電路設(shè)計方法精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的電路設(shè)計方法主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：電路設(shè)計方法范文

一、每種情況畫1條支路，各種情況都要用到的元件畫在干路中

初中物理的電路設(shè)計中，所設(shè)計的電路圖一般都是并聯(lián)(或混聯(lián))電路，很少有純粹的串聯(lián)電路.而且生活實例中往往敘述有幾種并列的現(xiàn)象.比如“前門開門與后門開門”兩種情況，“甲病床與乙病床” 兩種情況等.電路設(shè)計時一般都是依據(jù)“一種情況畫1條支路，每種情況都要用到的元件畫在干路中”來設(shè)計電路.

生活應(yīng)用實例1有一商品倉庫，后門進貨、前門取貨，現(xiàn)有紅綠兩只燈泡和一個電鈴、一個電池組、兩個開關(guān)，導(dǎo)線若干.請你為倉庫值班人員設(shè)計一個電路：電鈴響同時紅燈亮，表示取貨人在前門按開關(guān)；電鈴響同時綠燈亮，表示送貨人在后門按開關(guān).要求畫出設(shè)計的電路圖.圖中標明紅燈、綠燈及對應(yīng)的前門、后門開關(guān).

解析根據(jù)題意可知：1.綠燈與紅燈的工作情況互不影響，各自均可獨立工作，可知這兩盞燈應(yīng)該是并聯(lián)的；2.前門開關(guān)控制紅燈，后門開關(guān)控制綠燈，所以前門開關(guān)應(yīng)與紅燈在一條支路上，后門開關(guān)應(yīng)與綠燈在另一條支路上；3.無論紅燈亮或是綠燈亮?xí)r，電鈴均響，可知兩種情況都要用到電鈴，所以電鈴應(yīng)該畫在干路中.綜合以上分析，設(shè)計的電路圖如圖2所示.

類似的生活例子還有病床呼叫電路、甲乙雙方從兩地相互呼叫對方的電路等例子.

二、兩開關(guān)串聯(lián)，表示兩個條件同時滿足，電路才會通

兩開關(guān)并聯(lián)，表示只要有一個條件滿足，電路就會通.

當(dāng)兩個開關(guān)串聯(lián)時，要想電路接通，必須將兩個開關(guān)同時閉合.這個在現(xiàn)實中往往表現(xiàn)為生活中的兩個條件要同時滿足；而兩個開關(guān)并聯(lián)時，要想電路接通，則隨便其中哪個開關(guān)閉合電路都能接通，這個在現(xiàn)實中就表現(xiàn)為生活中的多個條件只要有一個滿足即可.

生活應(yīng)用實例2樓道聲光控延時開關(guān)電路.聲光控延時開關(guān)已廣泛應(yīng)用于住宅區(qū)的樓道、工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所.小瑞家所在小區(qū)的樓道路燈也已用聲光控延時開關(guān)代替了按鈕開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明；在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，從而達到節(jié)能的目的.請你設(shè)計出該聲光控延時開關(guān)電路.

解析根據(jù)題意可知，要想讓樓道路燈亮起來，必須同時滿足兩個條件.一是必須天黑(即光控開關(guān)閉合)，二是必須要有聲響(即聲控開關(guān)也要閉合)，屬于“兩個條件同時滿足，電路才會通”的情況，所以光控開關(guān)與聲控開關(guān)必須是串聯(lián)的，再串上路燈后接到家庭電路中.設(shè)計的電路如圖3所示.

生活應(yīng)用實例3“倉庫保管員系統(tǒng)”.某銀行金庫為防止單個職工進入而發(fā)生盜竊行為，現(xiàn)要求對金庫大門進行改裝.他們用電動機來帶動鐵門的運動，要驅(qū)動電動機工作，必須該銀行內(nèi)的三個保管員同時用各自的鑰匙插入對應(yīng)的鎖孔內(nèi)開鎖，(將各自的鎖打開相當(dāng)于將電路中的開關(guān)閉合)，請根據(jù)要求，將圖4中的器材連接起來.

解析根據(jù)實際情況，要想把驅(qū)動機把金庫大門打開，必須同時滿足三個條件.即是三個保管員都要同時把鎖打開(即三個保管員控制的開關(guān)都要閉合).屬于“三個條件都要同時滿足，電路才會通”的情況，因此三個保管員控制的開關(guān)是串聯(lián)在一起的，設(shè)計的電路如圖5所示.

類似的生活例子還有實驗室柜鑰匙保管系統(tǒng)等電路都根據(jù)上述方法進行電路的設(shè)計.

三、開關(guān)的特殊用法：開關(guān)與相應(yīng)的用電器并聯(lián)

開關(guān)的作用是控制用電器的工作.實際生活中，開關(guān)與被它所控制的用電器之間大都是串聯(lián)連接的.這樣，要讓該用電器工作，就閉合開關(guān)；要讓該用電器停止工作，就把開關(guān)斷開.如果出現(xiàn)了“開關(guān)閉合，某用電器停止工作，而開關(guān)斷開時，該用電器反而工作”的現(xiàn)象，這明顯不是開關(guān)的常規(guī)用法，而是一種“特殊用法”.即開關(guān)不是與該用電器串聯(lián)，而是與它并聯(lián).

生活應(yīng)用實例4請你為奶牛場設(shè)計一自動放養(yǎng)奶牛的裝置圖.要求：用細導(dǎo)線將牛群圍住，合上開關(guān)后，當(dāng)牛群在圈內(nèi)吃草時，小屋內(nèi)燈亮而鈴不響；當(dāng)有牛了圈住的細導(dǎo)線跑到圈外時，電鈴便會響起來，放牛的人能及時發(fā)現(xiàn).

解析根據(jù)上述要求可知，電路中的燈是一直亮著，起到提示電路在正常工作狀態(tài)的作用.而電鈴卻受到“圈住牛的細導(dǎo)線”的控制.但是它的控制情況與常規(guī)的控制不同：當(dāng)“圈住牛的細導(dǎo)線”沒斷(即相當(dāng)于開關(guān)閉合)時，電鈴是不響的(被“圈住牛的細導(dǎo)線”給短路了)；而當(dāng)“圈住牛的細導(dǎo)線”被牛弄斷時(即相當(dāng)于開關(guān)斷開)，電鈴反而響起來了(電流不能走細導(dǎo)線而只能通過電鈴形成通路了).根據(jù)題意設(shè)計出的電路如圖6所示.

類似的例子在很多電路設(shè)計題中都有出現(xiàn)，當(dāng)某開關(guān)斷開時，燈L有亮，而當(dāng)這個開關(guān)閉合后，燈L反而熄滅了.這些都是屬于“開關(guān)的特殊用法”，即該開關(guān)與相應(yīng)的燈L并聯(lián).

四、從所有用電器都不能工作的那個條件出發(fā)，再從個別用電器不能工作的那個條件出發(fā)設(shè)計電路

有很多電路設(shè)計題要求學(xué)生根據(jù)題目的條件或要求設(shè)計出合理的電路，解決這類問題時一定要抓住外部連接情況及對應(yīng)現(xiàn)象，逐步分析并畫出符合題意的電路結(jié)構(gòu)，解決此類問題的步驟是：先從所有用電器都不能工作的那個條件出發(fā)；再從個別用電器不能工作的那個條件出發(fā)來設(shè)計電路.

生活應(yīng)用實例5現(xiàn)有兩只燈泡L1和L2，三只開關(guān)S1、S2、S3和電源、開關(guān)、導(dǎo)線等元件，請根據(jù)下列要求設(shè)計出符合條件的電路.要求：(1)閉合S1、S2、S3時，L1和L2都亮；(2)閉合S1、S2時，L1亮，L2不亮；(3)閉合S1、S3時，L2亮，L1不亮；(4)閉合S2、S3時，L1、L2都不亮.

解析根據(jù)上述方法按下列步驟分析：首先必須從所有用電器都不能工作的那個條件出發(fā)，即從第(4)個條件出發(fā).S2、S3都已經(jīng)閉合了，怎么兩燈都不亮呢？原來是S1還沒閉合，也就是說只要S1斷開，全部用電器都不能工作，這說明S1是總開關(guān)，在干路中，控制整個電路.然后再從個別用電器不能工作的那個條件出發(fā)來，即從條件(2)或(3)出發(fā).由條件(2)可知，S3斷開，L2就不能工作；由條件(3)可知，S2斷開，L1就不能工作.說明S3控制L2，它倆在同一條支路中；S2就控制L1，它倆就在另一條支路中.而條件(1)我們在分析電路時用不上它，它只是起到一個檢驗電路正確與否的作用.最后整理設(shè)計出的電路如圖7所示.

