導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路設(shè)計的步驟，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；Multisim ；仿真

0 引言

組合邏輯電路是指在任何時刻，輸出狀態(tài)只決定于同一時刻各輸入狀態(tài)的組合，而與電路以前狀態(tài)無關(guān)，而與其他時間的狀態(tài)無關(guān)。組合邏輯電路的分析和設(shè)計是數(shù)字電路中一個重要組成部分[1]，對于初學(xué)者和大多數(shù)電子設(shè)計人員來說，掌握了一定的基本分析和設(shè)計方法后，設(shè)計出來的結(jié)果仍然不夠理想，特別是經(jīng)過實際焊接電路或在面包板上搭接電路，再用儀表和分析儀器來分析判斷結(jié)果后，設(shè)計達不到要求，就要重新設(shè)計，反反復(fù)復(fù)不但費時費力，浪費材料，而且在搭接電路過程中由于焊接而帶來的虛焊、漏焊等接觸不良現(xiàn)象，可能引發(fā)一系列電路問題，這些都極大的消弱設(shè)計者的積極性。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和電路設(shè)計仿真軟件不斷出現(xiàn)，運用電路設(shè)計仿真軟件設(shè)計電路，是提高組合邏輯電路設(shè)計水平和設(shè)計能力的有效方法[2]。

Multisim軟件是加拿大Interactive Image Technologies

公司（圖像交互技術(shù)公司，簡稱IIT公司）在1998年推出EWB5.0

（Electronic Workbench，稱為“虛擬電子實驗室”）的基礎(chǔ)上推出的一款更高版本的電路設(shè)計與仿真軟件[3-4]。將Multisim軟件應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)和科研中，可以使組合邏輯電路的分析和設(shè)計變得簡潔、方便，有利于更好更快的達到組合邏輯電路的分析和設(shè)計的目的。

因此本文利用四輸入表決電路設(shè)計來對比傳統(tǒng)設(shè)計方法和Multisim軟件設(shè)計方法過程。

1 傳統(tǒng)組合邏輯電路設(shè)計

傳統(tǒng)組合邏輯電路設(shè)計一般步驟為：分析任務(wù)要求列出真值表，通過真值表求出邏輯表達式并根據(jù)器件化簡，畫出邏輯電路圖，最后根據(jù)邏輯電路圖構(gòu)建實驗電路驗證結(jié)果。邏輯化簡是組合邏輯設(shè)計的關(guān)鍵步驟之一，為了使電路簡單、使用器件少，要求邏輯表達式盡可能簡化。但是考慮電路選取器件、穩(wěn)定可靠等要求，最簡化設(shè)計往往不是最終的邏輯表達式[5]。下面就以設(shè)計四輸入表決電路為例來分析組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟過程。

2.1 四輸入表決電路分析

現(xiàn)在有四輸入表決電路如圖1所示，這一電路具有怎樣的功能呢？邏輯轉(zhuǎn)換儀提供了八個輸入和一個輸出端，我們將待分析電路連到邏輯轉(zhuǎn)換

儀的輸入和輸出端上，如圖3所示，按下按鈕①，可以將待分析電路轉(zhuǎn)換為真值表，此時可以接著按下按鈕②或③，將會把真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達式。利用此方法在分析組合邏輯電路時，可以省去復(fù)雜的邏輯計算，使得分析復(fù)雜組合邏輯電路變得更加簡單。

2.2 四輸入表決電路設(shè)計

最后，需要驗證邏輯電路設(shè)計，我們可以直接在Multisim

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在現(xiàn)今的市場經(jīng)濟環(huán)境下，任何的消費者都是追求性價比最大的原則。在使用一些電子元件的時候，一方面要注意產(chǎn)品的質(zhì)量，同時還要在選擇產(chǎn)品元件的時候注意價格因素，在價格和質(zhì)量之間找到一個完美的結(jié)合點，這樣的產(chǎn)品才是最受歡迎的和市場競爭力高的產(chǎn)品。

2電子電路設(shè)計的基本步驟

電子電路設(shè)計的基本步驟的了解也是進行電子電路調(diào)試的一個重要的環(huán)節(jié)，這樣的話在調(diào)試的過程中間，我們也可以利用設(shè)計的步驟進行相反的推演。

2.1分析設(shè)計課題，明確功能要求

在看到設(shè)計的課題的時候，我們應(yīng)該認真的研究課題，找到課題的重心，和中心，然后對課題進行深入的研究，確定課題的每個方面，考慮到每個細節(jié)，最后確定設(shè)計的電路的功能，所需要的元件，各個元件的功能，制造出顧客滿意的電子電路。

2.2確定核心功能器件和總體設(shè)計方案

在明確設(shè)計課題的思路之后，對課題的設(shè)計的電子電路有一個明確的定位，根據(jù)設(shè)計的電子電路的具體功能有了具體的了解，我們才好確定所需要的功能器件，再采購功能器件，最后設(shè)計一整套的設(shè)計方案，當(dāng)然方案的設(shè)計最好多設(shè)計幾套，畢竟方案是理論的產(chǎn)物，現(xiàn)實的需要中可能會出現(xiàn)偏差，這也是有備無患，況且也可以在這些方案中間選擇一個最優(yōu)的方案實施。

2.3功能單元電路的設(shè)計與選擇

在設(shè)計功能單元電路的時候，我們要明確對各個單元的電路的要求，針對這些具體的要求在制定出準確的指標參數(shù)。選擇各個單元的功能的時候我們要注意的是不是單純的選擇，還要根據(jù)這個元件的連接的各個元件之間的配合來選擇這樣的單元電路的設(shè)計才是符合整體性的要求，設(shè)計出來的電路不是單純的零件的組合，而是各個零件的相互的配合，最后形成的一個有機的結(jié)合體。

2.4初步形成整體設(shè)計

在完成以上步驟的前提之下，就要形成一個相對完整的設(shè)計方案，這個方案要求是考慮到各個方面的因素，不會出現(xiàn)低級的錯誤，加上加工整理形成一個電路設(shè)計的雛形，建立一個宏觀的框架。

2.5電路試制

在電路圖的設(shè)計定稿之后，就可以進行電路的試制，制作出相應(yīng)的電路板，焊接相應(yīng)的電路元件，最后檢查相應(yīng)的元件是否完好，連接的是否緊密，安裝好之后還可以進行通電調(diào)試，看看是否需要優(yōu)化。

2.6電路的調(diào)試和定性

最后在以上的各個步驟完成之后，就要在制作的樣品中間進行測試調(diào)節(jié)，然后選出最好的電路設(shè)計，在這個過程中間首先是進行調(diào)試，對其中的問題進行檢查維修，在交友相關(guān)的部門試用，確定適合以后在定性生產(chǎn)，在調(diào)試定性的過程中間我們要詳細的記錄下來各種數(shù)據(jù)。本文來自于《電子科技》雜志。電子科技雜志簡介詳見

3調(diào)試儀器的介紹

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關(guān)鍵詞：電子電路；單元電路；設(shè)計方法

