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數字電路分析論文范文1

關鍵詞：項目驅動；習情境；工學結合

作者簡介：趙俊英（1981-），女，滿族，河北保定人，天津電子信息職業技術學院電子技術系，講師。（天津　300350）

中圖分類號：G712?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）34-0095-02

在高職高專電子、通信類教學中，“數字電路分析與實踐”課程作為專業基礎課，是后繼專業骨干課程的基礎，其教學的效果直接關系到學生對后繼課程的學習興趣及學習能力。[1]建設該課程的精品課程，是推進高職電子技術及通信類人才培養的重要手段和必要環節。

一、課程設計思路

在課程建設中，將理論和實踐相融合，將學生所學知識轉化為技能，將技能用于實踐，注重培養學生把技能應用于實踐的能力。本課程的設計思路如下：

1.以培養學生職業能力和職業素養為原則構建教學內容

本課程融“教、學、做”三者于一體，采用“項目驅動”教學方法，構建模塊化、組合型、進階式訓練體系。將綜合能力分解成若干項小的基本能力，選擇能涵蓋基本能力要素的訓練項目實施基本能力訓練。通過模塊項目訓練，建立對電子電路的整體概念，從而全面掌握電子電路的分析能力，以此提高電子電路應用能力和創新能力。

2.產品調研，選取學習情境載體，設計工作任務

該課程共設計了5個學習情境，每個學習情境都圍繞著真實的實際產品展開，每個情境由若干個任務組成，每個任務都按資訊—決策—計劃—實施—檢查—評估六大步驟實施教學。體現了課程的教學目標與社會需求相一致，教學情境與企業工作相一致，教學內容與企業工作任務相一致。學習內容從“單個到系統”，從“典型到一般”，從“簡單到復雜”。技術復雜程度和學習難度逐漸增加，學生自主完成工作的程度逐漸增加，符合學習和技能的培養規律。

3.課程總體框架

“教學相長”是我們長期以來追求的目標，課程要有可持續發展性也是我們追尋的原則，所有這一切都需要學生有學習興趣、積極性做前提。同樣的設計題目可能有不同的實現方案，使用不同的數字電路芯片，設計不同的電路參數，但最終都會實現同樣的功能。這樣不僅充分發揮了學生學習的積極性、主動性，同時也加深了學生對基礎知識的理解，為后繼的專業課程學習打好堅實基礎。

二、教學內容

1.根據項目和企業需要，分析工作任務，制定課程內容

“電子電路分析與實踐”課程是一門理論性、實踐性、基礎性和應用性都很強的學科，根據市場對人才的專業需求和征求企業對課程內容、課程目標的意見分析，通過與企業專家研討，并結合工業與信息化部和人力資源與社會保障部無線電調試技師職業資格的取證，以電子電路分析與設計流程為主線，提煉出了典型的工作任務。

2.以項目為載體實現課程內容綜合化，具有很強的針對性和適用性

教學內容選擇真實產品作為學習載體，這些產品必須包含職業崗位能力培養所需的全部知識，按照學生的認知規律、職業能力培養規律和產品的選擇，從簡單到復雜、從單一到綜合，逐步培養學生的職業能力和自主學習能力。[2]本課程設置的教學情境如圖1所示。

3.實踐教學貫穿于整個教學活動中

本課程的實踐性教學主要分為以下幾個層次：任務模塊實訓、情境教學實踐、開放性課題、學期項目、專業實習和頂崗實習。教學內容上包括了學習基礎（驗證）—提高（綜合、設計）—創新研究（研究、應用開發）各個階段，體現了循序漸進的教學過程。其中，既有課內內容，也有課外內容；既有指定性實訓項目，也有學生自選的實訓項目。同時結合學生專業社團活動，引導和指導部分學生進行項目的研發和研究，使得實踐貫穿于整個教學過程，也貫穿于學生在校學習的整個過程。具體的實踐環節如下：

（1）實訓課。實訓課是指隨課堂教學的實踐課程，包括任務模塊實訓和情境教學實踐。每個實訓模塊均設有項目參考程序、必須完成的內容和選做的內容，選做部分是為學有余力和感興趣的學生設計的，這樣設計的目的是對具有不同能力的學生提出不同的要求，使每個學生都能學有收獲，學有所長。

（2）學期項目。學期項目是指學生每學期依據所學知識，在教師指導下，以小組團隊為單位，做一相關課題，課題可以是論文，也可以是具體項目，隨著學生知識的增長，項目要求和難度不斷增加，最終要完成完整的電子電路。

在“數字電路分析與實踐”課程開設時，學生已經具備了一定的分析能力和設計能力，同時，學期項目的實施也鞏固了該課程所要求的模電、電路基礎知識。教師也可以提供給學生參考項目，由學生選題，學有余力的學生可以利用VHDL編程語言在PFGA或CPLD上實現電路設計。

（3）專業實習。為了提高學生的動手能力和鞏固教學成果，在無線電裝接和無線電調試實習中，分別安排了電子電路的裝接和模塊擴展的實習內容。通過課程實習，使學生初步建立正確的設計思想，學會獲取信息的方法，并培養分析問題和解決實際問題的能力。在無線電調試實習中擴展模塊的題目由教師指定或學生自主選題，題目要兼顧基礎性、知識性、前沿性、實用性、可操作性等。并將該部分內容納入無線電調試中級職業資格證書的考核內容。

（4）頂崗實習。頂崗實習的主要目的是培養學生吃苦耐勞、團結協作的精神，培養學生理論結合實踐的能力，進一步增強學生的學習能力、分析解決問題的能力和應用能力，為學生以后更好的走向社會奠定堅實的基礎。許多校內外頂崗實習課題是關于電子產品分析與開發的，這也更加突出了該課程在整個教學中的重要地位。

三、教學方法與手段

本課程的教學模式為“教、學、做、練、鑒”立體化教學模式。教學過程中，堅持“教、學、做一體化”，教師是工作過程的主導，學生是工作過程的主體。因此，學是首要因素。以項目為載體的情境化教學設計引導學生以做中學、學中做的方式在完成典型工作任務的過程中自主地完成學習過程。

考慮高職教育本身的教育規律以及學生的學習基礎，任何單一的教學方法都難以達到好的教學效果，為此，本課程以工學結合為切入點，在教學過程中采取了以工作過程為導向的學習過程，綜合運用基于工作過程的項目引導教學法、任務驅動法、案例分析法、分組討論法、角色扮演法等教學方法開展教學。各種教學方法交錯使用，互相融合。

