李刚教授,天津大学精密仪器与光电子工程学院教授,博士生导师。研究领域:生物医学工程、信息检测与处理、嵌入式计算机及其应用。主持和参与了40多项国际合作、国家自然科学基金、省部委以及企业合作项目。发表论文700多篇,获得国家发明专利100多项。该课程得到广大学生喜爱,李刚教授《生物医学电子学》在线申请链接如下:
《生物医学电子学》在线课程是“与课堂教学、实验教学并行不悖、相辅相成、扬长避短、相宜得彰的特殊教学形式”,作为一个高效的教学资源和补充, 解决课时不够和诱导学生的学习兴趣、打开学习思路和培养学生的学习能力。
在线课程的教学目标:
学以致用、讲究实效、实事求是
课程特点:
(1) 该在线课程内容的覆盖面宽:广度从数学、物理到测量与误差等理论基础,纵深从电子元器件性能参数、电路的形式与参数直至系统设计,做到了理论与实际融会贯通。(参见《微课目录》)
(2) 不花钱:不管是老师观摩到学生学习,均不需要一分钱。
(3) 使用简单(有意向的院长和老师请联系我);
(4)不冲击现有的教学;
(5)几乎不增加任课老师的任何负担;
(6)管理方便:选课后让学生自己去学,微课成绩作为平时成绩即可。所有的工作由平台自己完成,届时导出学生成绩即可(还有根据各校自己格式的成绩单和相应的特殊规范)。(建议用“一票否决”平时成绩“逼迫”学生认真学习)
(7)学生受益大、受益面广。
课程网页:http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/2039642
教师获得免费观摩账号的办法:
(8)加入到任一《生物医学电子学》的交流群,在群中修改网名为:姓名(学校名),并给出手机号码,群里的智慧树工程师将为您开通账号。
(9)联系李刚老师或加李刚老师为微信好友,李刚老师的微信号:求真追美至善。
(10) 联系智慧树平台,或在宣传片中登记,智慧树工程师将会联系您并为您服务。
为学生(包括研究生)选课的办法:
(1) 责任老师与智慧树工程师联系(参见“教师获得免费观摩账号的办法”)。
(2)给工程师选课学生名单。学生可以是整建制的班、年级、专业,也可以是混合编班,如本科生与研究生等;人数可以少则数人,多则数百人。
(3)老师可以获得任何一位或全体学生的学习情况,但平台不会给老师任何打扰。
(4)老师可以选定考试时间,但无需老师管理具体的考务或其他教务。
(5)需要成绩单,智慧树免费提供所有学生且为贵校格式的成绩单。
(6)通过线上考试的学生可以免费获得电子版的合格证,如果需要纸质版的合格证,则需要支付制作成本和邮费。
(7)如果需要学分,则需要咨询本校教务处。
(8)建议老师采取一定的措施督促学生学习。
微课目录:
1. 从实验到运算放大器参数的理解:
1-1. 开环增益、闭环增益与深度负反馈
1-2. 带宽与深度负反馈
1-3. 高频与高速
1-4. 输入电阻与输入偏置电流
1-5. 输入幅值范围与输出范围及其驱动能力
2. 基础知识与原理:
2-1. 电路(系统)噪声的来源与性质
2-2. 干扰及其抑制
2-3. 误差、噪声与干扰
2-4. 元件与电路的参数分类
2-5. 线性叠加定理及其在电路分析与设计中的应用
2-6. 正交、正交信号及其意义
2-7. 测量与电路
2-8. 非线性电阻、静态电阻与动态电阻
3. 电路的设计:
3-1. 三极管放大电路的设计
3-2. 基于运算放大器的反相放大器
3-3. 基于运算放大器的同相放大器
3-4. 基于运算放大器的仪器放大器
3-5. 低压单电源电路
3-6. 电压-电流转换电路
3-7. 电压-频率转换电路
3-8. 光电传感器的接口电路
3-9. 生物电前置放大器的设计
3-10. 有源滤波器的设计
3-11. 频率/电压转换电路的设计
3-12. 线性直流稳压电源的设计
4. 综合知识与能力:
4-1. 麦克劳林展开式(级数)在工程分析与设计中的应用
4-2. 神奇的密勒定律
4-3. 闭合电路欧姆定律与“全局观”
4-4. 电路输出电阻与能力
4-5. 功夫深藏不露的RC电路
4-6. 系统设计的原则
4-7. 电源:内阻、退藕与“星”地
4-8. 电源退藕电容
4-9. 电路的“地”与重庆的“楼”
4-10. 信号“地”是不是电源?
