电工电子基础_数字电路分析与应用
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《电工电子技术基础》课程标准课程编号:062040使用专业:城市轨道交通运营管理专业课程类别:基础学习领域课程修课方式:必修课教学时数:180一、课程定位和课程设计:(一)课程性质与作用《电工电子技术基础》课程是高职高专机电、数控等专业学生必修的一门技术基础课,包括电工技术、电机与控制以及模拟电子技术和数字电子技术等部分内容。
《电工电子技术基础》是研究电路的基本定律、基本分析方法及基本知识和应用;变压器、电动机以及常用控制电器的基本原理和应用;常用电子元件及模拟电子电路、数字电子电路的原理及应用。
《电工电子技术》是机电、数控等专业前导课程,后续课程有《单片机原理与应用》、《传感器与检测技术》、《液压与气压传动技术》《城轨交通供电》、《城轨电气控制及PLC技术》等。
《电工电子技术基础》又是学生考取中级和高级电工职业资格证书的核心课程。
(二)课程设计思路课程设计的总体思路:基于工作过程和工作任务的结构模式。
遵循以“应用为目的,以必须、够用为度”的原则,以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点,以“精选内容、降低理论、加强基础、突出应用”为主线,坚持基本知识点的学习,在相关知识的学习中注重培养学生分析问题、解决问题的能力。
结合现场参观、实践环节和课程设计等技能训练,突出对学生综合能力及创新能力的培养。
《电工电子技术》课程的任务是使学生在以有的物理知识基础上,掌握有关电工技术与电子技术方面必备的基本理论、基本知识和基本实践技能,为学好专业知识、从事生产第一线的专业技术工作以及进一步提高科学技术知识水平打下一定的基础,同时培养学生辩证唯物主义观点和分析问题、解决问题的能力。
二、课程目标(一)知识目标1、掌握电路的基本概念、基本知识,能用电路的基本定律对直流、交流电路进行分析计算。
2、掌握变压器、电动机的基本原理和应用,掌握常用控制电器的基本结构和功能,了解安全用电知识和安全用电措施。
3、掌握半导体元件的结构、工作原理和伏安特性,掌握基本放大电路的组成原理和分析方法,整流、滤波、稳压、调压电路的原理和应用。
《电工电子技术基础》电子教案_电工电子技术课件_第一章教案概述:本教案主要介绍电工电子技术的基本概念、基本原理和基本分析方法。
通过本章的学习,使学生掌握电路的基本组成、电路定律和分析方法,为后续章节的学习打下基础。
教学目标:1. 了解电工电子技术的基本概念和基本原理。
2. 掌握电路的基本组成和电路定律。
3. 学会基本的电路分析方法。
教学内容:1. 电工电子技术的基本概念1.1 电流、电压、电阻的概念及关系1.2 功率、能量的概念及计算2. 电路的基本组成2.1 电路的定义及组成要素2.2 电路的基本元件2.3 电路的两种基本连接方式3. 电路定律3.1 欧姆定律3.2 基尔霍夫定律3.3 电路功率计算4. 电路分析方法4.1 串并联电路分析方法4.2 叠加定理与戴维南定理4.3 频率响应分析方法教学资源:1. 电工电子技术课件2. 电路仿真软件(如Multisim)3. 实验设备及器材教学过程:1. 导入:通过生活中的实例,引导学生思考电工电子技术在生活中的应用,激发学生的学习兴趣。
2. 教学内容的讲解与演示:2.1 利用课件讲解电工电子技术的基本概念,通过动画演示电流、电压、电阻的关系。
2.2 利用电路仿真软件演示电路的基本组成和电路定律。
2.3 利用实验设备进行电路实验,验证电路定律和分析方法。
3. 课堂互动:3.1 提问学生对电工电子技术的基本概念的理解。
3.2 让学生利用电路仿真软件进行电路设计和分析,巩固所学知识。
4. 课后作业:布置相关的练习题,巩固所学知识。
