模擬電路的設(shè)計(jì)方法精選(九篇)
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第1篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，除了對員工的個(gè)人素質(zhì)和英語的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會(huì)對新員工做以下要求：熟悉半導(dǎo)體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設(shè)計(jì)，了解電路原理，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計(jì)人員除了懂得IC設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關(guān)知識[3]。正因?yàn)槠湫枰莆盏闹R面廣，而國內(nèi)學(xué)校開設(shè)這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計(jì)工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師，就成為各設(shè)計(jì)公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。
二、針對企業(yè)要求的版圖設(shè)計(jì)教學(xué)規(guī)劃
1.數(shù)字版圖設(shè)計(jì)。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)是由自動(dòng)布局布線工具結(jié)合版圖驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)布局布線工具加載準(zhǔn)備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時(shí)序庫、時(shí)序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計(jì)時(shí)，一是熟練使用自動(dòng)布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開設(shè)這門課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫的設(shè)計(jì)，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫，因此對于初學(xué)者而言設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關(guān)重要。2.模擬版圖設(shè)計(jì)。在模擬集成電路設(shè)計(jì)中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標(biāo)并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設(shè)計(jì)者，更關(guān)心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關(guān)系，應(yīng)當(dāng)知道為什么差分對需要匹配，應(yīng)當(dāng)知道有關(guān)信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎(chǔ)上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個(gè)問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設(shè)計(jì)中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)師作為前端電路設(shè)計(jì)師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導(dǎo)線是否有大電流流過等，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計(jì)。集成電路逆向設(shè)計(jì)其實(shí)就是芯片反向設(shè)計(jì)。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設(shè)計(jì)流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗(yàn)證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗(yàn)證及后仿真等。設(shè)計(jì)公司對反向版圖設(shè)計(jì)的要求較高，版圖設(shè)計(jì)工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元電路工作原理。
三、教學(xué)實(shí)現(xiàn)
第2篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
【關(guān)鍵詞】模擬電路;數(shù)字電路;區(qū)別辨析
Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.
Key words：analog circuit;digital circuit;difference
隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電子電路的自身功能不斷增強(qiáng)，晶體管的尺寸不斷減小，系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，與人類生產(chǎn)、生活的密切度不斷提升。電子電路按照功能可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩大類。模擬電路是處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號的電子電路。數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路，又稱數(shù)字邏輯電路（以“開”、“關(guān)”兩種狀態(tài)或者以高、低電平來對應(yīng)“1”和“0”二進(jìn)制數(shù)字量）。模擬電路和數(shù)字電路有著顯著的區(qū)別。
1.信號變化的特點(diǎn)不同
模擬信號的大小是隨著時(shí)間連續(xù)變化的，即模擬信號在時(shí)間和數(shù)值上是連續(xù)的，幅值可由無限個(gè)數(shù)值表示。而數(shù)字信號在時(shí)間和數(shù)值上是離散的，幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。因此，模擬電路更加關(guān)注電壓、電流的具體值，而數(shù)字電路則更加關(guān)注電平的高低。
2.處理信號的手段不同
模擬電路和數(shù)字電路都是信號變化的載體，對模擬信號能夠執(zhí)行的操作，如濾波、放大、限幅等都可以對數(shù)字信號進(jìn)行操作。
模擬電路對信號的處理主要是通過場效應(yīng)管的放大特性來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然還包括電阻、電容、二極管、雙極型晶體管等元器件的特性，最終利用一定的數(shù)學(xué)模型所組成的運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。處理方式有測量電橋、信號放大、信號濾波、調(diào)制解調(diào)、信號變換和AD變換。而數(shù)字電路對信號的傳輸主要是通過場效應(yīng)管的開關(guān)特性來實(shí)現(xiàn)操作的，并由場效應(yīng)管構(gòu)成與或非等基本門電路、觸發(fā)器、寄存器、編碼/譯碼器、算術(shù)邏輯單元等完成復(fù)雜的算術(shù)與邏輯操作。
