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【關(guān)鍵詞】電子電路設(shè)計(jì)；調(diào)試方法；步驟

當(dāng)前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的電子行業(yè)已在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中得到了大規(guī)模的發(fā)展，同時(shí)也得到了廣泛的應(yīng)用。其中，對(duì)于電子設(shè)備來說，電子電路的設(shè)計(jì)是其中的一個(gè)關(guān)鍵性內(nèi)容，為了有效地滿足社會(huì)對(duì)電子行業(yè)的需求，人們對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量也提出了更高的要求，而電力的調(diào)試工作作為電子電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)核心內(nèi)容，重視和完善電路的調(diào)試工作便顯得尤為重要，其對(duì)優(yōu)化電子電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有非常重要的影響。

1電子電路設(shè)計(jì)常用的調(diào)試方法

電子電路設(shè)計(jì)常用的調(diào)試方法主要有兩種，即分別為分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。下面主要對(duì)此兩種方法進(jìn)行了一定的分析。

1.1分塊調(diào)試法

在進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，分塊調(diào)試法的應(yīng)用主要是將整個(gè)電子電路按照一定的規(guī)律分成不同類型的模塊，然后再對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。通常情況下，其主要是按照電路的不同功能進(jìn)行劃分的，由此則可以對(duì)不同電路部分的性能進(jìn)行單獨(dú)地調(diào)試。其中，在實(shí)際調(diào)試作業(yè)過程中，為了保障電子電路分塊的科學(xué)合理性以及調(diào)試工作的正常開展，相關(guān)工作人員應(yīng)首先對(duì)電子電路的工作方式、工作原理進(jìn)行具體地掌握，然后在實(shí)際的調(diào)試過程中應(yīng)嚴(yán)格按照電路的信號(hào)流通線路進(jìn)行具體地劃分，從而便可以將電子電路劃分成多個(gè)級(jí)別。在此前提下，工作人員則可以對(duì)電子電路進(jìn)行一級(jí)一級(jí)地作業(yè)，以更加有效地完成對(duì)電子電路的調(diào)試。此外，分塊調(diào)試法還適用于邊安裝邊調(diào)試的情況下，即在整個(gè)電子電路中每安裝完一個(gè)模塊就可以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試工作。與在電子電路安裝完畢之后再進(jìn)行分塊調(diào)試的模式相比較的話，雖然該調(diào)試方式會(huì)在一定程度上增加調(diào)試工作的難度，但是該工作的效果卻是比較理想的，其不僅可以在電力電路安裝的過程中立即發(fā)現(xiàn)其間可能存在的故障模塊，且當(dāng)電子電路安裝完畢之后，與之相對(duì)應(yīng)的調(diào)試作業(yè)也便同時(shí)完成了。在實(shí)際作業(yè)過程中，分塊調(diào)試法常被普遍應(yīng)用于較小的電路中。

1.2整體調(diào)試法

與分塊調(diào)試法不同，整體調(diào)試法主要是在整個(gè)電子電路都安裝完畢之后再對(duì)其進(jìn)行一次性地總調(diào)試，而并不對(duì)每一模塊進(jìn)行單獨(dú)地調(diào)試。一般情況下，整體調(diào)試法常被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電子電路中，但其也可以取得良好的調(diào)試效果，尤其是對(duì)于一些無法分塊調(diào)試的產(chǎn)品來說，整體調(diào)試法的應(yīng)用在其中具有著極其重要的意義。

2電子電路設(shè)計(jì)常用的調(diào)試步驟

在對(duì)整個(gè)電子電路進(jìn)行調(diào)試的作業(yè)時(shí)，相關(guān)工作人員需掌握具體的調(diào)試方法和調(diào)試步驟，以保證調(diào)試工作的正常開展。其中，在進(jìn)行電子電路調(diào)試工作之前，其需做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。①工作人員需準(zhǔn)備好相關(guān)性的技術(shù)文件，這是保證調(diào)試工作正常運(yùn)行的首要內(nèi)容，如準(zhǔn)備好電子電路的線路圖、電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)說明書等文件，這些重要的文件都可以為調(diào)試工作提供良好的理論依據(jù)。②在進(jìn)行調(diào)試工作時(shí)，其也需要借助相應(yīng)的儀器設(shè)備，因此工作人員需準(zhǔn)備好相應(yīng)的使用儀器。一般情況下，調(diào)試工作的開展需要的儀器工具主要有萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等，因此在進(jìn)行電路調(diào)試的時(shí)候，工作人員還需掌握儀器的性能和使用，以更加有效地完成調(diào)試工作。除此之外，在準(zhǔn)備好相應(yīng)的儀器設(shè)備后，工作人員還需檢查儀器是否完好。③調(diào)試場(chǎng)地的準(zhǔn)備也是調(diào)試工作中的一個(gè)重要內(nèi)容，工作人員需做好調(diào)試場(chǎng)地的準(zhǔn)備工作，如保證場(chǎng)地的清潔、無漏電風(fēng)險(xiǎn)等。在做好相應(yīng)的電子電路調(diào)試前的準(zhǔn)備工作之后，則需開始進(jìn)行具體的調(diào)試步驟。一般情況下，電子電路設(shè)計(jì)常用的調(diào)試步驟主要有四步，則分別為線路檢查、通電檢查、功能檢測(cè)以及指標(biāo)檢測(cè)。下面主要對(duì)此步驟進(jìn)行了具體地分析。

2.1線路檢查

在電子電路設(shè)計(jì)調(diào)試作業(yè)中，開展線路檢查的內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面。①線路檢查即為直觀性的檢查，在該作業(yè)過程中，其主要是檢查電子電路的線路連接是否正確，看是否存在錯(cuò)線、少線、多線的情況。此時(shí)，為了保障檢查工作的質(zhì)量，相關(guān)檢查人員可根據(jù)電路的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行一定的對(duì)比，并可在檢查的過程中在圖紙進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記，以此不僅可以保障檢查工作的思路清晰性，且還能全面地提升線路檢查的效果，避免出現(xiàn)漏查的現(xiàn)象。②線路檢查還需對(duì)元器件的連接方式進(jìn)行相應(yīng)的檢查，此時(shí)在作業(yè)過程中則需要借助一定的儀表檢查元件的連接是否正確、元件的連接是否到位等。例如，在實(shí)際檢查作業(yè)中，工作人員可以運(yùn)用數(shù)字萬用表進(jìn)行測(cè)試，其主要需觀察連線兩端連接的元件引腳位置是否與設(shè)計(jì)圖紙的相對(duì)應(yīng)，而通過觀察則可及時(shí)發(fā)現(xiàn)引腳與連線接觸不良的故障等。

2.2通電檢查

通電檢查主要是對(duì)接入電源的電子電路進(jìn)行通電性的檢查，以保障整個(gè)電路的安全性能。其中，在實(shí)際檢查作業(yè)中，通電檢查是不接入任何信號(hào)源的，其主要是在接入電源之后觀察整個(gè)電子電路是否存在冒煙、冒火、出現(xiàn)異味等一些異常的情況，且只有首先進(jìn)行最初的觀察與判斷才利于后續(xù)的進(jìn)一步檢查。對(duì)于正常運(yùn)行的電子電路來說，其在通電之后并不會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、發(fā)燙的情況，因此當(dāng)觀察到通電檢查中存在任何的異常情況時(shí)，相關(guān)人員也無需太過緊張，其首先需要做的事便是立即切斷電源，然后根據(jù)實(shí)際發(fā)生故障的位置進(jìn)行相應(yīng)的處理，如可將發(fā)生故障的元器件拔出，待排除其存在的故障之后再對(duì)其進(jìn)行電源測(cè)試。此時(shí)，在接入元器件時(shí)，其需認(rèn)真檢查元器件的引腳連接是否正確以及檢查電源電壓是否處于正常狀態(tài)下，待確定電子電路所處的狀態(tài)為正常狀態(tài)時(shí)，其可再一次接通電源實(shí)行通電檢查。

2.3功能檢測(cè)

通常情況下，功能檢測(cè)也是不需要接入信號(hào)源的。在電子電路設(shè)計(jì)調(diào)試中，功能檢測(cè)的主要內(nèi)容是檢測(cè)電路在靜態(tài)工作下的參數(shù)值，即主要是測(cè)試電路靜態(tài)的工作狀態(tài)，看其所顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)是否合理。例如，在實(shí)際作業(yè)過程中檢測(cè)放大功能的元器件的工作狀態(tài)是否處于正常的放大區(qū)域內(nèi)；檢測(cè)數(shù)字電子電路中的各個(gè)電路輸入端、輸出端的電瓶電壓值是否合理，以及檢測(cè)其內(nèi)部的邏輯關(guān)系是否正常等；對(duì)于運(yùn)算放大器來說，工作人員在檢查電路中的正、負(fù)電源之外，還需進(jìn)一步檢查調(diào)零電路是否存在零點(diǎn)漂移的情況，以此保障整個(gè)電子電路的正常運(yùn)行。此外，為了在一定程度上實(shí)現(xiàn)全面化的電子電路功能檢測(cè)，在進(jìn)行功能檢測(cè)作業(yè)時(shí)還需在電路輸入端接入一定的幅度、頻率的信號(hào)源，與此同時(shí)可通過雙蹤示波器的運(yùn)用來進(jìn)一步觀察輸入、輸出信號(hào)的波形形狀、信號(hào)幅值、相位關(guān)系、頻率等相應(yīng)的參數(shù)值，而檢測(cè)人員即可逐級(jí)對(duì)此進(jìn)行全面地檢測(cè)。

2.4指標(biāo)檢測(cè)

在經(jīng)過前面幾個(gè)步驟的檢測(cè)作業(yè)之后，則可以基本上確定電子電路的正常運(yùn)行狀況。其中，指標(biāo)檢測(cè)是整個(gè)調(diào)試作業(yè)中的最后一個(gè)步驟，其主要是在前面三個(gè)步驟的基礎(chǔ)上對(duì)電子電路的應(yīng)用效果進(jìn)行一定的檢測(cè)。對(duì)于整個(gè)電子電路的設(shè)計(jì)來說，其首先便會(huì)具備一定的設(shè)計(jì)要求，而指標(biāo)檢測(cè)作業(yè)的開展則是根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求對(duì)其中的相關(guān)性技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)際作業(yè)過程中，其可以通過準(zhǔn)確地記錄測(cè)試數(shù)據(jù)來進(jìn)行全面地分析與研究，以通過確定電子電路中的技術(shù)參數(shù)是否合格來實(shí)現(xiàn)指標(biāo)檢測(cè)的目標(biāo)。其中，如若相關(guān)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在不合格的現(xiàn)象，則相關(guān)人員需對(duì)整個(gè)電子電路設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行再一次地分析與研究，以通過不斷開展調(diào)試作業(yè)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的合理性。