教学评价:1. 课堂问答:检查学生对电工电子技术基本概念的理解。
2. 课后作业:检查学生对电路定律和分析方法的掌握。
3. 实验报告:评估学生在实验中的操作能力和分析问题的能力。
《电工电子技术基础》电子教案_电工电子技术课件_第二章教案概述:本教案主要介绍半导体器件的基本原理、特性和应用。
通过本章的学习,使学生了解半导体器件的分类、工作原理和主要参数,为后续章节的学习打下基础。
《电子技术基础(数字部分)》课程标准适用专业:应用电子技术等专业课程类别:专业基础课程参考学时:74 参考学分:4.51、课程定位和课程设计1.1 课程性质与作用《电子技术基础(数字部分)》课程是面向应用电子技术专业、测控仪器与仪表专业和生产过程自动化技术专业的专业主干课程。
通过本课程的学习,从培养学生的基本技能入手,提高学生分析问题、解决问题以及实践应用能力,为学习其它有关课程和毕业后从事电子技术、测控技术、自动化以及计算机应用技术方面的工作打下必要的基础。
本课程是在学习完前导课程《电工技术》的基础上开设的,学生在掌握基本电工技术和模拟电子技术的基本原理之后,为《单片机及接口技术》、《电子产品设计制作》、《CPLD应用技术实训》等后续课程的学习奠定了良好的基础。
1.2 课程设计理念课程设计、建设和实施过程中,贯彻以下教育理念:终身学习的教育观:在现代信息社会,高等职业教育的目标已经由单一的满足上岗要求,走向贯穿职业生涯、适应社会发展,由终结教育演变为终身教育,职业能力的内涵已由狭义的职业技能拓展到兼具任务能力和整体能力的综合素质。
因此教师应从传授者变为引导者,使“教学”向“学习”转换,引导学生变成自我教育的主体,掌握终身学习的能力。
多元智能的学生观:高职学生不仅在学习基础、专业层次、应用导向上区别于本科院校,而且内部还存在多元性、差异化的智能结构、自我定位和心理调适能力。
教育者要因材施教,在保持职业教育共性的同时,尽力发掘学生潜能,发展个性;让学生体验开启智慧和增强自信的经历,培养能适应社会、适应各类专门岗位的人才。
行动导向的教学观:学生作为学习的行动主体,要以职业情境中的行动能力为目标,以基于岗位能力需求的学习情境中的行动过程为途径,实现行动过程与学习过程的统一。
通过师生间互动合作,建构属于自己的经验和知识体系。
只有在教学中重视实践能力的培养,培养出来的学生才能具有较强的动手能力,实现“零距离”上岗。
《电工与电子技术基础》课程教学大纲总学时:72;其中理论学时:56,实验学时:16学时一、课程的性质和任务:本课程就是高等本科院校非电类有关专业必修课程的一门专业基础课。
本课程的任务就是:并使学生通过本课程的自学,赢得电工和电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能。
介绍电工基础和电子技术发展的概况,为自学时程课程及专门从事与本专业有关的电工与电子技术工作奠定一定的基础。
二、课程内容与基本要求:本课程主要内容包括电路、电机与继电―接触器控制、模拟电子技术、数字电子技术四部分。
1、电路理解电路模型及理想电路元件(电阻、电感、电容、电压源和电流源)的物理性质。
理解电压、电流参考方向的意义。
认知实际电源的两种模型的耦合转换。
理解克希荷夫定律。
掌握支路电流法、叠加原理和戴维南定理分析电路的方法。
了解电工率和额定值的意义。
认知电路的暂态和稳态及时间常数的物理意义,掌控直流或无源一阶电路的三要素分析法。
理解正弦交流电的三要素、相位差、有效值及相量表示方法。
理解电路基本定律的相量形式、复阻抗和相量图,掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法。
介绍正弦交流电路瞬时功率的概念,掌控军功功率、无功功率、视在功率的计算方法,掌控功率因数提升的方法。