1 前言

在我國，電子技術(shù)是隨著我國的改革開放發(fā)展起來的，雖然起步晚，但是當(dāng)今的發(fā)展也在世界發(fā)展水平之列。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電子技術(shù)從電路的設(shè)計和應(yīng)用的領(lǐng)域都發(fā)生了翻天覆地的改變，應(yīng)用范圍越來越廣，對于我國的電子電路的工程師和設(shè)計人員來說，合理的設(shè)計出一個符合要求的完整的電路圖是非常重要的。

2 電子技術(shù)和單元電路的概念

所謂的電子技術(shù)，就是在我們解決實際的電路問題時，電路工程師根據(jù)電子學(xué)的原理，將電子的某種特性設(shè)計在一個實際的電子器件上的一門新興的技術(shù)。電子技術(shù)主要分為電子信息技術(shù)和電子電路技術(shù)兩大類。在電子信息技術(shù)中，從前只有電子模擬技術(shù)，但是最近幾年又新發(fā)展出一門數(shù)字電子技術(shù)，后者處理電路的能力更強，因此，成為現(xiàn)今社會電子技術(shù)的主流。在電子電路中，組成電子電路系統(tǒng)的一個主要部分就是我們要分析的單元電路。單元電路很復(fù)雜，對電子工程師要求的技術(shù)嚴格，為了將電子電路設(shè)計的水平不斷的進行提高，我們電子工程師就要對單元電路進行設(shè)計的研究，通過這些來增加單元電路的經(jīng)驗。

3 單元電路的設(shè)計步驟和方法

3.1 單元電路的設(shè)計步驟

在傳統(tǒng)的電路設(shè)計時，一般的步驟有三步。單元電路在設(shè)計上也一樣，都是明確設(shè)計任務(wù)、計算單元電路的參數(shù)以及畫出最后的單元電路圖。

在單元電路設(shè)計前，一定要明確設(shè)計的目的和任務(wù)。主要考慮的是設(shè)計出的單元電路的性能，在單元電路設(shè)計時，我們要將電壓、電阻、電流設(shè)計為最佳的狀態(tài)，以使設(shè)計出的單元電路的性能達到最好，當(dāng)然，在設(shè)計時，還要考慮到設(shè)計出的電路體積要小，成本要低，結(jié)構(gòu)要簡單，方便使用和維護、

在計算單元電路參數(shù)時，我們一定要運用我們電子工程師的專業(yè)知識，將設(shè)計的參數(shù)計算準確，保證設(shè)計出的單元電路功能達到預(yù)期的目標。舉例說明，當(dāng)我們在設(shè)計單元電路中的放大器電路時，我們一定要計算準確電阻值及其放大的倍率，這樣才能保證放大器電路正常的工作。在參數(shù)計算時，我們要計算不止一次，將計算的結(jié)果進行比較，在誤差范圍內(nèi)才能使用。

在單元電路設(shè)計參數(shù)計算出來后，接下來就是畫單元電路圖。畫出完整的單元電路圖主要是讓我們能總體的了解單元電路和整機電路間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)換。在畫單元電路圖時，要確保所畫的電路圖簡單、明了、準確。盡可能的將電路圖畫在一張圖紙上，這樣方便電子工程師檢查其中的問題和錯誤，單元電路的主要部分要在圖紙上標明，有必要的還要畫出主要部件的詳細電路圖。

3.2 單元電子電路的設(shè)計方法

前面詳細的講解到單元電路的設(shè)計步驟，這都是為單元電路的設(shè)計方法做準備，一個單元電子電路正常運行與否，根本還要看單元電路的設(shè)計是否合理，因此單元電子電路的設(shè)計方法尤為重要。下面主要講三種實際生產(chǎn)中常用的設(shè)計方法。

第一種就是線性的集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法，在穩(wěn)流網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)壓電源中的電壓變壓器只有通過輸入電壓才能借助濾波網(wǎng)絡(luò)進入最后的穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)中去，因此，在電子工程師設(shè)計電路時，要將電流的短路保護考慮在內(nèi)，防止負載的電流超過額定電流，對電路產(chǎn)生損害，一般的穩(wěn)壓電路都是串聯(lián)式，因此在設(shè)計時，要將負載區(qū)的紋波系數(shù)降低，保證電路的穩(wěn)壓效果，帶動負載一定不能選用直流電，防止出現(xiàn)短路。

第二種就是單元電路的級聯(lián)設(shè)計方法。在將各個分單元的電路設(shè)計好后，就要設(shè)計他們之間的級聯(lián)圖了，一些涉及的是模擬電路的聯(lián)系，一些是數(shù)字電路的聯(lián)系，更多的是兩者結(jié)合的綜合電路，這些電路總體是要提高電路的放大倍數(shù)和提高其負載能力，因此，我們設(shè)計時要綜合考慮對電路進行匹配設(shè)計。在耦合信號的設(shè)計中，要考慮不同耦合種類的相互影響，對電路進行最優(yōu)設(shè)計。對于電路中的時序配合，要總體的先對系統(tǒng)進行分析，確定電路系統(tǒng)的時序，在按照最簡原則進行設(shè)計。

第三種就是對電路中的放大器的設(shè)計。放大器在電路中的作用主要是放大電路中的單元倍數(shù)，加強電路中某個模塊的功能。放大器要考慮的因素主要是電源的單、雙供電，電源的最優(yōu)電流，最佳輸入和輸出電壓等，在放大器設(shè)計中，一定要處理好各個參數(shù)的關(guān)系，在設(shè)計中要避免出現(xiàn)兩級以上的放大級別，減少出現(xiàn)的消振問題。

4 結(jié)語

現(xiàn)在的電路中的單元電路種類很多，因此在設(shè)計方法上會有很多版本，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路逐漸成為電子市場的新寵，并且已經(jīng)形成集成電路的新興器件，這對電路的單元電路設(shè)計要求提出了更加嚴格的要求。這就需要我們電子工程師在電路的設(shè)計上要積極地積累設(shè)計經(jīng)驗，參考國外的先進技術(shù)，將我國的電子設(shè)計推向一個新的臺階。

[參考文獻]

[1]徐雷.關(guān)于電子技術(shù)單元電路的級聯(lián)問題[J].電子制作，2013，（9）：17-19.

