高低頻電路設計與制作精選(九篇)

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第1篇：高低頻電路設計與制作范文

【關鍵詞】直接數字式頻率合成器；AD9835；低頻掃頻儀；發射機

1.引言

直接數字式頻率合成器(Direct Digi-tal Synthesizer，DDS)是通過相位累加、查表輸出直接合成所需波形的技術。DDS技術具有頻率分辨率高、頻率切換速度快和頻率切換時相位連續等優點，被廣泛應用于掃頻儀、函數信號發生器、雷達系統、通信系統中。本文將介紹一種用ADI公司DDS芯片AD9835實現100Hz～10MHz掃頻儀發射機設計的方案。

2.DDS技術原理

正弦波的幅度根據以下公式變化：

(1)

其變化是非線性的，不易于產生。然而，角度變化是線性的，即相位在單位時間內變化一個固定量。角度變化規律與頻率的關系為：

(2)

如圖1所示。

由于相位隨時間線性變化，在給定時間內相位變化為：

(3)

從而有

(4)

此處為參考時鐘頻率周期，即：，代入式(4)中可以得到

(5)

如圖2所示，DDS芯片一般內部包含相位累加器、正弦表和輸出數模轉換器(DAC)，核心是相位累加器。相位累加器以循環計數的形式從0～計數，由主時鐘驅動。相位累加器計數值為相位值經查表轉換為幅度值送入DAC輸出對應幅度。設相位累加器為N位，則：

(6)

所以DDS的輸出頻率為：

(7)

式中：f為輸出信號頻率，，為參考時鐘。通過設置頻率字即可控制輸出頻率，當時，輸出頻率最低，即頻率分辨率：

(8)

最高頻率理論上由奈奎斯特抽樣定理決定：

(9)

實際器件最大頻率只能做到參考時鐘的40%左右。

3.AD9835介紹

AD9835是ADI公司生產的一款50MHz直接數字頻率合成器、波形發生器。在單個CMOS芯片內集成了32位相位累加器、余弦表和10位電流DAC。提供相位調制和頻率調制兩種調制能力，最高支持50MHz時鐘頻率。

該芯片由5V單電源供電，工作功耗僅200mW，具有關斷功能，用戶可使用一個關斷位在不用時關斷AD9835，將功耗降低至1.75mW。AD9835頻率控制精度可達40億分之一，在50MHz最大時鐘頻率下可以實現0.012Hz頻率精確度。

AD9835內部含兩個頻率寄存器、四個相位寄存器，輸出頻率和相位可以由程序選擇、也可以由引腳電平高低選擇來自哪個寄存器，因而很適合調制應用，如FSK、PSK等。該芯片同時具有低功耗特性，可用于信號發生器應用，如低頻信號發生器、本振等。AD9835的控制接口為三線串行接口，一個寫入周期寫入16位數據，采用外部寫入時鐘，寫入時鐘最高20MHz，常與DSP、單片機等控制器連接。

高頻掃頻儀的上限可以到幾個GHz，但下限往往不能太低，通常在10kHz左右。在音頻器件測試中，往往需要測到10kHz以下。因而需要很窄的掃頻帶寬和很小的頻率間隔。AD9835的低成本、低功耗、高精度特性剛好適合這種需求。

4.發射機電路設計

本發射機能夠實現100Hz掃頻帶寬下100個點掃頻，即精確到1Hz。輸出幅度在50Ω負載上1mVrms-1Vrms可調。電路整體結構如圖3所示。

(1)AD9835芯片電路設計。

本發射機中，AD9835電路如圖4所示。

掃頻儀發射機的設計中，最重要的就是幅頻特性要平坦。否則，測得的濾波器網絡幅頻特性就不是實際器件的反映。DDS的一個特性就是輸出幅度隨頻率增大而明顯下降。在高頻DDS，如AD9854等，中設計了專門彌補這一下降的反辛格濾波器。此處我們要得到的頻率并不很高，但也有衰減。所以，在AD9835的第一引腳，即FSADJ，接到DAC進行微調幅。

(2)低通濾波器設計。

DDS的另一個特性是輸出雜散大，必須在輸出端加濾波器來抑制時鐘信號。DDS的輸出端濾波器一般用下降陡峭的橢圓濾波器，但橢圓濾波器通帶內有起伏，巴特沃斯濾波器通帶平坦，但下降較慢。為了實現通帶平坦的特性，同時保證有效抑制時鐘信號，我們采用200Ω匹配的高階巴特沃斯濾波器。

