《測控電路》教學(xué)大綱

《測控電路》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05157261課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論24學(xué)時，實驗8學(xué)時）先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程：測控儀器設(shè)計、測控系統(tǒng)綜合設(shè)計適用專業(yè)：測控技術(shù)與儀器開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明本課程是測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握基本的測控電路理論，掌握常用測控電路的分析、設(shè)計和應(yīng)用方法，能夠熟練運用電子技術(shù)解決測量與控制中的任務(wù)，并對測控系統(tǒng)整體及測控電路在其中的作用有一定能了解，為今后從事本專業(yè)的技術(shù)和研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識的深入學(xué)習(xí)，重在培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，強調(diào)理論、分析設(shè)計方法、工程應(yīng)用三者之間的協(xié)調(diào)，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強能力”的人才。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：能理解測控電路系統(tǒng)及各特定單元電路的概念、功能、組成及其工作原理、性能特點，能識別各種測控單元電路的實現(xiàn)功能，并能解釋其工作過程。課程目標2：能應(yīng)用電路原理推導(dǎo)各種測控單元電路輸入輸出間關(guān)系表達式，提出實現(xiàn)特定功能性能所需滿足的電路參數(shù)配置條件，分析影響測控電路性能的關(guān)鍵因素。課程目標3：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力；能根據(jù)特定功能性能要求，設(shè)計相應(yīng)的測控電路單元或系統(tǒng)；具有較強的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠不斷開拓創(chuàng)新。課程目標4：具有堅定正確的政治方向，熱愛祖國，具有為國家富強昌盛而努力奮斗的堅強意志，有強烈的事業(yè)心和奉獻精神，有高度的社會責任感和職業(yè)道德，具有較強的工匠精神；具有健康的體魄、良好的心理素質(zhì)、正確的審美觀念和勞動觀念，形成良好的勞動習(xí)慣，能適應(yīng)儀器儀表生產(chǎn)制造及應(yīng)用環(huán)境；具有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和現(xiàn)代社會的競爭意識、環(huán)境保護意識、價值效益意識、求實創(chuàng)新意識等專業(yè)素質(zhì)。三、課程目標與畢業(yè)要求《測控電路》課程教學(xué)目標對測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.2能根據(jù)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理分析測控領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，并針對具體對象分析系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)特性，獲得多種解決方案。課程目標1：能理解測控電路系統(tǒng)及各特定單元電路的概念、功能、組成及其工作原理、性能特點，能識別各種測控單元電路的實現(xiàn)功能，并能解釋其工作過程。課程目標2：能應(yīng)用電路原理推導(dǎo)測控單元電路輸入輸出間關(guān)系表達式，提出實現(xiàn)特定功能性能所需的電路參數(shù)配置條件，分析影響測控電路性能的關(guān)鍵因素。M3.設(shè)計／開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對復(fù)雜測控工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)和單元（部件），并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.2能夠運用相關(guān)工程知識，設(shè)計滿足特定工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）。課程目標3：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力；能根據(jù)特定功能性能要求，設(shè)計相應(yīng)的測控電路單元或系統(tǒng)；具有較強的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠開拓創(chuàng)新。課程目標4：具有堅定的政治方向，熱愛祖國，具有為國家富強昌盛而努力奮斗的堅強意志，有強烈的事業(yè)心和奉獻精神，有高度的社會責任感和職業(yè)道德，具有較強的工匠精神；具有健康的體魄、良好的心理素質(zhì)、正確的審美觀念和勞動觀念，形成良好的勞動習(xí)慣，能適應(yīng)儀器儀表生產(chǎn)制造及應(yīng)用環(huán)境；具有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和現(xiàn)代社會的競爭意識、環(huán)境保護意識、價值效益意識、求實創(chuàng)新意識等專業(yè)素質(zhì)。