计时，中央控制单元完成。
d、每次问题回答结束，主持人应通过复位按钮进行复位，各种程序又回到初始状态。为进行下一轮的抢答工作做准备。
抢答开始之前，赋予选手一定的初始分，若选手违例抢答，报警电路工作，提醒有人违例抢答，同时编号牌显示违例选手号码，该违例选手会被自动扣分。抢答开始时，记分牌显示选手初始值，此时，主持人根据需要，选定不同分值的题目让选手回答。当主持人宣布抢答开始，同时按下开始键的时候，选手抢答，编号牌显示选手编号。这时只能有第一位选手优先抢答成功，其他抢答无效。与此同时，倒计时就开始计时，在剩下最后几秒的时候，报警电路工作，提醒选手。抢答时间结束，本题抢答无效。选手回答问题完毕，主持人应根据回答问题的情况，对选手成绩做出相应的处理。每一题抢答结束后，主持人进行电路复位功能，为下一题做准备。而每一题的抢答过程中，编号显示牌和各选手的得分情况会自动的送到PC机上进行动态显示。科技论文。
1.1 硬件电路设计
1.1.1、中央控制单元
中央控制单元是控制系统的中枢，是系统的信息处理部分，键盘开关，控制开关等发出信号，中央控制单元收到信号后做出分析、响应，完成电路功能的执行。科技论文。
系统选用ISP-Flash系列单片机AT89S8252，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，兼容标准MCS-51指令系统，功能强大，它可向输出单元输出控制信号。
1.1.2、键盘输入及加/减分电路
选手通过按键进行抢答，单片机识别到有按键按下时，转到相应的程序，控制译码显示器显示选手的编号或分数。而开始键，加/减分键也是通过键盘转到相应的程序实现功能。
键盘作为输入设备，结构简单，通过程序可实现很多功能。抢答器按如图2所示的矩阵结构连接，可有效减少单片机的I/O口。用单片机位处理指令来判断是否有键按下，若有键按下，则有电平输入。转到相应程序，显示有效选手的号码，而其他选手再按“抢答键”也无效。若无人抢答，报警电路工作，表示本次抢答无效。若选手违例提前抢答，报警电路提醒选手注意，显示牌显示违例选手号码，单片机通过程序指令让该违例选手减去一定分值。
加/减分电路与抢答键工作原理一样，当按下加/减分按键，单片机控制程序指令，给选手加/减相应的分值，每一题只能给与抢答选手一次的加减分机会，若有特殊情况，主持人可在控制台进行操作。
若抢答键太少，可通过增加I/O口数量或者在中央处理单元外再外扩一片可编程I/O接口芯片。
图2、键盘结构图
1.1.3、选手编号/分数显示电路
译码显示：利用单片机串行口加芯片74LS164，构成多个并行输出口，用于串－并转换，驱动CD4511锁存-译码器进行LED数码管显示。科技论文。数据从单片机输出经74LS04反相器进入74LS164的输入端，而时钟脉冲经74LS04反相器连接到74LS164的CLK脉冲信号端，在LED显示相应的十进制数字，从而完成选手编号的显示。
选手得分显示电路与编号显示电路原理一样，可将多片74LS164芯片相连，增加其显示位数。
1.1.4计时、报警等电路
倒计时器电路中，选用四位十进制减法定时/计数专用集成电路EC9410和7448TTLBCD--7段译码器组成可预置数的十进制减法器。在时钟脉冲的作用下，倒计时开始。若某组抢答有效，计时停止并显示倒计时时刻。若一直无人抢答.则倒计时到“00”自然停止。
报警输出单元如图3所示，数据输入端与单片机相连，电路由三极管外加扬声器等电路构成，当中央控制单元通过分析确定存在违例抢答或是倒计时停止，便通过指令给报警电路数据输入端一个高电平，三极管就导通，产生信号驱动扬声器发出警报，从而形成一个报警电路，可通过调节报警声长短来判断是倒计时停止报警还是违例抢答报警。
图3、报警电路
1.2单片机与PC机的通信
抢答过程中，显示数据需要传入PC机内。单片机与PC机间的通信选用USB串口通
信，将单片机采集的信息传送到PC机中，由PC机进行处理。该系统使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系统并与微控制器通过高速通用接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器，性能较好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口线DATA0至DATA7具有可控的三态门电路，故而PDIUSBD12芯片可以直接与AT89S8252的数据总线相连，挂在系统总线上。当系统将采样得到的信息通过USB总线上传给PC时，AT89S8252选通PDIUSBD12芯片，将单片机内的采样信息通过系统总线传给USB接口芯片，继而传给上位机，完成数据的传输。