了解正弦交流电路串联谐振和并联谐振的条件及特征。
掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确联接,了解中线的作用,掌握对称三相电路的计算。
2、电机与品轩―接触器掌控了解磁路的基本概念。
了解交流铁心线圈电路的基本电磁关系。
介绍单相变压器的基本结构、工作原理、额定值的意义、外特性及绕组的同极性端的。
掌控其电压、电流、电阻转换功能。
介绍三接法的转换。
了解鼠笼式三相异步电动机的结构、工作原理、机械特性和经济运行,了解名牌和技术数据的意义。
掌握起动和反转的方法。
了解调速方法及其发展。
了解线绕式异步机和单相异步电动机的基本结构、特点及应用。
介绍低压电器的结构和功能。
掌控品轩―接触器掌控的自锁、变压以及行程和时间掌控的原则,介绍负载、短路和失压维护的方法。
电工电子基础数字电路分析及应用任务1 逻辑门电路及应用观看周围事物,提显现象:(培养学生的观看能力)教室前门锁若有两把,如何样锁才能保证每来一个有其中一把钥匙人都能把门打开?(摸索) 如何样锁才能保证只有两人同时用钥匙才都能把门打开?(摸索)[答案略] 对生活进行与专业进行联系提问:(培养学生的分析能力) 在电子学中有哪个专业知识有类似作用?串联和并联在生活中还有哪些现象符合上述现象(课外完成) 依照生活中的一些量用逻辑电平来表达,提出正逻辑与负逻辑。
为了不加重学生的学习负担,由于在学习中少用到负逻辑故不要求学生把握负逻辑。
5.1.1 与门电路 一、 与逻辑关系当一件情况的几个条件全部具备之后,这件情况才能发生,否则不发生。
如此的因果关系称为与逻辑关系。
举例说明:以开锁为例和书上的开关串联为例。
让学生联系生活说明有哪些常见的与逻辑。
(讨论) 二、 与门电路1、 电路图 电路如右图8-9所示图8-9 二极管与门电路2、真值表输 入 输出 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1113、逻辑符号图5-2 与门逻辑符号关于与门电路要重点讲解,但关于其他门电路在相同内容和相似的分析过程中不再重复。
以留给学生一定的摸索空间,也为学生的个性化进展提供的前提。
4、逻辑函数式当V a 、V b 为高电平(5V ):V o 为高电平(4.7V );当V a 、V b 有一个是低电平(0V ): V o 为低电平因此该电路完成“与”逻辑功能,称为“与门”该符号是电气和电子工程师协会制订的标准,(既IEEE 标准)。
这是目前常用的标准,在新版杂志和书籍中广泛采纳。
但在阅读资料时可能还会遇到往常的资料采纳的往常的国际标准符号,我会在以后给同学们列出,期望同学们在现在阅读资料时不要感到生疏。
所谓真值表是指说明逻辑门电路输入端状态和输出端状态逻辑对应关系的表格从真值表能够看出:与门电路的逻辑功能是:“有0出0,全1出1”。
《电工电子技术基础》课程标准本课程标准是根据高职高专人才培养方案编写的。
编写本课程标准时,坚持“理论联系实际”的原则,突出应用能力的培养。
课程标准中教学内容和学时,可根据具体教学需要做适当的调整和补充。
一、课程简介1.课程名称:电工电子技术基础2.课程代码:3.学时:72时4.学分:4.5学分5.适用专业:6.课程性质:本课程是非电专业一门专业基础课,为必修内容。
通过本领域课程的学习,让学生了解并掌握电工技术和电子技术的基本知识、基本技能及其与在相关专业领域的联系和应用;电气设备在相关专业及在相关工业生产上的应用。
具备识读工业生产中各电气控制系统原理的能力,具备测试电器元件和排除线路故障的能力,为相关专业提供必要的理论基础知识和基本操作技能。
本课程融基础知识、技能和职业素养为一体,实施“教学做”一体化教学,从而奠定牢固的基础。