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.緒論1.測控電路的功用及對測控電路的主要要求2.測控電路的輸入信號與輸出信號3.測控電路的類型與組成4.測控電路的發(fā)展趨勢5.課程的性質(zhì)、內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法教學(xué)要求：了解測控電路的功用和發(fā)展趨勢；掌握測控電路的類型、組成及要求；掌握測控電路的輸入輸出信號。重點:測控電路類型和組成、輸入輸出信號。難點:對測控電路的要求。201、42.信號放大電路2.1集成運算放大器基礎(chǔ)知識；2.2基本測量放大電路；2.3特殊功能放大電路。教學(xué)要求：了解用集成運算放大器組成的各種形式的放大電路，掌握其工作原理及運行特性；掌握分析基本測量放大電路的方法；掌握典型的特殊功能放大器的電路原理和分析方法。重點:測量放大電路的基本要求與類型、穩(wěn)零放大電路、高輸入阻抗放大電路、高共模抑制比放大電路；電橋放大電路。難點:隔離放大電路及增益可調(diào)放大電路。421、2、33.信號轉(zhuǎn)換電路3.1電壓電流轉(zhuǎn)換電路3.2電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路3.3模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路教學(xué)要求：掌握電壓電流轉(zhuǎn)換電路的基本原理和設(shè)計方法；掌握電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的基本原理和設(shè)計方法；掌握模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的基本原理。重點:電壓電流轉(zhuǎn)換電路；電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。難點:電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。421、2、34.信號處理電路4.1電壓比較器4.2峰值與絕對值檢測電路4.3調(diào)制與解調(diào)電路4.4濾波電路教學(xué)要求：掌握電壓比較器、峰值與絕對值檢測電路的基本原理與電路設(shè)計方法；了解調(diào)制解調(diào)電路的基本工作原理；掌握各種濾波電路的基本原理與設(shè)計方法。重點:電壓比較器；峰值與絕對值檢測電路；濾波電路。難點:峰值與絕對值檢測電路；調(diào)制與解調(diào)電路；濾波電路。441、2、35.信號細分與辨向電路5.1直傳式細分電路5.2平衡補償式細分電路教學(xué)要求：掌握直傳式細分電路的基本原理；掌握平衡補償式電路的基本原理。重點:直傳式細分電路；平衡補償式細分電路。難點:直傳式細分電路；平衡補償式細分電路。201、2、3控制輸出與信號傳輸電路6.1功率開關(guān)驅(qū)動電路6.2繼電器6.3電流環(huán)電路6.4串行通信接口電路教學(xué)要求：掌握功率開關(guān)驅(qū)動電路的基本原理及設(shè)計方法；掌握電流環(huán)電路的基本原理；掌握常用的串行通信接口電路的基本特點。重點:功率開關(guān)驅(qū)動電路；電流環(huán)電路；串行通行接口電路。難點:功率開關(guān)驅(qū)動電路；串行通信接口電路。402、3、4測控電路的設(shè)計與實現(xiàn)7.1測控電路中的抗干擾技術(shù)7.2測控電路設(shè)計的基本思路與方法7.3測控電路應(yīng)用實例教學(xué)要求：了解測控電路中常用的抗干擾設(shè)計方法；了解測控電路設(shè)計的基本思路與方法。重點:測控電路應(yīng)用實例。難點:測控電路中的抗干擾技術(shù)；測控電路設(shè)計的基本思路與方法。4合計2482.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.電橋放大電路實驗內(nèi)容：設(shè)計、搭建電橋放大電路并進行測試、數(shù)據(jù)分析比較。實驗要求：了解電橋放大電路的外部特性和主要參數(shù)，掌握電橋放大電路的工作原理、主要參數(shù)和基本設(shè)計調(diào)試方法，掌握電路測試數(shù)據(jù)的分析方法。21、2、32.電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路實驗內(nèi)容：設(shè)計、搭建電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路并進行測試、數(shù)據(jù)分析比較。實驗要求：了解電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的工作原理和壓頻轉(zhuǎn)換芯片的外部特性，掌握壓頻轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析方法。21、2、33.電壓比較器實驗內(nèi)容：設(shè)計、搭建電壓比較器并進行測試、數(shù)據(jù)分析比較。實驗要求：了解電壓比較器的工作原理和應(yīng)用場合，掌握設(shè)計和調(diào)試其電路的基本方法，掌握電路測試數(shù)據(jù)的分析方法。21、2、34.濾波電路實驗內(nèi)容：設(shè)計、搭建濾波電路并進行測試、數(shù)據(jù)分析比較。實驗要求：掌握濾波電路的基本原理，學(xué)會設(shè)計濾波電路，掌握其電路的調(diào)試和數(shù)據(jù)分析方法，深刻理解截止頻率的概念。21、2、3合計8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、網(wǎng)絡(luò)資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。