電路的設(shè)計原理精選(九篇)
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第1篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞：比較器 脈寬調(diào)制 電源管理
中圖分類號：TN386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0137-02
1 引言
電壓比較器是一種常用的模擬信號處理電路，能夠?qū)陕冯妷盒盘栠M(jìn)行比較，并判斷哪個電壓信號大（或小）。電壓比較器常用于自動控制、波形產(chǎn)生與變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及越限報警等許多場合。電壓比較器通常由集成運放構(gòu)成，且大多處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)。比較器的種類有多種，如零電平比較器、任意電平比較器、滯回電壓比較器等[1]。在PWM模式的電源管理芯片中[2，3]，為了克服必須使用集成運放來構(gòu)成比較器的問題，設(shè)計了一種電壓比較器，該比較器結(jié)構(gòu)簡單，且轉(zhuǎn)換速度快、鑒別靈敏度高，能夠滿足電源管理芯片的使用需求，并已被應(yīng)用在實際電源管理芯片中。
2 電壓比較器的基本原理
圖1給出了電壓比較器的符號及傳輸特性。其反相輸入端加信號，同相輸入端加參考電壓。比較器一般是開環(huán)工作，其增益很大。所以，當(dāng)時，輸出為“高”。而當(dāng)接近時，輸出電平發(fā)生轉(zhuǎn)換。其它時刻與可能差得很遠(yuǎn)（即）。電壓比較器的輸入為模擬量，可作為模擬和數(shù)字電路的接口電路，也可作為一位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，在實際中有著廣泛應(yīng)用。
電壓比較器可以用運放構(gòu)成，也可用專用芯片構(gòu)成。作為比較器的另一個重要特性就是轉(zhuǎn)換速度，即比較器的輸出狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換所需要的時間。通常要求轉(zhuǎn)換時間盡可能短，以便實現(xiàn)高速比較。比較器的轉(zhuǎn)換速度與器件壓擺率有關(guān)，越大，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需的時間就越短，比較器的轉(zhuǎn)換速度越高。電壓比較器一般為開環(huán)應(yīng)用或正反饋應(yīng)用，不需要相位補償電容[4，5]
3 電壓比較器的設(shè)計與仿真
電壓比較器模塊在電源管理電路中起著非常重要的作用，是電路的使能輸入部分，表1是此模塊的設(shè)計參數(shù)指標(biāo)：
電壓比較器的“2”輸入端是電路的使能控制端，只有當(dāng)“2”端輸入電壓高于3V時，比較器輸出一個高電平使能信號，使驅(qū)動開關(guān)開啟，讓整個電路開始工作。圖2是此比較器模塊的電路圖，其中Vin-和Vin+分別是比較器的反向和同向輸入端，Vref-3是來自基準(zhǔn)的偏置電壓，R1和R2是輸入端負(fù)載電路，Vand1，Vand2，S及g端均為同向輸出端，c和d為反向輸出端。其中，Vin-端接固定的3.7V穩(wěn)定電壓，當(dāng)Vin+端輸入大于3V時，T21管導(dǎo)通同時T22管截至，從而T68管導(dǎo)通，此時由于鏡像作用，T67，T69，T70及T71均導(dǎo)通，且T63，T64，T65及T66均截至。導(dǎo)通的晶體管在各自的負(fù)載電阻上產(chǎn)生壓降，從而同向輸出端Vand1，Vand2，S及g端輸出均為高電平，而c和d端輸出為低電平。當(dāng)Vin+端輸入電壓低于3V時，情況剛好相反。圖3和圖4分別為此電路同向端和反向端輸出波形圖。
通過以上的設(shè)計及電路仿真，得到其電參數(shù)仿真結(jié)果如表2所示。
4 結(jié)語
按照表1所示的設(shè)計要求，并通過對表1和表2的比較，電路的仿真結(jié)果在允許的誤差范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求，并且該電路模塊在實際PWM電源管理芯片中運行良好。對于該電路的進(jìn)一步優(yōu)化將是深入研究的重點問題。
參考文獻(xiàn)
[1]吳運昌.模擬電子線路基礎(chǔ).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005.
[2]鐘國華，吳玉廣.PWM芯片分析及其振蕩器電路的簡化設(shè)計.半導(dǎo)體技術(shù)，2004，29（2）. 65-68.
[3]BryantBrad， Kazimierczuk MarianK.Open-Loop Power-State Transfer Function Relevant Current-Mode Control of Boost PWM Converter Operation in CCM. IEEE Transactions on Circuits and Systems.，2005， 52（10）. 2158-2164.
第2篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng)；DC/DC仿真；DC/AC仿真
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.142
獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要有太陽電池組件（方陣）、控制器、儲能蓄電池（組）、直流/交流逆變器等部分組成。光伏陣列發(fā)出的直流電通過器將其逆變?yōu)榻涣麟姽┙o負(fù)載，蓄電池將光伏陣列在白天發(fā)出的電能存儲起來，并在夜間和陰雨天給負(fù)載供電。
1 獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成
1.1 光伏電池組
光伏電池板又稱太陽能電池板 Solar panel，是由若干個太陽能電池組件按一定方式組裝在一塊板上的組裝件，通常作為光伏方陣的一個單元。通常做法是把片單體多晶硅電池串聯(lián)在一起。在實際應(yīng)用時，根據(jù)負(fù)載要求，自由組合組件達(dá)到輸出功率的條件。
1.2 蓄電池組
蓄電池組是用電氣方式連接起來的用作能源的兩個或者多個單體蓄電池。白天太陽光照射到太陽能組件上，使太陽能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓，把光能轉(zhuǎn)換為電能，再傳送給智能控制器，經(jīng)過智能控制器的過充保護(hù)，將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進(jìn)行儲存。
1.3 控制器
蓄電池充放電過程需要控制器來調(diào)節(jié)。光伏控制器是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負(fù)載供電的自動控制設(shè)備。
1.4 逆變器
逆變器是一種由半導(dǎo)體器件組成的電力調(diào)整裝置，主要用于把直流電力轉(zhuǎn)換成交流電，一般由升壓回路和逆變橋式回路構(gòu)成。升壓回路把太陽電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓；逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價地轉(zhuǎn)換成常用頻率的交流電壓。
2 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變電源的要求
要求具有較高的效率。由于目前太陽電池的價格偏高，為了最大限度地利用太陽能電池，提高系統(tǒng)效率，必須設(shè)法提高逆變電源的效率。 要求具有較高的可靠性。目前光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無人值守和維護(hù)，這就要求逆變電源具有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變電源具備各種保護(hù)功能，如輸入直流極性接反保護(hù)，交流輸出短路保護(hù)，過熱，過載保護(hù)等。同時，逆變電源的輸出應(yīng)為失真度較小的正弦波。
3 單相獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變電源主電路仿真
3.1 DC/DC變流電路仿真
直流升降壓斬波電路仿真模型如圖2所示，直流電源電壓為100V，負(fù)載為帶有電容濾波的電阻負(fù)載，電阻為2Ω ，濾波電容為1000μF 。開關(guān)采用IGBT，驅(qū)動信號由“Pulse Generator”環(huán)節(jié)產(chǎn)生，驅(qū)動信號頻率為1000Hz，占空比為50%。此時電路的仿真波形為圖3所示。
三幅波形中波形依次為驅(qū)動信號、負(fù)載電流、負(fù)載電壓，此時電路已接近穩(wěn)態(tài)。
3.2 DC/AC逆變電路仿真
單相全橋逆變電路仿真模型如圖4所示，直流電源電壓為100V，負(fù)載為電阻電感負(fù)載，電阻為1Ω，電感為0.01H，開關(guān)采用MOSFET，逆變器工作頻率為50Hz，驅(qū)動信號由兩個“Pulse Generator”環(huán)節(jié)產(chǎn)生，占空比為49.5%。此時電路的仿真波形為圖5所示。
三幅波形中波形依次為負(fù)載電流、負(fù)載電壓和開關(guān)管1的電壓和電流，此時電路已接近穩(wěn)態(tài)。
第3篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞：多媒體課件；實踐能力；網(wǎng)絡(luò)課程
作者簡介：安康（1981-），男，浙江杭州人，杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院，講師；孫亞萍（1980-），女，浙江杭州人，杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院，講師。（浙江 杭州 310012）
基金項目：本文系杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院教學(xué)建設(shè)項目（項目編號：YS01207031001）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0071-02
“電路原理”是電子信息學(xué)科重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握電路原理基本概念、分析方法以及電路實驗基本技能。[1]通過制定“電路原理”課程教學(xué)大綱，正確把握學(xué)科專業(yè)課與本課程內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性，為學(xué)生構(gòu)建融會貫通的課程體系。為了在有限的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生能夠快速掌握電路原理的知識結(jié)構(gòu)，針對“電路原理”課程從教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計、實驗實踐性教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)、課程考核評價指標(biāo)等方面進(jìn)行改革，并對“電路原理”改革過程中的經(jīng)驗和體會做了總結(jié)。
一、課堂教學(xué)模式