二、课程教学目标2010年对本课程的教学体系和教学内容进行了改革,把各专业对《电工电子技术基础》课程的要求做了详细的分析,彻底打破僵化的教学模式,紧紧围绕学生能力培养,将课程教学内容与职业能力对接,以适应各专业的现实需要。
根据从人才培养的需要和各专业学生应具备的电工技术和电子技术的相关知识出发,在教材内容选取上以“必需、够用”的基本原则,将理论讲授与实践训练相结合。
理论讲授贯穿其应用型,实践中有理论、有方法,以基本技能和应用为主,易学易懂易上手,且具有工程应用型。
按照工作过程导向的原则将课程内容进行序化,为处理实际问题提供方法与途径,构建更合理的教学体系,较好地处理了相关课程的关系。
这些内容包括基础知识、职业技能项目等,从而实现理论教学与实践教学的一体化。
开始强调为专业生产第一线培养应用性人才,减少了理论推导内容。
在实践教学方面,改进实训设备和技术,改编实训教材,更新实验内容,教学改革取得了初步成效。
课程开发基本路径:基础知识——知识链接——知识拓展。
在学完本课后,应能达到下列职业能力目标:1.熟悉与职业相关的劳动保护要求和安全操作规程等;2.能熟练查阅常用手册、国家及行业标准等;3.学会电子电路的基础知识与技能;能识读电子电路原理图和接线图;4.能够正确进行接线与调试,并能够解决过程中出现的问题;5.能熟练使用电子测试仪器仪表,独立完成各项安装与调试任务。
项目五 数字电路分析及应用 任务1 逻辑门电路及应用观察周围事物,提出现象:(培养学生的观察能力)教室前门锁若有两把,怎样锁才能保证每来一个有其中一把钥匙人都能把门打开?(思考) 怎样锁才能保证只有两人同时用钥匙才都能把门打开?(思考)[答案略] 对生活进行与专业进行联系提问:(培养学生的分析能力) 在电子学中有哪个专业知识有类似作用?串联和并联在生活中还有哪些现象符合上述现象(课外完成) 根据生活中的一些量用逻辑电平来表达,提出正逻辑与负逻辑。
为了不加重学生的学习负担,由于在学习中少用到负逻辑故不要求学生掌握负逻辑。
5.1.1 与门电路 一、 与逻辑关系当一件事情的几个条件全部具备之后,这件事情才能发生,否则不发生。
这样的因果关系称为与逻辑关系。
举例说明:以开锁为例和书上的开关串联为例。
让学生联系生活说明有哪些常见的与逻辑。
(讨论) 二、 与门电路1、 电路图 电路如右图8-9所示2、真值表3、逻辑符号图5-2 与门逻辑符号留给学生一定的思考空间,也为学生的个性化发展提供的前提。
4、逻辑函数式Y =A ·B (中间的点乘也可以去掉)5.1.2或门电路: 一、 或逻辑关系在决定一件事的各种条件中,到少具备一个条件,这件事就会发生。
这样的因果关系称为或逻辑关系。
举例说明:以开锁为例和书上的开关并联为例。
让学生联系生活说明有哪些常见的或逻辑。
(讨论) 二、 或门电路1、电路图 电路如下图5-2所示图5-3 二极管或门电路2、 真值表输 入 输出 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1113图5-13 或门逻辑符号4、逻辑函数式 Y =A +B5.1.3非门电路: 一、 非逻辑关系事情和条件总是呈相反状态。
这种系称为非逻辑关系。
举例说明:以书上的开关和灯并联为例。
让学生联系生活说明有哪些常见的非逻辑。
(讨论) 二、非门电路1、 电路图 三极管反相器电路如下图8-15:图5-5 非门电路2、 真值表输入 输出 A Y 0 1 13、 逻辑符号4、 逻辑函数式 Y= A学习重点提要:各门电路的逻辑符号、逻函数表达式、真值表(记住逻辑功能)学习方法:对于逻辑符号要用自己的方式去理解,不可死记。
以后还有其他的符号会形成混淆的。
在刚开始的时候一定要注意多练习,记巩固所学内容。
5.3.4 与非门1、 构成:将一个与门和一个非门联结起来,就构成了一个与非门。
