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关键词:道路桥梁;施工技术;施工质量
中图分类号: TU997 文献标识码: A
一、道路桥梁工程的特点分析
准备时间短:道路桥梁工程属于市政建设工程之一,一般都由政府出资建设,且必须考虑工程项目对城市日常生活的干扰以及对交通运输的影响,所以施工周期的要求通常都会相对严格并且工期紧促;施工场地小:道路桥梁工程这种城市道路市政工程通常都是在城市内大街小巷相对狭窄的环境进行施工,因此施工场地小,不但给施工路段的环境和交通造成影响,也给市民日常生活造成影响,同时更为施工操作和质量控制以及进度控制增加了难度;地下管线复杂:道路桥梁施工,尤其是城市道路施工,难以避免城市道路地下复杂交错的供热、水电煤气、以及通讯等管线因为年久可能导致位置不明的状况,如果继续盲目施工很有可能破坏原有城市地下管线造成施工企业以及社会和城市的重大经济损失,同时产生负面社会影响;原材料成本高:道路桥梁工程项目所需要使用的原材料数量种类很多,原材料成本在整体工程成本中的比例高达50%左右。因此合理选材以及原材料运输都是道路桥梁工程不可忽视的问题;质量控制难度高:道路桥梁工程由于施工进度要求严格,因此很多施工企业在具体的施工过程中都以赶工期为首要任务确保效益,难免忽略施工质量,因此施工监理单位在质量控制方面的难度相对较高。一般情况下道路桥梁的设计荷载要达到公路Ⅰ级,同时还要考虑一些其他的相关因素。例如徐冲大桥设计为45+2×80+45m连续钢结构,就是性价比最高的选择,在设计过程中综合考虑了当地地震动峰值、周围地质条件等;地质条件影响大:道路桥梁工程一般都会包含排水工程在内,实际施工过程中受地质条件的影响非常大。例如,如果施工现场地下水位高,土质差,施工过程中就不得不采取相应降水措施,直到地下水位降至符合施工条件才可以实施施工中的沟槽开挖。
二、影响桥梁施工技术质量的因素
1、 人员素质
在公路桥梁的建设过程中,施工队伍对于施工质量的影响至关重要,其专业素养和技术水平直接关系到工程建设的施工安全和质量水平。一支素质过硬、作风优良的专业施工队伍,往往就是工程建设质量的最可靠保障。当前我国建筑行业施工人员来源复杂,主要是进城务工的农民工,文化水平和技能水平较低,不能妥善解决施工中遇到的质量问题。同时,施工人员流动性大,这为人员管理和培训带来了困难,造成施工人员行为的不规范和安全意识淡漠。另外,许多工程项目的管理者法律意识淡薄,只重视经济效益而忽视施工安全,在施工过程中一味追求工程进度,没有严格执行有关法律法规和技术规范。以上这些都给施工安全和工程质量带来了隐患,给国家经济利益和人民安全造成严重威胁乃至重大损失。
2、建筑材料
几年来,因为建材质量问题引发的公路桥梁质量安全事故屡见不鲜,给企业生产经营和人民工作生活带来严重影响。这些事故之所以发生,其根本原因在于部分施工企业为了追求经济利益最大化,以次充好,使用廉价材料代替技术规范要求的材料,而这些廉价材料品流复杂,质量完全不能保证,往往达不到工程施工的要求,从而造成工程质量缺陷。比如,桥梁施工使用的混凝土标号低强度不达标,粘结力差,导致桥梁经过长期使用出现开裂现象,从而给桥梁的使用寿命和安全造成严重损害。
3、施工控制部分
施工企业缺乏完善的施工质量管理制度,质量安全责任制落实不到位,缺少必要的检查检验措施,或者已经建立了管理制度,但由于单位和个人质量安全意识不强,各项制度执行不到位,形同虚设。对于可能存在的质量缺陷视而不见,整个施工过程缺乏有效监管,工程质量难以控制,也是导致公路桥梁事故多发的一个重要原因.
三、解决道路与桥梁施工技术问题的方法和途径
1、道路施工接缝问题的解决办法
在处理道路施工接缝问题时:利用切割机对路面进行清洁处理,保证路面的干净和平整,然后再进行新料摊铺作业,在施工中必须确保切线顺直和侧壁垂直;将废弃材料进行清理之后,要在路面涂刷沥青,增强路面的防水、防渗和防腐性能;进行新料摊铺作业时,一定要以相关技术标准为基础,对纵、横冷接缝部位进行综合处理,在施工过程中,一定不能忽视松铺系数这一关键要素,要对其进行科学掌控。
2、路床整修碾压问题的解决办法
要对路床整修碾压问题进行科学处理,就必须要从以下三个方面着手:第一,以路床施工要求作为路桥施工的重要依据,在具体施工操作中,要严格控制路床的横坡与标高,力争使土基的平整度达到相关规范标准;第二,要贯彻落实路床施工中的防水、排水工作,避免施工中积水问题的出现,同时要确保施工层的排水量与施工的进展相适应;第三,在施工中更要加大对路床结构的检查力度,确保路床的密实性能,同时要对路桥的压实度进行精密控制,在路桥的含水量达到最佳程度时,及时对其进行碾压,保证碾压工作的质量和效率。要特别注意的是,在进行碾压操作时,必须要遵循从高到低、从轻到重的重要施工原则和技巧,使路床碾压的密实度和平整度达到最佳状态。
3、排水管道渗水问题的解决办法
对排水管道渗水问题进行处理,工作人员可以按照以下步骤进行作业:第一,对排水管道的质量进行严密监测。在进行排水管道选择时,要选用那些经过质检部门检验并附有产品质量合格证的排水管道,同时,在管道安装前要对其进行严格检查,一旦发现质量问题,马上弃用,并对其进行相应的报废处理;第二,做好接口填料的选用工作,在具体施工中,要严格按照相关比例标准配备其用量,在技术选用上,要采用与之相关的先进的施工技术,以保证施工的质量和效率。在进行填口施工时,必须要对接口缝的内部进行彻底清理。在处理时要遵循具体问题具体分析的办事原则,对接口填料的类型进行严格区分:如果填口材料属于水泥类,则应对其进行湿润处理,如果是油性接口填料,则应采用相应的处理对策,先对其进行干燥处理,然后在其表面涂刷油料,最后再严格遵循具体的施工规范流程对其进行处理;第三,要保证砂浆的饱满度,在进行砂浆涂抹时,要进行相应的压光收浆和养护工作,如果在施工中遇到地下水,则应在砌筑施工时同时完成麻面与勾缝工作;第四,要做好水泥原浆的涂刷工作,在将管道与井进行连接时,要先对管道表面进行湿润处理,然后再涂刷水泥原浆,同时要将内外抹面工作落到实处,做好排水管道渗漏的预防工作。
4、混凝土裂缝问题的解决办法
要解决混凝土裂缝问题,一般来说,可以从以下三个方面着手:第一,把好混凝土原材料的质量关,严格控制混凝土配合比例,使其密实度能满足施工的具体需要;第二,搞好混凝土的浇筑工作,可以采用两次振捣的方法对混凝土进行振捣处理,保证混凝土振捣的效率和质量;第三,加强对温度的控制,在进行温度控制时,要综合考虑施工环境温度和混凝土的强度等方面的因素,与此同时,要切实做好混凝土的养护工作,尽量避免施工完成后混凝土裂缝现象的发生。
5、提高道路桥梁施工人员水平