“電路原理”課堂理論內(nèi)容信息量大、涉及到很多數(shù)學(xué)公式，且電路圖復(fù)雜。傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師通過在黑板上畫電路圖、書寫數(shù)學(xué)公式等手段進(jìn)行授課，不僅耗時且效果不明顯。將多媒體教學(xué)融入到課堂教學(xué)環(huán)境中，加大課堂信息的傳遞量，提高課堂教學(xué)效果。多媒體教學(xué)課件采用PowerPoint制作，配有Flash MX動畫演示，教師在課件制作過程中注意每節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的重點、難點，能夠?qū)ι弦还?jié)課的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)并引申出本節(jié)課講授的知識點，使學(xué)生在接受新知識的同時能夠?qū)⒅R點串接，注重知識的融會貫通。針對電路課程抽象難理解的內(nèi)容，采用電路仿真開發(fā)環(huán)境EWB，讓學(xué)生感受抽象電路在實際電路中的運行狀況，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)電路的興趣。
二、課堂教學(xué)設(shè)計
教改之前“電路原理”課堂授課形式多為教師講課，學(xué)生聽課缺乏互動性，注意力分散，學(xué)習(xí)興趣不高。[2]教改后，教師在授課過程中針對不同知識點采用隨機提問的方式，促使學(xué)生對該問題進(jìn)行思考和分析，此方法對于知識點掌握薄弱的同學(xué)效果尤其明顯，因為他們擔(dān)心自己回答不上來，腦部神經(jīng)處于緊張狀態(tài)，就能夠集中注意力認(rèn)真聽課。在教學(xué)設(shè)計上，教師與學(xué)生共同參與到課堂教學(xué)活動中，學(xué)生為主體，教師通過引入問題、課堂討論、仿真驗證、問題講解、知識點總結(jié)方式進(jìn)行輔導(dǎo)。例如在講解電路定理（戴維寧/諾頓定理）知識點時，通過引入一個工程問題讓學(xué)生分小組討論，教師可以對每組設(shè)計的方案進(jìn)行點評，利用電路仿真環(huán)境對方案進(jìn)行設(shè)計，確保課堂理論教學(xué)與實驗教學(xué)無縫連接，使學(xué)生通過虛擬電路實驗快速掌握知識點，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)技能。
三、課程體系構(gòu)建
教師在教學(xué)過程中盡可能使學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)掌握“電路原理”的教學(xué)內(nèi)容，[3]注重“電路原理”課程與后續(xù)專業(yè)課程之間的銜接，統(tǒng)籌安排。精選出基本、實用與后續(xù)課程聯(lián)系緊密的內(nèi)容，刪減應(yīng)用性不強的內(nèi)容。例如講解一階/二階電路時域分析知識點時，講清楚電路的物理概念，降低該章習(xí)題的難度，其中卷積積分、頻率響應(yīng)、狀態(tài)方程等復(fù)雜內(nèi)容放到“信號與系統(tǒng)”課程中講解。另外對于“電路原理”課程中含有運算放大器的電阻電路章節(jié)，雖然該章節(jié)內(nèi)容在“模擬電子線路”課程中作為精講內(nèi)容，但是為了讓學(xué)生盡早對專業(yè)知識有更清楚的認(rèn)識，考慮把該部分內(nèi)容作為學(xué)生自學(xué)章節(jié)，教師提前布置自學(xué)題目，學(xué)生通過查詢專業(yè)資料自學(xué)本章，教師給學(xué)生一定的指導(dǎo)，結(jié)束后學(xué)生歸納知識點完成讀書報告，作為平時成績計入總評。通過自學(xué)讓學(xué)生對運算放大器的概念及應(yīng)用有大致的了解，不僅解決課程之間課堂教學(xué)內(nèi)容重復(fù)問題，同時培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)該門課程的價值所在。
四、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)
“電路原理實驗”是一門重要的實踐課，教師把電路原理實驗貫穿在“電路原理”課堂教學(xué)整個過程中，學(xué)生通過把學(xué)到的理論知識運用到實驗實踐中，加深對電路的理解，鞏固課堂所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力。
1.EWB 電路仿真環(huán)境
無論是“電路原理”課堂教學(xué)還是實踐教學(xué)，EWB電路仿真貫穿于電路原理教學(xué)整個過程中，該仿真軟件功能強大，操作方便，能夠?qū)⑻摂M電路環(huán)境與真實電路實驗相結(jié)合，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。虛擬實驗仿真前，需在開發(fā)環(huán)境下根據(jù)設(shè)計的方案搭建電路進(jìn)行仿真，然后在電路實驗平臺上面調(diào)試電路，在實踐過程中驗證電路設(shè)計的正確性，需要在此階段培養(yǎng)學(xué)生調(diào)試過程中分析問題、解決問題的能力。另外虛擬電路仿真環(huán)境能夠設(shè)置一些電路故障以及邊界值，不會對電子元器件和實驗儀器造成損壞，減少實驗過程中因?qū)W生操作不當(dāng)損壞電子器件的問題。
2.電路平臺實驗
依據(jù)電子專業(yè)特點，注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，教研組編寫一套符合自己專業(yè)特色的電路原理實驗指導(dǎo)書，授課計劃共開設(shè)八個實驗：基爾霍夫定律的驗證；受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗研究；疊加原理的驗證；戴維寧定理和諾頓定理的驗證；RC一階電路的響應(yīng)測試；用三表法測量交流電路等效參數(shù)；RLC串聯(lián)揩振電路的研究；功率因數(shù)及相序的測量。
每個實驗都包含有實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒炘O(shè)備、實驗內(nèi)容、實驗注意事項、預(yù)習(xí)思考題和實驗報告。另外教師還設(shè)計了需要學(xué)生課后自學(xué)的實驗比如關(guān)于EWB Multisim仿真軟件的學(xué)習(xí)。實驗中注意學(xué)生操作時容易出問題的地方。例如試驗“基爾霍夫定律的驗證”，因為該實驗涉及到依據(jù)基爾霍夫電壓/電流定律列寫方程，需要對電路設(shè)定參考方向再列寫KCL/KVL方程，但是學(xué)生初次接觸電路，對參考方向的理解比較欠缺，單純的課堂理論講解使學(xué)生對參考方向掌握情況還不夠深刻，經(jīng)過這個實驗的驗證，學(xué)生動手測量和操作，對參考方向有較深的理解，做習(xí)題時慢慢養(yǎng)成分析電路前設(shè)定電路參考方向再求解的習(xí)慣。
3.電子線路課程設(shè)計
在學(xué)生具備電路軟件仿真和硬件調(diào)試能力基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加深學(xué)生對電子線路的理解和掌握，將電子線路課程設(shè)計引入到“電路原理”課程實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中。學(xué)生自主選題，自行設(shè)計，根據(jù)需求指標(biāo)設(shè)計方案，采用EWB對方案進(jìn)行仿真，驗證設(shè)計的方案是否可行，制作硬件調(diào)試系統(tǒng)，在調(diào)試過程中學(xué)生查閱資料對硬件進(jìn)行修改調(diào)試，在實踐中不斷改進(jìn)系統(tǒng)。教師在學(xué)生課程設(shè)計期間給予適當(dāng)輔導(dǎo)，學(xué)生作為主角在實踐中培養(yǎng)自己動手操作能力，為參加各類電子設(shè)計大賽和畢業(yè)設(shè)計做好前期工作準(zhǔn)備。
五、“電路原理”網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)
結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立“電路原理”教學(xué)網(wǎng)站，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供良好教學(xué)平臺，“電路原理”網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)址：http：//221.12.26.150/tea_main.jsp。電路網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)框架主要從四個方面進(jìn)行：教學(xué)信息資源包括教師信息、課程信息以及課程調(diào)課、停課、考試等信息及時反饋給學(xué)生；課堂理論教學(xué)資源包括多媒體課件以及教師批改完每章作業(yè)后設(shè)置的該章作業(yè)的答案以供學(xué)生查看，學(xué)生通過及時下載作業(yè)資源找出自己做錯的地方，不斷改進(jìn)。另外電路自學(xué)章節(jié)選題部分教師均通過網(wǎng)絡(luò)平臺，方便快捷；實驗實踐教學(xué)資源包括實驗課件以及實驗仿真環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)平臺中建立虛擬仿真實驗室，學(xué)生可以針對硬件實驗平臺設(shè)計實驗方案、仿真分析，提高硬件調(diào)試成功的概率，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；師生互助學(xué)習(xí)資源通過開展答疑討論、作業(yè)提交、自主測試、課程反饋等模塊，為教師網(wǎng)上教學(xué)和答疑提供便捷的手段。
六、課程考核評價指標(biāo)
“電路原理”課程考核主要從理論考核和實驗實踐考核兩方面進(jìn)行。考核成績構(gòu)成如下：期末成績占55%，期中成績占15%，平時成績占30%。期末考核主要采用筆試的方式進(jìn)行，期中考核可以采用筆試的方式進(jìn)行考核，也可以通過制作電子系統(tǒng)提交論文的方式考核，平時成績考核包括學(xué)生課堂教學(xué)與實驗教學(xué)出勤率、課堂提問、讀書報告完成情況、課程作業(yè)和實驗考核構(gòu)成，其中實驗考核包括實驗報告部分（報告能夠體現(xiàn)實驗基本理論、實驗設(shè)計理念、實驗數(shù)據(jù)分析）以及實驗操作部分（考核儀器儀表的規(guī)范使用、電路測試能力等）。通過給予平時成績靈活的權(quán)重，建立多元的、綜合性的總評制度，尤其對學(xué)生創(chuàng)新的、探討性的觀點給予鼓勵和支持。
七、總結(jié)
“電路原理”課程經(jīng)過電子教研室教師的共同努力，以電子專業(yè)2010級和2011級“電路原理”課程考核成績?yōu)橐罁?jù)，學(xué)生基本上能夠較好地掌握電路原理的知識點，部分同學(xué)能夠?qū)﹄娐缝`活設(shè)計，學(xué)生整體的科研能力有了顯著提高。“電路原理”課程改革涉及面廣，改革過程中存在很多問題，還需要電子教研室教師不斷地努力和探索，緊跟社會的發(fā)展方向，將“電路原理”課程的教學(xué)改革進(jìn)一步深化。
參考文獻(xiàn)：
[1]周茜，徐亞寧.《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)設(shè)計的創(chuàng)新與實踐[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2004，24（4）：113-116.