3結(jié)束語

綜上所述，在電子電路的設(shè)計(jì)過程中，人們應(yīng)對(duì)電路的調(diào)試工作給予高度的重視，并需在實(shí)際作業(yè)過程中加強(qiáng)對(duì)電路的調(diào)試管理，以根據(jù)實(shí)際情況采取有效的調(diào)試方法，從而通過對(duì)電子電路進(jìn)行有效性的調(diào)試管理來優(yōu)化電子電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量，以在一定程度上實(shí)現(xiàn)電子電路的真正實(shí)效性設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：可靠性仿真技術(shù)；課改要求；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；電路設(shè)計(jì)

1基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)需求分析

基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)主要是以虛擬儀器設(shè)備替代現(xiàn)實(shí)電子元器件，從而為電子電路的實(shí)踐教學(xué)提供有效支撐，從而更好了踐行“理實(shí)一體化”的教學(xué)理念，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能的提升，促使課程回歸教學(xué)的本質(zhì)。1.1實(shí)踐性教學(xué)開展的內(nèi)在需求?；诳煽啃苑抡婕夹g(shù)的電路設(shè)計(jì)，學(xué)生可以參與擬訂設(shè)計(jì)方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，從電路的設(shè)計(jì)方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒒逎y懂的理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)相結(jié)合，幫助學(xué)生提升實(shí)踐技能。1.2實(shí)現(xiàn)層次化和差異化教學(xué)的必然選擇。關(guān)涉電路設(shè)計(jì)的技術(shù)型教學(xué)內(nèi)容涉及的元器件較為繁雜，且不同元器件性能、參數(shù)、封裝形式、價(jià)格、功耗等存在較大區(qū)別，在教學(xué)過程中需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，這增加了設(shè)備投資成本，而且因?yàn)閷W(xué)生個(gè)性化差異，學(xué)習(xí)、接受能力各不相同，加之電子元器件復(fù)雜程度的不同，應(yīng)該據(jù)此分層次設(shè)定目標(biāo)，以貼近生活、學(xué)生所喜愛的教學(xué)內(nèi)容，以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，但這勢(shì)必增加電子元器件的投入，而仿真模擬電路的設(shè)計(jì)可以利用仿真軟件呈現(xiàn)電子電路的操作面板和功能，并通過交互式操作完成相應(yīng)測(cè)試任務(wù)，不僅滿足了教學(xué)需求，而且控制了教學(xué)成本。

2基于可靠性仿真技術(shù)的電路設(shè)計(jì)方案

2.1電路設(shè)計(jì)的整體流程?？煽啃苑抡婕夹g(shù)可以檢驗(yàn)電路存在的故障并發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對(duì)性的進(jìn)行改進(jìn)，為了遵循由簡(jiǎn)入繁的原則，以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和積極性，本文以典型電路電源模塊設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)該進(jìn)行可靠性仿真實(shí)驗(yàn)，其具體的流程如圖1所示。2.2電路設(shè)計(jì)的具體步驟。2.2.1設(shè)計(jì)信息采集。為了實(shí)現(xiàn)電源電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)詳細(xì)搜集其應(yīng)用環(huán)境和使用方法等信息，具體包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2數(shù)字樣機(jī)建模。電路設(shè)計(jì)中數(shù)字樣機(jī)建模須采用專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)、接受能力存在差異，應(yīng)該目標(biāo)層次，將設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分解，并以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的形式，將不同設(shè)計(jì)知識(shí)分配到各個(gè)任務(wù)之中，讓學(xué)生通過分步設(shè)計(jì)完成理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，由此才能確保電路設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的效果，通常存在熱設(shè)計(jì)信息和振動(dòng)設(shè)計(jì)信息兩類建模方式，具體的建模步驟為：首先根據(jù)將所獲取的電路信息進(jìn)行簡(jiǎn)化，完成CAD數(shù)字樣機(jī)模型的構(gòu)建，并依據(jù)熱設(shè)計(jì)信息建立CFD數(shù)字樣機(jī)模型，而后依據(jù)振動(dòng)設(shè)計(jì)信息建立FEA數(shù)字樣機(jī)模型。其次，為確保CFD數(shù)字樣機(jī)與物理樣機(jī)的一致性，須對(duì)其進(jìn)行修正與驗(yàn)證，利用對(duì)電源模塊工作狀態(tài)熱測(cè)量的方式，獲取其關(guān)鍵元器件點(diǎn)溫度測(cè)試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所得結(jié)果修正電源模塊CFD數(shù)字樣機(jī)的邊界條件、期間參數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)CFD數(shù)字樣機(jī)的修正。再次，同理，也須采用相同的方法對(duì)FED數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行修正，且測(cè)試過程中，應(yīng)該在約束條件下對(duì)電源模塊重點(diǎn)部位，關(guān)鍵元器件進(jìn)行模態(tài)分析，并依據(jù)結(jié)果完成修正。2.2.3應(yīng)力分析。溫度應(yīng)力分析選用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析計(jì)算電源模塊CFD數(shù)字樣機(jī)模型，經(jīng)過分析可知，電源模塊設(shè)計(jì)中如元器件排布不合理，則會(huì)導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)存在熱分布過度集中的缺陷。分析中，平臺(tái)環(huán)境溫度70℃設(shè)定為第一參考溫度條件，電源模塊表層軍溫度72℃設(shè)為第二參考溫度條件，經(jīng)過分析，為電源模塊所在分級(jí)提供5V工作電源的功率器區(qū)域，是熱分布較集中的部位，需要修正電路設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于振動(dòng)應(yīng)力分析，則選用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析計(jì)算電源模塊FEA數(shù)字樣機(jī)模型，分析結(jié)果顯示，電源模塊中元器件數(shù)量和重量排布、安裝方式設(shè)計(jì)不合理，使得電源模塊產(chǎn)生局部共振的設(shè)計(jì)問題，應(yīng)該據(jù)此進(jìn)行及時(shí)修正，以優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

3結(jié)束語

本文將可靠性仿真技術(shù)引入電路設(shè)計(jì)之中，將電路細(xì)化分類，并根據(jù)學(xué)生個(gè)體差異由簡(jiǎn)入繁、逐步引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)的分層實(shí)現(xiàn)，也將培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能真正落實(shí)到實(shí)處。

作者:宋月麗 劉立軍 單位:遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]王朝新,任斌,陳潔,董緒.基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)開發(fā)與仿真[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,14:44-47.

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關(guān)鍵詞：繪制原理圖；PCB設(shè)計(jì)；方法

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）17-0251-02

一、導(dǎo)言

隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，用Protel軟件設(shè)計(jì)電路和PCB成為電子專業(yè)學(xué)生必備的技能之一。Protel99SE功能強(qiáng)大，能進(jìn)行原理圖繪制、電路仿真、PCB設(shè)計(jì)、PLD設(shè)計(jì)、各類報(bào)表等工作。本文將以FM收音機(jī)電路設(shè)計(jì)為例，講述Protel 99SE在PCB設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1.電路原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟[1]。電路原理圖設(shè)計(jì)通常有以下六個(gè)步驟，即啟動(dòng)Protel99SE原理圖編輯器、設(shè)置圖紙大小和版面、放置元器件、對(duì)放置的元器件布局布線、對(duì)布局布線進(jìn)行調(diào)整、保存文檔并打印輸出。

2.PCB的設(shè)計(jì)步驟。印制電路板圖（PCB）的設(shè)計(jì)由七個(gè)步驟構(gòu)成，即繪制電路原理圖、創(chuàng)建PCB文檔、規(guī)劃電路板、裝元器件封裝庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)表、元器件的布局、布線、文檔保存與輸出。

二、印制電路板設(shè)計(jì)實(shí)例――FM收音機(jī)電路設(shè)計(jì)

1.FM收音機(jī)原理圖設(shè)計(jì)。原理圖設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，原理圖的正確是電路板布局布線的前提。①創(chuàng)建原理圖設(shè)計(jì)文件，在Protel 99SE主菜單欄File菜單中選擇子菜單New，在“New Design Database”對(duì)話框中設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱“FM收音機(jī)電路設(shè)計(jì).ddb”和保存路徑，完成創(chuàng)建。在新建數(shù)據(jù)庫(kù)中單擊主菜欄File中的New…，選擇“Schematic Document”圖標(biāo)，生成一個(gè)原理圖設(shè)計(jì)文件，命名為“FM收音機(jī).Sch”。②設(shè)置圖樣參數(shù)，F(xiàn)M收音機(jī)電路圖采用A4號(hào)圖紙。單擊主菜單欄的Design菜單，在彈出下拉菜單中選擇Option…選項(xiàng)，將默認(rèn)的圖樣幅面“B”改為“A4”。③放置元器件，在Libraries選項(xiàng)中選擇所需的元器件庫(kù)，并選定元器件，雙擊元器件名，然后單擊鼠標(biāo)左鍵放置元器件，可以多次放置。值得注意的是，在FM收音機(jī)電路設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有的庫(kù)中不提供SC1088，需要自己制作該元器件。④放置連線和節(jié)點(diǎn)，然后在連線工具欄中單擊按鈕，在連線的起點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)至另一元器件的引腳，再次單擊鼠標(biāo)左鍵，完成此連線的繪制。如果連線相交，則需要添加節(jié)點(diǎn)，單擊連線工具欄中的按鈕，在需要添加節(jié)點(diǎn)的位置單擊鼠標(biāo)左鍵，完成節(jié)點(diǎn)的設(shè)置[2]。⑤放置電源和接地符號(hào)，放置電源和接地符號(hào)有兩種方式，即通過菜單Place＼＼Power Port，或者使用連線工具欄（Wiring Tools）中的按鈕。⑥編輯元器件屬性，根據(jù)電路原理圖的需要，設(shè)置元器件名稱、封裝和參數(shù)等相關(guān)屬性。完成以上步驟，原理圖繪制完畢，如圖1所示。⑦保存文件，繪制完畢后，執(zhí)行菜單命令File＼＼Save，保存文件。

2.檢查原理圖電氣規(guī)則。使用Protel 99 SE的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/ ERC，進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，根據(jù)錯(cuò)誤信息改正。

3.創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖和PCB之間的橋梁。執(zhí)行菜單命令Design/ Create Netlist，生成與原理圖同名的文件，其擴(kuò)展名為“.NET”。

