仿真電路設(shè)計報告精選(九篇)

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第1篇：仿真電路設(shè)計報告范文

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院微電子系，四川 成都 611731）

【摘　要】闡釋了一種實例教學(xué)法，旨在幫助學(xué)生有效的理解模擬集成電路設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握就業(yè)技能。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

關(guān)鍵詞 模擬集成電路設(shè)計；實例教學(xué)法；仿真；帶隙基準(zhǔn)源

To explore the teaching of integrated circuit design simulation

Overview of instance——project method

LIAO Wu-yang

（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）

【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.

【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0　引言

模擬集成電路設(shè)計常常被稱為一種“藝術(shù)”，因為設(shè)計時要在各種指標(biāo)、規(guī)范中間尋求適當(dāng)?shù)恼壑?，這需要經(jīng)驗和創(chuàng)造力。但它更是一種“科學(xué)”，因為需要一定的設(shè)計方法和深入研究來指導(dǎo)這樣的折中和創(chuàng)造。

這種“藝術(shù)”和“科學(xué)”的結(jié)合使教與學(xué)都充滿了挑戰(zhàn)。一方面，學(xué)生由于缺乏對模擬IC設(shè)計整體上的認(rèn)識而覺得公式推導(dǎo)言之無味；另一方面，由于其藝術(shù)性，很難總結(jié)出具有普遍適應(yīng)性的設(shè)計步驟，使學(xué)生感到迷茫困惑。

怎樣達(dá)到更好的教學(xué)效果？理論與實踐需要更緊密的結(jié)合！具體說來，筆者主張以“實例項目”為支撐的三個層次的學(xué)習(xí)。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

1　三層次的工程學(xué)習(xí)

第一階段，理論課學(xué)習(xí)和基本仿真實踐相結(jié)合。二者應(yīng)該同步進(jìn)行！在理論課中講授了一個基本的電路模塊之后，應(yīng)及時針對該模塊的常見特性動手實驗（用Hspice等工具仿真），以實驗結(jié)果來解釋、應(yīng)對書上的常用公式和結(jié)論！這時的實驗以演示性實驗、誘導(dǎo)性實驗為主，目的是基本方法和重點(diǎn)結(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是講練結(jié)合，讓仿真工具成為重要的學(xué)習(xí)工具。

第二階段，在學(xué)習(xí)了理論知識和仿真工具的基礎(chǔ)上，成立學(xué)習(xí)興趣小組，完成接近實際情況、但是經(jīng)過一定簡化的工程項目，“實例項目”。這時的目標(biāo)是把項目的全貌展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到做項目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對工程的興趣。可以模擬以下工作環(huán)節(jié)：性能指標(biāo)的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析和選擇；電路各項指標(biāo)的仿真；仿真報告的撰寫；項目分析和總結(jié)。在整個過程中有兩點(diǎn)值得強(qiáng)調(diào)：一是團(tuán)隊交流與合作。比如對于討論、確定某項指標(biāo)，學(xué)生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結(jié)論，再“教”給其他團(tuán)隊成員。教別人是最好的學(xué)習(xí)！這對學(xué)生表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力會有很好幫助。二是數(shù)據(jù)的記錄和報告的撰寫。這是對學(xué)生的技術(shù)文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應(yīng)用能力），分析總結(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)不僅使學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計這一工程方向上受益，也提高了學(xué)生總體的工程人才素質(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。

“實例項目”應(yīng)該給出適度的引導(dǎo)和參照。因為學(xué)生是初學(xué)者，學(xué)習(xí)是從模仿開始的！讓學(xué)生做能力以外的事情而不給予引導(dǎo)，不僅會事倍功半，挫傷學(xué)習(xí)動力，也不符合科學(xué)的、講究效率的工程精神。當(dāng)然引導(dǎo)是適度的，不能包攬。

第三階段，選取對于這個工作方向有濃烈興趣的優(yōu)秀學(xué)生，嘗試做一些具有實用性、創(chuàng)新性的項目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實際的產(chǎn)品，讓學(xué)生的勞動與智慧能夠真正開花結(jié)果。

以上總述了以實例項目為支撐的工程學(xué)習(xí)的三個階段，可在思路上為廣大工程相關(guān)的老師同學(xué)們提供參考。各個階段具體的的設(shè)計與實施，需要不同細(xì)分行業(yè)的老師同學(xué)根據(jù)自己的特點(diǎn)來進(jìn)行。在本文的續(xù)篇“模擬集成電路設(shè)計教學(xué)探討（二）”中，會以模擬集成電路設(shè)計中低壓帶隙基準(zhǔn)源為例，闡述一個具體的“實例項目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。

2　結(jié)束語

模擬電路設(shè)計像很多工程學(xué)科一樣，許多方法、結(jié)論需要反復(fù)實踐才能掌握?！敖o學(xué)生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學(xué)?！睉?yīng)該成為工程師培養(yǎng)的核心思想。本文描述了一個“實例項目”為支撐的工程學(xué)習(xí)教學(xué)思路，以供廣大教育、培訓(xùn)人士參考。希望更多的學(xué)生能夠有良好的實踐平臺，了解相關(guān)工作方向和工作方法，獲得所需的工程素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

［1］畢查德.拉扎維.模擬CMOS集成電路設(shè)計:第二章[M].陳貴燦，程軍，張瑞智，等譯.西安交通大學(xué)出版，2003.

［2］Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References: An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.

第2篇：仿真電路設(shè)計報告范文

語音信號的抽樣和重構(gòu)，在理論方面涉及到濾波器的設(shè)計和抽樣定理［2，3］，實踐方面涉及到濾波器和抽樣定理的具體實現(xiàn)，還包含模擬電路和數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識，是理論和實際緊密結(jié)合的。因此，將其作為電子課程設(shè)計的題目，可以使學(xué)生充分鞏固和加深理解基礎(chǔ)核心課程的知識，提高自學(xué)能力和解決實際問題的能力。本文將其作為“電子線路課程設(shè)計”的教學(xué)平臺進(jìn)行構(gòu)建的。

1語言信號抽樣和重構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計

語音信號的抽樣與重構(gòu)系統(tǒng)是對經(jīng)過抗混疊濾波后的語音信號進(jìn)行8kHz自然抽樣，然后把抽樣信號進(jìn)行重構(gòu)，恢復(fù)出原信號，并將信號通過揚(yáng)聲器輸出。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括電源電路、語音信號的輸入電路、抽樣時鐘產(chǎn)生電路、信號抽樣電路、信號重構(gòu)電路和功率放大電路等。

1)電源電路電源電路可以提供±12V和±5V的直流電源。實現(xiàn)方法是將220V交流電經(jīng)過變壓器和整流橋變成+15V和－15V的直流電［1，2］。先將+15VDC輸入到模塊LM7812和LM7805，轉(zhuǎn)變成為+12VDC和+5VDC輸出;而將－15VDC輸入到LM7912和LM7905，轉(zhuǎn)變成－12VDC和－5VDC輸出。

2)語音信號的輸入電路語音信號的輸入電路包括語音信號的采集和抗混疊濾波。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，設(shè)計的抽樣頻率為8kHz。為避免頻譜混疊，對信號要進(jìn)行抗混疊濾波［4］。因此，將語音信號通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號后，對信號進(jìn)行放大和濾波。低通濾波器的參數(shù)如下:截止頻率為3400Hz、通帶衰減3dB、阻帶衰減40dB，用濾波器設(shè)計軟件Filterlab進(jìn)行設(shè)計［5］。

3)抽樣時鐘產(chǎn)生電路抽樣時鐘產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生8kHz的雙極性方波信號。通過參數(shù)設(shè)計，芯片NE555可以用來產(chǎn)生頻率和占空比可變的單極性方波信號。但后續(xù)抽樣電路需要的是雙極性的方波信號，故還需進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，可以采用運(yùn)算放大器實現(xiàn)。

4)信號抽樣電路信號抽樣電路的功能是對語音信號進(jìn)行自然抽樣，可以使用四通道雙向模擬開關(guān)芯片CD4066實現(xiàn)。雙極性方波信號接到控制端，控制模擬開關(guān)的通斷控制音頻信號的通過，達(dá)到抽樣目的。

5)抽樣重構(gòu)電路抽樣后信號的重構(gòu)過程，就是一個內(nèi)插過程，是通過低通濾波器實現(xiàn)的。這里的濾波器參數(shù)與抗混疊濾波器參數(shù)相同。

6)功率放大電路功率放大電路的功能是對重構(gòu)后信號進(jìn)行功率放大，驅(qū)動揚(yáng)聲器，核心芯片為LM386。

2課程設(shè)計流程安排及要求

第一階段:教師講解設(shè)計的整體功能及系統(tǒng)劃分，學(xué)生初步了解整個設(shè)計的組成和結(jié)構(gòu)。同時完成學(xué)生的分組，二人一組自愿組合，第二階段:學(xué)生根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，查找相關(guān)資料，獨(dú)立完成電路設(shè)計。利用Multisim對各單元電路進(jìn)行仿真，完成設(shè)計報告。設(shè)計報告內(nèi)容包括系統(tǒng)概述、單元電路設(shè)計、分析和仿真［6］。其設(shè)計任務(wù)包括:①介紹系統(tǒng)設(shè)計的思路與總體方案;②介紹單元電路參數(shù)的選擇和計算;③給出仿真電路圖和仿真結(jié)果;④給出工作分工和元器件明細(xì)表;⑤給出引用的參考文獻(xiàn)。第三階段:焊接之前，要求學(xué)生畫出布局布線圖，包括元器件在實驗板上的擺放和排列、器件所有管腳之間的連接以及電源和地的安排等。布局布線圖完成后便進(jìn)行電路的焊接和調(diào)試，最后完成總結(jié)報告。總結(jié)報告包括:①系統(tǒng)功能描述;②各單元電路的調(diào)試和實際改進(jìn)的電路圖;③系統(tǒng)測試結(jié)果，給出重要測試點(diǎn)的實測波形;④課程收獲和建議。