(图5-7)V a 、V b 有一个是高电平(5V ): V o 为高电平;V a 、V b 两个都为低电平(0V )从真值表可以看出:与门电路的逻辑功能是:“有1出1,全0出0”。
当V i 为高电平 (V CC ) V O 为低电平 (0V)当V i 为低电平 (0V) V O 为高电平(V CC )从真值表可以看出:与门电路的逻辑功能是:“有1出0,有0出1”。
2、逻辑函数表达式:Y=A·B (中间的点乘也可以去掉)3、逻辑符号:逻辑符号与与门和非门有很大的联系。
4、与非门真值表:(在讲解中,由与门过渡到与非门)表5-7 与非门真值表5、逻辑功能(最好让学生总结出来,可以由真值表总结出来,也可以由与门和非门的逻辑功能总结出来)“有0出1,全1出0”5.1.5 或非门1、构成:将一个或门和一个非门联结起来,就构成了一个与非门。
(图8-18)2、辑函数表达式:Y=A+B1、逻辑符号:2、或非门真值表:(在讲解中,由或门过渡到或非门)表5-8 或非门真值表五、逻辑功能(最好让学生总结出来,可以由真值表总结出来,也可以由或门和非门的逻辑功能总结出来)“有1出0,全0出1”5.1..6与或非门教法:由于实际中跟本没有单独的与或非门,故可以不讲,只是在组合使用中,与或非应用又较为广泛,故可以采用推理来讲解,来减轻学生的学习负担,提高学生的学习积极性。
1、构成:由二个或多个与门和一个或门,再和一个非门串联而成。
(图8-19)2、辑函数表达式:(重点,在逻辑电路化简中常用)Y=AB+CD3、逻辑符号:(不常见,故该符号也以不掌握,在应用中用与门和或非门构成)4、或非门真值表:由于在实际中没有真实的采用,只是一种组合方式,所以学生不必要花时间在真值表的理解上,只要知道如何去推出真值表即可。
五、逻辑功能(略去不讲)5.1.7异或门1、异或门逻辑结构及符号逻辑结构较为复杂,不在课堂作必掌握知识来讲,鼓励学生在课外分析逻辑结构的功能情况。
逻辑符号AB更正书本上的错误,说明教材有误)(在书上P210图10-23及P336的资料)2、异或门真值表表5-10 异或门真值表1 0 11 1 03、逻辑表达式Y=A⊕B4、逻辑功能同出0,异出15.1.8 同或门(补充内容)1、同或门逻辑符号逻辑符号(就是在异或门的基础上加一个非号)2、同或门真值表表5-10 异或门真值表输入输出A B Y0 0 10 1 01 0 01 1 13、逻辑表达式Y=A⊙B4、逻辑功能同出1,异出0教学重点明示:对于组合型的逻辑符号不再像上节课那样要求死记多少,可以直接从已有的知识中推导出来。
主要是分清各逻辑功能。
学习方法引导:可以将这七种门电路的逻辑功能归总列表。
数制和逻辑代数基本公式数制一、十进制太为大家所熟悉了,不做重点介绍,只是提一个他的表达式,让学生知道权,从十进制入手学生容易理解一些。
对于数制的内容,由于内容较多,对于小数和八进制及十六进制都不做介绍,只讲用得最多的,学生最易理解的。
二、二进制1、二进制的多项式形式:2、运算规则:逢二进一二进制的形成基于数字系统的构成,实现对性能和成本的综合考虑。
二进制的数符0和1比较容易用具有两个稳定状态的电路或器件来表示。
如:三极管的截止与饱和、电路电压的高低、电流的有无、开关的通断等。
二进制的四则运算加减乘除四则运算在实际应用中,用得最多的就只有加法,连减法都用得极少,故在教学中只是让学生重点掌握加法运算,对其他的只是了解一下。
三、二进制数与十进制数间的转换1、将二进制转化为十进制(N)B→ (N)D:将(N)B写成按权展开的多项式,按十进制规则求各乘积项的积并相加。
举例讲解:P172 例9-52、十进制数转二进制数实例:(N)D→ (N)B :除2取余法(注意从下向上取)所以: (58)D=(111010)B逻辑代数基本公式一、逻辑代数中的变量和常量1、常量:就是写出0和1数字的量,或者已知电平的高低状态。