4.印刷電路板的設(shè)計(jì)。①進(jìn)入印刷電路板設(shè)計(jì)界面，執(zhí)行菜單File/New命令，選擇PCB Document圖標(biāo)，新建PCB設(shè)計(jì)文檔，命名為“FM收音機(jī).PCB”。②規(guī)劃電路板，在“FM收音機(jī).PCB”工作界面中選取KeepOut Layer，執(zhí)行Track命令，繪制FM收音機(jī)電路的邊框，其形狀為矩形，大小為80mmΧ60mm。③設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則的相關(guān)參數(shù)，執(zhí)行菜單命令Design/Rules，選擇Routing按鈕。在Rules Classes中根據(jù)電路板設(shè)計(jì)要求設(shè)置參數(shù)[3]。“FM收音機(jī)電路”PCB板的設(shè)計(jì)要求如下：信號(hào)層為Top Layer和Bottom Layer，無電源層。頂層布線形態(tài)為“Horizontal”，底層布線形態(tài)為“Vertical”；過孔（Via）設(shè)置為穿透式過孔；元件安裝方式為貼片式（SMT），可以雙面布局；布線寬度（Width）設(shè)置為8～12mil，推薦寬度為10mil；過孔、布線安全間距（Clearance）采用默認(rèn)設(shè)置；增加+3V、GND網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，將布線寬度設(shè)置為20～100mil；推薦寬度為40mil。④加載元件封裝庫(kù)，執(zhí)行菜單命令Design/Add/Remove Library，在彈出的對(duì)話框中選取對(duì)應(yīng)的元件封裝庫(kù)。如果有自制的封裝，也要將封裝所在的庫(kù)添加到庫(kù)中。⑤裝載網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行菜單Design/Load Nets…命令，選擇“FM收音機(jī).Net”文件。如果顯示無錯(cuò)誤，單擊Execute按鈕完成網(wǎng)絡(luò)表的裝載。⑥元器件布局，Protel 99SE支持自動(dòng)布局和手動(dòng)布局。執(zhí)行菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer 可以自動(dòng)布局。FM收音機(jī)布局如圖2所示。⑦自動(dòng)布線，執(zhí)行菜單命令A(yù)uto Routing/All，并在彈出的窗口中單擊Route all 按鈕，開如對(duì)PCB進(jìn)行自動(dòng)布線。FM收音機(jī)電路板布線圖如圖3所示。⑧手工調(diào)整，自動(dòng)布線結(jié)束后，可能存在一些令人不滿意的地方。運(yùn)用手工調(diào)整，將PCB設(shè)計(jì)得更完美。⑨打印輸出PCB，執(zhí)行菜單命令File/Print/Preview，生成“FM收音機(jī).PPC”。然后執(zhí)行菜單命令File/print，打印出PCB圖。

三、結(jié)語

隨著電子產(chǎn)品的新發(fā)展，印制電路板的設(shè)計(jì)會(huì)日趨復(fù)雜。運(yùn)用Protel設(shè)計(jì)電路在提高原理圖和PCB設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，其強(qiáng)大的規(guī)則設(shè)置也保證了電子產(chǎn)品的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張輝.Protel 99SE項(xiàng)目式教程[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2014.

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【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù);QuartusⅡ;電子設(shè)計(jì);VHDL

1.引言

集成電路設(shè)計(jì)不斷向超大規(guī)模、低功率、超高速方向發(fā)展，其核心技術(shù)是基于EDA技術(shù)的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)。EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)，以集成電路設(shè)計(jì)為目標(biāo)，以可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）為載體，以硬件描述語言（VHDL、VerilogHDL）為設(shè)計(jì)語言，以EDA軟件工具為開發(fā)環(huán)境，利用強(qiáng)大計(jì)算機(jī)技術(shù)來輔助人們自動(dòng)完成邏輯化和仿真測(cè)試，直到既定的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)完成。其融合了，大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)，可以進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)、仿真，PCB設(shè)計(jì)，CPLD/FPGA設(shè)計(jì)等。簡(jiǎn)言之，EDA技術(shù)可概括為在開發(fā)軟件（本文用QuartusⅡ）環(huán)境里，用硬件描述語言對(duì)電路進(jìn)行描述，然后經(jīng)過編譯、仿真、修改環(huán)節(jié)后，最終下載到設(shè)計(jì)載體（CPLD、FPGA）中，從而完成電路設(shè)計(jì)的新技術(shù)。

以EDA技術(shù)為核心的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法和傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法相比有很大的優(yōu)點(diǎn)，兩種設(shè)計(jì)方法的流程如下圖：

圖1 傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)流程圖

圖2 基于EDA的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)流程圖

比較兩種設(shè)計(jì)方法，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)方法采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的早期便可進(jìn)行逐層仿真和修改，借助計(jì)算機(jī)平臺(tái)，降低了電路設(shè)計(jì)和測(cè)試的難度，極大程度地縮短了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、節(jié)約了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本。DEA技術(shù)極大的促進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，已成為現(xiàn)代電子技術(shù)的核心。

2.QuartusⅡ軟件開發(fā)環(huán)境介紹

QuartusⅡ軟件是Alter公司開發(fā)的綜合性EDA工具軟件，提供了強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)功能，充分發(fā)揮了FPGA、CPLD和結(jié)構(gòu)化ASIC的效率和性能，包含自有的綜合器及仿真器，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL等多種設(shè)計(jì)輸入，把設(shè)計(jì)、布局布線和驗(yàn)證功能以及第三方EDA工具無縫的集成在一起。QuartusⅡ與Alter公司的上一代設(shè)計(jì)工具M(jìn)AX+plusⅡ具有一定的相似性，和繼承性。使熟悉MAX+plusⅡ開發(fā)環(huán)境的設(shè)計(jì)人員可以快速熟練應(yīng)用。相比之下，QuartusⅡ軟件功能更為強(qiáng)大、設(shè)計(jì)電路更為便捷，支持的器件更多。增強(qiáng)了自動(dòng)化程度，縮短了編譯時(shí)間，提升了調(diào)試效率。從而縮短了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。利用QuartusⅡ軟件進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

圖3 QuartusⅡ設(shè)計(jì)流程圖

3.在QuartusⅡ環(huán)境下的EDA方法設(shè)計(jì)實(shí)例

下面本文在QuartusⅡ環(huán)境下，以下降沿D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)為例來說明基于EDA技術(shù)的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法（本文以QuartusⅡ9.0為例）。

3.1 在計(jì)算機(jī)上安裝QuartusⅡ9.0版本軟件

QuartusⅡ9.0對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置要求不高，現(xiàn)階段的主流配置完全可以滿足其要求。QuartusⅡ9.0安裝過程很簡(jiǎn)單，按照提示操作即可。

3.2 D觸發(fā)器功能分析

從D觸發(fā)器真值表可以看出，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)clk不論是高電平還是低電平，其輸出q的狀態(tài)都保持不變，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)clk由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出信號(hào)q和輸入信號(hào)d的狀態(tài)相同。

表1 D觸發(fā)器真值表

輸入d 時(shí)鐘clk 輸出q

× 0 不變

× 1 不變

0 下降沿 0

1 下降沿 1

3.3 D觸發(fā)器的VHDL描述設(shè)計(jì)

下面給出D觸發(fā)器的VHDL描述：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity dff1 is

port（d，clk：in std_logic;

q：out std_logic）;

end dff1;

architecture bhv of dff1 is

begin

process（clk）

begin

if clk='1' then

q<=d;

end if;

end process;

end bhv;

上面程序在QuartusⅡ9.0環(huán)境下，經(jīng)保存后進(jìn)行編譯，然后可進(jìn)行波形仿真。

3.4 設(shè)計(jì)仿真

VHDL描述程序編譯后，建立矢量波形文件，之后可以進(jìn)行波形仿真，得到如下波形仿真圖（如圖4所示）：

圖4 D觸發(fā)器仿真波形圖

此仿真波形符合D觸發(fā)器真值表，說明電路設(shè)計(jì)正確。如果波形仿真不符合真值表，說明電路設(shè)計(jì)有問題，此時(shí)可以回到3.3步驟修改VHDL描述程序，直至仿真結(jié)果正確為止。

波形仿真正確后，可得出相應(yīng)的邏輯電路圖，D觸發(fā)器電路圖（如圖5所示）如下：

圖5 D觸發(fā)器邏輯電路圖

3.5 配置下載測(cè)試

整個(gè)電路設(shè)計(jì)、編譯仿真無誤后，按照FPGA開發(fā)板說明書進(jìn)行引腳鎖定，重新進(jìn)行編譯后，然后通過下載電纜線，將產(chǎn)生的sof文件下載至FPGA中，對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試、驗(yàn)證，完成電路的最終設(shè)計(jì)。

4.結(jié)束語

本文以QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境下的實(shí)際電路設(shè)計(jì)為例，介紹了基于EDA技術(shù)的現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法。通過設(shè)計(jì)過程可知，DEA技術(shù)在現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)中的重要性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的信息時(shí)代，EDA技術(shù)也在不斷發(fā)展。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者有必要熟練掌握硬件描述語言、可編程邏輯器件以及各種主流軟件開發(fā)環(huán)境，這樣才可以在最短的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社（第五版），2006.

[2]劉江海.EDA技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

篇5

因此，首先需要得到晶體管的輸入輸出曲線。在ADS中，輸入輸出關(guān)系是通過對(duì)晶體管做直流掃描得到的。實(shí)驗(yàn)步驟是先建立一個(gè)新的工程項(xiàng)目（Project）和一個(gè)新的設(shè)計(jì)（Design），然后選擇晶體管直流工作點(diǎn)掃描模板（ADS中常用的功能都做成了模板，可以直接調(diào)用），并在其提供的元器件庫(kù)中選擇合適的元件，加入到模板中，如圖1所示。其次，需要設(shè)定晶體管的工作范圍，就是IBB和VCE的范圍，可以通過掃描參數(shù)設(shè)置得到，如圖2所示。

本例中，IBB的掃描范圍是從20uA到100uA，掃描步長(zhǎng)為10uA。VCE的掃描范圍從0V到5V，掃描步長(zhǎng)為0.1V。當(dāng)掃描參數(shù)確定后，點(diǎn)擊仿真按鈕，就會(huì)產(chǎn)生圖3的輸入輸出曲線。圖3所示的輸入輸出關(guān)系曲線與課本上的曲線幾乎是一致的，它表明在不同的基極電流IBB作用下，集電極電流IC與集射電壓VCE的關(guān)系。通過輸入輸出曲線，可以選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)電路的功能。在本例中，為與教材保持一致，將靜態(tài)工作點(diǎn)選擇在輸出曲線的中點(diǎn)，大致對(duì)應(yīng)于圖3中光標(biāo)m1的位置，軟件會(huì)自動(dòng)顯示出此處的參數(shù)，即IBB=60uA，VCE＝3V，IC=6mA。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)確定后，可以據(jù)此設(shè)計(jì)直流偏置電路。由于本例是設(shè)計(jì)共射極基本放大電路，因此需要計(jì)算基極和集電極電阻的大小。根據(jù)共射極放大電路的基本計(jì)算結(jié)果，可以設(shè)計(jì)出圖6所示電路。驗(yàn)證該電路的方法是對(duì)其做直流仿真，并將仿真計(jì)算的結(jié)果直接顯示在電路圖中對(duì)應(yīng)的元件和支路上。