第4篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞：課程體系改革；教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化；集成電路設(shè)計
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）34-0076-02
以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2000年，國務(wù)院頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》（18號文件），2011年1月28日，國務(wù)院了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，2011年12月24日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而，我國的集成電路設(shè)計水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年，全國進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片，超過石油進(jìn)口。2014年3月5日，國務(wù)院總理在兩會上的政府工作報告中，首次提到集成電路（芯片）產(chǎn)業(yè)，明確指出，要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺，在新一代移動通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn)，引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月，國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年，我國芯片設(shè)計人員達(dá)不到需求的10%，集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國內(nèi)高等院校的一個迫切任務(wù)[1]。為滿足市場對集成電路設(shè)計人才的需求，2001年，教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。
我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，期間，由于專業(yè)調(diào)整，暫停招生。2012年，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生，主要專業(yè)方向為集成電路設(shè)計。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出了集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求，從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個方面對集成電路設(shè)計方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。
一、專業(yè)課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實，將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時存在較大困難，更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如，如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性，學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水，不可能學(xué)得懂。但國內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課，開設(shè)較少課時量，學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí)；有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如，我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程，而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計”這門課程中去。
2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者理論知識的具體應(yīng)用。并且，在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識沒學(xué)好的基礎(chǔ)上，開設(shè)后面的課程，將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂，嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如：在某些高校的培養(yǎng)計劃中，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”，直接開設(shè)“晶體管原理”，造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ)，很難進(jìn)入狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時，如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論，就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念，以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。
3.課程內(nèi)容理論性太強，嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強，公式推導(dǎo)較多，并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時，過分強調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)，而不是側(cè)重于對結(jié)構(gòu)原理、工作機制和工作特性的掌握，使得學(xué)生（尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生）學(xué)習(xí)起來很吃力，學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業(yè)課程體系改革的主要措施
1.“4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式：“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”；“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計CAD”；“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測試”，實行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則，根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識，環(huán)環(huán)相扣，合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序，形成先專業(yè)基礎(chǔ)課，再專業(yè)方向課，然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。
我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，也就是三個本科專業(yè)大學(xué)一年級、二年級統(tǒng)一開設(shè)課程，主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程，重在增強學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識，為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級開始，分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，大學(xué)三年級第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識和半導(dǎo)體物理知識結(jié)合在一起，課時量為64學(xué)時，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識，又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路設(shè)計CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性，擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時間定為學(xué)期的1～12周，而其他3門課程的開課時間從第6周開始，從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外，“集成電路原理與設(shè)計”課程設(shè)置96學(xué)時，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且，先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容，課時量為48學(xué)時，開設(shè)時間為6～17周；再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容，課時量為48學(xué)時，開設(shè)時間為8～19周。大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程，并設(shè)置其為選修課，這樣設(shè)置的目的在于：對于有意向考研的同學(xué)，可以減少學(xué)習(xí)壓力，專心考研；同時，對于要找工作的同學(xué)，可以更多了解專業(yè)方面知識，為找到好工作提供有力保障。
2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，專業(yè)課程要在大學(xué)三年級才能開始開設(shè)，時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強實用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計人才，需要對集成電路設(shè)計方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等，而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。
在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導(dǎo)，側(cè)重于對基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí)，以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計的基礎(chǔ)，因此，在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業(yè)方向課程，教師不但要講授集成電路設(shè)計方面的知識，也要側(cè)重于集成電路設(shè)計工具的使用，以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程，尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此，在專業(yè)方向課程中要增加實驗教學(xué)的課時量。例如，在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”課程中，總課時量為48學(xué)時不變，理論課由原來的38學(xué)時減少至36學(xué)時，實驗教學(xué)由原來的10學(xué)時增加至12個學(xué)時。36學(xué)時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個學(xué)時的實驗教學(xué)中2學(xué)時作為EDA工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生10個學(xué)時獨自進(jìn)行電路設(shè)計。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識，融會貫通，有效地促進(jìn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
三、結(jié)論
集成電路產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展與社會信息化的重要基礎(chǔ)，而集成電路設(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本文根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析目前集成電路設(shè)計本科專業(yè)課程體系存在的主要問題，結(jié)合我校實際情況，對我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)集成電路設(shè)計方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革，提出“4+3+2”專業(yè)課程體系，并對專業(yè)課程講授內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。從而滿足我校集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的要求，為培養(yǎng)實用創(chuàng)新型集成電路設(shè)計人才提供有力保障。
參考文獻(xiàn)：
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第5篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞： “維修電工技能訓(xùn)練”; 理實一體化;教學(xué)方法
“維修電工技能訓(xùn)練”是一門針對高級維修電工考證開設(shè)的課程。
它以實踐為主，但是沒有扎實的理論基礎(chǔ)，實踐就將出現(xiàn)問題。筆者在教學(xué)過程中可明顯地體會到這點。很多學(xué)生知其然，不知其所以然，缺乏解決問題的能力。所以理論是基礎(chǔ)，非常重要。但是，學(xué)生往往不喜歡學(xué)習(xí)理論，或是理論與實踐脫節(jié)，無法用理論指導(dǎo)實踐。根據(jù)這些情況，筆者采用了理實一體化的教學(xué)方法。
下面以“維修電工技能訓(xùn)練”課程中的PLC控制電路教學(xué)為例，探討教學(xué)方法。
一、實物演示，從現(xiàn)象到原理
電路的原理非常重要，如何能講清楚是個難題，讓枯燥的原理分析變得生動些更不容易。傳統(tǒng)的教學(xué)習(xí)慣根據(jù)原理圖分析電路，然后得出電路的現(xiàn)象。這樣的教學(xué)就顯得死板。如果先從電路的現(xiàn)象入手，通過視頻演示、實物演示等方法引起學(xué)生興趣，然后引導(dǎo)學(xué)生思考，再來分析原理，效果將會好很多。
PLC控制電路總共有三個考核電路。每個電路的控制方法不同，現(xiàn)象也不同。每個電路都事先連接好，用實物投影或者錄像的方式演示電路的現(xiàn)象，先讓學(xué)生有初步的認(rèn)識，然后讓學(xué)生根據(jù)電路圖分析電路的原理。這樣一來，大大提高了學(xué)生的積極性，教師適時地引導(dǎo)學(xué)生思考，師生共同分析原理，課堂氣氛活躍起來。例如，第一個項目是電機的雙速控制，如何讓電機雙速運行、主電路如何連接是難點。很多學(xué)生只能機械地按照原理圖連接，卻不能理解原理，操作起來非常死板、呆滯，容易出錯。教師如果先展示電機的雙速運行，引出如何連接的問題，再點出雙速電機的三相繞組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，從繞組的接線變化角度分析變速原理。學(xué)生對原理有了根本的理解，接線時就顯得從容自如，連接方法也多樣化。又如，電機的制動是個較為抽象的概念，但是直接演示電機的迅速停止，學(xué)生馬上就能理解。
二、教學(xué)做融合
教師教是為了學(xué)生學(xué)，學(xué)生學(xué)是為了做，所以教學(xué)做是一體的。教的方法是根據(jù)學(xué)的方法，學(xué)的方法是根據(jù)做的方法。一件事要怎么做就要怎么去學(xué)，怎么學(xué)就要怎么去教。不管教學(xué)做還是做學(xué)教都離不開做，做要在學(xué)和教的基礎(chǔ)上才能做得更好。教學(xué)做是相互聯(lián)系的，不可分割，故稱為教學(xué)做融合。
一個控制電路的分析內(nèi)容較多，包括原理分析、程序分析設(shè)計、電路接線圖設(shè)計。大量的信息很容易造成學(xué)生的學(xué)習(xí)疲勞，降低學(xué)習(xí)的效果。所以，將講解內(nèi)容分解成塊，邊教邊學(xué)邊做可以降低教學(xué)難度。例如，對于電路的接線圖設(shè)計，教師在分析設(shè)計的思路技巧之后，分發(fā)設(shè)計圖紙，讓學(xué)生邊學(xué)邊設(shè)計。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生有思路，在設(shè)計時有很高的興致，碰到難點，也可以一起討論，氣氛活躍。
三、理論實踐交替進(jìn)行
教學(xué)的開始是先教再實踐，但是實踐后，還是要回到理論，實踐與理論相結(jié)合，從而更進(jìn)一步地指導(dǎo)實踐。這個環(huán)節(jié)是最重要的環(huán)節(jié)。通過學(xué)生的實踐效果來看，往往很難將電路的運行現(xiàn)象與電路原理聯(lián)系。理實交替更多應(yīng)用在電路出現(xiàn)問題的時候。分析電路的故障原因，是對理論的回顧，更是進(jìn)一步地理解實踐的意義。教學(xué)方法是：學(xué)生電路連接好后，選擇幾個有問題的電路板，通過實物投影的方式展示給全部學(xué)生，一起分析故障的現(xiàn)象，結(jié)合理論，從而判斷故障出現(xiàn)點。例如，可以首先觀察PLC的指示燈。因為電路是PLC控制的電路，先要確定PLC正常。個別電路板PLC指示燈正常，電路卻沒有反應(yīng)，那么判斷是連接上出問題。回顧設(shè)計的I/O接線圖與實物接線圖，分析故障點。在這個過程中，結(jié)合線路分析，就能很好地鞏固設(shè)計的知識。又如，如果能耗制動電路制動效果失效，那么首先可以對電路其他部分的功能進(jìn)行肯定，縮小故障范圍。然后分析制動的原理，是哪些電器控制制動，判斷故障點。在故障排除的同時，進(jìn)一步理解了制動原理與效果。
“維修電工技能訓(xùn)練”課程理實一體化教學(xué)在實踐過程中提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生積極性也大大提高，今后還需要不斷探索實施的手段。
參考文獻(xiàn)：
[1]白潔.淺析將維修電工考證融入課程教學(xué)中的方法[J].南昌教育學(xué)院學(xué)報，2012（07）.