1.啟發式教學法

教學中注意啟發式，[3]杜絕注入式。授課時應注意與學生進行交流：學生跟著教師的思路走（循序漸進，接受知識），教師跟著學生的表情走（察言觀色，掌握學生聽懂、接受的程度）。啟發引導以教師為導向，鍛煉學生獨立思考問題、解決問題的能力。這是一種較高級的學習方法，能夠讓學生擺脫被動式學習，啟發學生自主創新的精神，這也正是教育改革所要達到的真正目的。

2.項目驅動教學法

以工作任務單和計劃、實施、評價工作單為引導，通過學習完成工作所需的知識，來完成工作任務，教學任務由師生共同完成。教學地點由傳統的先課堂后實驗室的模式改為課堂、實驗、實訓室一體化模式，學習過程在仿真的工廠實訓環境中進行，學生可以在學習、實驗、實訓中將知識轉化為技能，實現與企業崗位的零過渡。

3.項目小組教學法

將學生4～5人分為一組，部分教學內容采用學生分組討論、互相評判，以小組為單位進行課程的講授，其他學生進行補充的教學方式。引導學生積極思考、樂于實踐。在課外開放實訓室，小組共同討論、解決問題，提出方案并共同完成項目。要求學生不斷學習、自我完善，構建學習型項目小組團隊。

4.學生自主學習

課堂上，在保證基本教學內容完成的基礎上，鼓勵學生自己擬訂方案、方法，自創項目，經指導教師認可后獨立完成，培養學生獨立的工作能力和創新意識。

5.師生互動

課堂教學、課堂討論、課后練習、開放性課題、實驗、實訓教學有機結合，互為補充。對帶有普遍性的難題及時設立適當的習題課予以講解，不積累問題。并采用課堂交流（提問、討論）、課間交流、答疑、質疑、作業、輔導學生進行電子制作、電子郵件網上交流、QQ流、電話交流等多種方式與學生交流。

四、師資隊伍建設

在本課程建設中，打造一支老中青結合、理論與實踐結合的教師隊伍是必要的、關鍵的。對教師的要求要滿足以下幾個方面：

（1）主講教師師德好，學術造詣高，教學能力強，教學經驗豐富，教學特色鮮明。

（2）所有理論教師均同時兼任理論課程和實踐課程的教學工作。

（3）課題組一半以上教師都有過企業工作經歷。

（4）課題組教師均要達到本科學歷，其中，研究生學歷要達到50%以上。

在實際的課程建設中，師資隊伍要不斷完善，教師應具有緊迫感，不斷更新知識，不斷探索行之有效的教學方法。

五、總結

本文對高職高專“數字電路分析與實踐”課程設置、教學內容、教學方法與手段以及師資隊伍建設等方面進行了探討。結合實際項目，加強實踐環節，寓教于樂，提高學生的學習興趣，是本課程改革值得探索的方向。

參考文獻：

[1]曹雙蘭，吳翠娟.高職高專“數字電子技術”課程教學改革初探[J].中國電力教育，2011，（13）：60.

數字電路分析論文范文2

【關鍵詞】微世界;PSpice;電子教學;模擬仿真

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)01―0127―03

一 微世界理論及其在模擬仿真中的應用

微世界(Microworld)一詞最早由Papert提及,特指Logo的學習環境。Logo語言主要作為激發學習者思考、創造、認知發展的學習環境。利用簡單的電腦幾何作圖,學習者可以學習基本的程式設計、邏輯思考、幾何空間概念與解決問題的方法。它能夠讓學習者用很簡單的指令,學習控制“海龜”的移動,并觀察其移動的軌跡和特性;借由將“操作海龜”轉變成自己的物件來創造出自己個人的視覺世界,進而產生有趣的邏輯問題與幾何現象,探索邏輯與幾何觀念問題,最后提出假設加以驗證并解決問題[1]。

微世界是一種模擬真實世界現象與環境的發現式學習系統(環境)。它只是提供某一個學科知識領域的微小但完整的“世界”,將微世界作為向學習者傳遞知識和技能的一種環境或一種載體[2]。創建微世界環境的目的是為了向學習者提供一個可供自由探索、完全自主控制的學習環境,在該環境中學習者可以對學習進行自我組織,自行確定學習內容與目標,從而達到幫助教師講授某個教學難點,或幫助學生學習某個知識技能點和探究新知的效果。

當前微世界的教學或學習環境大多是借助計算機化建模技術構造的,從這個意義上講,可以將微世界看作是一個有效整合計算機科技與模擬環境的認知學習支援工具。由于微世界具有仿真模擬真實環境的特點,它已經被逐步應用到數學、計算機、經濟學等各種不同的領域:20世紀90年代開始在中國廣泛應用的“幾何畫板”工具解決了平面幾何、物理矢量分析、作圖和函數作圖的難題,把抽象的內容以形象的方式呈現給學習者;臺灣學者張基成以微世界在自然科學學習上的應用為著眼點,開發出名為《小小旅行家微世界探險》的微世界學習環境,其設計理念正是提供模擬真實世界現象的發現式與探索式的經驗學習環境,借助于模擬與實驗活動,促進學習者主動發現與探索問題的認知歷程,從而激發學習者高層思考、多元創造、主動積極學習與解決問題的能力[3]。

二 PSpice在教學中的應用

在電子技術教學中經常會遇到這樣的情況:學生對專業中所涉及的實用技術有濃厚的觀察和動手興趣[4],但對課堂教學卻十分厭惡。究其原因主要就是教學時因為學時的限制和實驗設備的局限性,使教師無法全部采用邊講理論邊做實驗的教學模式,以至于學生的好奇心被磨滅,甚至使學生對模電這門課產生畏懼,認為“模電就是魔鬼電路”。

由于微世界要求學生對模擬的環境可操縱、可建構,因此將基于微世界理論的仿真軟件引入到電子線路課堂教學中進行輔助教學可以大大改善教學的效果。比如現在比較流行的PSpice軟件,它允許學習者利用它提供的元件構造各種模擬電路和數字電路,并可以動態測試電路的性能,幫助學生在理論學習過程中及時印證所學的內容,理解電路的復雜變化工程,達到理論與實踐相結合的目的。

PSpice是由SPICE發展而來的用于微機系列的通用電路分析程序。SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美國加州大學伯克利分校于1972年開發的電路仿真程序。隨后版本不斷更新,功能不斷增強和完善。PSPICE可以對眾多元器件構成的電路進行仿真分析,能進行模擬電路分析、數字電路分析和模擬數字混合電路分析。其主要分析功能包括直流分析、瞬態分析、蒙特卡羅(Monte Carlo)分析和最壞情況(Worst Case)分析等,用它還可以觀察到變量的各種波形數據列表,功能強大[5]。