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1.1明確任務(wù)

再設(shè)計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務(wù)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(shù)、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執(zhí)行流程圖，通過設(shè)計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數(shù)的精度，在提高設(shè)計電路的可靠性、穩(wěn)定性的前提下，盡量簡化設(shè)計電路。

1.2參數(shù)計算

計算參數(shù)是設(shè)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(shù)需要電子技術(shù)的相關(guān)知識，單元電路的設(shè)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(shù)，同一個電路，可能有很多數(shù)據(jù)，所以要正確的選擇數(shù)據(jù)，注意方法。

1.3繪制電路圖

電路設(shè)計時，需要將單元電路與整機電路相連，設(shè)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?qū)?，實現(xiàn)預(yù)定功能。例如，設(shè)計單元電路間的級聯(lián)時，各單元電路設(shè)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(guān)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(yīng)，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(dāng)?shù)恼f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(yīng)為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應(yīng)為水平或者垂直，除非應(yīng)對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現(xiàn)交叉，要將連接點用原點表示。

2幾種典型單元電路的設(shè)計方法

電子電路設(shè)計中，單元電路一定要設(shè)計合理，否則將會影響整個電路的聯(lián)通，所以，電氣工程師在設(shè)計電路時，應(yīng)該更謹慎的致力于單元電路的設(shè)計。

2.1對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計

穩(wěn)壓電源的設(shè)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(jīng)過濾波電路，成為穩(wěn)壓電路。設(shè)計單元電路時，串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路可分為幾個部分，調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設(shè)計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。

2.2單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計

單元電路設(shè)計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯(lián)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(fù)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。

2.3對于運算放大器電路的設(shè)計

運算放大電路在電路設(shè)計中十分常用，它能夠與反饋網(wǎng)絡(luò)連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數(shù)的單元電路。運放電路的設(shè)計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應(yīng)功能的芯片構(gòu)成，設(shè)計時對各種參數(shù)都要整體權(quán)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(yīng)在消震引腳間接入適當(dāng)?shù)碾娙菹癖M量避免兩級以上的放大級相連。

3結(jié)束語

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1數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字集成電路設(shè)計課程為黑龍江大學(xué)集成電路專業(yè)學(xué)生本科階段的必修課。傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)課程可使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學(xué)方法有待改進。在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中，上課前，學(xué)生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內(nèi)容。課程開始后，教師需要把相應(yīng)理論知識、儀器操作和軟件使用等內(nèi)容一一講授清楚，在有限學(xué)時內(nèi)，更多的講授時間就壓縮了學(xué)生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。B.實驗課程內(nèi)容相對簡單。目前，黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，基本單元電路的設(shè)計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內(nèi)容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎(chǔ)門電路的仿真，學(xué)生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應(yīng)電路的網(wǎng)表，然后編寫對應(yīng)testbench文件并進行仿真驗證所寫電路網(wǎng)表功能的正確性。這類基礎(chǔ)實驗有利于學(xué)生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內(nèi)容相對簡單，對于學(xué)生設(shè)計綜合能力的進一步培養(yǎng)還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統(tǒng)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學(xué)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核形式一般為學(xué)生每次實驗課程中是否完成了幾項規(guī)定的實驗內(nèi)容，所有實驗內(nèi)容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內(nèi)容具有固定性和同一性，成績較好的學(xué)生快速完成實驗內(nèi)容后難于進一步進行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學(xué)生掌握實驗技能的梯度，也不利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新型思維進行設(shè)計實驗，阻礙了學(xué)生的實踐能力發(fā)展。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革探索

A.課堂翻轉(zhuǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師應(yīng)由專注“如何教”轉(zhuǎn)向研究學(xué)生“如何學(xué)”。在數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中，教師可根據(jù)本次課程的實驗內(nèi)容，在課程開始前一周將相應(yīng)的學(xué)習(xí)知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學(xué)生需要在共享平臺上進行課前學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)期間應(yīng)查閱相關(guān)參考資料，將簡單的知識點盡量通過自學(xué)解決，將重點難點問題標記出來，在課堂中與教師或?qū)W習(xí)小組交流、討論，并最終解決問題［2］。這種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式，強化了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識，提高了課堂時間利用率，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量［3］。B.實驗課程內(nèi)容和模式改革。實驗課程對學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況的檢驗和設(shè)計能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，因此，應(yīng)打破傳統(tǒng)實驗課程輔助理論課程開設(shè)的現(xiàn)狀，將數(shù)字集成電路設(shè)計課程實驗部分作為一門擁有獨立學(xué)分的必修課。實驗內(nèi)容應(yīng)具有基礎(chǔ)性、多樣性、創(chuàng)新性和完整性，確保學(xué)生在做好基礎(chǔ)性實驗后，切實提升創(chuàng)新性實驗?zāi)芰?。實驗?nèi)容中應(yīng)增加綜合電路設(shè)計題目所占比重。目前，實驗室擁有SEED－XDTKFPGA教學(xué)實驗平臺，擁有視頻顯示、LED顯示、數(shù)碼管等驗證設(shè)備，可開設(shè)多種實驗教學(xué)項目。學(xué)生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設(shè)計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結(jié)果全流程。應(yīng)充分利用SEED－XDTKFPGA教學(xué)實驗平臺的強大功能，將該平臺貫穿數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程始終，如:可增加數(shù)碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎(chǔ)實驗項目，獨立電路設(shè)計項目也應(yīng)利用該平臺進行開展。這對于提高學(xué)生的數(shù)字電路設(shè)計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發(fā)過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制，注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。應(yīng)建立課前學(xué)習(xí)考核制度，督促學(xué)生做好課前學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式若要在數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中達到好的效果，就必須建立適當(dāng)?shù)恼n前考核機制。可將學(xué)生課前學(xué)習(xí)時長和通過課前學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)知識的程度作為一項課程考核指標，考核分數(shù)計入最終實驗課程成績內(nèi)(占實驗總成績的20%)，進而督促學(xué)生必須做好課前學(xué)習(xí)。數(shù)字集成電路設(shè)計課程實驗部分的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計能力，因此，要注重實驗中創(chuàng)新性設(shè)計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得，改革后，實驗總成績應(yīng)為課前學(xué)習(xí)考核得分(20%)、每次完成實驗內(nèi)容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設(shè)計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設(shè)計實驗需要完成電路建模、電路網(wǎng)表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進行功能驗證等工作。教師可根據(jù)學(xué)生在設(shè)計過程中每一步驟的完成情況給出準確的評價分數(shù)，這樣可以較為細致地檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識和電路設(shè)計能力的掌握情況，而且獨立電路設(shè)計實驗分值占比較高，如果不能完成電路設(shè)計，則該門課程無法通過考核，可通過這種方式調(diào)動學(xué)生的積極性，加強學(xué)生的緊迫感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3結(jié)語

通過對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究，結(jié)合黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)課程現(xiàn)狀，探索了基于翻轉(zhuǎn)課堂的實驗教學(xué)方法。該方法根據(jù)目前實驗教學(xué)課程存在的問題，提出了課堂翻轉(zhuǎn)、完善課程考核機制和實驗內(nèi)容改革的方法，可以增強師生之間的交互性，增加學(xué)生動手實驗的時間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學(xué)生真正的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果，從而有效提升學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力和實踐能力。

參考文獻:

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)中的應(yīng)用［J］．實驗室研究與探索，2016，35(01):176－178.

