简介
ADI公司在整个发展历程中始终致力于教育培训，他们拥有经过严格培训的应用工程师以及在线 EngineerZone社区，还提供丰富的 教材、电路笔记和 杂志文章，充分体现了公司在这方面的努力。遗憾的是，在当今一切数字化的时代，很多大学生感觉数字电子更加时髦和令人兴奋，而模拟电子似乎枯燥乏味且已经过时。更糟糕的是，很多大学课程是根据学生的兴趣量身打造的，增加了数字技术方面的课程内容，同时忽视了模拟设计技能。
但模拟技术仍然占据着主导地位。光、声、温度、压力和加速度都是模拟量，因此模拟传感器、信号调理和数据转换器始终都是必需的。此外，虽然广播通信正在逐渐步入数字领域，但它们的射频信号需要模拟接收机、发射机和低噪声放大器。另外，随着能源效率和"绿色"地球变得日益重要，对模拟电源管理技术产生了前所未有的需求。
模拟技术正处于蓬勃发展阶段，而并非日渐衰落。事实上，在很多先进的高清电视中，模拟电路的使用甚至多于传统模拟电视；心脏监护设备使用精密模拟信号处理来检测噪声中嵌入的小信号；现代手机需要模拟电源管理电路来延长电池续航时间；汽车在电子稳定系统中使用微机电系统(MEMS)加速度计和陀螺仪；卫星通信使用射频发射机在模拟世界中广播数字信号。因此，模拟技术并未过时，它当前的需求量超过以往任何时候。
ADI公司认识到大学课程与行业对模拟电路设计技术的需求存在着差距，因此在2012年3月 宣布推出 其工程大学计划该计划旨在彻底革新工程学生学习模拟电路设计的方式，为工程学生和教授提供经济实惠的便携模拟设计套件，让他们能够试验先进技术，随时随地构建和测试实际模拟电路，从而增强他们的教学体验。
除了工程学生之外，工程大学计划还非常适合在职工程师，他们可能非常精通软件开发或数字技术，但感觉自己缺乏模拟电路设计的某些基础知识。该计划也适合想要加强对模拟电路的理解的技术人员，以及希望掌握新设计技能的发烧友和发明人。
这项全面计划提供教材，内容包括练习、实验和课后作业，另外提供用于控制、模拟和分析的软件，以及支持动手学习的设计套件。在线社区可以促进学生、教授和在职工程师之间的沟通交流。截止2013年1月，第一学期课程"电路1"已经推出。今后的课程，包括"电路2"、"电子1"和"电子2"，也正在编写中。
教材
精心编排的教材包括课后作业和实验。每个章节开头都提供介绍和目标列表。为读者编写的示例和练习穿插在整个教材中，部分总结可以巩固已学课程。第一学期课程—真实模拟：电路1— 包括12个章节（另以一系列视频和可下载授课幻灯片的方式提供）：
1. 电路分析基础知识
本章介绍以下内容：电压、电流和功率的基本概念；基本电路元件，包括理想的电源和电阻；各种分析技术，例如基尔霍夫的电压和电流定律、欧姆定律。实验会提供实际行为的第一点提示：电阻围绕理想电阻值变化，还会介绍模拟电路的第一个实际应用：使用热敏电阻测量温度。
2.电路简化
本章采用第1章介绍的技术来分析电阻的串联和并联组合，以及它们用作分压器和分流器的情形。非理想电源和非理想测量器件提供实际行为的更多示例。
3. 节点和网格分析
本章介绍电路节点和网格的概念—包括参考节点、从节点、超级节点和约束网格，提供分析电路电压和电流的简单方法。
4. 系统和网络定理
本章介绍进行电路分析的系统级方法，将概念电路表示为具有输入和输出的实际系统。本章定义线性度的数学概念，解释如何使用叠加来分析线性系统，还介绍强大的戴维宁和诺顿定理，它让复杂电路能够作为更加简单的等效电路建模。实验演示功率如何从电源传输到负载，以及如何匹配负载以实现较大能量传输。
5. 运算放大器
本章介绍运算放大器(op amp)，顾名思义，它们的功能是执行数学运算，例如加法、积分和求幂。本章首先介绍理想行为，它让我们能够简单地分析反相、同相和差分电路，随后本章还解释了实际行为的效应，包括有限增益、有限输出阻抗、非零输入阻抗和非零失调电压。实验使用运算放大器来改进温度测量系统。
6.储能元件
本章介绍电感和电容及其充当的储能元件角色，以及它们的实际行为。前几章介绍的所有电路可以使用代数公式进行分析，而这些动态电路元件由差分方程决定。教材定义了瞬态和稳态响应，以及多个数学概念，例如单位阶跃函数和衰减式指数函数。实验将生成和观察随时间变化的波形。