下圖是PSpice A/D的運行界面,PSpice A/D (included in OrCAD with PSpice v10.5)是一個全功能的模擬與混合信號仿真器,它支持從高頻系統到低功耗IC設計的電路設計。PSpice的仿真工具已和 OrCAD Capture及Concept HDL電路編輯工具整合在一起,讓工程師方便地在單一的環境里建立設計、控制模擬及得到結果。

在電子技術實驗教學中,除了要求學生掌握一些常用儀器的使用方法和參數測量方法外,一般要求學生通過所做實驗進一步掌握有關元器件及電路的各種性能,通過直觀的實驗鞏固所學的理論知識。然而對于復雜電路,學生在短時間內很難把握電路輸出及各種性能指標。由于PSpice的仿真計算精確,利用PSpice仿真軟件進行電子電路的分析驗證幾乎與真實實驗室環境下的實驗調試結果一致。PSpice有文本和圖形兩種輸出方式,有利于學生對電路的全面理解,而且具有完全不耗材和元器件資源、儀器儀表資源豐富及設計調試安全等特點。

三 教學應用實例

1 教學問題

我們結合一個具體的教學實例來對PSpice在模擬電子教學中的應用進行詳細闡述。如圖2a是一個乙類互補對稱功放電路(參照PSpice幫助文檔中功率放大器電路仿真例題及聯系),基于該電路要解決如下問題:

第一,Vi幅值為5V,頻率為1KHz的正弦波。作瞬態分析,觀察輸出Vo形的交越失真。進一步作直流掃描分析,求失真所對應的輸入電壓范圍。

第二,為減小和克服交越失真,在兩基極間加上補償二極管及相應電路,以供給T1和T2兩管一定的正向偏壓,構成甲乙類互補對稱功放電路(圖2b)。再作瞬態分析,觀察輸出Vo交越失真是否消除。

第三,求圖2b的最大輸出電壓范圍。

2 教學過程

在PSpice中可以通過以下步驟來分析該電路:首先進入Schematics主窗口,繪出圖a所示電路,并設置好參數,接著按以下步驟進行解題:

第一,設置瞬態分析(Transient)功能。得瞬態波形如圖2c所示,可看出Vo有交越失真。再設置直流掃描分析(DC Sweep),信號源Vi的掃描范圍為-2V~+2V。得電壓傳輸特性如圖2d所示,由圖中看出,輸入電壓在-0.68V~+0.68V范圍內出現失真。

第二,將電路改成圖2b的形式,重復(1)的步驟,可得電路的瞬態波形和傳輸特性分別如圖2e、2f所示,可看出Vo已無交越失真。

第三,設置直流掃描分析,電壓源Vi的掃描范圍為-10V~+10V。得電壓傳輸特性如圖2g所示,由圖中看出,最大輸出電壓范圍約為-5V~+5V。

3 討論

根據上述教學實例,我們可以看出基于微世界理論的PSpice模擬仿真軟件在輔助教學中可以起到如下作用:

(1)將實驗室引進課堂,提高教學效率

微世界倡導的學習模式是情境式、經驗式、自我調節式的“在做中學”。在有關電子技術的部分教學中,實驗耗時多,實際操作難度大,難以在課堂時間內穿插演示,而人的記憶具有隨時間推移遺忘率增大的特點,如果理論與動手的時間間隔較長,學生的學習效率就會降低。例如在上述“乙類互補對稱功放電路”教學中通常采用分段式教學,論教學和實驗部分分開進行,但這樣會造成知識在傳授過程中的斷點。應用PSpice輔助教學就能直接在課堂上快速、完整的建構出實驗原理圖,并且能夠展現完美的仿真實驗過程,及時顯示實驗結果。

(2)調動學生學習的主觀能動性,培養學生的分析、應用和創新能力

微世界學習環境的出現為學生問題的解決提供了嶄新的平臺,促進學生在學習后將知識遷移到實際環境中,學生可以借助于微世界建立問題空間的模型,通過假設驗證等類似科學家探究問題的方法來解決遇到的問題。例如在該教學實例中,學生可以在PSpice中添加或修改各種元器件以探索解決乙類互補對稱功放電路出現的交越失真問題的方法。它可以加強學生與學習環境的交互,使學生明確問題的性質,進而作出明確的表征,并通過建模調試到反思和總結,在遍遍錯誤和重新尋找解決辦法的反復過程幫助學生解決問題。同時學生還能對問題所涉及的相關知識有更深刻的理解,達到將所學知識融會貫通的目的。

(3)可以恰當運用反例教學,培養學生發現與解決問題的能力,優化教學效果[6]

微世界可以培養學生觀察現象、發現問題、尋找資料、提出假設、設計實驗、執行實驗、驗證結果與討論結果等系統化程序的能力。在傳統電子技術的實驗課中,對實驗時接線的要求非常嚴格,萬一接錯線可能會燒壞元件甚至燒壞儀表,不僅造成實驗材料的浪費而且還有一定的危險性。而將PSpice引入教學后,學生則不必畏首畏尾,可以把電路圖故意接錯,設置短路、斷路、漏電等故障:如在電路中接一指示燈進行故障仿真時會出現指示燈被燒壞或不亮等現象,此時再加上教師的及時解釋和強調,將會給學生留下深刻的印象,從而大大減少實際操作中的線路故障率,節約實驗材料,提高實驗效率,改善和提高學生掌握正確的測量方法和熟練使用儀器方面的能力。PSpice給學生提供了模擬真實情景的問題情境,是學生應用知識、解決問題的一種良好的訓練工具。

四 結語

簡言之,基于微世界理論的PSpice軟件具有逼真再現真實電路并能自行操作的顯著特點,將其作為一種教學媒體和教學環境引入電子技術的課堂可以給學生留下深刻的印象,顯示出傳統教學不可比擬的優勢。它能有效地激發學生的學習興趣和求知欲,激勵學生積極主動的學習思考,從而達到認識事物、啟發思維、激發想象、引導感情的目的,提高了學生分析問題和解決問題的能力,提高了學生實踐和動手能力,培養了學生勇于探索不斷創新的能力,促進了電子技術課堂面貌的革新,使電子技術不再枯燥。但同時也應看到電子實驗培養學生動手能力的重要性,電路的焊接和調試的實際操作是該軟件無法實現的,因此完全依賴微世界而舍棄實際操作是不可取的,在實際教學中必須將兩者合理結合,充分發揮仿真軟件在電子教學中的魅力,達到最佳教學效果。

參考文獻

[1] 張基成.電腦微世界認知學習環境――探索與發現問題之心智工具[J].視聽教育雙月刊,1999,(1):30-39.