4-11. 有多少种“地”?为什么?
4-12. dB:需要了解的秘密有多少?
4-13. 静电的来源、危害与防范
4-14. CMOS集成电路
4-15. 驱动电感负载时的保护
4-16. PWM技术
4-17. PID技术
5. 测量:
5-1. 从电阻测量说起 什么是仪器放大器
5-2. 射极跟随器的输入电阻的测量
5-3. 电压-电流转换电路输出电阻的测量
5-4. 仪器放大器的差模增益和共模增益的测量
下文选自部分学生课程体会。
2017-2018学年——杜林泽
怎样努力都不过分!
经过一个多月的低功耗心电放大电路搭建、测试的过程,让我感受最深的可以说就是李刚老师总是会提起的这句话了。学无止境,努力也永远没有努力到头的那一天,无论如何努力都不过分。从最初的电路设计资料查询到之后的无数次的调试改变,更换元件更换导线甚至更换整体电路,这都是需要努力需要用心的,如果没有足够的心思放在自己要做的事情上,是无论如何都无法做到极致的。当然因为时间以及自己的个人能力等原因,这次的大作业还是没有能做到最好,距离所谓的最好还有太远太远的距离。但是通过这次的学习实验的过程,让自己真正了解到了许多许多实际中会遇到的问题以及可以说是生活中的经验。也是通过这次的学习,让我切身的感受了解到之前的作业中李刚老师严令禁止使用仿真软件来学习的原因。实际的问题永远都不能简单的通过仿真软件来解决,一定要通过自己亲自的去触摸,去操作才能感受真相,这是仿真和普通的书本学习无法带给自己的!
只有做,才能知道自己的不知道!
当最初开始接触到这个电路设计的时候,其实心中还是总是想着无论是书本上还是网上以及往届学长学姐的经验都已经有那么多现成的东西在那里了,应该会很简单就可以做出来。但当自己做的越来越多越来越深越来越去尝试,就发现事情完全不是这么简单的。最初的时候以为这些所谓的工作点线性工作区什么的都是很基础的模电学习的内容,因为有模电的基础,应该用起来问题也不大,但万万没想到在实际操作中,这个最基础最初步的东西却成了占用我时间最长的工作,几乎所有的更深的学习和了解都是在这些基础上的,如果不是亲自动手去做,是永远都不会知道那些从这些看似最基础最简单的东西里面引申出去的更加细微更加需要学习的东西的,自己去动手,自己去真正做了,才能学到真才实学!
没有思考就没有学习,没有时间和精力的足够投入也没有学习!
在真正接触到这门课之前就有听过说医电会占用大三上学期大部分时间的说法,尤其是最后的题目确定之后,医仪人更是要在寒风中抱着面包板从最西边的鹏翔宿舍区走到最东边的综合实验楼,即使自己被风吹被雨淋也不能让自己的电路受到任何损伤,因为这是自己的最重要的心血。在真正开始做之前,其实是没有这种感受的,总觉得做这些其实并没有那么麻烦没有那么多的奇奇怪怪的情况,毕竟许多东西可以说已经是十分成型的了。但是真正动手开始做之后,才知道所谓学习,在除了最基础的了解和前期准备以外,足够的时间精力投入是十分重要的,而自己的思考则是重中之重!只有自己的思考到位了,才能做出真正是自己的作品,才能比别人的更好!
十分感谢李刚老师的倾心指导,感谢李刚老师为我们争取到可以自由使用的实验室,也更感谢李刚老师可以让我有机会在应试教育横行的当今时代可以真正的通过自己的不懈努力学习到真正的知识,让我通过医学电子学这门课的学习,进行了大量的实验,学习到了在过去十多年学生生涯中都没能学习到的关于学习、关于人生的重要的事!
感谢李老师!