第3篇：仿真電路設(shè)計報告范文

中圖分類號：TN709文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00

1、引言

傳統(tǒng)的電子技術(shù)培訓(xùn)課程，包含數(shù)電、模電和高頻電子三塊。電子技術(shù)作為電子信息類專業(yè)極其重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，在教學(xué)中很受重視，它的教學(xué)質(zhì)量將直接影響專業(yè)課的學(xué)習(xí)水平和實踐能力的培養(yǎng)，對電子類各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。

2、傳統(tǒng)電子技術(shù)培訓(xùn)的缺點(diǎn)

(1)教材基本內(nèi)容已不能與當(dāng)今的電子技術(shù)接軌；(2)傳統(tǒng)電路的設(shè)計方法不適合大型項目的設(shè)計；(3)傳統(tǒng)教材的內(nèi)容和培養(yǎng)模式將會影響良好實踐能力的培養(yǎng)；(4)內(nèi)容抽象，實踐以驗證為主，創(chuàng)新設(shè)計為輔；(5)實訓(xùn)所需設(shè)備不足，僅局限于驗證性實驗和基于“電路模塊式(板級)”設(shè)計項目。

3、現(xiàn)代EDA技術(shù)的含義及特點(diǎn)

電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)以軟硬件為工作平臺，在電子產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計中，能夠?qū)㈦娐吩O(shè)計、性能分析、仿真驗證、電路優(yōu)化及設(shè)計印制板的整個過程利用計算機(jī)自動處理完成，代表了現(xiàn)代電子設(shè)計的主流趨勢。

“EDA技術(shù)”課程兼具理論性和實踐性，且實踐強(qiáng)于理論。因此，針對電子技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)改革與探索，結(jié)合辦學(xué)目標(biāo)，拓寬學(xué)習(xí)者的思路，擺脫傳統(tǒng)理論的束縛，實現(xiàn)從分析到設(shè)計的升華，是電子技術(shù)信息類專業(yè)建設(shè)的一項重要任務(wù)，有著積極的現(xiàn)實意義。

4、EDA在電子技術(shù)中的應(yīng)用

4.1通過仿真軟件代替硬件

EDA技術(shù)中有著大量專業(yè)的仿真軟件，如SPICE／PSPICE、EWB、Multisim等,可構(gòu)建多種形式的實驗、實習(xí)平臺，進(jìn)行電路仿真測試、交直流分析、頻率響應(yīng)分析、電路參數(shù)掃描分析、電路容差分析等?！耙攒洿病睆浹a(bǔ)了實訓(xùn)設(shè)備的不足，使實訓(xùn)不再受到硬件條件的限制，促進(jìn)高校教學(xué)手段現(xiàn)代化。

4.2利用EDA軟件將硬件設(shè)計轉(zhuǎn)換為軟件設(shè)計

EDA技術(shù)的應(yīng)用減少了實訓(xùn)對硬件設(shè)施的依賴，學(xué)員可憑借EDA軟件平臺進(jìn)行電子產(chǎn)品的設(shè)計。例如Protel、PowerPCB、Layout等，通過設(shè)計，拔高了綜合技能，且極大程度調(diào)動了學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了主觀能動性。

4.3設(shè)計性實驗、電路設(shè)計方案可通過EDA技術(shù)驗證正確性

利用EDA技術(shù)可采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法來驗證實驗或綜合設(shè)計方案的可行性，這只需確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的子項目和子模塊便可輕松實現(xiàn)。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各子電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的模擬分析，以此來判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及各項性能指標(biāo)的實現(xiàn)性。EDA技術(shù)的量化分析方法對于提高工程電子技術(shù)設(shè)計水平和電子產(chǎn)品質(zhì)量，有著重要的指導(dǎo)意義。

4.4利用EDA技術(shù)優(yōu)化設(shè)計電路的特性

眾所周知，電子元器件的容差以及工作環(huán)境溫度會對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難對環(huán)境影響進(jìn)行全面而徹底的分析，但采用EDA技術(shù)中的溫度分析、統(tǒng)計分析功能，可以方便地分析各種環(huán)境溫度條件下的電路特性，繼而確定最佳元件參數(shù)以及電路結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定程度，優(yōu)化電子產(chǎn)品設(shè)計。

4.5利用EDA技術(shù)對設(shè)計電路特性進(jìn)行模擬測試

在電路設(shè)計過程中，需對大量的數(shù)據(jù)測試和特性分析進(jìn)行處理，但由于測試手段、儀器儀表精度的限制，測試完畢，問題依然眾多。在采用EDA技術(shù)后，大幅度的減輕了工作負(fù)擔(dān)，交由計算機(jī)的自動化處理，輕松地實現(xiàn)全功能測試。

4.6易于并行操作，可采用“自頂向下”的設(shè)計程序和構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)，從而確保設(shè)計方案整體的合理和優(yōu)化

設(shè)計過程中子環(huán)節(jié)或子模塊出現(xiàn)問題可以從局部解決，從而保證和支持多人同時并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。這一特點(diǎn)對項目式設(shè)計或電子設(shè)計競賽培訓(xùn)奠定良好的基礎(chǔ)，激發(fā)了學(xué)員的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)了團(tuán)隊協(xié)作能力。

4.7降低設(shè)備損壞，減少器件、儀器儀表損耗，降低培訓(xùn)成本

以往在實訓(xùn)環(huán)節(jié)，大量的實驗和課程設(shè)計，學(xué)員需花費(fèi)很多時間忙于實驗箱或面包板連線插件松動的檢查，或焊接、連接電路、調(diào)試電路、處理數(shù)據(jù)和器件燒毀上。但有了EDA電子工作臺，可以預(yù)先對實驗或設(shè)計進(jìn)行仿真測試，極大程度的避免了贅余繁瑣。既節(jié)省培訓(xùn)或開發(fā)周期，又減少了器件及設(shè)備的損耗，節(jié)約了培訓(xùn)成本，提高了培訓(xùn)效率。

4.8利用EDA技術(shù)方便了實訓(xùn)報告、設(shè)計報告以及電子設(shè)計競賽方案撰寫

當(dāng)學(xué)員在完成實驗、課程設(shè)計時，經(jīng)常會有大量的原理圖繪制工作和電路圖原理分析的內(nèi)容，特別是當(dāng)學(xué)員在參加電子設(shè)計類型的競賽時，如何快速有效的完成設(shè)計競賽題目，并提供條理通順、附件齊全的設(shè)計報告，對競賽結(jié)果的評定往往能起到錦上添花的作用。因為EDA軟件強(qiáng)大的交互兼容性，可導(dǎo)出不同格式、使用簡單的粘貼復(fù)制功能，快速的將電路圖、仿真文件等直接送到WORD中進(jìn)行處理和文字編輯，繼而形成高質(zhì)量的實驗、設(shè)計報告。

5、EDA技術(shù)培訓(xùn)平臺的整合

培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或大中專院?？梢愿鶕?jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)以及“訂單”，基于“性價比”原則出發(fā)，選擇并整合出適用于自身專業(yè)定位的EDA軟件系統(tǒng)和硬件開發(fā)系統(tǒng)資源。例如數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計工具軟件常見的有Active-HDL、Quartus Ⅱ、MaxplusⅡ、Modelsim等，而針對模擬電路設(shè)計工具有SmarSPice、PSpice、HSpice等，版圖設(shè)計方面的常見軟件工具有Mentor-Graphics 、Cadence、Zeni、Synopsys、和Laker等，而專門針對系統(tǒng)建模與分析工具則有Opnet和Matlab，因具備相同功能的EDA軟件系統(tǒng)和硬件開發(fā)系統(tǒng)門類繁多，因此整合EDA資源是一項迫切而必要的任務(wù)。

6、結(jié)語

EDA技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用，提升了實訓(xùn)的層次，豐富了綜合電子設(shè)計和設(shè)計性實驗，“以軟代硬”的方式在實訓(xùn)中完成設(shè)計、仿真、調(diào)試和制作，拔高了培訓(xùn)學(xué)員的開發(fā)能力。這樣極大程度地節(jié)省了培訓(xùn)設(shè)備的投入，降低了管理成本和維護(hù)費(fèi)用，豐富了實訓(xùn)內(nèi)容,逐步地培養(yǎng)了學(xué)員的工程意識和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了由分析到設(shè)計的質(zhì)變。

參考文獻(xiàn)

[1]孫加存,吳曉帆.EDA技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2007(55).

[2]潘松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)與VHDL(3)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.9.

