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第1篇：電子電路設計與應用范文

利用硬件描述語言VHDL，數字電路系統可從系統行為級、寄存器傳輸級和門級三個不同層次進行設計，即上層到下層（從抽象到具體）逐層描述自己的設計思想，用一系列分層次的模塊來表示極其復雜的數字系統。然后，利用EDA工具，逐層進行仿真驗證，再把其中需要變為實際電路的模塊組合，經過自動綜合工具轉換到門級電路網表。接著，再用專用集成電路（ASIC）或現場可編程門陣列（FPGA）自動布局布線工具，把網表轉換為要實現的具體電路布線結構。目前，這種高層次設計的方法已被廣泛采用。據統計，目前在美國硅谷約有90%以上的ASIC和FPGA采用硬件描述語言進行設計。VHDL的應用已成為當今以及未來EDA解決方案的核心，而且是復雜數字系統設計的核心。

一、VHDL的特點

VHDL是一種全方位的硬件描述語言，具有極強的描述能力，能支持系統行為級、寄存器傳輸級和邏輯門級三個不同層次的設計，支持結構、數據流、行為三種描述形式的混合描述，覆蓋面廣，抽象能力強，因此在實際應用中越來越廣泛。VHDL的主要特點有：

1.功能強大。與其他的硬件描述語言相比，VHDL具有更強的描述能力和語言結構，可以用簡潔的源代碼描述復雜的邏輯控制。它具有多層次的設計描述功能，層層細化，最后直接生成電路級描述。

2.系統硬件描述能力強。VHDL具有豐富的數據類型，豐富的仿真語句和庫函數，在任何大系統的設計早期就能查驗設計系統功能的可行性，隨時可對設計進行仿真模擬。

3.設計與工藝無關。用VHDL進行硬件電路設計時，并不需要首先考慮選擇完成設計的器件。VHDL的硬件描述與具體的工藝和硬件結構無關，因此VHDL設計程序的硬件實現目標器件有廣闊的選擇范圍。

4.設計方法靈活，易于修改。VHDL語言標準、規范，大多數EDA工具都支持VHDL。在硬件設計過程中，用VHDL語言編寫的源程序便于管理，VHDL易讀、結構模塊化，方便修改、交流和保存。

5.支持廣泛，移植能力強。VHDL是一個標準語言，在電子設計領域，為眾多的EDA工具支持，因此移植能力好。

二、VHDL的結構和設計方法

1.VHDL的基本結構

VHDL的結構模型包括五個部分：實體、結構體、配置、程序包、庫。前四種可分別編譯，編譯后放入庫中，以備上層模塊調用。

（1）實體定義了器件的輸入輸出端口，設計實體是VHDL的基本單元，可以表示整個系統、一塊電路板、一個芯片或一個門電路。

（2）結構體定義實體的實現，即描述系統內部的結構和行為。

（3）配置用于從庫中選取所需單元來組成系統設計的不同版本，為實體選定某個特定的結構體。

（4）程序包存放各設計模塊都能共享的數據類型、常數和子程序等。

（5）庫用來存放編譯結果，包括實體、結構體、配置、程序包。

2.VHDL的設計方法

VHDL將層次化的設計方法引入到硬件描述中，自上向下的設計是從系統級開始，將整個系統劃分為子模塊，然后對這些子模塊再進行進一步的劃分，直到可以直接用庫中的元件來實現為止。在設計方法上，將傳統的“電路設計硬件搭試調試焊接”模式轉變為“功能設計軟件模擬仿真下載”方式。數字系統的設計采用自頂向下的方法，最頂層電路設計是指系統的整體要求，最下層是指具體邏輯電路的實現。一般的電子系統設計可分為兩個階段，第一階段是系統的邏輯設計和仿真，得出的是門級電路的原理圖或網表；第二階段設計如印刷電路板的布局布線，集成電路的版圖設計等，得出的是最終的物理設計。

三、VHDL的應用實例

筆者以Max＋plusⅡ軟件作為平臺的一個空調機控制器的設計為例，談談VHDL在數字電路設計中的具體應用。

實現一個控制器，常用有限狀態機方法實現。傳統的設計方法主要包括5個過程：確定原始狀態圖，狀態簡化，狀態編碼，觸發器類型的選擇及控制邏輯方程和輸出方程的確定，畫出電路原理圖。采用這種方法設計復雜狀態機將會十分繁雜。

利用VHDL來設計有限狀態機，可以充分發揮硬件描述語言的抽象能力，進行功能描述，而具體的邏輯化簡和電路設計可由計算機自動完成，從而提高了設計的工作效率，并且條理清晰，修改起來也更方便，所以很適合復雜時序電路的設計。應用VHDL設計狀態機的步驟如下：第一，根據系統要求確定狀態數量、狀態轉移的條件和各狀態輸出信號的賦值，并畫出狀態轉移圖；第二，按照狀態轉移圖編寫有限狀態機的VHDL程序；第三，利用EDA工具進行功能仿真驗證；第四，編程下載。

空調機控制器的設計。它的兩個輸入來自溫度傳感器，用于監測室內溫度。如果室內溫度正常，則temp-high和temp-low均為‘0’；如果室內溫度過高，則temp-high為‘1’，temp-low為‘0’；如果室內溫度過低，則temp-high為‘0’，temp-low為‘1’。根據temp-high和temp-low的值來決定當前的工作狀態，并給出相應的制冷和制熱輸出信號。

按照繪制好的狀態轉移圖編寫VHDL程序，編程中采用case語句來描述狀態的改變，它具有直觀、條理清晰及易于修改等特點。也可以采用不同進程來實現狀態的改變，所以編程方法多種。

功能仿真。利用Max＋plusⅡ軟件工具對所編程序進行編譯、仿真。當temp-low為“1”，即溫度過低，則heat為“1”（制熱）；當temp-high為“1”，即溫度過高，則cool為“1”（制冷）。經綜合后的仿真分析表明，該方案是合理可行的。通過仿真后，即可編程下載。

四、使用VHDL應注意的一些問題

由于VHDL語言是描述硬件行為的，相對其它開發軟件的高級語言而言，在編程過程中有一些特殊性，所以經常會出現語法正確但無法綜合的問題。其原因多半因為編程者對硬件內部的工作原理了解不夠，寫出的代碼硬件無法實現。在此總結出一些應注意的問題：