2014年——殷俊
高效率音频功率放大器实现了对音频信号的放大处理,完成了高效率功率放大。信号放大,三角波的产生,驱动电路部分效果较好。但实际测得的效率和最大不失真的功率与理论值有一定的差别,主要是由于功率放大器部分场效应管开关损耗,滤波器功率以及其他静态损耗造成。还有像输出电压峰峰值不稳定带来的读数误差,场效应管发热带来的特性改变误差。对于后者,对场效应管加上散热片,尽可能让系统稳定。
通过对这次高效率的音频功率放大器设计,焊接,测试,考核的各个阶段亲身体会,真切感受到“觉知此事要躬行”的道理。理论知识与实践相结合,才能学以致用。一句至理名言:怎么努力都不过分。最后感谢李刚老师、郝老师的严格、亲历指导。
2013级——李佳蒙
日积月累,滴水穿石——这大概就是我整个作品设计过程中感触最深的两个词了。上了两年多的大学了,已经习惯了这种一直靠灌输式的傻瓜学习,而且目的十分简单粗暴,不知道是不是真正学到的知识,成绩成了唯一的目的。这个学期伊始,李老师的医电课让我懂了学习知识的重要性,成绩只是一个检测手段,而不是真正的目标,学会知识,熟练掌握,运用于实际,使我们应该做到的基本。老师所说的那句“勤于思考 勇于实践”让我受益匪浅。于是,在开始这门课程后的每次实验作业都会认真对待,这个过程不仅让自己的搭建电路的速度有了显著的提高,并且发现许多模电中的知识得到了实际的验证。在抽到了最后的大作业题目时候,满脸的茫然,满脑的问号,不知道一点头绪。经过几天的理论准备,通过网上的一些设计论文,加之自己的计算,首先使用了Multisim软件进行了前期的仿真设计,并得到了一些初步的结果。然而当走进实验室开始实验的时候发现,一切和自己想的都不一样。任何的元器件都存在这一定的误差,即便是是简单的放大电路也都无法做到和理论值的一致。
面对一张空空的面包板,我首先将整个电路进行了分类,将其分解成一个个小部分,一步一步攻克。但是这期间遇到了许多的问题,譬如在调节陷波电路的时候遇到很大的困难,足足卡在这步上两天之多。在计算的时候,参数都没有问题,后来开始每个位点每个位点的测试是否导通,发现这个部分的面包板有内部短路的问题,在换了一个位置之后,就出现了陷波现象,但是效果不是很好,陷波的程度不够深,中心频率的位置有偏差,经过电阻一千欧一千欧的调整终于实现了二十分之一的陷波和准确的中心频率,当陷波成功的时候,内心十分喜悦。
看着面包板上的电路越来越多,感觉就像自己养大的孩子一样,每天对它都是倍加呵护,每一个部分都实现之后,在整体测试的时候虽然可以输出漂亮的正弦信号,但是却怎么都无法出现心电,于是测试了1Hz的输入信号,发现输出的信号十分不好,发现自己的高通截止频率不够低,可能将心电信号滤掉了,于是再次更换了高通滤波的参数,终于在努力之下出现了第一次心电。当心电出来的一瞬间,内心可以说是狂喜。但还是有很多问题存在,电路测试结果很受位置影响,在干扰较大的地方信号的干扰很大,有的时候测出的心电不够稳定等等。
经过这一段时间的学习实践,自己的独立思考与团队讨论分析能力有了明显的提高,遇到问题时,小组之间对于一些问题激烈的讨论让我受益匪浅。大家通过比较发现测出的心电的问题,并且互相提出建议进行了改进。记忆很深的就是我们在制作稳压电源的时候,买到变压器,大家一起动手将一个个散件的插头拼接起来,缠绕上导线,看着简单的小成品还是挺欣慰的,整个稳压电路搭建好的时候需要去插接220电源,当时的心情也是十分忐忑的,反复检查了几次之后,才小心翼翼的插上自己安装的插头,成功的测出了稳定的12V直流电压。
总之,我要感谢医电这门课,感谢李老师的独特的教学方式,让我能够把书本上的知识运用到实际中来,让我感受到了不同的快乐。
部分验收考试盛况