第4篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞:項目教學(xué);數(shù)字電路;課程設(shè)置;教學(xué)實例

項目教學(xué)是將某門專業(yè)課程按類別分為若干知識和技能單元,每個知識和技能單元作為一個教學(xué)項目,每個教學(xué)項目都以應(yīng)用該項知識和技能完成一個具體的項目任務(wù)作為目標(biāo),所以,項目教學(xué)是將理論與實踐融于一體的教學(xué)模式。把理論知識和實踐知識較好的融于到具體項目是搞好項目教學(xué)的關(guān)鍵,所以,數(shù)字電路課程結(jié)構(gòu)必須按照項目教學(xué)模式來重新設(shè)置,本文結(jié)合作者項目教學(xué)實踐經(jīng)驗和研究工作對基于項目教學(xué)模式的數(shù)字電路課程設(shè)置進(jìn)行淺顯探討。

一、課程的性質(zhì)與作用

《數(shù)字電路》是高等職業(yè)院校電子信息專業(yè)、通信專業(yè)等電類專業(yè)的一門核心職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,是實踐性較強(qiáng)的課程。

本課程主要針對企業(yè)生產(chǎn)第一線產(chǎn)品裝配、調(diào)試、檢驗、維修、生產(chǎn)管理等崗位。通過基于工作任務(wù)的項目式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計能力(即用中小規(guī)模集成電路設(shè)計具有一定功能的邏輯電路,而不是設(shè)計一個編碼器、譯碼器、計數(shù)器等)、常用儀器儀表使用能力(如雙蹤示波器、穩(wěn)壓電源、信號源、計數(shù)器、頻率計、萬用表等儀器儀表使用能力)、邏輯電路制作能力、故障排除能力、仿真工具使用能力、自學(xué)能力、設(shè)計報告編寫能力及職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成,本課程培養(yǎng)的核心能力是邏輯電路分析能力、邏輯電路設(shè)計能力。

二、課程結(jié)構(gòu)整體設(shè)計

課程教學(xué)設(shè)計的理念:以項目教學(xué)開展課程教學(xué);實現(xiàn)理論實踐一體化教學(xué);以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線,以應(yīng)用為目的。依據(jù)此理念設(shè)計出的課程教學(xué)內(nèi)容體系如圖1所示。

項目實驗包括單元實驗、仿真實驗、設(shè)計實驗3個方面。“單元實驗”訓(xùn)練常用電子儀器的使用方法和數(shù)字電路的基本測試方法,它所涉及的內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān),充分體現(xiàn)課程的實踐性。“仿真實驗”主要利用EWB平臺進(jìn)行實驗,使學(xué)生掌握仿真工具的使用方法,并能利用仿真工具對一些設(shè)計實驗、項目實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行仿真?！霸O(shè)計實驗”是通過常用的數(shù)字集成電路實現(xiàn)簡單功能的邏輯電路。

項目實訓(xùn)采用EWB仿真設(shè)計+實物制作相結(jié)合的手段,項目實訓(xùn)內(nèi)容主要利用中小規(guī)模集成電路實現(xiàn)具有一定功能的數(shù)字系統(tǒng)。在項目實訓(xùn)中鼓勵學(xué)生將課外科技活動、數(shù)字電路制作大賽納入教學(xué)活動中來,課內(nèi)外學(xué)習(xí)相互結(jié)合,使學(xué)生視野開闊、能力增強(qiáng)。

理論教學(xué)與實踐教學(xué)時間比例為1∶1;并安排2周課程設(shè)計進(jìn)行綜合實踐訓(xùn)練。

(一)項目設(shè)計的思路

項目設(shè)計的思路:設(shè)計的項目應(yīng)覆蓋整個工作領(lǐng)域和承載這個工作領(lǐng)域所需要的知識和技能;項目結(jié)構(gòu)劃分應(yīng)體現(xiàn)工作體系的特征;在以項目劃分為線索進(jìn)行工作分析的基礎(chǔ)上,合理設(shè)計項目結(jié)構(gòu)。

項目內(nèi)容設(shè)計具體原則:項目應(yīng)覆蓋知識點(diǎn)和技能要求;知識點(diǎn)的內(nèi)容應(yīng)最大限度地融于項目教學(xué)之中;項目大小要根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)度和要求來確定;項目內(nèi)容設(shè)計要考慮教學(xué)組織的可行性和合理性。

(二)課程教學(xué)實施思路

課程教學(xué)實施思路:理論教學(xué)主要結(jié)合在項目實驗、項目實訓(xùn)中進(jìn)行教學(xué)。

課程的教學(xué)以項目作為核心實例帶動知識點(diǎn)講授,以工作任務(wù)完成過程為主線選擇和組織課程內(nèi)容,以完成工作任務(wù)為主要學(xué)習(xí)方式,每一個項目分解為若干個工作任務(wù),通過每一個工作任務(wù)使學(xué)生掌握必要的理論知識和技能。大部分內(nèi)容教學(xué)實施在實驗室中進(jìn)行理論實踐一體化教學(xué),可先分析再實踐,或先實踐再分析理論知識,或隨講隨練,講練結(jié)合,工學(xué)交替,理論教學(xué)與實踐教學(xué)同步進(jìn)行。教學(xué)實施過程中突出“以職業(yè)能力培養(yǎng)為主線,以應(yīng)用為目的”原則,重點(diǎn)加強(qiáng)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),通過對項目設(shè)計制作訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力。

(三)實踐教學(xué)的4個層面

本課程教學(xué)模式是基于工作過程的項目式教學(xué),借助這種教學(xué)模式和項目實驗、項目實訓(xùn)、課程設(shè)計3個實踐平臺,構(gòu)建了由基礎(chǔ)訓(xùn)練、應(yīng)用訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練組成的“四個層面”的實踐教學(xué)體系,為學(xué)生實踐能力培養(yǎng)提供強(qiáng)有力保障,能使學(xué)習(xí)者在實踐活動中主動學(xué)習(xí)和有效應(yīng)用知識,極大提高教學(xué)效果和學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的效率。

三、教學(xué)內(nèi)容的選取與規(guī)劃

(一)教學(xué)內(nèi)容選取依據(jù)

教學(xué)內(nèi)容要集中體現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo),內(nèi)容的選取應(yīng)該以企業(yè)對崗位知識能力要求和學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力要求為依據(jù)。這就要求數(shù)字電路課程組的教師經(jīng)常到企業(yè)進(jìn)行知識和能力要求的調(diào)研,對企業(yè)所要求的知識點(diǎn)和能力進(jìn)行分析,根據(jù)調(diào)研結(jié)果及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,使數(shù)字電路的內(nèi)容符合行業(yè)企業(yè)發(fā)展的需要。另外,教學(xué)內(nèi)容的選取還要考慮能較好地解決“基礎(chǔ)知識、技能與學(xué)生適應(yīng)崗位變化的可持續(xù)發(fā)展能力”的關(guān)系,“基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力”的關(guān)系,“理論與實踐”的融合關(guān)系、比例關(guān)系等關(guān)系,使《數(shù)字電路》課程內(nèi)容體系具有高等職業(yè)教育的針對性,適應(yīng)電子信息職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)。

(二)教學(xué)內(nèi)容具體規(guī)劃

1、理論教學(xué)內(nèi)容。必修模塊:數(shù)字電路基礎(chǔ),邏輯門電路,組合邏輯電路,觸發(fā)器,時序邏輯電路,脈沖電路;選修模塊:半導(dǎo)體存儲器與可編程器件,數(shù)/模轉(zhuǎn)換與模/數(shù)轉(zhuǎn)換;拓展模塊:MAX+PLUSII軟件操作訓(xùn)練,用VHDL語言設(shè)計功能模塊(拓展模塊不納入正常教學(xué),利用課余時間結(jié)合數(shù)字電路設(shè)計制作競賽開展教學(xué),滿足部分學(xué)生需求)。

2、項目實訓(xùn)內(nèi)容。項目實訓(xùn)內(nèi)容體系如圖2所示,具體實訓(xùn)內(nèi)容:加法計算器的設(shè)計與制作包括邏輯門電路功能的測試和加法計算器的設(shè)計兩個項目。涉及相關(guān)知識:與、或、非邏輯運(yùn)算,復(fù)合邏輯運(yùn)算,TTL門電路,OC門,三態(tài)門,TTL門電路、CMOS門電路的分類及其比較,TTL與CMOS數(shù)字集成電路的使用規(guī)則,邏輯代數(shù)的基本定律及規(guī)則,組合邏輯電路的描述,組合邏輯電路的分析,最小項與最大項,常用數(shù)制與BCD碼;邏輯函數(shù)的化簡,組合電路設(shè)計方法,數(shù)字信號與模擬信號,組合邏輯電路中的競爭-冒險現(xiàn)象。搶答器的設(shè)計與制作包括譯碼器功能的測試、編碼器功能的測試、鎖存器功能的測試和搶答器電路設(shè)計等4個項目。涉及相關(guān)知識:LED顯示器,顯示譯碼器,譯碼器,使用變量譯碼器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù);編碼器,二進(jìn)制優(yōu)先編碼器功能擴(kuò)展;D 鎖存器;搶答器的組成框圖(包括編碼器、譯碼器、鎖存器)。計數(shù)器的設(shè)計與制作包括觸發(fā)器邏輯功能測試、簡單計數(shù)器邏輯功能測試、集成計數(shù)器功能測試和計數(shù)器的設(shè)計與調(diào)試等4個項目。涉及相關(guān)知識:基本RS觸發(fā)器,同步觸發(fā)器,邊沿D觸發(fā)器,邊沿JK觸發(fā)器;時序邏輯電路的組成,計數(shù)器的類型,計數(shù)器的分頻功能,同步時序電路分析;集成四位二進(jìn)制加法計數(shù)器 74LS161,集成四位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器 74LS163,集成異步十進(jìn)制計數(shù)器74LS290,可逆計數(shù)器74193;計數(shù)器模數(shù)的變化,振蕩器。數(shù)字鐘的設(shè)計與制作完成有一定功能數(shù)字鐘(能顯示小時分鐘基本功能)設(shè)計制作,這一個項目是對前面所有相關(guān)知識的綜合運(yùn)用和檢驗。

四、教學(xué)組織與實施

教學(xué)組織與實施的思路:教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)以項目和案例作為單元展開教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)組織形式采取實際操作與講解相結(jié)合,單元學(xué)習(xí)時間為4課時;教學(xué)過程中正確處理知識學(xué)習(xí)與工作任務(wù)的關(guān)系,做到知識學(xué)習(xí)為完成任務(wù)服務(wù),知識學(xué)習(xí)為技能形成服務(wù);最后,學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得報告、圖紙、工藝文件、作品等學(xué)習(xí)成果。

項目的具體組織實施過程中,重點(diǎn)考慮如何通過設(shè)計恰當(dāng)?shù)墓ぷ魅蝿?wù)引入相關(guān)理論知識。例如通過“三人表決電路設(shè)計”、“簡單加法計算電路設(shè)計”兩項工作任務(wù),引入組合電路設(shè)計方法、邏輯函數(shù)化簡方法等知識點(diǎn);通過這兩個任務(wù),學(xué)生容易理解化簡后結(jié)果盡可能用相同芯片去實現(xiàn)它,因此“與或式”結(jié)果不如“與非與非式”,“與或式”就意味著要用與門和或門,再簡單的邏輯函數(shù)至少要兩個芯片,“與非與非式”只用與非門,如果邏輯函數(shù)不復(fù)雜,一個芯片可解決問題。又如通過“用74160及簡單門電路構(gòu)成八進(jìn)制計數(shù)器(0-7)”和“數(shù)字鐘中分鐘指示電路設(shè)計與調(diào)試”兩個工作任務(wù),引入N進(jìn)制計數(shù)器的構(gòu)成方法:串接法(即級聯(lián)法)、復(fù) 位法、置數(shù)法。