7.一阶电路
本章介绍一阶电路—这些电路包括单个独立储能元件，用一阶差分方程描述特性。本章分析了包含电阻器和单个电容或电感的电路的自然响应，以及它们对输入电压或电流的步进改变的响应。实验演示如何测量有源RC电路的时间常数和阶跃响应。
8. 二阶电路
本章在前一章演示的概念基础上进行了扩展，以分析二阶电路—这些电路包括两个独立储能元件，用二阶差分方程描述特性。一阶电路的阶跃响应随时间成指数规律衰减，而二阶电路的阶跃响应可能振荡，因此本章将介绍自然频率和阻尼比的概念，并将它们与电路的上升时间、过冲和稳态响应关联起来。实验测量RLC电路的阶跃响应，并分析为什么实际行为与理想计算存在差别。
9. 状态变量模型简介
本章介绍状态变量模型，它使用电容两端的电压和通过电感的电流，确定系统的状态。该状态可完全确定系统在每个时刻的特征，从而随时了解系统状态，后续时间的系统输入让我们确定任何后续时间的输出。本章介绍状态变量建模如何实现数值模拟以确定系统响应。本章的实验将测量结果与MATLAB® 或 Octave模拟进行比较。
10.稳态正弦分析
本章重点介绍具有正弦输入的动态系统的稳态行为，忽略系统的瞬态响应。本章展示如何以复杂指数和相量形式表示正弦信号，并对阻抗和导纳进行定义，还解释系统的频率响应如何表示输入和输出信号之间的关系。实验测量放大器电路的增益和相位。
11.频率响应和滤波
本章说明如何将系统的频率响应用作一种设计和分析工具，以及如何以信号频率成分来表示信号。本章介绍信号调理的概念，侧重于低通和高通滤波器，还演示波特图如何能够显示系统的幅度和相位行为。实验包括音频应用的MEMS麦克风的输出调理，以及用于测量机械应力的振动传感器的输出。
12. 稳态正弦功率
本章涵盖使用正弦信号的功率传输，还介绍瞬时、平均和无功功率的概念。然后还介绍如何校正感性负载功率因数。
硬件
除了理论之外，教材还提供实际电路，讨论非理想情况，通过实验练习提供动手尝试，但真正的乐趣来自设计套件。Analog Discovery™设计套件提供2通道示波器、2通道任意波形发生器、16通道逻辑分析仪、16通道模式发生器、2通道电压表、网络分析仪以及两个电源，从而形成完整的、便携的USB电源模拟设计实验，让学生能够在产生想法时随时随地进行试验。
该设计套件与模拟部件套件配对使用，后者包括电阻、电容、二极管、晶体管、传感器、运算放大器、转换器、稳压器等，另外还有无焊试验板、螺丝刀和分类引脚线路。
设计套件使用WaveForms™，它是一款功能强大的虚拟仪器套件，为每种仪表提供简洁易用的图形界面，让用户能够轻松地获取、存储、分析、生成和重复使用模拟和数字信号。
学生的看法
在一个学生项目中，我正在构建一种设备的原型，用于自动蒸发浴室镜子上的冷凝物。在这个过程中，我使用了ADI工程大学计划的组件，包括Analog Discovery设计套件、WaveForms软件、模拟部件套件和在线教材。该计划的大量丰富资源对我从事的项目具有无可衡量的价值，必然也会吸引其他工程学生的极大关注。感兴趣的学生可在任何地点轻松地访问、发送和查看计划的免费在线教材。Analog Discovery和ElectronicsExplorer硬件设计平台让学生能够在任何地点使用传统实验室的功能。对我而言，这种多功能性激发了学生对模拟电路的兴趣，同时鼓励他们进行创新，在瞬间激发电路开发灵感。掌握这些强大的资源之后，学生能够进行探索研究，以满足他们的极大好奇心，同时补充在课堂上学习的知识。
在线课程教材就是该计划最具吸引力的一部分资源。Real Analog教材论述的主题是从电气工程师的角度传授的，对于这些以往由学术型作者编写的主题，他们可以提供独到的见解。发音清晰的视频授课和PowerPoint幻灯片可为书面教材提供补充；分步实验练习利用实际应用，培养必备的动手技能。ADI工程大学课件免费在线提供，非常适合为现有课程内容提供补充，也可作为优良的独立学习资源。