USB串口通信可采用控制传输模式，块传输模式，同步传输模式，中断传输模式等4种传输模式，根据本设计电路特点，采用中断传输模式。其传输模式图如图4、图5所示。
图4、中断输入事务
图5、中断输出事务
中断服务子程序处理由PDIUSBD12产生，在中断服务子程序中把数据从PDIUSBD12芯片的缓冲区中转移到单片机环形缓冲区中，并清除该芯片内部缓冲区的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的数据包。而后建立正确的时间标志，通知主程序进行正确的处理。
2、结束语
文章创新点在于（1）以ISP-Flash系列单片机AT89S8252为核心的抢答器功能强大，（2）采用USB串口通信，使功能进一步得以完善。整个方案较好地完成了抢答器系统的设计，此外，还需考虑需报警，增加语音报警等情况，功能强大的AT89S8252中央控制单元配合USB串口通信，使整个抢答器反映快，功能齐全，使用性强，可靠运行。
参 考 文 献
[1] 杨文显，现代微型计算机原理与接口技术教程.清华大学出版社[M]，2006。
[2] 尹罗生；吉吟东；孙新亚等， 一种USB外设的实现方法[J]，计算机工程，2002，7-28：207-209。
[关键词] EDA仿真 Mulitisim 电工电子教学
本人从事电工电子教学十数年,深知电工电子理论对于学生的困难,所以在教学中,力求把能开的实验、能上的实习课均尽量开设,虽然因陋就简,或者只是蜻蜓点水,但学生兴致很高,取得了较好的效果。可是学生往往只是满足于好奇心,并不能弄清个中道理。因而直观的实验并不能完全替论教学,那么能否兼顾基础理论和直观性呢?笔者选择了仿真的手段,从早期的Electricity WorkBench到后来的Multisim2001,直到现在的Multisim 9,都进行了适时的了解与应用,下面就一些典型的电工电子问题举例说明。
一、Multisim 9的快速入手
启动Multisim9后,首先要绘制出一个电路,建立电路主要用到两个工具栏:元件和仪器,那么我们就要认识这两个工具栏。如果没有这两个工具栏,可以在菜单栏中的“视图”“工具栏”的下拉菜单中勾选“元件”和“仪器”即可。
1.元件工具栏
元件工具栏主要让我们放置一些常用的电路元器件,各图标的含义是:电源元件、模拟元件、基础元件、三极管、二极管、TTL集成电路、CMOS集成电路、机电类元件、指示器和三种杂项元件、射频元件等。其中我们常用到的是电源元件和基础元件,基础元件中包括电阻、电容和电感等。
2.仪器工具栏
仪器工具栏主要用于放置各种虚拟仪器,这些仪器分别是万用表、失真分析仪、功率表、示波器、信号发生器、频率计、四踪示波器、安捷伦信号发生器、波特图示仪、字发生器、逻辑转换器、IV分析仪、逻辑分析仪、安捷伦万用表、网络分析仪、安捷伦示波器、测量探针、频谱分析仪、泰克示波器等。
3.绘制简单电路
我们以最简单的串联电路为例,先单击元件工具栏中的电源元件图标,将弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择“POWER_SOURCE”(电源),在“元件”中选择“DC_POWER”(直流电源),再单击“确定”,然后在电路窗口的适当位置单击,就向Multisim仿真软件中引入了一个直流电源,双击它的图标,可以在“参数”中改变其电压(Voltage)大小,或者在“标签”改变它的名称,在这里我们没作任何改动,就用它的默认值。接下来再添加两个电阻:单击元件工具栏中的基础元件图标,同样也弹出选择元件的对话框,在“系列”中选择“RESISTOR”(电阻),在“元件”中分别选择“20Ω”和“30Ω”,放入电路窗口,为美观一点,单击电阻的图标,可在菜单“编辑”的下拉菜单中选择“90°顺时针方向”将它们竖直放置。
Multisim仿真中必须要有接地点以便于仿真分析中计算各节点电位,所以一定要向电路中引入一个接地端,方法和引入电源的基本相同,只是在“元件”中选择“DGND”(数字地)或“GROUND”即可,如果没有引入接地端就会出现“电路没有接地,仿真需要至少一条地线”的错误提示。
为能观察仿真的结果,还必须添加一些测量仪表,这里我们添加两个万用表分别用来测量电路中的电流和R1两端的电压,添加的方法是在仪器工具栏中选择万用表的图标单击,然后在电路窗口适当位置单击便放置了该万用表,双击万用表的图标,会出现该万用表的面板,使万用表XMM1工作于直流(―)电流(A)的测量方式,万用表XMM2工作于直流(―)电压(V)的测量方式(这是默认的工作方式)。