盡管模擬電路和數(shù)字電路對信號的處理方式不同，但其實(shí)從根本上來說，所有的數(shù)字電路都是模擬電路，其基本的電學(xué)規(guī)律、電學(xué)原理，都與模擬電路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以構(gòu)成互補(bǔ)式CMOS電路，其對稱且互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)，恰好使其能處理高低數(shù)字邏輯電平。
3.信號抗擾動(dòng)能力的強(qiáng)弱不同
通常把由于材料或器件的物理原因產(chǎn)生的擾動(dòng)稱為噪聲，把來自外部原因的擾動(dòng)稱為干擾，干擾有一定的規(guī)律性，可以減少或消除。
在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實(shí)信號按比例表現(xiàn)為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數(shù)字電路更加敏感，模擬電路系統(tǒng)中各個(gè)不同部分的偏差積累起來，使得偏差量的負(fù)面影響變得較為顯著。模擬信號在多次處理和長距離傳輸?shù)倪^程中，波形會(huì)發(fā)生改變，若處理不當(dāng)，將造成信息損失，具體表現(xiàn)為圖像、聲音失真，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)信號中斷現(xiàn)象。通過使用屏蔽導(dǎo)線，或者在電路中引入低噪聲運(yùn)算放大器，可以盡量緩解噪聲的負(fù)面影響。而數(shù)字電路是由許多的邏輯門組成的電路，信息只取決于高低電平，只要信號的偏差在一定范圍內(nèi)，就不會(huì)造成誤碼。
因此，從信號處理的角度看，對信息進(jìn)行量化的數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)抵御噪聲的能力、信號抗干擾能力更強(qiáng)，信號的精度更高。
4.電路設(shè)計(jì)的難易程度不同
模擬電路的設(shè)計(jì)常常需要更多的手工運(yùn)算，其設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化程度低于數(shù)字電路，因此模擬電路的設(shè)計(jì)通常比數(shù)字電路的設(shè)計(jì)更難，對設(shè)計(jì)人員的水平和能力要求更高。這也是數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)更加普及的原因之一。但是因?yàn)樽匀唤绲拇蠖鄶?shù)實(shí)際信號是模擬的，所以數(shù)字式電子設(shè)備、電子產(chǎn)品要在真實(shí)的物理世界中得到應(yīng)用，就離不開一個(gè)模擬的接口。例如，數(shù)字電視機(jī)的基本原理就是將電視臺送出的圖像及聲音信號數(shù)字化后調(diào)制發(fā)送，由數(shù)字電視接收后，解調(diào)還原出原來的圖像及聲音。因?yàn)槿叹捎脭?shù)字技術(shù)處理，因此，信號損失小，接收效果好。
目前電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度日益上升，常用的電子電路設(shè)計(jì)和分析軟件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我們根據(jù)軟件功能分為以下幾類：
（1）電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具
包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它們可以進(jìn)行各類電路仿真、激勵(lì)建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出，并在同一窗口內(nèi)同時(shí)顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。
（2）PCB設(shè)計(jì)軟件
包括Protel、Autium Designer等。這兩者功能類似，都包含了原理圖繪制、印刷電路板設(shè)計(jì)、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。
（3）IC設(shè)計(jì)軟件
Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC設(shè)計(jì)領(lǐng)域相當(dāng)有名的軟件供應(yīng)商，提供的軟件都非常適用于深亞微米的IC設(shè)計(jì)。對于模擬電路而言，普遍使用HSPICE，是因?yàn)樗哪Ｐ妥疃?，仿真的精度也最高，可以滿足大多數(shù)設(shè)計(jì)者的需要。
（4）PLD設(shè)計(jì)工具
PLD是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD和FPGA。由于PLD的在線編程能力和強(qiáng)大開發(fā)軟件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程師可將數(shù)百萬門的復(fù)雜設(shè)計(jì)集成在一顆芯片內(nèi)，大大縮小了電路的尺寸以及開發(fā)周期。
5.總結(jié)
模擬電路和數(shù)字電路有著諸多顯著的區(qū)別，辨析清楚兩者的區(qū)別對電子電路的改進(jìn)、設(shè)計(jì)和研發(fā)有著十分重要的意義。
人類電子學(xué)發(fā)展史上第一個(gè)被發(fā)明出來并得到大規(guī)模生產(chǎn)的器件是模擬的。后來隨著微電子學(xué)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的成本大大降低，加之計(jì)算機(jī)對于數(shù)字信號的要求，使得數(shù)字式的方法在人機(jī)交互等領(lǐng)域具有可行性和較高的性價(jià)比。當(dāng)然，尺有所長，寸有所短，模擬電路和數(shù)字電路有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適用的方向也不同。電子電路的發(fā)展，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的進(jìn)步，但不等于數(shù)字電路可以完全取代模擬電路，也不能簡單地說哪一個(gè)更實(shí)用、更有效。我們設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)該揚(yáng)二者之長，避二者之短，使兩者融為一體、交相輝映（如數(shù)?；旌想娐贰?shù)字模擬電路、模擬數(shù)字電路），從而達(dá)到電路體積更小、功能更強(qiáng)、功耗更低、成本更低、集成度更高、穩(wěn)定性更好、可靠性更高的理想效果。
參考文獻(xiàn)
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第3篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
【關(guān)鍵詞】Multisim11.0；模擬或數(shù)字電路；故障診斷
0 引言