首先要加强对道路桥梁施工的管理,提高道路桥梁施工人员水平,不断的加入新的血液。在道路桥梁施工中有着很大的作用就是施工人员的水平,因此,对道路桥梁施工人员水平有着很大的要求,道路桥梁施工人员要有着认真负责的态度,并且有着浓郁的责任感是道路桥梁施工人员的基本素质,我们也应该进一步完善道路桥梁施工的管理,加强监管队伍建设,提高监管效能,全面促进我国建筑工程质量的稳步提升。施工人员要不断提高自身的专业技术水平,不断总结经验,即时学习新标准和新规范,充实自己与时俱进,适应社会的发展要求。
结束语
总之,在我国社会主义市场经济不断发展的大环境下,建筑企业改革正稳步推进。公路桥梁施工为适应新形势下的要求也不断开展内部体制改革工作,其中重要的一环是公路桥梁施工技术的质量控制。因此,公路桥梁施工管理人员应该明确我国公路桥梁施工技术存在的问题,针对问题采取有效措施,从原材料、施工技术以及设备等方面加强公路路桥施工技术控制。
参考文献
[1]王雨楠,高峰。对道路桥梁施工质量监督重要性的思考[J]。中国建筑金属结构,2013,04:88。
【关键词】PCB;布局布线;抗干扰;SMT
《电子电路设计》课程是一门理论与实际结合性很强,极具实践性的新兴课程,是高职机电类专业的专业技能课程之一。近年来在高职院校的项目教学过程中发现,在本门课程的教学中常常只是将重点放在对电子电路设计应用软件的功能熟练操作上,却忽视了对PCB板设计的一些实用应用,特别是如果设计出来的产品与生产实践脱节,这样其能不能经过产品测试并进入到实际的生产中,我们要打个大在的问号。不然要么会大大提高了生产成本,要么是不符合生产要求而放弃。那么如何在这门课程的教学中实现与生产的联接,将是本文将要探讨的问题。
实践证明,对电子产品设计师尤其是线路板设计人员来说,即使电路原理图设计正确,可是如果印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。因为随着电子技术的飞速发展,PCB板的密度越来越高。PCB板设计的好坏对于抗干扰 能力影响很大。因此,在设计印制电路板的时候,就要学会掌握各种电路设计技巧,注意采用正确的设计方法。为此,我们在《电子电路设计》课程的教学内容方面做了很多全面的创新,增加了PCB设计技巧应用技能,充分提升了课程的教学质量,增强了专业技能课程的实践性及可制造性。最终完成这门课程的职业目标。
一、布局布线技术的发展及应用
随着微孔和单片高密度集成系统等新硬件技术的发展应用,自由角度布线、自动布局和3D布局布线等各种新软件将会成为电路板设计人员必备的设计工具之一。早期的一些电路板设计工具,有提供布局的专门布局软件,布线也有专门的布线软件,两者之间联系不大。而随着球栅阵列封装的高密度单芯片、高密度连接器、微孔内建技术以及三维板在印刷电路板设计中的应用越来越多,布局和布线已越来越一体化,并成为设计过程中相当重要组成部分。近年来,自动布局和自由角度布线等软件技术已渐渐成为解决这类高度一体化问题的重要方法,利用这些软件能在短时间范围内设计出可制造的电路板。在目前电子产品快消时代来临的情况下,手动布线极为耗时,不合时宜。因此,现在要求布局布线工具具有自动布线功能,以快速响应市场对产品设计提出的要求。在利用这一技巧时,我们应重点告诉学生如何设计约束条件。由于要考虑电磁兼容(EMC)及电磁干扰、串扰、信号延迟和差分对布线等高密度设计因素,布局布线的约束条件每年都在增加,所以这就要求布线工具具有更大的灵活性,它必须能够使用不同的约束条件,能适应不同的微孔和构建技术的要求。
现在,自动布线技术已极为普及。我们有理由相信,自由角度布线、自动布局和3D布局等各种新电子设计软件技术也会同自动布线技术一样成为PCB板设计人员的日常设计工具,设计人员可用这些新技术来解决微孔和单片高密度集成系统等新型硬件技术问题。
二、PCB设计抗干扰措施
在设计中,要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计 质量好、造价低的PCB.以往在这个过程中我们会在教学中传授PCB设计的一般原则。而PCB及电路抗干扰措施却往往被忽视。
其实印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里仅就PCB抗干扰设计的 几项常用措施做一些说明。
1.对于电源线的设计,我们要根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时应使电源线、地线的走向跟数据传递的方向一致,这样有利于增强抗噪声能力。
2.对于地线设计,我们可以利用这几个原则:首先数字地与模拟地分开。如果线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量 分开。同时低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后 再并联接地。而高频电路宜采用多点串联接地,地线要短而粗,高频元件周围尽量使用 栅格状大面积铺铜等办法。其次接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的额定电流。如果可以,接地线可在2~3mm以上。最后接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多 能提高抗噪声能力。
3.用好去耦电容是PCB设计的常规做法,我们可在印制板的各个关键部位配置适当的 退藕电容。退藕电容的一般配置原则有如下几点:第一电源输入端跨接10~100uf的电解电容器。如果可以就接100uF以上的更好。第二是每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容,如果印制板空间不足,可每4~8个芯片布置一个1~10pF的电容。第三是对于RAM、ROM存储器件,应在芯片 的电源线和地线之间直接接上退藕电容。 第四是电容接线不能太长,尤其是高频旁路 电容不能有引线。除此之外,还应注意以下两方面:第一在印制板中有接触器、继电器、 按钮等元件时。操作它们时均会产生火花放电,必须采用RC 电路 来吸收放电电流。第二CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用脚要接地或接电源处理。
三、可制造性分析
现代电子产品的生产基本都是依靠SMT来进行生产,因此我们在设计的时候就必须让学生们知道要了解SMT的制造过程,这样我们设计出来的产品才能符合生产的要求。在SMT生产工艺流程中,通常将SMT分为挂胶制程(波峰焊)和锡膏制程(回流焊)。它们的主要分别是:贴片前的工艺不同,前者使用贴片胶,后者使用焊锡膏。贴片后的工艺不同,前者过回流炉只起固定作用、还须过波峰焊,后者过回流炉起焊接作用。那么在设计和选择的时候除了考虑以上特点,接下来就要考虑下面的几个问题:
1.拼板是否用阴阳板?优缺点?
