《测控电路》课程思政案例

章节名称

第1章 绪论

测控技术的作用

思政主题

中国要强盛、要复兴，就一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地。新时代的大学生肩负起历史赋予的重任，勇做新时代科技创新的排头兵，努力建设世界科技强国。

教学设计

教学手段：通过大量生动的实例介绍测控技术的最新技术和发展趋势，从专业的角度让学生了解测控技术在工业生产、军事、航空航天及日常生活中的巨大作用，激发学生的社会责任感。

教学内容：随着现代工业的突飞猛进的发展，测量和控制技术已成为现代生产和高科技中的一项必不可少的核心技术。在科学研究和工程实践的过程中，“测量”和“控制”是认识客观事物的两大主要任务。其中“测量”是“控制”的基础，是采用各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性的各种数据，对数据进行记录并进行必要的处理。科学始于测量，没有测量就没有科学。“控制”是采取各种方法支配或约束某一客观事物或对象的运动过程以达到一定的目的。在科学技术高度发达的今天，测量与控制已经渗透到工业、农业、国防、科学研究等现代社会生活的各个领域。

教学过程：回顾仪器技术的发展历史，我们发现科学技术的发展首先取决于仪器仪表的发展。在人类历史的三次科技革命中，仪器技术也逐渐占据了重要的舞台。从早期的汽车流水生产线、数控机床到现在各种类型的机器人，到处都与测控技术和仪器仪表技术的发展息息相关。它的应用场景可以说是上天入地，无处不在，包括了工业生产、航空航天、国防科技、日常生活的方方面面。

通过补充大量实例展示近年来科学技术的发展成果，如神州飞船的发射与运行、天宫一号的在轨对接，导弹的测量与控制等都离不开测控技术的发展和应用。

从什么是测控技术到测控技术的作用，通过实例向同学们阐明了测控技术在科技发展的今天所能发挥的巨大作用，鼓励同学们积极承担社会责任，学好测控的专业知识，运用专业知识为国家的发展贡献一份自己的力量。

教学效果

通过本节课的学习，同学们开始明白了测控技术在国家发展历程中所发挥的巨大作用，明白了只有保持对创新的追求和技术的积淀，才能在国家发展的关键时刻抢占先机，直面问题、迎难而上。作为新时代的大学生，应当积极承担我们应该承担的责任，努力学好专业知识，研发高精尖测控系统，积极为国家分忧解难，为中华民族的伟大复兴贡献力量。

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第二章 信号放大电路

集成运算放大器

思政主题

集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的电路单元，在测控电路中应用非常广泛，可以对信号进行加法、减法、积分、微分等数学运算。在后续职业生涯中，要向雷锋同志学习，甘于奉献，做新时代的一颗“螺丝钉”，安心工作、热爱工作、献身所从的行业，把自己远大的理想和追求落到工作实处，在平凡的工作岗位上做出非凡的贡献。

教学设计

教学手段：通过介绍集成运算放大器的特性和应用场合，使同学们了解了集成运算放大器广泛的应用。在复杂的测控系统中，随处可见集成运放的身影，可谓是测控系统的“螺丝钉”。鼓励同学们学习雷锋精神，把崇高的理想信念和道德品质追求融入日常的工作生活，在自己岗位上做一颗永不生锈的螺丝钉。

教学内容：集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合放大器，主要由输入、中间、输出三部分组成。输入级：大多采用差动放大电路，要求输入电阻大，共模抑制比高，耐压高。中间级：主放大器，多采用共射放大电路，要求有足够大的放大能力。输出级：一般为互补推挽功率放大器，要求输出电阻小，输出电压尽可能大，通常含有保护电路。偏置电路：由恒流源电路组成，向各放大级提供合适的偏置电流。若将集成运放看成一个黑盒子，则可等效为一个双端输入单端输出的高性能差分放大电路。集成运放在测控电路中应用非常广泛，可以对信号进行加法、减法、积分、微分等数学运算。

教学过程：讲述集成运算放大器的特性和应用场合后，将集成运算放大器比喻为测控系统的“螺丝钉”。在新时代，雷锋精神并没有过时，而是与时俱进，诠释出新的历史意义和时代价值。习近平总书记号召大家“做一颗永不生锈的螺丝钉”，就是要号召党员干部深入学习雷锋精神，以精益求精的干劲、功成不必在我的作风和勇挑大梁的担当，做新时代的一颗“螺丝钉”。

做好“螺丝钉”，要掌握高超本领。螺丝钉看似普通，但是它对整台机器的正常运转起到不可或缺的重要作用。三百六十行，行行出状元。在建设社会主义事业中，各个领域、各个岗位都需要有千千万万个像螺丝钉那样的人。

做好“螺丝钉”，要增强大局意识。一颗螺丝钉的力量是微小的，一颗螺丝钉的作用是有限的，当螺丝钉以合理的次序连接起来形成一个整体，那么它的力量则是无穷的。从这个角度来说，螺丝钉的价值意义是建立在整台大机器的基础上，脱离了这个前提，螺丝钉就难以实现自身价值。