Multisim11.0作為目前世界上較為先進(jìn)的電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件，通過它強(qiáng)大的性能和比較領(lǐng)先的自動(dòng)化機(jī)制引起了電子專家的注意。人們開始嘗試將multisim11.0應(yīng)用于模擬或數(shù)字電路的故障診斷與排除，并取得了非常顯著的效果，本文將重點(diǎn)介紹multisim11.0在故障診斷方面的優(yōu)勢及應(yīng)用過程中需要注意的問題。
1 什么是Multisim11.0
Multisim11.0是目前在電子領(lǐng)域知名度和應(yīng)用度都比較高的一款電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，它和NI Ultiboard一樣都屬于美國國家儀器公司，都作為電路設(shè)計(jì)軟件套件而被眾人所認(rèn)知。同樣，由于其不凡的產(chǎn)品性能，該應(yīng)用軟件成功入選伯克利加大SPICE項(xiàng)目，能獲得這一殊榮的電子應(yīng)用軟件為數(shù)并不多。在具體的應(yīng)用實(shí)踐中，該軟件主要應(yīng)用在電路圖的設(shè)計(jì)和電路的教學(xué)。在這一過程中，參與者可以真實(shí)的感受到電路的整個(gè)交互式的搭建過程，并且體驗(yàn)其強(qiáng)大的捕獲、仿真和分析功能。所以在電子學(xué)教育中Multisim11.0被廣泛應(yīng)用，幫助教育工作者實(shí)現(xiàn)從理論到原理圖設(shè)計(jì)甚至電路故障的診斷和測試的完整的綜合設(shè)計(jì)流程。Multisim11.0的突出性能如下：
1.1 圖形界面比較直觀
Multisim11.0的操作界面具有很強(qiáng)的直觀性，它的呈現(xiàn)方式如同一個(gè)正在進(jìn)行的電子實(shí)驗(yàn)的工作臺，在電路的繪制過程中，只需借助鼠標(biāo)就可完成電路所需個(gè)元件和測試儀器與導(dǎo)線的連接而且，在控制面板上所顯示的模擬電路與操作方式基本一致，在操作過程中可以通過顯示器清楚的看到測量數(shù)據(jù)，以及各相關(guān)數(shù)據(jù)的波形軌跡和特性曲線，幫助實(shí)驗(yàn)者或者系統(tǒng)維護(hù)人員更好的進(jìn)行電路的維護(hù)和保養(yǎng)。
1.2 元器件比較豐富
Multisim11.0和上代的軟件相比，擁有了更為強(qiáng)大的元器件供應(yīng)，目前在全世界已經(jīng)有上萬種元件為其提供專業(yè)的支持，而且軟件自身可以方便的實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)元件的參數(shù)按照實(shí)際的需要進(jìn)行相應(yīng)的修改，并且軟件本身可以借助自帶的模擬生成器及代碼自創(chuàng)模型實(shí)現(xiàn)對自己所需元件的生成與創(chuàng)建，可以說具有很強(qiáng)的智能性。
1.3 較強(qiáng)的仿真能力與豐富的檢測儀器
Multisim11.0和上代的軟件相比，借由SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ?，這些仿真功能在具體的實(shí)際操作中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)，該軟件提供了近20多種的虛擬儀器來實(shí)現(xiàn)對各種電路動(dòng)作的實(shí)際監(jiān)測。例如，比較常見的萬能表，以及函數(shù)信號發(fā)生器、瓦特表、示波器、字符發(fā)生器、邏輯分析儀等設(shè)備，雖然這些設(shè)備只是該軟件的一個(gè)虛擬構(gòu)成，但它得的設(shè)置與運(yùn)行和真實(shí)生活中的一樣，這種交互式的動(dòng)態(tài)顯示幫助我們更好的對模擬或數(shù)字電路進(jìn)行有效的分析。同時(shí)，該軟件還可以通過自定義相關(guān)儀器來實(shí)現(xiàn)電路測試的升級與靈活控制各應(yīng)用程序的儀器。
1.4 分析手段比較完備
Multisim11.0具有比較完備的分析手段，通過進(jìn)行對直流工作點(diǎn)的分析，以及交流和瞬態(tài)分析來實(shí)現(xiàn)對原型開發(fā)和測試設(shè)計(jì)的迅速完成。具體來說，該軟件利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來完成數(shù)據(jù)的執(zhí)行與分析，這個(gè)范圍比較廣泛，從簡單的基本數(shù)據(jù)到異常的極端數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行完整的分析，并且每一個(gè)數(shù)據(jù)的分析都為下一步分析做好鋪墊，具有了符合電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的交互式的測量和分析性能。
1.5 比較好的信息轉(zhuǎn)換的兼容性
在Multisim11.0軟件中，提供了比較完備的原理圖與仿真數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換?？梢酝ㄟ^自帶的相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸出，可以進(jìn)行將原理圖輸出到布線，也可以輸出為網(wǎng)絡(luò)表文件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的共享。在數(shù)據(jù)輸出以前，軟件會(huì)首先對結(jié)果進(jìn)行分析運(yùn)算。例如，進(jìn)行基本的算數(shù)運(yùn)算，三角運(yùn)算，復(fù)合運(yùn)算，向量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等等，從而提高結(jié)果分析的可靠性，與此同時(shí)，該軟件支持C代碼、匯編代碼以及16進(jìn)制代碼，并兼容第三方工具源代碼；包含設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。
2 Multisim11.0的模擬或數(shù)字電路故障診斷
在當(dāng)今社會(huì)，數(shù)字化發(fā)展非常迅速，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)今世界發(fā)展的主要潮流。不夸張的獎(jiǎng)，在各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)字化都有其非常廣泛的應(yīng)用，這也是未來發(fā)展的方向。在數(shù)字化的進(jìn)程中，它發(fā)展的主題是電路。從傳統(tǒng)的模擬電路到今天的數(shù)字電路，見證者科技的突飛猛進(jìn)。數(shù)字化的核心就是其數(shù)字電路，數(shù)字電路也是計(jì)算機(jī)硬件電路和通信電路以及信息自動(dòng)化的關(guān)鍵所在。數(shù)字電路經(jīng)歷了電子管、半導(dǎo)體分立器以及集成電路等重要的歷史發(fā)展階段。它是模擬電路的提升與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)字信號進(jìn)行的數(shù)字量化與一系列的數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。由于其較強(qiáng)的穩(wěn)定性和良好的抗干擾性，自60年代以后得到了非常廣泛的運(yùn)用，速度比模擬電路還要快。在這中間模擬電路和數(shù)字電路在各個(gè)領(lǐng)域推廣，極大的帶動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。尤其是上個(gè)世紀(jì)末，微型處理器的出現(xiàn)讓數(shù)字電路有了本質(zhì)的提升，規(guī)模更大，功能也更加強(qiáng)大?，F(xiàn)在已經(jīng)超過過去的簡單的二進(jìn)制演變?yōu)榘诉M(jìn)制甚至是多進(jìn)制。