2.是否采用拼板及拼板的个数?
现在几乎所有的小电路板设计完成后都需进行阴阳拼板,一般为四拼一的方式。所谓阴阳板就是我们通常所见的在一个拼板中的同一面既有TOP面又有BOTTOM面的PCB电路板。因此阴阳板拼板其实就是将两块同样的PCB板,一块正放另一块反放拼在一起看作是一块PCB板。在SMT生产过程中,从而进行过炉焊接,焊完一面,不需改动贴片机的程序,再将其翻转焊接另一面,最终焊接完成全板。在此我们阐述下采用此种拼版形式的优点:一是可以充分利用SMT长线的优势降低了生产成本。二是采用阴阳板,在开始编制程序的时候就达到节省优化程序的时间了。采用阴阳板,也就是将两面的程序合成一个程序来做,这样只要针对一个程序来考虑优化肯定会费时费力。三是采用阴阳板,在附加工具和辅料方面也会有很大的节省(针对部分产品来说)。通常能省一半。最后在生产效率上面来说,可以提高产量。如果做单面板,要采用手工焊接元器件,会降低了生产效率。还有就是由于阴阳板是一个贴装程序,这样在生产的时候就比两面程序,减少了基板搬运时间,从而使生产效率大大提高。这些PCB设计技巧在我们以往课堂教学及高职教材内容上面总是容易被忽视,可是对于从事PCB专业人员来说却是必需掌握的。因此,在本门课程教学改革过程中,我们增加了这些PCB设计应用技巧及可制造性分析,达到了对课程改革的职业目标要求。
参考文献
[1]王平,田文娟.电子CAD教程[M].东南大学出版社,2009.
关键词 数字电路 实验故障 检测 排除方法
数字电路是高职应用电子技术专业的一门专业基础课程,它具有很强的实践性、工程应用性,因此实验课程在数字电路教学中占有举足轻重的地位。但是实验中不出故障几乎是不可能的,为了保证实验教学的质量,达到高职教育为企业培养懂管理的高技能型人才的目标,培养和提高学生分析故障、排除故障的能力已成为教学中急需解决的问题。
1数字电路实验技巧及故障产生的原因
数字电路实验可以分为验证性实验和课程设计实验,对于初次学习数字电路课程的同学来说,很难做到不出差错、一次性顺利调试通过。如果按照设计好的电路进行组装调试,结果并不能实现其逻辑功能,那就说明电路有故障。故障产生的因素很多,有实验设备方面的客观因素,也有学生操作的主观因素。结合在实验教学中高职生遇到的问题及故障产生的原因,探究数字电路实验技巧及常见故障的检测与排除。
数字电路实验中首先要明确实验目的,搞清实验原理,掌握实验技能和方法,分析实验数据并处理实验结果,完成实验报告。决定实验能否成功的关键环节就是方案设计和电路的制作与调试,初学者只要能掌握这些技巧在关键环节不出差错,实验就能成功。尽管教师反复强调这些实验技巧和注意事项,但是由于学生的个体差异每次实验中出现的故障是五花八门,这些故障固然有实验设备和实验器件自身的因素,但大多数由人的主观性造成的,如常识性、技术性操作错误。常见的故障产生的原因可归纳为以下几点:
1.1电路设计错误
电路设计中单元电路有错误或系统电路有错误。主要原因可能是没有理解设计要求,精心分析设计电路,考虑问题不周全就会在电路设计中出错。
1.2元器件及安装问题
数字电路一般由多个元器件构成,每个元器件参数都有不同要求,如果任何一个元器件参数不符合设定值,就可能使设计电路的功能出现故障。除了人为调整器件参数外,还有老化、运行温度的变化等因素。此外元器件损坏或安装有错误,比如集成芯片插错、引脚折弯引脚间短路、连接处有接触不良;二极管、三极管、电容极性等接反等问题。
1.3布线问题
电路布线有错误,包括错线(连线一端正确,另一端错误;连线乱接)、少线(安装时完全漏掉的线)和多线(连线的两端在电路图上都是不存在的)。电路布线正确是电路功能正常的必要条件,因为一个电路有多个元器件,这就使布线比较复杂,不太容易操作,只要有一条线出现错误,就会导致电路出现故障,所以布线要认真而且合理。清楚和规则的布线有利于实现电路功能和排查故障。
1.4焊点问题
焊点存在虚焊、漏焊、桥接的问题,这个问题也是实验中最难查找的。
1.5电源供电、信号线有误
电源的接线有错误,正负极接反、漏接或电源端对地短路;信号源连线不正确。受潮、短路、断路、烧损等致使数字电路功能无法实现。
1.6测试方法问题
测试方法不对是学生常犯的错误,主要原因是对实验电路的原理没理解透彻,实验目的不明确,不会使用仪器仪表(稳压电源、示波器、脉冲信号发生器、万用表),对各种测试方法并不是很了解,例如,在验证TTL逻辑门功能实验中,要测量与非门电路的的输出高电压和低电压,万用表需要拨到直流电压档测试,有的学生就用交流档测量其电压,在测试过程中,发现电压表的读数不稳定,学生不知道如何解决,误认为仪表有问题。
2数字电路实验故障排除方法
在数字电路实验中要想快速排除故障,就需要学生对常见故障的处理非常熟悉,但这一要求对初学者来说还是有一定难度的。因此,我们总结了实验教学中积累的一些经验,希望对学生有一定的帮助。
2.1观察法
观察法就是不使用仪器仪表测量,凭借人的眼睛、感官来识别故障产生的原因。初学者组装电路时由于没有经验,会在工艺存在一些明显的失误,造成短路、断路、元器件烧坏等故障,部分原因可通过肉眼观察到。例如:集成芯片插错方向、引脚有无折弯、芯片的使能控制端处理是否正确、二极管和三极管极性有无接反、电容极性有无接错、烧焦(糊)、发烫、断线、虚焊、漏焊等现象。这种方法的缺点就是有时观察到的只是表象,并不能看出故障的真正原因。
2.2仪表测量法
如果观察法没有找出故障原因,可以用仪表测量逐级检查,常用万用表、逻辑笔、示波器进行测试。万用表测量比较简单,一般先用万用表测量电子元器件的电压,电路中各电子元件正常工作时各引脚、接点处的电压都有规定的数值或范围,通过测量电压可以判断它是否符合电路理(下转第71页)(上接第58页)论设计要求,从而确定故障点或故障发生的范围。其次可以用示波器观察电路中关键点的电压波形,根据幅值、周期,判断电子元器件动态工作过程是否正确,从而找出一些静态工作点正常但动态工作异常的故障。
3结语
数字电路实验教学中故障出现的原因、检测排除故障的方法,还需要不断积累总结。教师要指导学生如何根据故障现象,自己查找排除故障,不仅可以提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,还能培养他们严谨认真的科学实验态度,达到真正的实验课程的目的。
作者简介:姚聪(1982-),男,安徽滁州人,滁州职业技术学院,工程师,学士,研究方向:电子科学与技术;王健(1967-),男,安徽滁州人,滁州职业技术学院,技师,研究方向:工业自动化;贾秀玲(1979-),女,河南周口人,滁州职业技术学院,讲师,硕士,研究方向:电子科学与技术。
⒖嘉南
[1] 蔡忠法.电子技术实验与课程设计[M].杭州:浙江大学出版社,2005.
