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關(guān)鍵詞:道路橋梁
一、橋位概況
宜昌長(zhǎng)江公路大橋是滬蓉國(guó)道主干線在宜昌長(zhǎng)江河段跨越長(zhǎng)江經(jīng)湖北省西段進(jìn)入重慶市的特大型一級(jí)公路橋梁,是國(guó)家"九五"重點(diǎn)建設(shè)工程。橋址位于宜昌市虎牙灘,距城區(qū)約15km,上游距葛洲壩22km、三峽大壩40km,下游距枝城長(zhǎng)江大橋約45km。
二、主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1.公路等級(jí):一級(jí)公路。
2.荷載等級(jí):汽-超20,掛-120;人群:3.5kN/平方米。
3.大橋設(shè)計(jì)時(shí)速: 80km/h。
4.大橋橋面寬度:鋼箱梁全寬30m,按四車道布置,兩側(cè)風(fēng)嘴上各設(shè)一人行道,橋面凈寬26m。
5.接線路基寬:24.5m,四車道。
6.地震烈度:基本烈度為6度,按7度設(shè)防。
7.溫度:橋位區(qū)域極端最低溫度一14.6℃,極端最高溫度43.9℃,年平均氣溫16.5℃。
8.風(fēng)況:設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速為29m/s,成橋顫振檢驗(yàn)風(fēng)速為44m/s。
三、工程設(shè)計(jì)
1.主橋總體布置
懸索橋主跨跨度為960m,主梁簡(jiǎn)支在兩側(cè)橋塔橫梁或交界墩承臺(tái)上。主橋南岸通過三孔30m簡(jiǎn)支梁橋同南岸互通工程相接,北岸通過跨度為16,20,25(m)空心板組合的引橋跨318國(guó)道、接北岸接線工程。主橋橋梁全長(zhǎng)1206m。
2.懸索橋主要設(shè)計(jì)參數(shù)
結(jié)構(gòu)型式:?jiǎn)慰珉p絞懸索橋;
主纜跨徑( m): 246.255+960+246.255,主纜矢跨比: 1/10;
主纜直徑(mm):655(索夾外,空隙率20%),647(索夾內(nèi),空隙率18%);
主纜中心距(m):24.4 吊索直徑(mm):45;
吊索間距(m):12.06(邊吊索距橋塔中心15.69);
橋塔高度(m):北塔112.415(承臺(tái)頂面以上),南塔142.227(承臺(tái)頂面以上);
加勁梁全寬(m): 30.00 加勁梁中心高(m):3.0。
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(l)橋塔結(jié)構(gòu)
由于南北兩岸地勢(shì)條件及地質(zhì)情況不盡相同,南北兩橋塔結(jié)構(gòu)上略有區(qū)別:南塔承臺(tái)以上塔高142.227m,有三道橫梁,行車道主梁及南岸引橋支承在下橫梁上;北塔承臺(tái)以上塔高112.415m,設(shè)上、中兩道橫梁,行車道主梁及北引橋支承在交界墩上。南北兩塔均采用分離式承臺(tái),每一承臺(tái)長(zhǎng)19.1m、寬9.1m、高7m,其下設(shè)8根直徑2.5m的樁基礎(chǔ)。北塔上游塔
柱下樁基長(zhǎng)18.6m;下游塔柱下樁基長(zhǎng)14.6m。南岸橋塔16根樁基長(zhǎng)度均為27m。
兩塔身塔柱均為空心矩形箱結(jié)構(gòu)。塔頂順橋向6m寬,并按1:100的坡度分別加寬至塔腳8.40m(北塔)、8.84m(南塔)。塔頂橫橋向等寬5m。塔柱壁厚度按上、中、下三道橫梁分為三種,壁厚分別為0.7m、0.8m、1.0m。為有效地?cái)U(kuò)散塔頂主鞍傳遞的巨大壓力,塔頂設(shè)有12.8高漸變段。塔冠設(shè)有3.4m高實(shí)體段。上橫梁高5.4m、寬5.08m;中橫梁高7.5m、
寬6.08m,壁厚均為0.8m。南岸下橫梁高6.8m,寬7.19m,壁厚為1.0m。
為改善橋塔外觀效果,在塔柱的四角及外側(cè)中央設(shè)有0.3m * 0.5m,3m * 0.15m的凹槽。
塔柱豎向主筋采用φ32,間距15cm。水平箍筋采用φ16,除橋塔根部變化段間距15cm外,其余均為20cm。同時(shí)在間距20cm的水平箍筋之間設(shè)置了兩根φ6.5防裂分布箍筋。橫梁主筋采用φ25,間距15cm;箍筋采用φ16,間距15cm。在各道橫梁上設(shè)有根數(shù)不等的鋼絞線預(yù)應(yīng)力束。
塔身及橫梁為50號(hào)混凝土,承臺(tái)為30號(hào)混凝土,樁基為25號(hào)混凝土。全橋橋塔50號(hào)混凝土10554立方米,30號(hào)混凝土4867立方米,25號(hào)混凝土4768立方米。
(2)加勁梁
加勁行車道主梁為類似魚鰭形扁平鋼箱梁結(jié)構(gòu)。主梁結(jié)構(gòu)全寬為30.0m,中心梁高3m,高寬比為1:10。頂板寬度為22m,設(shè)2%的雙向橫坡。上斜腹板水平寬度為1.2m。懸臂人行道寬度為2.8m,設(shè)1.5%的向內(nèi)單向橫坡。
橋面為正交異性板,頂板及上斜腹板厚12mm,行車道U形加勁肋中心間距0.59m,板厚6mm。底板及下斜腹板板厚10mm。底板、斜腹板球扁鋼加勁肋中心間距一般為0.4m,球扁鋼規(guī)格為16a。
加勁梁橫隔板間距4.02m,無(wú)吊索處板厚為10mm,有吊桿處板厚為12mm。為有效改善橋面板在汽車荷載作用下的變形及受力狀況,在每?jī)傻罊M梁之間沒有一道矮加勁肋。矮肋高0.45m,板厚16mm。人行道頂板板厚12mm,其下橫向設(shè)有間距為2.01m一道、板厚12mm的橫肋板。頂板縱向設(shè)有球扁鋼加勁肋,間距0.3m。
加勁梁上的錨箱是鋼箱梁重要的傳力結(jié)構(gòu),本設(shè)計(jì)進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)處理。錨箱主要由三塊承力板、一塊承錨板組成。三塊承力板門距為50cm,中間一塊板厚32mm,另兩塊板厚20mm。三塊承力板均穿過加勁梁斜腹板,其中間一塊與橫隔板相連接。承力錨板厚50mm,其上設(shè)有多道板厚20mm的加勁板。
為適應(yīng)加勁梁端部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜受力的需要,對(duì)長(zhǎng)7.33m的端節(jié)段進(jìn)行了特殊加強(qiáng)設(shè)計(jì)。端
節(jié)段節(jié)段設(shè)有6道橫隔板,橫隔板板厚為16mm或20mm,并結(jié)合支座系統(tǒng)連接的需要進(jìn)行局部加勁處理。
加勁梁鋼材材質(zhì)為Q345-E,結(jié)構(gòu)鋼材共用10390t。
加勁梁頂板上鋪設(shè)7cm厚改性瀝青混凝土鋪裝層,人行道上鋪設(shè)3cm厚的瀝青砂。
(3)錨碇
南北錨碇所處的地質(zhì)情況不盡相同。北錨碇基坑基巖在高程54.8m以下整體性較好,無(wú)明顯的夾層及破碎帶,基巖為泥鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖;高程54.8m以上基巖破碎,且多為紅色粉砂巖。南岸整個(gè)巖體整體性差,基巖破碎,有多條夾層及斷層,巖體以泥鈣質(zhì)為主,夾有粉砂巖或紅砂巖的礫巖。南北基巖均為強(qiáng)度較低的軟質(zhì)巖。故南北兩錨碇均設(shè)計(jì)為重力式鋼筋混凝土錨碇。
為保證錨碇上方行車道的寬度,錨碇采用埋置式,利用其上方回填路基上壓重,以減少錨碇混凝土的數(shù)量。錨碇結(jié)構(gòu)最大長(zhǎng)度為65m、寬39m,前緣高42m,后部高22.8m。每一錨碇混凝土為42584立方米,錨固體及前支承墻為40號(hào)混凝土,其他各部分均采用25號(hào)混凝土。
本錨碇為少筋結(jié)構(gòu),僅在錨碇內(nèi)外表面設(shè)置直徑22cm間距20cm的分布鋼筋網(wǎng)。為防止大體積混凝土產(chǎn)生有害的裂紋,在錨碇內(nèi)外表面及每一施工層面上設(shè)置了規(guī)格為BQ3030(間距 75 * 150)的金屬擴(kuò)張網(wǎng)。
后錨室在錨固體系張拉完成以后用低標(biāo)號(hào)混凝土回填密封,前錨室設(shè)有通風(fēng)除潮設(shè)備。在錨碇支承墻前緣,結(jié)合保護(hù)路面以下主纜的需要,設(shè)有地下展覽室。
(4)主纜及吊索
主纜為預(yù)制平行鋼絲束,每根為104束127φ5.1平行鍍鋅鋼絲集結(jié)成束、定型包扎帶綁扎、兩端嵌固熱鑄錨頭而成。鋼絲為強(qiáng)度1600MPa普通松弛鍍鋅鋼絲。為方便施工,在熱鑄錨上設(shè)有與錨固體系連接為一體的連接器。
主纜防護(hù)層由防護(hù)油漆、φ4軟質(zhì)鍍鋅鋼絲、表面防銹膩?zhàn)訕?gòu)成。
吊索為中心配合繩芯(CFRC)鋼絲繩,單根鋼絲繩直徑45mm。每側(cè)每一個(gè)吊點(diǎn)有4根吊索。主纜鋼絲共6670t,吊索鋼絲繩約195t。
(5)主索鞍及散索鞍
主索鞍和散索鞍由鞍頭、鞍體、底座組成。鞍頭、鞍體分開澆鑄、焊結(jié)成一體的鑄焊組合結(jié)構(gòu)。為方便加工、運(yùn)輸、主鞍吊裝施工,主鞍分左右兩半制造,吊裝就位后用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接為一體。主鞍鞍體與底座之間,主鞍施工期間設(shè)有聚四氟乙稀滑板。散索鞍鞍體采用擺式結(jié)構(gòu),以適應(yīng)施工期間及成橋后的微量位移。主鞍最大吊裝重量為32t,散鞍最大吊裝重量為43t。
為使主纜在鞍內(nèi)能保證相對(duì)固定、不滑動(dòng),在鞍槽內(nèi)設(shè)有豎向鍍鋅隔板,并在主纜調(diào)股到位后頂部用鋅質(zhì)填塊填平、壓緊。
主索鞍及散索鞍鞍體鑄鋼材質(zhì)采用ZG275-485H,底座鑄鋼材質(zhì)采用ZG230-450,槽蓋等材質(zhì)采用Q235-A。
(6)錨固體系
錨碇內(nèi)錨固系統(tǒng)是由64根預(yù)應(yīng)力錨固體系組成,其中單錨24個(gè),雙錨40個(gè)。單錨采用16根公稱直徑15.24mm的低松弛高強(qiáng)鋼絲錨固,雙錨采用五根公稱直徑15.24mm的低松弛高強(qiáng)鋼絲錨固。在錨碇結(jié)構(gòu)中,設(shè)有型鋼骨架以便錨固預(yù)應(yīng)力管道的精確定位施工。前錨面設(shè)有錨固連接器與主纜相連接。
(7)主橋伸縮縫
為適應(yīng)主跨加勁梁在活載作用下的大變形,加勁梁兩端各設(shè)一道最大伸縮量為1360mm的大位移伸縮縫。
(8)支座
為傳遞主梁端節(jié)段受力、約束主梁端節(jié)段的變形、保證梁端伸縮縫正常工作,在主梁每一端節(jié)段設(shè)有兩個(gè)豎向支座、兩個(gè)梁側(cè)輔助支撐、兩個(gè)風(fēng)支座。豎向支座能適應(yīng)加勁梁在溫度及荷載作用下的縱向位移及面內(nèi)梁端轉(zhuǎn)動(dòng),能承受一定的豎向拉壓反力。風(fēng)支座主要承受橫向風(fēng)載。梁側(cè)輔助支撐主要用于控制由于風(fēng)載或活載偏載作用下的梁端扭轉(zhuǎn),能適應(yīng)梁端縱向位移及轉(zhuǎn)動(dòng),承受結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)傾覆拉力,不能承受壓力。支座系統(tǒng)均為材質(zhì)要求較高的鑄焊結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)貼于 四、設(shè)計(jì)、施工及科研的技術(shù)特點(diǎn)
1.設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)特點(diǎn)
(1)加勁梁采用魚鰭式斷面,并在兩道橫隔板之間增設(shè)了一道矮肋,改善了加勁梁受力及氣動(dòng)性能,同時(shí)減少了鋼材用量。
(2)對(duì)加勁梁母材及焊材的S,P等有害的雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,為提高加勁梁焊接質(zhì)量創(chuàng)造了條件,使焊接工藝控制達(dá)到了較高的水平。
(3)橋塔采用大塊整體鋼模板(9m高)進(jìn)行施工,極大地提高了工效和結(jié)構(gòu)表面的平整度;采用鋼管支承進(jìn)行橋塔橫梁施工,消除了支架非彈性變形,同時(shí)提高了工效。
(4)橋塔塔上設(shè)有直徑6.5mm的防裂分布鋼筋,成功地克服了橋塔在施工過程中易出現(xiàn)收縮裂紋的通病。
(5)錨碇基坑的開挖廣泛采用預(yù)裂爆破和光面爆破技術(shù),使錨碇高(高88m)、陡(邊坡率0.75~0.8)的基坑開挖成功,并保證了高陡邊坡的穩(wěn)定。
(6)采用埋置式錨碇,既確保了工程結(jié)構(gòu)的安全可靠,又極大地減少了錨碇混凝土數(shù)量,并為成功解決錨碇大體積混凝土開裂問題創(chuàng)造了有利的條件。
(7)采用綜合的降低大體積混凝土水化熱和防止混凝土開裂的技術(shù),使得澆注兩錨碇10萬(wàn)多方混凝土均未發(fā)現(xiàn)一條裂紋,錨碇大體積混凝土澆注的質(zhì)量得到了突破性的提高。具體的措施為:調(diào)整混凝土的設(shè)計(jì)齡期為60d,降低水泥用量;采用低熱微膨脹水泥;對(duì)大體積混凝土進(jìn)行分塊分層澆注,并在每層混凝土中加一層防裂金屬擴(kuò)張網(wǎng);采用循環(huán)水,對(duì)大體
積混凝土進(jìn)行降溫等。
(8)國(guó)內(nèi)第一次采用強(qiáng)度高、彈性模量高且穩(wěn)定的中心配合繩芯(CFRC)鋼絲繩作為吊索鋼絲繩;同時(shí),吊索錨頭設(shè)計(jì)為可適當(dāng)調(diào)節(jié)的錨杯,克服了吊索不能調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的缺點(diǎn)。
(9)采用構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的滑轉(zhuǎn)支座系統(tǒng),滿足結(jié)構(gòu)受力及變形需要。
(10)橋面鋪裝采用7cm厚的雙層SAM結(jié)構(gòu),人行道采用彩色瀝青砂結(jié)構(gòu)鋪設(shè)。
(11)在施工貓道的設(shè)計(jì)施工中,采取增加適當(dāng)數(shù)量的貓道橫向天橋的道數(shù)而不設(shè)風(fēng)纜的辦法,來(lái)提高貓道的抗風(fēng)穩(wěn)定性。這樣既保證貓道施工過程中的安全,又簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)與施工,有利于縮短工期和降低造價(jià)。
2.科研試驗(yàn)
宜昌長(zhǎng)江公路大橋關(guān)鍵技術(shù)研究是交通部"九五"行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目。在部、省有關(guān)主管部門領(lǐng)導(dǎo)的支持下,該科研項(xiàng)目進(jìn)展順利,全面開展了有關(guān)科研試驗(yàn)工作,取得了一些成果,并成功地指導(dǎo)宜昌大橋的建設(shè)工作。
(1)基巖原位測(cè)試 進(jìn)行了大型的現(xiàn)場(chǎng)基巖原位測(cè)試,獲取巖石與巖石、混凝土與巖石之間抗剪、抗滑等力學(xué)參數(shù),為錨碇、橋塔等的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。參加研究的單位:長(zhǎng)委三峽勘察研究院、長(zhǎng)江科學(xué)研究院。
(2)風(fēng)洞試驗(yàn) 進(jìn)行了懸索橋全橋及節(jié)段模型試驗(yàn),驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力,并以此結(jié)論指導(dǎo)主梁吊裝施工;進(jìn)行了貓道節(jié)段模型試驗(yàn),研究有效提高貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性的措施,并以此成果指導(dǎo)了獵道設(shè)計(jì)。參加研究的單位:同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)。
(3)仿真分析 廣泛采用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算技術(shù),對(duì)主梁、錨碇、橋塔等結(jié)構(gòu)關(guān)鍵受力部位進(jìn)行分析,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。參加研究的單位:西南交通大學(xué)。
1.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與要求
本課程的重點(diǎn)是電路設(shè)計(jì),內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求,通過電路方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、電路安裝調(diào)試和指標(biāo)測(cè)試、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等過程,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,提高電路設(shè)計(jì)水平和實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)踐中著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的能力。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)一般要求學(xué)生根據(jù)題目要求,通過查閱資料、調(diào)查研究等,獨(dú)立完成方案設(shè)計(jì)、元器件選擇、電路設(shè)計(jì)、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標(biāo)測(cè)試,并獨(dú)立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⑽睦硗樀膶?shí)驗(yàn)報(bào)告。
具體地說(shuō),學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐,應(yīng)達(dá)到以下基本要求:建立電子系統(tǒng)的概念,綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)完成一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì);掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法,了解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù);進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性,掌握合理選用器件的原則;掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊(cè)的基本方法;掌握用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)與仿真電路系統(tǒng)的基本方法;進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法;學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告;培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下,學(xué)生獨(dú)立完成課題,達(dá)到對(duì)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練,要求本課程設(shè)計(jì)涵蓋模擬電路知識(shí)和數(shù)字電路知識(shí),因此課程設(shè)計(jì)的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學(xué)環(huán)節(jié)可以分為以下四個(gè)部分。
2.1課堂講授。
課程設(shè)計(jì)開始前,需要確定指導(dǎo)老師。由指導(dǎo)老師通過兩學(xué)時(shí)的教學(xué),明確課程設(shè)計(jì)的要求,主要內(nèi)容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績(jī)?cè)u(píng)定方法等。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中,指導(dǎo)老師介紹課題的基本情況與要求,要求學(xué)生從多個(gè)課題中選擇一個(gè)。
2.2設(shè)計(jì)與調(diào)試環(huán)節(jié)。
2.2.1前期準(zhǔn)備、方案及電路設(shè)計(jì)。
前期準(zhǔn)備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計(jì)、電路仿真等。在確定方案時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材,根據(jù)技術(shù)指標(biāo),進(jìn)行方案分析、論證和計(jì)算,獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作內(nèi)容如下:題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具體電路設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì),通過論證與選擇,確定總體方案。此后是對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算,稱為預(yù)設(shè)計(jì)階段,包括元器件的選用和電路參數(shù)的計(jì)算。最后畫出總體電路圖(原理圖和布線圖),此階段約占課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)的30%。
2.2.2在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路安裝、調(diào)試,指標(biāo)測(cè)試等。
在安裝與調(diào)試這個(gè)階段,要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行安裝和調(diào)試,達(dá)到任務(wù)書的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后,學(xué)生即可購(gòu)買所需元器件等材料,并在實(shí)驗(yàn)箱上或試驗(yàn)板上組裝電路。運(yùn)用測(cè)試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路(并制作相應(yīng)電路板),使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。此階段往往是課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn),所需時(shí)間約占總學(xué)時(shí)的50%。
2.3撰寫總結(jié)報(bào)告,總結(jié)交流與討論。
撰寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報(bào)告能力的訓(xùn)練。學(xué)生寫報(bào)告,不僅要對(duì)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié),而且要把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度??偨Y(jié)報(bào)告應(yīng)包括以下方面:系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外,還應(yīng)對(duì)以下幾部分進(jìn)行說(shuō)明:設(shè)計(jì)進(jìn)程記錄,設(shè)計(jì)方案說(shuō)明、比較,實(shí)際電路圖,功能與指標(biāo)測(cè)試結(jié)果,存在的問題及改進(jìn)意見,等等??偨Y(jié)報(bào)告具體內(nèi)容如下:課題名稱、內(nèi)容摘要、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇。畫出完整的電路圖,并說(shuō)明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容,包括使用的主要儀器和儀表;調(diào)試電路的方法和技巧;測(cè)試的數(shù)據(jù)和波形并與計(jì)算結(jié)果比較分析;調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。總結(jié)設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn),指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值,列出系統(tǒng)需要的元器件清單,列出參考文獻(xiàn),收獲、體會(huì),并對(duì)本次設(shè)計(jì)提出建議。
2.4成績(jī)?cè)u(píng)定。
課程的實(shí)踐性不僅體現(xiàn)實(shí)際操作能力,而且體現(xiàn)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)和分析的能力。因此,課程設(shè)計(jì)的考核分為以下部分:設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性。設(shè)計(jì)成品:觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,是否達(dá)到技術(shù)要求。(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力)實(shí)驗(yàn)報(bào)告:實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)具有設(shè)計(jì)題目、技術(shù)指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會(huì)等。課程設(shè)計(jì)答辯:考查學(xué)生實(shí)際掌握的能力和表達(dá)能力,設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng)新精神,等等。
3.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的步驟
在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課程教學(xué)中,通常只介紹單元電路的設(shè)計(jì)。然而,一個(gè)實(shí)用的電子電路通常是由若干個(gè)單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此,一個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅包括單元電路的設(shè)計(jì),還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)(總體電路由哪些單元電路構(gòu)成,以及單元電路之間如何連接,等等)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn),電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了單元電路的設(shè)計(jì)外,還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越重要,不過從教學(xué)訓(xùn)練角度出發(fā),課程設(shè)計(jì)仍應(yīng)保留一定的單元電路內(nèi)容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方法有所不同(尤其單元電路的設(shè)計(jì)),但總體電路的設(shè)計(jì)步驟是基本相同的。電子電路的一般設(shè)計(jì)方法與步驟包括:總體方案的設(shè)計(jì)與方案論證、單元電路的設(shè)計(jì)、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗(yàn)、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
【關(guān)鍵詞】基準(zhǔn)源;Altium Designer;電路設(shè)計(jì)
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展及印制電路板加工工藝的不斷提高,印制電路板的設(shè)計(jì)和制作的要求也越來(lái)越高。Altium Designer憑借其使用方便且功能強(qiáng)大等特點(diǎn)成為電子企業(yè)廣泛使用的制作印制電路板的軟件之一。本文根據(jù)基準(zhǔn)源電路的實(shí)例通過Altium Designer軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路板時(shí)的常見問題和技巧進(jìn)行了總結(jié)。
1 基準(zhǔn)源原理框圖
2 項(xiàng)目文件的建立
2.1 原理圖文件的建立
1)新建jizhunyuan.PrjPcb項(xiàng)目,再新建原理圖jizhunyuan.SchDoc文件,文件命名中英文皆可。
2)放置元器件。放置元器件后先修改參數(shù),主要包括修改元件編號(hào)和封裝[1]。修改技巧如下。
技巧一:相同元件可以先全部放完,再批量修改參數(shù)。快捷批量修改屬性可通過“Find Similar Objects…”進(jìn)行修改。
技巧二:相同元件可以自動(dòng)編號(hào),編號(hào)順序可以從上到下,也可以從左到右等,可以按照自己的習(xí)慣進(jìn)行任意順序的編號(hào)。
3)繪置庫(kù)元件[2-3]。當(dāng)默認(rèn)的元件庫(kù)中不包括所需繪制的元件時(shí),可分以下三種情況進(jìn)行繪制。
情況一:根據(jù)實(shí)物的外形和管腳的分配進(jìn)行繪制。
情況二:在元件庫(kù)中找相似的元件符號(hào)進(jìn)行編輯。
情況三:直接替代。直接替代的話注意編輯封裝時(shí),封裝的引腳順序必須和實(shí)物完全一致,否則實(shí)際焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。例如元件庫(kù)中沒有MAX232芯片,只有排針Header 8×2,可以用該排針直接進(jìn)行替代,但是封裝須編輯為MAX232芯片的實(shí)際封裝。
在繪制庫(kù)元件時(shí)還有些注意事項(xiàng)。
事項(xiàng)一:在繪制庫(kù)文件時(shí),要在十字架的中心處繪制元件的圖形邊框和放置管腳,否則將無(wú)法準(zhǔn)確地在原理圖中對(duì)繪制好的庫(kù)元件進(jìn)行移動(dòng)。
事項(xiàng)二:在放置元件引腳時(shí),帶電氣特征的引腳一端向外(將視圖放大后,引腳兩端中有四個(gè)白點(diǎn)的一端具有電氣特性,方向必須朝外),否則當(dāng)元件調(diào)入原理圖中時(shí)會(huì)連不上線。
事項(xiàng)三:元件管腳的注釋(“Display Name”)最好與實(shí)際管腳的功能一致或接近,以增強(qiáng)原理圖的可讀性。
事項(xiàng)四:如果庫(kù)中元件有相似的元件,只需對(duì)元件的引腳進(jìn)行編輯,可先放置庫(kù)中已有的元件后,雙擊元件將“Lock Pins”選項(xiàng)的勾去掉以解鎖引腳,編輯完后再對(duì)引腳“Lock Pins”選項(xiàng)進(jìn)行勾選,這樣能更加快捷地繪制出元件符號(hào)。
4)布局連線
布局需按照電路的功能進(jìn)行合理的分區(qū),如電源區(qū)、模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)等,這樣便于檢查連線是否正確。各個(gè)分區(qū)間通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)進(jìn)行連接,以便于繪制、檢查、修改,同時(shí)也增強(qiáng)了原理圖的可讀性和美觀性。本文設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)源原理圖如圖2所示。
2.2 PCB文件的建立
1)在項(xiàng)目文件jizhunyuan.PriPcb中新建PCB文檔。
2)在原理圖編輯器下,檢查每個(gè)元件的封裝是否正確。有兩個(gè)方面需要特別注意。
方面一:封裝的尺寸必須和實(shí)物的尺寸完全一致,否則實(shí)際焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)焊接不上的現(xiàn)象。
方面二:元件封裝的引腳序號(hào)必須與元件在原理圖中的引腳序號(hào)一樣,否則就會(huì)出現(xiàn)加載網(wǎng)絡(luò)表后在PCB板中元件沒有連接的現(xiàn)象。例如電阻在原理圖中元件的引腳序號(hào)為1和2,而在其對(duì)應(yīng)的封裝中引腳序號(hào)為A和K,則必須將引腳序號(hào)更改為一致(如都為1和2)。
3)制作封裝庫(kù)[4]。默認(rèn)封裝庫(kù)中沒有所需的封裝時(shí),可根據(jù)以下兩種情況進(jìn)行制作。
情況一:精確測(cè)量實(shí)物實(shí)際尺寸進(jìn)行封裝的繪制。
情況二:精確測(cè)量實(shí)物實(shí)際尺寸在已有的封裝庫(kù)中對(duì)相似的封裝進(jìn)行編輯。
同時(shí),制作封裝時(shí)放置的焊盤其中心孔要比器件引線直徑稍微大些,這樣方便焊接。當(dāng)然,焊盤也不宜太大,太大易形成虛焊。
4)將原理圖jizhunyuan.SchDoc導(dǎo)入到PCB板中。
5)元器件布局
布局時(shí)要將電路板合理分區(qū),通常分為電源區(qū)、模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)、用戶接口區(qū)等,這樣能夠減小導(dǎo)線的長(zhǎng)度,也能降低布線的復(fù)雜度。各個(gè)區(qū)按各自的電氣特性放置元件,不可交叉放置元件,否則會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線的相互交叉,不容易實(shí)現(xiàn)良好的布線。
6)布線規(guī)則參數(shù)設(shè)置[5]。布線規(guī)則參數(shù)設(shè)置主要包括設(shè)置安全距離,線寬,布線層等。參數(shù)的設(shè)置有以下技巧。
技巧一:地線應(yīng)盡量寬,且最好大面積敷銅,這能在很大程度上改善接地點(diǎn)問題。
技巧二:根據(jù)印制線路板中電流的大小來(lái)設(shè)計(jì)電源線的寬度。盡量加粗電源線寬度,以減少環(huán)路電阻。
技巧三:通常情況下,信號(hào)線寬度設(shè)為10mil-15mil(常取12mil),電源和地線寬度設(shè)為30mil-50mil(常取40mil)。
7)布線。布線具有若干規(guī)則。
規(guī)則一:石英晶體振蕩器下要大面積覆銅,不應(yīng)穿過其它信號(hào)線,這樣才可以使石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩。
規(guī)則二:電容引線不能太長(zhǎng),尤其是高頻旁路電容不能有引線,以減少干擾。
規(guī)則三:地線、電源線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向應(yīng)一致,這樣有助于抗噪聲能力的增強(qiáng)。
規(guī)則四:大面積銅箔應(yīng)盡量避免,否則,在長(zhǎng)時(shí)間受熱后易出現(xiàn)銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí),最好采用柵格狀,這樣有利于銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體的排出。
規(guī)則五:雙層板布線時(shí)兩面的導(dǎo)線宜相互交叉,以減小寄生耦合[6]。
8)DRC檢查。布線設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行DRC檢查,同時(shí)確認(rèn)所制定的規(guī)則是否滿足實(shí)際生產(chǎn)印制板的需求。
3 結(jié)論
本設(shè)計(jì)應(yīng)用Altium Designer繪圖軟件完成了基于觸摸技術(shù)的多功能基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)原理圖繪制,以及總結(jié)了使用該軟件設(shè)計(jì)印刷電路板過程中的注意事項(xiàng),極大地提高了設(shè)計(jì)的效率。當(dāng)然,正確把握設(shè)計(jì)規(guī)則,熟練運(yùn)用技巧,才能快速地設(shè)計(jì)出所需的電路板。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:任務(wù)驅(qū)動(dòng)法;微任務(wù);電子電路;實(shí)訓(xùn)教學(xué)
中圖分類號(hào):G4
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):16723198(2015)22018502
1電子電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀
電子電路設(shè)計(jì)是電類專業(yè)為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計(jì)算機(jī)綜合性設(shè)計(jì)課程。然而,隨著課程改革在各高校逐漸開展,一些課程的課時(shí)量也相應(yīng)遞減,比如筆者所在學(xué)校電氣自動(dòng)化專業(yè)的《電子電路設(shè)計(jì)》課程已由原36學(xué)時(shí)減至24學(xué)時(shí)。如何在減少的課時(shí)的課程中讓學(xué)生掌握同樣程度的技能水平以適應(yīng)社會(huì)的需求,考驗(yàn)著每一位專業(yè)教師。
以往傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)教學(xué)的方式大多是由教師先講授知識(shí)點(diǎn),然后將知識(shí)點(diǎn)所涉及到的圖例向?qū)W生繪制演示,最后讓學(xué)生依樣畫葫蘆。在整個(gè)教學(xué)過程中,教師為主導(dǎo),而學(xué)生僅限于單純的模仿與記憶,并沒有主動(dòng)學(xué)習(xí),導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。因此在教學(xué)中應(yīng)該有意識(shí)到加入興趣式教學(xué),調(diào)動(dòng)他們的求知欲,激發(fā)學(xué)生更積極主動(dòng)的思考,學(xué)習(xí)甚至創(chuàng)新,打造優(yōu)質(zhì)課堂,全面提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。
2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法
2.1任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理
任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是近年來(lái)被廣為應(yīng)用的一種教學(xué)手法,它一改傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué),嘗試采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法。需要教師將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為多個(gè)特定任務(wù),每個(gè)任務(wù)包含一定知識(shí)點(diǎn),只要學(xué)生完成了課程中設(shè)定的任務(wù),就可以掌握課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的核心內(nèi)容就是由教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境,教學(xué)任務(wù)必須融合學(xué)生所需要掌握的技能點(diǎn)和相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),同時(shí)又具有一定的生活性、探究性和創(chuàng)造性,讓學(xué)生帶著解決問題完成任務(wù),激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生自主或協(xié)作性學(xué)習(xí),使他們真正了解知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際工程中的應(yīng)用,學(xué)以致用。
2.2任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用
電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目的為電子電路圖形繪制,電路圖形僅為簡(jiǎn)單的二維制版,因此在繪制電路原理圖時(shí)較為簡(jiǎn)單易學(xué)。但無(wú)論多簡(jiǎn)單的圖形,在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識(shí)點(diǎn)綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡(jiǎn)單的按書本章節(jié)順序來(lái)講,而是應(yīng)該由教師將所有知識(shí)融會(huì)貫通后重新組織,將它們?nèi)谌氲揭粋€(gè)個(gè)工程任務(wù)中再向?qū)W生展示,如向?qū)W生展示電動(dòng)小車電路設(shè)計(jì)圖紙,將其作為一個(gè)工程任務(wù),讓學(xué)生嘗試用學(xué)過的知識(shí)來(lái)繪制,或讓學(xué)生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和在完成任務(wù)后的成就感,形成良性循環(huán)。因此電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程非常適合采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法。
3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法
3.1微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法原理
采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)所提供的任務(wù)由于綜合性較強(qiáng)所以工程量較大且難度較高,學(xué)生在一節(jié)課中難以完成,即使有些基礎(chǔ)好,動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生完成了任務(wù),也會(huì)因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學(xué)生素質(zhì)和能力,將大任務(wù)進(jìn)行科學(xué)性的分解,將之細(xì)化為中任務(wù),小任務(wù)甚至微任務(wù)。讓具有不同層次知識(shí)能力的學(xué)生都能被激發(fā)興趣,在任務(wù)量合適的微任務(wù)環(huán)境中嘗試和實(shí)踐。
以上所述即為微任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,它就是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為基礎(chǔ),將總?cè)蝿?wù)依靠知識(shí)的內(nèi)在邏輯或采取分類的方式進(jìn)行具體化,以微任務(wù)的形呈現(xiàn)。較之任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,其目標(biāo)更為明確,導(dǎo)向性更強(qiáng),教師使用這種方法教學(xué)也更容易控制課堂教學(xué)的節(jié)奏,保證能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)進(jìn)度。
3.2微任務(wù)教學(xué)設(shè)計(jì)
微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的實(shí)施過程是:教師先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)總?cè)蝿?wù),引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再引導(dǎo)學(xué)生分析總?cè)蝿?wù)的解決方法并將總?cè)蝿?wù)拆分為一個(gè)個(gè)的微任務(wù),各微任務(wù)之間可以是從屬或并列關(guān)系。拆分出來(lái)的微任務(wù)不能太難或任務(wù)量太大,應(yīng)設(shè)計(jì)為學(xué)生較易完成的程度,以便于將學(xué)生的理解逐步引向深入。通過一個(gè)個(gè)的微任務(wù)引導(dǎo)和推動(dòng)學(xué)生一步步上升,一層層提高,不斷接近并最終達(dá)到復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)的頂點(diǎn)。
微任務(wù)法的核心是如何科學(xué)合理的設(shè)計(jì)微任務(wù)。首先,任務(wù)必須要有明確的目的性,教師提出的每一個(gè)微任務(wù),原則上都是為了完成總?cè)蝿?wù)而設(shè)計(jì)的,盡量不設(shè)置多余任務(wù),不能本末倒置。其次,教師選擇微任務(wù)時(shí)應(yīng)考慮到大多數(shù)學(xué)生的水平,注意難易適度。并且在教學(xué)過程中,根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)與掌握程度以及課程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整微任務(wù),不能任務(wù)教條化僵化。第三,微任務(wù)還應(yīng)遵循完整性原則。教師所設(shè)計(jì)的微任務(wù)必須連貫,不能有斷續(xù)感,讓學(xué)生知道自己要做什么,可以解決什么問題,使他們獲取的知識(shí)完整且有條理。最后,微任務(wù)的設(shè)計(jì)要適當(dāng)增添趣味性,可以在教學(xué)過程中加上圖片插畫,視頻音頻等數(shù)字教學(xué)資源,讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣。
3.3微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用
Altium Designer軟件的工具欄較多,常用工具欄中的各命令參數(shù)也較雜,若逐個(gè)講解,則顯得各知識(shí)點(diǎn)雜亂無(wú)章,學(xué)生記的多忘得快,但在實(shí)際繪圖時(shí)還是束手無(wú)策,不知該用哪個(gè)工具來(lái)繪制。
例如,在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等,若單純講述這些知識(shí)點(diǎn),難免枯燥乏味,且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學(xué)內(nèi)容,可設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)電路制圖微任務(wù),圍繞一個(gè)小目標(biāo),教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的小任務(wù),布置學(xué)生循序漸進(jìn)地完成任務(wù),在練習(xí)中熟悉各種命令的操作。例如,基本繪圖訓(xùn)練可將學(xué)生已在模擬電路和數(shù)字電路課程中學(xué)過的常用電子元件符號(hào)如:變壓器、運(yùn)算放大器(如圖1(a)、(b)所示)融入其中,將它們?cè)O(shè)計(jì)為一個(gè)個(gè)需要完成的微任務(wù)。每個(gè)任務(wù)都考慮到學(xué)習(xí)課程的前后連貫和趣味性,讓學(xué)生繪制自己所熟悉的事物。隨著學(xué)習(xí)的深入,可以布置學(xué)生完成如圖1(c)所示的七段數(shù)碼管等稍復(fù)雜的繪制任務(wù)。完成任務(wù)后的喜悅感和成就感會(huì)更加強(qiáng)烈,也為以后的學(xué)習(xí)增添了動(dòng)力。
微任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在教學(xué)過程中將知識(shí)點(diǎn)分解到一些小任務(wù)中進(jìn)行,學(xué)生頭腦中的知識(shí)是零散的,有時(shí)會(huì)降低知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。因此,這樣的設(shè)計(jì)任務(wù)和完成過程是十分必要的,教師可以通過一個(gè)較為完整的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生將已完成的微任務(wù)中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié),加深對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的記憶和理解,完成真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。
例如,上完第三次課后,教師即可布置學(xué)生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務(wù)。從創(chuàng)建元器件、調(diào)用常用元件開始,直至綜合運(yùn)用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學(xué)生在本次課中復(fù)習(xí)鞏固了前面微任務(wù)中所學(xué)的小知識(shí)并將其融合,初步完成了一張簡(jiǎn)單的電子電路設(shè)計(jì)原理圖樣,并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程,具有綜合應(yīng)用性。
3.4電路設(shè)計(jì)課程與其余課程的前后融合
電路設(shè)計(jì)課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規(guī)則時(shí),還會(huì)涉及到數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用等課程的接續(xù)關(guān)系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎(chǔ)前移到數(shù)字電路和模擬電路等課程中解決,諸如實(shí)際譯碼電路、三態(tài)電路與緩沖器芯片等知識(shí)點(diǎn)不再占用本課程學(xué)時(shí)。本課程把握好銜接關(guān)系,主講等電路板制版規(guī)范、電路設(shè)計(jì)的仿真方法等要點(diǎn)主題,把以往重復(fù)性內(nèi)容節(jié)省的學(xué)時(shí)用于應(yīng)用層面。
在重點(diǎn)講述電子電路圖繪制方式的時(shí)候,還應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生加強(qiáng)常用接口電路的連接方法知識(shí)點(diǎn),并向?qū)W生擴(kuò)展對(duì)嵌入式處理器及新技術(shù)的了解,為后續(xù)單片機(jī)原理課以及傳感與檢測(cè)技術(shù)中各種傳感器與微處理器的連接使用,智能傳感器、數(shù)字式一體傳感器等內(nèi)容的講授打下基礎(chǔ)。
4總結(jié)
本文提出在電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程中提出微任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的思路,該方式以“微任務(wù)為主線,教師為主導(dǎo),學(xué)生為主題”嶄新教學(xué)模式,改變了往常的以教定學(xué)到被動(dòng)教學(xué)模式,讓學(xué)生學(xué)會(huì)在解決任務(wù)中學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)與解決問題的方法,通過這種方法,既能激發(fā)學(xué)生勤于思考的熱情,有加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解,提高了創(chuàng)新思維的能力。在教學(xué)中始終貫穿“應(yīng)用入手,學(xué)中建,建中學(xué);分解項(xiàng)目,逐步深入與完善”的理念,對(duì)人才培育重點(diǎn)落在實(shí)際操作能力的培養(yǎng)上,提升整體教學(xué)水平。
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1.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)模式
我校以往電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是由2名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)一個(gè)班級(jí),時(shí)間為2周,主要是講解一些基礎(chǔ)知識(shí)、焊接和調(diào)試技巧。課程設(shè)計(jì)的具體題目是由知道教師具體給定,一個(gè)班級(jí)共基本上給定1~2個(gè)題目,結(jié)果造成了設(shè)計(jì)方案雷同想象,無(wú)法充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新性,不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。另外,受硬件條件的限制,有些課程設(shè)計(jì)題目全部利用仿真軟件完成,學(xué)生的工程實(shí)踐能力不能得到充分的鍛煉,更不用說(shuō)創(chuàng)新了。
2.基于CDIO理念的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的措施
“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是我國(guó)高等工程教育的重大教學(xué)改革項(xiàng)目,旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。為此,我院進(jìn)行相應(yīng)的改革,把CDIO工程教育思想融入到電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中。以電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為載體,課題設(shè)計(jì)分為構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行四個(gè)階段。(1)構(gòu)思。學(xué)生根據(jù)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求進(jìn)行分組,每組3~4人,成員以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的方式組成。每一組學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目要求,分析課程設(shè)計(jì)任務(wù),分解設(shè)計(jì)任務(wù),每一名同學(xué)都有自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)或者到圖書館查閱資料,初步確定電路設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)內(nèi)容以及能達(dá)到的性能指標(biāo)要求;然后小組內(nèi)學(xué)生進(jìn)行討論、匯總,確定一個(gè)認(rèn)為合理的方案,再提交給指導(dǎo)教師。指導(dǎo)教師根據(jù)每組學(xué)生提交的資料進(jìn)行審核、論證、確定設(shè)計(jì)題目是否合理以及設(shè)計(jì)內(nèi)容能否實(shí)現(xiàn);同時(shí)檢查是否每名學(xué)生都真正參與課題的構(gòu)思。(2)設(shè)計(jì)。每組學(xué)生根據(jù)完善后的電路設(shè)計(jì)方案,自行查閱相關(guān)參考資料,確定單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算與器件選擇、繪制電路圖等;然后運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行仿真,驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性和正確性;待仿真電路經(jīng)修改完善之后,繪制出正確的設(shè)計(jì)電路交指導(dǎo)教師審核。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力。(3)實(shí)施。當(dāng)學(xué)生完成了電路設(shè)計(jì),并做了相應(yīng)的論證后送至指導(dǎo)教師進(jìn)行審核,指導(dǎo)教師列出實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)所需元件清單,到我院電工電子教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心元器件管理處領(lǐng)取元器件,在多功能的PCB電路板上進(jìn)行焊接、組裝、調(diào)試等步驟。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。(4)運(yùn)行。學(xué)生對(duì)完成好的作品按照電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,以驗(yàn)證作品是否滿足設(shè)計(jì)要求;指導(dǎo)教師驗(yàn)收作品時(shí),檢查電路設(shè)計(jì)的工藝并給出指導(dǎo)意見,以便學(xué)生下一次設(shè)計(jì)電路時(shí)改進(jìn)。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的能力??傊?,電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)在實(shí)施中始終注重將知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合,將理論、實(shí)踐、創(chuàng)新合為一體,為卓越工程師技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
3.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的效果
通過對(duì)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)改革,使學(xué)生對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)過程更加清楚了,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性、能動(dòng)性,同時(shí)可以很大程度上提高學(xué)生的的工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過這種模式的培養(yǎng),我院學(xué)生在參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中取得了較好的成績(jī)。近三年在全國(guó)(吉林?。┐髮W(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中,我院學(xué)生獲一等獎(jiǎng)15項(xiàng),二等獎(jiǎng)34項(xiàng),三等獎(jiǎng)41項(xiàng);在2016年的吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中我院學(xué)生共計(jì)申報(bào)19項(xiàng)。
4.結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明,在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中采用的CDIO工程教育模式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)習(xí)效率。CDIO工程教育模式有利于培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人專業(yè)能力和素質(zhì)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力,為學(xué)生今后開展工作打下良好基礎(chǔ),將成為培養(yǎng)卓越工程師人才的有效途徑。
作者:孫立輝 單位:吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
電路原理論文 電路實(shí)訓(xùn)總結(jié) 電路技術(shù)原理 電路基礎(chǔ)教學(xué) 電路安全教育 電路技術(shù) 紀(jì)律教育問題 新時(shí)代教育價(jià)值觀