第2篇：電子電路設計與應用范文

關鍵詞：數字電路，Matlab/Simulink仿真，同步RS觸發器

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：B

1. 引言

數字電路與邏輯設計課程[1]是工科電子信息類與電氣工程類專業的專業基礎課，對學習后續相關專業課起著不可替代的作用。該門課程的教學一般包含理論教學、實驗教學和課程設計等教學環節。通常情況下，完成一定內容的理論教學后，再安排相關實驗課程，在實驗板上搭建具體的硬件電路或專用的數字電路實驗儀器進行測試、修改和完善。但是，這些方法往往面臨連線多、易于出現錯誤或需要反復調試，難以排查錯誤等問題，這種教學方式會導致學生對所學內容的感性認知較差，從而較低對課堂理論教學的積極性。因此，引入虛擬仿真軟件勢在必行。

Matlab[2]集算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括Matlab和Simulink[3]兩大部分，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等諸多領域。

針對目前課堂教學的問題，采用Matlab/ Simulink仿真工具進行數字電路的調試、仿真與驗證，可以有效避免傳統方法的容易出現的各種缺點，同時還能在省時、省力的條件下使課堂的講解更加生動，更易被學生理解。因此，本文通過同步RS觸發器為例介紹Matlab軟件實現數字電路仿真的方法。

2. 電路設計與仿真

數字電路按照功能劃分，可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。二者之間最重要的區別是時序電路中通常還需要對數據進行存儲，這一功能通常是由觸發器來實現的。觸發器是時序邏輯電路的基本邏輯部件，它有兩個穩定的邏輯狀態，即狀態0和狀態1。根據輸入端信號的不同，觸發器可具有置0、置1、狀態保持等功能。當輸入信號消失后，觸發器的狀態能夠保持不變。因此，觸發器具有實現1位二值信號的記憶的功能。

觸發器可以按照邏輯功能的不同，分為同步RS觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器等。其中同步RS觸發器是學習其它觸發器的基礎，因此，下面將介紹如何用Matlab/Simulink仿真工具實現同步RS觸發器的相關功能。

2.1 基本原理

由與非門組成的同步RS觸發器的電路圖如圖1所示，其真值表如表1所示。

其中， 是約束條件，表示 和 不能同時為0。

2.2 仿真實現

由于同步RS觸發器的功能和組合邏輯電路的學習相比差異較大，不易于學生的理解，因此，在課堂學習的過程中通過Simulink軟件模擬同步RS觸發器，從而強化學生對同步RS觸發器功能的理解。同步RS觸發器的仿真步驟如下：

首先，添加模塊。在Matlab軟件中運行Simulink模塊，再打開模塊瀏覽器，再采用Simulink模塊庫中的標準模塊來構建同步RS觸發器模型。鑒于激活模塊需要放到Subsystem中的設計區域中，因此先將Connections模塊庫中的Subsystem功能模塊復制到設計區域內，再進入Subsystem的設計區域進行設計。

具體而言，通過4個與非邏輯（NAND模塊）組成。同時，還需要在反饋的位置加上兩個加法器產生初始值。從而避免產生代數環的錯誤。另外，還在同步RS觸發器的前端添加一個功能激活（enable）模塊，使其成為具有時能端的同步RS觸發器。

選用Simulink中的logical operator模塊和pulse generator模塊，并設置各個模塊的參數，再將不同的模塊通過信號線連接起來，建立同步RS觸發器的Simulink仿真模型，其內部結構如圖2所示。

輸入端R和S接Constant模塊，enable接pulse generator，輸出數據被導入到Matlab的workspace空間，然后方便調用Matlab的函數顯示相應的結果，時序仿真結果如圖3所示。

在圖3中，其中‘R input’和‘S input’分別表示R和S端的信號輸入。‘enable’表示時鐘脈沖，‘Q output’和‘Q-inverse output’分別表示輸出信號 和 。

3. 結束語

綜上所述，隨著電子技術的高速發展，數字電路的形式日趨復雜化，僅依靠傳統的課堂教學模式已經逐漸不能滿足新技術人才的發展要求。故應利用多種新技術和傳統的課堂教學方式相結合，本文采用Matlab/Simulink軟件進行仿真：一方面可以彌補課堂教學的不足，加深學生對課堂所講的概念與工作原理等理論知識的理解；另一方面，也可以克服通過電路元件搭建實驗電路帶來的不便，如實驗室元器件品種、規模、數量的不足，儀器的陳舊老化，實驗板電路的單調等問題，電路出現故障后難以調試等問題，不利于學生的創新設計。因此，利用Matlab/Simulink軟件進行仿真在日常數字電路與邏輯設計課堂教學中發揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 王毓銀，沈明山. 數字電路邏輯設計[M]. 高等教育出版社， 2006.

[2] 張德豐，丁偉雄，雷曉平. MATLAB 程序設計與綜合應用[M]. 清華大學出版社， 2012.

第3篇：電子電路設計與應用范文

CAD軟件系統是當下電路設計軟件中圖形設計功能作為全面的應用軟件，其在電子電路設計教學中的應用也十分廣泛。在電路設計教學的開展中，CAD軟件為課程開展提供了繪圖，幾何造型以及特征計算等功能，在進行電路設計過程中，教師能夠通過帶領學生進行元件設計，是學生進一步掌握不同電路元件的功能，并以此為基礎，使學生利用不同元件的特性進行電路的功能設計。CAD軟件在為電路教學設置元件設計功能的同時，也自帶有元件庫，電路的實際設計可以直接對元件進行調用，這也能夠有效節約電路原理圖設計時間。在利用該軟件開展教學時，教師還要強調實際元件和虛擬元件的區別，并通過在教學過程中著重強調，以保證學生實際電路連接的準確性和安全性。

2EWB軟件在教學中的具體應用分析

EWB計算機軟件是一種用于電路設計與仿真的EDA工具軟件，與CAD軟件不同，EWB軟件中包含更多的高品質模擬電路元件和組件模型。教師在開展電子電路設計教學時能夠在元件調用的基礎上，引導學生利用軟件進行多種功能仿真，如對以連接的電路結構進行交流頻率特性分析，靜態分析和參數掃描分析等。EWB軟件主要結構包括函數信號發生器和仿真電路模板等，學生能夠在課程設計中通過元件調用和參數整合，完成電路設計，并通過將電路系統調用與仿真模板中，對其進行功能測試。在電路仿真教學過程中，教師應首先開展信號發生器教學，使得學生能夠依據實際電路結構設計選定對應的激勵信號，以此保證電子電路結構仿真結構的準確性和有效性。