关键词: Protel 99 SE;PCB;设计;技巧
中图分类号:TM02文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)08-0028-02
0引言
随着现代科技的发展,电气行业现代化程度的不断提高,电子产品的电路设计也越来越复杂,PCB电路板设计的科学规范性及布局、布线合理性就变得越来越重要。Protel 99 SE软件是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大,人机界面友好,是线路板设计工作人员的首选工具。虽然Protel 99 SE应用软件功能强大,但是如果不合理的运用软件、不掌握一些设计规则及技巧,光靠一个功能强大的软件设计制作出优质的PCB印刷线路板也是一件很难的事情。
1Protel 99 SE软件简介
Protel99 SE主要由原理图设计系统、印刷电路板设计系统两大部分组成。
1.1 SCH原理图设计系统SCH设计系统主要用于原理图的设计。它可以为印刷电路板设计提供网络表。编辑器除了具有原理图编辑功能以外,其分层组织设计功能、设计同步器、电气设计检验功能及打印输出功能,可以使用户轻松地完成设计任务。
1.2 PCB印刷电路板设计系统PCB设计系统是一个功能强大的印刷电路板设计编辑器,具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点,用于印刷电路板的设计并最终产生PCB文件,直接关系到印刷电路板的生产。Protel 99 SE的印刷电路板设计系统可以进行多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布线设计,交互式的元件布置工具极大地减少了印刷板设计的时间。同时它具有专业水准的PCB信号完整性分析工具、PCB三维视图预览工具。
2SCH设计技巧
在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用Protel自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。根据SCH的元件库,完成原理图的设计。原理图设计主要是为PCB生成网络表,不涉及实际布局布线等问题,但也要规范,要按照元器件的工作接线顺序摆放元件,尽量与元件实际位置相符,网络标号明确,若元件过多应采用总图与子图联合的画图方式,做模块间的连接,使电路简单明了,网络清晰。
3PCB设计技巧
3.1 元器件布局技巧Protel 99 SE应用软件提供手动布局和自动布局两种操作方式,通常使用手动方式,不建议采用自动布局。在PCB板图设计过程中,元件布局是极其重要的一步,元件布局的好坏从根本上决定了该PCB板图的设计质量和下一步布线的难易程度。首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条过长,增加阻抗,增强噪声,成本也增加;尺寸过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状为矩形。长宽比3:2或4:3为佳。同时,也要根据系统结构设置的尺寸,按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件,并给予这些器件锁定状态,再根据布局区域和元件的特殊要求设置禁止布线区。PCB尺寸确定后,再确定特殊元件的位置,最后根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
布局时要遵循“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件等应优先布局。以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,尽可能保持方向一致。
在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
同一种电源的器件尽量放在一起,以便于电源分割。高电压、大电流信号与小电流、低电压的信号要分开,模拟信号与数字信号要分开,高频信号与低频信号要分开,高频元器件的间隔要充分;完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简单。同类型插装元器件在横轴或纵轴方向上应朝一个方向放置,便于生产和检验;对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度,除温度检测元件以外的温度敏感元件应远离发热元件放置,必要时还应考虑热对流措施。每个集成电路IC最好加一个高频去耦电容,IC去耦电容要尽量靠近IC的电源、地管脚,并使之与电源和地形成的最短回路。
3.2 布线技巧Protel 99 SE应用软件同样提供手动布线和自动布线两种方式,通常采用手动-自动-手动完成整板的布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序,这将直接影响着PCB板的性能好坏。布线要整齐,布通不是目标,更不能纵横交错毫无原则。布线时除了要遵循常规的布线原则外主要还应掌握以下技巧:
电源、地线的处理:在整个PCB板的布线中,电源及地线的处理占据着极其重要的地位,由于电源、地线考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品功能的实现。所以对电源、地线的布线一定要认真对待,把电源、地线所产生的噪声干扰降到最低限度,以保证产品的质量。布线时电源、地线尽量不要平行,如是双面板,应一层横向为电源线,另一层纵向为地线,即垂直布线。电源和地线之间要加上高频去耦电容,通常加瓷片电容104即可。尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,信号线最细,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最细不低于0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5mm,对数字电路的PCB可用宽的地线组成一个回路,即构成一个地网来使用,或用大面积覆铜做地线用,在印刷板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用,或是做成多层板,电源、地线各占一层。由于电源层和地层的电场是变化的,在线路板的边缘会向外辐射电磁干扰,通过将电源层内缩、地线层外延,使得电场只在接地层的范围内传导,尽量把电场限制在接地层边沿内,以减小电磁干扰。
PCB设计中应避免产生锐角和直角,尽可能采用45°的折线布线,不可使用90°折线,以减小高频信号的辐射,要求较高的信号线还要用双弧线。
3.3 其它抗干扰技巧在PCB电路板设计中,晶体振荡器的外壳一般要接地,在晶振等对噪声特别敏感的元器件下面不要走线,而且晶振引脚要紧挨着所连接元件的引脚,引线不要过长;闲置不用的逻辑电路输入端不要悬空,应根据具体的逻辑关系连接相应的上拉或下拉电阻,对应接好电源或地;闲置不用的运放正输入端要接地,负输入端接输出端;任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小。信号线的过孔要尽量少,关键的线尽量短而粗,并在两边加上保护地来尽量减小信号的回路面积。在高速,高密度的PCB设计时,过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。
4结论
不难看出,Protel 99 SE环境下,PCB设计、制作过程中重点环节是布线,而布线的关键点在于抗干扰中起绝对作用的地线。因此,掌握一些PCB布线的技巧对于做好印刷线路板来说是至关重要的,只靠软件功能的强大是做不出优质的电路板的。本文研究了几点实际运用中的设计及布线技巧,希望会对于PCB的设计、制作者起到抛砖引玉的作用,进一步推进印刷线路板制作工艺又快又好的发展。
参考文献:
[1]任枫轩,李伟.PCB设计与制作[M].机械工业出版社,2010.