［2］王偉.基于翻轉(zhuǎn)課堂的《土木工程材料》實驗教學(xué)研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

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關(guān)鍵詞：電子電路；設(shè)計；調(diào)試

在進行電子電路設(shè)計時，要在理論基礎(chǔ)上結(jié)合實踐，并且要通過調(diào)試使之更加完善。對于電子器件來說，電路設(shè)計的好不一定安裝出來會出現(xiàn)讓人滿意的效果，在實際執(zhí)行中總會有誤差出現(xiàn)，比如元器件的參數(shù)誤差、電阻阻值誤差等。所以在完成電路設(shè)計和安裝后必須對其進行調(diào)試，在每一次調(diào)試后對出現(xiàn)的問題進行改進和完善，這樣才能使最終設(shè)計出的電子器件滿足實際需求。

1 常用電子電路的設(shè)計方式

在生活中，總會有一些問題需要設(shè)計并實現(xiàn)電子電路來解決。在進行電子電路的方案設(shè)計時，需要在理論的基礎(chǔ)上結(jié)合實際情況，在種類繁多的電子元器件中選出合適的部件進行電路組裝，在組合的過程中要思考如何運用巧妙的方式使最終的成品既滿足實際的生產(chǎn)需求又滿足簡單、簡潔的原則。設(shè)計者要完成運行良好的器件必須具備扎實的理論基礎(chǔ)，同時還要有豐富的實踐經(jīng)驗和靈活的頭腦。除此之外，在設(shè)計過程中還要多查閱相干書籍使設(shè)計方案更加精準。

1.1 明確電子電路設(shè)計要求

在進行電子電路的設(shè)計時，要求設(shè)計者必須對產(chǎn)品的需求、目的、標準和性能指標做到心中有數(shù)。在確定器件參數(shù)時盡量做到精準，如果參數(shù)無法確定，那么在進行方案設(shè)定時必須根據(jù)實際情況留出一些富余量。設(shè)計者必須在進行方案設(shè)計前對實際情況作出調(diào)查，并且能夠針對具體問題作出詳細分析，在明確設(shè)計要求的前提下進行電子電路的方案設(shè)計。

1.2 總體設(shè)計方案的制定

在進行電子電路的設(shè)計時，首先要明確產(chǎn)品的性能要求和設(shè)計目的，設(shè)計者要根據(jù)這些基本信息，同時結(jié)合自身所掌握的的知識技能和參考資料提供的數(shù)據(jù)，最終制定出幾套備選的總體設(shè)計方案。要求所制定的總體方案要在滿足設(shè)計要求的前提下盡可能做到經(jīng)濟、簡便、科技水平高、多功能等。然后設(shè)計者要仔細分析每一套設(shè)計方案的優(yōu)點及缺點，綜合考慮各方面因素，經(jīng)過不斷對比和篩選后選擇幾套比較符合標準的方案，進而再通過實際的調(diào)查探究和咨詢確定一套最終方案。在進行方案設(shè)計時，要利用框圖來展示設(shè)計原理，不必非常詳細但要將已經(jīng)確定的部分展示出來。方案系統(tǒng)框圖要能顯示出設(shè)計要求和標準，各個部件的自身功能以及各器件之間的聯(lián)系。

1.3 各個單元的設(shè)計、器件及參數(shù)選取

⑴單元的設(shè)計。在進行單元設(shè)計之前，要參照已經(jīng)制定出的總體設(shè)計方案和器件的設(shè)計要求，認清器件需要完成的任務(wù)是什么以及各個器件之間是怎樣的關(guān)系。最好可以對主要單元的性能要求作出明確規(guī)定。如圖1所示，該電路就被分成了幾個小的單元分別進行設(shè)計。在進行具體單元設(shè)計時，可以參考其他的完善的電路，也可以更具自己的思路進行創(chuàng)新。但無論選擇哪種方式都必須在保證單元性能和要求的前提下進行。在具體操作過程中，可以多翻看一些相關(guān)資料，使自身思路更加開闊，使電路盡量簡單，最好具有經(jīng)濟節(jié)約的特性。

⑵參數(shù)確定。在進行電子電路設(shè)計時，總會用到很多參數(shù)，而這些參數(shù)是需要通過計算得到的。在計算之前必須對電路的工作原理了然于心，同時還要明確電路所要完成的具體功能，然后運用相關(guān)公式就能得到所需的參數(shù)數(shù)值。

2 常用電子電路的調(diào)試方式

電子電路在設(shè)計、安裝完成后必須進行進一步的調(diào)試才能使器件最終滿足總體的設(shè)計要求，它作為一項不可或缺的重要步驟，是理論與實踐相結(jié)合的必要途徑。要求調(diào)試者必須同時具備充足的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗。實際的調(diào)試過程一般可以分為以下幾步：

2.1 仔細檢查

要檢查電路的連接是否正確，比如電容極性是否正確、元器件的安裝位置是否正確、二、三級管連接是否正確、電源正負極連接是否正確、是否有接地線和焊接是否符合要求等。

2.2 通電檢測

在通電前，要先檢查所用電壓的數(shù)值大小和極性是否正確。在通電后要先觀測器件是否出現(xiàn)發(fā)熱、有異味或者冒煙現(xiàn)象，若有必須立刻斷電進行檢查，若無則可以繼續(xù)調(diào)試。

2.3 分塊調(diào)試

要將整體的電子電路按照不同功能分成不同的模塊，針對不同模塊分別進行調(diào)試。調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。在進行靜態(tài)調(diào)試時，對于模擬電路要檢測其靜態(tài)工作點以便查看電路的工作狀態(tài)是否正常；對于數(shù)字電路則要檢測各個輸入和輸出端口的電壓是否正常。在調(diào)試時要先進行靜態(tài)調(diào)試，一旦過關(guān)再進行下一步的動態(tài)調(diào)試。

2.4 聯(lián)機調(diào)試

在完成分塊調(diào)試后，可以將各個模塊聯(lián)接起來構(gòu)成整體進行聯(lián)機調(diào)試。進行聯(lián)機調(diào)試的主要目的是觀測實際的運行結(jié)果，將結(jié)果與設(shè)計的總目標、總要求和性能指標進行逐一對比。發(fā)現(xiàn)問題后進行改進，然后再測試。在經(jīng)過不斷調(diào)試后，電子電路將逐漸趨于完善進而達到總體的設(shè)計要求。

[參考文獻]

[1]余春平.淺析電子電路設(shè)計制作常用調(diào)試方法與步驟[J].時代報告（下半月），2012（6）：57-98.

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關(guān)鍵詞:電子電路設(shè)計；創(chuàng)新；路徑

科技的不斷進步和發(fā)展,電子產(chǎn)品逐漸的滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域,成為國家科技生產(chǎn)水平的主要組成因素,推動者計算機技術(shù)的不斷進步,成為國家發(fā)展的動力,為技術(shù)的全面進步提供必要的條件。但是現(xiàn)階段我國進行電子電路設(shè)計的過程中存在一定的問題,創(chuàng)新能力不足,自主知識產(chǎn)權(quán)意識較弱,造成整體發(fā)展水平出現(xiàn)滯后性,因此在今后的發(fā)展中需要對電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑進行分析,全面的掌握創(chuàng)新方法,保證電子電路自主研發(fā)能力的提升,促進我國科技水平的全面進步。