2.1 模擬或數(shù)字電路故障產(chǎn)生的主要原因
在本文中我們重點(diǎn)分析數(shù)字電路產(chǎn)生故障的主要原因。首先我們要簡單了解一下數(shù)字電路的基本組成單位，那就是門電路。門電路的主要功能是用來實(shí)現(xiàn)基本的邏輯運(yùn)算與復(fù)合的邏輯運(yùn)算。通俗來講，門電路其實(shí)就是一個(gè)簡單的開關(guān)電路。一般我們經(jīng)?？吹降氖桥c門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或和同或門等幾種，而這些門電路的主要構(gòu)成是：半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、CMOS等具有開關(guān)特性的元件及電阻、二極管。這些開關(guān)特性所處的條件不同其元器件所處的跳轉(zhuǎn)狀態(tài)也會(huì)不同。所以面對如此多的門電路，尤其是出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的集成電路，將電路的大多數(shù)部分甚至是全部集中在一個(gè)小芯片上，一旦某一物理元件存在缺陷或者出現(xiàn)一些細(xì)微的變化，都會(huì)影響整個(gè)電路的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對整個(gè)電路造成意想不到的傷害。所以，對正在運(yùn)行的電路進(jìn)行定期的診斷顯得尤為重要，另外在電路運(yùn)行前的檢查也是必要的，例如，各引線之間的連接，以及是否存在短路，各個(gè)接口，插件之間的連接是否出現(xiàn)接觸不良等等。
2.2 模擬或數(shù)字電路故障的主要特點(diǎn)
數(shù)字電路的故障來源門電路，門電路的輸入可以唯一，也可以為兩個(gè)，甚至更多，這就會(huì)出現(xiàn)信號傳輸?shù)目炻龁栴}，雖然門電路的傳輸時(shí)延很小，但是，對于不同的器件材料，延時(shí)區(qū)別是很多的，比如三極管材料要遠(yuǎn)大于CMOS材料的器件。當(dāng)一個(gè)門電路的輸入有多個(gè)，且根據(jù)不同路徑到來時(shí)候，由于時(shí)間的先后順序，這就會(huì)產(chǎn)生競爭，導(dǎo)致冒險(xiǎn)現(xiàn)象。數(shù)字電路是用0和1表示電平信號的高低，但是在數(shù)字電路的傳輸過程中依然是電流或者電壓的傳播，在每（下轉(zhuǎn)第175頁）（上接第85頁）一個(gè)門電路中，或多或少都會(huì)有耗能器件，這時(shí)候，隨著信號的流通，耗能必不可少，這就可能影響電平的情況，甚至?xí)绊戦T電路的驅(qū)動(dòng)問題，即前一個(gè)門電路的輸出達(dá)不到驅(qū)動(dòng)下一個(gè)門電路的能力，這會(huì)使電路無法正常工作。信號在傳輸?shù)倪^程中也會(huì)收到外界電磁的影響，這可能會(huì)是信號的電平發(fā)生改變，從而影響電路的功能實(shí)現(xiàn)，乃至出現(xiàn)錯(cuò)誤的邏輯關(guān)系，這些情況都是隨機(jī)的，不可預(yù)見的，我們很難控制，我們所能做的僅僅是盡量避免這些情況的發(fā)生，所以我們要知道數(shù)字電路會(huì)存在哪些故障的隱患，從而達(dá)到減少電路故障的發(fā)生概率。
2.3 Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路故障診斷
Multisi11.0作為美國國家儀器有限公司推出的一款比較優(yōu)秀的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。因此本文借助其強(qiáng)大的仿真性能來完成它對模擬與數(shù)字電路的故障診斷。
經(jīng)過Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)該軟件比較直觀的將電路故障所處的位置通過數(shù)據(jù)分析和運(yùn)算以后，傳出到我們面前。我們比較直觀并且準(zhǔn)確的找到故障所在模塊，借助診斷備件將其進(jìn)行替換。尤其是該軟件自帶的升級功能幫助我們更好的做好了電路故障的預(yù)警機(jī)制，為故障的及時(shí)判斷和準(zhǔn)確分析提供了強(qiáng)有力的支持。
同時(shí)借助該軟件的各個(gè)元件，我們對時(shí)序電路的故障進(jìn)行了比較有效的診斷。因?yàn)闀r(shí)序電路存在時(shí)序，所以電路需要在一定時(shí)序的作用下才能實(shí)現(xiàn)其功能，這就讓其測試問題變得復(fù)雜，借助Multisim11.0軟件我們還是可以對電路的功能進(jìn)行檢測的，雖然時(shí)序電路是一個(gè)很龐大的整體，但是我們可以借助Multisim11.0軟件將其劃分為不同的小部分，當(dāng)然部分的劃分還要根據(jù)電路所實(shí)現(xiàn)的功能的不同，對此我們可以對小部分電路的功能進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對整體電路的檢測。
在過去的模擬與數(shù)字故障診斷方法中，直方圖法是一種比較科學(xué)的檢測方法，一般廣泛用于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路靜態(tài)參數(shù)測試中，但很少用于內(nèi)建自測試的設(shè)計(jì)中。本文借助了Multisim11.0其自帶的一種基于碼密度直方圖分析算法測試模數(shù)轉(zhuǎn)換電路靜態(tài)參數(shù)的內(nèi)建自測試結(jié)構(gòu)。該內(nèi)建自測試結(jié)構(gòu)包括一個(gè)用于生成測試信號的模擬信號發(fā)生電路，以及簡化的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路靜態(tài)參數(shù)測量算法。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)不僅硬件開銷成本低、測試速度比較快，而且能夠測試獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電路。通過仿真試驗(yàn)表明，該信號發(fā)生器能按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確生成所需要的幅度、頻率均可調(diào)的模擬測試信號。