[2]赵亚飞,李梦娟,卢进军.基于Protel99 SE环境下的PCB抗干扰研究[J].科技信息.2010(07).
关键词:EWB;电子电路仿真设计
1 软件的性能和特点
(1)采用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。
(3)EWB软件带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。
(4)作为设计工具,它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。
(5)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,仿真电路的实际运行情况,熟悉常用电子仪器测量方法。
2 软件的操作说明
2.1 元件与信号源
EWB软件的工作界面具备美观大方、简捷明了的特点。在基本工作区上方有菜单栏、工具栏、元件库栏。从菜单栏可以选择所需的各种命令,从元件库栏中根据图标选择所需要的的元件或仪表,使用鼠标拖放操作安放元器件到工作平台,完成实验电路连接。选中虚拟仪器图标,通过使用鼠标拖放操作,可以安放仪器仪表,设置好仪器仪表的参数后,按下仿真开关控制电路的运行与停止,即可观察测试结果,在基本工作区下方是电路描述窗口,可根据需要输入有关电路的介绍或说明。
EWB提供了丰富的元器件库,根据不同类型可分成:信号源和电源库,基本元件库、二极管库、三极管库、模拟集成电路库、数字集成电路库、逻辑门电路库、数字触发器库、指示器件库、控制器件库、杂元件库和自定义库。
在设计电路时,设计人员根据需要从该库中进行查找与选取元器件,对选中的元件用鼠标左键将其拖放到电子平台工作区,同时可利用旋转、平翻、直翻调整元件方向。为了使电路便于连线,图形整齐,还可以通过鼠标操作对元件进行移动、复制与删除。为了使电路连接简单明了,还可以将一些常用电路定为子电路,子电路相当于用户自己定义的小型模块电路,存放在自己定义的元件图标库里,供以后反复调用。
2.2 虚拟仪器仪表的使用
EWB提供七种虚拟仪器,每种只有一台,在电路设计中,每种仪器只可使用一次,这是其软件设计的局限性,而目前其升级版本Multisim已将虚拟仪器增加到11个,而且同一种仪器可以多次取用。
模拟仪器仪表主要包括万用表、函数发生器、示波器、波特图仪(扫频仪)以及电压表、电流表,数字仪器仪表包括数字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器。这些仪器仪表(除波特图仪),在接入电路后,开启仿真开关,若改变电路的测试点,则显示的数据和波形也会相应变化,而不用重新启动电路。EWB的虚拟测试设备能提供快捷简单的分析,主要包括直接工作点,瞬态,交流频率扫描,付立叶、噪声、失真度、参数扫描、零极点、传递函数、直流灵敏度、交流灵敏度、最差情况、蒙特卡洛法等14种分析工具,可以在线显示图形并具有很大的灵活性。
3 软件在广播电视技术工作中的实际应用
3.1 在广播电视技术培训工作中的应用
EWB软件是一款优秀的EAD软件,推出后得到了社会各界的好评。尤其是在教育领域取得了巨大的成功,许多院校把EWB作为电子类专业课教学和实验的各种辅助手段,最大限度的满足了广大学生和工程技术人员的迫切需求。针对软件的这种特殊效能,近年来在广播电视技术领域中,EWB也同样得到了普遍应用,尤其是许多单位把EWB 软件应用在了技术队伍培训工作中收效显著。广播电视高新技术的快速发展,对广播电视技术从业人员的整体素质提出了更高要求,需要广泛开展技术培训工作,但是在职教育和在校学习有着很大的差别,资金、场地、设备、设施等诸多因素制约了技术培训工作的良性发展,EWB软件的应用不仅较好的解决了这一问题,而且体现了三个优越特点:(1)节约资金、高质高效;(2)功能强大、直观形象;(3)操作简便、方便普及。许多单位还把EWB软件应用在了广播电视技术能手竞赛中,更是得到了意想不到的效果。通过对软件的应用不仅克服了客观条件给技术竞赛多形式、多层面开展带来的制约,同时也可以全面的考查参赛选手的实践技能,为展示技术人员的综合技术水平搭建了最佳平台。
3.2 利用EWB软件进行电子电路仿真设计
EWB的优越性能为激发广大技术人员的潜在智能提供了广阔空间。利用EWB可以设计简单、复杂、模拟、数字等各式电路。这为广大技术人员开展技术改造、技术革新工作提供了非常实用的工具。尤其是广播电视发射设备的固态化、数字化、自动化的发展方向,使计算机辅助设计、测量、维护等在广播电视技术领域得到广泛的应用,EWB软件的出色性能表现,也得到了广大技术人员的青睐。下面仅以双音报警器电路的仿真实验为例,向大家简单介绍其电路设计与分析。首先设计电路原理图(见图1)并根据电路需要选择所需元件参数。
图1
用鼠标将元件、仪器拖到电子工作平台,根据电路原理图调整元件,仪器布局,并设定元件标值,调整仪器设置的选项,按通仿真开关,即可进行仿真实验,如果电路设计、连接正确,此时扬声器应该发出“滴、嘟、滴、嘟”…..的双声音,用示波器观察IC1、IC2的输出波形,应该是频率不同的两个方波(见图2),可通过打印机打印出来,进行实际电路的组装。
图2
此电路原理主要是应用555时基电路组成两个多谐振荡器,用IC1输出的方波信号通过R5去控制IC2的5脚电平,当IC1输出高电平时,IC2的振荡频率低,当IC1输出低电平时,IC2的振荡频率高,因此IC2的振荡频率被IC1的输出电压调制为两种音频频率,所以扬声器发出双音声响。此电路可应用在发射台铁塔匹配间防盗报警,也可在改进后应用于水箱上水报警等其他方面。
参考文献
关键词: Protel DXP; 印制电路板;设计;制版
电路设计的最终目的是生产制作电子产品,各种电子产品的使用功能与物理结构都是通过印制电路板来实现的。印制电路板(PCB)是电子设备中的重要部件之一,其设计和制造是影响电子设备的质量、成本的基本因素之一。因此,印制电路板(PCB)设计质量直接影响着电子产品的性能。2002年7月底由Altium公司的Protel DXP电路设计软件,由于其良好的操作性等优点已成为电路设计者的新宠[1]。本文以Protel DXP为设计平台对PCB板主要设计步骤及其内容进行了分析,以提高电路板备板的制作效率及可靠性。