最后将电路元件和测量仪器连接起来,连接它们只要单击其引脚,然后移动鼠标到欲连接的另一引脚并单击即可,很是方便,连好的电路后,打开仿真开关,或按快捷键“F5”便开始运行仿真程序,两表测量出电路中电流为240mA、R1的电压为4.8V,这个结论我们很容易用《电工基础》的知识来验证。
二、基本定理定律的验证
电路原理中有很多定理、定律,这些基本定理、定律的掌握和应用对学生学习电路原理有着莫大的帮助,下面我们通过Multisim9来验证其中的一些定理、定律。下面以叠加原理为例加以说明。
叠加原理是分析线性电路的一个重要规律,它是指多个电源组成的线性电路,各支路电流(或各元件电压)等于各电源单独作用时产生的相应电流(或电压)的代数和。
如图所示电路,两个电压源V1、V2和电阻R1、R2、R3构成复杂电路,两个开关J1和J2用于控制这两个电压源是否起作用,首先按A键使电压源V1起作用,而V2则不接入电路用导线替代,相当于电压源V1单独作用,如(a)图所示,此时测得电流表示数为0.300A,同样使电压源V2单独作用,如(b)图所示,测得电流表示数为0.450A,然后再让两个电压源均起作用,如(c)图所示,测得电流表示数为0.750A。显然0.750A=0.300A+0.450A,故验证了叠加定理。
Multisim9仿真软件的功能非常强大,不仅有大量的元器件库、逼真的虚拟仪器,甚至还具有一些3D效果的元件(笔者使用的是汉化了的Multisim9教育版),仿真分析方法也比较全面,既可在电子教学中充分展示其“才能”,也可以在EDA中“大显身手”。但仿真软件也不是万能的,它只是作为一种辅助手段为我们的教学或设计服务,我们应该将仿真与实践相结合,努力培养出符合社会需要的应用型人才。
参考文献:
[1]周凯.EWB虚拟电子实验室―Multisim7&Ultiboard7电子电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.6.
论文摘要：数控机床FANUC系统是目前应用最广泛的系统之一，虽然FANUC系统具有很好的可靠性和先进性，但是对于比较复杂的数控系统总会遇到这样或那样的问题出现，而这些问题又都通过数控系统界面显现出来，怎样灵活、快速、高效、准确的解决这些问题，成为每个维修人员必须面对的现实。主要就日常机床工作中遇到的一些输入电源故障问题进行了探讨和分析。
1. 前言
FANUC数控系统输入电源故障是数控机床常见的故障之一，根据曾多次参与多种FANUC数控系统的机床维修，就自己浅薄的经验来看，提高维修人员的综合判断能力，将数控机床电气、机械各部分有机的综合起来整体考虑，是准确判断数控系统电源问题的一个较好方法，有利于快速解决维修过程中的难题。以下是电源常见故障分析。
2. 接通总电源开关后，电源指示灯不亮
外部电源开关未接通；电源进线熔断器熔芯断或机床总熔断器熔芯断；机床电源进线断；机床总电源开关坏；控制变压器输入端熔断器熔芯断(或断路器跳)；指示灯控制电路中熔断器熔芯断或断线；电源指示灯灯泡坏。
机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气，开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流；机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动。
3. FANUC输入电源故障
FANUC的数控系统，一般采用FANUC公司生产的“输入单元”模块，通过相应的外部控制信号，进行数控系统伺服驱动的电源的通、断控制。电源接通条件如下：
(1)电柜门互锁触电闭合。
(2)外部电源切换触电闭合。
(3)MDI／CRT单元的电源切断OFF按钮触电闭合。
(4)系统电源模块无报警，报警触点断开。
不符合以上条件之任何一条，则会出现电源断电故障：维修要点：FANUC6／11等系统的电源输入单元的元器件，除熔断器外，其他元器件损坏的几率非常小，维修时切勿轻易更换元器件。在某些机床上，由于机床互锁的需要，使用了外部电源切断信号，这时应根据机床电气原理图，综合分析故障原因，排除外部电源切断的因素，才能启动。
4. CNC电源单元不能通电
4.1 当电源单元不能接通时，如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断输入高电压，元器件损坏，造成短路或过流。
(2)输入电压低，检查输入电压，电压的允许值为AC200V±10％，50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良，元器件损坏。