第6篇：電路的設(shè)計原理范文
模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。依據(jù)能力目標(biāo)的不同，可以劃分不同的任務(wù)類型，并據(jù)此確定任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計任務(wù)結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：模擬電路電路設(shè)計教學(xué)模式
以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域。但是現(xiàn)實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業(yè)的核心課程之一。
模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術(shù)還是專業(yè)能力結(jié)構(gòu)而言，模擬電子技術(shù)都處于較為底層的位置，通過該課程的學(xué)習(xí)獲取的知識、經(jīng)驗、工程技術(shù)方法是順利學(xué)習(xí)上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。
模擬電路是教學(xué)難度相對較大的課程。其學(xué)習(xí)的困難性在于，學(xué)生是第一次接觸以半導(dǎo)體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構(gòu)化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學(xué)工具又較為復(fù)雜；模擬電路的工程技術(shù)方法很難實現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗知識解決問題。
電路設(shè)計是電子技術(shù)人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設(shè)計過程相當(dāng)完整地體現(xiàn)了模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)容和要求。構(gòu)建基于模擬電路設(shè)計的學(xué)習(xí)任務(wù)，依據(jù)設(shè)計工作過程組織教學(xué)活動，能夠較好地實現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。
1、工作過程、能力與任務(wù)類型
一個較完整的電子系統(tǒng)電路設(shè)計的工作過程，包括：技術(shù)指標(biāo)分析，方案設(shè)計，單元電路設(shè)計與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設(shè)計工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設(shè)計過程必須具備的、應(yīng)由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計能力、電路綜合設(shè)計能力、計算機輔助設(shè)計能力、編寫設(shè)計文件的能力。因此模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)有4種類型：識讀電原理圖和技術(shù)資料、單元電路設(shè)計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設(shè)計文件。
單元電路設(shè)計與電路綜合是基本任務(wù)，它引領(lǐng)其它類型任務(wù)和整個項目的實施完成。
不同類型的任務(wù)可以根據(jù)設(shè)計任務(wù)的需要和本身的復(fù)雜程度，作為單獨的任務(wù)存在，與相關(guān)的設(shè)計任務(wù)共同組成學(xué)習(xí)項目，也可以作為完成設(shè)計的準(zhǔn)備知識存在于設(shè)計任務(wù)之中。例如，反饋放大器設(shè)計可以作為一個學(xué)習(xí)項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設(shè)計3個關(guān)聯(lián)的任務(wù)組成。
識讀電原理圖和閱讀元器件技術(shù)文件是基本能力。電路設(shè)計，特別是在原理設(shè)計和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計時，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進(jìn)和重新組合，這種改進(jìn)和組合需要閱讀已有的設(shè)計資料，借鑒他人的技術(shù)經(jīng)驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應(yīng)用電路。識讀電原理圖和技術(shù)文件對于形成和提高電路設(shè)計能力具有基礎(chǔ)性的意義。
目前，電子電路計算機輔助設(shè)計（EDA）包括電子工程設(shè)計的全過程，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設(shè)計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術(shù)人員必須具備的專業(yè)技術(shù)能力之一。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)中，主要是指應(yīng)用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設(shè)計文件等工作。
在電路設(shè)計的實際工作過程中，編寫設(shè)計文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設(shè)計文件，無法進(jìn)行初步設(shè)計完成以后的后繼工作。對于學(xué)習(xí)任務(wù)而言，編寫設(shè)計文件，是一個總結(jié)和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設(shè)計文件也是判斷和評價項目或任務(wù)完成情況的重要依據(jù)。
2、任務(wù)目標(biāo)
(1)電路識讀任務(wù)，是對針對設(shè)計任務(wù)收集技術(shù)資料（主要是可供設(shè)計參考的電路）并進(jìn)行分析，屬于電路設(shè)計的準(zhǔn)備工作，任務(wù)的目的是為完成設(shè)計任務(wù)建立必要的知識儲備。大致分為互相關(guān)聯(lián)的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術(shù)指標(biāo)。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎(chǔ)，作為專業(yè)入門課程，對此應(yīng)該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復(fù)雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構(gòu)成，功能單一的單元電路也可以進(jìn)一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎(chǔ)。3)指出電路的結(jié)構(gòu)特點，估算分析電路技術(shù)指標(biāo)。分析電路形式與結(jié)構(gòu)，可以得出電路大致的技術(shù)性能指標(biāo)，定性判斷元器件參數(shù)對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結(jié)構(gòu)的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應(yīng)范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。
(2)設(shè)計任務(wù)目標(biāo)包括典型單元電路設(shè)計與電子線路綜合設(shè)計，在定性分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設(shè)計。依據(jù)設(shè)計工作過程，可以分解為以下階段目標(biāo)。1)正確理解任務(wù)要求，分析各項技術(shù)指標(biāo)的含義。仔細(xì)研究任務(wù)的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術(shù)指標(biāo)的含義，分析實現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)途徑，這是完成設(shè)計的前提條件。2)設(shè)計總體框圖，分配技術(shù)指標(biāo)。參考與任務(wù)相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術(shù)指標(biāo)要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務(wù)，實現(xiàn)的方案可以有多個，應(yīng)具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優(yōu)的方案。
依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯(lián)系的模塊，將技術(shù)指標(biāo)和功能分配給各個模塊。3)單元電路設(shè)計。依據(jù)模塊的功能和技術(shù)指標(biāo)要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構(gòu)，計算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設(shè)計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進(jìn)行多次調(diào)整才能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標(biāo)，直至滿足技術(shù)指標(biāo)要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術(shù)指標(biāo)。在單元電路完成逐步設(shè)計的基礎(chǔ)上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現(xiàn)。