教学效果

“人的生命是有限的，可是为人民服务是无限的，我要把有限的生命投入到无限的为人民服务之中去。”这是雷锋的生活目标，也是其一生的真实写照。今天，我们要向雷锋同志学习，就要始终不忘初心、牢记使命，以新的担当作为，在各行各业做新时代的一颗“螺丝钉”。

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第二章 信号放大电路

仪用放大器

思政主题

单片集成放大器已成为信号放大电路的发展趋势，高精度测控芯片已成为测控技术的重要组成部分，而中国自主研发的核心芯片极度缺乏，国产占有率都几乎为零，研发自主芯片刻不容缓。

教学设计

教学手段：通过分析芯片制造行业的现状，引导学生认识研发自主芯片的必要性和重要性，鼓励同学们掌握测控电路的基本原理，为研发自主芯片打下良好的基础。

教学内容：仪用放大器，又称测量放大器，是一种高性能的差分放大器，具有高输入阻抗、高共模抑制比和高增益等优点，主要用作传感器接口电路和前置放大器。随着集成电路制造工艺的飞速进步，单片集成差动放大器已广泛应用于测量与控制领域，其本质上就是运放与组合式差分放大器的集成。AD620仪用放大器是美国AD公司的产品，由于体积小，功耗低，噪声小及供电电源范围广等特点，是AD620特别适宜应用到诸如传感器接口，心电图监测仪，精密电压电流转换等应有场合。从电路技术性能上来分析，AD620实际上是一种低功耗，高精度仪器用，宽带集成运算放大器。

教学过程：讲述仪用放大器芯片AD620后，通过一张图片带领同学们了解世界主流的半导体公司，从中发现半导体公司大多为美国、日本、韩国等公司，我国半导体市场接近全球的三分之一，但国内半导体自给率水平非常低，特别是核心芯片极度缺乏，国产占有率都几乎为零。真可谓是泱泱大国，芯片之殇！

我国已经错过了半导体发展的黄金时期，高端芯片的制造，需要长时间人才和技术的积累，走过这样的历程，高通用了37年，台积电用了33年，三星用了36年，英特尔用了40多年。而我们，几乎才刚刚起步。无论体系、人才、市场、应用、转化，我们都处在弱势，还处在黎明前的黑暗，我们的未来靠你们，唯有奋斗，静下心来研发自主芯片，掌握核心科技，才能立于不败之地。

教学效果

通过介绍芯片，同学们明白了中国芯片行业在原材料生产、工艺等环节还存在很多被卡脖子的困难，而电子行业的发展离不开高端人才的培养，新时代的大学生要克服浮躁，要脚踏实地去做技术，要学会啃硬骨头，不要听到周围人说什么行业“来钱快”“上手快”就热衷于哪个行业，学会思考自己的人生目标到底是什么，把目标定高一点，立志成为测控行业的专家，为祖国的测控事业贡献自己的力量。

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第三章 信号转换电路

电压/电流转换电路、电压/频率转换电路、模拟/数字转换电路

思政主题

在控制系统及测量设备中，通常要利用各种转换电路，来使得电路能适应更多的应用场合。当一种信号很难适应当前应用场合，需要将其转换。人生也是如此，学会变通，另辟蹊径，方能到达成功的彼岸。

教学设计

教学手段：通过信号转换电路的介绍，让同学们明白转换电路在测控系统中发挥的巨大作用，启迪大家，在遇到挫折和困难时，要学会变通，换一种方式，也许更能抵达成功之巅。

教学内容：信号转换电路用于将各种类型的信号进行相互转换，它可以使不同输入、输出的器件联用。常用的信号转换电路有电压/电流转换电路、电压/频率转换电路、模拟/数字转换电路。例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换为电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响，这时需要用到电压/电流转换电路。而频率信号由于抗干扰新能好，因此在遥控系统、干扰较大的场合和远距离传输中，可将电压信号转换为频率信号，然后通过光学隔离器进行耦合，最后再由频率/电压转换电路恢复成电压信号，来达到系统的输入和输出之间实现接近理想的隔离。在计算机测控系统中，传感器输出的模拟信号首先由信号调理电路进行处理，然后将模拟信号转换为数字量，以便利用微处理器或微机系统进行控制，而后还将数字量重新转换为模拟量，以驱动显示仪器或反馈控制系统。

教学过程：讲述信号转换电路的必要性后，将转换的思想引入到现实生活中，在漫漫求学路上，我们必将遇到挫折和困难，有时我们需要高山大川，行万里路，执着自己心中的梦想，有时我们也要学会变通，另辟蹊径，实现自己的理想。

通过汉高祖刘邦学会变通打败项羽、刘翔放弃跳高转向跨栏、温家宝从实验室迈步转向政坛等一系列故事，说明懂得变通，方能走出一道绰约的成功弧线。当然，改变是不易的，惯性总唆使着我们一条道走到黑，在人生的关键时刻，必须要学会变通。根据自身的特质做出与环境温和的调整是变通，是现代各种领域摘得桂冠的法宝。

教学效果

通过本节的学习，同学们明白了不是所有的坚持都有结果，路不通时，学会绕行。在人生选择的关键时刻，要学会变通，及时调整或取舍，寻找新的有利机会。只有放下那些错的，才有能力和机会去拥抱对的，奔向美好的未来。