本文還根據(jù)實(shí)際操作需要，借助Multisim11.0軟件研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模擬電路故障診斷中的應(yīng)用。由于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬電路故障診斷方法普遍存在網(wǎng)絡(luò)收斂慢、易陷于局部最優(yōu)等缺陷。因此，本文借助Multisim11.0軟件對容差模擬電路故障診斷的新方法，該方法能對沒有任何先驗(yàn)假設(shè)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷。與傳統(tǒng)的普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比較，這種方法給出的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)既包括網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的修正，也包括模糊神經(jīng)元中隸屬度函數(shù)參數(shù)的調(diào)整，而且其模糊推理體現(xiàn)出來的權(quán)值易于理解。最后也取得了非常好的效果。這也是通過求得電路的故障檢測序列，在加于待測電路中，對比于電路的功能實(shí)現(xiàn)情況得出故障存在與否。故障檢測試驗(yàn)大致分為3步，第一是引導(dǎo)階段，將電路從未知狀態(tài)引導(dǎo)至預(yù)定狀態(tài)，第二步是驗(yàn)證是否存在電路所具有的所有狀態(tài)，第三步驗(yàn)證電路中的狀態(tài)是否可以按電路的功能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過Multisim11.0的一系列工作，成功的實(shí)現(xiàn)了對數(shù)字電路的診斷。
第4篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
【關(guān)鍵詞】雷達(dá)信號模擬器 DDS 上變頻
雷達(dá)信號模擬器常被用于電子對抗技術(shù)研究、新型電子對抗設(shè)備研制和電子對抗部隊(duì)訓(xùn)練之中。因此要求雷達(dá)信號模擬器工作頻率范圍大、精度高、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、能產(chǎn)生各種形式模擬雷達(dá)信號已成其研制的重要方向。
雷達(dá)信號模擬器主要功能包括：
（1）產(chǎn)生各種形式的模擬雷達(dá)信號，如常規(guī)脈沖、相位編碼、線性或非線性調(diào)頻信號等。
（2）通過控制碼控制模擬雷達(dá)信號參數(shù)（如載頻、脈寬和重頻等）的變化。
1 雷達(dá)信號模擬器結(jié)構(gòu)組成及工作原理
基于DDS技術(shù)的波形產(chǎn)生技術(shù)是一種較新型的數(shù)字波形產(chǎn)生技術(shù)，其具體工作原理將會(huì)在后面章節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)介紹。同傳統(tǒng)的模擬波形產(chǎn)生技術(shù)相比，DDS通過數(shù)字方式控制信號參數(shù)（如頻率、相位），具有信號產(chǎn)生方便靈活，頻率精度高、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短及瞬時(shí)帶寬較寬等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有輸出信號頻率范圍有限的缺點(diǎn)。
本文介紹一種基于DDS技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)椴捎肈DS技術(shù)設(shè)計(jì)的波形產(chǎn)生電路輸出信號載頻的局限性，方案設(shè)計(jì)中還需考慮將波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生的中頻信號搬移到所需工作頻段后將模擬雷達(dá)信號功率電平放大后輸出。圖1可以看出這種雷達(dá)信號模擬器由頻率源、波形產(chǎn)生、上變頻器和功率放大四部分組成。
頻率源作為雷達(dá)信號模擬器的“心臟”部分，為系統(tǒng)提供所需的高穩(wěn)定度和高精度的時(shí)鐘信號和本振信號。
用戶可通過交互式顯控界面控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生相應(yīng)形式具有相應(yīng)參數(shù)（除載頻外）的模擬雷達(dá)信號。
因?yàn)椴捎肈DS技術(shù)設(shè)計(jì)完成的波形產(chǎn)生電路存在輸出信號載頻受限的問題，對于波形產(chǎn)生電路輸出信號無法滿足使用要求的還需采用上變頻技術(shù)將波形產(chǎn)生生成的中頻信號搬移到所需的工作頻段上。
為了獲取高質(zhì)量的模擬雷達(dá)信號，上變頻電路輸出信號的功率電平一般比較低無法滿足最終的使用要求。因此必需將上變頻電路輸出信號的功率電平放大至能夠滿足使用要求，功率放大電路就是以此為目標(biāo)而設(shè)計(jì)的。
2 基于DDS技術(shù)雷達(dá)信號模擬器的工程設(shè)計(jì)研究
2.1 波形產(chǎn)生設(shè)計(jì)研究
前面已經(jīng)講過雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)研究的重要方向就是能實(shí)時(shí)選擇產(chǎn)生各種形式參數(shù)靈活可變的模擬雷達(dá)信號，采用DDS技術(shù)設(shè)計(jì)的波形產(chǎn)生電路恰能滿足這一要求。
DDS的基本工作原理如圖2所示。
從理論上講DDS可以產(chǎn)生任意的信號波形，也就是說DDS技術(shù)可以直接對產(chǎn)生的信號波形參數(shù)（如頻率、相位、幅度）中的一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)同時(shí)進(jìn)行直接調(diào)制。
以調(diào)頻為例，對于一個(gè)DDS系統(tǒng)其輸出頻率由下式給出：
式中， k為頻率控制字，fclock為DDS輸入時(shí)鐘頻率，n為相位累加器的位數(shù)。對于給定的DDS，相位累加器的位數(shù)是一個(gè)固定值，當(dāng)輸入時(shí)鐘頻率設(shè)定后，其輸出頻率隨控制字k而變化。所以只要使頻率控制字k按照調(diào)制信號的規(guī)律進(jìn)行改變就可產(chǎn)生所需要的調(diào)頻信號；同時(shí)通過相位累加器和正弦函數(shù)表之間的數(shù)字加法器，可以實(shí)現(xiàn)對輸出信號的精確相位控制。
采用DDS技術(shù)設(shè)計(jì)的波形產(chǎn)生可以通過控制碼選擇產(chǎn)生形式各異參數(shù)靈活可變的模擬雷達(dá)信號。但是因?yàn)镈DS技術(shù)存在的輸出信號頻率范圍有限的問題，對于需要產(chǎn)生超出波形產(chǎn)生電路輸出信號頻率范圍的模擬雷達(dá)信號，只能通過上變頻技術(shù)將波形產(chǎn)生輸出的中頻信號搬移到所需工作頻段，這方面的內(nèi)容將在后面章節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)說明。
2.2 上變頻和功率放大設(shè)計(jì)研究
變頻顧名思義即頻率的變換。變頻是將載頻為fC的信號變換為載頻為fI的信號，這種變換保留了原信號的信號類型和除載頻外的其他信號參數(shù)。工程中，將fI=|fL-fC|稱為下變頻，它將射頻信號搬移到中頻頻段，一般應(yīng)用于接收系統(tǒng)。fI=fL+fC形式則為上變頻，它將中頻信號搬移到射頻頻段，也是本文設(shè)計(jì)中所采用的變頻方式。
變頻器是由具有非線性性能的器件組成，其輸出的信號是一組載頻不同的離散信號，其載頻fI可以由下式計(jì)算得到：
fI=mfL+nfC （m、n是整數(shù)）
因?yàn)樽冾l器輸出信號載頻的可預(yù)測性，在設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇適合的頻率濾波器對除要求產(chǎn)生的載頻信號之外的信號進(jìn)行抑制，使其滿足設(shè)計(jì)要求。
上變頻電路輸出的模擬雷達(dá)信號如果其功率電平無法滿足最終使用要求，還需要在上變頻電路后加入功率放大電路確保最終輸出信號的功率電平滿足使用要求。
2.3 頻率源設(shè)計(jì)研究
頻率源是電子設(shè)備中極為重要的組成部分，其性能的好壞直接決定電子設(shè)備的性能優(yōu)劣。根據(jù)不同的合成方法，頻率合成技術(shù)可分為直接頻率合成、間接頻率合成和直接數(shù)字頻率合成。