4.2 电源指示等亮，报警灯也消失，但电源不能接通
电源接通条件如下：
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
4.3 电源单元报警灯亮
24V输出电压的保险丝熔断：显示器屏幕使用+24v电压，+24v与地短路，显示器／手动数据输入板不良，或短路。
5. CNC电源单元不能通电
5.1 当电源单元不能接通时，如果电源指示灯(绿色)不亮
(1)电源单元的保险熔断：输入高电压，元器件损坏，造成短路或过流。
(2)输入电压低：检查输入电压，电压的允许值为AC200V±10％，50HZ±1HZ。
(3)电源单元不良，元器件损坏。
5.2 电源指示等亮。报警灯也消失，但电源不能接通电源接通条件如下：
(1)电源ON按钮闭合。
(2)电源OFF按钮闭合。
(3)外部报警接点打开。
5.3 电源单元报警灯亮
(1)24V输出电压的保险丝熔断显示器屏幕使用+24v电压，+24v与地短路。显示器／手动数据输入板不良或短路。
(2)电源单元不良，检查步骤：
a.把电源单元的所有输出插头拔掉，只留下电源输入线和开关控制线。
b.把机床所有电源关掉，把电源控制部分整体拔掉。
c.再开电源，此时如果电源报警灯熄灭，那么可以认为电源单元正常，而如果电源报警灯仍然亮，那么电源单元坏。注意事项：16／18系统电源拔下的时间不要超过半小时，因为SRAM的后备电源在电源单元上。
(3)24V的保险熔断
a.+24V是提供外部输入／输出信号用的，参照下图检查外部输入，输出回路是否短路。
b.外部输入／输出开关引起+24V短路或补充I／O板不良。
(4)5V电源负荷短路，检查方法：
a.把+5V电源所带负荷一个一个地拔掉，每拔一次，必须关电源再开电源。
b.在拔掉任何一个+5V电源负荷后，电源报警灯熄灭，那么可以证明该负荷及其连接电缆出现故障，注意事项：当拔掉电机编码器的插头时，如果是绝对位置编码器，还需要重新回零，机床才能恢复正常。
(5)系统的印刷电流板上有短路。检查：用完用表测量+5V，+15V，+24D与OV之间的电阻必须在电源关的状态下测量。
a.把系统各印刷板一个一个的往下拔，再开电源，确认报警灯是否再亮。
b.如果当某一印刷板拔下后，电源报警灯不亮，那就证明该板有问题，需更换该板或维修。
c.对于O系统，如果+24D与OV短路，更换时一定要把输入／输出板与主板同时更换。
d.当计算机与CNC系统进行通信作业，如果CNC通信接口烧坏，有时也会使系统电源不能接通。
6. 电源开关与机床开关后，电源不能接通
(1)电源输入端熔断器熔芯熔断或爆断(或自动开关跳闸)。
(2)机床电源进线断。
(3)机床总电源开关或电源开关坏。
(4)电气控制柜门未关好，开门断电保护开关动作。
(5)电气控制柜上的开门断电保护开关损坏或关门后与碰块接触不良。
7. 控制电源故障
控制变压器无输入电压(输入端保险烧断或断路器跳)原因：变压器内部短路、过载线短路，电流过大无DC电流输出原因：因直流侧短路、过流、过压、过热等造成整流模块或直流电源损坏；整流电路有断线或接触不良电源连接线接触不良或断线控制变压器输入电源电压过高过低(超过±10％)或电压浪涌控制变压器损坏原因：熔断器，断路器的电流过大，没有起到保护作用：电源短路，串接：负荷过大，内部绕组短路，短路等。控制变压器副边熔断器熔断或爆断。
8. I／0无输入信号，+24V电源报警
+24V电源保险烧坏：I／O输入短路，检查输入+24V电源是否对地短路，排除故障；更换保险。I／O无输入信号维修：更换输入／输出板在机床运行中，控制系统偶尔出现突然掉电现象原因：电源供应系统故障维修：更换系统电源，更换电源输入单元。系统工作半个月或一个月左右，必须更换电池，不然参数有可能丢失：原因：电池是为了保障系统在不通电的情况下，不会丢失NC数据维修：检查确认电池连接电缆是否有破损存储板上的电池保持回路不良，请更换存储板。电池质量不好，更换质量较好的电池。
9. 结语
从以上常见FANUC数控电源维修事例中。不难看出，对于较为复杂的数控机床来说，往往对维修人员的综合分析能力有较高要求，如果我们拘泥一格、就事而论，往往会舍本逐末，找不到问题的根源所在，数控系统的任何报警和故障都有可能是几个方面因素的相互作用造成的，我们必须善于透过表面现象，抓住问题的本质，快速、高效的解决这些故障，只有这样才能更好的保障数控机床的正常使用，为生产服务。
参考文献
[1]郑小年，杨克，中，数控机床故障诊断与维护[M]，华中科技大学出版社，2005：76-78.