一.原理图设计
原理图设计是整个Protel工程的开始,是PCB文档设计乃至最后制版的基础。一般设计程序是:首先根据实际电路的复杂程度确定图纸的大小,即建立工作平面;然后从元器件库中取出所需元件放到工作面上,并给它们编号、对其封装进行定义和设定;最后利用Protel DXP提供的工具指令进行布线,将工作平面上的元器件用具有电气意义的导线、符号连接起来,对整个电路进行信号完整性分析,确保整个电路无误。
1. 电路板规划
电路板规划的主要目的是确定其工作层结构,包括信号层、内部电源/接地层、机械层等。通过执行菜单命令Design\Board Layers,在打开的对话框中可以控制各层的显示与否,以及层的颜色等属性设置。如果不是利用PCB向导来创建一个电路板文件的话,就要自己定义PCB的形状和尺寸。绘制时需单击工作窗口底部的层标签,再由Place\Keepout 命令来单独定义。该操作步骤实际上就是在Keep Out Layer(禁止布线层)上用走线绘制出一个封闭的多边形,而所绘多边形的大小一般都可以看作是实际印制电路板的大小。
2. 元器件的选择
对元器件的选择要严格遵循设计要求。在Protel DXP软件中,常用的分立元件和接插件都在软件分目录Library 下Miscellaneous Device. Intlib和Miscellaneous Connectors. Intlib 两个集成元件库中。其它的元件主要按元器件生产厂商进行分类,提供了型号丰富的集成库。但是有时候出于个人设计的需要,设计者无法在库文件中找到完全匹配的元器件,此时就只有通过制作工具绘制所需元器件。需要注意的是,绘制元件时一般元件均放置在第四象限,象限交点即为元件基准点。
3.元器件的布局
Protel DXP 提供了强大的自动布局功能,在预放置元件锁定的情况下,可用自动布局放置其他元件。执行命令Tools\Auto Placement\Auto Placer,在Auto Place 对话框中选择自动布局器。Protel DXP提供两种自动布局工具:Cluster Placer 自动布局器使用元件簇算法,将元件依据连接分为簇,考虑元件的几何形状,用几何学方法布放簇,这种算法适用于少于100 个元件的情况;Global Placer 自动元件布局器使用基于人工智能的模拟退火算法,分析整个设计图形,考虑线长、连线密度等,采用统计算法,适用于更多元件数量的板图。自动布局较方便,但产生的板并不是最佳方案,仍需要手工调整。
3.元器件的连线
连线很讲究原则和技巧,走线应尽量美观、简洁。一些设计人员在初期使用Protel DXP进行设计时,只在表象上将元件连起,而出现“虚点”。导致在生成网络报表时出错。好的设计习惯是打开电气网络,使连线可以轻松连接到一个不在捕获网络上的实体;打开在线DRC,监控布线过程,违反规则的设计被立即显示出来。完成预布线后,为了在自动布线时保持不变,需要对预布线锁定。打开菜单Edit\Find Similar Objects,选择要锁定的对象。自动布线与交互式布线相结合可以很好地提高布线成功率和效率。自动布线的结果为手工调整提供参考。
二.电路仿真分析
所谓仿真是指在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程,并计算出在给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真是否成功取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网表结构以及仿真设置等因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并制定要显示的数据。该软件提供了解种分析仿真方式,包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、噪声、传输函数、参数扫描等。设置好仿真环境后单击OK按钮,系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析,设计者可以对电路进行合理的调整,直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出,以供制版使用。
三.制版工艺流程
1.双面制板工艺流程(简述)
电路设计覆箔板下料表面处理打印电路图热转印补缺 腐刻(浸泡在1:4FeCl3溶液中腐刻)去膜涂助焊、防氧化剂 钻孔焊接元件检查调试 检验包装成品。
2.双面制板工艺流程(简述)
双面覆铜板下料裁板数控钻导通孔检验、去毛刺刷洗化学镀(导通孔金属化) (全板电镀薄铜) 检验刷洗网印负性电路图形、固化(干膜或湿膜、曝光、显影) 检验、修板线路图形电镀电镀锡(抗蚀镍/金) 去印料(感光膜) 蚀刻铜(退锡) 清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿油(贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化,常用感光热固化绿油) 清洗、干燥网印标记字符图形、固化(喷锡或有机保焊膜) 外形加工清洗、干燥电气通断检测检验包装成品。其详细说明这里不再赘述。
3.需要注意的问题
在初次表面处理时,需要用P240-320之间的水沙纸打磨覆铜表面,去除表面的氧化层。并且用5%FeCl3溶液浸泡1分钟,以增强印墨的粘敷力。腐刻溶液的温度最好在25℃左右。助防氧化剂是把松香按照:10的体积比,放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。钻孔时,按所装元件脚的直径φ+0.2mm,选择最接近标称值的钻头。
四.结束语
在集成电路不断发展的时代,计算机辅助技术(CAD)突飞猛进。熟练掌握Protel DXP软件,将极大提高电子线路的设计质量和效率。但要设计和制作出一块优良的PBC板,还需要不断的学习和实践。因此,广大电子工程设计人员要在不断的实践中去体会,通过总结经验努力提高设计和制作水平。
参考文献:
[1] 王廷才,王崇文. 电子线路计算机辅助设计Protel 2004[M]. 北京: 高等教育出版社,2006.