五、教材編寫與選擇

項目式教學(xué)教材選用應(yīng)該是以主、輔兩本教材結(jié)合使用的選用原則。為了保證項目教學(xué)的順利實施,應(yīng)該以自編校本教材為主教材,選擇理論知識順序與校本教材基本一致的規(guī)劃教材為輔助教材。校本教材在章節(jié)順序上,以項目和工作任務(wù)為主線來編排內(nèi)容順序,兼顧學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,并將知識和能力有機(jī)地融入到完成工作任務(wù)的具體過程中;在內(nèi)容編排上,按先基本邏輯電路后邏輯部件、先單元電路后系統(tǒng)電路、先數(shù)字電路后脈沖電路的原則編排,實踐與理論在內(nèi)容上相互充實、相互補(bǔ)充,邊學(xué)邊做。

采用兩本教材的目的是滿足部分自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生擴(kuò)展知識的需要,對一些內(nèi)部電路的分析、原理的分析,自學(xué)能力較強(qiáng)學(xué)生可通過自學(xué)獲得知識,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

六、項目教學(xué)實例

以“智力競賽搶答器的設(shè)計”這一項目為例說明項目教學(xué)的具體實施過程。這個項目的實施過程包括4個階段:

第一階段:任務(wù)布置。第一步是教師布置工作任務(wù),講解必要的相關(guān)知識,如原理框圖;第二步是分小組討論,按強(qiáng)弱搭配原則分小組討論,教師參與學(xué)生的討論,提出要解決的關(guān)鍵問題,即如何實現(xiàn)數(shù)碼管顯示與按鍵數(shù)字相對應(yīng)的數(shù)碼,如何實現(xiàn)閉鎖功能,學(xué)生展開對這兩個問題的討論,教師逐步啟發(fā)學(xué)生,得到解決問題的基本方法。

第二階段:仿真設(shè)計。第一步是利用仿真平臺在仿真實驗室中進(jìn)行仿真設(shè)計,搭接電路并激活仿真軟件,查看所設(shè)計的電路能否實現(xiàn)工作任務(wù)所要求的技術(shù)指標(biāo);第二步是教師對學(xué)生仿真設(shè)計結(jié)果進(jìn)行考核。

第三階段:電路制作。第一步是學(xué)生在面包板上搭接電路,自行排除故障;第二步是分小組進(jìn)行答辯并考核。

第四階段:教師總結(jié)?？商暨x1-2個電路進(jìn)行演示,并講解工作原理。

通過本項目的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅掌握了鎖存器、編碼器、顯示譯碼器的原理,動手能力得到了很大提高,電路制作的速度、排除故障能力明顯提高。整個項目教學(xué)體現(xiàn)了課程整體設(shè)計的理念,應(yīng)用了計算機(jī)仿真、實驗室制作教學(xué)手段,采用了項目教學(xué)式、小組討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。

隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字電路的教學(xué)內(nèi)容和模式應(yīng)不斷的改革,這就要求數(shù)字電路課程組老師在總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新,做到與時俱進(jìn),并在今后的教學(xué)過程中還要不斷深入研究和探索。

參考文獻(xiàn):

1、李珈.數(shù)字電路課程教學(xué)改革的實踐[J].職業(yè)教育研究,2008(6).

2、侯國相.項目教學(xué)法在數(shù)字電路課程教學(xué)中的實踐[J].遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報,2008(8).

第5篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞：ASIC；設(shè)計流程；數(shù)字集成電路

中圖分類號：TN742 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0028-02

進(jìn)入21世紀(jì)以后，通信技術(shù)的發(fā)展與人民生活需求的不斷增長，導(dǎo)致集成電路的需求出現(xiàn)井噴式的增長。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設(shè)計和生產(chǎn)周期短，同時功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優(yōu)點(diǎn)。因此涌現(xiàn)出來一大批數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計公司。其中，北京的微電子集成產(chǎn)業(yè)園和上海的張江微電子園集中了國內(nèi)很多的芯片設(shè)計（簡稱IC設(shè)計）公司和國外頂尖IC設(shè)計公司駐中國研發(fā)部。而專用集成電路是現(xiàn)在集成電路設(shè)計的研究熱點(diǎn)。包含有數(shù)字集成電路（簡稱ASIC）設(shè)計、模擬ASIC設(shè)計、數(shù)?；旌螦SIC設(shè)計、射頻ASIC設(shè)計等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數(shù)字ASIC設(shè)計。ASIC設(shè)計過程總共分為5個階段，分別為：項目策劃、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計與可測性設(shè)計、時序驗證與版圖設(shè)計、流片與整理。這5個階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務(wù)的分界點(diǎn)。本論文也將以此5個階段為主線進(jìn)行研究和討論。

一、項目策劃

在集成電路設(shè)計的第一個階段是項目策劃。這就需要開發(fā)團(tuán)隊在正式進(jìn)入是實質(zhì)性研發(fā)階段之前，需要對該產(chǎn)品潛在的市場需求進(jìn)行調(diào)研。根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，做出可行性報告。將此可行性報告提交市場和研發(fā)部門進(jìn)行論證，討論該產(chǎn)品研發(fā)的正確性與否。如果可行，則寫項目任務(wù)書，用以給出明確的產(chǎn)品性能的大致說明，項目進(jìn)度、研發(fā)周期管理等的。

二、總體設(shè)計

第二階段是總體設(shè)計?？傮w設(shè)計階段的主要任務(wù)是：認(rèn)真分析市場的需求，確定設(shè)計對象以及設(shè)計目標(biāo)。在原先第一階段給出的項目任務(wù)書的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實芯片的功能確定，內(nèi)外部性能的要求，芯片驗收的參數(shù)指標(biāo)。同時要積極組織各方面的人員論證各種實現(xiàn)可行的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，選擇最佳的實現(xiàn)方案，敲定最終的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，以及加工工程，工藝水平。在系統(tǒng)實現(xiàn)方案完成之后，需要是使用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，并進(jìn)行仿真，進(jìn)行可行性驗證。通過仿真結(jié)果，來初步估計產(chǎn)品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統(tǒng)規(guī)范化說明書為任務(wù)完成的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)規(guī)范化說明書中，主要包含有晶片面積的估計；．產(chǎn)品研發(fā)預(yù)算估計；初始的產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計；風(fēng)險分析；設(shè)立產(chǎn)品的目標(biāo)、可行性和里程碑；設(shè)計路線和開發(fā)工具的選定。其中需要指出的是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計以及系統(tǒng)仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個環(huán)節(jié)，它是對該項目的利潤模型、開發(fā)周期和風(fēng)險性的分析。一方面，該ASIC開發(fā)項目的最終產(chǎn)品是替代目前的一個成功產(chǎn)品，則成本降低與功能增強(qiáng)是項目最突出的任務(wù)。另一方面，該ASIC開發(fā)項目旨在開辟新的市場或者替代目前尚未成功的產(chǎn)品，研發(fā)時間將是項目中首先關(guān)心的文圖。由于項目的研發(fā)策略會對整個項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計、開發(fā)等產(chǎn)生巨大的影響，項目規(guī)劃者需要根據(jù)項目的具體情況在正式研發(fā)階段開始之前對項目的這些驅(qū)動因素進(jìn)行歸納分析，以制定項目的研發(fā)策略。

三、詳細(xì)設(shè)計與可測性設(shè)計

數(shù)字研發(fā)流程走到此，如果前面的任務(wù)全部走完，那么研發(fā)將進(jìn)入實質(zhì)性的開發(fā)階段。這一個過程又拆分為如下的模塊：

（一）頂層模塊劃分

頂層設(shè)計是一個富有創(chuàng)造性的階段，在這個階段，要定義產(chǎn)品的頂層架構(gòu)。許多經(jīng)典的工程折中問題都需要在這個階段做出決定。產(chǎn)品的開銷、設(shè)計的開銷、產(chǎn)品上市時間、資源需求和風(fēng)險之間的對比也是頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一部分。這個階段中的創(chuàng)造性思維對于產(chǎn)品的成功有著極大的影響。創(chuàng)造性可以體現(xiàn)在產(chǎn)品的創(chuàng)意、頂層架構(gòu)設(shè)計創(chuàng)意和設(shè)計流程的創(chuàng)意等方面。這個階段的工作主要由少數(shù)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計才能的高級工程師參與。這一階段的具體任務(wù)是：討論幾個頂層結(jié)構(gòu)備選項；分析這幾個頂層結(jié)構(gòu)選項——需要考慮技術(shù)靈活性、資源需求及開發(fā)周期等；完成頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計說明；確定關(guān)鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開發(fā)組成員；確定新的工具；確定開發(fā)路線/流程；討論風(fēng)險；預(yù)估硅片面積、輸入輸出引腳、開銷和功耗等。這個階段需要遞交的文檔則是這個階段需要遞交的文檔：結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔與ASIC開發(fā)計劃文檔。在結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔中，設(shè)計者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統(tǒng)中的一個重要部分，它的功能需要在頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計說明中詳細(xì)的描述。ASIC開發(fā)計劃：這個計劃必須經(jīng)過項目管理人員的驗收通過。同時，還需要完成設(shè)計線路描述文檔。這個文檔要再次定義項目開發(fā)中所需要的工具、技術(shù)和方法。