[2] 張偉.微世界教育應用探索[J].遠程教育雜志,2003(5):7-10.

[3] 張基成,岳修平,吳明德 等.微世界學習環境[C].第八屆國際電腦輔助教學研討會大會論文,1988.

[4] 何克抗,鄭永柏,謝幼如.教學系統設計[M].北京:北京師范大學出版社,2003.

數字電路分析論文范文3

    論文摘要：電子信息類畢業生就業曾有過耀眼的輝煌，但近幾年來，其就業形勢大不如前。其主要原因有人才市場容量不足的問題，也有畢業生整體就業能力下降的問題。本文從電子信息工程專業學生應具備的專業能力入手，對專業能力實現的幾個層次，改革學生評價體系，全面提升學生素質，增強學生就業能力等方面進行了探索。 

 當前大學生就業是社會關注的熱點，高校就業工作面臨著越來越大的挑戰，如何做到大學生充分就業、合理就業，不僅需要高等學校在就業工作上更新觀念，加強指導，同時還需要大學生對就業問題進一步加深認識、理性思考，切實提高自身的就業能力。大學生就業能力是大學生成功地獲得工作、保持工作以及轉換工作時所具有的能力，是一種與職業相關的綜合能力的組合。大學生就業能力培養不僅是高等教育發展的需要，也是社會經濟發展的需要，具有重要的理論與現實意義。大學畢業生作為勞動力市場上一個特殊勞動供給群體，其就業能力是指大學畢業生在校期間通過專業及相關知識學習、積累，對自身潛能進行開發而獲得的能夠實現自我職業生涯目標、滿足社會需求、實現自我價值的技能和能力。就業能力是一種綜合能力。關于就業能力具體包括一些什么能力，至今仍沒有定論，但總的說來可以劃分為專業能力和非專業能力，本文以電子信息工程專業為例，從本專業應具備的專業能力入手，探索如何提高學生的專業能力，從而提高學生的就業能力。 

一、電子信息工程專業能力 

電子信息工程專業作為新興專業，順應了知識經濟、信息時代的教學、科研和生產發展的需要。但隨著我國經濟和科學技術的快速發展以及開設電子信息專業的院校逐步增多，未來畢業生的就業形勢會更加嚴峻，競爭會更加激烈。畢業生的質量是電子信息專業競爭成敗的關鍵。從培養規格看，本專業學生應具備各方面的能力，由此我們將培養規格中的各種能力進行分類，整理出與之相對應的各門課程，具體分類如下： 

1.工程計算基礎能力。主要包括：數學計算及應用能力、建模能力、時域、頻域分析，主要涉及的課程有：高等數學、大學物理、工程數學、信號與線性系統。 

2.外語應用能力。包括：聽、說、讀、寫能力，本專業英語文獻閱讀能力，主要涉及的課程有：大學英語、eda技術與應用等。 

3.計算機應用能力。主要包括：計算機基礎應用能力、程序的設計能力、典型微機系統的分析和應用能力，主要涉及的課程有：計算機應用基礎、計算機語言、c語言程序設計、eda技術與應用、微機原理與應用、單片機原理與應用、單片機技術及應用綜合訓練。 

4.電子工程基本分析與應用能力。主要包括：常用電子儀器使用能力，電子電路分析、應用能力，單片機應用能力，eda應用能力，閱讀與繪制電氣圖能力。主要涉及的課程有：電裝實習、電氣繪圖與電子cad、電路原理、模擬電子技術基礎、數字電路、電路原理實驗、模擬電子技術實驗、數字電路實驗、單片機原理與應用、eda技術與應用、模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機技術及應用綜合訓練。 

5.電子信息產品的分析、設計、安裝、運行維護等應用能力。主要包括：工業標準的理解能力，電子信息產品分析、方案的理解及初步的設計能力，方案實現和系統測試能力，電子設備維護檢修能力，跟蹤新技術能力。主要涉及的課程有：工程制圖與cad、科技信息檢索、通信電子線路、電視技術、電子測量、家用電器技術實訓、傳感器與檢測技術、計算機網絡與通信、通信電子線路實驗與設計。 

6.專業綜合能力。主要包括：根據實際應用需求，綜合運用所學知識進行電子系統方案設計與實現，創新意識和實踐能力，獲取新知識的能力。主要涉及的課程有：數字電視、家用電器技術實訓、無線電調試中級工實訓與考工、畢業設計。 

7.技術技能能力。主要包括：獲得無線電調試工技術技能能力和考工證書。主要涉及的課程有：測試技術與儀器、大屏幕彩色電視接收機、數字圖像處理、無線電調試高級工實訓與考工。 

  　8.研究與創新能力。主要包括：培養學生獨立思考、探求真理的科學精神，培養學生的創新意識和創業精神，提高學生的科學研究能力，鞏固和擴展學生所學的基礎理論、專業知識和基本技能，提高學生運用理論知識分析、解決問題的實踐能力。主要涉及的課程有：電子應用基本模塊訓練、數字化測量的實踐訓練、常用控制系統的設計實踐、科研實踐、產品開發。 

二、專業能力實現的三個層次 

1.基礎訓練。主要通過課堂實驗、電子工藝實習等環節，訓練學生識別選用電子元器件，使用常用電子儀器儀表，測試簡單電路、掌握焊接安裝工藝等。通過對電子元器件的識別、性能測試和對各種電路性能指標測量，鞏固學生所學電子技術理論知識，學會正確使用儀器儀表和科學測量電路方法，為后續實訓環節打下基礎。 

2.模塊訓練。就是對某一門或幾門課程進行專項實訓，也就是課程設計，目的是提高學生的實踐動手能力，使學生能掌握一些專項技能，積累一些實際電路知識和工程知識。通過以模擬電路、數字電路、單片機電路等為主的實際應用電路的設計、制作安裝、檢測與調試，訓練學生的基本技能，并為后面的綜合訓練做好準備。 

