電子電路設計基礎范文

導語：如何才能寫好一篇電子電路設計基礎，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：計算機；高速數字；電路設計技術

中圖分類號：TN79文獻標識碼：A文章編號：1007-9416(2015)12-0235-01

作者簡介：胡文濤(1979—),男,湖北荊州人,碩士研究生,助教,研究方向：計算機網絡。

1引言

高速數字電路的含義是通過電路,高速變化信號出現電熔以及電感等性狀,計算機高速數字電路涉及兩方面的技術,分別是計算機技術以及電子技術,優化了電路的所有參數,保證高速數字電路系統可以正常的運行。在進行高速數字電路設計時,最為關鍵的是合理搭配各個元件,這樣才有利于電路信號以及相關元器件的穩定運行。

2影響計算機高速數字電路設計技術的問題

2.1來自于信號線之間距離

高速數字電路設計技術的出現,對于計算機電子技術來講,是一個很大的進步。不過目前這種技術還不成熟,還有很多弊端。舉個例子,信號線之間的距離也對其帶來一定的影響,通常來說,印刷版電路的密度越大,信號線之間的距離就會變小,同時,還會增加電磁耦合度,如果沒有充分注意到這個問題,就會導致信號之間相互干擾,而且這種現象會越發的嚴重。

2.2阻抗不能匹配

對于信號傳輸線來說,最主要的就是阻抗,但是目前在進行高速數字電路設計時,阻抗不能匹配的情況時有發生,這會引起反射噪聲的出現,從而影響到信號的完整性。

2.3來自于電源平面之間電感以及電阻方面的因素

具體來講,計算機高速數字化電路設計技術就是結合具體條件,通過電子技術完成設計,在很大的范圍內得到了推廣。目前,在進行計算機高速數字電路設計時,因為電源平面之間是有電感以及電阻存在的,如果同時進行所有的電路輸出,就會在電路上形成巨大的瞬間電流,影響到電源線電壓以及極端級的電路地線,嚴重時還會造成波動。

3深入探討計算機高速數字電路技術

3.1通過科學的設計保證完整的計算機高速數字電路信號

我們經過上面的分析已經知道,目前,在進行計算機高速數字電路設計時,因為存在阻抗之間的不匹配,會造成電路信號的不完整,所以,要科學的設計計算機高速數字電路技術,最大程度保證完整傳輸電路信號。有關這個問題可以從兩個方面進行研究,首先,研究不同種類電路之間電路信號傳輸的干擾現象,換句話來說,就是上面所說的干擾以及反射的現象。其次,我們還要研究不同種類信號在進行傳輸時,給電路信號網帶來的影響。計算機高速數字電路處于正常運行狀態時,因為阻抗不能匹配,傳輸的電路信號并不是很完整,此外,計算機高速數字電路在運行當中,是無法控制好阻抗的,阻抗有時過大,有時過小,這會影響到電路信號的波形,最終造成計算機高速電路不能傳輸完整的信號。為了解決這個問題,我們必須要進一步研究計算機高速數字電路技術,按照一般的規律,高速數字電路設計是無法讓臨街阻抗符合電路的,這就要改進計算機高速數字電路設計技術,確保系統是過阻抗的情況,這種方式可以解決由于阻抗的不匹配,造成計算機高速數字電路不能傳輸完整信號的問題,最大程度減少由于阻抗過大或者過小所帶來的負面作用。

3.2科學設計高速數字電路電源

計算機高速數字電路技術是離不開電源的,可以說,電源是包含在計算機高速數字電路技術之內的,我們通過上面的分析已經了解到,在進行計算機高速數字電路設計時,因為電源平面之間電感以及電阻帶來的影響,電源在運行時,會產生過電壓的現象,簡單來說,就是干擾到電源的波形,無法保證計算機高速數字電路安全穩定的運行。按照理論來講,在進行高速數字電路設計時,如果電源系統是沒有阻抗的,電路設計就會進行的非常順利,在這種情況下,信號回路就不容易消耗到阻抗,系統當中,每個點都會保持一種長期穩定的態勢。但是這只不過是一種假設的理想狀態,在現實當中,是不可能存在的,為了保證計算機高速數字電路系統的正常運行,就不能忽略電源的電感以及電阻帶來的影響,為了將這種影響控制在最低的程序,需要我們采取科學的手段。我們考察目前計算機高速數字電路系統所用的電源材料可知,對于電路系統來說,大部分都是利用銅質材料的,但是根據電源系統的具體情況,銅質材料是不符合計算機高速數字電路電源的材質要求的,這會影響到計算機高速數字電路系統的正常運行。面對這種情況,我們要從多角度對各個影響因素進行探究,比如可以在電路中應用樓電容,這種方式有利于減少電源面的電感以及電阻所帶來的影響,最終保證計算機高速數字電路系統可以長久穩定的運行。

4結語

總的來說,隨著中國社會經濟發展越來越快,推動了電子技術的不斷進步,也催生了很多新的技術,就如文章所闡述的計算機高速數字電路設計技術,其就建立在電子技術的基礎之上,通過科學設計而實現的,并且應用于各個行業,取得了顯著的效果。文章深入分析了計算機高速數字電路設計技術,在結合筆者自身的實踐經驗,此外,還有對于計算機高速數字電路技術的初步認識,詳細的闡述了計算機高速數字電路設計技術的相關影響因素,并且提出了具有針對性的完善手段,主旨在于通過上述的分析,可以將計算機高速數字電路系統的應有作用發揮出來,繁榮電子產品市場,并且成為同行的一種借鑒。

參考文獻

[1]蔡葉芳,田澤,邵剛,等.一種高速數?；旌系寡b芯片協同仿真技術研究[J].計算機技術與發展,2015(06).

[2]唐思超.高速數字電路互連時序模型與布線長度分析[J].單片機與嵌入式系統應用,2014(12).

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關鍵詞：LED顯示；數據處理電路；EDA統計;位面分離

中圖分類號：TN321 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1717403

Design of Digital Video Signal Processing Circuit for LED Full-color Display

LI Junyan1,2，GAO Yang2，ZHOU Yan1，LIU Jia1，CAI Linfei3

(1.Information Engineering School,Southwest University of Science & Technology,Mianyang,621010,China;

2.Institute of Electronic Engineering,China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900,China;

3.Jiuzhou State Authorized Enterprise Technology Center,Shenzhen,518104,China)

Abstract：To solve the problem of low grey scale and refresh rate existed in full-color LED synchronous video display screen,data processing circuit is designed according to the LED screen driver architecture.The digital video signals bit plane separation strategy is applied in the circuit design,and the sub-field writing-in and sub-area readout to the cache memory method is used.It can reach 90 Hz refresh rate at 256 grey scales.Data process flow and critical functional modules′ implementation are introduced.Functional test shows that the design meets the specifications of high brightness,less image flutter and no colour missing.