在线课程教材可以启发学生学习知识，但最实用的资源也许还是通过 虚拟教室提供的资源。在这个开放论坛中，任何人都可以提出有关课程教材、技术练习或设计平台的问题。虚拟教室是ADI工程大学计划的一个重要部分，而其他大多数教育项目现在不提供这种形式。该社区由ADI公司的专业人员进行定期监控，旨在鼓励学生之间的协作。它能够促进全球交流，同时提供及时的问题解答，从而提升很多学生的效率。
对于我而言，该计划最实用的部分是Analog Discovery设计套件。利用这个平台，结合免费的WaveForms软件，我从计算机同时实施了示波器、任意波形发生器和电源，从而能够快速轻松地开始电路设计。图16显示在我的PC上运行的上述功能的屏幕截图。虽然没有在我的这个项目中使用，但该设计套件还提供其他众多功能，包括逻辑分析仪、模式发生器、静态I/O、电压表和网络分析仪。凭借该设备的便携性和易用性，学生的创意和创新不再只限于传统实验室的范围，而是可以带到宿舍、公共区域甚至家中。包括硬件在教育项目中是非常罕见的，它是一个极其新颖的创意，可将实际设计技能与理论学习结合在一起。我强烈推荐可选的模拟部件套件，事实证明它是极为实用的，为我节省了订购部件的时间，并且避免了诸多麻烦。
图17显示Analog Discovery设计套件如何让实验功能能够在任何地点使用，甚至包括厨房餐桌。实验工具的这种使用便利性，可以鼓励学生更有创意地应用知识，学习在课堂上无法传授的调试技术和其他技能。凭借便携性和易用性，该设计套件为学生提供了一种应用知识的简易工具。
与所有教育项目相同，ADI工程大学计划也具有自身的优势和不足。首先介绍它的优势，该课件易于访问，而且完全免费。在线教材的编写者完全了解课程内容，因而不会出现太多混淆和曲解。理论和实际应用相结合，使得阅读和动手学习近乎完美地结合在一起。此外，在线课程结合采用多种形式帮助我们充分理解主题，包括视频讲课、PowerPoint幻灯片、教材以及巩固学习效果的课后作业，让计划成为学习模拟电路的优良资源。
但是，该计划仍然存在有待改进之处。课后作业缺乏足够的数量和深度，无法提供对教程的更深理解，虚拟教室缺乏参与度。教材中存在少许格式不一致和语法错误，虽然它们不会妨碍教材的信息传达。最后，为了避免混乱，Digilent®应该包括有关下载WaveForms的说明，另外Analog Discovery套件应该附带一份手册（我需要知道下载哪个软件，还要搜索解释套件完整用法的文档）。
现在向对感兴趣的读者介绍一下我的项目，这种设备使用家庭制作的洁净薄膜加热器蒸发浴室镜子上的冷凝物，它使用AD22100温度传感器来感应相对湿度和温度，使用带有比较器和简单晶体管逻辑的电路来控制加热器。图18显示了试验板，用于构建电路原型和调试电路、测试电压和模拟传感器输入。事实证明ADI工程大学是极有价值的学习工具；今后，我还计划使用更多在线课程教材来学习电路。
结论
ADI工程大学计划提供了学习模拟电路知识的优良资源。教材、视频授课和实验能够以高标准传授模拟理论，培养学生的好奇心；虚拟教室便于进行国际交流、解答问题和远程协助；硬件设计平台具有出色的功能，鼓励学生积极创新。
我们邀请您在EngineerZone 上的模拟对话社区对ADI工程大学发表评论。
Quick Links
Homepage: http://wcm.corpnt.analog.com/en/education/university-engagement.html
Course materials: https://learn.digilentinc.com/classroom/realanalog/
Hardware: https://store.digilentinc.com/all-products/scopes-instruments/
Software: http://store.digilentinc.com/waveforms-2015-download-only/
Virtual Classroom: http://ez.analog.com/community/university-program