关键词:计算机仿真软件;电力电子技术应用;方法
电力电子技术在电力领域占据着举足轻重的位置,在变换、控制电能方面发挥着不可替代的作用。当前,电力电子技术发生了变革:半控转变为全控。电路日趋繁杂的形势,给生产实践带来了严峻的挑战。近年来,计算机仿真软件在电力电子领域获得了广泛的应用,并取得了一定的成绩。实践证明,计算机仿真软件的导入,为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等提供强有力的仿真环境。文章从常用计算机仿真软件;常用计算机仿真软件的特点;计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法三个方面进行了详细探讨。
1常用计算机仿真软件
计算机仿真技术是在现代信息技术的基础上发展起来的一类综合性技术,包括信息技术、网络技术、图形及图像处理技术、多媒体技术、软件技术、数据分析处理技术、自动化技术以及系统工程技术等,其目的是对系统的设计方案和运行进行了解。目前常用的计算机仿真软件有MATLAB、pspice、PSCAD等。其中,MATLAB计算机仿真软件的应用环境主要有科学计算、可视化等,其功能全面,能够满足各个行业建模仿真的需求。对于MATLAB而言,Simulink是其核心组成部分,其可以构建出集综合分析、仿真等于一体的工作环境。pspice用于模拟电路、数字电路和集成电路的仿真。具有电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成图表,模拟和计算电路。PSCAD计算机仿真软件除了可以简易模拟直流输电系统及其他相关控制系统等复杂电力系统之外,还可以对研究电力系统电磁暂态模拟产生积极的作用。此外,其与实时数字模拟器RTDS硬件的联合使用可用于研发模拟器,例如:大型互联电力系统。
2常用计算机仿真软件的特点
2.1图形界面友好,操作简单易用
在使用过程中,计算机仿真软件大都表现出图形界面友好、操作简单易用的特点。具体操作时,点击、拖曳相应的功能模块,并依据电气联结关系进行连接。实践证明,其不仅操作简便,而且与电力电子技术知识存在着很强的联系。对于学习者而言,只要具备基本的计算机软件、电力电子技术知识,就能够迅速掌握应用技巧。
2.2建立仿真工程的步骤相似
在实际操作中,这些计算机仿真软件的工作步骤存在着共性,换句话说,其工作步骤相似。通常,其计算机仿真软件工作步骤主要由建立仿真工程文件、电气连接元件、运行仿真操作、分析仿真数据等构成。
2.3节省物力
所谓的节省物力指的是事件及仪器设备。一般来说,计算机仿真软件应用于正式设计实际电路之前,通过随意设置电路参数、更换电路元件等实验,以对设计进行分析,从而提高设计的科学性、合理性。与此同时,计算机仿真软件还在简化实际电路操作步骤方面具有一定的作用,对提高设计人员工作成效颇有益处。
2.4软件升级迅速及时
通常,计算机仿真软件在升级方面呈现出迅速、及时的特点,换句话说,伴随着科学发展而发生变化。经调查发现,新能源的迅猛发展带动了计算机软件的发展,主要表现为模型(风机、光伏发电等)的增加。此外,计算机仿真软件为满足用户日益增长的需求,其版本亦不断优化、升级。
3计算机仿真软件在电力电子技术领域的应用方法
3.1计算机仿真软件在电力电子技术模拟方面的应用方法
在晶体管三极管电路实验中,其参数的一致性较差,极易导致实验数据产生误差。而将计算机仿真图形的引入,对检验误差大小、观察瞬时电路参数等有所帮助。此外,计算机仿真软件在实现改变元件参数值环节中毋须替换电子元件,并可以在相同时间内观察到更多特性曲线的变化在实际操作中,可通过改变局部电路参数,带动其输出特性发生变化,进而更好地观察电路变化、学习、掌握电力电子技术应用技巧。
3.2计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面的应用方法
实践证明,计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面发挥着巨大的作用。笔者以“晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真”为案例进行分析。在设计过程中,计算机仿真软件的导入除了降低了人的劳动强度,还提升了分析、设计能力,从而确保原理图存有较小误差。此外,其还能“降本增效(控制设计成本,加速设计进程)”。就计算机仿真软件(MATLAB、PSIM、PSCAD等)具体操作而言,其包括根据设计电路搭建仿真模型、设置参数进行仿真、变换触发角分析波形等环节。其中,搭建仿真模型分为建立仿真文件,提取电路、器件模块,构建系统模型三个部分。仿真参数设置主要体现于电源参数、三相晶闸管整流器、6脉冲发生器设置变步长算法等方面。变换触发角分析波形,通过改变不同的控制角,观察记录输出电压指的变化:阻性负载、阻感性负载等。由此可见,计算机仿真软件的引入,省略了以往较为繁琐的绘图、计算过程,可直观、迅速作出相应的分析等,大大降低了电路设计的周期,同时亦提高了设计质量。
4结束语
总而言之,计算机仿真软件在电力电子技术领域中发挥着极其重要的作用。当前,计算机信息技术迅猛发展、电路日趋繁杂,为满足用户不断增长的需求,电力电子技术方面的编程语言取得了长足的发展——计算机仿真软件蓬勃兴起。计算机软件具有图形界面友好,操作简单易用;节省时间及仪器设备;软件升级迅速及时等优点。计算机仿真软件的存在,对降低电力电子技术设计、运作成本,缩短设计周期等具有积极的意义。希冀相关人员能够加强自身学习,以掌握应用计算机仿真软件的技巧,进而提升我国电路系统质量。
参考文献
[1]裴云庆,段雅莉,王兆安.电力电子系统的计算机仿真及参数优化算法[J].西安交通大学学报,2009,11(20):221-223.
关键词:高层楼体;电路设计;电气施工;施工安全
高层楼体有建筑施工工作量比较大,具体施工工序比较复杂,其中包含:土建、给排水、采暖通风、电气安装专业等各个工序。在施工中,如果某一专业或工种只考虑本身的工作,势必影响其他工种的施工,而且本专业或工种的工作也难以做好。即使在某个阶段某一个工种受其他工种的影响不大,而且完成了任务,但将给整个建筑工程施工带来巨大损失,这种损失不仅限于工期上,有时会造成经济或质量上的损失。电路设计、布排与安装,惯窃整个建筑设计施工过程,是整个建筑工程项目的一个组成部分,与其他施工项目共同形成一个整个楼体的设计施工方案。越是精密度要求越高的施工技术对于电路施工要求的精准度就越高。随着楼体结构的演进,越是复杂的结构越需要前期进行精准化的设计,例如钢结构,需要在钢结构龙骨设计时就要电路工程进行预先设计完成,而传统的砖混结构在进行后期装修时也可以重新设计电路,也不影响电路运行。下面就建筑工程中电气施工中经常遇到的问题进行分析,以便引起各位同行注意,在以后的施工中能够不断完善电路施工方案。
一、根据不同服务的对象设计不同的施工方案