從圖中可以看出，基極的電位為809mV，電流為69.9uA，而集電極電位VCE=2.74V，Ic=6.64mA。對(duì)比前面得到的靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)（IBB=60uA，VCE＝3V，IC=6mA），可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個(gè)小的偏差，這是因?yàn)樵陔娐吩O(shè)計(jì)中，無論是在靜態(tài)工作點(diǎn)還是元件參數(shù)的選擇上，都存在近似的過程，因此，任何電路的設(shè)計(jì)，都是一個(gè)近似的設(shè)計(jì)，由此得到的實(shí)際電路都需要經(jīng)過調(diào)試合格后才能夠?qū)嶋H使用。以上的例子為學(xué)生展示了一個(gè)電路設(shè)計(jì)的基本過程以及設(shè)計(jì)方法。當(dāng)課程進(jìn)一步深入后，可以對(duì)本例進(jìn)行擴(kuò)展，例如在分析放大電路動(dòng)態(tài)特性時(shí)，可以加入不同幅度的輸入信號(hào)，觀察在不同靜態(tài)工作點(diǎn)，放大電路的輸入輸出波形和非線性失真，有助于學(xué)生理解設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)的意義。

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關(guān)鍵詞:數(shù)字電子鐘; 層次電路; Multisim 9; 集成電路

中圖分類號(hào):TP319;TN79+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)09-0184-03

Design and Simulation of the Digital Electronic Clock Based on Multisim 9

LUO Ying-xiang

(School of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)

Abstract:Digital electronic clock is widely used in various public places, the general methods of circuit design make the connection complex, and are difficult to understand construction of the circuit. The digital electronic clock is designed by medium-scale integrated circuits, the hierarchical circuit design method is used to divid various cell-level circuit design into blocks, connect blocks of all levels into the machine circuit. It has artistic connection, and is easy to understand each unit circuit functions.

Keywords: digital electronic clock; hierarchical circuit; Multisim 9; integrated circuit

數(shù)字電子鐘是用數(shù)字集成電路構(gòu)成并有數(shù)字顯示特點(diǎn)的一種現(xiàn)代計(jì)數(shù)器,與傳統(tǒng)的機(jī)械計(jì)時(shí)器相比,它具有走時(shí)準(zhǔn)、顯示直觀、無機(jī)械磨損等,因而廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、商店等公共場(chǎng)所。目前,數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì),主要是采用計(jì)數(shù)器等集成電路構(gòu)成,由于所用集成電路多,連線雜亂,不便閱讀。本文采用層次電路設(shè)計(jì),將各單元電路設(shè)計(jì)成層次電路,這樣每個(gè)單元電路和整體電路連線一目了然,既美觀也便于閱讀,還有利于團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì),因每一層次電路為一獨(dú)立電路,便于獨(dú)立設(shè)計(jì)和修改。

1 設(shè)計(jì)任務(wù)

(1) 電子鐘能顯示“時(shí)”、“分”、“秒”;

(2) 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”的校時(shí)。

2 整機(jī)框圖

數(shù)字電子鐘主要由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器、校時(shí)電路等組成。秒信號(hào)發(fā)生器主要由石英晶體振蕩器或555振蕩器分頻后得到;秒、分都是60進(jìn)制,故由60進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成;時(shí)為24進(jìn)制,即由24進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成;顯示部分由譯碼和數(shù)碼顯示構(gòu)成;校時(shí)電路由門電路和開關(guān)等構(gòu)成。整機(jī)框圖如圖1所示。

圖1 數(shù)字電子鐘整機(jī)框圖

3 各部分電路設(shè)計(jì)

3.1 秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器

秒、分計(jì)數(shù)采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,時(shí)采用24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它們都是8個(gè)BCD碼輸出,1個(gè)進(jìn)位輸出,1個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入。在設(shè)計(jì)層次電路時(shí),皆可設(shè)計(jì)為1個(gè)輸入端,9個(gè)輸出端。在Multisim仿真軟件中,執(zhí)行Place/New Hierachical Block命令,在file name of Hierachical Block中填入你要設(shè)計(jì)的電路名稱,如“60進(jìn)制計(jì)數(shù)器”等,再根據(jù)需要在輸入、輸出端口數(shù)中填寫所需數(shù)字,點(diǎn)“OK”后,即得如圖2所示電路層次模塊。雙擊它,得到圖3所示窗口,點(diǎn)Edit HB/SC對(duì)其內(nèi)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。若要進(jìn)行修改,同樣采用以上步驟。

圖2 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器層次模塊

圖3 層次塊電路設(shè)置

由此,采用4518十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,設(shè)計(jì)了60進(jìn)制和24進(jìn)制的計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的內(nèi)部電路分別如圖4、圖5所示。

圖4 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器連線圖

3.2 校準(zhǔn)電路

同樣的方法,設(shè)計(jì)校準(zhǔn)電路的層次電路時(shí),設(shè)計(jì)為6個(gè)輸入口、3個(gè)輸出口,其內(nèi)部電路如圖6所示。為便于使用,將校準(zhǔn)開關(guān)外接。

校時(shí)電路工作過程如圖7所示,正常工作情況下,J3斷開,J1,J2閉合,秒脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器。當(dāng)需要對(duì)秒進(jìn)行校正時(shí),閉合和斷開J3,直到需要的數(shù)字為止;需要對(duì)分校正時(shí),J3處于閉合的情況下,斷開J2,秒脈沖進(jìn)入到分計(jì)時(shí),則分計(jì)數(shù)器快速計(jì)數(shù),直到顯示的時(shí)間為需要的數(shù)字為止,再閉合J2;同理,可以對(duì)時(shí)進(jìn)行校正。

圖5 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器連線圖

圖6 核準(zhǔn)電路連線圖

圖7 數(shù)字電子鐘連線圖

4 整機(jī)電路安裝調(diào)試

在Multisim中,執(zhí)行Place/Hierachical Block命令,找到已存儲(chǔ)的層次塊,點(diǎn)打開即可出現(xiàn)在電路模板中,再在元件庫(kù)中找出信號(hào)發(fā)生器和數(shù)碼顯示器。本例中采用現(xiàn)成的信號(hào)發(fā)生器,可以將信號(hào)頻率設(shè)置為較高頻率,以便快速調(diào)節(jié)。數(shù)碼顯示器直接采用16位數(shù)碼顯示管,因本例中不會(huì)出現(xiàn)大于9的數(shù)碼,即使初始可能出現(xiàn),可以通過校時(shí)電路快速調(diào)節(jié)為所需數(shù)字。

為使各電路接線后能順利工作,對(duì)各層次塊可以先分別測(cè)試其功能。將信號(hào)發(fā)生器分別接入60進(jìn)制和24進(jìn)制計(jì)數(shù)器層次塊,其輸出接數(shù)碼管或示波器看其是否能完成其功能。對(duì)其校準(zhǔn)電路,只有當(dāng)整機(jī)電路接好后,按校準(zhǔn)電路所說工作方式,看是否能起到時(shí)、分、秒的校準(zhǔn)。本例中各模塊皆能完成其功能,接好整機(jī)電路后,能完成所需功能,故本例數(shù)字電子鐘滿足設(shè)計(jì)任務(wù)。

5 結(jié) 語

采用層次電路設(shè)計(jì)方法,對(duì)數(shù)字電子鐘進(jìn)行了設(shè)計(jì),較好地完成了該電路的設(shè)計(jì)任務(wù)。整機(jī)電路連線美觀,各部分電路功能明確,便于理解整體電路的構(gòu)成、工作原理等。在數(shù)字電路及其他更多的課程中都涉及到較復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),若是采用層次電路設(shè)計(jì)方法,既便于對(duì)電路的理解,也便于團(tuán)隊(duì)協(xié)作,共同完成設(shè)計(jì)任務(wù),故而層次電路設(shè)計(jì)方法將會(huì)廣泛地應(yīng)用在大型復(fù)雜電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

參考文獻(xiàn)

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篇7

【關(guān)鍵詞】電工技術(shù)教學(xué) EDA技術(shù) 電路

一、EDA技術(shù)在模擬電路教學(xué)中的應(yīng)用舉例

模擬電路通常是電工技術(shù)教學(xué)中的難點(diǎn)，一是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生難以理解；其次，學(xué)生不了解該部分內(nèi)容在實(shí)際工作中的應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高。為此，可以適當(dāng)將EDA技術(shù)穿插在這部分的教學(xué)中，從實(shí)際電路設(shè)計(jì)的過程中引出與課程關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的內(nèi)容，以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

以下用一個(gè)實(shí)際的例子來表明如何將EDA設(shè)計(jì)過程與電工課程中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合。例：使用ADS（Advanced design system）軟件實(shí)現(xiàn)共射極放大電路的靜態(tài)分析與直流偏置設(shè)計(jì)。共射極基本放大電路是電工技術(shù)中模擬電路部分接觸的第一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，課程要求學(xué)生熟練使用計(jì)算法與圖解法來確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。學(xué)生對(duì)這一部分的掌握情況直接影響到其對(duì)后續(xù)知識(shí)點(diǎn)的掌握，因此，本例從電路設(shè)計(jì)的實(shí)際過程出發(fā)，引出相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。

在講解例子之前，需要給學(xué)生明確的是在實(shí)際的有源電路設(shè)計(jì)中，通常情況下，晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇與設(shè)計(jì)是第一步，也是至關(guān)重要的一步。實(shí)現(xiàn)不同功能的電路，可能在電路圖上區(qū)別不大，重要的是其靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇。例如，低噪聲功率放大器需要無失真地放大微弱信號(hào)，因此它的靜態(tài)工作點(diǎn)需要選擇在輸出曲線的中點(diǎn)，而高功率放大電路為了盡可能提高輸出效率，通常靜態(tài)工作點(diǎn)選擇到靠近截止區(qū)，而混頻器、倍頻器等電路，主要為了使用其非線性性能，因此，它們的靜態(tài)工作點(diǎn)通常要靠近飽和區(qū)。其次，需要強(qiáng)調(diào)的是電路設(shè)計(jì)是電路分析的逆過程，遵循的步驟是根據(jù)輸入輸出關(guān)系，確定靜態(tài)工作點(diǎn)，再得到直流偏置電路，與課程中計(jì)算直流工作點(diǎn)的順序正好相反，但是，它們所反映出的基本原理都是相同的。

確定靜態(tài)工作點(diǎn)，就是根據(jù)電路所要實(shí)現(xiàn)的功能，確定基極電流IBB和集電極電流IC，集射電壓UCE。因此，首先需要得到晶體管的輸入輸出曲線。在ADS中，輸入輸出關(guān)系是通過對(duì)晶體管做直流掃描得到的。實(shí)驗(yàn)步驟是先建立一個(gè)新的工程項(xiàng)目和一個(gè)新的設(shè)計(jì)，然后選擇晶體管直流工作點(diǎn)掃描模板，并在其提供的元器件庫(kù)中選擇合適的元件，加入到模板中。