3.綜合訓練。主要采用項目、大型設計競賽、畢業設計等形式。項目主要是在教師指導下，申報校級或院級項目，或是參與教師課題等；大型設計競賽指的是，參加全國大學生電子設計競賽、重慶市盛群杯單片機競賽等；畢業設計是在教師指導下完成最后階段的教學實踐環節。目的是訓練學生綜合運用知識的能力。通過查閱資料、選擇方案、設計電路、制作電路板、安裝調試、撰寫報告等環節，系統地進行電子電路工程實踐訓練，從而進一步提高學生分析問題、解決問題的工程應用能力和創新能力。 

三、改革評價體系，全面提升學生素質，增強就業能力 

目前，各類企、事業單位對畢業生的要求不斷提高，對應聘者的要求不僅僅是專業能力，還包括人際交往、組織協調、溝通、適應、團隊合作、創新等能力。因此，要求學生對自己所學專業的基礎知識牢固掌握的同時，要積極參與社會實踐，將所學知識與社會實踐緊密結合，只有積極參與社會實踐，參加各項活動，才能得到各方面能力的鍛煉。為此，必須改革大學生評價體系，改革以前在評優評先中只看學習成績的做法，增加學生個人素質評價等相關內容，才能全面提升學生素質。如學生個人素質主要包括：基礎文明素質、政治素質與道德修養、社會實踐與調查、科技文化藝術和體育活動、社團活動和社會工作和課外讀書活動等內容。本文以電子信息工程專業為例，就本專業學生應具備的專業能力，以及專業能力的實現的幾個層次進行了探索。為全面提升學生素質，提高就業能力，還應包括人際交往能力、組織協調能力、溝通能力、適應能力、團隊合作能力、創新能力等非專業能力，對如何提高這些非專業能力還有待進一步探索，也期待同行的指點。 

參考文獻： 

[1]高見芳.關于高職電子專業能力的培養探索[j].當代教育論壇，2010，（10）：61-62. 

[2]曲秉春，金喜.在提高大學生就業能力的對策研究[j].經濟縱橫，2009，（9）：43-44. 

[3]鄭太發，李儒俊.關于提升大學生就業能力問題的幾點思考[j].紡織教育，2009，24（4）：72-74. 

數字電路分析論文范文4

關鍵詞：高校教育；數字邏輯設計；平時成績；問卷分析

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0072-02

一、引言

《數字邏輯設計》是國內外電子和計算機類專業學生必修的專業基礎課。該課程在介紹有關數字系統基本知識、基本電路的基礎上，重點討論了數字系統中各種邏輯電路分析與設計方法以及該領域的發展現狀與最新技術。本課程的學習為微機原理及應用、EDA、嵌入式系統設計等課程打下了良好的學習基礎。

數字邏輯設計應用廣泛，實踐性強，期末考試采用筆試方式不能完全反映學生的掌握情況。國外知名大學的相關課程教學中，期末理論考試成績占總成績的比例較低，更注重學習過程中的平時考核。斯坦福大學開設的數字系統I，總共只有36個學時講授數字系統的理論知識，每個學時講授的知識量很大。教師只講授重點、難點內容，更多的內容讓學生課前或課后進行研究型自學；隨著理論知識講解的進度，開設相關的課程實驗6個，最后還有一個綜合實驗；在考核上，期末考試與兩次期中考試，每次占總成績的20%，每次考試考核的內容都不同。加州大學伯克利分校的數字設計課程考核中課后作業占16%（其中8次作業，每次2%）以及一次課程設計占10%。美國密歇根大學的邏輯設計導論課程考核指標包括：6次課后作業占10%，7個實驗項目，2個一小時的中期考試和1個兩小時的期末考試，可見該課程也很重視學生平時的學習過程和工程實踐能力的培養。國內數字電子技術國家級雙語教學示范課程考核環節包括5個部分：期中考試（20%）、期末考試（50%）、英文閱讀和總結（10%）、作業（10%）、項目研究（10%）。我校數字邏輯設計及應用課程的考核方式包括平時成績占30%，期中考試占30%、期末考試占40%。在平時成績中包含課堂練習、平時作業、課程設計和小論文。

針對數字邏輯設計課程的考核方式，筆者在電子科技大學進行數字邏輯設計及應用課程教學的過程中，對6個學院多個專業的學生開展了課程考核方式問卷調查。本次發放問卷470份，收回有效問卷338份。對問卷進行統計分析后發現，目前考核中爭議最大的問題主要集中在平時成績。本文就圍繞問卷中平時成績相關問題進行分析，并討論改進方法。

二、問卷分析

1.平時成績的組成及相應比例問題。數字邏輯課程的考核由平時成績、期中成績和期末成績共同來決定。問卷統計后同學們期望的比例分配是：平時成績占27.5%，期中成績占21.5%，期末成績占51%。相比期中和期末單純的理論筆試為主和一次性的表現，平時成績具有很好的學習過程管理作用。平時成績組成多樣，而且具有反饋功能，因此占有30%的權重是合理的。

針對平時成績的組成部分及比例問題，問卷統計得到的結果是：考勤占26%，課堂練習占11%，課后作業占24%，小論文占9%，隨堂測試占9%，課程設計占23%。其中考勤的比例最高，這也反映出學生的一個心理：只要來上課了就給分，至于聽不聽或者聽多少不重要。如果考勤的考核次數多，在合班上課時會浪費時間，特別是對于學時緊張的課程；如果考勤的考核次數少，又不足以反映學生的出勤情況。

問卷中課堂練習的比例也高于隨堂測試，這說明學生對于學習過程中多次考核的方式不易接受。這個轉變讓過去多年習慣了期末考試一考定論的學生難以適應。而隨堂測試在合班上課的情況下難以組織，測試成績的真實性難以保證。

2.課后作業。在關于作業量的問卷調查中，30%的學生認為平時作業較多或很多；22%的學生遇到不會做的題直接抄別人的或者干脆不做。作業本發下來后28%的學生會及時看對錯，馬上改正；67%的學生有時會看，知道自己錯在哪里但不會修改。

3.課程設計。43%的學生認為課程設計擴展思路，加深認識，對學習有幫助；41%的學生認為課程設計對學習有一定幫助，但是花費精力太大。在課程設計的提交方式中，絕大多數學生都期望是以書面或者電子報告提交，只有13%的學生希望提交設計實物。在課程設計的評價方式中，15%的學生希望對設計報告進行答辯并評分；7%的學生希望現場演示設計實物功能后評分；17%的學生認為搭車現象嚴重，交了就給分；其余61%的學生認為教師可根據設計報告直接打分。部分學生希望表現自己的動手實踐及語言表達能力，而一部分學生希望理解基本設計流程即可。