1電子電路設(shè)計概述

1.1電子電路設(shè)計的原則

電子電路設(shè)計需要遵循相關(guān)的原則,這樣才能更好地保證設(shè)計的科學(xué)性,首先需要對電子電路內(nèi)部的各項原件相互之間的關(guān)系進行全面的分析,掌握設(shè)計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及外部結(jié)構(gòu),整體上對原件內(nèi)部的各項構(gòu)造進行分析,綜合地對電子電路的各項類型進行分析,全面地掌握各項設(shè)計類型。其次需要關(guān)注設(shè)計的功能性原則,在進行設(shè)計的過程中需要將電子電路系統(tǒng)進行更加細致全面的劃分,掌握不同模塊的實際功能,考慮到實現(xiàn)這些模塊和功能的途徑,從而在設(shè)計中了解掌握原件的情況,實現(xiàn)電子電路設(shè)計的規(guī)范性。在進行電子電路設(shè)計的過程中需要保證各項功能的完整性,在進行設(shè)計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進行分析,確定整體的設(shè)計成果符合實際使用的效果,這樣才能進一步提升設(shè)計的科學(xué)性與合理性,在實際使用中保證使用的質(zhì)量。

1.2電子電路設(shè)計的技術(shù)

進行電子電路設(shè)計需要采用合適的方法,具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進行設(shè)計的過程中將關(guān)注的焦點放在需要解決的問題上,針對性地進行代碼設(shè)計,對需要解決的問題進行相應(yīng)的編程,這樣的方式可以在進行程序編制的過程中避免因為競爭機制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題,滿足現(xiàn)實情況下的管理機制,對其中較差的個體進行替代,保證代碼的使用更加符合技術(shù)的需要,不斷地滿足現(xiàn)實條件,對結(jié)果進行更加全面的管理,對實際問題進行整體解決。而現(xiàn)場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進行應(yīng)用,采用在線編程的方式,將存儲芯片設(shè)置在RAM內(nèi),在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進行描述,然后將數(shù)據(jù)存儲到RAM內(nèi),這樣將數(shù)據(jù)進行存儲的方式使得相關(guān)的邏輯關(guān)系得到更加科學(xué)的處理,一旦對其中的FPGA開發(fā)軟件進行斷電之后,就會出現(xiàn)RAM的邏輯關(guān)系空白,為整體的數(shù)據(jù)存儲節(jié)省較多的空間,提升FPGA系統(tǒng)的使用效率,將不同的數(shù)據(jù)流灌入到硬件系統(tǒng)中,提升電子電路設(shè)計的整體質(zhì)量,便于對設(shè)計方法進行全面的創(chuàng)新。

2電子電路設(shè)計的創(chuàng)新基本方法

2.1對電子電路進行層次化的設(shè)計

進行電子電路層次化的設(shè)計首先需要將基本構(gòu)造分成相應(yīng)的模塊,對不同的模塊進行分層次的設(shè)計描述,整體設(shè)計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)換,直到實現(xiàn)硬件單元描述為止,層次化設(shè)計在進行管理設(shè)計的過程中相比較而言較為靈活,可以根據(jù)實際特點選擇適宜的設(shè)計方式,既能夠是自頂向底的方式,也可以是自底向頂?shù)姆绞?具體情況需要按照實際情況進行分析,對電子電路的設(shè)計進行全面科學(xué)的管理。

2.2對電子電路進行漸進式設(shè)計

漸進式設(shè)計也是電子電路設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的情況,這種設(shè)計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中,將設(shè)計的相關(guān)指標使用到設(shè)計中,其中包括高頻、低頻模擬電路、數(shù)字電子線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計,然后依據(jù)實際情況設(shè)計相應(yīng)的單元電路結(jié)構(gòu),將電子電路工作的特點和運行方式融入到設(shè)計中,并將線路設(shè)計進行全面的整合,注重輸入與輸出之間的相互關(guān)系,保證電路設(shè)計的規(guī)范性,將電子電路設(shè)計得更加便于操作。同時在進行設(shè)計的過程中需要對漸進式設(shè)計的步驟進行分析,根據(jù)應(yīng)用型電子電路的功能,及時地對電子電路進行組合,在進行拼裝時需要關(guān)注連接點信號連接的強度、幅度以及電壓值之間的關(guān)系,將整體電路進行更加科學(xué)的設(shè)計。

2.3硬件語言描述設(shè)計

在進行電子電路設(shè)計的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式,首先需要對設(shè)計目標進行全面的管理,熟悉電子設(shè)計中對信號進行控制的相關(guān)原理,保證信號處理的各項參數(shù)。在具體信息確定完成之后需要對系統(tǒng)進行分解,找出硬件的總體框架,之后對設(shè)計圖進行仿真設(shè)計,將較為重要的位置使用相關(guān)的記號進行標注,然后借助CAD軟件對設(shè)計進行仿真測試,保證電子電路設(shè)計的邏輯關(guān)系、正負極值、時序等的正確性,提升方案設(shè)計的規(guī)范性。

3電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑

3.1電子電路構(gòu)架設(shè)計

進行設(shè)計創(chuàng)新首先需要對整體的設(shè)計構(gòu)架進行管理,在設(shè)計中對FPGA系統(tǒng)進行重新定義,在硬件單元內(nèi)部建立連接,找出更加明確的構(gòu)建系統(tǒng),對設(shè)計途徑進行創(chuàng)新。在設(shè)計結(jié)束之后需要對設(shè)計目標以及設(shè)計結(jié)果進行對比,可以采用錯誤的代碼,驗證系統(tǒng)在進行甄別過程中的效果,對于出現(xiàn)問題的地方及時進行改進。在結(jié)束之后選擇適宜的子系統(tǒng),其中一部分保持原本的運行狀態(tài),一部分按照遺傳算法進行一定的修改,這樣可以對系統(tǒng)進行更加完善的處理,使操作的適應(yīng)性更強。進行改進之后再對系統(tǒng)進行整體的驗證,不斷地對設(shè)計方案進行改進,使得設(shè)計更加符合方案的需要。

3.2對設(shè)計環(huán)境進行創(chuàng)新

在設(shè)計過程中需要對系統(tǒng)的環(huán)境進行創(chuàng)新,用于測試的環(huán)境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構(gòu)架和硬件進行全面的控制,制定適宜的仿真軟件。計算機在使用的過程中可以通過通信電纜將數(shù)據(jù)從計算機下載到FPGA系統(tǒng)中,使用規(guī)范化的儀器對數(shù)據(jù)采集中的硬件和軟件進行連接,對設(shè)計方案進行全面的評估,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化進行應(yīng)試實驗,對軟件進行仿真處理,提升系統(tǒng)整體運行環(huán)境。

4結(jié)語

電子電路設(shè)計對于科技的發(fā)展具有較為關(guān)鍵的作用,需要對系統(tǒng)進行全面的管理,對設(shè)計方法進行不斷的創(chuàng)新,使設(shè)計在多變的環(huán)境中實現(xiàn)自我重構(gòu),提升設(shè)計的科學(xué)性,使抽象的理論形象化、復(fù)雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力,而且能提高設(shè)計能力。通過設(shè)計和模擬仿真可以快速地反映出所設(shè)計電路的性能,使設(shè)計更加生動、直觀、實時、高效,更好地為人類造福。

參考文獻

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[2]黃品高,葉懋,景新幸.電子電路基礎(chǔ)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基本素質(zhì)的探索[A].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會.教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會第二十屆學(xué)術(shù)年會會議論文集（上冊）[C].教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會,2010.