第2篇：電路設(shè)計方法范文

【關(guān)鍵詞】數(shù)字集成電路；設(shè)計方法；同步數(shù)字系統(tǒng)

【中圖分類號】TN402【文獻標識碼】A【文章編號】1006-4222（2016）04-0197-02

數(shù)字電路設(shè)計是一個正在不斷發(fā)展著的學(xué)科，針對其設(shè)計方法一般包括了兩種：①同步設(shè)計；②異步設(shè)計。從目前市場上的產(chǎn)品來看，大多數(shù)的數(shù)字電路都是采用同步設(shè)計的設(shè)計方法，究其原因，同步設(shè)計主要元器件是觸發(fā)器，該技術(shù)較為成熟。但是隨著人們需求的不斷變化，異步設(shè)計也已經(jīng)開始慢慢走近人們的視野之中。本文將首先對數(shù)字電路的設(shè)計流程進行簡單的論述。

1數(shù)字電路流程設(shè)計

伴隨著熟悉電路的發(fā)展，慢慢的，它已經(jīng)有了較為完整的體系，主要包括了系統(tǒng)架構(gòu)、RTL設(shè)計、綜合優(yōu)化、布局布線、版圖設(shè)計等幾個方面。下面依次對這幾個方面進行介紹。系統(tǒng)架構(gòu)是整個設(shè)計最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，同時也是十分重要的環(huán)節(jié)，因為只要有了一個好的系統(tǒng)構(gòu)架那么設(shè)計起來就會十分的方便。在這個環(huán)節(jié)中需要對模塊進行劃分，同時也需要對接口進行定義等。下一個環(huán)節(jié)便是RTL設(shè)計。這一環(huán)節(jié)是核心環(huán)節(jié)因為在這一階段需要用相應(yīng)的語言來將電路描述出來。綜合優(yōu)化就是將RTL轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硬件電路。這個環(huán)節(jié)中往往是和工藝廠商進行合作，從而搭建出合適的電路。數(shù)字電路的布局布線與模擬電路相比要簡單許多，因為很對芯片制造后，生產(chǎn)者就會給出基準單元庫。然后利用EDA軟件，根據(jù)這些相應(yīng)的限制自動布局布線。最后一個環(huán)節(jié)也就是版圖設(shè)計環(huán)節(jié)。就是在布局布線設(shè)計完成之后，結(jié)合基準單元生成具體版圖，然后通過驗證后，教給工廠代加工制造芯片。

2同步數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計

在文章開始，筆者就提到同步設(shè)計法受到眾多設(shè)計人員的青睞。下面本文就將嚴格按照上文中提到過的幾種設(shè)計階段對同步設(shè)計法進行詳細的介紹：

2.1同步電路的優(yōu)越性

之所以被稱之為同步系統(tǒng)就是因為觸發(fā)器的狀態(tài)是有統(tǒng)一始終控制的。各個存儲狀態(tài)的改變都是在時鐘的控制之下完成的。所以同步系統(tǒng)具有著多種好處。①同步電路保證各個存儲單元都有著相同的初始態(tài)，并且只有在時鐘沿到來之時，存儲單元的狀態(tài)才會發(fā)生轉(zhuǎn)變，這樣很大程度上就使得電路較為穩(wěn)定，能夠避免溫度等對電路的影響。②能夠很容易實現(xiàn)流水線，對于提高芯片的效率等方面具有較大的好處。

2.2觸發(fā)器

觸發(fā)器是同步電路的基本單元，尤其指的是D觸發(fā)器。對于觸發(fā)器而言，最重要的特點就是只有當(dāng)時鐘沿到來的時候，觸發(fā)器才會將存儲狀態(tài)轉(zhuǎn)變，也就是將數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)保存起來。當(dāng)時鐘沿不到達時，觸發(fā)器不會采取動作，這樣就是同步電路較為穩(wěn)定的原因之一。觸發(fā)器在組成時，可以采用MOS管進行搭建，也可以采用簡單的邏輯器件進行構(gòu)建。

2.3RTL級描述

由于數(shù)字電路需要具備的功能越來越多同時規(guī)模也變的越來越大，那么系統(tǒng)這一理念也變得越來越強大。使用Ver-ilogHDL可以對系統(tǒng)進行行為級以及RTL級描述。行為級描述就是為了確認系統(tǒng)是否可行、可靠，同時也會檢查算法是否正確。在進行RTL級設(shè)計的時候需要注意到描述的可綜合性以及測試驗證功能的完備性。描述的可綜合性詳細來說就是設(shè)計人員大多使用mod-elsim進行編譯仿真。這款軟件雖然簡單實用，但同時也具備著不容忽視的弱點，就是VerilogHDL的容錯性較強，不能區(qū)分出行為級描述以及RTL級描述。這就意味著設(shè)計人員的設(shè)計最終可能無法被綜合成硬件電路。為了解決這一問題。設(shè)計人員就需要多多關(guān)注指令都能夠被綜合成什么樣的電路，同時關(guān)注哪些指令不可被綜合。RTL級描述中，功能需要是完備的。這就比可綜合性困難的多。因為到目前為止并沒有能保證功能完備性的驗證體系。為了避免這個問題的出現(xiàn)。設(shè)計人員需要從以下的方面入手：①對于系統(tǒng)級規(guī)劃中模塊盡量按照其功能進行劃分，這樣就能夠在進行RTL級描述時嚴格按照規(guī)劃設(shè)計。②保持良好的編程習(xí)慣。③成立專人的測試部門，這樣既有測試人員又有著設(shè)計人員。在測試人員的把關(guān)之下，很多的問題以及漏洞就會被發(fā)現(xiàn)。

2.4利用DesignCompiler綜合優(yōu)化

DC綜合這一過程是數(shù)字電子線路設(shè)計的前端。在這個綜合設(shè)計的過程中那個，DC需要進最大的努力進行優(yōu)化，但是這之后可能依然有一些違例路徑的存在。這時候就需要人工返回RTL級，進行修改然后再綜合，不斷的循環(huán)。

2.5利用SOCEncounter布局布線

同步數(shù)字設(shè)計的后端就涵蓋了布局布線、時序驗證、后仿等多個環(huán)節(jié)。對比模擬電路，數(shù)字電路布局布線較為簡單尤其再利用一些軟件之后能夠大大的減輕人們的壓力、提高工作效率，節(jié)省時間。

3小結(jié)

本文對于數(shù)字電路設(shè)計方法之中的同步設(shè)計法進行了詳細的介紹，同時對于在設(shè)計過程中可能出現(xiàn)的問題以及解決方案都進行了論述，希望對于今后設(shè)計人員對數(shù)字電路的設(shè)計有所幫助。

參考文獻

[1]孔德立.數(shù)字集成電路設(shè)計方法的研究[D].西安電子科技大學(xué)，2012.

[2]陳明亮.數(shù)字集成電路自動測試硬件技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué)，2010.

第3篇：電路設(shè)計方法范文

隨著電子電路復(fù)雜程度越來越高、更新速度越來越快、設(shè)計規(guī)模越來越大、推向市場時間越來越短，這就迫切需要實現(xiàn)設(shè)計工作的自動化。電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)的出現(xiàn)，改革了傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計方法。

2 Multisim仿真軟件的功能及特點

Multisim是一個原理電路設(shè)計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，可實現(xiàn)原理圖捕獲、電路分析、電路仿真、仿真儀器測試等功能；具有如下特點：界面設(shè)計人性化、操作簡潔明了、元件庫規(guī)模龐大、儀器儀表庫種類齊全（包括函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀等）、分析功能強大（包括直流工作點分析、交流分析、噪聲分析等）。

3 應(yīng)用實例

以數(shù)字搶答器的設(shè)計為例，闡述采用Multisim仿真軟件進行電子電路設(shè)計的過程。

設(shè)計任務(wù)和要求 用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一個數(shù)字搶答器，設(shè)計要求：

1）搶答器可同時供8名選手參加比賽，每個選手擁有一個搶答按鍵，分別用按鍵J0～J7表示，按鍵編號和選手編號相同；

2）主持人扳動控制開關(guān)J8，可控制系統(tǒng)的復(fù)位和搶答的開始；

3）搶答器具有第一搶答信息的鑒別、鎖存和顯示功能，搶答開始后，第一搶答者按動搶答按鍵時，該選手的編號立即被鎖存，并顯示在LED數(shù)碼管上，控制電路使揚聲器發(fā)出報警聲音，并對輸入電路進行封鎖，使其他選手的搶答不起作用；