4.平時成績考核對學習的促進作用。問卷中有7%的學生不確定平時成績考核對自身學習的促進作用，還有20%的學生明確表示平時成績考核沒有促進自己的學習。對認為平時成績考核沒有促進學習的問卷進行分析，大致分為兩種情況：一部分學生具有良好的學習自覺性和優秀的自學能力，平時成績考核干涉了其學習安排；另一部分學生則認為自己按時上課、完成作業，但并沒有得到期望的期中考試成績，因而否定了平時成績考核對自己學習的促進作用。通過對平時成績、期中成績、期末成績的相關系數分析得到：平時成績與期中、期末成績成正相關，其中與期末成績成中度相關。

三、改進方法的探索

針對平時成績的組成及相應比例問題，可以增加課堂練習的比例，一方面反映學生的出勤情況，一方面反映學生當堂的知識吸收情況，對學生的掌握情況有一個反饋，及時調整授課進度以及重難點的講解深度。因此，可以考慮減少平時成績中考勤所占的比例，增大課堂練習比例。平時成績中小論文部分希望鍛煉學生收集資料、分析資料的能力以及書面表達能力，從以往小論文的提交情況不理想，有一小部分學生花了精力去做，但大部分學生的小論文往往是網絡資料的堆砌，格式混亂，條理不清。而完成課程設計及其書面報告的過程也可以鍛煉學生收集資料、分析資料的能力以及書面表達能力，因此可以考慮減少或取消小論文部分，加大課程設計比例。目前的考核方式中，23.5%的學生認為考核模式重筆試、輕實踐，而課程設計是最能體現學生動手實踐能力的。

針對課后作業，授課教師在布置課后作業選題時一定要注意題目的針對性和代表性，適當調整題量。發作業時，當堂評講，評講后利用課堂練習進行鞏固。

針對課程設計，課程設計的選題可以采取課賽結合的方式，學生在完成好的課程設計的同時可以用設計成果參加相關競賽，以此調動他們設計的積極性，進一步感受設計的樂趣。在課程設計的考核方式中可以設定不同的起評分，比如滿分為10，書面報告的成績在6～9之間，而實物提交參加答辯的成績在8～10之間。

四、結論

平時成績一方面促進學生重視學習的過程，激勵學生參與課堂教學；一方面及時反映了學生的學習情況，便于任課教師及時調整教學內容。平時成績的評定更能反映學生的學習態度，合理的評定方法可以促進學生學習的主觀能動性；相應減輕考試壓力可達到更好的學習效果。本文針對數字邏輯課程的平時成績的組成及比例問題調查探討，給出了合理建議。對于課后作業和課程設計的安排上分析了現存的問題，提出了一些改進方法。平時成績的評定作為課程考核方式改革的一部分，在具體實踐中還有待進一步驗證和調整。

參考文獻：

[1]徐瑩雋.基于開放教學模式的數字邏輯電路實驗教學改革[J].電氣電子教學學報，2006，6（64）.

[2]孫琦，常麗東，張麗麗.《數字電路》課程的優化與改革[J].信息通訊，2014，143（273）.

[3]苗晉峰，王爭，常永青.高校課程考核存在的問題與建議[J].教育與職業，2012，21（186）.

數字電路分析論文范文5

關鍵詞：高頻實驗;Multisim;高頻小信號放大器

1.引言

《高頻電子線路》是無線電技術類專業的一門主要技術基礎課，是理論和實踐性都很強的課程。傳統的實驗模式為使用高頻試驗箱，以功能模塊的形式進行實驗。每個或幾個模塊可完成一個驗證性的實驗。模塊內部的電路已經搭建好，不能修改。這樣的高頻實驗箱只能進行驗證性的實驗，大大的限制了學生的創新性。另外，傳統實驗過程中還會遇到元件虛焊或損壞、儀器缺乏、性能不穩定等棘手問題，浪費有限的實驗課時間，影響實驗的正常進行及學生實踐的積極性。

本文首先介紹了Multisim軟件的主要功能及特點，然后具體闡述高頻小信號放大器的軟件仿真研究，最后對高頻小信號放大器的電壓增益、通頻帶、矩形系數等主要技術指標進行分析。

2.Multisim的主要功能及特點

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。可以方便的使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節的這一老大難問題。

利用Multisim強大的仿真功能，在計算機上進行電子線路的實驗，有著它獨特的優勢，它不受時間、地點、設備的限制。通過Multisim的仿真，可使每位學生親自動手動腦進行電路連接、元件參數的選擇、分析各元器件參數變化對電路帶來的影響和作用，通過仿真把理論和實踐結合起來，從而加深學生對電路的認識。

3.高頻小信號放大器的仿真

高頻小信號放大器是通信設備中常用的功能電路。主要實現對微弱的高頻信號進行不失真的放大。若輸入信號為，則輸出電壓，其中為放大器的電壓增益。從信號所含頻譜來看，輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻譜是完全相同的。

3.1以電阻作為負載的高頻小信號放大器

如圖1所示，它是由共發射極組態的晶體管和負載電阻組成。其直流偏置由來實現，為高頻旁路電容，為耦合電容。輸入信號加在晶體管Q1的b、e之間，而放大器的輸出電壓取至Q1的c與e之間。

圖1 負載為電阻的高頻小信號放大器

為了模擬高頻小信號的輸入電壓，本論文中以V1、V2、V3、V4四個交流電壓源串聯模擬，四個電壓源的參數如圖所示。其中V1為待放大的信號，頻率為10.6MHz;V2、V3、V4為干擾信號。仿真后得到的信號波形如圖2所示，

圖2 輸入、輸出波形

由此可見電阻作為負載時沒有濾波作用。為了將有用信號提取出來需要在負載端加入濾波電路，因此常常將LC并聯諧振回路作為放大器的負載，實現帶通濾波。

3.2 LC并聯諧振回路

如圖3所示，根據電路理論可知，并聯諧振回路諧振頻率為，可得MHZ，借助Multisim軟件的的波特測試儀可方便的查看到對應的頻率響應，如圖4所示，改變電阻R2 的阻值為10KΩ，則得到的波特圖如圖5所示，顯然諧振回路的電阻對諧振網絡的濾波效果有很大的影響，電阻越大曲線越尖銳。

圖3 LC并聯諧振回路 圖4 波特圖1

圖5波特圖2

3.3單調諧高頻小信號放大器

將圖3的LC并聯諧振回路作為放大器的負載即在圖1中的電阻R3兩端并聯上一個56pF的電容和一個4?H的電感，即得到單調諧的放大器。同樣的輸入信號，則得到輸出波形如