課堂授課主要以引導(dǎo)式教學(xué)方式為主，根據(jù)工程實際提出問題，再以原有專業(yè)基礎(chǔ)知識（模電、數(shù)電）分析問題，引導(dǎo)學(xué)生提出初步解決方案，再分析方案優(yōu)缺點，進一步優(yōu)化方案直至得到完整實用的測控電路單元或系統(tǒng)，提高學(xué)生的設(shè)計能力和知識掌握的牢靠度；課堂授課注重工程實例講解，啟發(fā)學(xué)生多做各種測控電路單元或系統(tǒng)的比對分析及選型訓(xùn)練，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)進一步培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)分析設(shè)計的基本理論、基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規(guī)程使用軟硬件設(shè)備；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對設(shè)備進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：史紅梅.測控電路及應(yīng)用[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社.2019.2.參考書：（1）郝曉劍.測控電路設(shè)計與應(yīng)用（第3版）[M].北京:電子工業(yè)出版社，2017.（2）李醒飛.測控電路[M].北京:機械工業(yè)出版社.2017.（3）徐耀松.測控電路及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社.2018.3.期刊：（1）DmitriyProschenko,SergeyGolik,AlexeyChekhlenok,IrinaPostnova,YuriShchipunov,YuriKulchin.ASimpleSwitchedEthernetProtocolforHardReal-TimeCommunication[J].AdvancedMaterialsResearch.2013(677)：238-241.（2）\t"/kcms2/article/_blank"錢炳蕓.基于單片機的模擬信號測控電路設(shè)計[J].\t"/kcms2/article/_blank"廊坊師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版).\t"/kcms2/article/_blank"2019(04)：42-44.（3）張玉萍,李辰.“測控電路”課程的教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報.2018(12)：56-58.（4）孫紅鴿,臧義,劉建娟.測控專業(yè)課程實踐環(huán)節(jié)循環(huán)運行模式研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報.2021(10):46-48.（5）\t"/kcms2/article/_blank"涂云婷.雙加熱電阻柔性MEMS流速傳感器的測控電路[J].\t"/kcms2/article/_blank"微納電子技術(shù).\t"/kcms2/article/_blank"2022(04)：341-3474.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）儀器儀表學(xué)報，中國儀器儀表學(xué)會，.（2）測控技術(shù)，北京長城航空測控技術(shù)研究所，（3）電測與儀表，哈爾濱電工儀表研究所，（4）測控網(wǎng)，七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標1234過程性考核課堂表現(xiàn)4（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?111實驗12（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?352作業(yè)12（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√√2451期中測試12（1）學(xué)期期中進行一次期中測試，滿分100分。（2）以測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?451期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核測控電路的組成及其工作原理，各部分電路的基本分析。（3）考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、讀圖分析、簡答和設(shè)計題等?！獭獭獭?515255合計：100分22274110八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以作業(yè)評價、課堂討論、課內(nèi)實驗、期中測試和期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進行考核評價。考核總成績由期末大作業(yè)成績和過程性評價成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），大作業(yè)題型主要以名詞解釋、簡答題、分析題和設(shè)計題為主，主要考核學(xué)生對課程核心知識的綜合掌握程度和分析應(yīng)用能力；作業(yè)評價、課堂討論、課內(nèi)實驗和期中測試等過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)10筆記完整，積極