3PSPICE仿真軟件在電路設計教學中的應用

作為現階段不同類型電路分析與設計仿真軟件之一，PSPICE軟件具有十分優越的實用性能。該軟件主要包括電子線路仿真，圖形方式輸出，模擬計算電路功能和網表生成等功能，不僅能夠對模擬電子線路進行仿真與模式實驗，也能夠與實體電路結構進行連接并開展模擬仿真。在電子電路的設計教學中，教師要將課程演示重點放在利用PSPICE軟件模擬連接電路上，使學生能夠在掌握元件參數的基礎上，更為全面的掌握電路波形和電壓電流值的檢測方法。PSPICE仿真軟件的應用，也為電路設計教學中元件參數的優化提供了科學有效的途經，教師通過對比軟件中不同模擬元件的功能，以選擇靈敏度高和容差關系穩定的軟件開展教學，這能夠極大的優化電路設計中的元件參數，并使得電子電路設計的教學質量得到有效提升。

4結束語

第4篇：電子電路設計與應用范文

【關鍵詞】 電子電路 設計與輔助 傳統電子電路的設計問題

計算機電子電路技術對于各行各業來說，起到的作用是非常明顯，不僅能提高相關人員的工作效率和質量，還能對設計的電子電路進行仿真分析實驗，以方便解決實際電路搭建中所遇到的各種困難。該文就電子電路的具體原理以及計算機輔助系統中一系列環節出現的問題進行分析，明確電子電路的具體原理，對計算機的輔助設計進行一系列的分析，以滿足我們的日常工作需求。下文，將對電子電路對計算機輔助設計的聯系展開鋪設，以解決難題。

1 電子電路原理以及計算機的輔助設計

電子電路的基本原理相對來說是比較容易理解的，在電子基礎中，電就像是水一樣，電路類似于俗稱的水路，將各種電子元件連接成相應的通路，以實現特定的功能。任何電子產品都是由電子元件組成的，所以為了更加深入的了解電子電路的原理，需要對電子元件進行一系列的辨析，也就因此掌握了電子應用。對電子電路的原則基本認識之后，能夠應用一系列的電子工具，進行一系列的產品設計。

電場這個概念對于電子電路來說并不陌生。電場通常是指電產生作用力的一個范圍。磁場就是磁產生作用力的一個范圍，其他類似。導體就是電容易通過的物體。絕緣體，就是電比較難通過的物體。導體與絕緣體在實際生活中并沒有決定化的定義，這兩者的導電能力相差好幾倍。有些物體，在不同的外界環境下，比如電場，磁場，溫度，光照等方面的影響下會呈現出不同的導電狀態，我們稱這類物體為半導體。對導體、絕緣體以及半導體的具體應用就能組成各種的電子元件，我們就能對電能進行方便簡單的檢測與利用，開關是一個類似短路器與開路器系列的東西，電阻在零歐姆與無窮大的兩個阻值上相互變化的元件，它與自來水開關的效果原理類似。任何時候，只要電流流過，就會產生一個閉合的通路系統。也就是電流回路，如果不考慮電源內部的問題，電流一定是從正極流向負極。電源類似于特殊的電子元件，在閉合通路下，才有可能產生電流，如果沒有導體以及電子元件連接就不能形成閉合的通路也就不會產生電流，并且沒回路就一定沒有電流，有電流就肯定有回路。并且實際中對于交流電流的運用并不需要物理上的通路、真空、空氣也能形成電流回路。兩個不同水位線之間存在一個水差就是水壓。水壓之間如果存在一根管，水就會因此流動，水流動就會受到阻力。越細的水管，其阻力越大，水流進越小。如果水壓越高，其水流越大。

在一系列工程設計中，計算機擔當的角色是計算、制圖、信息存儲的功能角色，在應對不同的行業中，通常利用不同方案進行大量計算、分析與比較，以確定出其最優方案，其設計信息所謂計算機技術的一種應用，能夠隨時迅速的被使用者找到，有些設計人員自己構建草圖，而對草圖的進一步完善，需要通過電子計算機的渲染。利用計算機可以進行一些圖片的操作，對其進行加工工作，利用計算機的輔助設計電子電路技術能夠提升設計人員的工作效率與工作質量。并且在企業的實際運用中起到了不可缺少的關鍵作用。

2 計算機系統的系列構成

電子電路輔助計算機的應用需要一定的計算機基礎，比如其基本圖形功能應用，系統中起作用的設備為：電子計算機的主機，圖形的輸入板，圖形顯示終端，打印機，掃描儀以及給類繪圖處理件等。一般來說，工程工作站指的是具有超級小型功能與三位圖形處理能力的單用戶交互式計算機系統。它有比較強的計算能力，比較高端的圖形軟件，具有高分辨率現實，并且可以在網上辦公。完善的CAD系統對于日常生活的幫助是顯然易見的。

圖形輸入輸出設備不僅僅包括計算機主箱以及其他的外在連接設備，也包括其他的一系列內在軟件。圖形的輸入輸出設備主要應用于計算機輔助設計中。圖形輸入設備的作用，是把平面上的點坐標投射到電子計算機里。軟拷貝與硬拷貝組成了圖形的輸出設備，前者是對于各種圖形的顯示裝備，有利于人機互動。后者經常用作圖形顯示的附屬設備，主要進行復印的作用。以實現整體環節中的分工協作等。