圖7所示。

圖6 單調諧高頻小信號放大器輸入、輸出波形

3.3.1 電壓增益

從圖6的仿真結果可知：輸入信號依然為多個高頻信號的疊加，有效值為1mV;輸出為10.6MHz的單一頻率信號，有效值為210mV。通過輸入信號和輸出信號的比較可知該電路可以完成選頻功能，根據電壓增益公式，可得，負號說明輸出電壓與輸入電壓極性相反，這一點從圖2中可明顯看出。顯然該電路有選頻放大功能。

3.3.2 通頻帶

通頻帶的定義是放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時所對應的頻帶寬度，常用表示。由圖5可知，增益最大值為0.64，當電壓增益下降到最大值的0.707倍即0.452時對于的頻率為11.1MHz，如圖7所示。由此，可求得MHz。

圖7波特圖3 圖8 波特圖4

3.3.3矩形系數

矩形系數是表征放大器選擇性好壞的一個參量。理想的頻帶放大器的頻率響應曲線應是矩形。但是，實際放大器的頻率響應曲線與矩形有較大的差異。矩形系數用來表示實際曲線形狀接近理想矩形的程度，通常用表示，其定義為。由圖8可知，因而求得，與理論計算值9.99相差不大，都遠大于1。由此可見單調諧回路放大器的諧振曲線與矩形相差較遠，選擇性差。

4.結束語

數字電路分析論文范文6

關鍵詞:鎖相環;電荷泵;壓控振蕩器

Abstract: This paper presents a low noise、low power charge pump phase locked loop which is used as clock generator for USB2.0, The active circuit was implemented in CSM 0.18um CMOS technology. The whole PLL consists of phase/frequency detector、charge pump、loop filter、voltage control oscillator and frequency divider. Simulation result shows that, when output frequency is 480MHz, PLL peak to peak jitter is only 5.01ps and power consume is only 8.3mW.

Keywords: low noise;charge pump;VCO

1緒論

隨著微電子技術的發展,微處理器等系統主頻的不斷提高,通信速度的不斷提高,系統對時鐘生成恢復電路的要求越來越高,計算機需要處理的數據越來越多。接口,作為計算機與外設數據交換的通道,傳輸速度的要求隨著數據量的增加而不斷提高。在市場的推動下,USB 2.0 接口因為其高速和熱插拔特性在現代消費類電子接口技術上有著廣泛的應用。根據接收的數據恢復數據和時鐘,提供給數字系統一個精準的一個低抖動、與工藝無關數據時鐘在數據接收部分非常關鍵,因此對鎖相環電路的研究和設計也就具有了更加重要的意義。

由于電荷泵鎖相環具有頻率獲取能力、理論上無限大的頻率牽引范圍和零靜態相位誤差,因此電荷泵鎖相環成為了現代最流行的鎖相環結構[1]。圖1-1為本篇論文的鎖相環的整體結構框圖,它主要包含三個基本部件: 鑒相\鑒頻器(Phase\Frequency Detector,PFD )、環路濾波器(Loop Filter,LPF)和壓控振蕩器(Voltage Controlled Oscillator,VCO )。另外,為了實現頻率倍增,在鎖相環反饋回路中加入了一個分頻器,把輸出頻率分頻后與輸入參考頻率比較。另外,USB 2.0所要求的時鐘占空比為50%,所以需要在VCO的輸出加一個輸出占空比為50%的轉換電路。

輸出頻率為Fout =NFref =F0 +vcKvco,其中Fref 是輸入頻率,F0 是壓控振蕩器的中心頻率,Kvco是壓控振蕩器的增益。本文首先對鎖相環的數學模型進行了理論推導,然后根據理論對鎖相環的各個子模塊電路進行了設計,并給出了整個鎖相環的仿真結構,最后給出結論。

2鎖相環的數學模型

鎖相環是一個非線性系統[2],但是,如果鎖相環處于鎖定狀態時,我們可以用線性模型來分析它。鎖相環處于鎖定狀態是指由鑒相\鑒頻器產生的相位誤差信號Ve為一個固定的值。這時,輸出信號和輸入參考信號的頻率完全相等;如果PLL用作一個頻率合成器,那輸出頻率就是輸入頻率的N倍。圖2是一個基本的PLL線性模型圖。在這節中我們將一步一步推導出鎖相環的閉環增益H(S),并由此得到鎖相環兩個重要的參數:固有頻率ωn和阻尼系數ξ。

在鎖相環內部,鑒相\鑒頻器產生的相位誤差信號V是由輸入參考相位θ和反饋相位θ的差,乘上鑒相\鑒頻器的增益K得到的:

V(S)=K [θ(S)-θ(S)]=Kθ(S)

這個相位誤差電壓通過環路濾波器產生了VCO的控制電壓:

V(S)=V(S)F(S)

VCO的工作就像一個理想的積分器,它的傳輸函數是,則輸出相位可以表示為

θ(S)=

輸出相位被反饋,并通過一個N分頻的環路分頻器,產生了反饋相位θ:

θ(S)=

由此便可以得出鎖相環的傳輸函數H(S)

H(S)==(1)

鎖相環的傳輸函數具有低通特性。這意味著如果輸入參考相位變化非常緩慢,輸出相位將跟蹤它的變化。

本文中鎖相環采用如圖3所示的環路濾波器,這是一個二階濾波器。但C1的作用只是防止V的紋波干擾,它的取值一般為C2的1/10。由于這個原因,這個環路濾波器可以看作一階濾波器,它的傳輸函數(S)可表示為:

F(S)=R+

代入式(1)中,得到:

H(S)=

=N (2)

由上式可以得出鎖相環兩個重要的參數:固有頻率ω和阻尼系數ξ

ω= (3)

ξ= (4)

固有頻率ω和阻尼系數ξ是鎖相環系統級設計中兩個關鍵的參數。使用S域坐標可以方便地說明它們的意義[3]。

我們可以看到,極點以θ=sin-1ξ的角度距離原點ω。阻尼系數ξ是穩定性的量度。如果ξ等于零,則極點位于虛軸上,系統將以ω的頻率穩態振蕩。當ξ增大,極點會移向左半平面,系統也因此變得穩定。在這種情況下,系統的脈沖響應是一個以ω頻率的阻尼振蕩。阻尼系數ξ越大,系統越穩定,但系統的穩態時間也越長。為了在兩者之間折中,我們取ξ==0.707。

固有頻率和阻尼系數同樣影響到鎖相環的環路帶寬。鎖相環的3-dB帶寬為[4]:

ω=ω

其中,α等于:

α=2ξ+1-4ξ-

在整個鎖相環中,壓控振蕩器是最大噪聲源,而且它的噪聲具有高通特性。為了抑制VCO噪聲,一般將鎖相環的3-dB帶寬選取得稍大一些。在本論文中,鎖相環的3-dB帶寬等于1 MHz。固有頻率ω和阻尼系數ξ這兩個參數確定下來后,我們可以由它們代入式(3)(4)解出環路濾波器的參數C1、C2、R2。

3子模塊設計

3.1 鑒頻鑒相器(PFD)、電荷泵(CP)、環路濾波器(LPF)的設計

圖5所示的電路圖包括了鑒頻鑒相器(PFD)、電荷泵(CP)和環路濾波器(LPF)。本文采用的VCO隨著控制電壓的升高,頻率是降低的。故在電荷泵中,dn信號為高時,環路濾波器中的電容放電,使控制電壓下降,VCO頻率升高;而up控制上面的開關,當其有效時,環路濾波器中的電容充電,VCO頻率降低。

在電荷泵的電路設計中,由于模擬電路采用的電源電壓為3.3 V,因此采用共源共柵的電流鏡來減小Icharge和Idischarge之間的失配。同時,為了降低時鐘饋通效應,以及開關管m0、m1、m6、m7的溝道電荷注入效應,在電路中增加開關管m2、m3、m4、m5,并且開關管m0、m1、m6、m7選用最小的溝道長度,在其滿足通過電流源的電流的條件下寬長比盡可能小。采用單位增益放大器使得Vc與節點C的電壓保持一定,從而降低Vc和節點A,B的電荷分享效應。

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3.2 壓控振蕩器(VCO)

現代CMOS工藝中,環型振蕩器應用廣泛,而且偶數級延時單元構成的環型振蕩器可以方便地產生同相和正交相輸出信號,不需要多相濾波器等后續處理電路[5]。所以本文采用四級延遲單元組成的環形振蕩器,并且用控制電壓Vc控制延遲單元的延遲時間,如圖6所示。

鎖相環結構中,產生相位噪聲的最主要模塊是VCO,所以VCO必須對電源電壓和襯底噪聲不敏感,差分緩沖級(Differential Buffer Stage)延遲單元正好可以滿足這個要求,每個延遲單元包含一組源極耦合的差分對,其負載由柵漏短接的PMOS管和用VBP偏置的同樣尺寸的兩個PMOS管并聯組成。通過改變的大小可以改變延遲單元負載阻抗的VBP大小,從而改變了延遲單元的延時。

采用單個MOS管作為延遲單元的可調電阻負載,負載一般都是非線性的,非線性負載會將共模噪聲轉變為差模噪聲,從而影響到延遲時間。而圖6中延遲單元的負載為兩個MOS管并聯組成,其電流電壓特性關于電壓擺幅的中點對稱,由于其具有對稱性,雖然也是非線性的,可將一階耦合項消除掉,只留下高階項,從而較大程度上可以減小電源上的共模噪聲所引起的抖動。

另外,為了降低電源電壓噪聲對環形振蕩器的影響,本文采用負反饋的動態偏置方式來對延遲單元進行偏置,如圖6所示。該偏置電路由一個運放和兩個半鏡像電路組成,由運放輸出產生的VBN動態地調整流過鏡像電路和延遲單元的電流,直到VA、VBP和Vc相等,負反饋有效地提高了電流源的輸出阻抗,使其電流和電源電壓和襯底電壓無關。同時,由于采用了自偏置技術,此延遲單元對電源噪聲和襯底噪聲不敏感,且不需要額外的帶隙基準來對運放和延遲單元進行偏置。

3.3 50%占空比轉換電路

USB 2.0所要求的時鐘占空比為50%,需要在VCO的輸出加一個輸出占空比為50%的轉換電路。傳統的做法是在VCO的輸出加一個2分頻器電路[6]。采用該種方法將使VCO的工作頻率是輸出頻率的兩倍,這將限制最大的輸出頻率。為此,本論文采用一個雙端變單端的轉換電路,該電路同樣能輸出一個占空比為50%的方波,而且VCO的工作頻率無需是輸出頻率的兩倍。電路如圖7所示,它包括兩個反相NMOS差分對放大器、兩個PMOS共源放大器和一個NMOS電流鏡。由于兩個NMOS差分對的電流和VCO延遲單元的偏置電流一樣,所以該NMOS差分對放大器能夠準確地接收VCO延遲單元輸出的共模電壓,NMOS差分對放大器對信號進行放大并給PMOS共源放大器提供一個直流偏置電壓,PMOS共源放大器再對信號進行放大并通過一個NMOS電流鏡轉換成單端輸出,實現雙端轉單端的功能,并且輸出占空比為50%。

4整體仿真結果

在前文子電路分析與設計的基礎上,采用CSM 0.18μm CMOS模型對整體電路進行了仿真。其中,輸入參考頻率Fref =12 MHz,分頻器N = 40,輸出頻率為12MHz*40 = 480 MHz。圖8為鎖相環版圖和輸出抖動圖,從圖中看到,在鎖相環輸出頻率為480 MHz時,峰峰抖動是5.01 ps。整個芯片中模擬電路用3.3 V供電,數字電路用1.2 V供電,功耗僅為 8.3 mW。

5總結

本文以“自頂而下”的方法設計了一款480 MHz、用于USB 2.0的時鐘產生功能的、低噪聲、低功耗CMOS鎖相環。本文首先從鎖相環的數學模型入手,縝密地推導出了鎖相環的傳輸函數和兩個對鎖相環性能有巨大影響的參數:固有頻率ωn和阻尼系數ξ;接著詳細分析了構成鎖相環的各個子電路:鑒頻/鑒相器、電荷泵、壓控振蕩器等。最后將整個鎖相環進行了整體仿真。仿真結果表明,在輸出頻率為480 MHz時,峰峰值抖動僅為5.01 ps,功耗僅為8.3 mW。設計完全可以滿足USB 2.0時鐘的要求。

參考文獻

[1]Behzad Razavi, “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, McGraw-Hill Higher Education, 2001.

[2] F. M. Gardner, Phaselock Techniques, 2nd Edition. John Wiley & Sons, New York, NY 1979.

[3] G. F. Franklin, J. D. Powell, and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, 3rd Edition. Addison-Wesley, Reading, MA 1994.

[4] U. L. Rohde, Microwave and Wireless Synthesizers: Theory and Applications.John Wiley & Sons, New York, NY 1997.

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