[3]宋菲.電子電路設(shè)計的創(chuàng)新路徑分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2015(6):17.

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【關(guān)鍵詞】Multisim仿真軟件；電子電路實驗教學(xué)； 電路分析； 電路設(shè)計

1前言

隨著我國電子技術(shù)與計算機技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，推動了電子電路分析與設(shè)計的變革，越來越多電子設(shè)計自動軟件投入使用。Multisim仿真軟件的應(yīng)用，為高校電子電路實驗教學(xué)提供了全新平臺，克服了以往實驗教學(xué)中存在的弊端或不足，克服了主觀與客觀不利因素，同時仿真軟件在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，也突破了時間與地點的限制，學(xué)生可以在任何時間、任何地點使用軟件進行實驗學(xué)習(xí)。另外，學(xué)生還可以根據(jù)不同的實驗要求，融入個人的思路和觀點，調(diào)整元件參數(shù)，進而獲得更直觀、更真實的實驗數(shù)據(jù)，樹立學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中的主體地位，提高學(xué)生探究能力與思維能力。因此，Multisim仿真軟件在電子電路實驗教學(xué)中的應(yīng)用，具有重要價值。

2 Multisim仿真軟件應(yīng)用概述

Multisim仿真軟件主要應(yīng)用于電路設(shè)計、測試與分析的仿真模擬中，其中涉及到電路模擬、電路自動控制原理、微機接口電路等若干方面。首先，在該仿真軟件中，含有較為豐富的元件庫，可滿足于不同條件、不同要求的數(shù)據(jù)實驗，與真實儀器的使用相似性較高；其次，在仿真軟件中內(nèi)置若干RF組件模型、元器件等，便于學(xué)生根據(jù)實驗要求自行編程或者設(shè)計元器件；再次，Multisim軟件的電子分析方法趨向多元化，包括參數(shù)掃描分析、傅里葉分析、瞬態(tài)分析等，還可滿足直流電壓表、直流電流表、信號發(fā)生器、瓦特表、數(shù)字萬用表、失真分析儀等真實儀器的操作功能需求，應(yīng)用范圍十分廣泛。

3 Multisim仿真軟件在電子電路實驗教學(xué)中的運用

電子電路實驗教學(xué)中應(yīng)用Multisim軟件，其可操作性較強，不需要教師或者學(xué)生掌握計算機控制語言、計算機輸入及輸出指令等專業(yè)的知識基礎(chǔ)，也不涉及到電子電路圖的程序編寫，既簡單易操作，也與真實的實驗環(huán)境相接近。只需要將事先設(shè)計好的虛擬儀器、虛擬電子元件等放置到Multisim軟件的電路設(shè)計窗口即可操作，利用節(jié)點將虛擬元器件和儀器儀表的測量接口相連接，就能通過虛擬儀器儀表獲得波形、參數(shù)等重要實驗數(shù)據(jù)。具體操作步驟，分析如下：

使用Multisim仿真軟件，包括四大步驟：①創(chuàng)建與實驗要求相符的電路圖；②選擇合適的仿真分析方法；③啟動Multisim仿真軟件；④處理經(jīng)過仿真實驗獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)。

首先，將Multisim仿真軟件打開之后，創(chuàng)建一個符合實驗要求的仿真電路圖；其次，在軟件界面左邊的“元件工具欄”中選擇需要使用的元器件，在軟件界面右邊的“儀表工具欄”中選擇需要使用的儀表；在“放置欄”中選擇恰當(dāng)?shù)倪B接點，確定連接位置，利用導(dǎo)線將第二步選擇的元器件、儀器儀表等與連接點連接；再次，對元器件及儀器儀表的位置進行調(diào)整，啟動仿真軟件，獲得仿真實驗結(jié)果。最后，針對不同實驗的要求，可以選擇直流工作點或交流工作點為主要分析方法：①直流工作點分析。在軟件的任務(wù)欄中，分別選擇“SimulateanalyseDC Operation Point”，此時工作窗口彈出，在窗口選擇需要設(shè)置的輸出直流仿真量，選定后點擊“Simulate”，則獲得仿真結(jié)果；②交流工作點分析。在軟件的任務(wù)欄中，分別選擇“SimulatanalyseAC Analysis”，打開工作窗口，選擇需要設(shè)置的輸出交流仿真量，選定后點擊“Simulate”，則獲得電路的交流仿真結(jié)果。

利用Multisim仿真軟件，將電子電路實驗中涉及的虛擬儀器、儀表、數(shù)據(jù)等直觀地展現(xiàn)出來，學(xué)生能夠快速、直觀、完整地觀察實驗過程，有利于對知識點的掌握和理解。

總之，通過在電子電路實驗教學(xué)中應(yīng)用Multisim仿真軟件，學(xué)生對實驗的參與和學(xué)習(xí)興趣高漲，極大增強學(xué)習(xí)主動性和積極性，課堂學(xué)習(xí)氛圍濃厚。因此，通過Multisim軟件，節(jié)省了仿真實驗的時間、降低了成本、提高了教學(xué)質(zhì)量，同時學(xué)生的綜合分析能力、思維發(fā)散能力、創(chuàng)新思維能力都有所提升，有利于實現(xiàn)了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標。

參考文獻：

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    針對目前課堂教學(xué)的現(xiàn)狀,提出自主式課題教學(xué)法。其基本理念就是改革課堂教學(xué),即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設(shè)計方法,而不是僅僅教會學(xué)生解題。此外,將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組,給每個小組布置不同的電路模塊設(shè)計課題,通過完成自己的課題達到初步實踐電路設(shè)計方法的目的。同時,由于學(xué)生都是帶著設(shè)計課題聽課的,這樣也會提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識的積極性。具體實施步驟如下:

    在課程教學(xué)初期,指導(dǎo)學(xué)生自由組成學(xué)習(xí)小組,提供若干模塊設(shè)計課題供各小組挑選。選定的模塊設(shè)計任務(wù)伴隨該小組整個課程學(xué)習(xí)過程。這個階段的教學(xué)要點如下:①盡量保證學(xué)生按照自己的意愿組合形成學(xué)習(xí)小組,這樣小組成員在課題設(shè)計過程中才能有較好的默契,相互配合,依靠團隊的力量完成設(shè)計任務(wù)。②該階段是課程教學(xué)初期,學(xué)生對各個模塊設(shè)計課題還不了解,教師應(yīng)占用一定的課堂時間對課題進行解釋和指點,充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生自發(fā)地利用課余時間收集資料,選定設(shè)計方案。③當(dāng)學(xué)習(xí)小組初步完成課題資料的收集和整理后,則安排一次課堂報告,由各個小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報其對課題的理解以及初步選定的設(shè)計方案,并由任課教師進行點評,指出其下一步工作重點。④模塊設(shè)計課題應(yīng)涵蓋所講授課程的各個章節(jié),這樣利于在講課過程中通過講解各個模塊設(shè)計方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識點。同時,講課內(nèi)容與學(xué)生正在進行的設(shè)計任務(wù)相關(guān)聯(lián),容易調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

