電路設(shè)計的原理精選(九篇)
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第1篇：電路設(shè)計的原理范文
關(guān)鍵詞：LCL濾波 光伏發(fā)電 電感濾波器
并聯(lián)型有源電力濾波器按照相數(shù)可分為單相和三相兩種，而三相有源濾波又分為三相三線和三相四線兩種情況。三相四線制主要應(yīng)用在用戶直接供電的低壓配電系統(tǒng)中，隨著辦公自動化和家用電器的全民化普及，供電中民用和商用占據(jù)著極大的供電比例，這就使其成為配電網(wǎng)諧波污染的重要來源就是三相四線。因此對在不平衡負(fù)載下對三相四線制有源電力濾波器諧波補(bǔ)償?shù)难芯烤哂兄匾挠靡饬x。
1、有源電力濾波器在三相四線制中的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
直流側(cè)輸入為電容的三相四線制的主電路拓?fù)渲饕腥N，分別為：四橋臂形式、電容中點形式以及三個單相全橋形式。這三種主電路結(jié)構(gòu)不同各有自己的優(yōu)缺點，其結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2和圖3所示。
其中電容中點式結(jié)構(gòu)所需要的開關(guān)器最少，電路比較簡單，開關(guān)利用率非常之高。由于直流側(cè)電容電壓波動較大，同時在三相不平衡負(fù)載下，輸入側(cè)的電流中含有大量的的低次諧波，造成不穩(wěn)定輸入電壓，并且變流器的直流輸入側(cè)電容要有零線電流流過。電路的著中國特殊結(jié)構(gòu)限制了它在較大的功率系統(tǒng)中的應(yīng)用。
圖1 電容中點式三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
相對于電容中點式結(jié)構(gòu)來說而三相四橋臂結(jié)構(gòu)所需要的開關(guān)器件要多一對，但是它具備以下優(yōu)點：
1：控制部分中，其中對直流側(cè)電容電壓的控制尤其簡單。
2：四橋臂結(jié)構(gòu)在對給定的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償時，比電容中點式結(jié)構(gòu)所需的直流側(cè)電壓更低。
3：四橋臂結(jié)構(gòu)對零線電流的控制范圍更大，濾波效果更好，高頻分量在對稱或近似對稱系統(tǒng)中占主要地位。
圖2 三相四橋臂逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
所需的開關(guān)器件最多的是三個單相全橋電路組成的三相有源電力濾波器。它組合靈
活，可根據(jù)運(yùn)行情況對某一相或幾相電網(wǎng)有選擇的進(jìn)行補(bǔ)償，其控制簡單，一般用于小功率場合，但再三相不平衡系統(tǒng)中應(yīng)用時，直流側(cè)電容電流含有低次諧波，電壓波動較大。
圖3 單相全橋逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
我們利用三個相互獨立的單相APF組成的三相有源電力濾波器的系統(tǒng)主要應(yīng)用于小功率系統(tǒng)，當(dāng)然也可以直接采用三相APF；因此，一般情況下，三相電力濾波器是在較大的功率場合中會優(yōu)先考慮的濾波器。在實際中，由于電力濾波器在民用和商業(yè)用電中的普及，但由于在實際應(yīng)用中占據(jù)較大分量，這些不平衡組在引起的諧波也是電網(wǎng)污染的主要源頭。所以本文研究對象是三相四橋臂結(jié)構(gòu)帶有有源電力濾波器的主電路。
2、主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
我們一般是通過連接電感或變壓器把有源電力濾波器接入系統(tǒng)中，但是由于采用變壓器時高頻部分補(bǔ)償效果不是很理想，而且成本相當(dāng)高，由于系統(tǒng)電壓不匹配，因此一般情況下利用變壓器變壓。基于三相四橋臂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的并聯(lián)型有源電力濾波器結(jié)構(gòu)如圖4所示。
由公式表示其模型：
3結(jié)論
我們在相同的主電路下，對其相同控制方式進(jìn)行研究，我們發(fā)現(xiàn)輸出濾波電感的不同選擇會影響APF的濾波性能。若選取的電感值過小，則輸出補(bǔ)償電流中的電流紋波將會變大，而且還會給系統(tǒng)注入附加的諧波污染；若選取的電感量過大，使其諧波電流跟蹤速度降低同時還會影響APF電流跟隨特性，而且產(chǎn)生的沖擊電壓可能會變的相對較高。當(dāng)連接一定值的電感時，能有效地降低電流諧波的總畸變率，在很大程度上改善系統(tǒng)的不平衡性和提高了補(bǔ)償效果。因此本章的重要內(nèi)容變就是研究APF的濾波電感。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳仲.并聯(lián)有源電力濾波器實用關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]浙江大學(xué)，2012.
[2]羅世國，候振程.有源電力濾波器的參數(shù)計算及其控制[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2011，17（2）：12-16.
[3]楊玉崗.現(xiàn)代電力電子的磁技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2012.
第2篇：電路設(shè)計的原理范文
關(guān)鍵詞：高速公路；勘察設(shè)計；問題；對策；措施
Abstract: In the highway construction project, reconnaissance design is determines the highway construction in the final quality of the good and bad. Based on years of experience, this paper combined with the specific project on the project survey and design characteristics and key technical problems measures research, for reference only.