直接頻率合成以一個(gè)或幾個(gè)頻率信號為基準(zhǔn)信號，經(jīng)過倍頻、分頻、混頻等手段直接產(chǎn)生一系列離散頻率信號，該技術(shù)具有頻率穩(wěn)定度高，變頻時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但也有雜散頻率多，抑制難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。
間接頻率合成以鎖相頻率合成技術(shù)為代表，一個(gè)或幾個(gè)參考信號通過諧波發(fā)生器、混頻或分頻等產(chǎn)生大量諧波或組合頻率，使用鎖相環(huán)電路將壓控振蕩器輸出頻率鎖定在某一特定頻率上，壓控振蕩器間接產(chǎn)生所需的頻率信號。該方法具有頻率穩(wěn)定度高，雜散抑制好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是變頻時(shí)間長，相位噪聲差。
直接數(shù)字頻率合成作為新一代的數(shù)字頻率合成技術(shù)具有變頻時(shí)間短、頻率分辨率高、相對帶寬較寬、輸出波形靈活、可編程、易于單片集成等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用，但是輸出頻帶有限、雜散大和輸出功率低等缺點(diǎn)也限制著其進(jìn)一步的發(fā)展。
在工程設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求綜合對比各種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)選擇適合的頻率合成方式開展設(shè)計(jì)。通常情況下，頻率源的設(shè)計(jì)方案不會(huì)僅選擇一種頻率合成方式，而是多種頻率合成技術(shù)的綜合應(yīng)用來完成頻率源的設(shè)計(jì)。
2.4 基于DDS技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)原則
綜合前面的論述，總結(jié)出基于DDS技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)原則：
（1）控制碼控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生所需信號形式和參數(shù)（除載頻外）的中頻信號IF。
（2）中頻信號IF和由頻率源產(chǎn)生的本振信號LO進(jìn)入上變頻電路后使用頻率濾波器濾除其輸出信號中所需載頻信號之外的其他信號，完成將中頻信號IF載頻的搬移，輸出射頻信號RF。
（3）功率放大電路將射頻信號RF放大至滿足要求的功率電平后輸出。
（4）根據(jù)系統(tǒng)使用需要選擇適合的設(shè)計(jì)方案完成頻率源設(shè)計(jì)。
3 某型基于DDS技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器的設(shè)計(jì)
該型雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)目標(biāo)是：用戶根據(jù)實(shí)際需求通過交互式顯控界面實(shí)時(shí)控制設(shè)備產(chǎn)生形式各異參數(shù)靈活可變的模擬雷達(dá)信號（如常規(guī)脈沖信號，線形調(diào)頻信號等多種信號形式，頻率、脈寬、重頻等信號參數(shù)）。其設(shè)計(jì)方案如圖4所示。
3.1 波形產(chǎn)生設(shè)計(jì)
基于DDS技術(shù)的波形產(chǎn)生電路具有通用性強(qiáng)，電路簡單、分辨率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著DDS芯片的發(fā)展，現(xiàn)已能直接產(chǎn)生指標(biāo)較高的幾百M(fèi)Hz的輸出信號。本方案中用戶通過交互式控制界面控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生所需波形形式和信號參數(shù)（除載頻外）中頻信號，其輸出中頻信號載頻300MHz～400MHz，5MHz間隔。
3.2 上變頻和功率放大設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)要求輸出雷達(dá)模擬信號的中心頻率為8850MHz～9650MHz，5MHz間隔，共161個(gè)頻率點(diǎn)，波形產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生的中頻信號是無法滿足信號載頻的要求的，因此需要通過上變頻電路完成對波形產(chǎn)生電路輸出的中頻信號載頻的搬移。同時(shí)輸出信號載頻跳頻的要求，選擇全部由本振信號跳頻完成的方案則會(huì)造成設(shè)計(jì)方案復(fù)雜，設(shè)備量大等的問題。因此載頻跳頻采用波形產(chǎn)生信號細(xì)變頻（滿足頻率間隔5MHz的要求）和本振信號粗變頻（滿足工作帶寬800MHz的要求）結(jié)合的方案實(shí)現(xiàn)。上變頻輸出的模擬信號還需通過功率放大電路將信號的功率放大至滿足系統(tǒng)使用要求的功率電平后輸出。
3.3 頻率源設(shè)計(jì)
頻率源設(shè)計(jì)目的是產(chǎn)生各種時(shí)鐘信號和本振信號。本系統(tǒng)所需的時(shí)鐘信號，可采用直接頻率合成技術(shù)產(chǎn)生，選用100MHz晶體振蕩器的輸出信號作為基準(zhǔn)信號，通過分頻、倍頻的手段產(chǎn)生全部時(shí)鐘信號。
本系統(tǒng)頻率源設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于本振信號電路的設(shè)計(jì)，通過3.1和3.2章節(jié)中對系統(tǒng)輸出信號載頻要求的分析，本系統(tǒng)中選擇的本振信號是控制碼控制分時(shí)產(chǎn)生的8.5GHz～9.3GHz，100MHz頻率間隔的一組離散信號。使用鎖相頻率合成技術(shù)設(shè)計(jì)的本振信號產(chǎn)生電路的跳頻時(shí)間、相噪指標(biāo)均能滿足系統(tǒng)需求，同直接頻率合成技術(shù)相比更具有設(shè)備簡單，雜散抑制好的優(yōu)點(diǎn)。因此在本系統(tǒng)中選擇100MHz基準(zhǔn)信號作為參考信號，采用鎖相頻率合成技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生本振信號。
4 小結(jié)
基于DDS技術(shù)的雷達(dá)信號模擬器是一種用戶可通過交互式界面實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生所需模擬雷達(dá)信號的智能型雷達(dá)信號模擬器。通過對該類型雷達(dá)信號模擬器多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)形成的設(shè)計(jì)方法，將其應(yīng)用于實(shí)際的工程設(shè)計(jì)之中證明該方法對于該類型雷達(dá)信號模擬器的設(shè)計(jì)是有指導(dǎo)作用的。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，未來雷達(dá)信號模擬器的研制將向著智能化，通用化，小型化發(fā)展，雷達(dá)信號模擬器的適用范圍更寬，使用場所更多樣，這也是未來雷達(dá)信號模擬器設(shè)計(jì)的主要研究方向。
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作者簡介