Keywords：LED display;data processing circuit;EDA design;bit plane separation

1 引 言

LED視頻顯示屏由于亮度高、視角廣、壽命長、性價比高，而且具有可與計算機同步顯示各種文字、圖形、圖像，可實時播放電視、錄像、影碟等視頻信號，可即時輸入、編輯各種多媒體數據等優點，使其在街頭、廣場、商業中心、運動場所、娛樂場所、控制中心許多公共場合得到了廣泛的應用。但是由于技術的問題，特大視頻顯示屏還面臨著嚴峻的挑戰，主要表現在灰度級低，亮度損失嚴重，刷新速度低。另外，本文的視頻信號源來自DVI(Digital Video Interface)接口，DVI接口輸出的為數字視頻信號，信息量大，一般是先經過外部RAM(Random Array Memory)緩存，然后由處理器對視頻信號進行處理?？捎糜跀底謭D像存儲的外部存儲器有很多種，如SRAM，DRAM和SDRAM,它們的容量和速度各不相同。DRAM和SDRAM屬于動態存儲器，容量大，使用中需要刷新，當處理器沒有外部動態RAM接口時，就需要設計刷新電路，這給系統應用帶來不便；SRAM不用刷新，不需要專用接口，實時性好，并且可以進行跳地址尋址,所以本文利用SRAM作為外部緩存存儲器。采用分場分區存儲技術，使刷新頻率大為提高，圖像顯示效果清晰穩定，實現了分辨率800×256，刷新頻率90 Hz，紅綠藍三色256×256×256灰度級的視頻顯示系統。同時，采用該技術，亮度和灰度級方便可調，亮度損失小。

2 系統組成

LED視頻顯示系統總體框圖如圖1所示：該系統由發送和接收兩部分組成，發送部分的功能主要是對DVI接口傳輸的視頻信號進行編解碼形成24 b真彩數據和點時鐘(CLK)，行同步信號(HS)，場同步信號(VS)，數據有效信號(DE)等控制信號，通過LVDS(Low Voltage Differential Signaling)電平傳輸到接收卡上，經過接收卡的數據處理傳送給具有特定驅動結構(1/8掃描方式，74HC595驅動芯片)的LED大屏。本文的重點是介紹接收卡的數據處理模塊。

3 數據處理

數據處理流程如圖2所示：接收卡接收發送卡傳輸過來的視頻信號(控制信號和數據信號)，將視頻信號中的數據經過位面分離，分場存入外部緩存，然后分區讀出，傳送給顯示驅動屏。其中位面分離模塊將不同數據的同權位重新組合成新的數據存儲在存儲器中。外部緩存采用兩個SRAM乒乓緩存的技術，實現數據的流水線處理。下面分別介紹位面分離模塊和分場分區存儲的原理和實現。

3.1 位面分離模塊

視頻顯示屏采用的灰度級控制方式為分場疊加與占空比相結合的方式［1,2］，如表1所示：其中分場疊加是指用不同場次的恒頻掃描來實現不同灰度級，如表1的D7~D4;占空比控制是指控制點亮時間與關斷時間的占空比來實現灰度的調節，如表1的D3~D0。而這兩種方式的前提都是要實現視頻數據的位面分離。位面分離用FPGA來實現，一共包括兩大模塊，數據移位寄存器和數據選擇器。用VHDL實現的原理框圖如圖3所示，其中r0-7，g0-7，b0-7分別是真彩色圖像數據的紅綠藍三色，分別占用一個字節。把這24位數據線分別通過一個8位寬數據移位寄存器寄存，然后通過一個顏色位選擇器輸出到外部緩存器中。通過控制緩存器的地址實現位面分離，外部緩存的數據寬度為24位，使RGB三種顏色并行進行位面分離。其中移位寄存器使用了流水線的技術，在鎖存輸出前8個數據的同權位的同時，移進第9個數據的同權位，這樣提高了數據處理的效率。

3.2 分場分區存儲

數據經過位面分離以后，不同數據的同權位［3］組成了新的數據，通過控制存儲器的地址使一幀所有數據的同權位寫在存儲器的同一段中，因此對寫地址發生器要求比較高。該系統要求256級灰度，那么將存儲器分成8個段，每個段存儲代表同一個權值的位(場)。其中,8個段用3(23)根地址線來代替，分辨率為800*256的大屏有256行，800列，那么行地址用8(28)根地址線表示，這8根地址線前5位為區地址(32區)，后3位為一個區的行地址(1/8掃描)。列地址用7(27)根地址線來表示，因為存儲器為24位寬，一個存儲單元代表LED顯示屏8個RGB點的同權位,其優先級從高到底的順序為：場地址>列地址>行地址。分別用計數器來實現，這三個計數器級聯就構成了存儲器的寫地址,其連接方式為：場地址(A17~A15)，區地址(A14~A10)，區內行地址(A9~A7)，列地址(A6~A0)。由此可見，通過改變存儲器地址線的優先級可實現分場(8場)存儲。

數據分8場寫入存儲器，讀出時要求分19場讀出，并且要控制每一場的顯示時間。所以在產生讀地址的場地址計數器的時候，先設計一個19進制的計數器counter19(0~18)。表2為counter19和場地址計數器的關系：每一場的顯示時間是用比較器來實現的，可以通過改變比較器中的值靈活地校正灰度和亮度。

LED顯示屏要求32區同時點亮，采用數據的并行處理，降低硬件消耗和系統工作頻率。提高刷新頻率。由于存儲器每次只能讀出一個數據，所以必須采用分區鎖存，然后把32區數據并行輸出。

行地址和列地址同寫地址發生器原理相同，這里主要介紹一下它們的優先級。數據已經是位面分離的，所以要想實現32區數據同時顯示，那么區地址的優先級應為最高，其次是列地址，然后是行地址，最后是場地址。與存儲器連接方式同寫地址一樣。

4 仿真波形

位面分離模塊的仿真波形如圖4所示：其中RGBdin［23..16］為輸入數據的高八位，rgb_regroup_output［23..16］為輸出數據的高八位。flag為輸入數據有效信號標志，flag_delay85為輸出有效信號的標志。

波形分析如下：

輸入數據前8個數據的前面7個都為00h，第8個為02h，這8個數據進行位面分離后輸出見表3，由表3可以看出位面分離實現了前8個數據轉置后從右往左讀出。

圖5為寫地址的仿真波形，可以看出，場地址優先級最高，當場地址為7h時，列地址加1，當列地址為63h時，行地址加1，當行地址為7h時，區地址加1。同理可以看出圖6讀地址的進位順序為：區地址為1Fh時，列地址加1，列地址為63h時，行地址加1，行地址為7h時，場地址按19場原理進行計數。圖6中行地址為7h時，場地址并沒有加1。圖7為場地址計數器控制的占空比信號。該信號接顯示屏驅動板行掃描信號的使能端，通過控制掃描信號控制顯示時間，從而實現灰度級。

5 結 語

針對LED視頻顯示屏的系統遇到的刷新速度和灰度控制問題，本文提出了一種分場分區存儲技術，詳細地介紹了其原理和實現。通過波形仿真和工程應用，該方法很好地解決了LED顯示控制系統中圖像閃爍，亮度損失大的問題，并且其灰度和亮度控制可以靈活校正。

參 考 文 獻

［1］蔡林飛，高楊，劉佳，等.LED全彩大屏幕同步顯示系統設計［J］.電視技術，2007，31(3)：31-33.

［2］蔡林飛.LED全彩大屏同步顯示控制系統設計［D］.綿陽:西南科技大學,2007.

［3］劉傳清,張蘊玉,胡修林.LED彩色屏數字視頻信號的數據重構與存貯技術［J］.電子與自動化,1999(1):15-17.

作者簡介 李俊艷 女，1984年出生，碩士研究生。主要研究方向為EDA設計。

高 楊 男，1972年出生，博士，副研究員。主要研究方向為微光機電系統(MOEMS)。

周 巖 女，1983年出生，碩士研究生。主要研究方向為EDA設計。

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【關鍵詞】電子 電路設計 常用 調試方法 步驟探討

伴隨時代的不斷發展和科學技術的不斷進步，人們越來越關注社會生產力的提升。采取科學的方式進行電子電路的設計與工作流程的部署和管理，能夠滿足當下社會生產力發展的基本需求，也能夠促進行業的生產進步。當下我國電子行業發展的過程當中都越來越重視相關的技術升級，采取高效率的生產和設計模式才能夠實現對理論的進一步應用，也能夠滿足實際的生產工作需求。模擬的設計構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、安全、有效的方式實現對相關工作體系的完善，并在具體的工作當中以實踐經驗論證設計理念，保證電子行業發展的前景要求。

1 電子電路設計的原理

電子電路的設計工作具有相關的工作原理和原則，需要遵循一定的制度和規律進行相關工作的設計，以此實現對工作體系的完善性需求。首先，電子電路的設計工作原理要求，設計的相關內容需要符合整體性要求，在實際的設計工作當中要針對電路工作的各個節點進行監督與功能實踐。其次，設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行細致的劃分。再者，應當進行電路設計的最優化選擇，保證電路設計的穩定性和完善性，在實際的工作應用中具備可靠的特征。最后，應當實際的考量到市場經濟的價值和效益需求，進行性價比的研究分析并最終完成設計。

2 電子電路設計的流程

電子電路的設計工作流程比較復雜，具體的工作內容也具有較高的嚴謹性和準確性。在實際工作進行的過程當中，應當重視對設計目標的確認，在具體工作中明確電子功能的設計。針對電子產品的核心功能應用進行整體的考量，設計的電路能夠符合單一操作的要求，進行優化的職能選擇。在設計形成初期進行整體研究，包含對電子電路的測試實踐。重視對電子電路的調試和功能定位，保證未來工作進行的順利要求。重視電子電路功能的設計才是保證產品能夠高效率工作和服務的基礎，也是確認核心功能和輔助功效的重要工作內容。實現設計初期的檢查和測試，能夠保證設備未來使用的優越性。

3 調試儀器概述

具體的電子電路設計功能測試與調節工作要求的比較準確和細致，在實際的工作過程當匯總需要進行相關儀器的使用和完善，避免當中一些環節出現問題。在調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，以及信號發出的設備等。針對具體的調試工作進行觀察，玩能用的工具表主要是為了測量設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確的測量信號，關注波動變化。信號的發出設備是為了在監測過程中收集信息，確定監測工作準確性和保證基本交流。

4 電子電路調試具體流程

電子電路的調試工作可以劃分為諸多細致的流程，在具體工作開展的過程中還需要進行整體工作的完善和優化。調試的工作需要進行電路的線路監測，在實際的工作驗收中觀察通電的效果。調試的工作還需要確保對電子設備的功能監測，保證實際的工作過程能夠正常的運作，充分實現對信息傳播的要求。在實際工作開展的過程當中要進行電源的調試，減少工作阻礙，進行指標的規范和數據的驗收。除此之外，調試工作還可以劃分為兩種方式，分別是整體和分區域的調試工作。細致的劃分主要是為了給保證驗收工作的嚴謹性要求。最后需要針對環境進行監測，考量實際工作需求進行優化處理。

5 調試工作需要重視問題

在調試工作進行過程當中還需要重視對工作細節的優化處理，保證人員施工的科學性安排，在實際的操作過程當中需要進行設備功能的優化，確保功能的準確性要求。重視對細節工作的監督和管理，在調試的信息記錄中掌握數據中存在的差異，為維護系統工作提供良好的基礎，也有助于及時的解決系統工作出現的問題。除此之外，還需要認識到系統調試工作反復執行的重要性，針對測量工作進行反復的操作才能夠保證電子電路的設計符合實際生產需求。

6 結論

綜上所述，本次研究針對子電路設計的相關工作展開分析和研究，希望在實際的工作過程當中掌握實踐的工作經驗，在未來的電子電路設計工作當中采取先進的科學手段，實現對相關工作內容的整合，滿足時展的進步要求。在傳統電子電力設計的相關工作基礎上實施切實有效的完善策略，保證基本工作的流暢性原則，在實施科學有效的方式和方法進行相關設計工作的管理，滿足實際工作的需要，進行不同線路的測試和驗收，保證電子電線設計工作的優越功能。重視對電子電路工作的設計工作，在實際工作開展的過程中進行調試工作的監督與管理，進一步促進我國現代化生產效率的提升。

參考文獻

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[2]丘嶸，涂用軍.基于工作過程的學習情境設計的關鍵要素及途徑與方法――以“電子電路調試與應用”課程為例[J].職教通訊，2013（12）：5-8.

[3]朱冬平.電子電路設計的原則、方法和步驟研究[J].電子制作，2015（17）：66-67.

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【關鍵詞】 Proteus 仿真軟件 電子電路設計

隨著社會科技的不斷發展，Proteus仿真軟件在電子電路設計中的應用也得到了一定的發展。Proteus仿真軟件是現代計算機應用技術發展中的重要成果之一，Proteus仿真軟件具有模擬電路仿真、數字電路仿真以及電路等部分組成的仿真系統，其自身帶有先進的虛擬器，其中包括示波器、邏輯分析儀以及信號發生器等等。為了更好的研究Proteus仿真軟件在電子電路設計中應用，需要在Proteus仿真軟件環境下，明確的分析各個階段的電路設計，包括各個部位的元件，為進行深入的設計做好準備。

1 關于Proteus仿真軟件的簡要分析

Proteus仿真軟件是LabeenterElectronics公司出品的一種集電路設計和仿真的工具軟件，其軟件自身系統包含ISIS、ARES軟件部分，這兩部分軟件在實際的電路設計中分擔著不同的職責。通常情況下，ARES軟件部分是用來輔助PCB的設計工作，而ISIS軟件部分則是在軟件環境下用來進行電路原理以及仿真的設計工作。從目前的研究結果分析，Proteus以其豐富的資源，自身系統中帶有的元器件庫就有幾十個，可以在正常的軟件工作環境中，提供至少27000左右個仿真元器件，以便其自身系統可以順利實現仿真電路以及其他電路的仿真設計。同時，其系統內的示波器、虛擬終端、仿真儀器等儀表資源，可以將電路設計中發生變化的信號，以圖形的方式輸出，這方面的突出功能，甚至強于示波器，再利用虛擬儀器的理想指標進行參照、研究，最終最大化的降低相關測量儀器對測量結果的誤差，提高了仿真研究的水平，也因此逐漸引起科研人員的關注。

2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關分析

在實際的電子電路實驗中，Proteus仿真軟件進行仿真電路設計需要在Proteus編輯界面中，實現按照研究的思路，設計出完整的電子電路原理圖，再通過一系列的仿真測算與計算，經過不斷的修正程序發現的問題指數，力求在最短的時間內完成重要參數指標的設計與研究要求，最終敲定設計方案，利用程序的系統功能，輸出自動生成的圖像。不斷的實驗經驗表明，我們可以利用如下的設計與操作流程，確保順利完成Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關工作，具體環節如圖1所示：

3 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計與調試

通常情況下，我們會利用Proteus ISIS編輯窗口，再一次對電子電路的原理圖進行一次慎重的選擇與修改。在實際的Proteus仿真軟件設計的實驗中，實驗之前應選好信號源的放置位置與及虛擬儀器、測試點布置的情況。工作人員應及時的檢查測量儀表的輸入端是否與被測量點處于良好的連接狀態以及信號源的接地情況，包括示波器是否與地線處于連接的狀態。同時，明確測量結果是相對GND的波形，以便于后續的研究。在進行實驗的過程中，觀察實時工具中電壓、電流的探針變化，在仿真執行時，時刻觀察串聯電路中電流探針的指數，并及時的在相應的操作執行菜單，通過網絡的手段，選擇適當的電壓后，進行仿真的調試，進一步促進Proteus仿真軟件應用的水平。

4 Proteus仿真軟件應用的實用電路分析

在未來的實際工作中，我們應在發展 Proteus仿真軟件的同時，更加注重通過科學的手段研究 Proteus仿真軟件未來發展的趨勢，Proteus仿真軟件應用需要在傳感器電路、正弦、方波電路的實用電路中，進行不斷的實驗與研究，才能夠真正的落實到實際電子產品的生產環節中。因此，在進行Proteus仿真軟件應用的實用電路分析的相關環節中，我們應重點傳感器電路、正弦、方波電路的實用性以及適用性，以更好的滿足Proteus仿真軟件應用的具體流程。以便可以更好的開發其系統的強大功能，為更好的探究電子系統的發展打下堅實的基礎。

5 總結

綜上所述，現階段 Proteus仿真軟件的實際功能非常強大，在電子電路設計的工作環節中，為進一步研究電路的運行狀態以及相關電路參數的調整，我們應進一步研究 Proteus仿真軟件的操作規范，以其自身系統具備的功能，來完成對重要電路參數的調整。同時，可以有效的改善傳統電子電路實驗與檢測工作，能夠在有效的時間段里，高效的完成研究的目標，為進一步減少電子電路實驗成本、提高電子電路實驗的有效性以及不斷的縮短實驗周期等方面，都具有積極的現實意義。

參考文獻

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[2]王娜娜.徐海，數字電子技術教學的實踐與思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]鄧海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系統仿真[J].科技廣場，2009（09）.

[4]吳小花，基于Proteus的電子電路設計與實現[J].現代電子技術，2011（15）.

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關鍵詞：電力電子；實驗；NI ELVIS

作者簡介：劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，講師；牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，高級工程師。（北京?102206）

基金項目：本文系華北電力大學2010年教改項目的研究成果。

中圖分類號：G642.423?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）21-0084-02

電力電子技術廣泛應用于電力系統的發電、輸電、配電和用電等領域；同時，在太陽能光伏發電和風力發電等可再生能源發電領域，電動汽車技術、電氣節能和電力傳動等領域也有廣泛的應用。電力電子技術的廣泛應用對電力電子技術教學和研究都提出了新的要求和內容。

目前，“電力電子技術”已經成為各個高校電氣工程專業重要的專業基礎課。由于電力電子技術的實踐性強，其實驗環節的教學方法和手段對于電力電子教學效果具有重要影響。

本文針對電力電子實驗教學的特點，應用NI ELVIS平臺進行了電力電子電路實驗設計的教學研究，對于該平臺的特點和應用進行了介紹，并用實例展示了NI ELVIS平臺在電路設計實驗教學中的應用。希望能夠幫助從事電力電子實驗教學的教師開拓教學思路、豐富教學手段、提高教學效果，為該課程的實驗教學提供有益的參考和借鑒。

NI ELVIS（教學實驗虛擬儀器套件）是一個基于LabVIEW的系統設計與原型創建的工具套件，用于高等院校的工程與科學實驗室。使用NI ELVIS，學生們可以在學習以下一些領域中的工程理論知識的同時將它們付諸于實踐：電子電路、信號處理、通信、控制系統、機械測量與機械電子等。

一、平臺介紹

美國國家儀器公司（NI）的教學實驗室虛擬儀器套件 (ELVIS)可用于電路的動手設計及原型設計及實現，平臺集成了12款最常用儀器，包括示波器、數字萬用表、函數發生器、波特分析儀等，緊湊的結構是實驗室及課堂教學的理想實驗平臺。

ELVIS可通過USB接口與PC連接，實現快速易用的測量采集及顯示，它將 NI ELVIS與Multisim的原理圖與SPICE仿真環境結合在一起。學生可以將在教科書中學習的電力電子電路應用到Multisim中，從而通過學習電路建模仿真，理解電路的工作原理和控制方法。同時，學生在 Multisim環境中可以使用 ELVIS儀器，在ELVIS實驗平臺上用實際元器件搭建實際電路，通過Multisim軟件，可以將設計電路的仿真結果與實際電路的測量結果進行比較。

在NI ELVIS平臺上進行電力電子電路設計實驗的基本過程如下：

（1）在Multisim 軟件中根據電路性能要求搭建所設計的電路模型。模型中選取的元器件要和實際將要采用的元器件型號一致（可以從Multisim的元件庫中進行選擇）。模型搭建好后，通過仿真得到各個元件的電壓和電流波形，以檢驗所設計電路的正確性和可行性。

（2）在驗證了所設計的電路滿足設計要求之后，在Multisim軟件中打開NI ELVIS虛擬3D平臺，仿真中所設計電路的元器件將以虛擬元器件的形式出現在虛擬平臺上。學生可以將虛擬元器件在虛擬平臺上進行布置和布線，模擬在實際面包板上進行電路實現。模擬布置和布線完成后，可以在虛擬平臺上進行再次仿真，并將仿真結果和Multisim軟件中電路模型的仿真結果進行對比。虛擬平臺上實現的虛擬電路的布置和連線就是未來在實際ELVIS平臺上搭建的電路原型。

（3）進行實際元器件的選購（實驗室可以提供一些元器件供學生選擇）。根據虛擬電路的結構、元件布置和連線，在實際ELVIS平臺上搭建所設計的電路原型，并對電路進行測量，將實際電路測量結果和仿真結果進行對比。給出設計電路的性能評價，并對其進行修改。

（4）應用Multisim軟件，將修改后的最終電路生成PCB設計圖，并進行元件布置和連線調整，最終生成PCB印刷電路板圖，可以完成真正的電路設計和制作。

通過這種模式的實驗教學，使得學生通過ELVIS平臺將電力電子電路理論和電力電子電路設計與實現的實踐過程很好地結合起來，既縮短了電路設計的時間，又大大提高了學生的學習興趣，是一種比較好的實驗教學手段。

二、實驗案例

下面以整流和PWM逆變電路實驗設計與實現為例，介紹基于NI ELVIS平臺的電力電子電路設計實驗教學的特點。

圖1為單相橋式整流電路的仿真原理圖，通過仿真驗證設計電路的可行性。圖2為虛擬ELVIS面包板示意圖，學生可以在電腦上完成元器件的布置和連線。圖3為將仿真電路放置到虛擬ELVIS面包板上準備進行元器件的布置和連線。圖4為在虛擬平臺上搭建的電路。圖5為模擬電路在虛擬3D ELVIS平臺上的示意圖。圖6為實際ELVIS平臺上的實際電路。

三、總結

本文通過實驗案例展示了NI ELVIS平臺在電力電子實驗教學中的應用，希望能為其他院校該課程的教學和教學改革提供一定啟發和有益的參考。

參考文獻：

[1]黃智偉.基于NI Multisim的電子電路計算機仿真設計與分析[M].北京:電子工業出版社,2008.

[2]周潤景. Multisim&LabVIEW虛擬儀器設計技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,2008.

[3]張凱,郭棟. LabVIEW虛擬儀器工程設計與開發[M].北京:國防工業出版社,2004.

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1.電子技術課程設計的重點與要求

本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生創新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。

具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計；掌握電子系統設計的基本方法，了解電子系統設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。

2.電子技術課程設計的教學過程

電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。教學環節可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環節中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。

2.2設計與調試環節。

2.2.1前期準備、方案及電路設計。

前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統結構設計、具體電路設計。學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。

2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。

在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。

2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。

撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度?？偨Y報告應包括以下方面：系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等。總結報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數據和波形并與計算結果比較分析；調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現實際操作能力，而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神，等等。

3.電子技術課程設計的步驟

在“電子技術基礎”理論課程教學中，通常只介紹單元電路的設計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術的發展，各種通用和專用的模擬和數字集成電路大量涌現，電子系統的設計除了單元電路的設計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統設計越來越重要，不過從教學訓練角度出發，課程設計仍應保留一定的單元電路內容。電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同（尤其單元電路的設計），但總體電路的設計步驟是基本相同的。電子電路的一般設計方法與步驟包括：總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

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電子電路設計是電類專業為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機綜合性設計課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開展，一些課程的課時量也相應遞減，比如筆者所在學校電氣自動化專業的《電子電路設計》課程已由原36學時減至24學時。如何在減少的課時的課程中讓學生掌握同樣程度的技能水平以適應社會的需求，考驗著每一位專業教師。以往傳統的電路設計教學的方式大多是由教師先講授知識點，然后將知識點所涉及到的圖例向學生繪制演示，最后讓學生依樣畫葫蘆。在整個教學過程中，教師為主導，而學生僅限于單純的模仿與記憶，并沒有主動學習，導致學習效率低下。因此在教學中應該有意識到加入興趣式教學，調動他們的求知欲，激發學生更積極主動的思考，學習甚至創新，打造優質課堂，全面提高教學質量與學習效率。

2任務驅動法

2．1任務驅動法原理

任務驅動法是近年來被廣為應用的一種教學手法，它一改傳統的灌輸式教學，嘗試采用任務驅動式的教學方法。需要教師將課程學習內容劃分為多個特定任務，每個任務包含一定知識點，只要學生完成了課程中設定的任務，就可以掌握課程學習的內容。任務驅動法的核心內容就是由教師在教學過程中創設任務情境，教學任務必須融合學生所需要掌握的技能點和相關的知識點，同時又具有一定的生活性、探究性和創造性，讓學生帶著解決問題完成任務，激發他們的學習興趣，讓學生自主或協作性學習，使他們真正了解知識點在實際工程中的應用，學以致用。

2．2任務驅動法在電路設計實訓中的應用

電路設計實訓課程的教學目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學。但無論多簡單的圖形，在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節順序來講，而是應該由教師將所有知識融會貫通后重新組織，將它們融入到一個個工程任務中再向學生展示，如向學生展示電動小車電路設計圖紙，將其作為一個工程任務，讓學生嘗試用學過的知識來繪制，或讓學生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學生的學習興趣和在完成任務后的成就感，形成良性循環。因此電路設計實訓課程非常適合采用任務驅動式教學法。

3微任務驅動法

3．1微任務驅動法原理

采用任務驅動法教學所提供的任務由于綜合性較強所以工程量較大且難度較高，學生在一節課中難以完成，即使有些基礎好，動手能力強的學生完成了任務，也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學生素質和能力，將大任務進行科學性的分解，將之細化為中任務，小任務甚至微任務。讓具有不同層次知識能力的學生都能被激發興趣，在任務量合適的微任務環境中嘗試和實踐。以上所述即為微任務驅動教學法，它就是以任務驅動法為基礎，將總任務依靠知識的內在邏輯或采取分類的方式進行具體化，以微任務的形呈現。較之任務驅動法，其目標更為明確，導向性更強，教師使用這種方法教學也更容易控制課堂教學的節奏，保證能在規定時間內完成教學進度。

3．2微任務教學設計

微任務驅動法的實施過程是：教師先依據教學目標設計一個總任務，引起學生的學習興趣。再引導學生分析總任務的解決方法并將總任務拆分為一個個的微任務，各微任務之間可以是從屬或并列關系。拆分出來的微任務不能太難或任務量太大，應設計為學生較易完成的程度，以便于將學生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務引導和推動學生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達到復雜的學習任務的頂點。微任務法的核心是如何科學合理的設計微任務。首先，任務必須要有明確的目的性，教師提出的每一個微任務，原則上都是為了完成總任務而設計的，盡量不設置多余任務，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務時應考慮到大多數學生的水平，注意難易適度。并且在教學過程中，根據學生的反應與掌握程度以及課程進度隨時調整微任務，不能任務教條化僵化。第三，微任務還應遵循完整性原則。教師所設計的微任務必須連貫，不能有斷續感，讓學生知道自己要做什么，可以解決什么問題，使他們獲取的知識完整且有條理。最后，微任務的設計要適當增添趣味性，可以在教學過程中加上圖片插畫，視頻音頻等數字教學資源，讓學生在完成任務的同時體會到學習的樂趣。

3．3微任務驅動法在電路設計實訓課程中的應用

AltiumDesigner軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數也較雜，若逐個講解，則顯得各知識點雜亂無章，學生記的多忘得快，但在實際繪圖時還是束手無策，不知該用哪個工具來繪制。例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識點，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學內容，可設計對應電路制圖微任務，圍繞一個小目標，教師可以設計多個由簡單到復雜的小任務，布置學生循序漸進地完成任務，在練習中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓練可將學生已在模擬電路和數字電路課程中學過的常用電子元件符號如：變壓器、運算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們設計為一個個需要完成的微任務。每個任務都考慮到學習課程的前后連貫和趣味性，讓學生繪制自己所熟悉的事物。隨著學習的深入，可以布置學生完成如圖1（c）所示的七段數碼管等稍復雜的繪制任務。完成任務后的喜悅感和成就感會更加強烈，也為以后的學習增添了動力。微任務驅動法在教學過程中將知識點分解到一些小任務中進行，學生頭腦中的知識是零散的，有時會降低知識的系統性和完整性。因此，這樣的設計任務和完成過程是十分必要的，教師可以通過一個較為完整的任務引導學生將已完成的微任務中的知識點進行歸納總結，加深對所學知識和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識建構。例如，上完第三次課后，教師即可布置學生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務。從創建元器件、調用常用元件開始，直至綜合運用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學生在本次課中復習鞏固了前面微任務中所學的小知識并將其融合，初步完成了一張簡單的電子電路設計原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程，具有綜合應用性。

3．4電路設計課程與其余課程的前后融合

電路設計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規則時，還會涉及到數字電路、模擬電路、單片機技術應用等課程的接續關系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎前移到數字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實際譯碼電路、三態電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學時。本課程把握好銜接關系，主講等電路板制版規范、電路設計的仿真方法等要點主題，把以往重復性內容節省的學時用于應用層面。在重點講述電子電路圖繪制方式的時候，還應適當向學生加強常用接口電路的連接方法知識點，并向學生擴展對嵌入式處理器及新技術的了解，為后續單片機原理課以及傳感與檢測技術中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數字式一體傳感器等內容的講授打下基礎。

4總結

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關鍵詞：EDA技術；教學實踐；電子設計

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.244

0 引言

電子設計自動化（EDA技術）標志著當今電子信息工程領域最新的發展動向，可以將電子研發產物從電路設計、性能分析到設計出IC版圖和PCB版圖的整個設計流程都運用計算機進行自動化模式處理。本文主要是通過EDA技術發展至今的作用與特點，并結合EDA技術在教學實踐方面、元器件方面、電子設計過程方面應用的闡述來對EDA技術在幾個不同方面發展應用的思考，并對我們在EDA實驗實踐課上通過對EDA技術的接觸后將其與傳統的固定硬件電路板作對比，思考其不同之處；對電子設計過程的發展與應用來作一個較為綜合的闡述。

1 EDA技術在教學實踐方面的發展應用

現在我們在學校所學習的電子電路比較復雜，在電路設計當中有很多的關于數字電路方面的知識和應用也包含其中，在電子設計當中會廣泛的使用到可編程邏輯器件，因為可編程邏輯器件能夠在提高系統的可靠性的同時增強設計的靈活性與可維護性，能夠使電子線路的設計更加方便與快捷，EDA實驗軟件就是我們必不可少的軟件工具。

在學習EDA實踐課的這段時間當中，通過老師對EDA軟件的介紹與我們自己的實際操作操作看來，我認為EDA這個軟件在進行電子電路設計時是非常方便的：

①我們在以往的電路實驗當中都是自己對照著電路圖來進行連線，電路圖復雜一些就會將線路連接錯，并且對于設計的電路而言工作頻率低、干擾大，接線是固定的，使得有著比較大的局限性；而EDA實驗軟件采用了軟開放結構，不僅能夠在高頻狀態下工作，而且抗干擾能力強，我們在做實驗時在軟件上接好需要的連線，下載到電路仿真箱就能實現將模擬電路接通，如果過程中出現錯誤或連線錯位等現象，軟件就會自動彈出其對話框，這樣就避免了電子元器件連通出錯而導致的電路板故障和出現其它問題的跡象；這種軟接線方式還能夠定義好接線保存在計算機上方便下次實驗時讀取，如果是硬件就不能夠做到。②在進行電子實踐的設計中經常會用到顯示電路，如果顯示電路連接到了固定的引腳，導致實驗時沒有所需要的輸入輸出口就會浪費電子元件內部原本充足的資源；EDA實驗軟件用的是智能譯碼技術，與軟件連接技術相似，在軟件上設置好譯碼方式后，下載到實驗箱上即可在實驗箱上實現所要求的譯碼電路。③我們再做模電和數電實驗室采用的都是固定的電路板，其接線全部固定，因此模式也無法改變，用人工接線固定的路板不便于觀察；EDA可以采用各種多樣性的設置模式來對軟件進行多樣化的設置，在對其模式進行選擇設置的時候，電子元件會相互產生沖突并給出相應的提示，以防接線出錯而造成不必要的損失。

電子設計自動化的發展與使用不僅讓我們對所學的知識中較為前沿的技術和器件加以了解，還能夠讓我們對現代化的電路電子的設計軟件、性能及電子產品的設計和生產過程都有一個比較感性的認識，是我們能夠更加直觀的將課本上的理論知識與實踐操作兩者相結合。

2 EDA技術在電子設計過程的發展應用

EDA技術是在電子設計中對于其它研發或模擬的方式來說其級別相對較高，以電子理論作為基礎使得在制作過程中不需要用到基礎的電路元器件模擬圖，只需要確定所設計的目標后就可以直接在計算機上進行實際設計操作了，大大降低了對過于關注電路的細節而造成的約束及限制，提高了在設計中的拓展型、多樣型的創造觀念。

EDA技術在計算機上的流程基本為系統劃分、VHDL硬件描述語言的輸入經編譯器來完成代碼仿真。其自動化的制作利用文本與圖像線型編輯功能來進行設計描述。電子設計借助編譯器進行編譯排錯，再將軟件和硬件進行連接便于實施功能仿真，確認仿真無誤后通過FPGA完成邏輯映射操作，即編程下載，系統設計完成。

EDA技術在電子設計時的應用要注意以下幾點：

（1）在制作電路與元器件的布置時，延時時間具有無法估計的工況，自動編譯會產生一部分多出線路，因此，在電子設計自動化的時候，反向器的個數不易為偶數并聯連接；（2）在配置I＼O口時，一定要將輸入在沒有空置的情況下進行接地，在驅動時要確定是有源信號；（3）在制作電子電路的時候，通常需要留出足夠的邏輯單元和引腳，以滿足將來可能會進行的延伸和變動時候的需求；（4）一定要對各個電子電路的元器件采取溫度保護，以避免其在運行過程中溫度對元器件的損耗。

目前對于電子設計自動化的發展應用，可以通過軟件來實現設計并對硬件功能進行全面的描述，最后由FPGA/CPLD得出設計結果；因此，同傳統的電子電路制作相比較EDA技術在工業和電子信息化的領域中有著根本性的創新。在當前電路電子設計過程如此復雜化的環境下一旦脫離了EDA技術的支持或者說EDA技術沒有更進一步的發展，必定就極其難以制作出大規模、多元化的集成電路。

3 結論

EDA技術的應用與發展對于電子領域而言是具有創新性的技術突破，就現代化的進程而言；不僅在于教學實踐中，在電路電子設計中，EDA技術能夠直接或是間接的應用是越來越多，越發的廣泛，具有多功能、智能化的電子產品的設計其大規模、精小細的電路電子設計已經是離不開EDA技術的使用與支持了；并且EDA技術已成為當今最為核心的與電子電路設計密不可分的組成部分；EDA技術的發展可以帶動或提高電子產品核心地位，促進電子領域不斷地向著大規模集成化、多功能化、智能化、小型化等方面的發展。

參考文獻：

[1]陳瑾.電子工程設計的EDA技術研究分析[J].無線互聯科技，2016（21）：57-58.

[2]王少坤.電子工程設計的EDA技術研究分析[J].電子測試，2016（08）：156-157.

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【關鍵詞】EDA技術 模擬電路 Multisim 10.0

EDA技術即為通過計算機來設計電子電路和系統的計算機軟件。將其應用在電路設計中能夠顯著提高電路設計的工作效率，減少誤差，增強可靠性。

1 EDA技術概述

1.1 EDA技術特點

EDA技術就是以計算機為基本工作平臺，結合了多種現代計算機技術而形成的開展電子產品設計技術。典型的EDA工具都包括綜合器與適配器，通過EDA技術能夠在設計電子系統時減少大量的工作量而交由計算機完成。并且通過EDA技術能夠將電子產品從電路設計直至設計版圖的整個流程都在計算機上實現自動智能化處理。當前EDA技術的應用范圍十分寬廣，例如機械、航空、生物、軍事、教學等各個領域都已經廣泛開展使用EDA技術。

1.2 EDA技術類別

EDA軟件大致能夠分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件以及系統設計輔助軟件三大主要類別。通過EDA軟件的功能和應用領域可以將其分為電路設計、仿真工具、IC設計軟件與其他EDA軟件等。常用的模擬電子電路包括晶體管放大電路、集成運算放大器以及電源電路等。

2 Multisim 10.0軟件的應用

2.1 Multisim 10.0特點

2.1.1 元件庫豐富

Multisim 10.0配備了海量的元件模型數據庫，其中有數以千計的電路元件，其中包括基本元件、基礎電路、繼電器等元器件。同時，用戶還能夠根據自己需求來新建元器件庫，給客戶提供了極大的便捷。該軟件中各元器件的參數可以根據需求調節。

2.1.2 強大的虛擬儀表與分析功能

Multisim 10.0中配備了雙蹤示波器，邏輯分析儀、頻譜分析儀等十余種虛擬儀器儀表，并且操作界面十分友好，不論是專業人士還是學生都能夠快捷方便的進行操作。

2.1.3 仿真范圍大

Multisim 10.0不僅可以對數字或模擬電路實現仿真，還能夠仿真射頻電路。

2.1.4 兼容性良好

Multisim 10.0網絡表文件可以與Spice網絡表文件進行相互轉換，并且形成電路原理圖。Multisim 10.0中電路原理圖還能夠與PCB軟件進行傳輸，進行印刷電路板設計?？梢钥闯?，Multisim 10.0能夠全程完成電路設計與印刷電路板所有設計工作，電子產品開發速度得到了提升。

2.2 Multisim 10.0應用實例

2.2.1 差動放大電路與差模信號

差動放大電路在電子技術與IC制造業中應用十分普及，其能夠放大差模信號，對共模信號起到抑制作用，因此可以有效的避免零點漂移，妥善解決了直流放大電路中增益與零點漂移的問題。圖1為恒流源的差動放大電路圖。如不加輸入信號時，首先調節R2，輸出電壓接近0.圖2為輸入差模信號電路圖，輸入端加上50mV，1KHz的差模信號，對節點8與節點3進行瞬態分析，獲得兩個大小相同，方向相反的差模輸出信號。

用后處理器獲得雙端輸出電壓波形曲線圖。最大輸出電壓為Vod=4.1034V。

2.2.2共模信號

使用相同的方法對節點8與節點3進行分析，可以得到兩個大小相同，方向也相同的共模輸出信號。單端輸出最大電壓值為38.04Pv.從該數據可以得知，共模信號單端輸出的抑制程度也較高。

2.2.3 結論

Multisim 10.0是一個系統的，功能齊全的電路仿真軟件，其強大的元件數據庫與大量的虛擬儀表具有多種分析方式。Multisim 10.0軟件存在以下幾大優勢：

（1）進行模擬電路能夠調整電路參數，觀察不同參數與電路性能之間的關系，同時可以重復多次的選擇最合適的元件參數來設計方案。

（2）Multisim 10.0能夠在電路測試中分析數據、曲線圖形都集中在單一的設計窗口中，使用人員可以直觀形象的觀察到數據和圖形的改編。其所顯示的曲線圖也較為平滑，這是其他硬件測試中無法比擬的優勢。

（3）Multisim 10.0的虛擬儀器儀表調試十分便捷，信號干擾因素小，雙蹤顯示時不會出現斷斷續續和閃爍的現象。相對于傳統的模擬電路方式來說，其十分容易受到外界電源信號的影響，并且實驗設備不先進，十分容易導致測量結果精確度欠佳。然而該測量結果將通過數字表現，其精確度較高。

3 結束語

隨著自動化水平的提高和電子領域的迅猛發展，EDA技術在電路設計中的作用越來越明顯。利用EDA技術電路設計師能夠高效、準確的設計電路。Multisim 10.0能夠提供強大的元件數據庫與虛擬儀表，分析方法十分多元，是電路設計教學、電路設計模擬中不可或缺的軟件。EDA正在面臨發展的關鍵時刻，EDA技術將電子設計技術推向了新的階段，未來EDA技術將會向新器件、新工具軟件等趨勢發展。

作者簡介

高昀（1984-）女，四川省遂寧人。大學本科學歷。現供職于四川職業技術學院。主要研究方向為Eda技術。

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題目的選取既要符合教學大綱的要求，能充分體現本課程所學的主要內容，使學生在設計過程中能綜合應用所學的知識，發揮基本技能，又要盡可能反映科學技術的先進水平，并且具有一定的實用性。就電子技術課程中有關數字邏輯方面的選題示例如下：①簡易交通燈控制邏輯電路設計；②波形發生器；③數字溫控儀；④搶答器電路設計；⑤音樂彩燈控制器；⑥邏輯電路控制的公共汽車語音報站器。以上選題，除注意使學生的理論知識，技能技巧得以鞏固加深，綜合和發展外，還考慮了設計的難易程度，工作量大小，元器件造價的高低等等因素。

隨著科學技術的發展，大規模集成電路越來越普及，專用集成電路大量涌現，各種新的電子器件不斷問世，給課程設計帶來了勃勃的生機，不僅大大減少了單元電路設計的工作量，也會把課程設計的質量推上新的水平。各種各樣的集成一體化電源的出現，使設計人員減免了電源電路設計計算，器件組裝、電路調試諸項工作，只是適當選型即可。數字顯示部件中的五合一電路CL413和LCL331等新產品，將計數、鎖存、譯碼、驅動、顯示五種功能集于一體，也大大減少計者的工作量，并且這些新產品具有功耗低，高可靠性、壽命長等優點，會大幅度提高設計電路的性能指標。在設計中新產品新技術的應用會大大縮短設計周期。所以，設計內容也要不斷更新，難度、工作量、成本核算也要作相應變更，與科學技術發展的步調一致。

簡言之，設計選題的原則是，從生產和科研需要出發，選擇既能全面考核學生掌握本課程所學知識的程度，能夠使學生加深并拓寬綜合理論知識，又利于鍛煉學生分析問題和解決問題的能力的課題，同時還要考慮學校的課程設計資金情況和教學安排的時間。有些學生在電子技術方面起步較早，對實際電子電路比較熟悉，可鼓勵他們自選課題，由指導老師按教學要求進行審定后實施。

保證課程設計質量的關鍵是充分發揮學生主體性

首先要明確課程設計的重要性。在指導課程設計的動員會上，筆者就向大家講明，我院工業電氣自動化專業，只設置了“電子技術課程設計”，這是學生在校期間進行的唯一由自己設計、實施、完成實際電路的實戰訓練；大家應該十分珍視這一理論用于實踐、指導實踐的極好機會；成功的課程設計，對學生一生工作都具有十分重要的指導意義。

其次，在向學生下達設計任務書的同時，要強調課題在生產實踐中的實用性，并結合任務書中列出的技術參數與目前生產現場使用的儀器設備進行比較，指出設計課題的先進性和科學性。

最后，要鼓勵學生認識自己的價值，肯定自己的能力，樹立做好課程設計的信心。例如，揭示學生某些電路在實驗課中已經做過，并且做得不錯；提示學生某些設計在習題課上或作業中已進行過單元電路參數的計算，邏輯電路的連接：使學生有一種似曾相識的感覺。

全面地評價學生的課程設計質量