(3)仿真測試調(diào)整任務(wù)的目標(biāo)是在電子電路設(shè)計過程中實現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個方面。[3]1)驗證電路方案設(shè)計的正確性。當(dāng)要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，進(jìn)而對構(gòu)成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及性能指標(biāo)的可實現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設(shè)計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計。3)實現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設(shè)計過程中大量的工作是元器件參數(shù)計算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎(chǔ)上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設(shè)計工作的效率。4)技術(shù)文件編寫要求在完成電路設(shè)計的同時編寫盡可能詳細(xì)的符合工程標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)文件，包括方案設(shè)計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術(shù)說明、元器件參數(shù)計算、技術(shù)指標(biāo)與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。
3、任務(wù)結(jié)構(gòu)及實施
一個典型的電路設(shè)計任務(wù)由工程背景描述、任務(wù)要求、基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、設(shè)計方法與步驟、電路設(shè)計等學(xué)習(xí)單元組成。
3.1工程背景描述
工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實質(zhì)是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的問題。
3.2 任務(wù)要求
設(shè)計任務(wù)必須具備明確的工程應(yīng)用背景，必須提出具體的設(shè)計要求（技術(shù)指標(biāo)）。例如交流放大器設(shè)計任務(wù)，應(yīng)明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術(shù)指標(biāo)。提出任務(wù)要求，應(yīng)依據(jù)由淺入深循序漸進(jìn)的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個技術(shù)指標(biāo)開始，逐步增加技術(shù)指標(biāo)數(shù)量，提高設(shè)計難度。
3.3基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)
基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)包括任務(wù)分析、相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)、參考方案與參考電路分析及相應(yīng)的基礎(chǔ)練習(xí)等。基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)包括理論知識、技術(shù)知識、經(jīng)驗知識和經(jīng)驗技能的學(xué)習(xí)。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學(xué)生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關(guān)鍵的作用。在工程實踐中學(xué)習(xí)和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應(yīng)該以實現(xiàn)電路設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，確定理論知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)深度，力求將理論與實踐、數(shù)學(xué)方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來。
提供設(shè)計參考的電路必須是工程電路，但學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)會使用原理電路為學(xué)習(xí)對象，原理電路不能僅有電路結(jié)構(gòu)和元器件標(biāo)號，也要標(biāo)注元器件主要參數(shù)，使學(xué)生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學(xué)生是十分重要的。
3.4設(shè)計方法與步驟
不同功能和結(jié)構(gòu)的電路，具體的設(shè)計內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術(shù)要求不同，設(shè)計時考慮的重點、設(shè)計依據(jù)、電路結(jié)構(gòu)等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個設(shè)計過程始終的基本方法。
以反饋放大器為例，設(shè)計步驟如下:
選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結(jié)構(gòu)，計算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎(chǔ)之上。
3.5 電路設(shè)計
這是學(xué)生在相對獨立的情況下，完成電路設(shè)計的過程。盡量采用與前面4個學(xué)習(xí)單元及撰寫設(shè)計文件交叉進(jìn)行的方式實施。
不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。
不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結(jié)合”的方法實現(xiàn)。
4、結(jié)語
電路設(shè)計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據(jù)模擬電路原理設(shè)計過程構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，組織和實施教學(xué)過程，不僅能夠有效控制理論知識學(xué)習(xí)深度，促使學(xué)生較為自主地獲取經(jīng)驗知識，并在獲取知識的同時實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)換為技術(shù)應(yīng)用能力，更有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
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第7篇：電路的設(shè)計原理范文
關(guān)鍵詞：Protel DXP 網(wǎng)絡(luò)表 PCB 原理圖布局
中圖分類號：TN41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0109-02
1 引言
AltiumProtel DXP是Altium公司的電路和電路板軟件開發(fā)平臺，它將原理圖繪制、電路仿真、PCB設(shè)計、設(shè)計規(guī)則檢查、FPGA及邏輯器件設(shè)計等完美地融合在一起，并自帶了比較豐富的PCB元件封裝庫，為用戶提供了全面的設(shè)計解決方案，是電子線路設(shè)計人員首選的計算機輔助設(shè)計軟件。
2 Protel DXP的主要特點
（1）通過設(shè)計檔包的方式，將原理圖編輯、電路仿真、PCB設(shè)計及打印這些功能有機地結(jié)合在一起，提供了一個集成開發(fā)環(huán)境。（2）提供了混合電路仿真功能，為設(shè)計實驗原理圖電路中某些功能模塊的正確與否提供了方便。（3）提供了豐富的原理圖組件庫和PCB封裝庫，并且為設(shè)計新的器件提供了封裝向?qū)С绦颍喕朔庋b設(shè)計過程。（4）提供了層次原理圖設(shè)計方法，支持“自上向下”的設(shè)計思想，使大型電路設(shè)計的工作組開發(fā)方式成為可能。（5）提供了強大的查錯功能。原理圖中的ERC（電氣法則檢查）工具和PCB的DRC（設(shè)計規(guī)則檢查）工具能幫助設(shè)計者更快地查出和改正錯誤。（6）全面兼容Protel系列以前版本的設(shè)計文件，并提供了OrCAD格式文件的轉(zhuǎn)換功能。（7）提供了全新的FPGA設(shè)計的功能。
3 設(shè)計步驟
設(shè)計PCB印刷電路板要經(jīng)過4個基本的主要步驟，即電路原理圖設(shè)計、生成網(wǎng)絡(luò)表、PCB的設(shè)計和生成PCB報表并打印PCB圖。
3.1 電路原理圖設(shè)計
作為電路設(shè)計的基礎(chǔ)，首先要設(shè)計出高質(zhì)量的原理圖，才能為后期的PCB制作及信號仿真奠定基礎(chǔ)。（1）建立工程，然后再建立【原理圖】和【PCB】，并全部保存。（2）繪制原理圖。
3.2 繪制原理圖的流程