熊娜（1982-），女，甘肅省蘭州市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為中國電子科技集團(tuán)第三十八研究所工程師。主要研究方向?yàn)榻邮障到y(tǒng)和頻率源設(shè)計(jì)。
第5篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
關(guān)鍵詞：模擬電路；教學(xué)方法；教學(xué)模式；課程體系
作者簡介：申杰奮（1978-），女，河南林州人，新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)系，講師。（河南?新鄉(xiāng)?453003）
中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）18-0080-01
“模擬電子技術(shù)”是高等院校物理、通信、電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，這門課程主要是讓學(xué)生掌握電子技術(shù)的入門知識，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事有關(guān)電子設(shè)計(jì)方面的工作打下基礎(chǔ)。該課程能夠培養(yǎng)學(xué)生分析電路、設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)能力。醫(yī)學(xué)院校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生既要掌握醫(yī)學(xué)方面的知識，也要掌握醫(yī)療儀器及電子技術(shù)課程，如何培養(yǎng)學(xué)生的興趣與愛好是最大難題。因此，必須對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)模電的興趣與熱情，才能讓學(xué)生更加深入地喜歡電子設(shè)計(jì)。
一、傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端
“模擬電子技術(shù)”課程是在介紹常用半導(dǎo)體器件知識的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)分析和研究電路的基本概念、基本原理和一些基本電路的分析方法，該課程知識點(diǎn)多，內(nèi)容瑣碎。大部分學(xué)生在學(xué)完該課程后還是一知半解，不會(huì)分析一些簡單的電路，更別說進(jìn)行一些電路設(shè)計(jì)了。學(xué)生不能把學(xué)到的知識用到實(shí)際電路中，從而導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)，對學(xué)習(xí)后面的專業(yè)課程造成一定的障礙。
長期以來，模擬電子技術(shù)的理論課都有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)也一直依附于理論教學(xué)。大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都是對理論教學(xué)內(nèi)容的簡單驗(yàn)證，做完實(shí)驗(yàn)學(xué)生也不了解實(shí)驗(yàn)的目的。而且在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一般都是實(shí)驗(yàn)老師提前做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作（包括實(shí)驗(yàn)箱和電路模塊的準(zhǔn)備），課堂上老師從實(shí)驗(yàn)原理到實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)，甚至到實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題都會(huì)詳細(xì)講解。學(xué)生課前大部分都不預(yù)習(xí)，課上只是按部就班、被動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，利用現(xiàn)成的電路模塊，把線路連接好，直接觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。即使遇到困難，也不會(huì)思考是哪一部分出現(xiàn)問題，而是急于找老師來解決問題。這樣的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不僅不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而且還束縛了學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，極不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。要使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠更好地發(fā)揮作用，必須對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和理論教學(xué)模式進(jìn)行改革。
二、教學(xué)模式和課程體系的改革與創(chuàng)新
建立新的教學(xué)模式主要以能力培養(yǎng)為主線。為了進(jìn)一步改善教學(xué)模式，使學(xué)生能夠更好更快地掌握模擬電路知識，主要對以下四個(gè)方面進(jìn)行了改革。
1.理論教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與更新
在理論教學(xué)過程中，緊密結(jié)合理論教材，在講課過程中及時(shí)把電子技術(shù)方面的最新信息反映給同學(xué)，及時(shí)補(bǔ)充理論教學(xué)內(nèi)容，做到理論與實(shí)際的緊密結(jié)合。老師在上課過程中可以給學(xué)生介紹在生活中的一些小設(shè)計(jì)，讓學(xué)生學(xué)到理論知識的同時(shí)，還能夠緊密聯(lián)系實(shí)際，從而培養(yǎng)學(xué)生愛設(shè)計(jì)、愛動(dòng)手、愛思考的良好習(xí)慣。
在理論教學(xué)內(nèi)容上把章節(jié)做了一些調(diào)整。把第十章的內(nèi)容“直流電源”調(diào)整到第一堂課上講解。主要是對在實(shí)驗(yàn)中所做的改進(jìn)有很大幫助，為后面所學(xué)知識做到相輔相成。第四章內(nèi)容“功率放大電路”調(diào)整到最后一次課上講解，主要是讓大家了解什么是互補(bǔ)電路，功率放大器，與前面幾個(gè)章節(jié)聯(lián)系不大。這樣的調(diào)整在整體上可以使“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”在內(nèi)容上更為銜接，更有利于實(shí)驗(yàn)上的改進(jìn)。
2.更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
在傳統(tǒng)的模電實(shí)驗(yàn)中，大部分高等院校主要使用模擬電路實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生興趣不是很大，而且做完實(shí)驗(yàn)以后對一些電子元器件的結(jié)構(gòu)及電路的作用還是不太熟悉。