其次，需要設(shè)定晶體管的工作范圍，就是IBB和VCE的范圍，可以通過掃描參數(shù)設(shè)置得到。

圖1所示的輸入輸出關(guān)系曲線與課本上的曲線幾乎是一致的，它表明在不同的基極電流IBB作用下，集電極電流IC與集射電壓VCE的關(guān)系。通過輸入輸出曲線，可以選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)電路的功能。在本例中，為與教材保持一致，將靜態(tài)工作點(diǎn)選擇在輸出曲線的中點(diǎn)，大致對(duì)應(yīng)于圖3中光標(biāo)m1的位置，軟件會(huì)自動(dòng)顯示出此處的參數(shù)，即IBB=60uA，VCE=3V，IC=6mA。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)確定后，可以據(jù)此設(shè)計(jì)直流偏置電路。由于本例是設(shè)計(jì)共射極基本放大電路，因此需要計(jì)算基極和集電極電阻的大小。在ADS中，偏置電阻的大小可以自動(dòng)計(jì)算，但是需要手動(dòng)輸入相關(guān)的公式。

圖1晶體管輸入輸出關(guān)系

EqnRb=（5-VBE）/IBB[5]

EqnRc=（5-VCE）/IC.i

根據(jù)計(jì)算公式，可以得到計(jì)算結(jié)果。當(dāng)選擇Ibb=60uA時(shí)，對(duì)應(yīng)的基射電壓和基極電阻在一個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)，因此只能選擇一個(gè)近似的值VBE=0.8V，Rb=60K。用同樣的方法，可以得到的集電極電阻Rc=340。當(dāng)所有的參數(shù)都計(jì)算得到后，需要對(duì)該電路進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。驗(yàn)證電路及其參數(shù)如圖2所示。

根據(jù)共射極放大電路的基本計(jì)算結(jié)果，可以設(shè)計(jì)出圖4所示電路。驗(yàn)證該電路的方法是對(duì)其做直流仿真，并將仿真計(jì)算的結(jié)果直接顯示在電路圖中對(duì)應(yīng)的元件和支路上。從圖中可以看出，基極的電位為809mV，電流為69.9uA，而集電極電位VCE=2.74V，Ic=6.64mA。對(duì)比前面得到的靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)（IBB=60uA，VCE=3V，IC=6mA），可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個(gè)小的偏差，這是因?yàn)樵陔娐吩O(shè)計(jì)中，無論是在靜態(tài)工作點(diǎn)還是元件參數(shù)的選擇上，都存在近似的過程，因此，任何電路的設(shè)計(jì)，都是一個(gè)近似的設(shè)計(jì)，由此得到的實(shí)際電路都需要經(jīng)過調(diào)試合格后才能夠?qū)嶋H使用。

圖2共射極基本放大電路

以上的例子為學(xué)生展示了一個(gè)電路設(shè)計(jì)的基本過程以及設(shè)計(jì)方法。當(dāng)課程進(jìn)一步深入后，可以對(duì)本例進(jìn)行擴(kuò)展，例如在分析放大電路動(dòng)態(tài)特性時(shí)，可以加入不同幅度的輸入信號(hào)，觀察在不同靜態(tài)工作點(diǎn)，放大電路的輸入輸出波形和非線性失真，有助于學(xué)生理解設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)的意義。

三、結(jié)語

通過在電工技術(shù)課堂上增加EDA設(shè)計(jì)的過程，可以使課程從純理論教學(xué)轉(zhuǎn)向理論與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合的教學(xué)方式，不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠培養(yǎng)他們的實(shí)際動(dòng)手能力，并極大增加了教師和學(xué)生間的互動(dòng)。同時(shí)，課本上的理論與公式不再需要死記硬背，它們已經(jīng)融合到設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生通過一兩個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)就可以熟練掌握，使學(xué)生能夠輕松完成課程的學(xué)習(xí)和考試。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：數(shù)字邏輯；Multisim12.0軟件；仿真

中圖分類號(hào)：642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）07-0233-02

“數(shù)字邏輯”是計(jì)算機(jī)及電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)既掌握數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，也能夠自己動(dòng)手設(shè)計(jì)調(diào)試實(shí)用的數(shù)字電路。在理論教學(xué)過程中，教師借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電路的模擬和演示，對(duì)電路的工作過程進(jìn)行透徹的分析講解，可以幫助學(xué)生深刻理解和掌握理論知識(shí)。采用Multisim12.0軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供更加靈活方便的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生能充分發(fā)揮想象力，按照自己的想法創(chuàng)建各種電路，擺脫實(shí)驗(yàn)箱的束縛。Multisim12.0軟件的使用使得數(shù)字邏輯理論課的教學(xué)更加生動(dòng)活潑，實(shí)驗(yàn)操作更加靈活方便，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的[1]。

一、Multisim 12.0軟件的特點(diǎn)

Multisim12.0是一個(gè)集電路原理圖設(shè)計(jì)和電路功能測(cè)試為一體的虛擬仿真軟件，它為數(shù)字電路仿真提供了豐富的元器件模型，如時(shí)鐘信號(hào)、各類門電路、各種集成組合邏輯器件、時(shí)序邏輯器件等，同時(shí)提供了種類齊全的虛擬儀器，如函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、數(shù)字萬用表、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀和直流電源等。Multisim12.0仿真軟件具有詳細(xì)的電路分析功能，可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路，它將原理圖的創(chuàng)建、電路的測(cè)試分析、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個(gè)電路窗口中，具有和真實(shí)環(huán)境一致的可視化界面，整個(gè)操作界面就像一個(gè)實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)，與實(shí)物操作幾乎相同[2]。

二、Multisim12.0應(yīng)用于“數(shù)字邏輯”課堂教學(xué)

在“數(shù)字邏輯”課程的課堂教學(xué)中，對(duì)于數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)的理論知識(shí)很多學(xué)生會(huì)覺得枯燥且難以理解，借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電路的模擬和演示，可以直觀地顯示電路的功能和波形，把理論知識(shí)和電路運(yùn)行結(jié)果加以對(duì)照、分析，可以提高課堂教學(xué)效率。同時(shí)還可以提出問題進(jìn)行課堂討論，活躍氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

在講解用邏輯門設(shè)計(jì)小規(guī)模組合電路時(shí)，一般是按照邏輯功能分析、真值表、表達(dá)式和邏輯圖的順序設(shè)計(jì)電路，然后舉例講解。以一個(gè)三人表決電路設(shè)計(jì)為例，假設(shè)用A，B，C分別表示三個(gè)輸入變量，同意用1表示，不同意用0表示，F(xiàn)表示結(jié)果，通過用1表示，不通過用0表示。通過列真值表、表達(dá)式和化簡(jiǎn)等步驟得到輸出表達(dá)式F（A，B，C）=AB+BC+AC，若用與非門實(shí)現(xiàn)，則F（A，B，C）=，可以畫出相應(yīng)的邏輯圖。如果教師僅僅在黑板上或者多媒體課件中畫出邏輯圖，相當(dāng)于紙上談兵，學(xué)生可能只能被動(dòng)地接受這種解題方法，甚至是死記硬背設(shè)計(jì)步驟，很難留下深刻的印象。可以在multisim12.0仿真軟件中繪制出電路原理圖，將輸入端分別連接3個(gè)開關(guān)用于輸入高低電平信號(hào)，輸出端連接一個(gè)發(fā)光二極管用于顯示結(jié)果。通過切換開關(guān)狀態(tài)，按照真值表的順序改變輸入高低電平信號(hào)，觀察發(fā)光二極管亮、熄的規(guī)律，直觀形象地演示電路工作結(jié)果，之前講解的設(shè)計(jì)方法便很容易得到學(xué)生的認(rèn)可。同時(shí)還可以利用仿真軟件中的邏輯轉(zhuǎn)換儀得到組合邏輯電路的真值表，快速判斷電路的正確性。

此外，還可以討論一下如果用其他類型的邏輯門實(shí)現(xiàn)該邏輯功能電路，比如與門和或門或者或非門，又該如何將表達(dá)式變形？如何繪制電路原理圖？能不能達(dá)到同樣的效果？學(xué)生在課堂上都會(huì)積極參與討論，課后也會(huì)迫不及待地去利用Multisim12.0軟件進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，鼓勵(lì)同學(xué)們聯(lián)系生活實(shí)際用數(shù)字電路制作一些小發(fā)明，充分發(fā)揮自己的想象力，大膽創(chuàng)新，并利用Multisim12.0軟件實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證自己的一些想法。

三、Multisim12.0應(yīng)用于“數(shù)字邏輯”實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“數(shù)字邏輯”課程實(shí)驗(yàn)中傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般利用面包板及用中小規(guī)模芯片完成電路設(shè)計(jì)，適于以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的一些中小規(guī)模電路的構(gòu)建與測(cè)試，對(duì)于一些比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)則比較費(fèi)時(shí)，如數(shù)字鐘、搶答器、交通燈控制器、密碼鎖等。而且在實(shí)驗(yàn)過程中常常因一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤、一個(gè)連接點(diǎn)接觸不良，致使實(shí)驗(yàn)受阻，甚至無法完成，影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。利用Multisim12.O可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便。學(xué)生可以隨時(shí)在任意裝有該軟件的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)試，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，取得較好的實(shí)驗(yàn)效果[3]。

在時(shí)序電路設(shè)計(jì)中有一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是數(shù)字秒表電路設(shè)計(jì)，這是一個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)，理論分析可知，整個(gè)電路由秒脈沖產(chǎn)生電路，計(jì)數(shù)電路和譯碼顯示電路三部分組成。第一步用555定時(shí)器和電阻電容構(gòu)成多諧振蕩器，由公式T=0.7（R1+2R2）計(jì)算求得適當(dāng)?shù)碾娮柚?，使得輸出波形頻率為1kHz，利用3片74LS90芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成1000倍分頻器將多諧振蕩器輸出信號(hào)進(jìn)行分頻，從而得到秒脈沖信號(hào)。雖然可以通過理論計(jì)算得到電阻值，但是要想調(diào)試出精確的秒脈沖信號(hào)，需要在電路搭建好之后利用示波器或邏輯分析儀等儀器觀察輸出波形，測(cè)量輸出頻率或周期，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整電阻值。第二步選擇兩片74LS161芯片實(shí)現(xiàn)60進(jìn)制計(jì)數(shù)電路。74LS161芯片為16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，利用清零法分別實(shí)現(xiàn)6進(jìn)制和10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后用乘數(shù)法實(shí)現(xiàn)610進(jìn)制計(jì)數(shù)器。將第一步調(diào)試好的秒脈沖信號(hào)作為輸入計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的輸出可以連接8個(gè)發(fā)光二極管，運(yùn)行過程中通過觀察發(fā)光二極管的亮熄規(guī)律判斷電路輸出是否滿足要求，也可以通過邏輯分析儀觀察計(jì)數(shù)器輸出的8路波形判斷結(jié)果的正確性。第三步采用兩個(gè)共陰極七段數(shù)碼管進(jìn)行秒表顯示，由兩片74LS48芯片作為七段字型譯碼器，將第二步中兩個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)分別送譯碼器，兩個(gè)譯碼器的輸出分別連接兩個(gè)七段數(shù)碼管，通過譯碼器譯碼和驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。

由設(shè)計(jì)步驟可知，整個(gè)數(shù)字秒表電路的設(shè)計(jì)制作需要用到10個(gè)以上的集成芯片，電路連線多且復(fù)雜，調(diào)試過程需要調(diào)整電阻值，需要用到電源、示波器和邏輯分析儀等設(shè)備。如果采用傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生需要事先查找大量資料，畫出粗略的硬件電路圖，準(zhǔn)備所需芯片和足夠的導(dǎo)線，然后在面包板或者實(shí)驗(yàn)箱上直接搭建硬件實(shí)物電路，借助實(shí)驗(yàn)儀器觀察結(jié)果。由于實(shí)驗(yàn)室只能提供有限的元器件和示波器、萬用表等儀器，若所選用芯片不合適，或者電路設(shè)計(jì)本身就存在問題，或者哪個(gè)芯片有問題，又或者哪一根線不通，有時(shí)候很難檢查出具體問題，即便檢查出來又可能要重新設(shè)計(jì)電路，在四個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)驗(yàn)很難完成。不少學(xué)生往往會(huì)為了完成任務(wù)直接照搬其他同學(xué)的電路或者要求老師直接給出可行的電路圖，然后只是機(jī)械按照硬件電路圖連線。連線完成后如果發(fā)現(xiàn)電路不能正常工作，也只是簡(jiǎn)單地直接拆除和重新連線，因?yàn)椴焕斫怆娐饭ぷ髟?，根本就不?huì)分析問題解決問題，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程就變成了重復(fù)地拆線和連線的簡(jiǎn)單勞動(dòng)。大多這樣的學(xué)生即便實(shí)驗(yàn)做完了，可電路工作原理卻完全不懂，根本達(dá)不到通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、培養(yǎng)分析問題和解決問題能力的目的[4]。

相反，如果使用仿真軟件，學(xué)生在了解基本原理后就可以在仿真軟件平臺(tái)上選擇元器件直接搭建電路，可以任意選擇芯片而不必理會(huì)材料消耗、可以放心大膽地連接電路而不用擔(dān)心電路連接錯(cuò)誤而造成器件損壞的問題。仿真軟件中提供的電源、函數(shù)發(fā)生器、示波器和邏輯分析儀等可以任意選取使用，這樣就可以留出更多的時(shí)間去理解電路工作原理，分析問題和調(diào)試電路。比如在秒表電路設(shè)計(jì)制作過程中，可以任意調(diào)整電阻值，借助仿真軟件提供的示波器調(diào)試出精確的秒脈沖信號(hào)；可根據(jù)個(gè)人喜好選擇各種型號(hào)的計(jì)數(shù)器芯片設(shè)計(jì)分頻器和60進(jìn)制計(jì)數(shù)器；也可以采用共陽極數(shù)碼管和相應(yīng)的譯碼器設(shè)計(jì)顯示電路。

通過軟件仿真實(shí)驗(yàn)，選擇符合要求的元器件，設(shè)計(jì)出滿意的電路，然后在實(shí)驗(yàn)箱或面包板上搭建硬件實(shí)物電路，通過實(shí)物電路驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。利用仿真軟件的另一個(gè)好處是學(xué)生可以大膽地發(fā)揮自己的想象，嘗試各種設(shè)計(jì)方案，有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

在課堂教學(xué)中借助Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行電路演示，驗(yàn)證理論的正確性和可行性，使得數(shù)字邏輯理論課的教學(xué)更加生動(dòng)活潑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用Multisim12.0仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)操作更加靈活方便，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力[5]。因此，有效利用Multisim12.0仿真軟件能夠?qū)?shù)字邏輯課程教學(xué)起到積極作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

篇9

關(guān)鍵詞：電氣控制；電路設(shè)計(jì)；電氣安全問題

Abstract: In this paper, the author introduces the electrical control circuit design general design rules, the basic step as well as the electrical equipment explosion-proof type and measures.

Key words: electric control; circuit design; electrical safety issues

中圖分類號(hào)：TM73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

電氣控制電路中,控制信號(hào)種類復(fù)雜,在設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)GB 4728—1985等要求來合理的布局電路圖,使設(shè)計(jì)最優(yōu)化。同時(shí),工礦企業(yè)的安全已經(jīng)受到社會(huì)的廣泛關(guān)注,針對(duì)不同行業(yè)的不同需求,目前已經(jīng)研制出大量的不同防爆型式的電氣設(shè)備,防爆電氣設(shè)備和電氣防爆措施的廣泛應(yīng)用,不僅有效的保證了人民的生命安全,也給工礦企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟

1.1 擬定技術(shù)參數(shù)

根據(jù)選定的拖動(dòng)方案及控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖,擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和主要技術(shù)參數(shù)。

1.2 繪制具體電路

根據(jù)各部分的要求,設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。對(duì)于每一部分的設(shè)計(jì)總是按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查,反復(fù)修改與完善的步驟進(jìn)行。

1.3 繪制總原理圖

按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分聯(lián)成一個(gè)整體。

1.4 正確選用原理線路中每一個(gè)電器元件,并制訂元器件目錄清單對(duì)于比較簡(jiǎn)單的控制線路,可以省略前兩步,直接進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)和電器元件選用。但對(duì)于比較復(fù)雜的自動(dòng)控制線路,就必須按上述過程一步一步進(jìn)行設(shè)計(jì)。只有各個(gè)獨(dú)立部分都達(dá)到技術(shù)要求,才能保證總體技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn),保證總裝調(diào)試的順利進(jìn)行。

2 電氣控制電路設(shè)計(jì)的一般原則

電氣控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)在充分滿足生產(chǎn)工藝電氣控制要求的前提下進(jìn)行,并且力求工作可靠、動(dòng)作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安裝檢修方便。一般應(yīng)做到:

2.1 保證控制電路工作的可靠性

諸如:電器元件要正確連接、盡量減少觸頭數(shù),縮短連接導(dǎo)線、防止寄生電路、在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通一個(gè)電器的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)的電路應(yīng)該能夠適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況等。

2.2 保證電氣控制電路的安全性

電氣控制電路在事故的情況下,亦應(yīng)能保證操作人員、電氣設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全,并能有效制止事故的擴(kuò)大,即使出現(xiàn)誤操作也不致造成事故。常用的保護(hù)措施有:采用漏電保護(hù)開關(guān)的自動(dòng)切斷電源保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)、失壓保護(hù)、聯(lián)鎖保護(hù)、行程保護(hù)、過容保護(hù)及極限位置保護(hù)等。

2.3 正確使用防爆電氣設(shè)備

防爆電氣設(shè)備接線腔的進(jìn)線口,必須用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的形式密封,如用彈性密封圈密封或用電纜密封夾緊接頭等。禁止采用填充密封膠泥、石棉繩等其他方法代替。在現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí),當(dāng)防爆電氣設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分未完全停止之前不得開蓋。

3 電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法

電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法主要有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法兩種,分別介紹如下。

3.1 分析設(shè)計(jì)法

這種設(shè)計(jì)方法又稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。所謂分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求去選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)(單元電路)或經(jīng)過考驗(yàn)的成熟電路,按各部分的聯(lián)鎖條件組合起來并加以補(bǔ)充和修改,綜合成滿足控制要求的完整線路。設(shè)計(jì)過程中,要隨時(shí)增減元器件和改變觸點(diǎn)的組合方式,以滿足拖動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和控制要求,經(jīng)過反復(fù)修改得到理想的控制線路。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單,無固定的設(shè)計(jì)程序,容易為初學(xué)者所掌握,在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案,當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會(huì)影響線路工作的可靠性。為此,應(yīng)反復(fù)審核電路工作情況,有條件時(shí)還應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改,直到電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤,滿足生產(chǎn)工藝要求為止。

3.2 邏輯設(shè)計(jì)法

邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。采用邏輯設(shè)計(jì)法能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案,所用元件數(shù)量少,各元件能充分發(fā)揮作用,當(dāng)給定條件變化時(shí),能指出電路相應(yīng)變化的內(nèi)在規(guī)律,在設(shè)計(jì)復(fù)雜控制線路時(shí),更能顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。任何控制線路、控制對(duì)象與控制條件之間都可以用邏輯函數(shù)式來表示,所以邏輯法不僅能用于線路設(shè)計(jì),也可以用于線路簡(jiǎn)化和讀圖分析。邏輯代數(shù)讀圖法的優(yōu)點(diǎn)是各控制元件的關(guān)系能一目了然,不會(huì)讀錯(cuò)和遺漏。此外,組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路是邏輯電路的兩種基本類型,對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也各有不同。

4 防爆類型與防爆措施

4.1 電氣設(shè)備防爆的類型和等級(jí)

4.1.1 電氣設(shè)備的防爆類型

根據(jù)防爆的原理,針對(duì)不同的用途,電氣設(shè)備的防爆類型有以下幾種:

4.1.1.1 防止點(diǎn)火源的產(chǎn)生。代表有增安型電器設(shè)備。主要是對(duì)于一些正常工作時(shí)不產(chǎn)生火花和危險(xiǎn)高溫表面的電器設(shè)備,在結(jié)構(gòu)上再采取一些附加的保護(hù)措施,提高設(shè)備的安全性和可靠性。

4.1.1.2 用介質(zhì)隔離點(diǎn)火源。這是隔離點(diǎn)火源的最常用的方法,此方法采用安全介質(zhì)包圍電氣設(shè)備的導(dǎo)電部件,導(dǎo)電部件產(chǎn)生的火花無法接觸爆炸性混合物。利用此種方法的代表有正壓型電氣設(shè)備、充油型電氣設(shè)備、澆封型電氣設(shè)備等。

4.1.1.3 用外殼限制爆炸和隔離點(diǎn)火源。代表有隔爆型電氣設(shè)備。它利用外殼罩住導(dǎo)電部分,阻止爆炸向外部傳播,是一種傳統(tǒng)的隔離防爆。

4.1.1.4 限制點(diǎn)火源的能量。典型的代表有本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備,主要是通過限制電路在危險(xiǎn)場(chǎng)合產(chǎn)生的能量,達(dá)到防爆的目的。

4.1.2 防爆電氣設(shè)備的防爆等級(jí)

防爆電氣設(shè)備防爆等級(jí)的劃分是根據(jù)設(shè)備使用的類別、爆炸性氣體混合物的溫度組別、防爆電氣設(shè)備的防爆型式來劃分的。我國(guó)和世界上大部分國(guó)家和地區(qū)將爆炸性氣體分為四個(gè)危險(xiǎn)等級(jí),根據(jù)爆炸性氣體混合物引燃溫度的差異,組別又分為T1、T2、T3、T4、T5、T6六組,引燃溫度用t(℃)表示,各組別的引燃溫度為:

T1為:450℃

T2為:300℃

T3為:200℃

T4為:135℃

T5為:100℃

T6為:85℃

4.2 電氣防爆的技術(shù)與措施

4.2.1 危險(xiǎn)環(huán)境的劃分與注意事項(xiàng)

危險(xiǎn)環(huán)境不同,選用防爆電氣設(shè)備的類型就不同,采取的防爆措施也就不一樣。根據(jù)環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域的大小和級(jí)別,可以劃分為氣體、蒸氣爆炸危險(xiǎn)環(huán)境,粉塵、纖維爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。電氣設(shè)備的爆炸與火災(zāi)密切相關(guān),火災(zāi)容易并發(fā)爆炸。因此,防爆安全除按防火安全要求外,也需要格外注意防爆電氣設(shè)備的選擇、線路的安裝。在防爆電氣設(shè)備的選用上,電氣設(shè)備的選用要與當(dāng)?shù)匚ｋU(xiǎn)環(huán)境相適應(yīng);在防爆電氣線路的安裝上,電氣線路的安裝位置、敷設(shè)方式、導(dǎo)線材質(zhì)、連接方法等均要與區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)相一致,確保防爆的安全。

4.2.2 電氣防爆安全技術(shù)與措施

電氣防爆安全技術(shù)與措施主要有以下幾點(diǎn):

4.2.2.1 要盡量消除或減少爆炸性混合物

主要包括五個(gè)方面:采取封閉措施,防止爆炸性混合物泄漏；清理現(xiàn)場(chǎng)積塵、防止爆炸性混合物積累；設(shè)計(jì)正壓室,防止爆炸性混合物擴(kuò)散到有引燃源的區(qū)域；采取開放式作業(yè)或通風(fēng)措施,稀釋爆炸性混合物；在危險(xiǎn)空間充填惰性氣體或不活潑氣體,防止形成爆炸性混合物。

4.2.2.2 采取隔離措施

對(duì)于危險(xiǎn)性較大的設(shè)備,一般應(yīng)該分室安裝,并在隔墻上采取封堵措施。常見的隔離措施有電動(dòng)機(jī)隔墻傳動(dòng)、照明燈隔玻璃窗照明等,通過隔離進(jìn)一步達(dá)到防爆的效果。

4.2.2.3 切斷引起爆炸的源頭

在電氣設(shè)備和電氣線路設(shè)計(jì)的選用上,要與爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的特征和危險(xiǎn)物的級(jí)別、組別相一致,這樣才能保持電氣設(shè)備和電氣線路安全運(yùn)行。安全運(yùn)行包括電流、電壓、溫升和溫度不超過允許范圍,包括絕緣良好、連接和接觸良好、整體完好無損、清潔、標(biāo)志清晰等方面。

4.2.2.4 接地措施的采用

主要包括以下幾種情況:應(yīng)將所有不帶電金屬物體做等電位聯(lián)結(jié),如低壓由接地系統(tǒng)配電,應(yīng)采用TN—S系統(tǒng),不得采用TN—C系統(tǒng)；低壓由不接地系統(tǒng)配電,應(yīng)采用IT系統(tǒng),并應(yīng)該安裝必須的保護(hù)和報(bào)警裝置。

5 結(jié)束語

電力作為一種能源,具有很多的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)深入到了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)部分。但是電路設(shè)計(jì)任何的缺陷都將是嚴(yán)重的安全隱患,都會(huì)帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。同時(shí),在企業(yè)生產(chǎn)過程中,電氣防爆也是備受人們關(guān)注的問題。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M]·北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003·

篇10

本文對(duì)目前在電子電氣通信專業(yè)的課程高頻電子線路實(shí)驗(yàn)提出了改進(jìn)思路，針對(duì)目前在實(shí)驗(yàn)中采用軟件仿真代替搭建實(shí)驗(yàn)電路的流行做法，提出了商榷。本文建議在低年級(jí)短學(xué)期階段讓學(xué)生接觸電路板制作、高頻防電磁干擾設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，通過制作通用高頻電路板并調(diào)試高頻電路，接觸高頻電路設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生今后學(xué)習(xí)電路的興趣，培養(yǎng)電路調(diào)試能力，縮短未來高頻電路實(shí)驗(yàn)需要的時(shí)間，在高頻實(shí)驗(yàn)中將軟件仿真和電路搭建調(diào)試結(jié)合，用軟件仿真驗(yàn)證理論知識(shí)，用搭建電路實(shí)現(xiàn)功能。

關(guān)鍵詞

電子線路；實(shí)驗(yàn)；仿真；電路搭建

1前言

高頻電子線路課程，又稱通信電子線路，是高校電子、電氣、通信專業(yè)的必修課程，由于該課程工程實(shí)踐性較強(qiáng)，通常必須配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程。通過調(diào)查目前國(guó)內(nèi)高校針對(duì)該課程相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)目前該課程理論階段一般設(shè)置課時(shí)為36-64學(xué)時(shí)，而相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)通常有10-24課時(shí)。高頻電路類似于樂高積木，即其每個(gè)部分基本功能實(shí)現(xiàn)都具有固定的經(jīng)典電路，整體電路設(shè)計(jì)需要根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算，在每個(gè)功能部分從幾個(gè)經(jīng)典電路中選擇合適的一個(gè)即可，這樣多個(gè)基本功能電路采用樂高積木般組合搭建而成最終電路，這點(diǎn)與低頻電路不同，低頻電路很多時(shí)候需要自己設(shè)計(jì)，而高頻主要還是“搭積木”。這樣看似乎該課程實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，其實(shí)不然，在很多側(cè)重理工的大學(xué)（通常這類大學(xué)對(duì)該課程要求更高、賦予更多課時(shí)），該課程和對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課均被稱為“殺手課程”，很多學(xué)生提起來都頭疼。高頻電路實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)教授的經(jīng)典電路進(jìn)行驗(yàn)證，因此設(shè)計(jì)部分不是難點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于如何成功調(diào)試電路。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證成功，但電路不成功的情況，比如高頻振蕩電路無論如何都無法起振、功率放大電路輸出信號(hào)嚴(yán)重失真等現(xiàn)象，這源于高頻電路中電磁干擾很嚴(yán)重，為消除電磁干擾對(duì)走線的粗細(xì)、走線的拐角、電源線的布設(shè)位置、接地處理、哪里需要添加去耦合電容、去耦合電容的容值選取多大等等均需要經(jīng)驗(yàn)，因此有種說法：“能設(shè)計(jì)開發(fā)模擬高頻電路的工程師如同老中醫(yī)，越老越珍貴。”而這些知識(shí)理論上很容易，遠(yuǎn)比高頻電路設(shè)計(jì)計(jì)算容易理解，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)頗有“大音希聲，大象無形”的感慨———飄渺難以把握的感覺，調(diào)試相同的2個(gè)PCB版，一個(gè)很容易就調(diào)通了，另一個(gè)無論如何效果不好。

2當(dāng)前實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及問題

正是為了避免高頻電路設(shè)計(jì)容易、調(diào)試難的這個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)前很多學(xué)校在高頻電路實(shí)驗(yàn)中普遍采用兩種方式：（1）軟件仿真，目前常用的實(shí)驗(yàn)仿真軟件有Candence中的pSpice，NI公司的multisim，其中multisim在目前高校應(yīng)用是最廣泛的；（2）使用現(xiàn)成的調(diào)試好的實(shí)驗(yàn)板/箱，同學(xué)只需要改變電路中某個(gè)器件的參數(shù)，然后通過使用濾波器測(cè)試輸出變化即可。在我們調(diào)研中發(fā)現(xiàn)以上兩種方式目前前者約占60%出頭，并且近幾年來有越來越受歡迎的趨勢(shì)，后者約占40%。無論采用以上哪種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均避開了電路調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié)，的確電路調(diào)試時(shí)間遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)所花費(fèi)時(shí)間，并且可能最終電路還調(diào)試不好，而以上兩種方式只有做實(shí)驗(yàn)快慢的問題，絕不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)做不出的問題，老師減少了工作強(qiáng)度，學(xué)生能完成實(shí)驗(yàn)，大家皆大歡喜。我校高頻電子線路實(shí)驗(yàn)以上兩種方式都采用，我們對(duì)以上兩種實(shí)驗(yàn)方式的反思來自于本校近幾年畢業(yè)生的反饋，很多在學(xué)校動(dòng)手能力較強(qiáng)、成績(jī)比較好的學(xué)生反映，在實(shí)際工作中進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，設(shè)計(jì)還比較簡(jiǎn)單，如何選擇器件參數(shù)也會(huì)計(jì)算，但當(dāng)PCB板做好需要調(diào)試時(shí)若電路出現(xiàn)問題，根本就不知所措，沒有任何頭緒，不知道從哪里開始排查，單位里老工程師問是否大學(xué)里做過實(shí)驗(yàn)？答曰做過，軟件仿真直接在實(shí)驗(yàn)板上測(cè)試的。他們反饋希望在大學(xué)學(xué)習(xí)階段盡早接觸實(shí)際電路設(shè)計(jì)調(diào)試。我們認(rèn)為仿真軟件代替實(shí)驗(yàn)，固然可以使得實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單，學(xué)生能夠用鼠標(biāo)鍵盤改變電路中某個(gè)元件的參數(shù)，輕而易舉地測(cè)得某個(gè)位置參數(shù)變化對(duì)輸出的影響，對(duì)所學(xué)理論有直觀感性的認(rèn)識(shí)，但親手搭建實(shí)驗(yàn)電路也是必不可少的。因此目前對(duì)高頻電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，還是應(yīng)該以軟件仿真、實(shí)驗(yàn)板測(cè)試和實(shí)際電路設(shè)計(jì)調(diào)試相結(jié)合，不可簡(jiǎn)單用一個(gè)代替另一個(gè)。但做高頻實(shí)際電路，需要的時(shí)間很長(zhǎng)，不可控因素較多，而大學(xué)高頻電路實(shí)驗(yàn)課程一般有10-24學(xué)時(shí)，有的學(xué)校甚至少至只有6學(xué)時(shí)，在如此少的時(shí)間內(nèi)面對(duì)復(fù)雜電磁干擾下的電路，能調(diào)試成功電路的難度還是相當(dāng)大，如果學(xué)生經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間不能完成電路，他們就會(huì)感到沮喪，徹底喪失了學(xué)習(xí)的興趣。

3實(shí)驗(yàn)改革思路

為了保證實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)理論、調(diào)試電路的目的，同時(shí)在此前提下將任務(wù)簡(jiǎn)單化，筆者提出了高頻電路系列實(shí)驗(yàn)的改革方案，即“從娃娃抓起”，將該實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)分階段完成，從大學(xué)一年級(jí)就逐步開始實(shí)施。改革的基本思路是將該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分解，其中某些分解的部分與其他課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、短學(xué)期相結(jié)合，并將這些結(jié)合后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于后續(xù)的高頻電路實(shí)驗(yàn)中，相當(dāng)于拉長(zhǎng)了該課程的實(shí)際實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，具體思路為將整個(gè)高頻電路實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段：第一階段為第二學(xué)期的短學(xué)期電子線路實(shí)習(xí)階段，在此階段完成部分高頻電路實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；第二階段為第六學(xué)期的高頻電路實(shí)驗(yàn)階段，在此階段完成高頻電路具體功能實(shí)現(xiàn)的調(diào)試和學(xué)習(xí)。

3.1第一階段改革方案

首先由高頻電路實(shí)驗(yàn)教師設(shè)計(jì)一個(gè)通用的高頻電路實(shí)驗(yàn)版，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)版上可以完成目前高頻電路實(shí)驗(yàn)課程需要的所有實(shí)驗(yàn)。這步由高頻電子線路實(shí)驗(yàn)課老師和理論課教師合作商討完成，無需學(xué)生參與。教師將該通用板的原理圖和PCB圖交給負(fù)責(zé)一年級(jí)暑假電子線路實(shí)習(xí)的老師，通常電子、通信、電氣專業(yè)在一年級(jí)暑假會(huì)有電子線路短學(xué)期實(shí)習(xí)，這時(shí)候?qū)W生們實(shí)際上還沒有接觸電路設(shè)計(jì)的任何理論知識(shí)，以往短學(xué)期實(shí)習(xí)是讓他們學(xué)習(xí)使用制電路圖軟件，并最終做出實(shí)際電路，而電路多來自于在這之后的二年級(jí)低頻電子線路課程，改革后將短學(xué)期實(shí)習(xí)內(nèi)容略做修改：學(xué)習(xí)使用制版圖的軟件，學(xué)習(xí)高頻防電磁干擾的基本設(shè)計(jì)理念，根據(jù)老師給出的原理圖畫出PCB圖。由于此時(shí)的學(xué)生既沒有電路基本知識(shí)也無調(diào)試電路板的經(jīng)驗(yàn)，僅有在步驟（2）中學(xué)習(xí)到的一些理論，在此情況下他們畫出的PCB圖必然和能實(shí)際應(yīng)用的PCB圖有很大差異，因此需要短學(xué)期指導(dǎo)教師的糾錯(cuò)：在同學(xué)上交自己的PCB圖后，短學(xué)期指導(dǎo)老師將高頻電路實(shí)驗(yàn)老師設(shè)計(jì)的PCB圖發(fā)給每個(gè)同學(xué)，同學(xué)自己比較兩個(gè)PCB設(shè)計(jì)的差異，對(duì)照在步驟（2）中高頻設(shè)計(jì)基本理念，分析自己的設(shè)計(jì)與老師給出的設(shè)計(jì)中有哪些不同？這些差異中哪些是無關(guān)緊要的？哪些部分是違背了高頻設(shè)計(jì)基本理念的？寫出總結(jié)報(bào)告，并根據(jù)參考圖修改自己的通用電路板的PCB圖，在此過程中有任何疑問可以與短學(xué)期指導(dǎo)老師和高頻電子線路實(shí)驗(yàn)老師商榷，最終完成制版。電路焊接練習(xí)：當(dāng)通用PCB版制成后，由高頻電路實(shí)驗(yàn)老師給出高頻電路中的幾個(gè)常用電路（每個(gè)電路是PCB的一部分），由學(xué)生自行選擇哪個(gè)電路（或者說PCB板哪個(gè)部分）進(jìn)行焊接練習(xí)?？紤]到此時(shí)的同學(xué)們沒有電路分析知識(shí)，這里我們推薦選擇高頻振蕩電路或者高頻小信號(hào)放大電路，因?yàn)檫@兩個(gè)電路調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，每個(gè)同學(xué)任選一個(gè)作為焊接電路，將分體元件焊接在PCB板上，分體元件由短學(xué)期指導(dǎo)老師統(tǒng)一采購(gòu)分發(fā)給同學(xué)們。此過程沒有改變電路實(shí)習(xí)短學(xué)期的教學(xué)目的———訓(xùn)練學(xué)生焊接電路，電路所使用的器件、各個(gè)器件參數(shù)均由高頻電路實(shí)驗(yàn)老師指定，學(xué)生僅在此過程中練習(xí)焊接技術(shù)。短學(xué)期實(shí)習(xí)階段的電路調(diào)試，此電路調(diào)試不同于高頻電路實(shí)驗(yàn)課的調(diào)試，在此階段同學(xué)們主要檢查電路是否虛焊，有無短路等問題（這些問題必須在短學(xué)期解決），學(xué)會(huì)使用各種測(cè)量?jī)x器，具體電路效果的調(diào)試需要應(yīng)用電路理論知識(shí)解決問題，此階段同學(xué)們還不具備條件，如果前面的調(diào)試都順利完成，則老師可以指導(dǎo)學(xué)生完成進(jìn)一步的簡(jiǎn)單效果測(cè)試。電路調(diào)試過程中，不僅負(fù)責(zé)電路實(shí)習(xí)的老師在場(chǎng)，高頻電子線路實(shí)驗(yàn)老師也要在場(chǎng)，幫助帶領(lǐng)同學(xué)們解決遇到的問題。由于短學(xué)期實(shí)習(xí)時(shí)間較長(zhǎng)，并且時(shí)間集中，相比于高年級(jí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)時(shí)間上充裕了很多，通過電路調(diào)試中解決問題的過程，同學(xué)們學(xué)會(huì)了示波器等測(cè)試儀器的使用方法，由于電路原理對(duì)于一年級(jí)的同學(xué)還是沒有概念的，因此每一步驟的調(diào)試都要在老師指導(dǎo)下進(jìn)行，比如測(cè)量輸入信號(hào)后測(cè)試三極管輸出，三極管的輸出放大信號(hào)應(yīng)該是輸入信號(hào)的多少倍，老師必須告訴同學(xué)倍數(shù)的范圍在多少以內(nèi)是合理的，諸如此類。對(duì)應(yīng)高頻電磁干擾的問題，老師不能直接告訴學(xué)生如何處理，而要求學(xué)生自己通過上網(wǎng)查資料的方式找答案，這部分知識(shí)對(duì)理論要求不高，所以學(xué)生即使沒有學(xué)過電路知識(shí)也可以理解，再經(jīng)過一段學(xué)生自己找資料解決問題的階段后，高頻電路實(shí)驗(yàn)老師幫助學(xué)生一起解決電磁干擾的問題。通過一年級(jí)的短學(xué)期經(jīng)歷，激發(fā)同學(xué)們對(duì)電路設(shè)計(jì)的興趣，而興趣往往是最好的老師，引導(dǎo)他們?cè)诙昙?jí)時(shí)學(xué)習(xí)低頻電路有好奇心，學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性更強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果更好。低頻電路是高頻電路的基礎(chǔ)課程，只有低頻電路學(xué)好了，高頻電路才有可能學(xué)好，所以適當(dāng)調(diào)整一年級(jí)短學(xué)期實(shí)習(xí)內(nèi)容，可以為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。另外，通過短學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生有充裕的時(shí)間調(diào)試電路板，學(xué)習(xí)高頻防止電磁干擾的方法等，這樣可以提高在高頻電路實(shí)驗(yàn)中的效率，減少調(diào)試電路所花費(fèi)的時(shí)間。

3.2第二階段改革方案

我們建議在高頻電路實(shí)驗(yàn)中將軟件仿真與硬件電路調(diào)試結(jié)合，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，比如在經(jīng)典高頻功率放大器電路實(shí)驗(yàn)中，先用軟件仿真電路，通過更改負(fù)載值、基極電壓，調(diào)整分壓值，更改輸入電源電壓等，在軟件中觀察輸出電壓、電流的變化，并畫出對(duì)應(yīng)曲線，將該曲線與理論曲線相比較，驗(yàn)證理論，正如前面所述，這樣實(shí)驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間較少，難度低，學(xué)生都能做出來，不會(huì)有挫敗感進(jìn)而喪失學(xué)習(xí)的興趣。然后固定各部分參數(shù)值，讓學(xué)生使用他們自己一年級(jí)短學(xué)期制作的分離元件搭建高頻功率放大電路，進(jìn)行功能調(diào)試，即用焊接好的電路板達(dá)到設(shè)計(jì)功能要求，由于已經(jīng)在一年級(jí)處理過電磁干擾的問題了，此時(shí)工作量大為減少，他們面對(duì)新的高頻電路無法工作時(shí)，惶恐感沒那么強(qiáng)烈，多少還是有些經(jīng)驗(yàn)的，加上實(shí)驗(yàn)老師的輔導(dǎo)協(xié)同幫助，絕大部分同學(xué)有能力在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解決問題。然后我們采用反向設(shè)計(jì)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)箱中任選一功能模塊，這些模塊都是二層電路板設(shè)計(jì)，對(duì)這個(gè)功能首先學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，為加快時(shí)間只需完成原理圖設(shè)計(jì)即可，然后學(xué)生被要求畫出試驗(yàn)箱中該模塊的電路，比較自己設(shè)計(jì)的電路與實(shí)際電路之間的異同，分析為什么會(huì)出現(xiàn)這些差異？這些差異哪些是允許的、無關(guān)緊要的，哪些是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)引發(fā)而必須改正的，寫出分析報(bào)告。通過反向設(shè)計(jì)，同學(xué)們能體會(huì)到理論和實(shí)踐的差異，在今后的工作中不可掉以輕心，多思考，積累經(jīng)驗(yàn)。

4總結(jié)

我們?nèi)昵斑M(jìn)行高頻電子線路課程改革，在改革的第一年在一年級(jí)同學(xué)短學(xué)期期間也要求二年級(jí)同學(xué)一道參與制作PCB板、焊接元器件，到了三年級(jí)下學(xué)期這些同學(xué)學(xué)習(xí)高頻電路時(shí)，他們已經(jīng)迫不及待要驗(yàn)證自己以往的勞動(dòng)成果了，調(diào)試電路時(shí)主動(dòng)性大大增強(qiáng)，幾乎沒有人像以往那樣什么問題都等老師來解決，很多同學(xué)自發(fā)組成討論組，自己上網(wǎng)查資料，基本能做到獨(dú)立調(diào)試好電路，相比用軟件仿真和用實(shí)驗(yàn)板，教師在該課程實(shí)驗(yàn)階段的工作量會(huì)有些增加，同學(xué)們?cè)谝?guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)電路調(diào)試也是可行的，教師和學(xué)生的壓力均在可承受范圍內(nèi)，但實(shí)際能力得到了更多的鍛煉。

作者：侯俊 陳文 單位：上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院

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