2、变量:就是用字母表示的,有可能为0也可能为1在讲课的过程中要用通俗的语言来描述,只要学生能够理解就行。
二、逻辑代数的基本公式1、变量和常量的逻辑加A+0=A A+1=12、变量和常量的逻辑乘A·0=0 A·1=A3、变量和反变量的逻辑加和逻辑乘A+A=1 A·A=0在这些基本的逻辑代数中都较为简单,对第三个变量和反变量的逻辑加和逻辑乘要适当的解释,最简单的方法就是用真值表法。
三、逻辑代数的基本定律对于书上的七条定律在应用中也应用得不多,只是让学生了解,再者也都较好用,只对难点加以点拨。
1、分配律(如果从后向前推可能要简单得多)2、吸收律(可以用真值表法证明)3、反演律(这是一个要形成新认识的定律)逻辑函数的化简一、化简的意义对于书上的意义是从学术上来说的,学生不会立马能够接受,故在讲课之先就用实际意义来打动学生,提高学生的积极性。
1、实用中的意义:在目前市场中据调查,有些门电路无法买到,我亲身经历了,同学们在今后从事设计制过程中就会遇到类似的问题,那么是不是我们买不到元件就不做了呢?在家在学习模拟电子的时候有些电阻的大小不符我们也用相近的来代替,三极管也是一样,但同样可以达到要求来完成我们的设计或制作,那么在数字电路中是不是也跟模拟电路一样用相近的门电路来代替呢,显然也是可行的,例如四输入的与门我们就可以用做二输入的与门,但是这种情况是不多的。
那么能不能用不同功能的逻辑门电路来完成同样的功能呢?要是能够就好了,我们就可以用我们能买到的门电路来代替。
这样就来看下面的学术上的意义。
2、学术意义从P175中几种不同的表达式可以看出同样的功能我们可以用不同的门电路来实现。
到底用哪一种就根据实际情况来定了。
在书上的最简表达式是为了节约成本而言的,但是在实际中有时会受到市场限制,来改变函数的表达式。
二、化简的方法1、并项法2、吸收法3、消去法4、配项法对于以上这些方法看上去较难,可能会给学生造成畏难情绪,那么就对学生今后的学习形成障碍,在教学中不要讲得太多,要讲透,让学生从实例出发去慢慢形成分析的思维。
在讲析例子的过程中要注意例题的选取要适当,对于难度较高的题目,可以作为课外练习让学生去做,以培养一些有基础学生的知识个性化构成。
例题讲解:尽量不要讲书上的例子,为学生在晚自己的时候自习提供了内容和空间,在以往自习时学生都是做了一点事就没事做了,那么留一些例题给学生就会让学生在课余多花时间在专业上面,也因此而推动学生的发展。
例1:Y=A·B(A+B)解: Y=A·B·A+ A·B·B=A·B (基本公式应用)例2: Y=A·B+B+A·B解: Y=A·B+B (吸收法)=A+B (消去法)讲了二个简单的例子,为了让学生能够及时掌握,要让学生做相应的练习。
练习1:P195 T9-5的第一、第二小题答案:Y1=AB Y2=A·B例3:Y=A·B+AC+BC解: Y=A·B+A·C( B+B )+BC= A·B+ABC+A·B·C+B·C=A·B+BC例4:Y=AB+( A+B )=( AB ) (A+B)=( A+B )(A+B)=A·B+A·B=A⊕B练习:完成P195的T9-5的其他各小题。
答案:Y3=A+BCD; Y4=1Y5=A·B + A·C + B·CY6=A·B·D+C·E·D由于该内容的可变性较大,学生在实际掌握的过程中就会出现一些分段现象,要及时的鼓励有差距的学生利用课余时间来赶上来,但是这一过程的灵活应用不是几堂课可以解决的,但是由于课时的限制,只能够让学生自己在自己兴趣的指导下尽自己的能力去发展,为学生的个性化发展也打下了基础。
加深练习:(只布置练习,不当堂讲解,否则会给学生造成一定的学习压力。
)试用代数法化简逻辑函数: Y=AB+AC+BC+CB+BD+DB+ADE(F+G)参考答案:题意分析本题给出的逻辑函数式包含有7个逻辑变量。
因此,化简时重点应放在如何尽可能消除多余的变量,以化简函数式的结构。