（1）啟動Protel DXP原理圖編輯器。（2）設(shè)置原理圖圖紙大小及版面。繪制原理圖前，必須根據(jù)實際的復(fù)雜程度來設(shè)置圖紙的大小，設(shè)置圖紙的過程實際上是建立一個工作平面的過程，用戶可以設(shè)置圖紙的大小、方向、網(wǎng)格大小及標(biāo)題欄等。（3）元器件放置。根據(jù)電路的實際需要，從元器件庫里取出所需的元器件放置到工作平面上，用戶可以根據(jù)元器件之間的布線關(guān)系，在工作平面上對元器件的位置進(jìn)行調(diào)整、修改，并對元器件的封裝、編號進(jìn)行設(shè)定，為下一步的設(shè)計打好基礎(chǔ)。
如（圖1）元件屬性設(shè)置：元件屬性設(shè)置窗口內(nèi)含元件序號設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、子元件選擇、方向設(shè)置、Pin鎖定/解鎖、Pin腳編輯、封裝等設(shè)置。
（1）對元器件布局布線。根據(jù)電路原理圖中各元器件之間的電器鏈接關(guān)系，對元器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完成的原理圖。（2）對布線后元器件進(jìn)行調(diào)整。在這一階段，用戶利用Protel DXP提供的強大功能對原理圖進(jìn)行調(diào)整和修改，保證電路原理圖的美觀和正確。（3）電器檢查。布線完成后，根據(jù)Protel DXP提供的錯誤檢查報告重新修改原理圖。（4）保存原理圖并打印輸出。保存原理圖，利用報表工具生成所需要的各種報表，設(shè)置打印參數(shù)進(jìn)行原理圖打印，為生成PCB做好準(zhǔn)備工作。
3.3 生成網(wǎng)絡(luò)表
圖所產(chǎn)生的各種報表中，網(wǎng)絡(luò)表是最重要的。網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖的另一種表現(xiàn)形式。一個電路可以看成是由若干個網(wǎng)絡(luò)組成，網(wǎng)絡(luò)表中包含了電路原理圖中所有的元器件的信息和網(wǎng)絡(luò)信息。在由原理圖產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表時，使用的是邏輯的連通性原則，是通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽進(jìn)行連接的，而不需要用導(dǎo)線將網(wǎng)絡(luò)端口實際連接在一起。
網(wǎng)絡(luò)表可以由原理圖文檔生成，也可以由項目生成。
（1）單個文檔的網(wǎng)絡(luò)表：執(zhí)行菜單命令【文件】/【打開】，在彈出的【打開文件】對話框中選中以SCHDOC為擴展名的文檔；執(zhí)行菜單命令【設(shè)計】/【文檔的網(wǎng)絡(luò)表】/【Protel】，系統(tǒng)會自動生成當(dāng)前文檔的一個網(wǎng)絡(luò)表，并命名為擴展名為NET的文件。（2）項目的網(wǎng)絡(luò)表：項目的網(wǎng)絡(luò)表生成方法與單個文檔網(wǎng)絡(luò)表的生成方法類似。首先打開項目文件，然后執(zhí)行菜單命令【設(shè)計】/【設(shè)計項目的網(wǎng)絡(luò)表】/【Protel】，系統(tǒng)會自動生成當(dāng)前項目的網(wǎng)絡(luò)表。
3.4 PCB的設(shè)計
（1）創(chuàng)建一個新的PCB文檔：方法有很多種，既可以利用菜單創(chuàng)建，也可以通過工作區(qū)面板創(chuàng)建，還可以通過ProtelDXP主頁面創(chuàng)建。推薦使用的方法是根據(jù)PCB向?qū)?chuàng)建新的PCB文檔，因為這種方法能夠在創(chuàng)建的過程中比較方便地設(shè)置PCB的許多參數(shù)。在設(shè)計PCB的過程中，環(huán)境參數(shù)的正確設(shè)置也是非常重要的，包括對圖紙參數(shù)的設(shè)置和編輯器參數(shù)的設(shè)置。
（2）從原理圖到PCB編輯器：打開原理圖執(zhí)行【設(shè)計】/【Update PCB Document PCB1.PcbDoc】點擊【Update PCB Document PCB.PcbDoc】后彈出了上圖對話窗口，在此點擊【生效更改】，也可以直接點擊【執(zhí)行更改】，待全部完成后點擊關(guān)閉，系統(tǒng)會自動幫您切換到PCB編輯器界面。但在設(shè)計中建議先點擊【生效更改】之后看看有無錯誤，有錯誤點擊關(guān)閉，改正錯誤后從新執(zhí)行更新“命令”，之后點擊【執(zhí)行更改】。
（3）PCB的布局與布線：第一、布局：PCB起到搭載電子元器件平臺的作用，因此必須考慮各種電子元器件的電氣特性和它們的電氣連接。隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的提高，PCB上的元器件也越來越密集，連接元器件間的電氣線路也越來越密集，因此PCB上元氣件的合理布局就顯得尤為重要。元器件的布局是否合理不僅影響到自動布線的成功率，還影響到這個系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定的工作。
一般情況下，元器件載入PCB環(huán)境后是堆放在PCB的左下角位置，此時是無法進(jìn)行布線操作的。因此在布線以前首先應(yīng)進(jìn)行元器件的布局操作。元器件的布局就是把堆放在一起的元器件合理地分布在PCB上，以便布線的順利完成。PCB上元器件的布局分為自動布局和手動調(diào)整布局兩種。一般情況下，對元器件布局時，需要將兩種布局結(jié)合起來使用。
執(zhí)行菜單命令【工具】/【放置元件】/【自動布局】，系統(tǒng)彈出【自動布局】對話框。在該對話框中，有兩個復(fù)選框，分別是【分組布局】和【統(tǒng)計式布局】。分組布局：分組布局是先根據(jù)連接關(guān)系將元器件劃分成組，然后再根據(jù)幾何關(guān)系放置元器件組。這種布局方式適合元器件較少的電路，運行速度較慢。如果選中【快速元器件布局】，可以增加元器件布局的速度。即使對同一電路原理圖，每次執(zhí)行自動布局后的效果一般也是不一樣的，因此應(yīng)當(dāng)多進(jìn)行幾次自動布局，從中選擇一個較合理的布局。統(tǒng)計式布局：選中統(tǒng)計式布局后，基于統(tǒng)計的自動布局器，系統(tǒng)以最小連接長度放置元器件。該布局方式使用統(tǒng)計型算法，適合元器件數(shù)量較多的情況。一般情況下，元器件的自動布局情況都不是很理想，存在很多不合理的地方。因此，在完成了自動布局后，還要進(jìn)行手工布局，以使元器件的布局更加合理，這樣有利于元器件的連接。
第二、布線：布線可以選中自動布線也可以手工布線。自動布線。自動布線常用方法主要有：對全部對象進(jìn)行布線，對選定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動布線，對ROOM空間進(jìn)行自動布線，對指定元器件進(jìn)行自動布線，對兩連接點進(jìn)行自動布線，對指定區(qū)域進(jìn)行自動布線。
以對全部對象進(jìn)行布線為例：點擊【自動布線】【全部對象】，在新彈出窗口中點擊【Route All】即系統(tǒng)會自動進(jìn)行布線。
手工布線。盡管Protel DXP提供了強大的自動布線功能，但是自動布線時總會存在一些令人不滿意的地方，尤其時在線路板比較復(fù)雜的時候更為明顯。為了使得布線更加美觀合理，就需要在自動布線的基礎(chǔ)上進(jìn)行手動調(diào)整。如果不需要系統(tǒng)提供的自動布線功能，也可以直接采用手動布線的方法對PCB電路板進(jìn)行布線。 一般我們先自動布線看看結(jié)果，那些需要變動布局的，那些需要提前預(yù)布線，對于重要的信號線建議手工布好線路，將其鎖定。在進(jìn)行自動布線。手工布線需用到【布線工具欄】。
2.5 生成PCB報表并輸出PCB圖
PCB報表的作用在于為用戶提供一個電路板的完整信息，包括電路板尺寸、電路板上的焊點、過孔的數(shù)量，以及PCB板上的元器件標(biāo)號等信息。AltiumProtel DXP為用戶提供了PCB 3D輸出效果圖這一強大的預(yù)覽功能，可以使用戶方便地預(yù)覽生成的PCB電路板的元器件分布等整體效果，極大地提高了設(shè)計者的設(shè)計效率。
3 結(jié)語
AltiumProtel DXP 具有強大的設(shè)計功能，是目前用戶群最大、實際工程應(yīng)用最廣泛的EDA軟件。Protel DXP已不是單純的PCB印制電路板設(shè)計工具，而是由多個模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH原理圖設(shè)計、SCH原理圖仿真、PCB印制電路板設(shè)計、Auto Router自動布線器和FPGA設(shè)計等，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。它將項目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計、拓樸自動布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計提供了強大的支持。
第8篇：電路的設(shè)計原理范文
[關(guān)鍵詞]主線貫穿法；層次教學(xué)法；教學(xué)互動
1基本理論教學(xué)
理論教學(xué)是電子技術(shù)課程一個非常重要的環(huán)節(jié)，掌握電子電路基本理論，才能掌握和應(yīng)用電子技術(shù)。模擬電子技術(shù)的特點是器件多、電路雜，理論不系統(tǒng)，分析方法不統(tǒng)一，內(nèi)容顯得凌亂，這給模擬電子技術(shù)教學(xué)帶來了諸多不便。因此模擬電子教學(xué)應(yīng)在以下幾個方面有所改進(jìn)：①系統(tǒng)性：即基本原理應(yīng)具有系統(tǒng)性。模擬電子技術(shù)難點在于基本原理凌亂，涉及的內(nèi)容雜，如對單級放大電路的分析，包括晶體管放大原理、放大電路的工作過程、靜態(tài)工作點、各點的波形圖、直流通路、交流通路和小信號等效電路等內(nèi)容。內(nèi)容雖多，它們有共同的特點：就是靜態(tài)分析和動態(tài)分析及其等效電路。不僅僅單極放大電路要進(jìn)行靜態(tài)分析、動態(tài)分析，集成電路構(gòu)成的各種運算電路也涉及靜態(tài)分析和動態(tài)分析的內(nèi)容。比如在單電源供電的情況下，集成運算放大器也有設(shè)置工作點的問題，不然會發(fā)生波形失真。因此，可以說模擬電子技術(shù)的基本內(nèi)容就是直流分析、交流分析；基本原理就是工作點原理、圖解法原理和等效電路原理；核心內(nèi)容是放大電路，包括單極電壓放大、功率放大和運算放大器放大電路。掌握了這些內(nèi)容，就掌握了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。②內(nèi)容歸納：即找出共性的內(nèi)容。如小信號等效電路分析法對BJT、JFET和MOSFET組成的放大電路的分析，其基本原理是相同的，只因使用器件的不同，因而等效電路有所差異，分析方法是相同的。共射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路采用的分析方法也是相同的。集成運放構(gòu)成的各種運算電路的分析方法是相同的，即運用虛斷和需短的概念。內(nèi)容相近的電路集中在一起講解，分析方法統(tǒng)一，有利于學(xué)生理解。通過不同電路的分析，可以看出電路在性能方面的差異，在共性之中找到個性，這樣可以增強學(xué)生的感性認(rèn)識。找到共性，就找到了捷徑，使教材的內(nèi)容更簡潔，從而減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)。③分清主次：由于模擬電子技術(shù)的內(nèi)容太多，不可能面面俱到。因此，在教學(xué)中分辨教材的核心內(nèi)容和一般內(nèi)容，核心內(nèi)容就是教材的主要內(nèi)容、根本內(nèi)容，就是模擬電子技術(shù)從始至終的、內(nèi)容密切相關(guān)的部分。對核心內(nèi)容的講解，就是為了讓學(xué)生理解和掌握電子技術(shù)的基本原理、基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生迅速掌握電子技術(shù)的基本內(nèi)容，即使學(xué)生快速入門。這樣學(xué)生才能對本門課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生信心。在課堂教學(xué)中建議采用以下措施：①主線貫穿法：即將教材內(nèi)容按照原理分別歸類，概括為幾條主線，然后把教材內(nèi)容在主線上串聯(lián)起來講解。把教學(xué)內(nèi)容按照原理分類，使得教學(xué)有條理，有利于學(xué)生對基本原理的掌握。比如把模M電子技術(shù)內(nèi)容劃分為放大電路部分：其中包括單級放大電路、功率放大電路、集成運放構(gòu)成的運算電路；信號發(fā)生和處理電路部分；直流電源部分；負(fù)反饋部分，每個部分內(nèi)容按照電路原理依次展開，使得課程條理清晰、目標(biāo)明確。②中心教學(xué)法：即教師在授課時，教學(xué)內(nèi)容要重點突出，老師要說明這節(jié)課要講什么內(nèi)容或解決什么問題，即講課要指出哪里是重點。這種方法能夠提高學(xué)生的注意力。比如說圖解法分析單級放大電路的工作原理，工作點的作用是什么，為什么要設(shè)置工作點，這是圖解分析法的重點，各點波形的產(chǎn)生是動態(tài)分析的重點。對放大器動態(tài)指標(biāo)的分析方法是單級放大器的重點。③教學(xué)互動：教師在授課中適當(dāng)提出問題請學(xué)生回答，或者學(xué)生提出問題，教師回答。比較突出的問題進(jìn)行課堂討論，如為什么運算放大器的同相輸入端電位和反相輸入端電位相等？有反饋時相等，無反饋時相等嗎？教師要善于在適當(dāng)?shù)臅r候提出問題，提出問題可以提高學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析判斷，通過對問題的解答，加深對課堂內(nèi)容的理解，比如甲類功率放大電路，電源電壓12V，要想使其輸出最大功率，靜態(tài)電壓VCE應(yīng)該為多少。通過互動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深對理論的理解，提高授課質(zhì)量。④電路仿真教學(xué)。在課堂教學(xué)中，增加電路仿真內(nèi)容，可以提高課堂教學(xué)效果。課堂上適當(dāng)講解電路的仿真分析、仿真電路各點電壓波形以及電路參數(shù)對波形的影響等內(nèi)容，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生對電路的理解。
2層次化教學(xué)
把教學(xué)內(nèi)容分為幾個層面，如單極放大電路；運算放大電路；信號產(chǎn)生和信號處理；反饋放大；直流穩(wěn)壓。半導(dǎo)體基礎(chǔ)、二極管、三極管原理、單級放大器和運放構(gòu)成的基本運算電路是第一層面；負(fù)反饋放大電路和頻率特性是第二層；信號和波形產(chǎn)生電路是第三層面的內(nèi)容；直流穩(wěn)壓電源是第四層內(nèi)容。把教材的內(nèi)容分成不同的層面有利于教師對教學(xué)內(nèi)容的把握，可以根據(jù)學(xué)生的情況，適當(dāng)增減教學(xué)內(nèi)容。第一層是教材的核心內(nèi)容，是學(xué)生必須理解和掌握的，否則，無法學(xué)習(xí)電子技術(shù)。第二層是對第一層的補充，主要介紹反饋對放大電路性能的影響，可以適當(dāng)講解。第三層是知識的擴展和電子技術(shù)的運用，可根據(jù)學(xué)時和學(xué)生接受能力適當(dāng)刪減。
3技能培養(yǎng)
電子技術(shù)不但是一門理論基礎(chǔ)課，還是一門技術(shù)課，因此，要求學(xué)生在掌握理論的基礎(chǔ)上，還要掌握實踐技能。技能的培養(yǎng)離不開基本原理；同時技能的提高，能夠加深對理論的理解。二者密切相關(guān)，缺一不可。技能的培養(yǎng)主要形式是實驗教學(xué)，實驗學(xué)時不應(yīng)低于理論課學(xué)時的30%。實驗教學(xué)的目標(biāo)：①掌握儀器的使用；②學(xué)習(xí)測量方法；③檢驗電子電路；④電路創(chuàng)新。在確定實驗題目和實驗內(nèi)容上，應(yīng)按照教材核心內(nèi)容選擇，這樣做有利于理論和實踐的結(jié)合，加深對理論的理解。同時用學(xué)過的理論知識指導(dǎo)實驗，起到互相促進(jìn)的作用，如晶體管共射極放大器實驗、射極輸出器實驗、正弦波發(fā)生器實驗，與教學(xué)內(nèi)容關(guān)系密切，通過這些實驗?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生對理論課的理解能力，提高動手能力和理論指導(dǎo)實踐的能力。增加設(shè)計性實驗，可以促進(jìn)學(xué)生的思維能力、分析能力和設(shè)計能力的提高，可以促進(jìn)學(xué)生更好地掌握理論知識，可以提高學(xué)生的實踐技能。實踐技能的培養(yǎng)是實驗教學(xué)的最終目的。充分重視實驗教學(xué)的重要性，采取措施，保證實驗教學(xué)的重要地位。在課程考核中實驗考核應(yīng)占較大的比例。將計算機仿真技術(shù)引入實驗教學(xué)和課堂教學(xué)，可以克服實驗儀器、實驗設(shè)備的限制。在實驗教學(xué)中，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，將實驗任務(wù)布置給學(xué)生，在教師的指導(dǎo)下先進(jìn)行理論設(shè)計，然后進(jìn)行仿真，完成仿真設(shè)計后，按照仿真電路裝配實際電路進(jìn)行調(diào)試。通過仿真實驗，學(xué)生學(xué)習(xí)了電子技術(shù)自動化設(shè)計的方法，為其今后設(shè)計電子電路奠定良好的基礎(chǔ)，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)起到了積極和促進(jìn)作用。
電子技術(shù)是一門實踐性很強的學(xué)科，掌握這門技術(shù)的唯一途徑是實踐。實踐有兩個好處：一是通過實踐鞏固所學(xué)的理論，二是通過實踐能夠發(fā)展理論。電子技術(shù)是在實踐中產(chǎn)生的，也只有在實踐中才能得到發(fā)展。課程設(shè)計是電子技術(shù)實踐的一種有效途徑。課程設(shè)計能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在課程設(shè)過程中，應(yīng)遵循以學(xué)生設(shè)計為主，教師指導(dǎo)為輔的原則。課程設(shè)計的選題既要有實用性，又要和課程內(nèi)容密切相關(guān)，這樣讓學(xué)生用課堂學(xué)過的內(nèi)容、學(xué)過的電路完成課程設(shè)計任務(wù)。課程設(shè)計的主要目的就是讓學(xué)生利用所學(xué)的知識解決實際問題，同時提高學(xué)生的實踐能力。課程設(shè)計題目要選擇和教材內(nèi)容關(guān)系密切的設(shè)計題目：如功率放大器的設(shè)計、正弦波發(fā)生器的設(shè)計、聲光控制照明燈等設(shè)計題目，引導(dǎo)學(xué)生，運用學(xué)過的原理和設(shè)計方法，采用自己熟悉的電路形式，完成電路設(shè)計，并通過仿真驗證，對電路進(jìn)行補充和修改，使電路更完善，最后進(jìn)行安裝調(diào)試，完成設(shè)計任務(wù)。
4結(jié)論
模擬電子技術(shù)一直是教學(xué)的一個難點，學(xué)生普遍感到學(xué)不懂。我們做老師的也經(jīng)常思考如何把這門課程教好，經(jīng)過幾年的教學(xué)改革與課程建設(shè)，我們在學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識培養(yǎng)、教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果的方面取得了一些成績，找到了解決問題的方法。其核心內(nèi)容是改變教學(xué)觀念，把復(fù)雜的內(nèi)容變成簡單幾個環(huán)節(jié)，從而使問題簡單化。老師是教學(xué)的關(guān)鍵因素，通過改革使老師知道教學(xué)的主要內(nèi)容是什么，教學(xué)重點是什么，哪些是必須教的，哪些是可以省略的，使老師能夠靈活掌握教學(xué)內(nèi)容，這樣教學(xué)才能生動靈活。采用新的教學(xué)方法并打破傳統(tǒng)教學(xué)方法，輔助多媒體教學(xué)和仿真等教學(xué)手段增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用理論與踐相結(jié)合的教學(xué)模式，加深理課堂內(nèi)容的理解，培養(yǎng)動手能力。增加實踐環(huán)節(jié)，課程設(shè)計多方面培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，使教學(xué)充滿活力，切實提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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第9篇：電路的設(shè)計原理范文
【關(guān)鍵詞】數(shù)字鐘;單面板;自動布線結(jié)合手動布線
1.引言
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和印制電路板加工工藝的不斷提高，對印制電路板設(shè)計要求也越來越高[1]。快速、準(zhǔn)確地完成電路版的設(shè)計對電子線路工作者而言是一個挑戰(zhàn)，于是各種電子線路輔助設(shè)計工具（EDA）應(yīng)運而生，最常用的三款輔助電子線路板設(shè)計的軟件是Protel軟件、Cadence軟件和PADS軟件。Protel主要經(jīng)歷了Protel 99 se，protel DXP，Altium designer幾個版本的升級演化，由于其軟件入門快，集成度高，當(dāng)之無愧地成為學(xué)習(xí)PCB設(shè)計的首選軟件。當(dāng)前中職、高職或大學(xué)普遍用于教學(xué)的是比較成熟的Protel DXP 2004 SP2版本的EDA軟件。本項目就是采用Protel DXP 2004 SP2進(jìn)行電路設(shè)計的。
《電子線路板設(shè)計與制作》是我院電子信息工程技術(shù)等專業(yè)核心課程。該課程采用項目化教學(xué)方式，通過音頻功率放大器、基于單片機的交通燈、數(shù)字鐘、數(shù)據(jù)采集器、單片機綜合開發(fā)板5個復(fù)雜度由低到高的項目電路設(shè)計和制作，使學(xué)生熟練掌握Protel DXP 2004SP2的原理圖、原理圖庫、封裝庫以及PCB編輯器使用方法，并能在實驗室用“熱轉(zhuǎn)印”法制作單面板、“雕刻機”制作雙面板。“數(shù)字鐘”電路是整個課程的第三個教學(xué)項目，其復(fù)雜程度適中，綜合性、實用性、趣味性較強，且該項目是學(xué)生同學(xué)期學(xué)習(xí)的課程《電子技術(shù)（數(shù)字電路）》中需要分析和調(diào)試過的典型項目，學(xué)生需要通過本課程完成電路板制作，再用于《電子技術(shù)（數(shù)字電路）》課程學(xué)習(xí)。
2.“數(shù)字鐘”項目介紹
數(shù)字鐘電路原理圖如圖1所示。該電路是一個以數(shù)字形式顯示時、分、秒的電子鐘，有校時和正點報時功能。電路由秒脈沖產(chǎn)生模塊，時、分、秒計數(shù)及顯示模塊，校時模塊和正點報時電路模塊構(gòu)成。電路中，撥動開關(guān)S1、S2、S3分別用于選擇調(diào)整時、分、秒顯示，撥動開關(guān)S4用于控制脈沖加1，蜂鳴器則會在正點發(fā)出4低音1高音的間斷聲響，進(jìn)行整點報時。
數(shù)字鐘電路由于用到的數(shù)字芯片較多，連線相對模擬電路要復(fù)雜，所以在教學(xué)或者實驗中，其PCB設(shè)計多采用“自動布線”布“雙面板”。這種設(shè)計方案用于數(shù)字鐘實驗無可厚非，但用于PCB設(shè)計教學(xué)還是有一定的局限性：第一，在實際的企業(yè)應(yīng)用中，為了滿足電子工藝、抗電磁干擾等方面的需求，常常要求PCB設(shè)計者采用全部或部分“手動布線”，而傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計中，往往將手動和自動布線單獨在不同的電路中介紹，且所選電路都比較理想，學(xué)生很容易布通，學(xué)生往往為求簡單直接采用 “自動布線”，也體會不到“手動布線”的必要性;第二，傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計中，往往只要求學(xué)生完成PCB設(shè)計，學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會不到PCB設(shè)計對電路板制作和功能實現(xiàn)的影響。
本項目則要求學(xué)生不僅完成數(shù)字鐘電路PCB設(shè)計，而且要在實驗室制作出電路板并完成電路焊接，檢驗電路功能，學(xué)生在電路設(shè)計中就不得不考慮實際制板的條件，并能針對制版和焊接要求，對PCB進(jìn)行必要的優(yōu)化調(diào)整。出于實驗條件限制（實驗室僅能采用“熱轉(zhuǎn)印”法制作單面板），學(xué)生需要設(shè)計數(shù)字鐘單面板，在設(shè)計“單面板”的過程中，發(fā)現(xiàn)自動布線無法布通電路，手動布線耗時費力，可不可以將兩種布線方法結(jié)合起來進(jìn)行呢？筆者通過反復(fù)嘗試，給出了一種比較利于教學(xué)的手動和自動相結(jié)合的數(shù)字鐘單面板設(shè)計方案。
3.“數(shù)字鐘”單面板設(shè)計方法
3.1 原理圖設(shè)計
（1）按照圖1繪制數(shù)字鐘電路原理圖，根據(jù)表1所示的元件報表設(shè)置元器件屬性。
（2）編譯工程并檢查電氣連接，根據(jù)這些錯誤信息就可以方便地對原理圖進(jìn)行修改。直到?jīng)]有錯誤產(chǎn)生[2]（見表1）。
3.2 嘗試PCB自動布線
（1）本項目設(shè)定兩層板尺寸寬×高為170mm×130mm，物理邊界與電氣邊界重合。
（2）加載網(wǎng)絡(luò)表。
（3）通過選擇、移動、翻轉(zhuǎn)元件等操作來實現(xiàn)手工布局。布局后的 PCB如圖2所示。對數(shù)字鐘電路布局時要綜合考慮各方面的因素，以便于后面的布線：①依據(jù)信號流向“從上到下、從左到右”的原則。②符合電路原理性特點，如數(shù)碼管時、分、秒的顯示。③調(diào)整元件位置，使元件之間的連線盡量簡潔。
（4）PCB優(yōu)化調(diào)整：為了方便接下來的制版，我們常常要將通過加載網(wǎng)絡(luò)表裝入的元件封裝進(jìn)行調(diào)整。這里，我們采用全局修改的方法將部分焊盤做加大處理，使得焊盤直徑不小于1.5mm，并將貼片元件U15（7404）放置于底層（BottomLayer）。
圖2 元件布局后效果
圖3 單面板自動布線效果
（5）自動布線：設(shè)置布線寬度為0.5mm，布線層次勾選底層“BottomLayer”。選擇“自動布線”“全部對象”菜單命令，執(zhí)行自動布線[2]。可得到如圖3所示結(jié)果。顯然，由于電路比較復(fù)雜，采用單面板自動布線布線很難布通。所以我們采用自動和手動結(jié)合的方法布線。
3.3 自動、手動結(jié)合布線
（1）備份原理圖：先將完整的電路原理圖文件復(fù)制一份在項目文件夾中。
（2）刪除部分導(dǎo)線：刪除原理圖中比較復(fù)雜的一些電路連接。如何選擇需要刪除的導(dǎo)線呢？我們可以通過分析電路原理圖的走線和PCB布局后元件之間的“飛線”，觀察自動布線時計算路由的情況來選擇。
具體可以根據(jù)以下幾方面因素選擇要刪除的導(dǎo)線：
（1）原理圖中與很多元件都有連接，且范圍跨度大的元件導(dǎo)線。
（2）PCB布局后，與多個元件間有飛線，且交叉線多的元件導(dǎo)線。
（3）運行自動布線后，計算路由耗時長且無法布通的元件導(dǎo)線。
根據(jù)以上幾個要素，選擇刪除U9、U10、U16、U17、S3部分引腳的導(dǎo)線。如圖4所示，圖中粗線標(biāo)注的為準(zhǔn)備刪除的導(dǎo)線。
圖5 簡化電路后的自動布線結(jié)果
圖6 重新加載完整原理圖后的網(wǎng)絡(luò)連接
（4）加載網(wǎng)絡(luò)表：刪除導(dǎo)線后，再在PCB中加載一次網(wǎng)絡(luò)表，系統(tǒng)會根據(jù)原理圖的變化，移除所刪除的電路連接，電路就會變得相對簡單一些。
（5）自動布線：執(zhí)行一次自動布線，可以完成所有連接的布線，如圖5所示。
（6）追加完整版電路原理圖，并加載網(wǎng)絡(luò)表：刪除當(dāng)前項目的原理圖，再將原來備份的完整的電路原理圖追加到當(dāng)前項目。然后在PCB中加載一次網(wǎng)絡(luò)表，系統(tǒng)會把之前被刪掉的連接關(guān)系添加進(jìn)來，可得到如圖6所示的結(jié)果。
圖7 手動放置跳線后的結(jié)果
（7）手動布線：根據(jù)圖6中的飛線連接，手動放置跳線。得到如圖7所示電路圖。關(guān)于手動放置跳線的要求有以下說明：①手動放置跳線的過程實際是將“底層單面自動布線”未完成的部分連接通過放置焊盤和頂層導(dǎo)線來完成。這些手動放置的焊盤會在單面制版時完成，而頂層的導(dǎo)線需要人工焊接跳線。②放置跳線的過程不可避免的要調(diào)整其他已布線路，使得頂層所放導(dǎo)線盡量直且短，以便于后續(xù)焊接。③圖7所示的放置結(jié)果只是一種參考方案。設(shè)計者可根據(jù)自己電路的情況自行放置跳線，并不斷優(yōu)化調(diào)整。
4.總結(jié)
本設(shè)計為保證《電子線路設(shè)計與制作》項目化教學(xué)有效的開展，提出了一種自動、手動布線相結(jié)合的數(shù)字鐘單面板設(shè)計方法，恰當(dāng)?shù)卣狭私虒W(xué)知識點，并拔高了布局布線難度，增加了技巧性應(yīng)用，從而突出了電路布局和布線在整個PCB設(shè)計中的重要性，通過實際的教學(xué)實施，學(xué)生能夠掌握自動、手動布線的方法，更重要的是，體會到PCB設(shè)計與電路板制作和調(diào)試間的密切聯(lián)系，這將對他們后續(xù)項目的學(xué)習(xí)乃至今后的崗位工作產(chǎn)生積極的影響。
參考文獻(xiàn)
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