CAD軟件是運用比較廣泛的軟件，它應用于各個行業，比如建筑業，廣告設計業中，它除了具備可操作性，編譯程序外，還有對一系列交互式圖形顯示軟件，以及CAD應用軟件與數據管理軟件使用。交互式的圖形顯示軟件應用于圖形顯示的編輯，開窗，觀看與圖形的變換修改，人與計算機之間的良好互動。CAD軟件能夠提供制圖，特征計算與幾何造型等功能，廣泛應用于各個專業領域。構造應用軟件的四個主要組成是，算法，用戶界面，數據結構以及數據管理等。數據管理軟件應用于存儲、檢索以及大量數據的處理，其中包括對文字圖形信息的編輯處理。為了方便其進行處理，需要建立工程數據庫系統。與一般的數據庫系統相比，其擁有以下的特點，比如多樣化的數據類型，實體關系的復雜管理，頻繁變動的數據結構與庫中數值。實際上，設計者的操作是一種具有實行性的交互處理行為。其基本的技術包括交互技術、曲面造型以及實體造型技術等。

3 對于仿真軟件的舉例分析

3.1 電子工作平臺的應用（Electronic Workbench）

Electronic Workbench是一種比較高效的電子電路計算機輔助設計軟件，它使用的是windows的平臺，能對一系列信息進行模擬，數字以及模數混合電路的設計，其具有一系列的特點，比如高精確度，強悍性能，友好的界面，方面的操作等，以其虛擬儀器而聞名，它把系統管理者放在一個虛擬的電子實驗室里，彌補了當面一系列高檔儀器數量不足，元器件耗費等的缺陷。

3.2 MultisimX系列的仿真工具

Multisim X適用于數字電路的設計工作，基于windows平臺的仿真工具。它具體包含了電路原理圖的圖形輸入以及一系列硬件描述語言的輸入，具有非常強大的仿真分析能力。通過具體操作可以進行電路圖的輸入以及編輯信息等的電路搭建。對于元器件挑選界面的應用，可以根據不同的需要對電路進行相應觀測和分析。對于Multisim X的電路仿真來說，以仿真軟件作為其平臺進行一系列模擬電子電路設計，從接收任務以及到獲得最終的設計結果，電路仿真軟件都能夠仿照前期模擬電子電路的設計進行一系列的電路的可輔助設計。可以實現硬件實驗環境的具體模擬，并且對模擬過程中的現場進行記錄與分析。

3.2.1 對于電路的具體分析，及其說明

對條幅電路進行模擬電路的仿真設計以及分析。為了達到目的，可以先將待搬移的信號和參考信號之間進行時域相乘，獲得兩者的混合頻率分量，再用其濾波器濾除無用的頻率分量就行。在實際運用中，由于模擬乘法器IV芯片的優點，比如小體積，低功耗，高可靠性，高性能等對于整體電路具有穩定的調整性能等。設計的時候，可以選擇模擬乘法器芯片和一系列電路之間形成振幅調制等線性頻譜搬移的完整電路。

3.2.2 針對整體電路的仿真設計和電路的調試

在具體的電路設計中，單純性阻值不是電阻選擇的唯一方面，在選擇的時候對于高頻特性也要考慮進去。在仿真設計的過程中，如果提升其工作頻率，元器件分布參數也會相應變大，并且還會出現電路失控、波形失真的問題，在具體工作中想要防止因工作頻率升高而導致的電路工作失常的現象，就必須使用特定規格參數的金屬氧化膜電阻器，比如其很小的分布參數，這一系列都能說明仿真電路確實能夠實現實際電路的模仿。在實際的硬件運行的條件下，如果出現三極管故障，就會導致工作出現問題以及整個電路工作不正常的事例。在一系列的仿真過程中，要選擇各個方面性能都比較優秀的晶體三極管比如2N910以及二極管1N1204C等一系列元件，來搭建MC1596芯片內部電路，使其具有很好的電氣性能。

4 電子電路計算機輔助設計與電子電路傳統設計的聯系

在早期的時候，模擬電路設計步驟都是比較簡單的，一般分為電路形式與元器件型號，進行元件參數的大致計算，確定電路形式以及元件參數值的硬件電路實驗環節，進行電路圖的繪制，印刷電路板的制作，進行焊接并調制投入等，電路仿真的具體應用。這就是傳統電子電路設計制作的步驟。它的好處顯而易見，可以隨意的實現對電路形式和元器件參數值的修改，使其滿足高性能指標，這樣不僅增大了實際工作的效率，而且還減少了實際元器件的消耗問題。電路的仿真設計，能夠分清電子電路的一系列具體功能作用，基本分析方法與設計方法，還可以以仿真軟件作為實驗的平臺，使用庫中的電子測量儀器觀測值、實驗現象以及得出相應的結果，設計的電路是否能滿足性能指標，是否需要進行進一步調整元件的參數進行電路優化。值得注意的是在電路的仿真設計中其儀器庫里的測量儀器不過是理想性的東西，無法實現對實際電路設置的完全模仿能力。并且由于仿真軟件商利用分立元件進行電路的搭建，其集成程度也會受到限制。

5 結語

根據該文所陳述的，電子電路設計必須要重視兩大方面，一是對于硬件的設計，二是對于軟件仿真的運用。前者是電子電路的物質基礎，一切的前提，軟件設置能夠充分發揮硬件的功能，對于軟件仿真的運用，能實現在現實環境中無法實現的一系列實驗設計，從一個側面來看，軟件仿真引領電路電路的前進方法。對于電子電路中設計周期的縮短，降低成本，只有通過一系列軟件仿真才能達到，軟件仿真對已整體性能的發揮起到很重要的作用。需要根據實際情況，對于軟件仿真進行深化剖析，找到更好的切入點，促進技術更新，完善我們的工作質量與效率的提升。

參考文獻：

[1]Bassam Halabi.因特網的路由選擇技術.北京：電子工業出版社.

第5篇：電子電路設計與應用范文

關鍵詞 電子技術；單元電路；設計步驟；設計方法

中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0074-01

設計電子電路，首先應該明確設計任務，然后根據任務進行方案的選擇。完成總體的電路設計，應該準確的完成各個單元電路的設計，完成參數的計算、元器件的選擇，之后連接各個單元電路，組成完整的電子電路。所以，單元電路的設計是基礎，也是電子設計中重要的一部分。

1 電子技術及單元電路的概念

電子技術就是根據電子學原理，將各功能的電子元件，按照一定功能、一定實現順序連接，實現某種功能，這是一門實踐性很強的學科，電子技術包括兩大分支：信息電子技術、電路電子技術。其中信息電子技術是電工類基礎學科，包括模擬電子技術、數字電子技術。電子技術主要的處理對象是針對信號的，我們生活中常見的衛星信號、超聲波信號等，處理的方式包括放大、濾波、轉換等。

電子電路設計需要用到大量的電子元器件，電子元件是指電容器、電阻器、變壓器、開關等，電子器件包括晶體管、電子管、離子管等。電子電路按照組成分類，可以分為集成電路、分立電路，單元電路是電子電路中，具有一定功能的一個小部分，常用的單元電路有放大電路、整流電路、振蕩電路、檢波電路、數字電路。數字電路中還包括的常用的邏輯電路有：與門、或門、非門、及組合起來的計數電路、觸發器、加減運算器等。提高單元電路的設計精度，能夠提高電子電路整體的精度。

2 單元電路的設計步驟

2.1 明確任務

再設計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標，再通過計算電壓需要放大的倍數、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執行流程圖，通過設計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數的精度，在提高設計電路的可靠性、穩定性的前提下，盡量簡化設計電路。

2.2 參數計算

計算參數是設計電路必須要進行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標需要達到的要求，計算參數需要電子技術的相關知識，單元電路的設計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數，同一個電路，可能有很多數據，所以要正確的選擇數據，注意方法。

2.3 繪制電路圖

電路設計時，需要將單元電路與整機電路相連，設計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠導通，實現預定功能。例如，設計單元電路間的級聯時，各單元電路設計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標記。

其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當的說明，如符號的標注、阻值等。

最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應為水平或者垂直，除非應對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現交叉，要將連接點用原點表示。

3 幾種典型單元電路的設計方法

電子電路設計中，單元電路一定要設計合理，否則將會影響整個電路的聯通，所以，電氣工程師在設計電路時，應該更謹慎的致力于單元電路的設計。

3.1 對于線性集成運放組成的穩壓電源的設計

穩壓電源的設計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進行整流，然后經過濾波電路，成為穩壓電路。設計單元電路時，串聯反饋式穩壓電路可分為幾個部分，調整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。

3.2 單元電路之間的級聯設計

單元電路設計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復雜，需要對每個單元電路的信號進行詳細的分析，來確定電路時序。

3.3 對于運算放大器電路的設計

運算放大電路在電路設計中十分常用，它能夠與反饋網絡連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數的單元電路。運放電路的設計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應功能的芯片構成，設計時對各種參數都要整體權衡，不能盲目的追求某個指標的先進。其中，要引起重視的是，應在消震引腳間接入適當的電容消振盡量避免兩級以上的放大級相連。

4 結束語

電子電路種類繁多，其中涉及的理論和技巧也比較多，所以，為實現某種功能，有很多設計方法。隨著集成電路的迅猛發展，很多新型元器件層出不窮，使電子設計又出現了新的格局。要求工程師在設計時，能夠漸漸地脫離復雜繁多的單元電路，更多的利用集成的電路芯片，同時，還要求設計者深入了解集成芯片的功能，以及單元電路的連接，實現集成電路與單元電路的合理的連接，進而簡化總體的電路設計。

參考文獻

[1]李妙長.淺談電子技術中單元電路的設計[J].中國校外教育（基教版），2012（05）：12-16.

[2]索靜，劉杰.電子技術中單元電路的設計方法研究[J].數字技術與應用，2011（11）：21-25.

[3]雷時榮.電子技術中單元電路的設計方法[J].電子世界，2011（11）：04-09.

第6篇：電子電路設計與應用范文

【關鍵詞】EDA；電子系統；CPLD/FPGA；VHDL

1.引言

電子設計自動化（Electronic Design Aut-omation）的縮寫即是EDA。EDA技術是把計算機技術應用在電子設計過程的一門技術，從而實現了電子設計的自動化進行，現今EDA技術已經廣泛用于電子電路的設計仿真以及集成電路版圖設計、印刷電路板的設計和可編程器件的編程等工作中。EDA技術是一門綜合的學科，它代表了未來電子設計技術的發展方向，打破了軟硬件之間的隔閡。

我們依據計算機輔助技術介入程度的不同，將電子系統設計分為以下三類：

1.1 人工的設計方法

此種設計方法從提出方案到驗證方案等等均需要由人工來完成，并且方案的驗證必須搭建實際的電路來完成驗證。這種人工的設計方法缺陷在于：開銷特別大，但是效率卻極低，并且周期比較長，還有一點就是現在的產品不是單單靠人工就能夠完成的。

1.2 計算機輔助設計CAD

1970年以來，計算機開始被應用于Ic版圖設計以及PCB布局布線，后來發展為可對電路功能和結構進行設計，并且在原來的基礎上增添了邏輯仿真、自動布局布線等等的功能。可以這么說CAD技術的應用取得了可喜的成果。但我們也不能過于樂觀，因為各種各樣的軟件層出不窮，每一種設計軟件只能夠解決一部分的問題，這就造成了軟件不能完全脫離人去設計，智能化程度不能夠滿足人們的需求。

1.3 EDA電子設計自動化

1990年以后是EDA時代的到來。伴隨著電子計算機的不斷發展，計算機系統被廣泛的應用于電子產品的設計和電子產品的測試以及電子產品的制造等各環節當中。由于電子產品的性能不斷提高以及精密度的增加，產品的更新所需要的時間越來越短。相應的，電子產品的設計和電子產品的測試以及電子產品的制造也必須跟上更新的步伐。同時EDA也是CAD向前發展的必然產物，是電子設計的核心內容。

2.EDA的基本特征

作為現今社會電子設計最前沿的技術，電子設計工程師可以通過EDA從協議、算法等等開始對電子系統進行設計，這樣可以使計算機完成大量的工作，并實現了從電路設計以及性能分析至設計出PCB版圖整個過程完全在計算機上實現自動化處理。EDA設計工程師采用從系統設計入手，對功能方框圖進行劃分以及對結構進行設計。設計工程師對系統硬件功能的完成需要依靠EDA軟件和硬件描述語言。

另一方面，電子設計的仿真和調試是在高層次上進行完成的，這樣做的好處是方便在初期發現一些錯誤，主要是結構設計上的，這樣可以有效地減少設計資源的浪費，同時避免了做大量的邏輯功能仿真工作，使設計能夠取得一次性成功。又由于電子產品日趨復雜，集成度又顯著提高，現存的中小型規模的集成電路已經不能夠滿足我們的要求，這就導致了電子電路設計由小規模芯片轉向了大規模甚至超大規模芯片，產生了具有高集成度和低功耗等功能的可編程ASIC器件。

3.EDA的應用

隨著EDA技術的迅猛發展，EDA技術主要在以下兩個方面發揮了巨大作用。首先，在科研方面的應用：

主要是應用仿真工具，比如PSPICE、VHDL等，利用這些工具進行電路的設計以及電路的仿真；還用虛擬儀器對產品進行測試；在儀器中應用CPLD/FPGA器件；從事一些ASIC或者PCB的設計等等，總之EDA技術在科研方面獲得了廣泛的應用。取得了顯著地經濟和社會效益。其次，在教學方面的應用：可以這么說幾乎設置有電子信息這個專業的院校，無論理工科還是文科類的高校，幾乎都設有EDA的課程，設置這門課程的目的在于，讓同學們了解EDA的原理，能夠學會利用HDL對系統邏輯進行描述，同時掌握用其進行仿真實驗的操作方法，達到無論是做畢業設計還是以后參加了工作，都能夠進行簡單的設計。為此我國每2年舉辦一次大學生電子設計的競賽，這也是在考察學生的EDA技術水平，可以這么說，EDA技術已經是電子領域里不可或缺的一門技術。

4.EDA的常用軟件

EDA軟件很多，大體上分為PCB設計軟件、IC設計、電路設計以及仿真工具等，下面簡單介紹在我國應用比較多的幾個軟件。

4.1 電子電路設計以及仿真工具

電子電路設計以及仿真工具有：SPICE、EWB等等。

（1）SPICE工具是由美國加州大學研發出的電路分析軟件，由于其廣泛的被使用，同時功能足夠強大，被認為是國際上對電子電路性能模擬的一個標準，具有文本輸入和電路原理圖的圖形輸入兩種功能。

（2）EWB工具是加拿大Interactive Image Technologic Ltd公司研發的電子電路仿真工具。這款軟件可以提供多種類型的虛擬儀器，可以像操作實際儀器一樣對其進行操作。并且軟件可以提供的元器件種類繁多，器件比較齊全，它在功能上模仿了SPICE，但是沒有SPICE那么多的分析功能。

4.2 PCB設計軟件

PCB設計軟件包括Protel、Cadence PSD、OrCAD、PowerPCB等等，其中Protel在我國應用最廣泛，它是由澳大利亞Protel Technology公司研發的電路板設計軟件。許多理工類高校都設有這么課程，而且電路公司幾乎沒有一個不使用它的，它能夠全方位的對電路進行設計，并且Protel具有易于使用、界面友好等優點，電路設計和PCB設計是其最有代表性的功能。

5.EDA的發展前景

21世紀后，大規模的FPGA、CPLD器件的涌出，使得EDA軟件持續更新，EDA技術取得了更大的發展。如果想參與世界范圍電子市場的競爭，提高競爭能力，那么EDA技術是需要熟練掌握的，只有這樣電子企業才能夠生存和發展下去。

參考文獻

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[2]顧青華.談電子EDA技術的應用與發展[J].信息與電腦（理論版），2010（08）.

第7篇：電子電路設計與應用范文

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

第8篇：電子電路設計與應用范文

電子系統的種類較多，從總體上可分為模擬系統、數字系統和模/數混合系統三大類。在數字系統中，又可分為以標準數字集成電路(如TTL、CMOS器件)為核心的電子系統以及以MPU、MCU、PLD、ASIC為核心的電子系統。在模/數混合系統中，以SOC為核心的電子系統發展最為迅猛。以模擬器件為核心的電子系統是基本的，該設計環節對于學生鞏固及應用已學電子技術理論和基本技能，進一步提高實際工作能力和培養創新能力具有不可替代的作用。

一、電子系統設計的基本原則

電子電路系統設計時應遵循以下幾個基本原則:

(1)滿足系統功能和性能指標要求，這是電子電路系統設計時必須滿足的基本條件。

(2)電路優化。在滿足功能和性能要求的情況下，通過優化的簡單電路系統既經濟又可靠。

(3)電磁兼容性好。電磁兼容性是現代電子電路系統應具備的基本特性。

(4)可靠性高。電子電路系統的可靠性要求與系統的實際用途、使用環境等因素有關。

(5)系統集成度高。最大限度地提高集成度，是電子電路系統設計應當遵循的一個重要原則。

(6)調試簡單方便。

(7)生產工藝簡單。生產工藝是電子電路系統設計者應當考慮的一個主要問題，無論是批量產品還是樣品，生產工藝對電路的制作與調試都是相當重要的一個環節。

(8)操作簡便、性價比高。

二、電子系統的設計方法根據電子系統的功能和結構上的層次性，通常有如下三種設計方法。

1.自頂向下的設計方法這種設計方法就是設計者根據原始設計指標或用戶需求，從整體上規劃整個系統的功能和性能，然后對系統進行劃分，分解為規模較小、功能較簡單且相對獨立的子系統，并確定它們之間的相互關系。這種劃分過程可以不斷進行下去，直到劃分得到的單元可以映射到物理實現，實現可以是具體的部件、電路和元件，也可以是VLSI的芯片版圖。

2.自底向上的設計方法

這種設計方法就是設計者根據要實現系統的各個功能的要求，首先從現有的可用的元件中選出最合適的，設計成一個個的部件，當一個部件不能直接實現系統的某個功能時，需設計出由多個部件組成的子系統去實現該功能，上述過程一直進行到系統所要求的全部功能都實現為止。該方法的優點是可以繼承使用經過驗證的、成熟的部件與子系統，從而可以實現設計重用，減少設計的重復勞動，提高設計生產率。其缺點是設計過程中設計人員的思想受限于現成可用的元件，故不容易實現系統化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設計。

3.以自頂向下方法為主導結合使用自底向上的設計方法

隨著SOC(單芯片系統)的出現，為了實現設計重用以及對系統進行模塊化測試，通常采用以自頂向下方法為主導，并結合使用自底向上的方法，這樣既能保證實現系統化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設計，又能充分利用IP核，減少設計的重復勞動，提高設計生產率，因而得到普遍采用。

三、基于模擬器件的電子系統設計流程

基于模擬器件的電子系統設計的流程如圖1所示。模擬電路種類較多導致系統的設計步驟將有所差異，流程圖中的環節應隨設計的實際作調整或交叉進行、重復。

1.明確設計任務

該階段是對系統的設計任務進行具體的分析，充分了解系統的性能、指標、內容及要求，掌握系統的基本特征，以便明確系統應完成的任務。

2.總體方案選擇

該階段針對所提出的任務、要求和條件，從全局著眼，用具有一定功能的若干單元電路構成一個整體，來實現系統的各項性能。通常符合要求的總體方案不止一個，設計者應當針對任務、要求和條件，查閱有關資料，廣開思路，提出若干種不同的方案，然后逐一分析每一個方案的可行性和優缺點，再加以比較，擇優選用。

3.單元電路設計

在確定總體方案后，便可以畫出詳細框圖，設計單元電路。設計單元電路的一般方法和思路如下:

(1)根據設計要求和已選定的總體方案的原理框圖，明確對各單元電路的要求，必要時應詳細擬定出主要單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，以簡化電路結構、降低成本。

(2)擬定出各單元電路的要求后，應全面檢查一遍，確定無誤后方可按一定的順序分別設計各單元電路。

(3)選擇單元電路的結構形式。最簡單的辦法是從以往學過的和了解的各種電路中選擇一個合適的電路，但一般情況下，應查閱有關資料，以豐富知識、開闊眼界，從而找到適合的電路。具體設計時，在符合設計要求的電路基礎上適當改進或進行創造性的設計。

4.計算和調整參數

電路設計中參數的計算方法主要在于正確運用課程中已經學過的分析方法，搞清電路原理，靈活運用計算公式。對于一般情況，計算參數應注意以下幾點:①各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應在允許范圍內，并留有適當裕量;②對于環境溫度、交流電網電壓等工作條件應按最不利的情況考慮;③對于元器件的極限參數必須留有足夠的裕量，一般按額定值的1．5倍左右考慮;④電阻、電容的參數應選計算值附近的標稱值;⑤在保證電路達到功能指標的前提下，應盡量減少所用元器件的品種、價格、體積、數量等。

5.元器件的選擇

從某種意義上講，電子電路設計就是選擇最合適的元器件，并把它們最好地組合起來。首先要根據具體問題和方案，考慮需要哪些元件、每個元件應該具有哪些功能和性能指標;其次所需的元件哪些實驗室有，哪些市場上能買到，價格如何，指導學生關心元器件的信息和新動向，多查資料。以下概括地說明設計中元器件的選擇思路。

(1)阻容元件的選擇。電阻和電容的種類很多，正確選擇電阻和電容很重要，不同電路對電阻和電容的性能要求也不一樣。設計是要根據電路的要求選擇性能和參數合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。

(2)分立元件的選擇。分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應管、光電管、晶閘管等，根據用途、參數等進行選擇。

(3)集成電路的選擇。集成電路的品種很多，選用的方法一般是“先粗后細”，即先根據總體方案考慮應該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體的性能，最后根據供貨、價格等因素選用某種型號的集成電路。

6.審圖

在電路的設計過程中必然會有考慮不周的地方，各種計算也會出現誤差甚至錯誤，所以在畫出電路總圖后，要進行全面審查。審查時要注意先從全局出發檢查總體方案是否合適，各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適，再檢查各單元電路之間的電平、時序配合是否合適，電路圖中有無煩瑣可優化之處，接著根據電路圖中所標出的各元器件的型號、參數等驗算是否能達到性能指標，有無恰當的裕量，同時需注意電路中各元件是否工作在額定值范圍內，以免實驗時損壞。

7.實驗檢測

一個電路的設計是一個復雜的過程，在這個過程中需要考慮很多的因素和問題，設計中難免會出一些差錯。實驗檢測是設計電子電路必不可少的環節，通過實驗檢測可以發現設計中存在的問題，通過解決實驗中所發現的問題，逐步完善設計，最終達到設計目標。在實驗中所需要檢測的內容主要有:各元件的性能和質量、各單元電路的功能和主要指標、各個接口電路的功效、總體電路的功能等。

四、電子電路的安裝和調試

電子電路的安裝和調試在電子工程技術中占有重要的地位。它是把理論付諸實踐的過程，是把人們的主觀設想轉變為電路和電子設備的過程，是把設計轉化為產品的過程。任何一個好的設計方案都是經過安裝、調試和多次修改才形成的。安裝主要涉及到結構布局、元器件的安排布置、線路的走向及連接等問題。電子電路系統的調試是電子電路設計中的重要內容，它包括電子電路的測試和調整兩個方面。測試是對已經安裝完成的電路進行參數及工作狀態的測量，調整是在測試的基礎上對電路元器件的參數進行必要的調整，使電路的各項性能指標達到設計要求。電子電路的調試通常有兩種方法，其一是分塊調試法，這是采用邊安裝邊調試的方法，其二是統一調試法，即在整個電路系統安裝完成之后，進行一次性的統一調試。以上兩種方法的調試步驟基本一致，具體有:通電前的檢查，主要內容是檢查元器件、檢查連線、檢查電源進線;通電檢查;靜態調試;動態調試。例如，對于數字電路的動態調試，一般先調整好振蕩電路，以便為整個電路提供時鐘信號，然后再分別調整控制電路、信號處理電路、輸入輸出電路及各種執行機構，在調試過程中要注意各部分的邏輯關系和時序關系，應對照設計時的時序圖，檢查各點的波形是否正常。對于調試過程中出現的故障，常用的診斷方法有直接觀察法、靜態工作點測量法、信號尋跡法、對比法、元件替換法、旁路法、短路法、斷路法、電子干擾的抑制措施等。

第9篇：電子電路設計與應用范文

[摘要]EDA仿真技術在教育領域的應用，帶來一場深刻的教學改革，這一技術的產生必將沖擊著傳統的實驗教學模式。本文闡述了EDA技術、MultiSim軟件，及其在電子技術實驗教學的應用。

[關鍵詞]EDA 電子技術 MultiSim 實驗教學應用

一、概述

EDA（Electronic Design Automation）是指以計算機為工作平臺，融合應用電子技術、計算機技術、智能化技術最新成果而研制成功的電子CAD通用軟件包。主要能輔助進行三方面的設計工作，既IC設計、電子電路設計和PCB設計。EDA技術經過了三個階段的發展。從70年代的（CAD）階段和80年代的（CAE）階段，到90年代的電子系統設計自動化（EDA）階段。EDA技術代表了當今電子設計技術的最新發展方向。它不僅為電子技術設計人員提供了“自頂向下”的設計理念，同時也為教學提供了一個極為便捷的、科學的實驗教學平臺。電工電子類專業課程中的電工基礎、模擬電子技術、數字電子技術都可以通過EDA仿真軟件，進行電路圖的繪制、設計、仿真試驗和分析。應該說將EDA仿真軟件應用到電工、電子類專業的教學中是一種教學手段的創新，也是提高教學質量的優選方法。

隨著電子設計自動化（EDA）技術的發展，開創了利用“虛擬儀器”“虛擬器件”在計算機上進行電子電路設計和實驗的新方法。目前，在這類仿真軟件中，“虛擬電子實驗臺”——MultiSim較為優秀，其應用逐步得到推廣。這種新型的虛擬電子實驗技術，在創建實驗電路時，元器件和測試儀器均可以直接從屏幕圖形中選取，而且軟件中的測試儀器的圖形與實物外形基本相似。利用MultiSim仿真軟件進行電工電子技術實驗教學，不僅可以彌補實驗儀器、元器件短缺以及規格不符合要求等因素，還能利用軟件中提供的各種分析方法，幫助學生更快、更好地掌握教學內容，加深對概念、原理的理解，并能熟悉常用的電工電子儀器的測量方法，進一步培養學生的綜合能力和創新能力。

二、EDA仿真軟件

電工、電子類專業的教學目的就是要求學生掌握各類電工、電子器件的類型、電路圖的讀圖和繪制以及電路的工作原理，并能掌握分析電路的方法。EDA仿真軟件恰到好處的適合電工、電子類專業的教學環節和目的。其功能如下：

1.EDA仿真軟件建立了各類元件設計數據庫模塊。它包括：電源庫、基本元器件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬集成器件庫、TTL數字器件庫、CMOS器件庫、其它數字器件庫，混合器件庫、指示器件庫、混雜器件庫、射頻器件庫、機電類器件庫等。豐富的元器件庫為學生了解各類電工、電子元器件鋪墊了堅實的基礎，也可以通過元器件庫了解到各種器件的性能及參數，并能為創新設計提供了用之不盡且無任何經濟負擔的試驗元件。

2.EDA仿真軟件能夠進行元器件創建和編輯。可以對自主研發的新器件編輯、修改和創建新的元器件。這一功能為學生的獨立創新提供了較好的技術平臺。因此充分利用EDA技術教學，是提高學生創新思維教學的好手段。

3.EDA仿真軟件具有電路原理圖的設計輸入子模塊。通過這一功能可以完成各類元器件構成的電路原理圖。通過原理圖的設計可以幫助學生理解原理圖的結構及各級電路之間的關系，對學生讀圖和識圖起到事半功倍的作用。

4.EDA仿真軟件的綜合仿真模塊配置了如萬用表、電流表、電壓表、函數信號發生器、示波器、功率表、掃頻儀、字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀、失真分析儀、頻譜分析儀等儀器儀表。它們為各類模擬電路提供仿真的動態電壓、電流參數及波形分析圖。對數字邏輯電路可以測試門電路的真值表及分析門電路的時間波形圖。

MultiSIM是一種形象化的EDA仿真軟件。利用MultiSIM仿真軟件制作的多媒體教學資料，不僅有利于提高電子專業的教學效果，更有利于學生對電子專業技能的掌握。充分利用MultiSIM等軟件平臺豐富的現有資源，直接在計算機上構建電路，是進行仿真實驗最方便快捷和富有成效的路徑。大大提高了課堂教學的效率，使課堂教學內容變得更加充實，把課堂教學以教師講授為主的模式，改為了師生互動，使學生從被動接受轉變成了主動學習。

Multisim可以進行直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、直流掃描分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、傳輸函數分析、極點—零點分析等。分析結果以數值或波形直觀地顯示出來，為學生對電路的分析提供了豐富直觀的逼真數據，使其得出的結論更加滿足理論值論證和接近實踐性。

三、EDA仿真軟件在實驗教學中的應用舉例

1.RLC串聯電路的響應與狀態軌跡觀測（電工電路仿真實驗）

二階RLC串聯電路在電工電路中較為常見，但用傳統的方法講授、觀測該電路的響應過程是比較抽象、復雜的，而使用Multisim對其過渡過程進行仿真分析，就可以很方便地研究其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀態下的響應曲線和狀態軌跡。

2.晶體管輸出特性曲線測試（電子電路仿真實驗）

晶體管輸出特性曲線是描述晶體管各極電流與各極電壓關系的曲線，對于了解晶體管性能和晶體管電路分析是非常有用的。傳統的晶體管輸出特性曲線測試實驗，比較繁瑣，現利用MultiSim強大的仿真分析、數據后期處理功能，則可以方便、快捷地測繪出晶體管輸出特性曲線。

四、總結

EDA技術是將計算機技術應用于電子電路設計過程的一門嶄新技術，它在教學領域的應用必將給電子專業課程的教學帶來革命性的變化。無論從教學還是從實用的角度去考慮，它都是一個最體現以人為本、體現能力本位的新型的教學技術。無論從課堂教學還是從實驗教學去應用，它都將更好地激發學生的創新意識和探索精神。通過EDA仿真軟件的應用，可以幫助學生了解電子儀器的作用，深入理解電子測量的方法，掌握測量的技術要領。MultiSIM仿真軟件不同于其他仿真軟件，儀器和元件基本上不需要設置參數，軟件本身也不提供設置參數功能，屬于理想的模型。這樣的設計降低了作為一個高級仿真軟件的部分功能，同時帶來了使用方便，使得實驗教學更加形象和豐富。

參考文獻：

[1]Interactive Image Technology Ltd，Multisim V7 User Guide [M].Canada.

[2]鄭步生，吳渭.Multisim2001電路設計及仿真入門與應用[M].電子工業出版社.

[3]康光華.電子技術基礎（模擬部分）.高等教育出版社.