需要注意的是AD9835為單端輸出，需要采用交流耦合。

(3)放大、衰減電路設計

發射機要實現1mVrms-1Vrms的幅度可調，必須有增益可調電路。為了保證信號最好的信噪比，我們采用先放大，后衰減的方法。電路的可調幅度必須大于60dB。我們作如下設計，通過AD9835的第一引腳實現10dB任意可調，濾波器端輸出經過兩級放大器放大到1Vrms，末級放大器要用功放，功放出來的信號進入10dB步進的50dB可調衰減器輸出。

(4)發射機PCB中的接地與布局

由于采用了DDS芯片，發射機中既有模擬部分，也有數字部分。在進行PCB制圖時需注意模擬地(AGND)、數字地(DGND)的隔離，然而模擬地、數字地又必須接到一起。一種常見的隔離技術是采用單點接地，即模擬地、數字地僅在一點連到一起。如果PCB中僅AD9835芯片需要區分AGND與DGND，則兩地的連接點最好設在離AD9835的AGND、DGND引腳處。

在AD9835芯片下面不能走數字信號線，因為數字信號線會使噪聲耦合到輸出信號中。電源引線應盡量粗，減小壓降和電源波動。50MHz時鐘信號需用數字地敷銅包圍，減小耦合到模擬電路中的噪聲強度。頂層和底層走線最好互相垂直，這樣可以減小兩層信號線間的信號耦合。發射機最好采用四層板，其中一層為大面積連續地層，雙面板也能用，但必須合理布線且保留盡可能大面積的底層地。DDS芯片、運放芯片的電源引腳附近必須加0.1uF左右小電容耦合到地，AVDD與AGND耦合，DVDD與DGND耦合。

參考文獻

[1]AD9835數據手冊.Analog Devices.

[2]Walter G.Jung,OP AMP APPLICATIONS.Analog Devices.

[3]王曉元.掃頻儀的原理與維修[M].北京:人民郵電出版社,1985.

作者簡介：

第2篇：高低頻電路設計與制作范文

【關鍵詞】2700kHz 寬帶 石英晶體 濾波器

1 2700kHz石英晶體濾波器主要技術指標

2700kHz石英晶體濾波器主要技術指標 見表1。

2 濾波器的設計

通過對該產品主要技術指標和結構分析，屬分立式晶體濾波器，其特點是中心頻率低、通帶寬度要求嚴、阻帶寬度窄、通帶波動范圍小、阻帶衰減抑制高、中心頻率偏差小、端口阻抗阻值低、溫度范圍寬。

根據該濾波器的特性要求，首先依賴于滿足技術要求的元件的可實現性。窄帶晶體濾波器可獲得的最大帶寬主要決定于晶體諧振器的電容比，因此帶寬受到限制。對于2700kHz晶體濾波器的實現主要取決于晶體元件的制造技術和濾波器的線路設計。采用不等量參數相同節設計法，濾波器所獲得的相對帶寬范圍比較大，從0.3%～1%均采用此方法。針對以上情況試驗最后確定該產品采用不等量參數相同節、一臂兩晶體三節六極點線路形式，共12支晶體。

2.1 電路的選擇

依據濾波器要求的帶寬，需采用相同節不等量參數電路，即在一節濾波器電路里選用的晶體諧振器的參數不相同，按照理論設計兩種晶體諧振器的參數呈倍數關系，圖1為設計的電路圖。

2.2 晶體諧振器的設計

由于采用一臂兩晶體三節六極點線路形式，共12支晶體。根據以往的設計經驗、主要技術指標、濾波器的結構和體積。選擇厚度切變的AT切型，依據工作溫度的要求選擇35°05'的切角，石英晶片選用圓形片尺寸為Φ8.65 ，采用2種電極尺寸Φe= 3.5mm和Φe= 7.0mm

2.2.1 方案確定

由于該產品體積小、溫度范圍寬、頻率穩定性要求高，給制作工作帶來了很大的難度，根據主要技術指標，結合設計原理、濾波器工作原理、電路設計、結構設計及可靠性設計等方面要求及以往的設計經驗，最終確定的設計方案如下：

a.晶片選用厚度切變的AT切型，35°05'的切角；

b.采用一臂兩晶體三節六極點線路形式，共12支晶體；

c.合理安排線路布局，采用電容輸入方法，隔離外部電路的干擾，控制濾波器衰減幅度。

2.2.2 晶體諧振器的頻率確定

寬帶晶體濾波器來說，通帶帶寬于晶體諧振器的等效電感和等效電容有很大關系，為了獲得盡量寬的通帶寬度，要使得晶體諧振器有盡量寬串并聯頻率間隔和盡量大的等效電容。大的等效電容需增大被銀電極直徑，但受矩形系數和阻帶衰減的限制，因此，在選定的電極直徑情況下，獲取盡量大的等效電容和小等效電阻。晶體濾波器的帶外寄生不能完全抑制掉，因此，要抑制晶體諧振器的寄生。

2700kHz晶片選用圓形倒邊片，因為圓形片單頻性好，寄生振動少。圓形倒邊晶片，其串并聯頻率間隔為，。要獲得最大的串并聯頻率間隔，需選取合適的滾筒進行倒邊，晶體諧振器的參數見表2。

2.3 濾波器調試

調整電容和變量器初級線圈的匝數，觀察網絡分析儀顯示屏上濾波器的衰減曲線并測試數據，使特性曲線達到最佳狀態。主要質量問題：波動超差、阻帶衰減達不到要求。

原因分析：該濾波器高低溫波動大于2.5dB，常溫情況下阻帶衰減難以達到技術要求。經過實驗和對問題的分析，制定相應的解決方法。

（1）低頻石英晶體元件參數變化引起波動幅值變化。

溫度實驗時，通帶波動大于2.5dB，通過分析和實驗對晶片的切角及誤差，誤差進修正，修正后的切角為35 ?05′±1′，工作溫度范圍內的頻率溫度系數≤35ppm，對晶體諧振器參數進行優選，在裝配時，選擇晶體諧振器等效電容、等效電阻、頻率等參數相近的裝配。

（2）濾波器的分布電容控制難度大，影響阻帶衰減。

由于體積的限制，元件的排線較為擁擠，分布電容較大，對濾波器的調試產生較大的影響，通過合理安排線路布局，調整濾波器衰減幅度。

（3）繞制電感線圈采用的是鐵氧體環形磁芯，其溫度系數對濾波器特性產生影響。

在差接橋型寬帶晶體濾波器中，影響濾波特性溫度穩定性的，則主要是電感線圈和電容器的溫度穩定性，鐵氧體環形磁芯其導磁率隨溫度變化而發生改變，通過對鐵氧體環形磁芯批次進行篩選，挑選與晶體諧振器和電容溫度系數相匹配的鐵氧體環形磁芯，繞制的電感線圈滿足濾波器的溫度特性要求。

3 濾波器的測試

按照上述設計方案，通過濾波器的裝配、高低溫篩選、老化、封裝。經測試濾波器符合技術指標要求。其測試結果見表3。

從測試數據可以看出，測試結果滿足技術指標的要求。

通過此次濾波器的設計和制作，在晶體濾波器的理論上對不等量參數相同節的設計方法有了更深的認識，在濾波器的調試中，高低溫工作狀態是制作中的重點。不等量參數相同節晶體濾波器電路是寬帶濾波器較好的設計方法，對其他頻率段也進行了嘗試，獲得了滿意的結果。

參考文獻

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[3]周浩中等.帶寬晶體濾波器的實現方法[J].壓電晶體技術，1997（01）.

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[5]李忠誠.現代晶體濾波器設計[M].北京：國防工業出版社，1981，227.

第3篇：高低頻電路設計與制作范文

3.大連理工大學 電子信息與電氣工程學部， 遼寧，大連116024; 4.大連理工大學 土木工程學院， 遼寧 大連116024)

摘要：給出了將無線傳感技術用于低頻結構振動檢測，以判定其結構壽命和損傷情況的無線振動檢測系統的設計方法。提出了系統的總體架構；分析了加速度傳感器的選取方法，從而完成了無線傳感節點與基站的設計；并用實驗驗證了無線檢測系統的低頻特性。結果表明：這一種低頻無線振動檢測系統具有良好的低頻性能，且無線節點無需布線、方便安裝，十分適合應用在低頻結構物的振動檢測中，具有很好的應用前景。

關鍵詞：低頻結構； 振動檢測； 加速度； 無線傳感節點； 基站

中圖分類號：TN99文獻標識碼：A

文章編號：20951302(2011)04003704

Development and Experiment of the Wireless Lowfrequency Vibration Detection System 

LI Zhirui1, YU Yan1, ZHOU Lei2 ZHANG Chuanjie2, WANG Jie3, OU Jinping4

(1.School of Electronic Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;

2. Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300451, China;

3. Faculty of Electronic Information and Electrical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;

4. School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

Abstract： Vibration detection is an effective means to determine the injuries and remaining life of such lowfrequency structures as offshore platform. This paper presents a wireless lowfrequency vibration detection system based on wireless sensor technology. Firstly, the architecture of overall system is proposed, secondly, the lowfrequency acceleration sensor is selected, and then wireless sensor node and base station are integrated; finally, an experiment is conducted to verify the system′s low frequency characteristics. The experimental results show that the wireless lowfrequency vibration detection system has a satisfactory lowfrequency performance, and wireless sensor nodes need no cabling and are easy to install, therefore it is suitable to be applied to lowfrequency structures with a wide application foreground and practical value.

Keywords： lowfrequency structures; vibration detection; acceleration; wireless sensor node; base station



收稿日期：20110325

基金項目：國家863項目“基于振動檢測的現役海洋平臺結構安全評估技術研究”(2008AA092701)的資助。

0引言

大型土木工程結構(如海洋平臺、大壩、懸索橋等)在其服役期間，往往會受到各種環境荷載的共同作用而產生各種形式的振動，這些振動一般以低頻為主，是一類低頻結構物。一般地說，低頻振動是指頻率在5~10 Hz以下的振動,由于其振動加速度值不大，對人的直觀感受影響較小，因而常常被人們忽略［1］。但是，對于這些大型工程結構而言，長期持續的振動卻會影響結構的正常運行以及結構物的強度與壽命，嚴重的還會對結構造成損壞。因此，對這些大型結構進行無損振動檢測，確保其工作的安全性、可靠性是一個重要的研究課題。

振動檢測的基本原理是利用傳感器提取結構物的振動信號，通過智能算法對振動數據進行分析處理，最后獲知結構的損傷情況以采取相應的措施［2］。目前對結構的無損振動檢測，主要是測量加速度參量，再經過一次或兩次積分得到速度或位移參量。因此，基本的工作就是對結構振動數據的采集，即對加速度信號的獲取。因此，低頻加速度傳感器的選取是測量精度高低的關鍵。

傳統的振動檢測多采用有線的方式測量振動數據，并進行分析、處理與判斷。但是，對于大型土木結構而言，有線方式存在難以布線、耗資巨大、后期維護困難等問題［3］。隨著無線傳感技術的發展，用無線代替有線進行數據傳輸更為方便和快捷。

本文運用基于ZigBee的無線星型網絡結構來進行設計，并在分析選用低頻加速度傳感器的基礎上，采用模塊化方法制作無線傳感節點與基站，最后通過實驗對無線振動檢測系統的低頻特性進行驗證。

1無線振動檢測系統架構

無線振動檢測系統實際上就是現有的無線傳感網絡技術在振動檢測領域的一種應用。無線傳感器網絡(WSN)是隨著傳感器技術、無線通信技術等發展起來的一門新型交叉學科。它由放置在監測環境內的大量微型傳感器節點組成，這些傳感器節點集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊，它們通過無線信道相連，自組織地構成網絡系統［4］。一般來講，整個系統可分為數據采集部分、數據傳輸部分和數據處理部分。無線振動檢測系統的架構如圖1所示。

圖1無線振動檢測系統架構圖

本研究選用星型網絡拓撲結構來進行設計，它由一個基站和多個無線傳感節點組成。基站作為中央節點，主要負責對網絡中的各傳感節點發送響應指令，接收各傳感節點傳送數據并對數據進行后期處理；各傳感節點用來響應基站指令并對振動信號進行采集，最后將振動數據以無線數據包的形式發給基站。

2無線傳感節點的設計

無線傳感節點是無線振動檢測系統的重要組成部分，它是利用現有的MEMS技術和嵌入式技術器件集成起來的。節點采用模塊化的設計方式［5］，由超低頻加速度傳感器、傳感器接口單元、微處理器、無線模塊、存儲器、電源管理模塊等部分組成。圖2所示是無線傳感節點的組成框圖。

2.1加速度傳感器的選取

超低頻振動信號檢測屬于弱信號檢測范疇，對加速度傳感器的低頻特性、靈敏度等要求較高。由于振動頻率低, 一般傳感器的機械固有頻率難以達到，可能導致在測量時，傳感器的信噪比低,輸出信號極其微弱, 完全“淹沒”在噪聲中而難以拾取。因此，低頻加速度傳感器的選取是一個關鍵，其性能優劣直接影響到被測信號的精度與有效性。

圖2無線傳感節點模塊圖

經過比較，本設計選取力平衡傳感器作為低頻振動加速度信號的拾取單元。力平衡式加速度傳感器一般先將被測量轉換成力或力矩，然后用反饋力調節平衡系統的閉環傳感器。它的設計是通過激勵信號調制、解調，加入力反饋進行電壓輸出進行的。輸出電壓的大小與電容極板運動位移成正比，而電容極板的位移量與傳感器外殼體運動的加速度成正比。因此，電容中間極板的輸出電壓所對應的就是傳感器殼體的運動加速度［6］。

力平衡加速度傳感器目前主要應用于超低頻和低加速度的測量，同時具有動態范圍大、測量精度高等特點。

2.2無線傳感節點硬件電路

加速度傳感器與傳感器接口單元配合使用可構成數據采集單元。傳感器接口單元則由多路選擇器(MUX)與模數轉換器(ADC)構成，多路選擇器用于加速度通道的選取，模數轉換器用于實現模擬量(電壓信號)到數字量的A/D轉換。

微處理單元(MCU)可選用TI公司的高性能16位微處理器MSP430F5438，該處理器具有良好的低功耗特性，可滿足無線傳感節點低功耗和快速數據處理的設計要求；存儲單元選用NAND型大容量Flash存儲器，該存儲器具有體積小、存儲容量大等特點，可滿足對大量振動數據的緩存處理要求。

無線傳感節點選用具有安全、可靠、可充電的集成+24 V鋰電池進行供電。由于傳感節點各模塊單元所需電壓不盡相同(需要±15 V、±12 V、+3.3 V電壓)。為了獲得各模塊所需電壓以及減少電壓紋波影響，電源電路設計采用兩級變換結構。第一級采用DC/DC芯片實現+24 V到±15 V以及+3.3 V的變換，第二級采用LDO芯片實現±15 V到±12 V的變換。

2.3無線模塊設計

無線模塊用于數據的無線交互，實現傳感節點與基站間的數據無線傳輸。本文采用基于ZigBee無線通信協議的芯片進行設計。ZigBee是工作在ISM(工業科學醫療)頻段的專注于低功耗、低成本、低速率的短距離無線網絡通信技術。

無線模塊由無線射頻芯片CC2520與放大前端CC2591及其電路組成。CC2520是TI公司符合IEEE 802.15.4標準規范的第二代ZigBee低功耗射頻收發器，工作于2.4 GHz的ISM免許可證頻段。CC2591是一種工作在2.4 GHz的射頻放大器，能夠提高無線信號的發射功率和接收靈敏度，增加無線信號的強度和傳輸距離［7］。

3基站

基站可由無線模塊、串口服務器、PC機以及嵌入式采集軟件構成。無線模塊主要用于與無線傳感節點的數據交互，通常由一個控制端和多個通信端組成。控制端用于向各傳感節點發送指令，建立通信網絡；通信端用于接收傳感節點發送過來的振動數據包。由于振動數據量比較大，無線通信采用的是點對點的通信方式，即一個無線傳感節點對應一個通信端。

無線模塊與PC機通過串口方式相連。目前,通過PC機的RS 232串行接口與外部設備進行通訊,是許多測控系統中常用的一種通信解決方案。但是，隨著計算機技術的發展，PC機上預留的串口越來越少，有些更是沒有串口，無法滿足本設計對串口的需求，需要進行擴展。本設計選用USB型串口服務器，它可以把串口接收的數據以USB的方式傳送到PC機中，而且具有靈活、簡單、方便、快捷等優點。

PC機中嵌入的智能采集軟件主要完成端口配置，同時完成發送指令、建立網絡，接收數據包，對數據進行分析處理等功能。通常由基本設置、實時采集、歷史波形查看、數據導出、數據分析等模塊組成。

4實驗與數據分析

設計一個單擺實驗裝置可進行低頻振動實驗。由單擺的周期公式T=2πl/g可以看出，擺長不同，則周期(頻率)不同。同此可見，控制擺長就可以得到我們所需要的低頻信號。

雙線擺低頻振動實驗方案圖與實驗現場圖分別如圖3和圖4所示。

圖3單擺實驗方案框圖

圖4單擺實驗實物圖

將有線加速度傳感器與無線加速度傳感器共同放置在單擺裝置的吊籃中心位置處，并用強磁鐵緊緊固定，有線傳感器與NI的采集儀(PXI-4472)相連進行振動信號采集。無線傳感器與無線傳感節點相連，并通過與基站的無線交互，可實現振動信號的提取。

實驗中，可對單擺進行激勵以使其擺動，并盡量控制振幅，使其在擺角＜5°的小振幅下做阻尼擺動。然后用無線與有線同步采集，采集頻率均為100 Hz。利用Matlab對數據進行處理，再比較有線與無線的時域與頻域波形。設置擺長為0.9 m和2.2 m進行實驗的時域與頻域分析圖如圖5與圖6所示。

通過時域圖可以看出，無線與有線波形基本吻合，頻域方面對一階頻率進行差別計算，差別=(實測結果-單擺固有頻率)/單擺固有頻率，單位為%。表1和表2所列分別是0.9 m和2.2 m擺長時，無線與有線的頻率比較，由表1與表2可見，其差別很小，均在可控范圍內。也可對無線與有線的相對誤差進行計算，0.9 m時的相對誤差為Ef=|fwireless-fwire|/fwire≈0.39%；2.2 m時的相對誤差為Ef=|fwireless-fwire|/fwire≈1.19%。實驗結果比較好的反映了單擺的低頻振動特性。另外，無線傳輸誤差較大的原因是存在數據丟失的問題，也是下一步將進行改進的課題。

圖50.9m擺長時域與頻域分析

圖62.2 m擺長時域與頻域分析

表1無線與有線頻率比較(0.9m擺長)

無線有線固有頻率

1st0.5290.5270.525

差別0.760.38

[LL]

表2無線與有線頻率比較(2.2 m擺長)

無線有線固有頻率

1st0.3410.3370.336

差別1.490.30



從圖形和誤差分析可以看出，無線低頻檢測系統能很好地反映低頻信號的振動情況，低頻性能良好、無線傳輸可靠，適合應用于低頻結構的振動測試當中。

5結論

本文針對低頻結構的振動檢測，結合無線傳感技術，給出了一種無線低頻振動檢測系統的設計方法。該系統集成了低頻加速度傳感器、無線傳感節點、基站等裝置。為驗證該系統的低頻性能，本文還給出了單擺實驗裝置。實驗結果表明，本系統適合應用在低頻結構的振動檢測中。所設計的無線傳感節點具有低功耗、無需布線、可超低頻測量等特點，本設計與基站配合構成的檢測系統為低頻結構振動檢測提供了一種新方法，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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［7］Texas Instruments. CC2520 Datasheet［EB/OL］. 省略, 2009.

第4篇：高低頻電路設計與制作范文

電子信息工程技術專業是電子信息技術與計算機技術發展的產物，是電子技術和信息技術方面較寬口徑專業。電子信息工程技術專業是通過學習電子技術、計算機技術、信息系統相關的專業基礎知識，培養具有能夠從事電子產品及設備的技術開發、工藝編制、質量控制管理、安裝調試、技術服務和企業生產管理等工作崗位，具有職業生涯發展基礎的高技術技能型人才。電子信息工程技術專業是一門理論聯系實際，注重實踐操作、實驗運用的專業學科。實驗課、實踐課是本專業課程的重要組成部分，也是培養學生動手能力、實操技巧及其創新素養的重要途徑。然而現階段，在專業課程實驗教學中存在的問題層出不窮，實驗教學情景不容樂觀，效果不理想。如何提高實驗教學的有效性，激發學生的學習興趣，培養企業發展需要的高技術技能型人才？筆者結合多年來的教學經驗，淺析了電子信息工程技術專業實驗教學中存在的問題，及其實驗教學改革的探討與實踐。

1 電子信息工程技術專業課程實驗教學存在的問題

1.1 實驗教學的思想和觀念落后

現階段，隨著科學技術與實驗手段的不斷發展，實驗實訓對教學活動的作用越來越大。實驗活動教學能有效地將專業理論與實踐活動結合起來，在加深學生對基礎知識理解和把握的同時，提高了學生動手操作能力、獨立探索能力，激發了學生科學研究的興趣，樹立了學生自主學習的意識和習慣，大大提高了教學活動的有效性。但是，目前大部分高校的電子信息工程技術專業的實驗教學理念落后，實驗教學思想守舊，存在重理論輕實驗的現象較為普遍。在教學活動中許多老師過于強調理論知識的重要性、完整性，忽視了實驗實訓課程的教學。甚至有些教師由于“應試教育”思想的影響，對實驗教學存在片面的認知，認為實驗教學僅服務于理論知識的教學。實驗教學的重要性沒有引起廣大教師的重視，阻礙了電子信息工程技術專業實驗教學的改革發展進程。

1.2 實驗教學的內容陳舊

實驗教學是電子信息工程技術專業課程教學的重要組成部分（特別在高職教育方面，要求達1∶1），也是提高學生專業技術技巧，培養學生實操能力和創新思維的重要保障。實驗內容是實驗活動的靈魂主體，直接影響實驗教學成效的關鍵因素。在目前電子信息工程技術專業課程實驗教學中，實驗教學成效不明顯，教學有效性不高。究其原因主要是由于實驗內容陳舊，脫離了電子信息工程技術實際發展的需要，與企業應用的新技術脫節。在實驗課程教學中，只局限于演示性、驗證性的實驗項目，而應用性、論證性、綜合性的實驗項目較少。特別是隨著電子信息技術的快速發展，專業課程資源、教材更新變化快速的情境下，課程教學實驗仍然沿襲采用多年前編寫的講義、指導書，導致了教學與技術發展相脫離、相沖突的現狀。

1.3 實驗教學的方式方法呆板單一、過于程序化

實驗教學法，是指學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。學生是實驗教學活動的主體和核心，教師在教學中應當扮演的角色是組織者、引導者。但在電子信息工程技術專業實驗教學中，大部分教師“包辦”實驗教學，形成以教師為中心的說教式教學模式。學生的主體地位得不到體現，學生只是對實驗步驟、實驗計劃按部就班的操作演練，實驗教學方式方法呆板單一、過于程序化。通過實驗教學，學生的創新意識、邏輯思維得不到提高，學生無法找到實驗教學所具有的樂趣和魅力，從而缺少對實驗教學的興趣和熱情，大大降低了實驗教學活動的效果。

1.4 實驗教學的儀器、設備落后、陳舊

實驗教學的儀器、設備是實驗教學活動的基礎前提。因此，確保實驗教學器材、設備的先進性是各大高校實驗課程教學的首要任務，也是提高實驗教學成效的重要組成部分。現階段，隨著電子信息工程技術的不斷發展，實驗儀器、實驗設備也不斷更新換代。然而高校專業課程教學活動中的實驗設備仍較為落后、陳舊，很大部分停留在教學設備不是企業生產設備，與企業先進的實際應用設備有很大的差距，很大程度上影響了實驗教學質量和教學效果，降低了實驗教學的有效性。學校對實驗課程教學的儀器、設備的投資資金相對較少、實驗建設資金不足，實驗經費短缺，儀器設備陳舊，儀器性能較差等等問題。形成了高校專業課程實驗教學所培養的電子信息技術人才與社會企業發展所需要的高技術技能型人才不相符，達不到現代化企業人才招聘要求的現狀。

1.5 實驗教學的開放性不夠

實驗室開放是現代化實驗教學發展的必然要求，也是提高學生實驗能力、創新能力，激發學生實驗興趣，培養學生獨立自主學習和終身學習理念的重要途徑。實驗室開放是指學校的實驗基地、實驗館為學生打開大門，學生可以“自由”利用自己的時間，合理有效地安排實驗實踐練習、實驗操作任務。良好的實驗環境、實驗氛圍能夠提高學生實驗活動的積極性和主動性，也有利于培養學生務實的實驗態度、實驗創新的能力和自主學習能力。但是，現階段各大高校實驗教學的開放性不夠，學生開展實驗活動只能在短暫的實驗教學課程中，只能完成老師規定的實驗任務，實驗時間極為有限。

2 電子信息工程技術實驗教學改革的對策探討

2.1 轉變觀念，提升理論與實驗并重的教學模式

理論知識是指導實驗活動的前提基礎，而實驗是佐證理論、加深知識理解把握的有效教學環節之一。在電子信息工程技術專業課程教學中，筆者認為，教學活動的第一任務應當是轉變“重理論輕實驗”的教學理念（特別是高職院校），堅持理論與實驗并中的教學模式。這需要在教學中，教師應當樹立理論、實驗的現代化教學觀念，注重實驗課程教學活動的同時，積極轉變學生的實驗觀、學習觀，加強學生對實驗教學重要性的認知。其次，實驗課程是電子信息工程技術專業課程體系的重要組成部分，學校應當優化課程體系，強調加大實驗教學課程、特別是專業核心課程的實驗教學學時比重，注重提高對有利于提高學生電子信息產品設計能力、創新能力等等實驗課程的教學課時。如《電子元器件及其應用實訓》、《單片機應用技術》、《電子產品設計與制作》和《智能電子產品綜合開發與制作》等等。

2.2 重視加大實驗教學內容改革

實驗教學改革是現階段各大高校新課程教學改革的重要組成部分，也是提高實驗教學課程有效性，保證實驗教學質量的重要途徑。在重視加大實驗活動課程，保障足量實驗時間的基礎上，還要加強對實驗內容的改革，從根本上提高實驗教學活動的實用性。實驗內容直接決定了實驗活動教學質量的高低，也影響著學生創新能力、實操能力的培養和提高。因此，實驗教學內容的改革是各大高校專業課程改革的重點和難點。怎樣才能有效的開展實驗教學內容的改革，培養與企業發展相適應的高技術技能型人才，滿足我國經濟發展對高素質人才的需求？第一，與時俱進，結合現階段電子信息技術發展中新知識、新技術，編寫適應現代化企業生產需要的實驗教學內容（項目教學）。其次，增加具有應用性、設計性、綜合性的實驗項目，減少演示性、驗證性的實驗項目，開設能夠培養學生的創新能力、實際應用能力的實驗項目。第三，實驗內容應當遵循“由淺入深”“循序漸進”的教學規律，加強專業內各個實驗、各學科之間的內在聯系。

2.3 改革并豐富實驗教學的方式、方法

教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標，完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段。教學方法在一定程度上決定了教學活動成敗，正確的教學方法往往有省時省力、事半功倍的重要作用。改革實驗教學方法，打破傳統的“照方抓藥式”“說教式”的被動教學模式，采用以學生為主體，激發學生的實驗興趣的啟發式、引導式、探索式、總結方式，創新實驗活動方法，已經逐漸成為高校實驗課程教學改革的方向。在電子信息工程實驗課程教學中，應當注意從以下幾個方面出發：第一，以“精講”引導為主。教師在實驗活動教學中，應當打破“包辦”的教學模式，實施以精講引導為主的教學方法。也就是說在教學中，教師要加大對實驗基本思想、及其安全注意事項的講解，對實驗步驟、基本操作、實驗可能遇到的問題及結果等應當粗講或不講，讓學生從實驗活動中自主的摸索、思考，發現問題，解決問題。第二，充分利用現代化的教學資源和手段，開展多媒體教學。多媒體教學可以有效的節約課堂時間，從而擴大實驗教學內容的信息容量，保障了學生的動手操作時間的同時，多角度的刺激學生的感官，吸引學生的注意力，提高實驗教學的效果。

2.4 充分利用各種仿真軟件，開設仿真實驗

仿真實驗是相對于真實實驗而言，是實驗活動發展的重要歷程。實驗仿真是利用各種仿真軟件技術（如Proteus、Multisim等），以計算機為載體，在仿真軟件平臺運用相關編輯菜單對實驗內容進行簡單的電路設計，由仿真軟件自動的完成邏輯編譯和程序運行，從而形象生動地演示實驗活動流程和結果，更易激發學生注意力，接近企業實際操作，能收到更好的實驗教學后果。軟件仿真實驗有利于提高了實驗電路設計和調試的效率，規避實驗活動風險，還有利于節約實驗成本，減少實驗活動教學的開銷。比如說，在電子信息工程技術專業實驗課程中，包括《電路基礎》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《高頻電子技術》、《單片機應用技術》、《EDA技術》等課程，從直流電路的簡單實驗到交流電路測試、時域分析、低頻、中頻乃至高頻放大器、脈沖數字電路及實際應用電路設計和調試等幾十個實驗項目中，都可以有效的利用仿真軟件技術，設計和運行計算機程序，開展仿真實驗教學。