（二）模塊級詳細(xì)設(shè)計

模塊級詳細(xì)設(shè)計，顧名思義，則是將頂層結(jié)構(gòu)合理地劃分成一些更小的模塊。各個小設(shè)計模塊間需認(rèn)真細(xì)致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯(lián)系等等。為了明了給對方展示劃分結(jié)果，ASIC的層次化結(jié)構(gòu)一般以圖示方式表示。

本階段的任務(wù)分別為：將頂層架構(gòu)分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項目開發(fā)計劃和頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計文檔；風(fēng)險進(jìn)一步分析；開發(fā)規(guī)范(代碼編寫風(fēng)格，開發(fā)環(huán)境的目錄結(jié)構(gòu)）；檢查芯片設(shè)計規(guī)則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計芯片的門數(shù)。本階段輸出的則是各個模塊的設(shè)計文檔，以及準(zhǔn)確的項目研發(fā)計劃。同時，從該階段開始，需要設(shè)計人員將ASIC的生產(chǎn)商必須確定下來。項目管理者必須與ASIC生產(chǎn)商建立例會制度，在這些例會中需要討論ASIC的結(jié)構(gòu)和設(shè)計路線。因為ASIC生產(chǎn)商有他們的一套生產(chǎn)流程和他們自己的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計也需要遵循他們的設(shè)計規(guī)則。以免設(shè)計走不必要的彎路，耽誤設(shè)計進(jìn)度。

（三）模塊實現(xiàn)

模塊設(shè)計階段，則是以文檔引導(dǎo)設(shè)計。主要任務(wù)為：模塊及設(shè)計、編碼、測試和綜合；芯片級的測試環(huán)境設(shè)計、編碼和測試；給出一個更準(zhǔn)確的芯片面積估計。在這個階段，編碼的測試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個階段輸出所有的模塊設(shè)計、代碼和模塊織的測試；初始的模塊級綜合；最終決定的芯片引腳。

（四）系統(tǒng)仿真，綜合和版圖設(shè)計前門級仿真階段

該階段的主要任務(wù)是：撰寫系統(tǒng)測試文檔；編寫測試偽代碼；進(jìn)行RTL（硬件描述語言）級與門級仿真；記錄跟蹤問題的解決過程，如可能，使用錯誤自動報告系統(tǒng)進(jìn)行錯誤的反饋和修改；檢查芯片設(shè)計是否滿足設(shè)計規(guī)范；開始撰寫芯片的使用指南；自行編寫綜合腳本，進(jìn)行設(shè)計綜合(這個時候就需要掌握TCL腳本的簡單寫法)；依據(jù)芯片特性，大致畫出芯片內(nèi)模塊擺放的方法成功地完成第這個階段輸出的條目如下：驗收過的系統(tǒng)仿真；所有的RTL級仿真和門級仿真完成及測試報告；綜合后的網(wǎng)表。

四、時序驗證和版圖設(shè)計

ASIC設(shè)計的第四部分是時序驗證和版圖設(shè)計。這個階段是通過時序分析來指導(dǎo)版圖設(shè)計。主要的流程如圖1所示。

這個階段需要多次進(jìn)行預(yù)布局布線，從整個電路中提取出所有時序路徑并計算信號沿在路徑上的延遲傳播，進(jìn)而找出違背時序約束的錯誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進(jìn)入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進(jìn)行后仿真。這些工作進(jìn)行完畢以后需要輸出物理設(shè)計與設(shè)計驗證兩個文檔。物理設(shè)計(PhysicalDesign)是VLSI設(shè)計中最消耗時間的一步.他的工作是將電路設(shè)計中的每一個元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉(zhuǎn)換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設(shè)

計完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗證。版圖驗證主要包括有設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學(xué)規(guī)則檢查(ERC)和寄生參數(shù)提取(PE)。對版圖進(jìn)行布局與布線不僅不要豐富的專業(yè)知識，同時更需要很多模擬電子以及布線的經(jīng)驗。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設(shè)計功能將芯片分割成多個小塊，以便單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計，再重新進(jìn)行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門級網(wǎng)表，并快速構(gòu)建可準(zhǔn)確代表最終芯片（包括時序、布線、芯片大小，功耗和信號完整性）的芯片“虛擬原型”。通過使用物理虛擬原型功能，設(shè)計師可以快速驗證物理可行性并在邏輯上進(jìn)行必要更改。在布局布線的時候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時鐘樹等工作之后，才可以進(jìn)行開始使用工具進(jìn)行自動的布局布線。最后得到的布局布線的結(jié)果仍然需要手工調(diào)整，才可以得到合理的設(shè)計版圖。

五、流片與整理階段

數(shù)字集成電路設(shè)計的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設(shè)計之后的仿真和綜合之后，網(wǎng)表被送去生產(chǎn)。生產(chǎn)簽字文檔將作為設(shè)計者和生產(chǎn)廠商之間的ASIC生產(chǎn)簽字的根據(jù)。這個文檔清楚地描述了網(wǎng)表的版本號、ASIC生產(chǎn)商所需要的測試向量、質(zhì)量意向和商業(yè)上的問題等。簽字之前，ASIC生產(chǎn)廠商需要仔細(xì)檢查設(shè)計者提供的網(wǎng)表文件、版圖設(shè)計結(jié)果和測試向量。通常ASIC生產(chǎn)廠商要求測試向量在簽字之前是經(jīng)過仿真的，這是一個比較長的過程。在樣片返回設(shè)計公司以后，仍然需要測試芯片；用錯誤報告數(shù)據(jù)庫跟蹤測試中出現(xiàn)的錯誤；分析失敗的測試?yán)?；對ASIC中出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行定位；針對ASIC中出現(xiàn)的錯誤，確定在網(wǎng)表中的改動；評估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環(huán)境測試)；進(jìn)行與其他已有產(chǎn)品的互通性測試。確保生產(chǎn)的集成電路達(dá)到最初規(guī)定的性能與設(shè)計指標(biāo)。

綜上所述，由于底層工藝技術(shù)的不斷變化，以及新工具廠商的出現(xiàn)，ASIC設(shè)計流程會出現(xiàn)一些流程上的調(diào)整，這個流程也不是一層不變。本論文所講述的是現(xiàn)在各個IC設(shè)計公司通用的設(shè)計流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]我國數(shù)字頻率合成芯片獲突破性進(jìn)展. /news_show.asp.

第6篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞:數(shù)字邏輯;實驗教學(xué);實驗課題設(shè)計;教學(xué)改革;VHDL

自20世紀(jì)90年代以來,隨著電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,大規(guī)模集成電路PLD芯片逐漸取代了數(shù)字系統(tǒng)中傳統(tǒng)的分離元件和小規(guī)模集成電路。同時,數(shù)字系統(tǒng)和計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計方法向“硬件設(shè)計軟件化”轉(zhuǎn)變。用硬件設(shè)計語言設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)和計算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)日益成熟且越來越廣泛地得到應(yīng)用。雖然,高校數(shù)字邏輯課程的教學(xué)內(nèi)容也有一些相應(yīng)的調(diào)整,但是實驗教學(xué)的改革往往明顯落后。

數(shù)字邏輯是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課之一,也是學(xué)生感覺學(xué)習(xí)比較困難的課程之一。我校計算機(jī)專業(yè)的數(shù)字邏輯課程的實驗教學(xué)過去一直是在實驗箱上插接集成電路芯片和連接線的方式,實驗內(nèi)容以驗證性實驗為主,實驗效果很不理想,實驗教學(xué)與理論教學(xué)的銜接不好,沒有真正起到“通過實驗加深對理論知識的理解”和“理論與實際相結(jié)合”的作用。學(xué)生雖然在課堂上學(xué)習(xí)了VHDL編程并做了一些習(xí)題,但是并不知道究竟什么樣的程序才是正確的,而要想知道VHDL程序是否正確的唯一方法是編譯和仿真。為了提高數(shù)字邏輯課程的教學(xué)效果,并且與新增加的VHDL語言教學(xué)內(nèi)容相呼應(yīng),筆者進(jìn)行了數(shù)字邏輯課程的實驗教學(xué)改革探索。通過“做中學(xué)”[1],使學(xué)生真正掌握用VHDL進(jìn)行邏輯設(shè)計的方法。放棄在實驗箱上插接集成電路芯片和連接線的方式,改變?yōu)樵赒uartus軟件平臺上用VHDL語言編程和仿真實驗。從以驗證性實驗為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽O(shè)計性實驗為主,不僅使學(xué)生學(xué)到了最新的技術(shù),而且為后繼課程計算機(jī)組成原理的進(jìn)一步教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。

1實驗課題的設(shè)計

根據(jù)教學(xué)計劃,本課程的實驗為12學(xué)時,安排6個實驗。除第1個實驗是熟悉Quartus系統(tǒng)的使用外,其余5個實驗都是設(shè)計性實驗。

1.1設(shè)計思想

實驗課題的設(shè)計是開展設(shè)計性實驗教學(xué)必須妥善處理的關(guān)鍵問題之一。實驗課題應(yīng)該有合適的難度,使得大部分學(xué)生在現(xiàn)有基礎(chǔ)上通過自己的分析和努力能夠做出設(shè)計(不一定是完全正確的設(shè)計)。實驗課題應(yīng)該在本課程教學(xué)的重要知識點(diǎn)范圍內(nèi),通過實驗可以使學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識點(diǎn),實現(xiàn)理論教學(xué)與實驗教學(xué)相輔相成。實驗課題應(yīng)該在書本或網(wǎng)絡(luò)等其他信息源上沒有現(xiàn)成的解答,學(xué)生必須自己進(jìn)行分析設(shè)計才能得到解答。

在高度網(wǎng)絡(luò)化和信息化的今天,各種教材、參考書和網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有很多的VHDL語言程序的實例,為了保證學(xué)生是真正做設(shè)計,筆者在設(shè)計實驗課題時也廣泛查找了資料。有幾個設(shè)想的課題就因為發(fā)現(xiàn)有相同的VHDL語言程序?qū)嵗嬖诙环穸āＷ詈蟠_定的5個實驗課題,到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)有相同的VHDL語言程序?qū)嵗?。這5個實驗課題包括2個組合邏輯設(shè)計實驗課題和3個時序邏輯設(shè)計實驗課題。實驗課題的難度和復(fù)雜程度是逐漸增加的。除了基本實驗外,還為少數(shù)學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)計了選做題目。

1.2實驗課題

1) 實驗課題一。

設(shè)計一個代碼轉(zhuǎn)換邏輯電路。把7位的ASCII碼轉(zhuǎn)換成7段字符顯示代碼。能顯示數(shù)字0～9,字母A、b、C、d、E、F、H、L、o、P、U、Γ和一些符號(-、_、=、┫、┣、、)等。用VHDL語言編程并仿真。

2) 實驗課題二。

設(shè)計一個多功能的運(yùn)算器,有控制信號M、S2、S1、S0。當(dāng)M=1,在S2、S1、S0的控制下能完成兩個1位二進(jìn)制數(shù)A、B的以下算術(shù)運(yùn)算:A加B,A加1,A加B和低位來的進(jìn)位,B加1,A加 ,A加0,A加A,A加 加1。當(dāng)M=0,作邏輯運(yùn)算。在S2、S1、S0的控制下能完成兩個1位二進(jìn)制數(shù)A、B的以下邏輯運(yùn)算:A+B,A•B, , , , , , ,等。用VHDL語言編程并仿真。

3) 實驗課題三。

設(shè)計一個自動售飲料機(jī)的控制邏輯電路。該機(jī)器有一個投幣口,每次只能投入1枚1元或5角的硬幣。當(dāng)投入了1元5角的硬幣,機(jī)器自動給出1杯飲料。當(dāng)投入了2元的硬幣,機(jī)器在自動給出1杯飲料時,還找回1枚5角的硬幣。

確定輸入/輸出變量、電路的狀態(tài)并化簡,做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。在完成以上邏輯設(shè)計后,用VHDL語言編程并仿真。

4) 實驗課題四。

用74HC163設(shè)計一個十九進(jìn)制計數(shù)器。用VHDL層次結(jié)構(gòu)設(shè)計方法設(shè)計程序并仿真,底層器件是74HC163。

完成以上題目后,還可以選做題:用74HC163設(shè)計一個余3碼計數(shù)器。用VHDL層次結(jié)構(gòu)設(shè)計方法設(shè)計程序并仿真,底層器件是74HC163。

5) 實驗課題五。

實驗課題五有兩個題目,學(xué)生可以任選一個。

題目一:設(shè)計一個可控計數(shù)器,當(dāng)控制信號S=0時,是五進(jìn)制計數(shù)器,當(dāng)控制信號S=1時,是十五進(jìn)制計數(shù)器。設(shè)計出邏輯圖。分別用兩種不同的方法設(shè)計(行為描述,結(jié)構(gòu)描述),用VHDL語言編程并仿真。

題目二:設(shè)計一個數(shù)字鐘電路,要求能用7段數(shù)碼管顯示從0時0分0秒到23時59分59秒之間的所有時間。做出邏輯圖。用VHDL語言編程并仿真。

2教學(xué)效果分析

實驗課題一的目的是強(qiáng)化譯碼器、7段字符顯示代碼和ASCII碼等知識點(diǎn)。學(xué)生可以參考書上的BCD碼-7段字符顯示譯碼器的VHDL程序做這個設(shè)計,但是要實現(xiàn)那些特殊符號的顯示還是需要動腦筋的。實驗結(jié)果顯示,學(xué)生基本上都能做出數(shù)字和字母的顯示代碼設(shè)計,但是極少有能做出那些特殊符號的顯示代碼設(shè)計的。

實驗課題二的目的是強(qiáng)化加法器、全加器、算術(shù)運(yùn)算、進(jìn)位和邏輯運(yùn)算等知識點(diǎn),并且考慮到與后繼課程計算機(jī)組成原理的ALU等知識點(diǎn)教學(xué)的銜接。學(xué)生做設(shè)計時可以參考1位全加器的VHDL程序。很多學(xué)生在做實驗之前認(rèn)為這個題目很簡單,只要用VHDL語言的算術(shù)運(yùn)算符就可以了。開始做實驗才發(fā)現(xiàn)根本不是那樣,必須先推導(dǎo)出每個運(yùn)算功能的邏輯表達(dá)式才能編程,而相當(dāng)多的學(xué)生忘記了算術(shù)運(yùn)算還有進(jìn)位的邏輯表達(dá)式。這個實驗確實達(dá)到了強(qiáng)化上述知識點(diǎn)的目的。

實驗課題三的目的是強(qiáng)化狀態(tài)機(jī)和Mealy型時序邏輯電路設(shè)計等知識點(diǎn)。學(xué)生做設(shè)計時可以參考狀態(tài)機(jī)的VHDL程序。經(jīng)過這個實驗,大部分學(xué)生真正懂得了什么是狀態(tài)機(jī),時序邏輯電路是在時鐘信號的作用下發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變的,另外還有怎樣確定有哪些狀態(tài)和做狀態(tài)化簡。

實驗課題四的目的是強(qiáng)化計數(shù)器、用集成計數(shù)器實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器和Moore型時序邏輯電路設(shè)計等知識點(diǎn),也是學(xué)生第一次用VHDL結(jié)構(gòu)描述的方法做設(shè)計。學(xué)生做設(shè)計時可以利用書上的74HC163的VHDL程序例子。通過這個實驗學(xué)生進(jìn)一步理解了觸發(fā)器和計數(shù)器,掌握了用集成計數(shù)器實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器的方法和用VHDL結(jié)構(gòu)描述做邏輯電路設(shè)計的基本方法。選做題是為少數(shù)學(xué)習(xí)好、能力強(qiáng)的學(xué)生準(zhǔn)備的,使這部分學(xué)生有機(jī)會得到更多的訓(xùn)練和提高。選做題還可以使學(xué)生掌握余3碼的概念,確實也有很少的幾個學(xué)生完成了選做題。

實驗課題二和實驗課題三都是用行為描述的方法進(jìn)行邏輯電路設(shè)計,比較容易掌握,實驗成功率較高,而實驗課題四要求用結(jié)構(gòu)描述的方法做邏輯電路設(shè)計。在實驗中間發(fā)現(xiàn),相當(dāng)多學(xué)生并沒有理解結(jié)構(gòu)描述的概念,也不知道應(yīng)該怎樣做。因此,實驗課題五繼續(xù)強(qiáng)化用結(jié)構(gòu)描述的方法做邏輯電路設(shè)計。

實驗課題五題目中的第一個,目的是鞏固用集成計數(shù)器實現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器和Mealy型時序邏輯電路設(shè)計等知識點(diǎn)。同時,也使學(xué)生進(jìn)一步掌握用行為描述和結(jié)構(gòu)描述進(jìn)行設(shè)計的方法。雖然這個題目相對第二個題目要簡單一些,但是由于要求分別用行為描述和結(jié)構(gòu)描述兩種方法進(jìn)行設(shè)計,所以總的工作量比實驗課題四要多。這兩個題目中的第2個不僅難度更大、更復(fù)雜,而且其設(shè)計還要考慮如何仿真的問題,是一個有挑戰(zhàn)性的題目。然而,選擇這個題目的學(xué)生卻出乎意料得多,而且有若干種不同的設(shè)計思想,既有用結(jié)構(gòu)描述的也有用行為描述的。雖然在2個小時的時間內(nèi),幾乎沒有學(xué)生完全正確地完成這個高難度實驗的設(shè)計和仿真,但是有個別學(xué)生在以后的幾個星期里仍然繼續(xù)探討并最終正確地完成了這個實驗。像數(shù)字鐘這樣的復(fù)雜實驗,在過去想要用中小規(guī)模集成電路在實驗箱上插接連線的方式完成是不可想象的,但是現(xiàn)在用Quartus系統(tǒng)上設(shè)計和仿真的方式卻是可以完成的。

設(shè)計性實驗比驗證性實驗的難度有明顯提高,學(xué)生也要花更多的時間做預(yù)習(xí)、設(shè)計和寫實驗報告。在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯之前的各課程(物理、電路、模擬電子)實驗都是驗證性實驗,大部分學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成不做實驗預(yù)習(xí)的習(xí)慣。在做第一個實驗(熟悉Quartus系統(tǒng))時就發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生基本上是進(jìn)了實驗室才開始看實驗指導(dǎo)。結(jié)果是兩個小時過去了,一部分學(xué)生并沒有掌握VHDL程序調(diào)試和仿真的基本方法,個別學(xué)生輸入的源程序甚至連編譯都沒有通過。針對這個問題,我們采取了要求學(xué)生提前做實驗預(yù)習(xí),寫出實驗設(shè)計和程序才允許進(jìn)實驗室做實驗的措施,并且在逐位點(diǎn)名時逐個檢查實驗預(yù)習(xí)。實驗教學(xué)改革也在一定程度上調(diào)動了學(xué)生的積極性。

3結(jié)語

用VHDL語言設(shè)計組合邏輯電路和時序邏輯電路的方法與傳統(tǒng)的用邏輯代數(shù)和邏輯圖設(shè)計的方法有很大不同,特別是行為描述的方法很容易掌握。用軟件工具對所做設(shè)計進(jìn)行仿真以檢驗設(shè)計的正確性比在面包板上插接、連線、調(diào)試要方便容易,避免了接觸不良造成的故障和連線錯誤損壞器件等問題,實驗成功率高、消耗低。學(xué)生不僅要做邏輯設(shè)計,還要做仿真輸入波形設(shè)計。仿真輸出波形直觀地表現(xiàn)了邏輯功能的正確與否。部分學(xué)生自己有計算機(jī),可以提前做出設(shè)計并編程,在進(jìn)入實驗室后能夠在比較短的時間里完成實驗;也有一些學(xué)生由于設(shè)計錯誤,在實驗室沒有完成實驗,是回去以后繼續(xù)用自己的計算機(jī)改正程序、完成仿真的。

從實際教學(xué)效果看,上述實驗課題的設(shè)計是成功的。大部分學(xué)生通過設(shè)計和實驗都有不同程度的提高,基本上理解了有關(guān)的知識點(diǎn),掌握了VHDL程序設(shè)計、調(diào)試和仿真方法。從后來的調(diào)查問卷的結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為數(shù)字邏輯實驗“不是很難”(4個選項分別是太難、不是很難、很簡單、不能理解),只有少數(shù)學(xué)生不喜歡這種設(shè)計性實驗。

數(shù)字邏輯課程的實驗教學(xué)改革探索取得了初步成功,今后還將繼續(xù)改進(jìn),也希望與其他學(xué)校的教師交流教學(xué)改革的經(jīng)驗和教訓(xùn),共同提高。

參考文獻(xiàn):

[1] 黎忠文,向兆山.“做中學(xué)”模式在計算機(jī)教學(xué)中的探索[J]. 計算機(jī)教育,2006(10):30-32.

Exploration of Experiment Teaching of Digital Logic

SHENG Jian-lun

(School of Computer, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China)

第7篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞： 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 實驗教學(xué) Multisim仿真軟件

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是中職電子類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)后續(xù)其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程與實踐聯(lián)系緊密，既有抽象的理論分析，又有具體的實際應(yīng)用。學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)，不僅要掌握其理論知識，而且要通過實際應(yīng)用來加深對理論知識的理解。因此，實驗教學(xué)是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過實驗的學(xué)生可以更快、更好地掌握電路理論知識，培養(yǎng)實踐能力。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式是教師帶領(lǐng)學(xué)生到實驗室搭接實物電路，用儀器、設(shè)備觀察實驗結(jié)果，得出結(jié)論。但由于該門課程涵蓋的內(nèi)容多，全部采用傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式使得實驗室工作量非常大，存在耗材成本大、實驗效率低下的問題。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，把計算機(jī)仿真實驗和傳統(tǒng)的電子技術(shù)實驗教學(xué)有機(jī)結(jié)合，將大大提高課程的教學(xué)質(zhì)量和實驗效率。作為一款專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件，Multisim具有先進(jìn)的電路仿真和設(shè)計功能，有著傳統(tǒng)實驗不可比擬的優(yōu)勢，使得《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實驗教學(xué)更加方便和靈活。

一、Multisim仿真軟件簡介

Multisim仿真軟件是IIT公司近年來推出的一款基于PC平臺的EDA工具軟件。它提供了豐富的電子元器件庫和種類齊全的電子儀器，相當(dāng)于一個設(shè)備先進(jìn)、功能完備的大型電子實驗室。軟件采用直觀的圖形界面，在計算機(jī)屏幕上模擬真實實驗室的工作臺。使用時，根據(jù)電路設(shè)計將所需的元器件和測試儀器連接成電路，接通電源開關(guān)，就可以得到測試數(shù)據(jù)，觀察到測試波形。借助該軟件可以進(jìn)行各種電路的仿真實驗，不僅可以節(jié)約大量的時間和資金，而且不必?fù)?dān)心損壞元器件和儀器。

二、Multisim仿真軟件在《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實驗教學(xué)中的應(yīng)用

1.化被動為主動，提高實驗教學(xué)效率。

電路實驗通常分為實驗預(yù)習(xí)、實驗過程和實驗報告三個環(huán)節(jié)。實驗前教師一般都會要求學(xué)生對實驗進(jìn)行預(yù)習(xí)，其目的是通過預(yù)習(xí)，讓學(xué)生熟悉實驗內(nèi)容，明確實驗?zāi)康?，了解實驗步驟，以便在實驗時能集中精力做好實驗，避免實驗操作的盲目性。但是往往學(xué)生對“紙上談兵”式的實驗預(yù)習(xí)不感興趣，即使按照講義預(yù)習(xí)，也大多流于形式、應(yīng)付了事，效果自然可想而知，這是多年來傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的一個老大難問題，一直沒有好的解決辦法。利用Multisim仿真軟件可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個生動、形象、直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生預(yù)習(xí)的興趣。在真實實驗前，教師把要仿真的實驗內(nèi)容和可能遇到的問題通過適當(dāng)?shù)姆绞奖硎鼋o學(xué)生，學(xué)生利用Multisim仿真軟件在計算機(jī)上進(jìn)行電路仿真模擬實驗過程，能夠充分地掌握實驗內(nèi)容、步驟等。仿真實驗過程和現(xiàn)象可以多次重復(fù)，比傳統(tǒng)實驗教學(xué)前教師反復(fù)講解實驗內(nèi)容、注意事項和學(xué)生預(yù)習(xí)講義的效果要好得多。在真實實驗時，學(xué)生能做到心中有數(shù)，教師也可以把更多的精力放在對學(xué)生的指導(dǎo)監(jiān)督上，提高實驗教學(xué)效率和質(zhì)量。對實驗中遇到的問題，學(xué)生可以隨時通過在計算機(jī)上仿真加以解決。

2.變無形為有形，提升課堂教學(xué)效益。

隨著中職生源素質(zhì)的不斷下降，學(xué)生普遍存在文化基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)積極性和主動性不高的問題，給《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的理論教學(xué)帶來不小的挑戰(zhàn)。而中職教育具有的直接的崗位指向性，要求《電子技術(shù)課程》課程教學(xué)的重點(diǎn)應(yīng)放在電子元器件或集成電路的外部特性及其實際應(yīng)用上，以適應(yīng)職業(yè)崗位的需求。Multisim仿真軟件讓《電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)有了全新的表現(xiàn)形式，能將抽象的知識形象化，避免了繁瑣的推導(dǎo)和計算，從而能更好地吸引學(xué)生的注意力，加深學(xué)生對知識的理解和記憶。以濾波器工作特性分析為例，濾波器是電子技術(shù)中一個重要的電子器件，但是通過實驗驗證濾波器的工作特性卻很困難，因為很難產(chǎn)生一個含有符合能很快實驗要求的噪聲信號讓濾波器去處理。以往在實驗中一般采用測量濾波器帶寬的方法來驗證，學(xué)生難以直觀地觀測。利用Multisim仿真軟件搭接一個50Hz的帶阻濾波器電路，觀察虛擬的雙蹤示波器獲得的電路輸入端和輸出端的模擬仿真波形圖，其中上部波形是含有50Hz噪聲的正弦波信號，下波波形為濾除50Hz噪聲后的正弦波信號，這樣，學(xué)生看起來非常直觀，能很快建立起濾波器的概念。

3.從驗證到設(shè)計，增強(qiáng)學(xué)生實踐能力。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，教師在課前準(zhǔn)備好儀器設(shè)備，學(xué)生按照實驗步驟連接固定電路，然后觀察實驗結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)，基本都是一些驗證性實驗。由于沒有從設(shè)計角度進(jìn)行理論分析和電路設(shè)計，因此學(xué)生無法進(jìn)行實際的應(yīng)用開發(fā)。而以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)對學(xué)生職業(yè)能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，應(yīng)用Multisim仿真軟件《電子技術(shù)基礎(chǔ)》原有的學(xué)科知識體系被解構(gòu)，取而代之的是以工作過程為導(dǎo)向精心設(shè)計的項目。學(xué)生通過完成與實際應(yīng)用結(jié)合緊密的小型電子產(chǎn)品的制作，主動獲取知識、形成能力。利用Multisim仿真軟件提供的實驗工作平臺，學(xué)生可以很方便地在計算機(jī)上對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真實驗，從而可以快速地發(fā)現(xiàn)錯誤、修正錯誤。這樣，一方面可以縮短電路設(shè)計的周期，減少元器件的損耗，節(jié)約實驗成本，另一方面可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

第8篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞 交通事故隱患檢測自動報警裝置；道路交通事故；單片機(jī)

中圖分類號U12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，雖然交警部門可通過監(jiān)控實時掌握交通事故現(xiàn)場狀況，但根據(jù)對北京交通控制中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)[1]，雖然北京的數(shù)字監(jiān)控點(diǎn)有400多個，但大屏幕上一次只能顯示48個，需要人工不斷地切換，很多事情報告還是依賴“122接處警”系統(tǒng)，然后通過調(diào)出數(shù)字監(jiān)控核實，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測自動報警裝置，可提前將汽車出現(xiàn)的非正常運(yùn)行狀態(tài)反饋到監(jiān)控中心。國外研究表明，自動切換監(jiān)控屏幕進(jìn)行可能發(fā)生事件車輛的重點(diǎn)監(jiān)控能夠減少事件持續(xù)時間5min~8min。因此設(shè)計自動報警裝置，讓大屏幕進(jìn)行自動切換屏幕和監(jiān)控，具有重要價值。

2本文設(shè)計思路

事故隱患檢測自動報警裝置安裝在汽車發(fā)動機(jī)和汽車車頭處，根據(jù)已知汽車制動加速度和紅外線測速模塊所測得的汽車行駛速度計算出安全距離，再通過超聲波測距模塊檢測出本汽車與前方汽車的距離，若小于安全距離時，自動報警。

報警裝置設(shè)計思路及結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

3安全距離的確定[2]

1）駕駛員反應(yīng)時間經(jīng)過的距離,t1為反應(yīng)時間，取為0.3s；

2）制動器作用時間t2經(jīng)過的距離；

3）持續(xù)制動時間t3經(jīng)過的距離,為附著系數(shù)，本文取為0.8；

4）汽車的安全距離:。

4測距模塊設(shè)計

系統(tǒng)主要由單片機(jī)[3]系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用AT89S52來實現(xiàn)對紅外接收芯片和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。

4.1超聲波測距原理[3]

單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動，位碼用PNP三極管驅(qū)動。超聲波測距原理框圖：

4.2超聲波發(fā)送和接受電路設(shè)計

壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，這時它就是一超聲波發(fā)生器；如沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時，這時它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。

超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。

4.3軟件設(shè)計

如圖4所示，首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器T0工作模式為16位的定時計數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開外中斷0接收返回的超聲波信號。當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離。

5轉(zhuǎn)速測量模塊設(shè)計

測量轉(zhuǎn)速的模塊由信號預(yù)處理電路、單片機(jī)STC89C52、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。

5.1信號調(diào)理電路設(shè)計[4]

光電傳感器首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。論文選用紅外光二極管做系統(tǒng)測量的光源。本設(shè)計采用高性能集成四運(yùn)放LM324來進(jìn)行光電信號調(diào)理電路設(shè)計。為了達(dá)到預(yù)定效果，對系統(tǒng)運(yùn)動MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結(jié)果。

5.2單片機(jī)

圖6是AT 89S52單片機(jī)引腳分布和最小系統(tǒng)圖。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。

5.3無線傳輸模塊設(shè)計

如圖7顯示的是用于無線傳輸?shù)臄U(kuò)展示意圖，將單片機(jī)所有引腳引出，便于進(jìn)行無線傳輸模塊的擴(kuò)展。

6結(jié)論

本文進(jìn)行了道路交通事故隱患檢測自動報警裝置的設(shè)計。該設(shè)計將時時檢測汽車的行駛速度和汽車與前方汽車的距離，當(dāng)其與前方小車距離小于單片機(jī)計算所得的安全距離時，會自動通過GSM模塊報警提醒駕駛員注意并且將報警信息傳遞給指揮中心。

參考文獻(xiàn)

[1]揚(yáng)兆升.城市道路交通系統(tǒng)智能協(xié)同理論與實施方法[M].中國鐵道出版社.

[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車行駛的安全距離研究[J].技術(shù)物理教學(xué).

第9篇：仿真電路設(shè)計報告范文

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計；彩燈循環(huán)顯示電路；學(xué)生學(xué)習(xí)

數(shù)字電子技術(shù)是我校電子信息工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的電子技術(shù)理論基礎(chǔ)、一定的創(chuàng)新意識、一定的解決實際問題的能力，促使學(xué)生了解本專業(yè)的應(yīng)用發(fā)展方向，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事電子信息工程工作打下一定的基礎(chǔ)。

福建江夏學(xué)院是2010年由福建省政府組建的一所旨在培養(yǎng)復(fù)合性創(chuàng)新陛應(yīng)用型各類高素質(zhì)專門人才的應(yīng)用型本科大學(xué)。數(shù)字電子技術(shù)課程應(yīng)滿足學(xué)校、學(xué)科建設(shè)的高要求，充分地激發(fā)學(xué)生對于這門課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

課程設(shè)計作為學(xué)生學(xué)習(xí)的一個重要的實踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生自己設(shè)計和搭建一個實用電子產(chǎn)品雛形。常言說得好，“說一百遍，不如做一遍”，學(xué)生通過思考、查閱資料、討論等方式尋求解決問題的方案，對相關(guān)知識點(diǎn)有更加深入的理解，提升學(xué)生的成就感，增強(qiáng)自信心，提高學(xué)習(xí)主動性，從而形成良性循環(huán)。本文以“彩燈循環(huán)顯示電路”中“數(shù)字電子技術(shù)”的課程設(shè)計為例，從幾個方面淺析了課程設(shè)計對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)所起到的良性作用。下面，筆者將從設(shè)計的相關(guān)環(huán)節(jié)來具體闡述。

一、分析設(shè)計任務(wù)和性能指標(biāo)

本課程設(shè)計的題目是“彩燈循環(huán)顯示電路”，學(xué)生在拿到設(shè)計題目后，首先要根據(jù)相關(guān)材料分析設(shè)計任務(wù)，掌握相關(guān)原理圖，解析其基本構(gòu)造和功能，將總電路原理圖拆分成以下三個單元電路：矩形方波產(chǎn)生的頻率、10個彩燈的循環(huán)點(diǎn)亮和七段數(shù)碼管上顯示彩燈的循環(huán)次數(shù)。

學(xué)生要做到對設(shè)計功能的完美解析、原理圖清楚識讀，要掌握“數(shù)字電子技術(shù)”課程中所學(xué)的相關(guān)基本理論和基本方法，清楚所涉及的各個芯片的功能、參數(shù)，及其涉及典型功能模塊的搭建，進(jìn)而要了解單元電路功能模塊的構(gòu)建，了解單元電路中各個部件元件的作用，清楚整體設(shè)計所要達(dá)到的性能指標(biāo)，乃至有效擴(kuò)展至一些特定微型數(shù)字系統(tǒng)。

在這部分，學(xué)生既要鞏固課堂理論知識，又要加強(qiáng)對實際電路的認(rèn)識、解析能力。

二、元器件的選擇

對課程設(shè)計題目完美解析之后，接下來就涉及合適的元器件的選取。在搭建單元電路時，對于特定功能單元需要選擇主要的集成塊。比如時鐘電路選555，計數(shù)/譯碼器4017，計數(shù)器4518，譯碼4511及顯示驅(qū)動電路也都相對固定，但存在電路特定功能要求不同，需要適當(dāng)元件參數(shù)匹配集成塊，例如，10個彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的完美顯現(xiàn)，對方波頻率的選擇就有所要求，學(xué)生在利用555觸發(fā)器構(gòu)成脈沖方波時，必須考慮到影響時間常數(shù)的RC元件參數(shù)的選擇。

同樣構(gòu)建單元電路時，選擇器件的電平標(biāo)準(zhǔn)和電流特性等參數(shù)很重要。普通的門電路、時序邏輯電路、組合邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、采樣和存儲電路等，參數(shù)選擇恰當(dāng)可以發(fā)揮其性能并節(jié)約設(shè)計成本。

在這部分，學(xué)生在進(jìn)行元件的選擇的同時，不僅要掌握所用儀器設(shè)備的使用介紹，了解實驗過程中的注意事項，還要掌握從電路的整體布局到一個個小的元件的清楚認(rèn)識。

三、設(shè)計總體電路圖

任何一種邏輯功能都可以設(shè)計出一種相應(yīng)的邏輯電路。根據(jù)需要設(shè)計出符合要求的邏輯電路，合適的計算機(jī)輔助軟件給我們的電路設(shè)計提供了極大的便利。

1.仿真軟件

該設(shè)計要求學(xué)生掌握兩種仿真軟件Multisium和Proteus，并結(jié)合所給的設(shè)計題目，繪制電路原理圖，進(jìn)行模擬仿真測試。學(xué)生在操作過程中掌握以下三個方面知識點(diǎn)：

（1）熟悉Multisium和Proteus軟件操作界面，了解選取元器件時所需要注意的一些注意事項。

（2）調(diào)整電路圖中元器件布局，調(diào)試電路板，故障排查。數(shù)字電路設(shè)計以邏輯關(guān)系為主體，因此各單元電路的輸入輸出邏輯關(guān)系與它們之間的正確傳遞決定了設(shè)計內(nèi)容的成敗，結(jié)合整體實現(xiàn)功能，要求每一個單元電路都須經(jīng)過調(diào)整，確保各單元之間滿足驅(qū)動電平匹配和電流匹配，合理布局。

仿真是整個設(shè)計成功關(guān)鍵的一步，學(xué)生做好仿真電路的連接，之后的焊接電路就會顯得相對輕松、駕輕就熟。電路仿真軟件為學(xué)生之后從事電路設(shè)計、模擬仿真等打下基礎(chǔ)。

對于仿真軟件，老師只是起到簡單領(lǐng)進(jìn)門的作用，需要學(xué)生自身去拓展學(xué)習(xí)，這里有個需要重視的地方，相較于私下自學(xué)，集中學(xué)習(xí)、互幫互助成效非常明顯。

2.電路原理圖印制板設(shè)計功能

課程設(shè)計要求學(xué)生掌握Protel 99SE軟件的原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、自動布線器這幾個功能，學(xué)生通過該軟件的學(xué)習(xí)，可以強(qiáng)化計算機(jī)模擬和具體元器件的封裝工藝，統(tǒng)籌各個單元電路的布局。

學(xué)生弄好印制板，在其上焊接電路，這在很大程度上接近實際的電路板的制作工藝，學(xué)生在此可以得到理論和實際明顯的結(jié)合，貼近工藝、貼近工廠，提高了興趣，極大調(diào)動了學(xué)生的主動性。

四、焊接、搭建電子產(chǎn)品雛形

完成了前面三步之后，學(xué)生就進(jìn)入電子產(chǎn)品的搭建環(huán)節(jié)，而要進(jìn)行完美的電路搭建，首先要求學(xué)生掌握一些基本的知識、動手能力：了解萬用表、示波器、穩(wěn)壓電源等常用電工電子儀器、儀表的使用；熟悉電阻、電容、電感、二極管、三極管、變壓器、集成電路等的外形結(jié)構(gòu)；熟悉機(jī)械開關(guān)、繼電器、接插件、熔斷器、電聲器件的外形和標(biāo)志方法；熟悉各種常用線材的外形與結(jié)構(gòu)；電烙鐵的使用方法和使用技巧、焊接注意事項等。

學(xué)生有了如上所示的準(zhǔn)備就可以開始在萬用板上焊接電路，按照前面電路圖仿真，將電路圖復(fù)制到萬用板上，而這也是本設(shè)計最鍛煉學(xué)生的時候，不僅要具備過硬的焊接技術(shù)，還需具有較強(qiáng)解決實際問題的能力，前者直接影響了最后電子產(chǎn)品的工藝水平、美觀程度，而后者則會關(guān)系到焊接的電子產(chǎn)品能否實現(xiàn)我們所要的設(shè)計結(jié)果。

五、書寫綜合設(shè)計實驗報告

學(xué)生在完成全部仿真、電路模型搭建之后所作的綜合書面報告，是學(xué)生對整個課題設(shè)計的思考和總結(jié)，是對課題設(shè)計的再認(rèn)識、知識升華的過程。