    在課程教學(xué)中期,將模塊設(shè)計課題融入到各個章節(jié)的課堂教學(xué)中,教會學(xué)生具體的電路設(shè)計方法,同時在實驗課上指導(dǎo)學(xué)生進行電路調(diào)試以及指標測試。這個階段的教學(xué)要點如下:①要求各小組通過課堂學(xué)習(xí)不斷改進自己初期擬定的電路設(shè)計方案以及元器件參數(shù)計算方法。充分體現(xiàn)了自主式課堂教學(xué)法的教學(xué)理念,即激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,從而自主采用課堂講授方法改進自己的電路設(shè)計,使其感受到如何將課堂所學(xué)理論知識運用到實際的電路設(shè)計中。②向?qū)W生灌輸團隊設(shè)計的理念,針對電路設(shè)計和調(diào)試過程中團隊成員間的溝通和討論,使學(xué)生認識到如何進行團隊協(xié)作,同時在教師和團隊間建立暢通的交流渠道,使學(xué)生的問題能得到解答,從而有信心完成課題設(shè)計任務(wù)。③安排課堂報告,各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報課題設(shè)計進展,由任課教師對學(xué)生的設(shè)計進行中期考核并指出下一步工作重點。

    在課堂教學(xué)后期,對各學(xué)習(xí)小組制作的模塊電路進行驗收和總結(jié)。這個階段的教學(xué)要點如下:①督促各學(xué)習(xí)小組做好指標測試工作,驗證自己設(shè)計的電路是否達到設(shè)計要求,同時總結(jié)整個設(shè)計過程的經(jīng)驗教訓(xùn)。②安排課堂報告,各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報課題制作成果,由任課教師對設(shè)計成果進行總結(jié)。③各小組提交課題設(shè)計報告,詳細介紹整個電路設(shè)計原理、參數(shù)計算過程,并記錄系統(tǒng)的性能指標,總結(jié)電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的經(jīng)驗教訓(xùn)。

    自主式課題教學(xué)法的應(yīng)用實例

    我們在通信電子線路課上使用了這種教學(xué)法。首先,根據(jù)整個課程內(nèi)容設(shè)計8個模塊的設(shè)計課題,將該課程的主要知識點都融合在這幾個課題中,課題名稱。

    第一階段:由學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組并從這8個課題中選擇一個,作為該小組在課程學(xué)習(xí)期間的設(shè)計任務(wù)。由小組成員相互配合進行資料收集以及設(shè)計方案的論證。在課程開始后的第二個教學(xué)周,組織各小組制作幻燈片報告該小組擬定的設(shè)計方案以及設(shè)計時間安排。需要說明的是,各小組進行方案設(shè)計的時候,相應(yīng)的知識點還沒有在課堂上進行系統(tǒng)地講授,完全由學(xué)生先自學(xué)各自課題相關(guān)基礎(chǔ)知識,然后進行資料收集整理,通過內(nèi)部討論,最終確定課題的初步設(shè)計方案。這個階段需要學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動性去熟悉課題、討論方案以及確定初步方案。從實際情況來看,學(xué)生在這個階段常常表現(xiàn)出很大的學(xué)習(xí)積極性,進行方案匯報時的現(xiàn)場氣氛也很熱烈。此外,由于設(shè)計課題涵蓋了這門課程的主要知識點,相應(yīng)課題方案的初步確定過程也是學(xué)生對課程知識的預(yù)習(xí)階段。這樣可以充分激發(fā)他們的求知欲,當(dāng)教師在課堂上講到相應(yīng)的知識點時,能抓住學(xué)生的注意力,獲得較好的教學(xué)效果。

    第二階段:主要完成各個章節(jié)知識點的講授,這一階段應(yīng)該注意在課上重點講解如何充分運用教材中的知識完成模塊設(shè)計課題,讓學(xué)生意識到,這些書本知識并不是抽象的理論知識,只要稍加變通就可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實際。例如在講到求解高頻功率放大器的題目時,計算電路輸出功率用到公式(1):200cmVPR=(1)其中P0為電路輸出功率,Vcm為電路輸出電壓幅值,R0為電路負載電阻。而在真正設(shè)計功放電路時,電路的輸出功率及輸出電壓幅值常常是已知條件(見表1),而具體的電路以及電路中所采用元器件的參數(shù)如電阻阻值是需要進行計算的。因此只需要將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2):200cmVRP=(2)轉(zhuǎn)化后即可用于電路中所采用負載電阻的計算。整個課程講授過程都要將知識點具體化,讓學(xué)生意識到,只要將這些公式進行簡單的變化(常常是翻轉(zhuǎn))就可以用于電路設(shè)計過程中元器件的參數(shù)計算,從而使學(xué)生可以一邊學(xué)習(xí)課堂知識,一邊將所學(xué)知識應(yīng)用起來,真正做到活學(xué)活用。此外,在實驗課中要指導(dǎo)各小組的電路焊接以及調(diào)試工作,并監(jiān)督其設(shè)計進度,從而掌握學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解程度。在這個階段,真正實現(xiàn)了本教學(xué)法所強調(diào)的理論聯(lián)系實際,即學(xué)生可以做到邊學(xué)習(xí),邊使用,邊檢驗,整個課程的教學(xué)效果良好。最后一個階段是課程的結(jié)束階段,主要做好各小組課題的驗收工作,并對各小組所設(shè)計的模塊進行點評,最后安排一次期終匯報作為整個課堂教學(xué)的結(jié)束。本教學(xué)法已經(jīng)實踐了兩年,學(xué)生對這種教學(xué)法的滿意度較高。此外,學(xué)生的平時成績與模塊設(shè)計課題制作情況掛鉤,因此各學(xué)習(xí)小組都投入了較多精力用于電路模塊制作,成功率也較高。并且學(xué)生通過電路模塊的制作過程也了解到了如何運用課堂所學(xué)知識進行電路設(shè)計。

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關(guān)鍵詞: Protel DXP; 印制電路板;設(shè)計;制版

電路設(shè)計的最終目的是生產(chǎn)制作電子產(chǎn)品，各種電子產(chǎn)品的使用功能與物理結(jié)構(gòu)都是通過印制電路板來實現(xiàn)的。印制電路板(PCB)是電子設(shè)備中的重要部件之一，其設(shè)計和制造是影響電子設(shè)備的質(zhì)量、成本的基本因素之一。因此，印制電路板(PCB)設(shè)計質(zhì)量直接影響著電子產(chǎn)品的性能。2002年7月底由Altium公司的Protel DXP電路設(shè)計軟件，由于其良好的操作性等優(yōu)點已成為電路設(shè)計者的新寵[1]。本文以Protel DXP為設(shè)計平臺對PCB板主要設(shè)計步驟及其內(nèi)容進行了分析，以提高電路板備板的制作效率及可靠性。