好多设计师为了追求短期的经济效益,实现短、平、快的流动作战方针,往往根据经验进行设计,忽略了设计主体的施工时间、地点、气候的差异,“一张图纸走天下”,设计施工完成以后,电路频频出现问题。设计还是完成了设计而设计,而是为了施工而设计,现实使用设计,主要服务方向是甲方,主要目的是实践。从事建筑结构电路电气设计职业者,必须要学会统筹不同建筑门类的关系,掌握不同门类专业知识,这种知识绝对不是与自己专业不相干的知识,而是决定电路设计是否与其他部门协调的重要前提和保障。其实一个合理的电气电路设计师往往在其他部门的学习上花费的时间并不比自己专业图纸上用的时间要少。
二、具体操作过程中电气布排的技巧
电子CAD技术教学模式项目驱动竞赛评价讨论考核办法
随着计算机技术的快速发展,计算机辅助设计(CAD)技术被迅速而广泛的应用于电子工业领域,由于该技术能将电子电路设计全过程工作都放在计算机上高效便捷的完成,因此,该技术在电子电路设计中发挥着举足轻重的作用,本课程主要讲授的就是目前在国内使用非常广泛,普及率极高的电子CAD软件Protel在电子电路设计中的应用。Protel软件是一个完整的全方位电路设计系统,能够辅助设计者方便、快捷、高质量的完成电子设计全程的大量工作,所以,该软件就成为每一名电子、电气类专业学生都应当掌握的电子设计工具,《电子CAD技术》课程因此成为高职电子、电气类专业必修的一门专业基础课,搞好本课程的教学尤为重要。
一、《电子CAD技术》课程特点
《电子CAD技术》课程因其所讲授的是电子CAD工具Protel软件在电子设计工作全过程中的使用,因此,本课程应用性强,主要以计算机为学习平台,注重上机操作,理论内容少,实践训练多,要求学生必须要有一定的计算机操作基础、电学理论基础及电子工艺基础,强调联系实际及实际工作运用。
二、当前《电子CAD技术》课程教学状况
当前,本课程教学基本沿用传统的教学模式,即按照教材的编排顺序,根据教材编写内容,先课堂讲授,操作演示,后上机练习,巩固提高。本人通过多年教学实践,认为使用这种教学模式进行教学,教学效果很不理想,首先,教学太注重教材内容,按部就班,教法单一,这就不能充分激发学生的学习积极性,导致学生自始至终都感觉本课程枯燥乏味,对本课程不感兴趣;其次,教学和上机练习偏重于软件的操作学习,忽视了其在实际电子设计工作过程中的应用,导致学生直到本课程结束都不能充分认识到本课程的重要性、实用性,学生感到学习本课程没什么用处,因此学完之后很快就忘,更不要说在将来的工作中熟练运用了。所以说,传统教学模式已不适合《电子CAD技术》课程的教学了。
三、《电子CAD技术》课程教学新模式的探索
基于上述对《电子CAD技术》课程特点的分析,及对当前该课程教学所普遍采用的传统教学模式的分析,结合多年在本课程教学工作中的体会,本人认为,要提高教学效果、更好地达到教学目标,应做到首先要学生明确学习本课程的必要性,其次激发学生的学习兴趣,使他们喜欢上这门课,最后让学生真正学会如何运用本课程所学去做实际工作,以达到在将来的工作岗位上能够学以致用,要做到这些,必须打破传统教学模式,对其进行革新,走出一条新路。
1.构建能完成电子设计全过程的实训场所
《电子CAD技术》课程所教授的是辅助设计者完成电子设计工作全过程工作的CAD工具软件Protel的操作运用,也就是说Protel软件的操作运用贯穿于电子设计工作全程,为了真正做到联系实际,符合培养高技能应用型人才的高职教育培养目标,让学生在学习本课程时就处在与将来工作岗位环境相似的实训场所中是关键所在,所以,构建能完成电子设计全过程的实训场所尤为必要。该实训场所至少应该包括计算机网络构建完备的微机房,电路理论设计、PCB制作和电子产品组装实训室,以模拟电子企业中真实的电子设计场景,让学生有身临其境之感,学生在这样的实训场所中练习,不会与实际脱节,有利于更好的掌握本课程内容,做到学以致用。
2.通过多种方式使学生明确学习本课程的必要性、实用性
爱迪生曾经说过:“兴趣可以创造出人间奇迹”,有了兴趣学生才能积极主动的去学习。当前,电子、电气类专业高职学生普遍存在学习兴趣不高,学习动力不足,进取心不强,学习情绪化等缺点,如何激发学生的学习兴趣,让学生喜欢上这门课,主动学习这门课,就成为本门课程的第一个大问题,而要解决好这个大问题,我认为让学生明白本门课学什么,所学用来做什么,怎么做,有多么实用、好用最为关键,因此,本课程一开始,就应当通过多种方式去解决这个关键:(1)选择一个学生熟悉的电子产品实物为例,讲解该产品是怎样从无到有一步步设计出来的,从而引出电子设计全过程,牵出本门课要学习的电子CAD软件Protel;(2)通过在实训室组织设计一个简单的电子产品小制作,学生用手工方式设计,教师采用CAD技术设计,将两种设计方式进行比较,让学生真切感受到本课程学习的必要性,实用性;(3)通过多媒体播放CAD技术相关最新资料、视频,让学生了解CAD技术的现状,使学生充分认识到CAD技术是多么的有用,从而进一步激发学生的学习动力;(4)有条件的话,可以组织学生去电子企业参观,通过到电子企业实地考察学习,学生才会对本课程真正感兴趣,更加清楚这门课的意义何在,以后才能更好地将所学的知识技能转化到生产实践当中。
3.以实际的电子电路设计全过程工作步骤为主线,采用项目驱动,模拟真实的电子设计过程进行本课程的学习
制定学生感兴趣的实用性电子电路设计项目,按照实际的电子电路设计全过程工作步骤,将项目划分成一个个任务,每个任务都包含了一个设计步骤工作所需求的知识点、操作方法和技巧,学生一个任务一个任务的做,教师按照每个任务的需要讲授所需知识技能,学生在完成一个个任务中完成课程的学习,最终循序渐进地完成整个项目,从而学好课程全部内容。学生在“做”中得到清晰的思路和方法,在“练”中得到锻炼和总结,“学,做,练”完美结合,同时还使学生真切感受实际的电子设计工作是如何做的,增强学生的学习动力,使学生更加愿意学好这门课。
4.在训练中引入竞赛评价办法和讨论机制,激发学生的学习积极性
在本课程各阶段的学习训练中,引入竞赛评价办法和讨论机制,所谓竞赛评价办法,就是在各阶段的学习训练中,组织学生进行设计竞赛,看谁能够更好更熟练的运用Protel进行电路设计,竞赛结束,按照设计结果的质量和设计速度综合评定,排定名次,每次竞赛结果都计入平时成绩,另外,每次竞赛后都组织讨论,让学生充分的交流,互相取经,解决问题,教师参与其中,善加引导。通过这种办法的引入,用竞争充分激发起学生的学习积极性,增强学生的学习主动性,发挥学生的主体作用,通过讨论,增强学生的沟通能力,解决问题的能力。在最后的综合训练阶段,引入需要多名学生合作完成的设计项目进行以设计小组为单位的设计竞赛,以增强学生的团队协作能力。总之,通过竞争、讨论的方式,能够使学生主动去学习,不只学习技能,还增强顺应社会需求的良好素质。
5.改革考核办法
将上机考试作为考核方式,将平时竞赛成绩作为平时成绩,与期末的上机考试成绩按比例相加作为总成绩,这样能充分客观的反映学生对本门课的掌握程度和学习成果,符合本课程的特点,与前述的教学方法相辅相成。
四、结束语
本文针对《电子CAD技术》课程教学模式,做了一些新的探索和思考,旨在进一步提高教学效果、更好的达成教学目标,顺应社会对高技能应用型人才的需求。本文阐述的教学新模式,已在教学中进行了试用,得到了较好的教学效果,今后,该模式还有待在教学中进一步检验,不断改进、提高,以成为更适合本门课程教学工作的教学模式,为本门课程的教学打开一个新的更好的局面。
参考文献: