可编程模拟器件实验系统的设计和开发.pdfVIP

第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集 可编程模拟器件实验系统的设计与开发 许燕青 马草原 周一恒 方 锐 赵 霞 (中国矿业大学信电学院江苏徐州221008) 摘要：论文介绍了可编程模拟器件实验系统的设计思想、基本功能以及可开设实验等。该实验系统可完成模拟电 子技术基础实验、综合设计性实验、趣味实验、可编程模拟器件实验，以及与单片机系统相结合的综合设计性实验。论 文还介绍了基于该实验系统的开放式实验教学模式。 关键词：可编程模拟器件实验系统开放式实验教学模式 Circuits)技术 在系统可编程模拟电路ispPAC(In．SystemProgrammabilityProgrammableAnalog 允许电路设计者使用开发软件在计算机中设计、修改模拟电路，进行电路特性模拟，最后通过编程电缆 将设计方案下载至芯片中，可实现信号调理、信号处理、信号转换等功能。ispPAC技术翻开了电子电 路设计方法的新篇章，为电子系统设计自动化(EDA)技术的应用开拓了更广阔的前景，是电子技术最 新进展的代表。为了让学生能够及时掌握该技术，我们开发了可编程模拟器件实验系统，并在此基础上 开设可编程模拟器件实验，包括“增益可调的放大器”、“有源滤波器(低通、高通、带通)”等。 1设计思想 模拟电子技术实验是电气工程、信息工程、电子科学与技术等专业的一门重要专业课，教学的实践 性环节强，能较好地培养学生解决实际工程问题的能力。针对加强学生实践能力和创新能力培养的教学 目的，在跟踪电子技术的新发展的基础上，我们设计了可编程模拟器件实验系统。该实验系统将模拟电 子技术实验与数字系统有机地结合在一起，并突出学生在实验教学中主体作用。总体设计遵循以下几项 原则： (1)充分考虑模拟电子技术实验教学和大学生课外科技活动的需要； (2)以模拟电子技术为主体，给出单片机最小系统的接口和基本程序，确保初学者重点将精力投 在模拟电子技术实验以及可编程模拟器件实验方面的学习方面。 (3)增强学生的实际操作能力，提供扩展区，允许自行搭接电路，方便灵活。 (4)注重发挥扩展板的优势。由于ispPAC技术发展较快，教学实验内容也将随之而不断改进、 变化。本实验系统利用扩展板实现可编程模拟器件实验，如果出现新型芯片，只需更换扩展板即可。这 样，可以避免实验箱的整体使用效率低，且改装、升级不方便等情况。 2实验装置构成 实验装置包括主电路板及扩展板两大部分，图片及功能结构分布如图1所示。 787 第A月十N≈≈々＆自qi程口*自Ⅻ化々qp#々a￥WL0会文塑 翩 ；蠲 图l可编程撞拟器件实验系统 主电路板包括电源匣、分立器件匿、分立器什扩展区、集成电路扩艇区四个组成部分。其中电源区 V、±9V、±12V、n 5 提供±5 V直流咀及IV空流电』【、的输出，其电压分别利用LM7805、LM7905、 电容等、不同型号的半导体器件极管、。极管、温度传感器、继电器及声光显示器件等．分立器件扩 展区用于放置使用者根据设计需要所增加的分立嚣什，集成电路扩展区用于放置使用者可根据设计需要 所增加的集成芯片。 扩展板部分包括可编程模拟器件实验电路板和Megal29单片机最小系统板。可编程模拟器件实验 拟电路进行输入、编程处理，并可下载到可编程器件中去．用于各种可编程模拟器件实验。Megal28 单片机最小系统板用于完成模拟数字单片机相结台的综合性空验，把主电路板与单片机系统有机地结合 在起。 3可开设实验简介 3．1可编程校拟器件实验 (1)基于ispPAC的增益可调的小信号放大器 通过该实验学生可以掌握PAC．Designer软件的使用、小信号放丈器的设计方法、学习并掌握可编 程实验电路的下载及a4试以及学习模块化电路殴计方法等知说，要求学生按照指导教师给出的设计方法 完成不同增益小信号放大器的设计并下载到宜验系统进行实验。 输入、输出波形如闻2所不，