一.原理圖設(shè)計

原理圖設(shè)計是整個Protel工程的開始，是PCB文檔設(shè)計乃至最后制版的基礎(chǔ)。一般設(shè)計程序是:首先根據(jù)實際電路的復(fù)雜程度確定圖紙的大小，即建立工作平面;然后從元器件庫中取出所需元件放到工作面上，并給它們編號、對其封裝進行定義和設(shè)定;最后利用Protel DXP提供的工具指令進行布線，將工作平面上的元器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，對整個電路進行信號完整性分析，確保整個電路無誤。

1. 電路板規(guī)劃

電路板規(guī)劃的主要目的是確定其工作層結(jié)構(gòu)，包括信號層、內(nèi)部電源/接地層、機械層等。通過執(zhí)行菜單命令Design\Board Layers，在打開的對話框中可以控制各層的顯示與否，以及層的顏色等屬性設(shè)置。如果不是利用PCB向?qū)韯?chuàng)建一個電路板文件的話，就要自己定義PCB的形狀和尺寸。繪制時需單擊工作窗口底部的層標簽，再由Place\Keepout 命令來單獨定義。該操作步驟實際上就是在Keep Out Layer(禁止布線層)上用走線繪制出一個封閉的多邊形，而所繪多邊形的大小一般都可以看作是實際印制電路板的大小。

2. 元器件的選擇

對元器件的選擇要嚴格遵循設(shè)計要求。在Protel DXP軟件中，常用的分立元件和接插件都在軟件分目錄Library 下Miscellaneous Device. Intlib和Miscellaneous Connectors. Intlib 兩個集成元件庫中。其它的元件主要按元器件生產(chǎn)廠商進行分類，提供了型號豐富的集成庫。但是有時候出于個人設(shè)計的需要，設(shè)計者無法在庫文件中找到完全匹配的元器件，此時就只有通過制作工具繪制所需元器件。需要注意的是，繪制元件時一般元件均放置在第四象限，象限交點即為元件基準點。

3.元器件的布局

Protel DXP 提供了強大的自動布局功能，在預(yù)放置元件鎖定的情況下，可用自動布局放置其他元件。執(zhí)行命令Tools\Auto Placement\Auto Placer，在Auto Place 對話框中選擇自動布局器。Protel DXP提供兩種自動布局工具:Cluster Placer 自動布局器使用元件簇算法，將元件依據(jù)連接分為簇，考慮元件的幾何形狀，用幾何學(xué)方法布放簇，這種算法適用于少于100 個元件的情況;Global Placer 自動元件布局器使用基于人工智能的模擬退火算法，分析整個設(shè)計圖形，考慮線長、連線密度等，采用統(tǒng)計算法，適用于更多元件數(shù)量的板圖。自動布局較方便，但產(chǎn)生的板并不是最佳方案，仍需要手工調(diào)整。

3.元器件的連線

連線很講究原則和技巧，走線應(yīng)盡量美觀、簡潔。一些設(shè)計人員在初期使用Protel DXP進行設(shè)計時，只在表象上將元件連起，而出現(xiàn)“虛點”。導(dǎo)致在生成網(wǎng)絡(luò)報表時出錯。好的設(shè)計習(xí)慣是打開電氣網(wǎng)絡(luò)，使連線可以輕松連接到一個不在捕獲網(wǎng)絡(luò)上的實體;打開在線DRC，監(jiān)控布線過程，違反規(guī)則的設(shè)計被立即顯示出來。完成預(yù)布線后，為了在自動布線時保持不變，需要對預(yù)布線鎖定。打開菜單Edit\Find Similar Objects，選擇要鎖定的對象。自動布線與交互式布線相結(jié)合可以很好地提高布線成功率和效率。自動布線的結(jié)果為手工調(diào)整提供參考。

二.電路仿真分析

所謂仿真是指在計算機上通過軟件來模擬具體電路的實際工作過程，并計算出在給定條件下電路中各關(guān)鍵點的輸出波形。電路的仿真是否成功取決于電路原理圖、元器件模型的仿真屬性、電路的網(wǎng)表結(jié)構(gòu)以及仿真設(shè)置等因素。仿真時首先通過Analyses setup對話框設(shè)置仿真方式并制定要顯示的數(shù)據(jù)。該軟件提供了解種分析仿真方式，包括直流工作點、直流掃描、交流小信號、瞬態(tài)過程、噪聲、傳輸函數(shù)、參數(shù)掃描等。設(shè)置好仿真環(huán)境后單擊OK按鈕，系統(tǒng)自動進行電路仿真并顯示分析結(jié)果。通過對仿真結(jié)果的分析，設(shè)計者可以對電路進行合理的調(diào)整，直到完全滿意。最后將設(shè)計好的原理圖通過打印輸出，以供制版使用。

三.制版工藝流程

1.雙面制板工藝流程(簡述)

電路設(shè)計覆箔板下料表面處理打印電路圖熱轉(zhuǎn)印補缺 腐刻(浸泡在1:4FeCl3溶液中腐刻)去膜涂助焊、防氧化劑 鉆孔焊接元件檢查調(diào)試 檢驗包裝成品。

2.雙面制板工藝流程(簡述)

雙面覆銅板下料裁板數(shù)控鉆導(dǎo)通孔檢驗、去毛刺刷洗化學(xué)鍍(導(dǎo)通孔金屬化) (全板電鍍薄銅) 檢驗刷洗網(wǎng)印負性電路圖形、固化(干膜或濕膜、曝光、顯影) 檢驗、修板線路圖形電鍍電鍍錫(抗蝕鎳/金) 去印料(感光膜) 蝕刻銅(退錫) 清潔刷洗網(wǎng)印阻焊圖形常用熱固化綠油(貼感光干膜或濕膜、曝光、顯影、熱固化，常用感光熱固化綠油) 清洗、干燥網(wǎng)印標記字符圖形、固化(噴錫或有機保焊膜) 外形加工清洗、干燥電氣通斷檢測檢驗包裝成品。其詳細說明這里不再贅述。

3.需要注意的問題

在初次表面處理時，需要用P240-320之間的水沙紙打磨覆銅表面，去除表面的氧化層。并且用5%FeCl3溶液浸泡1分鐘，以增強印墨的粘敷力。腐刻溶液的溫度最好在25℃左右。助防氧化劑是把松香按照:10的體積比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。鉆孔時，按所裝元件腳的直徑φ+0.2mm，選擇最接近標稱值的鉆頭。

四.結(jié)束語

在集成電路不斷發(fā)展的時代，計算機輔助技術(shù)(CAD)突飛猛進。熟練掌握Protel DXP軟件，將極大提高電子線路的設(shè)計質(zhì)量和效率。但要設(shè)計和制作出一塊優(yōu)良的PBC板，還需要不斷的學(xué)習(xí)和實踐。因此，廣大電子工程設(shè)計人員要在不斷的實踐中去體會，通過總結(jié)經(jīng)驗努力提高設(shè)計和制作水平。

參考文獻:

[1] 王廷才，王崇文. 電子線路計算機輔助設(shè)計Protel 2004[M]. 北京: 高等教育出版社，2006.