4）搶答器具有定時搶答功能，主持人通過設(shè)定一次搶答時間，控制比賽的開始和結(jié)束[1]。

電路組成 搶答器由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路由主持人控制開關(guān)、搶答按鍵、控制電路、優(yōu)先編碼器、鎖存器、譯碼器、編號顯示器和報警電路構(gòu)成，完成基本搶答的功能；擴展電路由秒脈沖產(chǎn)生電路、定時電路、譯碼器和定時顯示器構(gòu)成，完成定時搶答的功能。

搶答器工作過程：首先，接通搶答器電源，主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置，禁止搶答器工作，編號顯示器被熄滅，定時顯示器顯示定時時間；然后，主持人將開關(guān)J8置于開始位置，允許搶答器工作，計數(shù)器進行減計時；當(dāng)選手在定時時間內(nèi)搶答時，計數(shù)器停止工作，編號顯示器顯示搶答選手的編號，定時顯示器顯示剩余搶答時間，并禁止其他選手隨后的搶答；當(dāng)定時時間到，但無人搶答時，系統(tǒng)報警，并禁止選手超時搶答。

電路設(shè)計及仿真

1）搶答器電路。搶答器電路如圖1所示。優(yōu)先編碼器74LS148能鑒別第一搶答者的按鍵操作，并使其他選手的操作無效；RS鎖存器74LS279能鎖存第一搶答者的編號，并經(jīng)譯碼器74LS48譯碼后顯示在LED數(shù)碼管上。

搶答器電路仿真波形如圖2所示。借助于Multisim仿真軟件中的邏輯分析儀，可對搶答器電路的多路邏輯信號同步進行高速采集和時序分析。將邏輯分析儀的輸入端口相應(yīng)地連接到電路的如下測試點上：開關(guān)J8，74LS279的輸出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按鍵J7、J6、J5、J4、

J3、J2、J1、J0。被采集的輸入信號將顯示在屏幕上。

由圖2可知，在第一個Clock脈沖的上升沿，主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置時，74LS279被復(fù)位，禁止鎖存器工作，其輸出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的選通輸入端EI=0，允許優(yōu)先編碼器工作；74LS48的消隱輸入端BI=0，編號顯示器被熄滅。在第一個Clock脈沖的下降沿，當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于開始位置時，允許優(yōu)先編碼器和鎖存器工作。在第二個Clock脈沖的下降沿，將J6按鍵按下時，74LSl48的輸出A2A1A0=001，GS=0，經(jīng)RS鎖存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允許74LS48工作；Q4Q3Q2=110，經(jīng)譯碼顯示為“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即在第三個Clock脈沖的上升沿J3按鍵的輸入）。在第四個Clock脈沖的上升沿，當(dāng)按下的J6鍵松開后，GS=1，此時由于仍為Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封鎖了其他按鍵的輸入（即第五個Clock脈沖的下降沿J0按鍵的輸入），從而實現(xiàn)了搶答的優(yōu)先性，保證了電路的準確性。在第六個Clock脈沖的下降沿，主持人將開關(guān)J8重新置于復(fù)位位置，以便進行下一輪的搶答。

2）定時電路。將兩片同步十進制可逆計數(shù)器74LSl92級聯(lián)，以串行進位方式構(gòu)成百進制計數(shù)器；計數(shù)器的計數(shù)脈沖由555定時器構(gòu)成的秒脈沖電路提供；通過預(yù)置時間電路，主持人對計數(shù)器進行一次搶答時間的預(yù)置；74LS48譯碼器和定時顯示器構(gòu)成譯碼顯示電路。當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于復(fù)位位置時，計數(shù)器預(yù)置定時時間，并顯示在定時顯示器上。當(dāng)主持人將開關(guān)J8置于開始位置時，74LS279的輸出Q1=0，經(jīng)非門反相后，使555定時器的時鐘輸出端CP與74LSl92的時鐘輸入端CPD相連，計數(shù)器進行減計時；在定時時間未到時，74LS192的借位輸出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允許74LSl48工作。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)搶答時，Q1=1，經(jīng)非門反相后，封鎖CP信號，計數(shù)器停止工作，定時顯示器上顯示剩余搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)復(fù)位為止；同時，EI=1，禁止74LSl48工作。當(dāng)定時時間到無人搶答時，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止選手超時搶答；同時，BO2=0，封鎖CP信號，計數(shù)器停止工作，定時顯示器上顯示00[2]。

3）報警電路。報警電路由555定時器、三極管推動級和揚聲器構(gòu)成。由若干電阻、電容和555定時器接成多諧振蕩器，將時序電路控制信號PR接至555定時器的清零端，以控制多諧振蕩器振蕩的起停，多諧振蕩器輸出信號控制三極管的導(dǎo)通、截止，從而推動揚聲器發(fā)出報警聲音。

根據(jù)上述設(shè)計思路，畫出各單元電路的仿真電路圖，先對各單元電路逐個進行仿真調(diào)試，再將各單元電路連接起  isim仿真，觀察各部分電路之間的時序配合關(guān)系，測量電路各項性能指標，調(diào)整部分元器件參數(shù)，檢查電路各部分功能，使其滿足設(shè)計要求；最后進行電路焊接與裝配，并對實際電路進行測試。

4 結(jié)語

Multisim是電子電路計算機仿真設(shè)計與分析的基礎(chǔ)，在電子電路設(shè)計中應(yīng)用Multisim仿真軟件，把虛擬仿真和硬件實現(xiàn)相結(jié)合，可以節(jié)約設(shè)計成本、縮短開發(fā)周期和提高設(shè)計效率，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐、綜合分析和開發(fā)創(chuàng)新能力，提高學(xué)生運用現(xiàn)代化設(shè)計工具的能力。

參考文獻

第4篇：電路設(shè)計方法范文

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)；單元電路；設(shè)計方法

電子電路的設(shè)計方法和實現(xiàn)方法在EDA技術(shù)的發(fā)展下發(fā)生了根本性的變化。電子技術(shù)具有很強的實踐性，在對電子電路系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，首先應(yīng)該將系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)明確下來，依據(jù)任務(wù)選擇方案，然后單元設(shè)計方案中的各個部分，選擇參數(shù)計算和期間，最后有機連接各個部分，將一個符合設(shè)計要求的完整的系統(tǒng)電路圖畫出來。作為電子電路設(shè)計人員，對單元電路的設(shè)計方法進行熟練掌握，具備實際設(shè)計電路的能力尤為重要。

1.電子技術(shù)及單元電路概述

電子技術(shù)是依據(jù)電子學(xué)的原理，在解決實際問題的過程中應(yīng)用電子器件將某種特定功能的電路設(shè)計和制造出來。包括兩大分支，即信息電子技術(shù)和電路電子技術(shù)。前者又包括兩個分支，即模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)；后者是處理電子信號的技術(shù)，發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換信號是其主要的處理方式[1]。

電子電路由電子元件和電子器件兩部分組成。前者是指電子設(shè)備中的開關(guān)、電阻器、變壓器等，后者是指晶體管、電子管等。按組成方式，我們可以將電子電路分為分立電路和集成電路兩種形式。單元電路是整個電子電路系統(tǒng)中一個重要組成部分，常用的有放大電路、振蕩電路、數(shù)字電路等幾種。設(shè)計訓(xùn)練單元電路的主要目的是促進整體電子電路設(shè)計水平的顯著提升[2]。

2.電子技術(shù)單元電路的設(shè)計步驟

2.1 明確任務(wù)

將本單元電路的任務(wù)明確化是設(shè)計單元電路前均需要明確的，設(shè)計單元電路的最基本條件是將單元電路的性能指標詳細擬定出來。在設(shè)計單元電路的過程中，我們應(yīng)該將電壓放大的倍數(shù)、輸入輸出電阻的大小計算出來，并盡可能做到簡單明了、盡可能地節(jié)約成本、使單元電路具有較小的體積和較高的性能等。

2.2 計算參數(shù)

計算參數(shù)的目的是使單元電路的功能指標達到實際需求。專業(yè)化的電子技術(shù)知識是計算參數(shù)的必要條件，比如，只有將各電阻值及其放大倍數(shù)計算出來，才能有效設(shè)計放大器電路；只有將電阻電容及其震蕩頻率制定出來才能有效設(shè)計震蕩器[3]。在計算參數(shù)的過程中，同一電路可能得出一組以上的數(shù)據(jù)，這是我們就應(yīng)該給予數(shù)據(jù)選擇方法以充分的重視，保證所選擇的數(shù)據(jù)達到并符合完成電路設(shè)計的要求，并能夠在實踐中得到有效的應(yīng)用。

2.3 畫出電路圖

在電子技術(shù)單元電路的設(shè)計過程中，我們需要將完整的電路圖繪制出來，這樣做的目的是對單元電路和整機電路的連接關(guān)系進行詳細的表達。同時，設(shè)計者還應(yīng)該依據(jù)單元電路之間的相互配合和前后之間的關(guān)系將電路結(jié)構(gòu)盡可能地簡化。比如，在確定各單元電路之后，應(yīng)該給予單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計以充分的重視和考慮，從而將浪費及工作量減少到最低限度。給予各部分輸入信號、輸出信號和控制信號之間的關(guān)系以充分的重視，對輸入、輸出進行模擬，完全隔離輸入、輸出、電源、通道，分割直流電流、電壓信號為多路不同或相同的電流、電壓信號，從而使同時采集控制不同設(shè)備的目的得到切實的實現(xiàn)。首先，注意電路圖的可讀性。在繪圖的過程中應(yīng)該盡可能地在一張紙上畫主電路圖，在另一張紙上畫比較獨立和次要部分，標記號圖的端口和兩端，將各圖紙之間的信號的引入和引出標出來；其次，注意信號的流向及圖形符號。一般情況下，我們可以將起始點設(shè)在輸入端和信號源，然后依據(jù)信號流向從左到右、從上到下將單元電路畫出來。同時，還應(yīng)該將適當(dāng)?shù)臉俗⒓釉趫D中，保證圖形符號的標準性；再次，注意連接線畫法。用直線連接各元件，并盡可能地減少交叉[4]。一般情況下，應(yīng)水平或垂直布置連接線，盡可能地不畫斜線，用原點表示互相連接的交叉。

3.電子技術(shù)單元電路的設(shè)計方法

3.1 對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計

調(diào)整部分、取樣部分、基準電壓電路等是單元電路中串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的主要組成部分。設(shè)計線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的主要功能是過流和短路保護，起到對電路的保護功能的標準為負載電路達到限額。在對其的設(shè)計過程中，直流電通過整流出來后，用濾波將其波文系數(shù)降低，從而對負載進行直接的帶動，但是這種電路無法起到穩(wěn)壓的作用，因此，應(yīng)該依據(jù)一定的技術(shù)指標設(shè)計穩(wěn)壓電源。

3.2 單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計

在確定各單元電路之后，設(shè)計者還應(yīng)該給予單元電路之間的級聯(lián)問題以充分的重視并認真考慮。阻抗匹配、負載能力匹配等是單元電路之間電氣性能相互匹配的主要問題，設(shè)計者應(yīng)該謹慎認真地思考這些問題。如果沒有過高要求驅(qū)動能力，則可以運用運放構(gòu)成的電壓跟隨器；如果對驅(qū)動能力要求高，則可以運用互補對稱輸出電路或功率繼承電路；如果為數(shù)字電路，則可以運用單管反向器或達林頓驅(qū)動器等。從本質(zhì)上來說，單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計問題就是模擬單元電路之間的相互干擾及匹配問題[5]，在整個電路的正常運行中起著至關(guān)重要的作用，值得我們予以充分重視。

3.3 對于運算放大器電路的設(shè)計

UA741、OP07等均是依據(jù)工業(yè)上的普通用途設(shè)定的運算放大器電路，具有中等的性能和極為便宜的價格。在設(shè)計運算放大器電路的過程中，應(yīng)該將單雙電源供電、電源電流選擇出來作為基本參數(shù)，同時將失調(diào)電壓、失調(diào)電流、電阻輸入，對速率進行有效的轉(zhuǎn)換，將時間確定下來。在運用運算放大器時，如果沒有特殊要求，應(yīng)該盡可能地運用通用性運算放大器。指標的先進性不應(yīng)該成為設(shè)計過程中選擇各種參數(shù)的唯一依據(jù)。當(dāng)運算放大器作弱信號放大時，所選擇的運算放大器應(yīng)該具有極小的失調(diào)和噪聲系數(shù)，同時保持等效直流電阻運放同相端和反相端對地。為了將運放的高頻自激有效消除掉，設(shè)計者應(yīng)該依據(jù)推薦參數(shù)將適當(dāng)?shù)碾娙菹窠槿胍?guī)定的消振引腳之間，同時對兩級以上放大級級聯(lián)的情況進行有效的預(yù)防和避免，以將消振困難減小到最低限度[6]。

隨著科技的飛速發(fā)展和社會的不斷進步，電子電路的種類越來越多，因此需要各種不同的有針對性的設(shè)計方法。在集成發(fā)生電路的快速發(fā)展的過程中，各種專用功能的新型期間不斷涌現(xiàn)出來，對電路設(shè)計工作提出了新的要求，集成塊直接組裝逐漸取代了傳統(tǒng)的分立原件電路的設(shè)計方法。因此，設(shè)計者應(yīng)該將注意力逐漸從設(shè)計單元電路向設(shè)計和規(guī)劃整體方案轉(zhuǎn)移，清楚明了各種集成電路的性能和指標，在選取集成器件的過程中嚴格依據(jù)實際需求，并能合理地進行單元連接，從而成功完成總體系統(tǒng)的設(shè)計，同時在日常工作中積極積累經(jīng)驗、深入研究其設(shè)計原理、努力改進及設(shè)計方法，為推動社會各方面的發(fā)展做出積極的貢獻。

參考文獻

[1]許開君，李忠波.模擬電子技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社， 2009.

[2]鄧木生.電子技能訓(xùn)練[M].機械工業(yè)出版社，2012.

[3]丘立尚，張琳.電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].華南工學(xué)院出版社，2012.

[4]高吉祥.基本技能訓(xùn)練與單元電路設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社，2011.

第5篇：電路設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：PROTEL；電路課程；CAD課程設(shè)計；教學(xué)方法

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01

實驗教學(xué)的標準隨著教育的改革不斷提升，學(xué)生的創(chuàng)新精神和靈活運用所學(xué)知識的能力都是實驗教學(xué)涵蓋的內(nèi)容，學(xué)生在實驗過程中能夠鍛煉綜合設(shè)計、實際應(yīng)用、創(chuàng)新思維等方面的能力，學(xué)會自主思考分析和解決問題。

一、電路CAD課程設(shè)計的現(xiàn)狀

電路CAD課程設(shè)計是電子信息工程專業(yè)課階段理論知識的綜合應(yīng)用，教師在教學(xué)中，往往將其當(dāng)作一門理論課來教學(xué)，通常會先給出一個具有某種功能的電路設(shè)計圖，對設(shè)計圖電路的主要部分工作原理和達到這一原理的主要功能進行講解，最后要求學(xué)生在PROTEL軟件中繪制電路系統(tǒng)的原理圖和印制板圖。這樣的教學(xué)方法不僅制約了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)習(xí)能力和對知識的掌握能力下降，這樣的課程設(shè)計完全失去了教學(xué)的意義。

因此應(yīng)當(dāng)對這樣的教學(xué)方式進行改革，把教學(xué)目標設(shè)定為提升學(xué)生的動手操作能力，以學(xué)生為教學(xué)主體自主學(xué)習(xí)，教師輔以指導(dǎo)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性思維，學(xué)會運用不同的方法解決問題。

二、基于PROTEL的電路CAD課程設(shè)計

讓學(xué)生通過所學(xué)的理論知識，設(shè)計一個實際應(yīng)用的單片機測試系統(tǒng)，輔以電路設(shè)計工具軟件PROTEL，繪制出電路原理圖和PCB圖。

（一）PROTEL軟件的設(shè)計流程

PROTEL軟件是一個完整的全方位電路設(shè)計系統(tǒng)，包含有電路原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、PCB自動布線、可編程邏輯器件設(shè)計、模擬/數(shù)字信號仿真等功能模塊，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)。其中PCB設(shè)計和電路原理圖設(shè)計是其最具代表性的功能，提供了完備的電路仿真器，使從原理圖的繪制到最終電路板設(shè)計的所有工作都能輕松完成。

該軟件設(shè)計流程為是：首先是工作環(huán)境設(shè)置和頁面設(shè)置，裝入元件庫，然后，將元件、電源符號、接地符號、連接線、網(wǎng)絡(luò)標號和說明信息分別依次放置在圖紙上合適的位置，再就是對電路圖進行檢查和調(diào)整，最后保存并輸出。

（二）課程設(shè)計的內(nèi)容

對于學(xué)生想要設(shè)計什么系統(tǒng)，教師不應(yīng)限制，檢測和設(shè)計系統(tǒng)時允許學(xué)生任意選擇物理量，另外，教師要對設(shè)計系統(tǒng)中所包含的內(nèi)容進行規(guī)定，以保證課程設(shè)計能達到最終目標。

第一，MCS-51系列單片機必須包含在設(shè)計的系統(tǒng)的芯片中；第二，測試的物理量必須要顯示在4位LED中；第三，在檢測量超過設(shè)定值后，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報；第四，要設(shè)置能夠讓測試系統(tǒng)根據(jù)實際情況作出相應(yīng)調(diào)整的按鈕；第五，要配有一路傳感器和相應(yīng)的調(diào)理電路；第六，要配備AD轉(zhuǎn)換芯片使檢測物理量的模數(shù)能夠轉(zhuǎn)換。

（三）測試系統(tǒng)的要求

為達到啟迪學(xué)生創(chuàng)造性思維的教學(xué)目的，測試系統(tǒng)的設(shè)計有以下幾點要求：

第一，學(xué)生必須制定多套測試系統(tǒng)繪制的方案，從中選擇最終方案并闡述理由；第二，測試系統(tǒng)必須達到方案最優(yōu)化和實際的效益最大化的要求；第三，傳感器能夠穩(wěn)定工作，精度要準確，若出現(xiàn)問題，則要給出彌補方案；第四，在繪制PCB之前，學(xué)生必須弄清其設(shè)計規(guī)則，既要完成任務(wù)，又要保證所設(shè)計的測試系統(tǒng)原理圖的功能的正確性和布局的美觀性以便實際裝配調(diào)試；第五，為設(shè)計提供完整詳細的說明書，例如工作原理、選擇元件的原因、PCB的設(shè)計規(guī)則等。

（四）測試系統(tǒng)的仿真分析和驗證

很多學(xué)生在以前并沒有接觸過設(shè)計，缺乏經(jīng)驗，所以為了讓學(xué)生順利完成設(shè)計，需要仿真分析和校驗設(shè)計的原理圖，可以直接在PROTEL中對模擬電路、數(shù)字電路和數(shù)模混合電路進行仿真校驗。電路仿真的流程一般是首先將仿真電路、電源等繪制出來，然后將仿真分析的參數(shù)進行設(shè)置，繼而運行仿真分析，最后對結(jié)果進行觀察。以仿真的結(jié)果為依據(jù)，校驗傳感器調(diào)理正確與否。因而，在原理圖的設(shè)計和仿真分析之間需要反復(fù)校驗電路放大倍數(shù)的合理性以及能否正常工作，再調(diào)整選擇的參數(shù)，繪制出符合要求的原理圖。

三、總結(jié)

基于PROTEL的電路CAD課程設(shè)計的教學(xué)方法是教育革新的具體表現(xiàn)，其不僅能讓學(xué)生完全掌握理論知識，還鍛煉了學(xué)生的實際操作能力，同時也讓學(xué)生的創(chuàng)造性思維得到了發(fā)揮，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，這一教學(xué)方法應(yīng)該被廣泛推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]黃秀珍.《電子系統(tǒng)CAD》課程設(shè)計教學(xué)改革探討[J].科技資訊，2012（08）.

[2]李晗.關(guān)于PROTEL的教學(xué)方法的幾點總結(jié)[J].科技信息，2007（34）.

[3]邵建昂. PROTEL教學(xué)實踐探討[J].實驗室研究與探索，2007（02）.

第6篇：電路設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞 石油測井；高溫電子線路；設(shè)計方法

中圖分類號 TM 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0102-01

如何保障電子系統(tǒng)在高溫環(huán)境下正常的運作，是本文研究的主要的問題。因為，在石油測井時，儀器通常都是在井下幾千米以上的深井中工作，這種環(huán)境通常伴有：劇烈震動、壓力大以及溫度高等特點。電子線路將很難在這種環(huán)境下保持正常的運作。

1 溫度對電路的影響

溫度對電子線路的影響最主要還是對電子元件的影響。隨著溫度的變化，使得電子元件的一些特征和性能產(chǎn)生變化，從而影響到電路。

1）溫度半導(dǎo)體元件的影響。設(shè)計高溫電路，則必須先解決元件的問題。半導(dǎo)體是現(xiàn)代集成電路元件的主要材料，它一種熱敏材料，隨著溫度升高，它的許多參數(shù)也將會隨之變化，特別是本征承載流子的密度還與溫度成正比，從而使得PN結(jié)的反向電流增加的很明顯，進而導(dǎo)致功率損耗增加，噪聲增大以及阻抗降低，最后，隨著溫度逐漸的升高，電子元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，致使電子元件的性能受損。有實驗表明：隨著半導(dǎo)體結(jié)溫每10℃的增加，元件無故障時間將縮短一倍。所以，降低對半導(dǎo)體結(jié)溫的要求，是設(shè)計高溫電路的重點。

2）耐高溫的電子元件。所有電子元件都有其的高溫額制限度，由于元件工作自身也會產(chǎn)生溫度，所以工作時元件的溫度一般都會高于工作環(huán)境的溫度。設(shè)計時，元件工作最高的溫度不能超過其本身的溫度允許值。所以，在設(shè)計時：①元件的選擇上，應(yīng)盡量額選擇溫度最高允許值大的的元件。在選擇半導(dǎo)體元件時，應(yīng)該注意不宜選用結(jié)溫較低的鍺件，而應(yīng)該選用結(jié)溫較高的硅件；②盡可能的減少電路系統(tǒng)功率的消耗，降低元件散熱性的要求；③在設(shè)計上盡可能的增加熱導(dǎo)和減少熱阻，促使降低低功率消耗和最高允許結(jié)溫的要求。元件的熱阻是有兩個部分組成的。其分別是，件外熱阻：電子元件外殼到周圍環(huán)境的熱阻；件內(nèi)熱阻：電子芯片內(nèi)部到外殼之間的熱阻。確定件外熱阻的因素有多種。一般是由：器件引線框材料和結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體芯片的尺寸，壓焊絲材料，芯片粘結(jié)材料，表面積的大小和直徑以及器件外殼的材料所決定的。而件內(nèi)熱阻主要和組裝件的組裝密度、元件、結(jié)構(gòu)材料、功率分布等等有關(guān)。

2 設(shè)計高溫電路

高溫電路的設(shè)計目前有三種方法可以實現(xiàn)。其分別是：傳統(tǒng)、混合電路、HTASIC方法。

1）傳統(tǒng)設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計方法一般只是在設(shè)計和制造時將高溫特性考慮進去的依照普通環(huán)境進行的系統(tǒng)設(shè)計方法。這種設(shè)計方法既要使用一些熱設(shè)計去調(diào)整元件的功率，還得選用耐高溫元件，但要在150℃以上的高溫環(huán)境下正常工作還是很難實現(xiàn)的。別的高溫元件也大概如此。不過可以用降溫的方法來降低電路的溫度，促使儀器內(nèi)溫度保持長時間在150℃以下，完成所需的測量。

傳統(tǒng)的設(shè)計方法，對于短期的應(yīng)用時可行的，甚至一些很復(fù)雜的電路也能用到。然而在長期的高溫下應(yīng)用，可靠性不高。因為，電路的無源與有源部分之間的互聯(lián)部分在長期的應(yīng)用下很容易老化。

2）混合電路設(shè)計的方法。我們將同時在一塊基體上應(yīng)用現(xiàn)成集成芯片和薄厚膜技術(shù)的方法稱之為混合電路設(shè)計的方法。它是一種介于HTASIC和傳統(tǒng)之間的方法。相對于傳統(tǒng)技術(shù)，混合電路的功耗要低；而且，在高溫工作環(huán)境下的各種效果都要比傳統(tǒng)電路要好。

3）HTASIC設(shè)計方法。相對于傳統(tǒng)電路和混合電路，集成電路技術(shù)在高溫條件下應(yīng)用的效果肯定是最好的。在一些典型的高溫環(huán)境系的特性它都有很好的表現(xiàn)。能適應(yīng)的最高工作環(huán)境高達250℃。

應(yīng)用集成電路的好處：①隨著能夠集成在芯片上的功能的增多，處于外部的電子元件的數(shù)量也將逐漸減少；②集成電路相對分離電路其內(nèi)部元件的尺寸要小的多，所以，大大的降低了功耗，也避免了芯片內(nèi)部過熱；③由于芯片內(nèi)所有功耗元件都可以通過物理延伸或調(diào)整到避免本地過熱點產(chǎn)生，就使得集成元件在高溫環(huán)境下有了更高的保證。

3 低功耗的設(shè)計

高溫電路的設(shè)計，在于提高電路系統(tǒng)高溫環(huán)境下正常工作的時間。上述在采用耐高溫元件、優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)的同時，還應(yīng)該考慮降低系統(tǒng)的功耗，減少熱量的釋放。

減低集成電路芯片功耗的設(shè)計最主要的研究內(nèi)容是：如何有效的降低芯片功耗和如何通過軟件硬件的優(yōu)化在保持本來性能的前提下，使得總體功耗在一個較低值上。集成電路芯片所產(chǎn)生的功耗，最主要的是來源于電路邏輯狀態(tài)所產(chǎn)生的動態(tài)功耗。所以，降低功耗最直接有效的方法是降低供電電壓。只是這樣經(jīng)常會增加電路輸出延遲。另外一種方法就是降低頻率，有選擇的降低頻率可以再降低功耗的同時，保證系統(tǒng)的性能不受影響。而降低負載容抗的的方法，是實際中降低功耗最有意義的方法。

所以，在電路實際中降低功率消耗，可以從硬、軟件的設(shè)計采取

措施。

1）硬件設(shè)計。①元件上，盡可能的采用功耗小，可勝任高溫工作要求的高溫低供電集成芯片；②在電路性能得到保證的前提下，進可能的提高電源轉(zhuǎn)化效率和降低電源工作電壓；③在保證電路性能的情況下盡量的減少元件數(shù)量，簡化電路；④如果儀器是智能型的，則可以充分的利用中央處理器的運算、處理功能代替硬件電路。

2）軟件設(shè)計。①盡可能的硬件軟件化來實現(xiàn)功能。這樣有利于降低成本，降低功耗，偏于維護和升級，還能提高工作的可靠性；②電源管理功能最好使用微處理器自身所帶的；③采用可用的各種手段減少耗電；④結(jié)合實際應(yīng)用，盡量利用軟件手段減少耗能。例如：石油井下測量采樣時，可以于事先預(yù)算好最好的采樣方針，在不影響測量效果的前提下，盡量減少功耗；⑤在應(yīng)用的過程中應(yīng)該注意：要仔細檢查各元件，特別是集成電子芯片的工作狀態(tài)。考察其是否能夠正常運作以及其各種性能是否健全。如果不能，應(yīng)當(dāng)及時給予處理。

4 小結(jié)

經(jīng)過對耐高溫電子元件的選擇、電子線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和降低電路系統(tǒng)功耗的設(shè)計，基于PCB的高溫電路時可以實現(xiàn)的。實踐也證明該電子系統(tǒng)能夠在250℃以下的高溫環(huán)境下正常運作。

參考文獻

[1]Akira Matsuzawa. Low-voltage and low-power circuit design for mixed analog/digital systems in portable equipment. IEEE Journal of Solid-State Circuit.1994,29(4).

[2]Moyer, B. Low-power design for embedded processors. Pronceedings of the IEEE Circuits and Systems Magazine,2001,1(1).

[3]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.

第7篇：電路設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：電氣控制線路設(shè)計；電氣設(shè)備；方法

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A

1 電氣控制線路設(shè)計的內(nèi)容

生產(chǎn)中機械使用有效性與電氣制動化有著非常緊密的聯(lián)系，機電一體化已經(jīng)成為現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)的一種趨勢。因此電氣化的控制與機器設(shè)備之間的配合尤為重要，這就要求設(shè)計人員對機械的結(jié)構(gòu)與原理有著深刻的認識，同時對于機械設(shè)計的工藝也要有所了解，這樣才能符合電氣控制的要求。

機械設(shè)備的控制系統(tǒng)絕大多數(shù)屬于電力拖動控制系統(tǒng)，因此生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容有以下幾個方面：

1.1 確定電力拖動方案

1.2 設(shè)計生產(chǎn)機械電力拖動自動控制線路

1.3 選擇拖動電機及電器元件，制定電器元件明細表

1.4 進行生產(chǎn)機械電力裝備施工設(shè)計

1.5 編寫生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的說明書與設(shè)計文件

2 電力拖動方案確定的原則

對于生產(chǎn)機械電氣控制的設(shè)計，首先是確定明確、選擇出合理的方案。方案的確定要考慮兩點。

第一是設(shè)備的工藝與設(shè)備的結(jié)構(gòu)，根據(jù)生產(chǎn)的設(shè)備的調(diào)速來制定方案。

第二是考慮電動機的調(diào)速特性與負載的相適應(yīng)。

2.1 生產(chǎn)機械不需要電氣調(diào)速要求

通常情況下，在沒有電氣調(diào)速、啟動的不頻繁場合，鼠籠式異步電動機就應(yīng)該被應(yīng)用。如果在傳動裝置中負載轉(zhuǎn)矩很大則考慮繞線式異步電動機。對于同步電動機的適合場合則是在負載平穩(wěn)時，并且容量與起停的次數(shù)很少的時候，通過這種有效合理的傳動機不但充分提高電動機的效率，同時也能調(diào)節(jié)勵磁在過勵的條件下從而讓電網(wǎng)功率因數(shù)提高。

2.2 生產(chǎn)機械需要電氣調(diào)速要求

這里的拖動方案的設(shè)計是根據(jù)生產(chǎn)機械的調(diào)速，在充分保證技術(shù)的基礎(chǔ)上通過比較最終選擇拖動方案。

速范圍D＝2-3，調(diào)速級數(shù)3，調(diào)速級數(shù)≤ 2-4 時，一般采用改變磁極對數(shù)的雙速或多速籠式異步電動機拖動。

調(diào)速范圍D＜3，月不要求平滑調(diào)速時．采用繞線式轉(zhuǎn)子感府電動機拖動們只適用于短時負載和重復(fù)短時負載的場合。

調(diào)速范圍D＝3-10，且要求平滑調(diào)速時，在容量不大的情況下，可采用帶滑差離合器的異步電動機拖動系統(tǒng)。若需長期運轉(zhuǎn)在低速時，也可考慮采用品間管直流拖動系統(tǒng)。

調(diào)速范圍D：10-100考慮使用直流拖動系統(tǒng)或交流調(diào)速系統(tǒng)。

三相異步電動機的調(diào)速，以前主要依靠改變定子繞組的極數(shù)和改變轉(zhuǎn)子電路的電阻來實現(xiàn)。目前，變頻調(diào)速和串級調(diào)速已得到廣泛的應(yīng)用。

2.3 確定電動機調(diào)速的性質(zhì)

對于雙速籠型異步電動機，當(dāng)定子繞組由Δ連接改為YY接法時，轉(zhuǎn)速由低速轉(zhuǎn)為高速，功率都變化不大，適用于恒功率傳動；當(dāng)定子繞組由Y連接改為YY接法時，電動機輸出轉(zhuǎn)矩不變，適用于恒轉(zhuǎn)矩傳動、對于直流他勵電動機，改變電樞電壓調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩輸出；而改變勵磁調(diào)速為恒功率調(diào)速。

如果采用不對應(yīng)調(diào)速，恒轉(zhuǎn)矩負載采用恒功率調(diào)速或者恒功率負載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，將電動機額定功率增大到D倍，（D為調(diào)速范圍，）并且一部分轉(zhuǎn)矩為充分利用，因此電動機調(diào)速性質(zhì)是反應(yīng)調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

3 電氣控制方案的確定原則

明確控制方案是設(shè)計出合理適用的電力控制系統(tǒng)的前提保證。因此設(shè)計人員要按以下原則來進行：

3.1 拖動需要與控制方式相適應(yīng)

控制方式不是越多就越好，主要看它的經(jīng)濟效益。當(dāng)加工生產(chǎn)的程序變化很多時，采取編程序控制器，要是邏輯控制比較簡單則可以采用穩(wěn)定的生產(chǎn)設(shè)備即繼電解除控制法。

3.2 控制方式與通用化程度相適應(yīng)

通用化可以說是對不同生產(chǎn)對象通用程度，應(yīng)該區(qū)別自動化。因此通用化程度低的但也許保持著較高的自動化，這類機床使用固定的控制電路較好。若是小的零件則采用數(shù)字程序。應(yīng)為這樣對于加工對象采用不同的程序提高通用與靈活性。

3.3 最大限度滿足工藝要求

為了滿足較高的工藝水平，確保機械的工作效率，可以在控制線路中加入自動循環(huán)、半自動循環(huán)、故障診斷等功能。

3.4 電路電源的可靠性

簡單的電路采用電網(wǎng)式電源，相反元件多的話采用電壓隔離降壓的方法。如果要采用直流電源，則必須滿足自動化程度高的設(shè)備，這么做也可以對空間進行節(jié)省，方便操作。在實際的生產(chǎn)中，最終的方案取決于設(shè)計人員經(jīng)驗，設(shè)計人員因此應(yīng)該靈活運用方案。

4 電氣控制線路的設(shè)計方法

雖然電氣控制線路的設(shè)計方法有不同，但都要滿足幾點要求。首先應(yīng)能滿足生產(chǎn)機械的工藝要求。其次線路結(jié)構(gòu)要簡單，力求精簡。再次操控，掌握，維修要簡單。第四要具有應(yīng)對安全隱患的措施，在發(fā)生事故時也能很好及時的完成任務(wù)。第五要能適應(yīng)生產(chǎn)時所在的環(huán)境。

4.1 控制線路的設(shè)計方法簡介

電氣控制線路的設(shè)計方法有兩種，一種是經(jīng)驗設(shè)計法，另一種是邏輯沒汁法。

經(jīng)驗設(shè)計法：它是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，按照電動機的控制方法，采用典型環(huán)節(jié)線路直接進行設(shè)計，先設(shè)計出各個獨立的控制電路，然后根據(jù)設(shè)備的工藝要求決定各部分電路的聯(lián)鎖或聯(lián)系。這種方法比較簡單，但是對于比較復(fù)雜的線路，設(shè)計人員必須具有豐富的工作經(jīng)驗，需繪制大量的線路圖，并經(jīng)多次修改后才能得到符合要求的控制線路。

邏輯設(shè)計法：采用邏輯代數(shù)進行設(shè)計，按此方法設(shè)計的線路結(jié)構(gòu)合理．可節(jié)省所用元件的數(shù)量。

4.2 設(shè)計控制線路時應(yīng)注意的問題

設(shè)計具體線路時，為了使線路設(shè)汁得簡單且準確可靠，應(yīng)注意以下幾個問題。

首先盡量減少連接導(dǎo)線，設(shè)汁控制電路時，應(yīng)考慮各元器件的實際位置，盡可能減少配線時的連接導(dǎo)線。

其次正確連接電器的線圈。電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，由于它們的阻抗不盡相同，造成兩個線圈上的電壓分配不等。即使是兩個同型號線圈，外加電壓是它們的額定電壓之和，也不允許這樣連接，因為電器動作總有先后，當(dāng)一個接觸器先動作時，其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，嚴重時將使線團燒毀。電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不要并聯(lián)連接。在接通電源時可正常工作，但在斷開電源時，由于電磁鐵線圈的電感比繼電器線圈的電感大得多，所以斷電時，繼電器很快釋放，但電磁鐵線圈產(chǎn)生的自感電動勢可能使繼電器又吸合一段時間，從而造成繼電器的誤動作，解決的方法是各用一個接觸器的觸點來控制。

結(jié)語

通過以上分析可以得出電氣控制線路設(shè)計對于電氣控制的影響力之深，不能簡簡單單從設(shè)計的角度來認識電氣線路，要在實際的設(shè)計、生產(chǎn)、維護中總結(jié)出經(jīng)驗，同時設(shè)計者應(yīng)該對電氣線路進行深入的研究，對設(shè)計重視起來，從實際出發(fā)，依托自身的經(jīng)驗，設(shè)計出合理的線路來確保電氣路線的準確性。

參考文獻

[1]賀哲榮.機床電氣控制線路圖試圖技巧[M].機械工業(yè)出版社，2005.

第8篇：電路設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞 電氣 控制線路 設(shè)計

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A

1經(jīng)驗設(shè)計法

經(jīng)驗設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用各種典型的線路環(huán)節(jié)，直接設(shè)計控制線路。這種設(shè)汁方法比較簡單，但要求設(shè)計人員必須熟悉大量的典型控制線路，擁有多種控制線路的設(shè)計資料，同時具有豐富的設(shè)計經(jīng)驗。由于靠經(jīng)驗進行設(shè)計，所以沒有固定模式，通常采用一些典型控制線路環(huán)節(jié)組合起來實現(xiàn)某些基本要求，然后根據(jù)生產(chǎn)工藝要求逐步完善其控制功能，并加上適當(dāng)?shù)谋Ｗo環(huán)節(jié)。采用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計控制線路時，應(yīng)注意以下幾個原則：

（1）應(yīng)最大限度地了解生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制線路的要求。設(shè)計之前，電氣設(shè)計人員要調(diào)查清楚生產(chǎn)工藝要求、每一道程序的工作情況和運動變化規(guī)律、所需要的保護措施，并對同類或接近產(chǎn)品進行調(diào)查、分析、綜合，作為具體設(shè)計電氣控制線路的依據(jù)。

（2）在滿足生產(chǎn)工藝要求前提下，控制線路力求簡單、經(jīng)濟。

（3）保證控制線路工作的可靠和安全。

為了保證控制線路工作的可靠性，應(yīng)盡量選用機械和電器壽命長、結(jié)構(gòu)堅實、動作可靠、抗干擾性能好的電器，同時在具體設(shè)計過程中應(yīng)注意以下幾點：

①設(shè)計電路時，應(yīng)正確連接電器的線圈。在設(shè)計控制電路時，電器線圈的一端應(yīng)統(tǒng)一接在電源的同一端。使所有電器的觸頭在電源的另一端，這樣當(dāng)電器的觸頭發(fā)生短路故障時，不致引起電源短路，同時安裝接線也方便。②在交流控制電路中不能串聯(lián)接入兩個電器的線圈。當(dāng)兩個交流線圈串聯(lián)使用時，其中某一個至多只能得到一半的電源電壓。由于電壓與線圈阻抗成正比，兩個電器動作總是有先有后，不可能同時吸合。假如交流接觸器KM1先收臺，由于KM1的磁路閉合，線圈的電感顯著增加，因而在該線圈上的電壓降也相應(yīng)增大，從而使另一個接觸器KM2的線圈電壓達不到工作電壓。因此兩個電器需要同時動作時，其線圈應(yīng)該并聯(lián)連接。③在線路中盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的控制電路。④設(shè)計的線路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況。根據(jù)電網(wǎng)容量的大小、電壓、頻率的波動范圍以及允許的沖擊電流數(shù)值等決定電動機的啟動方式是直接啟動還是減壓啟動。⑤在線路中采用小容量繼電器的觸頭來控制大容量接觸器的線圈時，要計算繼電器觸頭斷開和接通容量是否足夠。如果不夠，必須增加小容量控觸器或中間繼電器，否則工作不可靠。⑥在控制線路中充分考慮各種聯(lián)鎖關(guān)系以及各種必要的保護環(huán)節(jié)發(fā)生事故。

（4）應(yīng)具有必要的保護環(huán)節(jié)。

①短路保護。在電器控制線路中，通常采用熔斷器或斷路器作短路保護。當(dāng)電動機容量較小時，其控制線路不需另外設(shè)置熔斷器作短路保護，因主電路的熔斷器同時可作控制線路的短路保護，若電動機容量較大，則控制電路要單獨設(shè)置熔斷器作短路保護。

②過流保護。不正確的啟動方法和過大的負載轉(zhuǎn)矩常引起電動機的過電流故障。過電流一般比短路電流要小。過電流保護常用于直流電動機和繞線轉(zhuǎn)子電動機的控制線路中，采用過電流繼電器和接觸器配合使用。將過電流繼電器線圈串接于被保護的主電路中，其常閉觸頭串接于接觸器控制電路中，當(dāng)電流達到整定值時，過電流繼電器動作，其常閉觸頭斷開，切斷控制電路電源，接觸器斷開電動機的電源而起到保護作用。

2 邏輯設(shè)計法

邏輯設(shè)計法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)的方法來分析、化簡和設(shè)計線路這種設(shè)計方法能夠確定實現(xiàn)一個開關(guān)量自動控制線路的邏輯功能所必需的、最少的中間繼電器的數(shù)目，然后有選擇地進行添置。

2.1基本思路

（1）首先將控制系統(tǒng)的輸入、輸出電器元件的狀態(tài)用狀態(tài)變量進行表示。（2）然后根據(jù)控制要求列出狀態(tài)變量的邏輯表達式。（3）簡化邏輯表達式。（4）最后根據(jù)邏輯表達式繪制控制線路。

2.2預(yù)備知識

輸入量：觸頭A=I，表示觸頭動作（常開觸頭閉合、常閉觸頭斷開）；觸頭A=o，示觸頭復(fù)位（常開觸頭斷開、常閉觸頭閉合）。

輸出量：線圈K=1，表示線圈上有電；線圈K=o，表示線圈失電。

2.3基本邏輯表達式與控制電路

2.3.1“與”電路

邏輯代數(shù)中運算符號“x”或“.”讀作“與”。實現(xiàn)邏輯乘的器件叫做“與”門，圖1顯示出了繼電控制線路中“與”運算的實例，它表示觸頭的串聯(lián)。若規(guī)定觸頭接通為“1”，斷開為“0”，線圈通電為“l(fā)”，斷電為“0”，則可以寫出KM=KAlXKA2，只有觸頭KAl、KA2均接通，接觸器線圈KM才能通電。它的邏輯符號如圖2所示。

2.3.2“或”電路

邏輯代數(shù)中運算符號“十”讀作“或”。 實現(xiàn)邏輯加的器件叫做“或”門，圖3顯示出了繼電控制線路中“或”運算的實例，它表示觸頭的并聯(lián)，可寫成KM=KAlXKA2，當(dāng)觸頭KAl或KA2接通，或者KAl和K2都接通時，接觸器線圈才可通電。它的邏輯符號如圖3所示。邏輯符號如圖4所示。

參考文獻

第9篇：電路設(shè)計方法范文

關(guān)鍵詞：全壽命成本；輸電線路設(shè)計；設(shè)計方法

中圖分類號：TM621.5文獻標識碼：A

一，輸電線路全壽命成本的預(yù)測模型

1，預(yù)測模型研究流程

對輸電線路全壽命周期成本分析研究的本質(zhì)是:在輸電線路的設(shè)計階段,在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下,基于輸電線路的一般設(shè)計,對輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進行有效地預(yù)測,以根據(jù)全壽命成本的比較對輸電線路的原有設(shè)計進行必要的反饋以改善其設(shè)計,使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。

既然本項目是對輸電線路全壽命成本進行先期的預(yù)測性研究,因此,應(yīng)界定輸電線路全壽命成本預(yù)測分析基本的前提假設(shè)條件,即在設(shè)計階段,輸電線路的全壽命成本預(yù)測是在輸電線路的正常設(shè)計、正常施工及正常運營的情況下進行的,不考慮輸電線路全壽命周期中的不可預(yù)測的偶然事件影響。

本文推薦的全壽命成本預(yù)測模型研究流程是:在輸電線路部分確定性己知條件下,由常規(guī)性設(shè)計的經(jīng)驗,進行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計假定,從而確定模糊的假設(shè)條件,如后續(xù)設(shè)計部件大約的型號、數(shù)量等參數(shù),以此進行輸電線路各個設(shè)計過程的全壽命成本計算。

依據(jù)輸電線路設(shè)計過程進行的輸電線路全壽命成本計算思路，在實質(zhì)上,無論是在輸電線路哪個設(shè)計過程及設(shè)計層次,通過已知的確定設(shè)計條件及根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗確定的后續(xù)其它部件設(shè)計的模糊條件,構(gòu)成輸電線路一般設(shè)計的所有條件,由此,在足夠的設(shè)計信息下根據(jù)同一分析方法進行同樣的輸電線路全壽命成本計算。

2，全壽命成本表示方法

依據(jù)輸電線路的設(shè)計過程,在各類確定的及模糊的部件設(shè)計條件及設(shè)計參數(shù)下,其全壽命成本的的現(xiàn)值是與路徑相關(guān)的成本現(xiàn)值、導(dǎo)地線的全壽命成本現(xiàn)值、桿塔的全壽命成本現(xiàn)值、基礎(chǔ)的全壽命成本現(xiàn)值、絕緣子的全壽命成本現(xiàn)值、金具的全壽命成本現(xiàn)值、防雷及接地的全壽命成本現(xiàn)值、其它成本的全壽命成本現(xiàn)值等之和。

二，基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法

設(shè)計作為輸電線路項目全壽命周期管理的龍頭環(huán)節(jié),全壽命周期設(shè)計意味著,在設(shè)計階段就要考慮到產(chǎn)品壽命歷程的所有環(huán)節(jié),以求產(chǎn)品全壽命周期所有相關(guān)因素在產(chǎn)品設(shè)計階段就能得到綜合規(guī)劃和優(yōu)化。輸電線路設(shè)計不僅是設(shè)計功能和結(jié)構(gòu),而且要考慮到電網(wǎng)的規(guī)劃、線路本體的設(shè)計、線路的施工安裝、線路的運行、維修保養(yǎng)、直到回收處置的全壽命周期過程。

根據(jù)全壽命成本的預(yù)測分析及輸電線路的分層次設(shè)計方法,可建立基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法,其本質(zhì)是:在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下,在滿足輸電線路各部件及整體技術(shù)性要求的基礎(chǔ)上,通過一般性的設(shè)計,對輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進行有效地預(yù)測,從而可根據(jù)全壽命成本的比較對輸電線路的原有設(shè)計進行必要的反饋以改善其設(shè)計,使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。該方法的設(shè)計流程可見下圖基于全壽命成本的輸電線路“分層循環(huán)反饋”設(shè)計流程：

由上圖可知,輸電線路的設(shè)計是基于全壽命成本的分層次設(shè)計,即各個層次的設(shè)計均需全壽命成本的循環(huán)比較來進行具體設(shè)計的選擇,可稱為“分層循環(huán)反饋”設(shè)計方法。應(yīng)用本設(shè)計方法,輸電線路的設(shè)計和全壽命成本的預(yù)測是共同進行的,即各個層次的輸電線路設(shè)計及全壽命成本預(yù)測均是在部分確定的己知條件下,由常規(guī)性設(shè)計的經(jīng)驗,進行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計假定,從而確定模糊的假設(shè)條件,如后續(xù)設(shè)計部件大約的型號、數(shù)量等參數(shù),以此進行輸電線路各個設(shè)計過程的全壽命成本預(yù)測,從而對設(shè)計方案的選擇提供全局性的經(jīng)濟指標。

三，實例分析

本節(jié)以導(dǎo)線方案優(yōu)選舉例說明基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法。

1，前提條件的確定

經(jīng)過預(yù)測模型研究流程分析,架空導(dǎo)地線路全壽命成本的具體分析是在輸電線路路徑已選擇完成的情況下,經(jīng)過導(dǎo)地線的具體設(shè)計已掌握了部分必要的已知條件,它們包括了:輸電線路設(shè)計的具體長度；輸電線路路徑的不同地形比例及氣象信息分區(qū)；輸電線路經(jīng)過地區(qū)的各類狀況；輸電線路導(dǎo)地線的型號及相應(yīng)長度；輸電線路導(dǎo)地線的預(yù)期設(shè)計使用壽命；輸電線路導(dǎo)地線的失效模式及相應(yīng)的失效概率。

2，成本模型的建立

導(dǎo)地線包括了導(dǎo)線與地線,由于兩者的使用壽命不一致,因而需分別進行建模。導(dǎo)地線成本主要包括了建設(shè)成本(即初始材料成本及初始建造成本)、檢測維護成本、維修更換成本、失效成本、線路能耗成本及殘值等。

以某5O0kV輸電線路工程導(dǎo)線方案比選為例,已知該項目的路徑長度為119km,采用雙回路,主要氣象條件為最大風(fēng)速32m/S,覆冰厚度10mm;系統(tǒng)輸送功率額定為1200MW.通過計算比較發(fā)現(xiàn)：是依據(jù)本文推薦的“分層循環(huán)反饋”設(shè)計流程,完全可以精確預(yù)測整個項目方案的全壽命成本。

本文推薦的全壽命成本預(yù)測模型研究流程是:在輸電線路部分確定性已知條件下,由常規(guī)性設(shè)計的經(jīng)驗,進行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計假定,從而確定模糊的假設(shè)條件,如后續(xù)設(shè)計部件大約的型號、數(shù)量等參數(shù),以此進行輸電線路各個設(shè)計過程的全壽命成本計算。根據(jù)全壽命成本的預(yù)測分析及輸電線路的分層次設(shè)計方法,可建立基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法一“分層循環(huán)反饋”,其本質(zhì)是:在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下,在滿足輸電線路各部件及整體技術(shù)性要求的基礎(chǔ)上,通過一般性的設(shè)計,對輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進行有效地預(yù)測,從而可根據(jù)全壽命成本的比較對輸電線路的原有設(shè)計進行必要的反饋以改善其設(shè)計,使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。最終本文以導(dǎo)線方案優(yōu)選舉例說明基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法。

結(jié)語

在輸電線路設(shè)計中提出了基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法一分層循環(huán)反饋方法。根據(jù)輸電線路的確定性已知條件和模糊性假定條件,建立了輸電線路主要部件全壽命成本的分層循環(huán)反饋預(yù)測模型。該模型通過仿真計算輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本,并對輸電線路的設(shè)計流程加入反饋功能實現(xiàn)對設(shè)計方案的改進,使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念。通過案例分析,證明了基于全壽命成本的分層循環(huán)反饋方法切實可行。

參考文獻