Key words: highway; survey and design; problems; countermeasures; measures
中圖分類號：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1．項目概況
本項目是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的第六條縱線（二連浩特—廣州國家高速公路）湘鄂界至常德段，是湖南省“七縱九橫”高速公路主骨架建設(shè)方案規(guī)劃中的第五縱。北起湘鄂界澧縣東岳廟，與二廣湖北段荊東高速相接，終于二廣高速常德至梅城段與長常高速相交的石門橋互通，走廊帶位于湖南省常德地區(qū)，由北往南途經(jīng)澧縣、津市、臨澧和常德市。
2．勘察設(shè)計指導(dǎo)思想
主題：魚米之鄉(xiāng)珍珠鏈、中部崛起黃金路。
目標(biāo)：著眼和諧設(shè)計，確保工程安全，力求環(huán)保舒適，發(fā)展湘北熱土、打造洞庭明珠，完善常德交通樞紐、開發(fā)湘西北假日游，創(chuàng)建節(jié)約型交通、建設(shè)社會主義新農(nóng)村。
3．技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工程規(guī)模
本項目主線按四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全長117km，設(shè)計荷載公路—Ⅰ級，設(shè)計速度100km/h、120km/h（常德東），路基寬度26m、28m（常德東），主線采用瀝青砼路面。其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）執(zhí)行。
4．澧陽平原段主要特點
（1）地勢總體不高， K0～K8為丘崗，高程38～75m，此段土石方基本可以填挖平衡；K8～K30為澧水平原，高程32m～36m，此路段需要大量借方。
（2）本項目所經(jīng)澧陽平原道路密集,縱橫交織，為滿足被交叉道路通行凈空，澧陽平原段（K8～K30）主線填土高度平均達(dá)到5米左右，填方量較大，每公里土石方達(dá)17萬方，本段需遠(yuǎn)運(yùn)借土300萬方。
（3）本項目所經(jīng)地區(qū)屬于長江流域的洞庭湖區(qū)，水網(wǎng)密布，湖區(qū)特點明顯，防洪體系比較復(fù)雜，本合同段主要經(jīng)過澧水干流和澧水二級支流涔水、澹水、道水以及洞庭湖區(qū)重點堤垸凇澧大圈（澧陽平原）、國家級重點蓄洪垸澧南垸，目前凇澧大圈防洪標(biāo)準(zhǔn)約為20年一遇。
（4）局部存在軟土、弱膨脹土、砂土液化、崩塌、滑坡等不良地質(zhì)，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜。
（5）本項目路線經(jīng)過的澧陽平原是國家級糧油生產(chǎn)基地，該地區(qū)人口較為密集，長期以來人多地少，土地供求矛盾較突出，如何節(jié)約耕地、少占農(nóng)田、減少拆遷尤為重要。
（6）走廊帶內(nèi)存在3條50萬伏（江復(fù)1線、江復(fù)2線、江城線）和2條22萬伏（江窯線、盤窯線）高壓線與路線結(jié)伴而行，與路線干擾很大。
5．關(guān)鍵問題與對策
5.1澧陽平原重點垸內(nèi)縱面標(biāo)高的控制，著重研究了6個方面的因素：
（1）實地詳細(xì)調(diào)查了內(nèi)澇水位。按以內(nèi)河、隔堤分割的12個區(qū)域調(diào)查。
（2）水文分析100年一遇內(nèi)澇水位。邀請了水利專家召開了多次水文論證會議。
（3）水文分析內(nèi)河100年一遇洪水潰堤淹沒水位。邀請了水利專家召開了多次水文論證會議。
（4）被交叉道路下穿高速公路的凈空要求。召開多次地方交通、水利部門的會議，逐一落實，不留遺憾。
（5）相鄰高等級路澧東一級路的路面標(biāo)高。分區(qū)域?qū)⒗下放c高速公路聯(lián)測。
（6）“津澧一體化”規(guī)劃的城市道路網(wǎng)凈空要求。召開多次地方交通、規(guī)劃部門的會議。
5.2平原區(qū)采用橋和路的對比
平原區(qū)一般借土困難，本項目做12段橋路方案對比，結(jié)合地方、業(yè)主、水利、交通等各部門的意見，最終確定了合適的橋路比例，獲得了各部門的認(rèn)可。
5.3平原區(qū)路基借土方案的論證
澧陽平原段需大量借土，借土達(dá)300多萬方，且借土相當(dāng)困難，詳細(xì)對比了澧水南跨河調(diào)土和澧水北遠(yuǎn)運(yùn)借土兩方案，重點研究調(diào)查了澧水北土料場，組織當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門、地勘人員、設(shè)計人員等20余人，對澧水北200余平方公里上可能的土料場進(jìn)行了詳細(xì)的踏勘，綜合土質(zhì)、運(yùn)輸條件、對沿線環(huán)境、居民生產(chǎn)生活的影響等因素，最后確定了8處土料場，共計600余萬方，解決了平原區(qū)借土問題。
5.4澧陽平原段軟基處治
經(jīng)地質(zhì)勘察，澧陽平原段軟基地段較少，主要集中在水塘、古河道等局部段落，采取常規(guī)成熟的軟基處治方法即可。各種方案在本項目中的適用條件見下表所示：
軟基處治方案表
處治方案 適用條件 備注
清淤回填 主要用于軟土深度＜2m的構(gòu)造物路段。
袋裝砂井
堆載預(yù)壓 軟土厚度≥2m的一般路段和路堤穩(wěn)定性能滿足要求的橋涵路段。
塑料排水板
堆載預(yù)壓 軟土厚度≥2m的一般路段和路堤穩(wěn)定性能滿足要求的橋涵路段。
水泥攪拌樁
復(fù)合地基 無夾砂層，軟土厚度
預(yù)應(yīng)力混凝土
管樁復(fù)合地基 適用軟土深度>12m，路堤填土較高，采用排水固結(jié)法無法滿足穩(wěn)定性要求的橋涵路段
5.5澧水特大橋橋位選擇
澧水特大橋是本項目控制性工程，澧水橋位的選擇決定路線的走向。
線路從澧縣和津市之間穿過，兩城直線距離約11km，兩城間澧水河道長約14km，高速公路需避開現(xiàn)有城區(qū)及澧縣城市規(guī)劃區(qū)，澧水特大橋可供選擇的橋位位于澧水與道水交匯口附近及下游約4km的河段，該河段為“S”形彎曲河道。
道水河口位于彎道的起點附近，其上游常德岸為國家級蓄洪垸澧南垸，上游澧縣岸與澧縣規(guī)劃區(qū)相鄰接。該河段中游常德岸為比較陡峭的山體，且該區(qū)域有50萬伏高壓線跨過澧水，其下游已經(jīng)接近津市市區(qū)。根據(jù)路線總體走向，實際上澧水特大橋橋位只有道水河口附近的1km左右的范圍可供選擇。
橋位選擇方案一：從道水河口上游跨越澧水，并穿過國家級蓄洪垸澧南垸內(nèi)約3km的區(qū)域正交跨越道水，橋梁總長約5.5km，澧南垸內(nèi)高架橋按20m跨徑計，每公里造價為7000萬元左右，增加投資較大，且路線難以避開澧南垸移民安置區(qū)張家灘，拆遷工作量較大，故不考慮本方案。
橋位選擇方案二：即圖中F線方案，于道水匯合口上游約250m處正交跨越澧水之后斜跨道水至牛頭山，橋軸線法線方向與道水交角約65°，橋梁總長約2.5km。由于200m跨徑斜拉橋造價高（每平方米建安工程費(fèi)達(dá)8650元），使橋梁費(fèi)用增加顯著，建安工程費(fèi)約3.27億元，故有必要對該橋位方案進(jìn)行優(yōu)化。
橋位選擇方案三：經(jīng)過與水利部門及航道部門協(xié)商，對工可橋位進(jìn)行優(yōu)化，將其下移至澧南垸范圍外（即圖中的K線方案），本方案路線依次跨越澧水、澧南垸外側(cè)尖角、道水及牛頭山山腳荒廢農(nóng)田至牛頭山，再沿道水依山向南延伸。澧水水流與大橋軸線基本成90°正交。水流匯集處離橋位還有一定的距離，紊流對通航安全影響較小。該優(yōu)化方案橋梁法線方向與道水水流交角約25°，根據(jù)水利部門的意見，采用150m懸臂澆筑連續(xù)梁單孔跨越道水主河槽，越過道水后采用30m左右的較小跨徑就可滿足河道泄洪的要求。本橋位橋梁總長約2.3km，建安工程費(fèi)約2.76億元。
橋位選擇方案四：將澧水大橋橋位下移500m～800m（即圖中的E線方案），僅跨越澧水，不再跨越道水，水流與大橋軸線法線方向斜交角約為6°。該方案橋梁總長約2.2km，建安工程費(fèi)約2.67億元。但橋位下移后位于澧水彎曲河道，并位于澧水和道水水流交匯處，橋位處水流紊亂較嚴(yán)重，于通航安全不利，大橋建成后，由于對水流的阻滯作用，有可能加重橋位上游道水河口的淤積，從而影響道水的河勢穩(wěn)定。該方案另需增加一個長度約455m的隧道穿越牛頭山，隧道施工難度較大，增加投資較多。
根據(jù)上述詳細(xì)比較，結(jié)合路線總體方案，推薦K線橋位方案作為建設(shè)方案。
上述一系列關(guān)鍵問題的圓滿解決，對本項目建設(shè)成為“安全、環(huán)保、舒適、和諧、創(chuàng)新、節(jié)約”的精品工程將起到至關(guān)重要的作用，對今后湖區(qū)高速公路的勘察設(shè)計有所借鑒。
【參考文獻(xiàn)】
［1］李相然，等．公路工程現(xiàn)場勘察與測量技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2003．
第3篇：電路設(shè)計的原理范文
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(yùn)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(qiáng),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(qiáng),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(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)算放大器、差分運(yùn)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。
第4篇：電路設(shè)計的原理范文
>> 基于TL494太陽能降壓充電電路設(shè)計 基于STC89C52和TL494的開關(guān)電源的設(shè)計 基于脈寬控制器TL494的升壓開關(guān)電源設(shè)計 基于TL494芯片 PWM控制電路工作原理分析與檢測 直流降壓斬波電路的設(shè)計 一種基于TL494芯片的電動車電機(jī)控制器 基于PSCAD的直流斬波電路的仿真 基于MATLAB/Simulink的直流斬波電路分析 直流斬波電路的MATLAB研究 基于CPLD的直流無刷電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 直流斬波電路的Matlab／Simulink仿真研究 基于AD760的高精度直流電壓輸出電路設(shè)計 基于小型高效直流開關(guān)電源的控制電路設(shè)計 GTO斬波調(diào)速系統(tǒng)主電路的設(shè)計 基于串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路的Multisim應(yīng)用于電路設(shè)計分析研究 基于CPLD的WatchDog電路設(shè)計 基于EMCCD的驅(qū)動電路設(shè)計 基于89C51單片機(jī)的數(shù)控直流電源電路設(shè)計 基于Matlab的交流斬波型PFC電路仿真研究 交流信號轉(zhuǎn)直流信號電路設(shè)計 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.
[2]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.119-120.
[3]胡壽松.自動控制原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.264-265.
作者簡介：
第5篇：電路設(shè)計的原理范文
【關(guān)鍵詞】集成電路；EDA；項目化
0 前言
21世紀(jì)是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設(shè)計人才的需求激增。我國高校開設(shè)集成電路設(shè)計課程的相關(guān)專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求，因此加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實，工程實踐動手能力強(qiáng)的集成電路設(shè)計人才[1]。
針對集成電路設(shè)計課程體系，進(jìn)行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革，包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，旨在改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計工具的學(xué)習(xí)和使用，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計的全過程，培養(yǎng)學(xué)生具備從簡單的電路設(shè)計到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，具備進(jìn)行集成電路設(shè)計的基本專業(yè)知識和技能。
1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革
集成電路設(shè)計課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計、數(shù)字電路設(shè)計、版圖設(shè)計及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式，以教師講解為主，板書教學(xué)，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進(jìn)計算機(jī)輔助教學(xué)。計算機(jī)輔助教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充和完善，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學(xué)生對集成電路建立直觀的感性認(rèn)識，充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中的主動性和互動性，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2 實踐教學(xué)內(nèi)容的改革
實踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計實驗平臺，讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計流程和基本的集成電路設(shè)計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實驗指導(dǎo)書，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調(diào)動學(xué)生的積極性，再加上考核方式比較單一，學(xué)生對集成電路設(shè)計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中，從而更好的完成教學(xué)目標(biāo)，同時也能夠增強(qiáng)學(xué)生的工程意識和合作意識。
實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實踐教學(xué)的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、版圖驗證等流程對學(xué)生做全面的訓(xùn)練，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有深刻的認(rèn)識。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理，參與到整個設(shè)計過程中，對整個電路進(jìn)行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進(jìn)行各個元件的設(shè)計及布局布線，最后對版圖進(jìn)行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設(shè)計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。
CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運(yùn)算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計可由以下步驟來完成：
1）子功能塊電路設(shè)計及仿真；
2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；
3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；
4）基本單元與電路的版圖；
5）子功能塊版圖設(shè)計和整體版圖設(shè)計；
6）電路設(shè)計與版圖設(shè)計比對。
在整個項目化教學(xué)過程，參照企業(yè)項目合作模式將學(xué)生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設(shè)計及版圖設(shè)計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強(qiáng)且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長對小組進(jìn)行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的同時，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識。在整個項目設(shè)計過程中，以學(xué)生探索和討論為主，教師起引導(dǎo)作用，給學(xué)生合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。項目完成后，根據(jù)項目實施情況對學(xué)生進(jìn)行考核，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新
理論教學(xué)改革采用計算機(jī)輔助教學(xué)，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認(rèn)識，學(xué)生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學(xué)方式，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，設(shè)計目標(biāo)明確，在設(shè)計過程中學(xué)會了查找文獻(xiàn)資料，學(xué)會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學(xué)方式使學(xué)生對集成電路的設(shè)計特點及設(shè)計流程有了整體的認(rèn)識和把握，對元件的版圖設(shè)計流程有了一定的認(rèn)識。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計方法，但要達(dá)到較高的設(shè)計水平，設(shè)計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗[3]。
4 存在問題及今后改進(jìn)方向
集成電路設(shè)計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少；學(xué)生實踐能力不高，動手能力不強(qiáng)。
針對上述問題，我們提出如下解決方法：
1）在課堂教學(xué)中及時引進(jìn)行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉(zhuǎn)第220頁）（上接第235頁）技術(shù)，使學(xué)生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；
2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學(xué)生在課余時間自由使用，為學(xué)生提供實踐機(jī)會，并且鼓勵能力較強(qiáng)的學(xué)生參與到教師研項目當(dāng)中。
【參考文獻(xiàn)】
[1]段吉海.“半導(dǎo)體集成電路”課程建設(shè)與教學(xué)實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007，05（29）.
第6篇：電路設(shè)計的原理范文
【關(guān)鍵詞】電子；電路設(shè)計；常用；調(diào)試方法；步驟探討
伴隨時代的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們越來越關(guān)注社會生產(chǎn)力的提升。采取科學(xué)的方式進(jìn)行電子電路的設(shè)計與工作流程的部署和管理，能夠滿足當(dāng)下社會生產(chǎn)力發(fā)展的基本需求，也能夠促進(jìn)行業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)步。當(dāng)下我國電子行業(yè)發(fā)展的過程當(dāng)中都越來越重視相關(guān)的技術(shù)升級，采取高效率的生產(chǎn)和設(shè)計模式才能夠?qū)崿F(xiàn)對理論的進(jìn)一步應(yīng)用，也能夠滿足實際的生產(chǎn)工作需求。模擬的設(shè)計構(gòu)想在實踐工作的驗證體系下常常顯示出各種問題，需要以更加科學(xué)、安全、有效的方式實現(xiàn)對相關(guān)工作體系的完善，并在具體的工作當(dāng)中以實踐經(jīng)驗論證設(shè)計理念，保證電子行業(yè)發(fā)展的前景要求。
1電子電路設(shè)計的原理
電子電路的設(shè)計工作具有相關(guān)的工作原理和原則，需要遵循一定的制度和規(guī)律進(jìn)行相關(guān)工作的設(shè)計，以此實現(xiàn)對工作體系的完善性需求。首先，電子電路的設(shè)計工作原理要求，設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容需要符合整體性要求，在實際的設(shè)計工作當(dāng)中要針對電路工作的各個節(jié)點進(jìn)行監(jiān)督與功能實踐。其次，設(shè)計的工作要保證具體功能的落實，針對每個電路的工作職能進(jìn)行細(xì)致的劃分。再者，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行電路設(shè)計的最優(yōu)化選擇，保證電路設(shè)計的穩(wěn)定性和完善性，在實際的工作應(yīng)用中具備可靠的特征。最后，應(yīng)當(dāng)實際的考量到市場經(jīng)濟(jì)的價值和效益需求，進(jìn)行性價比的研究分析并最終完成設(shè)計。
2電子電路設(shè)計的流程
電子電路的設(shè)計工作流程比較復(fù)雜，具體的工作內(nèi)容也具有較高的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性。在實際工作進(jìn)行的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)重視對設(shè)計目標(biāo)的確認(rèn)，在具體工作中明確電子功能的設(shè)計。針對電子產(chǎn)品的核心功能應(yīng)用進(jìn)行整體的考量，設(shè)計的電路能夠符合單一操作的要求，進(jìn)行優(yōu)化的職能選擇。在設(shè)計形成初期進(jìn)行整體研究，包含對電子電路的測試實踐。重視對電子電路的調(diào)試和功能定位，保證未來工作進(jìn)行的順利要求。重視電子電路功能的設(shè)計才是保證產(chǎn)品能夠高效率工作和服務(wù)的基礎(chǔ)，也是確認(rèn)核心功能和輔助功效的重要工作內(nèi)容。實現(xiàn)設(shè)計初期的檢查和測試，能夠保證設(shè)備未來使用的優(yōu)越性。
3調(diào)試儀器概述
具體的電子電路設(shè)計功能測試與調(diào)節(jié)工作要求的比較準(zhǔn)確和細(xì)致，在實際的工作過程當(dāng)匯總需要進(jìn)行相關(guān)儀器的使用和完善，避免當(dāng)中一些環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。在調(diào)試儀器使用的過程中涉及到眾多的零部件，包含萬能用的工具表，顯示波動幅度的器械，以及信號發(fā)出的設(shè)備等。針對具體的調(diào)試工作進(jìn)行觀察，玩能用的工具表主要是為了測量設(shè)備使用期間的電流量和電壓力，以及存在的電阻等元素。顯示波動幅度的器械主要是為了更準(zhǔn)確的測量信號，關(guān)注波動變化。信號的發(fā)出設(shè)備是為了在監(jiān)測過程中收集信息，確定監(jiān)測工作準(zhǔn)確性和保證基本交流。
4電子電路調(diào)試具體流程
電子電路的調(diào)試工作可以劃分為諸多細(xì)致的流程，在具體工作開展的過程中還需要進(jìn)行整體工作的完善和優(yōu)化。調(diào)試的工作需要進(jìn)行電路的線路監(jiān)測，在實際的工作驗收中觀察通電的效果。調(diào)試的工作還需要確保對電子設(shè)備的功能監(jiān)測，保證實際的工作過程能夠正常的運(yùn)作，充分實現(xiàn)對信息傳播的要求。在實際工作開展的過程當(dāng)中要進(jìn)行電源的調(diào)試，減少工作阻礙，進(jìn)行指標(biāo)的規(guī)范和數(shù)據(jù)的驗收。除此之外，調(diào)試工作還可以劃分為兩種方式，分別是整體和分區(qū)域的調(diào)試工作。細(xì)致的劃分主要是為了給保證驗收工作的嚴(yán)謹(jǐn)性要求。最后需要針對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，考量實際工作需求進(jìn)行優(yōu)化處理。
5調(diào)試工作需要重視問題
在調(diào)試工作進(jìn)行過程當(dāng)中還需要重視對工作細(xì)節(jié)的優(yōu)化處理，保證人員施工的科學(xué)性安排，在實際的操作過程當(dāng)中需要進(jìn)行設(shè)備功能的優(yōu)化，確保功能的準(zhǔn)確性要求。重視對細(xì)節(jié)工作的監(jiān)督和管理，在調(diào)試的信息記錄中掌握數(shù)據(jù)中存在的差異，為維護(hù)系統(tǒng)工作提供良好的基礎(chǔ)，也有助于及時的解決系統(tǒng)工作出現(xiàn)的問題。除此之外，還需要認(rèn)識到系統(tǒng)調(diào)試工作反復(fù)執(zhí)行的重要性，針對測量工作進(jìn)行反復(fù)的操作才能夠保證電子電路的設(shè)計符合實際生產(chǎn)需求。
6結(jié)論
綜上所述，本次研究針對電子電路設(shè)計的相關(guān)工作展開分析和研究，希望在實際的工作過程當(dāng)中掌握實踐的工作經(jīng)驗，在未來的電子電路設(shè)計工作當(dāng)中采取先進(jìn)的科學(xué)手段，實現(xiàn)對相關(guān)工作內(nèi)容的整合，滿足時展的進(jìn)步要求。在傳統(tǒng)電子電力設(shè)計的相關(guān)工作基礎(chǔ)上實施切實有效的完善策略，保證基本工作的流暢性原則，在實施科學(xué)有效的方式和方法進(jìn)行相關(guān)設(shè)計工作的管理，滿足實際工作的需要，進(jìn)行不同線路的測試和驗收，保證電子電線設(shè)計工作的優(yōu)越功能。重視對電子電路工作的設(shè)計工作，在實際工作開展的過程中進(jìn)行調(diào)試工作的監(jiān)督與管理，進(jìn)一步促進(jìn)我國現(xiàn)代化生產(chǎn)效率的提升。
參考文獻(xiàn)
[1]許小飛,方樺.電子電路設(shè)計的原則、方法以及步驟探討[J].電子制作,2016(10):45.
[2]丘嶸,涂用軍.基于工作過程的學(xué)習(xí)情境設(shè)計的關(guān)鍵要素及途徑與方法——以“電子電路調(diào)試與應(yīng)用”課程為例[J].職教通訊,2013(12):5-8.
第7篇：電路設(shè)計的原理范文
關(guān)鍵詞：電路設(shè)計；逐次漸近；ADC；比較教學(xué)
中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）22-0127-03
Abstract：Students have some difficulties in learning electronic technology and other hardware principle and design method while teaching computer science. And also the ability of program design could help students understand circuit theory and design ideas. Therefore， a kind of comparative teaching of computer hardware circuit design by software was presented. It guided students to understand the ADC circuit principle and design ideas through program algorithm and basic knowledge of digital circuits in teaching of successive approximation ADC circuit theory. It has been shown that the method could help students more effectively understand circuit knowledge.
Key words： circuit design； successive approximation； ADC； comparative teaching
1 引言
計算機(jī)專業(yè)的硬件知識課程通常包括電路原理、模擬電子與數(shù)字電子技術(shù)等課程。從實際教學(xué)過程看，由于實驗條件、物理知識等多方面的因素，學(xué)生普遍反映電子技術(shù)的學(xué)習(xí)較為困難。甚至嚴(yán)重情況下，會影響學(xué)生對硬件電路設(shè)計的興趣，這不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[1-2]。另一方面，軟件設(shè)計由于對動手操作條件要求不高，編程鍛煉的機(jī)會多，不少同學(xué)掌握程度較好，從而培養(yǎng)了興趣。
學(xué)習(xí)通常都是利用已有知識去理解新知識的過程，如果新知識和已有知識在很大程度上具有相似性，或者通過合理的比較，建立新知識與已有知識之間某種緊密的聯(lián)系，學(xué)生在理解上就相對容易。自信心也可能會從已掌握知識遷移到新知識上。比較是根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，把有某些聯(lián)系的兩種或兩種以上的事物加以對照，確定事物同異關(guān)系的思維過程和方法[3]。本文所談?wù)摰谋容^教學(xué)方法就是在此概念框架下定義的，在相關(guān)教學(xué)中已經(jīng)被成功采用[4-5]。
因此，本文以數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中的重點知識“逐次漸近型ADC”為例，在對原理概念做簡要介紹后，引導(dǎo)學(xué)生用算法、程序語言的形式將設(shè)計的思想表達(dá)出來，再利用基本組合和時序電路將軟件形式表達(dá)的設(shè)計思想“翻譯”成初步的硬件電路。通過對軟件和硬件初始化、運(yùn)行方式等的比較，對初步的ADC電路進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終形成經(jīng)典的逐次漸近型ADC電路設(shè)計。
2 逐次漸近型ADC簡介
ADC是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的器件，以方便計算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行信號處理，是計算機(jī)系統(tǒng)與外部物理世界交互的重要部件，也是數(shù)字電子技術(shù)課程中的重要知識內(nèi)容。根據(jù)構(gòu)造原理的不同，ADC的種類很多，例如并聯(lián)比較型ADC、反饋比較型ADC、雙積分型ADC、V-F變換型ADC，以及∑-ΔADC等。其中逐次漸近型ADC是一種反饋比較型ADC，它具有轉(zhuǎn)換速度較快、體型小、構(gòu)造成本低等優(yōu)點，因此是目前ADC產(chǎn)品中用得較多的一種。圖1和圖2分別是逐次漸近型ADC的原理框圖和電路原理圖[6]。
逐次漸近型ADC的基本設(shè)計思想是：它是對計數(shù)型ADC在轉(zhuǎn)換速度上的改進(jìn)，對于外界模擬輸入信號，逐漸計數(shù)累加，通過DAC產(chǎn)生輸出一個與模擬信號相等的電壓信號，此時輸入給DAC的數(shù)值就是ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果。值得注意的是，計數(shù)累加不是每次加1個單位，而是采用類似“二分查找”的原理，由高位到低位逐漸取1比較，如果DAC的輸出大于外界模擬信號，相應(yīng)的位置0，否則保留置1，直至到最低位比較結(jié)束。
傳統(tǒng)的電路教學(xué)方法，會對照著原理圖給學(xué)生講解思想和電路的組成。學(xué)生領(lǐng)會上比較困難，特別是即使搞清楚原理，對電路的設(shè)計過程、來龍去脈也是不清楚的，從而產(chǎn)生對電路設(shè)計的神秘感和恐懼感，不利于進(jìn)一步學(xué)習(xí)。
3 利用軟件設(shè)計的比較教學(xué)
3.1 程序和電路的運(yùn)算方式比較
通常的程序設(shè)計，是一種串行的思維方式，設(shè)計者仿照CPU指令的執(zhí)行方式。學(xué)生寫出程序設(shè)計的算法，再轉(zhuǎn)換成具體的程序設(shè)計語言，供計算機(jī)編譯執(zhí)行。從實踐教學(xué)過程看，在這一點上，在入門時，較電路設(shè)計更容易為學(xué)生所接受。以下內(nèi)容介紹逐次漸近型ADC電路設(shè)計的軟件比較教學(xué)過程。通過這一過程，讓學(xué)生自己很自然地“設(shè)計”出逐次漸近型ADC。
3.2 逐次漸近型ADC的軟件算法表達(dá)
用算法和程序表達(dá)計算機(jī)系統(tǒng)的處理過程，將有助于加深理解，也更便于未來的工程實現(xiàn)。逐次漸近型ADC可理解為一個將浮點型（表示模擬信號）轉(zhuǎn)換成一定位數(shù)的整形數(shù)（表示數(shù)字信號）的函數(shù)模塊。可以用偽碼來表達(dá)這一過程，為了便于計算機(jī)程序語言實現(xiàn)，我們?nèi)∞D(zhuǎn)換結(jié)果為8位無符號整形。
算法1 BitADC8
輸入：浮點數(shù)input
輸出：8位無符號整形數(shù)iAdcResult
處理：
BEGIN
1，iAdcResult初始化為0，當(dāng)前比較位BitNum初始化為最高位，即BitNum賦值為7（表示取最大值的一半，從中間開始比較）；
2，轉(zhuǎn)換目標(biāo)值iAdcResult的當(dāng)前位BitNum置為1與輸入浮點數(shù)比較；
3，如果iAdcResult大于input，置iAdcResult的當(dāng)前比較位為0；
4，當(dāng)前位BitNum減一，如果BitNum>=0，去第2步，否則輸出iAdcResult；
END
學(xué)生對上述算法的理解是不太困難的，也可以較方便地用C語言來實現(xiàn)，如下面的函數(shù)BitADC8所述。需要說明的是，在C語言中有標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)可以實現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)換，這里是為了說明原理，故不采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)或者強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)[7]。
int BitADC8（float input）
{if （input < 0 ） return -1；
if （input > 255） return 255；
unsigned char iAdcResult=0；
int BitNum=7；
while （BitNum >= 0）
{iAdcResult = iAdcResult | （1
if （iAdcResult > input）
iAdcResult = iAdcResult & ～（1
BitNum--；}
return iAdcResult；}
3.3 電路設(shè)計
學(xué)生寫出BitADC8以后，基本對轉(zhuǎn)換的原理有了較為深刻的理解，下面討論如果從BitADC8函數(shù)中引導(dǎo)逐次漸近型ADC的電路設(shè)計。
逐句逐句地用數(shù)字電路中基本的組合和時序電路模塊來理解BitADC8，最后形成逐次漸近型ADC電路與函數(shù)BitADC8的語句對比聯(lián)系，如下圖3所示。圖中一共標(biāo)注了5處對比模塊，可以清晰地看到，軟件算法能夠幫助我們理清電路設(shè)計的思路，從而有助于我們進(jìn)行硬件電路的設(shè)計。
當(dāng)然，硬件電路和軟件模塊在表達(dá)和執(zhí)行上還是有區(qū)別的，本質(zhì)可能一一對應(yīng)。局部細(xì)節(jié)的調(diào)整需要設(shè)計者自己去琢磨、理會。例如，或門G4和G5初始化時清零作用，還有軟件串行執(zhí)行和硬件電路并行執(zhí)行的區(qū)別等。但這不影響兩者的比較理解，設(shè)計的聯(lián)系性還是比較緊密，具有重要意義。
4 結(jié)論
文章以逐次漸近型ADC電路原理教學(xué)為例，介紹了硬件電路設(shè)計的軟件比較教學(xué)方法的應(yīng)用。從實際教學(xué)效果來看，能夠起到幫助學(xué)生掌握電路設(shè)計思路的作用，也有助于將來在EDA等課程中學(xué)習(xí)VHDL等硬件描述語言，更重要的是通過學(xué)習(xí)遷移幫助提高學(xué)生電路設(shè)計的信心，
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第8篇：電路設(shè)計的原理范文
關(guān)鍵詞：電學(xué)實驗；電路設(shè)計思想方法
定西市教育科學(xué)規(guī)劃課題研究成果（課題編號DX2012GHB94）
在高中物理電學(xué)實驗中，電路設(shè)計是一個很重要的問題，只有合理地設(shè)計電路才能完成實驗，達(dá)成實驗?zāi)康摹５鶕?jù)具體的題意設(shè)計出能完成實驗的電路，并不是一個簡單的問題。本文主要就這方面的問題用幾道例題加以闡述。
一、電路設(shè)計
一個實驗電路主要由三大部分組成，電源部分、電路的控制部分和最主要的用于測量所需物理量的測量部分。既然電路主要由三部分組成，那么我們電路設(shè)計的主要工作也就是要設(shè)計這三大部分。在高中階段，電路的控制部分主要涉及到滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法，電路的測量部分主要涉及的是安培表的內(nèi)接法和外接法的問題。而電源的設(shè)計比較簡單，根據(jù)題意選擇合適的電源即可。學(xué)生主要感覺到困難的是在什么情況下滑動變阻器采用限流式接法，在什么情況下用分壓式接法，或者什么情況下電流表采用內(nèi)接法，什么情況下用外接法。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，對這個問題做了總結(jié)，一般情況下存在下列判定依據(jù)：
當(dāng)內(nèi)、外接法相對誤差相等時，有，臨界值 （因為 ?）。
限流式接法的優(yōu)勢是耗電少，電路結(jié)構(gòu)簡單，但這種接法的缺點也很明顯，它的調(diào)節(jié)范圍不大，有時不能滿足題目的條件。而分壓式接法正好相反，它的調(diào)節(jié)范圍很大，但它的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是聯(lián)系到實物圖的連接，很多學(xué)生不會連接滑動變阻器上的三根線。另外，它不太節(jié)能，耗費(fèi)的能源較多。在要求不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臈l件下，我常常這樣總結(jié)：當(dāng)滑動變阻器的阻值較小時，一般情況下就把電路設(shè)計成分壓式；如果滑動變阻器的阻值較大時，一般就把電路設(shè)計成限流式。
二、器材的選取
器材的選取要結(jié)合試驗要求的精度和儀器的量程決定。有時試驗所給的器材也影響了電路的設(shè)計，我們必須根據(jù)所給出的器材合理地設(shè)計電路，完成試驗。有時我們也會根據(jù)電路的設(shè)計來選用能完成實驗的器材，這是一個互相影響的問題。
三、實物圖的連接
實物圖的連接必須堅持先連串聯(lián)支路、再連并聯(lián)支路的原則，連完后必須和原理圖查對一遍，以保證不會出錯，電勢相等的各點可合并成一點。
實物圖的連接看似簡單，但實際上學(xué)生做錯的很多，常會造成不必要的失分。其原因主要是學(xué)生對實驗儀器不太熟悉，不知道線該接在何處。同時這也與教師的不重視有很大關(guān)系。很多教師認(rèn)為按照原理圖連接實物圖是很簡單的，可能在初中階段就已經(jīng)掌握了，殊不知很多學(xué)生在這個看似簡單的地方卻栽了大跟頭，失分十分嚴(yán)重。要避免這樣的事情再次發(fā)生，除了教師要高度重視外，我根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為最好把學(xué)生帶到實驗室，在實際的實驗儀器上完成幾個電路原理圖的連接，這樣能讓學(xué)生熟悉器材，真正理解實驗。
例1.現(xiàn)在要測一個電阻的阻值，實驗室給了如下器材：
要運(yùn)用這些器材設(shè)計一個電路完成實驗。
[解題思路]這個實驗中只給出了一個電源，所以電源毫無選擇的余地，然后我們就要考慮是選用分壓式接法還是限流式接法。我們看到滑動變阻器的阻值變化范圍是，阻值不大，據(jù)前分析，我們該選擇分壓式接法。接下來考慮選用內(nèi)接法還是外接法，我們看到待測電阻的阻值和直流毫安表的內(nèi)阻接近，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直流電壓表的內(nèi)阻，所以應(yīng)該選用外接法，這樣電路設(shè)計就已經(jīng)完成了。
例2.測待測電阻的阻值，請選擇器材并設(shè)計電路：
第9篇：電路設(shè)計的原理范文
【關(guān)鍵詞】軟件仿真 電子設(shè)計 虛擬儀器 測試分析 電子測量
隨著時代的進(jìn)步，信息技術(shù)的高速發(fā)展，單純的原理性解讀已不能滿足廣大電子產(chǎn)品設(shè)計者對信息攝取的要求。對于電路各部分原理的分析，人們希望能簡化操作，直觀展現(xiàn)現(xiàn)象和結(jié)果。Multisim軟件正是一款電子線路仿真軟件，能有效地實現(xiàn)原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設(shè)計和集成測試等功能的電路仿真與分析軟件。它將虛擬儀器技術(shù)靈活地應(yīng)用于電子設(shè)計平臺，彌補(bǔ)測試與設(shè)計之間的缺口。
1 Multisim仿真軟件簡述
目前，電子產(chǎn)品的純手工設(shè)計已基本上不復(fù)存在，現(xiàn)代化的電子產(chǎn)品設(shè)計過程，從產(chǎn)品功能的確立，到電路原理、PCB版圖、程序設(shè)計、FPGA的構(gòu)建及仿真、外觀界面、元器件清單等設(shè)計生產(chǎn)所需資料全部都可以在計算機(jī)上完成。電路設(shè)計的計算機(jī)應(yīng)用程度非常之高。multisim仿真軟件在電子線路的設(shè)計與分析過程中，起到了很至關(guān)重要的作用。它是美國NI公司推出的一款電子線路仿真軟件，是一款專門用于電子線路仿真與設(shè)計的電子設(shè)計自動化工具。它將專業(yè)理論知識用計算機(jī)仿真展現(xiàn)出來，很好地解決理論設(shè)計與實際測試脫節(jié)的問題。Multisim仿真軟件在電子設(shè)計中的廣泛應(yīng)用，將打破傳統(tǒng)電路設(shè)計模式難以入門的僵局，能極大地提高電子產(chǎn)品設(shè)計愛好者對電路設(shè)計與測試的積極性。
2 Multisim仿真軟件的應(yīng)用性探索
本文以Multisim9版本為例，對電路設(shè)計仿真軟件在電子線路設(shè)計與分析過程中起到的積極作用進(jìn)行探索。Multisim9為設(shè)計者提供了大量的元件庫及儀器儀表，可進(jìn)行元器件的編輯、選取、放置和電路圖編輯繪制等操作。可實現(xiàn)電路工作狀態(tài)測試和電路特性分析。最后，還可以實現(xiàn)電路圖報表的輸出、打印等功能。所以說，又可將其稱為虛擬電子實驗平臺。
對于剛?cè)腴T電子技術(shù)行業(yè)的初學(xué)者來講，電路的原理及各元器件的性能分析，無疑是晦澀難懂的。如果用傳統(tǒng)的講解或領(lǐng)悟方式，會使初學(xué)者對于電路的設(shè)計摸不到頭腦、找不著方向、甚至喪失信心。然而，引入Multisim9仿真軟件以后，電路中各工作點的特性將可透過儀表顯示的數(shù)據(jù)和波形，會變得清晰明了。
我們以電子技術(shù)初學(xué)者必須掌握的電路--單管放大電路為例，分析電路仿真軟件在虛擬電子線路設(shè)計與測試過程中起到的積極作用。圖1給出利用Multisim9來仿真單管放大電路的分壓式偏置電路，引入虛擬儀器進(jìn)行測試，進(jìn)而深入分析整個電路的工作狀態(tài)。如圖1所示。
首先我們來分析三極管處于放大工作狀態(tài)的條件：集電結(jié)反向偏置、發(fā)射結(jié)正向偏置。圖一中XMM1，XMM2兩塊虛擬萬用表所測電壓確實滿足此條件。那么，輸出電壓應(yīng)該與輸入電壓成電壓幅值放大、相位反向的狀態(tài)。我們在信號的輸入端和輸出端引出兩個測試點分別接到示波器的A、B端。得出圖二示波器顯示的波形。圖2可以非常直觀地讀出輸入、輸出信號之間的關(guān)系。整個電路的分析過程，理論與實踐相結(jié)合，簡單易懂。理論知識不再晦澀難懂，電路分析不再深不可測，都能透過虛擬儀器儀表上顯示的數(shù)據(jù)，得出實際結(jié)果。
而且，就電子技術(shù)初學(xué)者來講，三極管的幾種常見失真也是非常不容易理解，也很容易混淆，主要還是因為電路的原理沒有分析清楚。基本原理沒有分析清楚，如何拿來應(yīng)用于難度較大的電路？所以說，基本電路的原理分析，對于每一個電子產(chǎn)品設(shè)計者來講，都必須牢牢掌握。在Multisim9仿真軟件界面下，各種失真的現(xiàn)象及此刻電路各元件的工作狀態(tài)能利用虛擬儀表直接地顯示出來，這樣，電路分析不再是紙上談兵，理論計算。在圖1單管放大電路的基礎(chǔ)上，以快捷鍵shift+a來減小電阻R6的阻值，使其降低至20kΩ。可得出三極管處于飽和工作狀態(tài)的失真，如圖3所示。理論上此種失真是由于三極管處于發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏造成的。而從XMM1和XMM2兩個萬用表上也證實了，確實如此。當(dāng)三極管處于飽和狀態(tài)時，射極電流和集電極電流都比較大，導(dǎo)致三極管C、E兩端分壓很小，從萬用表XMM3的讀數(shù)中可以明確這一論斷。三極管飽和狀態(tài)的工作原理即刻分析清楚。
同理，改變滑動變阻器R6的值，使得三極管發(fā)射結(jié)無法達(dá)到正向偏置電壓，可得出三極管截止失真狀態(tài)的電路分析。詳見圖4。
3 Multisim仿真軟件“實物化”展示
不僅僅是在晦澀難懂的模擬電路設(shè)計過程中，Multisim9仿真軟件能分析原理、簡化過程、得出結(jié)論。在其他電路中也是一樣，實際應(yīng)用相當(dāng)廣泛。這里僅以同步二進(jìn)制計數(shù)器的邏輯分析和十進(jìn)制計數(shù)器的安捷倫數(shù)字示波器顯示來說明其具體應(yīng)用。如圖4、圖5所示。
在圖5中，從邏輯分析儀顯示的波形可以明確看出，4520BD芯片確實在對CP1接入的信號進(jìn)行二進(jìn)制加法計數(shù)，并以指示燈的亮滅來形象化時鐘頻率。
不僅如此，Multisim9仿真軟件還提供了更為貼近實物的器件--3D器件，使得電路圖更貼近實際電路，管腳位置一致[4]。采用的測試儀器界面更是跟實物幾乎完全一樣，使得設(shè)計者能感受到如同實物般的真實感。這里選用安捷倫示波器來加以說明，可以更加直觀地以虛擬儀器來替代實物儀器儀表。如圖6所示。
4 關(guān)于multisim仿真的幾點思考
通過對multisim仿真軟件在電路設(shè)計和分析過程中的具體操作，我們不難發(fā)現(xiàn)，multisim仿真在電子技術(shù)理論研究與實踐探索過程中能發(fā)揮其強(qiáng)大優(yōu)勢。
4.1 檢查驗證電路原理
在實踐工程中，隨時測量出重點部位的電壓電流值，有效地避免因為實物連接而造成的短路斷路現(xiàn)象。能準(zhǔn)確地判斷電路中各器件的工作特性，對于不符合要求的參數(shù)，可迅速地進(jìn)行更改。
4.2 加強(qiáng)對電路功能的理解
對于電子技術(shù)應(yīng)用方面的初學(xué)者來講，理論知識的學(xué)習(xí)往往晦澀難懂，單純用理論化的知識加以理解，會感到“力不從心”。這是我們都不愿意看到的。利用仿真軟件，有效地將理論知識拉到現(xiàn)象中，簡單直接，難點更易化解。
4.3 虛擬儀器的使用大幅提升對實際儀器的熟練度
以示波器為例，在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)波形幅值過大，超過顯示屏幕的情況，這時，常常會有設(shè)計者不加思索地放大或縮小一下每格表示的電壓大小，來找到一個適合的波形。然而，虛擬儀器在這方面更直觀，波形過大，說明每一格表示的幅值過小，所以應(yīng)該放大每格表示的大小來使整個波形縮小。這種方式，能糾正很多人在使用儀器時不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。
4.4 Mlutisim仿真軟件能有效地提高電子技術(shù)愛好者的興趣
儀表顯示簡單直觀，理論知識實踐化。能及時糾正錯誤，修正電路，能對似懂非懂的電路進(jìn)行深入分析，明確電路的結(jié)構(gòu)，能更快更好地理解原理，才會對電路設(shè)計有更大的興趣。
總而言之，multisim仿真軟件在電子技術(shù)應(yīng)用過程中，起到了不可小覷的作用，現(xiàn)代化的電子設(shè)計，更是全計算機(jī)化的設(shè)計方式，這種自帶元件庫和虛擬儀器的仿真軟件，對于完全虛擬化的電路設(shè)計，起到了有效的補(bǔ)充和積極的測試驗證等作用。所以，須將此應(yīng)用大力推廣，使更多的電子技術(shù)愛好者熟知并使用這類仿真軟件，提高設(shè)計電路效率、提升個人專業(yè)素質(zhì)。
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作者簡介
桂丹（1982-），女，湖北省武漢市人。碩士研究生學(xué)歷。現(xiàn)為武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院講師。研究方向為PCB制圖與仿真、電子產(chǎn)品CAD與制造、FPGA設(shè)計與電路仿真。
作者單位