在新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院的模擬電路實(shí)驗(yàn)中，模電課程負(fù)責(zé)人從培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)和能力出發(fā)，對實(shí)驗(yàn)做出了全新的改革，增開綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在第一次實(shí)驗(yàn)課任課教師就讓學(xué)生自己動(dòng)手制作線路板，學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印、腐蝕線路板、打孔、將電路板制作成功，為后面的實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。這個(gè)過程也可使學(xué)生了解電子制作工藝過程。
前面介紹了將第十章的內(nèi)容提前到第一次課講解，使學(xué)生初步了解與掌握電路設(shè)計(jì)能夠使生活中常用的波動(dòng)比較大的交流電，通過電容濾波、穩(wěn)壓電路能夠變?yōu)殡妷夯痉€(wěn)定的直流電。更主要的是可以通過設(shè)計(jì)電路來給后面的各種功能的電路提供所需要的直流電壓。這樣可使學(xué)生深刻理解和掌握理論知識。
在線路板上主要設(shè)計(jì)了10個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，分別是整流電路、集成穩(wěn)壓電路、集成雙路可調(diào)穩(wěn)壓電路、單級放大電路（2個(gè)）、負(fù)反饋放大電路、集成電路 RC正弦波振蕩器、波形發(fā)生器（方波發(fā)生器，積分電路）和功率放大器。前三個(gè)實(shí)驗(yàn)主要能夠使穩(wěn)壓電路產(chǎn)生±12V電壓，做為后面7個(gè)實(shí)驗(yàn)的電源電壓、整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)作為一體，而不是獨(dú)立的。
電路板上的所有元器件都需要學(xué)生自己動(dòng)手焊接。老師課堂上介紹怎樣焊接電路，識別電阻的色環(huán)，電容、二極管的正負(fù)極，三極管的基極、發(fā)射級和集電極怎樣用萬用表來辨別，集成穩(wěn)壓器的三個(gè)端怎么識別，集成電路的管腳的排列順序等知識。醫(yī)工專業(yè)有80名學(xué)生，在做學(xué)生調(diào)查的時(shí)候，學(xué)生普遍反映模電實(shí)驗(yàn)有意思，容易記憶；既能夠提高動(dòng)手能力，又能掌握書上所學(xué)的理論知識。
第6篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
一、模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的要求
北京交通大學(xué)自2007年開始，遵循“興趣驅(qū)動(dòng)、自主實(shí)驗(yàn)、重在過程”的原則，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神，調(diào)動(dòng)大學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性和主動(dòng)性，進(jìn)行以解決問題為核心、以科研課題為依托的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。“模擬電子技術(shù)故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的開發(fā)”作為一個(gè)北京交通大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃題目，依托指導(dǎo)教師的科學(xué)研究課題，開展了模擬電路故障模擬與診斷技術(shù)的研究。本實(shí)驗(yàn)課題需要學(xué)生掌握電路設(shè)計(jì)、PCB、系統(tǒng)焊接與調(diào)試、機(jī)械制作等多領(lǐng)域知識。實(shí)驗(yàn)題目需要利用的資源包括計(jì)算機(jī)、PCB設(shè)計(jì)軟件、示波器、信號源、焊接工作臺、直流電源、鉆孔機(jī)、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱等?！澳M電子技術(shù)故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的開發(fā)”題目要求如下：制作一個(gè)教學(xué)和科研均可使用的模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱附帶方便插拔的常見模擬電路板（例如共射放大電路、電阻網(wǎng)絡(luò)、文世橋振蕩器或二階濾波器等）。自制實(shí)驗(yàn)箱直流穩(wěn)壓電源（+12V、-12V、+5V）和波形發(fā)生器。模擬電路板插入實(shí)驗(yàn)箱后，借助實(shí)驗(yàn)箱的固定插槽和電路板的固定腳，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接與信號輸入（若電路板需要特殊信號，可以在電路板預(yù)留插口以方便外接信號源）。每個(gè)模擬電路板選取最容易發(fā)生故障的元件進(jìn)行故障模擬，使用者能夠自由選擇電路板和故障類型（可以通過撥碼開關(guān)控制故障元件）。每個(gè)電路板預(yù)留幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)插口，以供外接示波器或其他測量儀器觀察故障信息。要求實(shí)驗(yàn)箱實(shí)物外觀精致，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，能夠達(dá)到教學(xué)、科研和展覽等要求。該實(shí)驗(yàn)計(jì)劃題目的創(chuàng)新特色在于：可以自由切換模擬電路板；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接和信號輸入；可以自由選擇故障元件和故障類型。
二、模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的制作
模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的外殼選用中小型實(shí)驗(yàn)箱，然后自己進(jìn)行改裝，需要鉆孔、安裝其他部件、噴涂文字標(biāo)識等。實(shí)驗(yàn)箱附帶幾塊方便插拔的常見模擬電路板，實(shí)驗(yàn)板可以是模擬電路教學(xué)或研究中經(jīng)常使用的常見模擬電路。實(shí)驗(yàn)箱直流電源使用220V交流電，內(nèi)部直流電源將220V交流電變?yōu)?12V、-12V和+5V等直流電。直流電源的功率和穩(wěn)定性達(dá)到模擬電路板的使用要求。如果某模擬電路板需要使用正弦波或方波等波形作為輸入信號，實(shí)驗(yàn)箱可以根據(jù)需求制作波形發(fā)生器。模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱在四個(gè)角預(yù)留可以插入模擬電路板的插槽，需要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱的固定插孔和電路板的固定腳，從而實(shí)現(xiàn)模擬電路板的靈活插拔。實(shí)驗(yàn)箱部分固定孔已經(jīng)與直流電源連接，當(dāng)模擬電路板插入實(shí)驗(yàn)箱后，通過實(shí)驗(yàn)箱的固定插槽和電路板的固定腳，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接或信號輸入。如果模擬電路比較特殊，也可以根據(jù)需要在模擬電路板上設(shè)計(jì)電源開關(guān)，通過開關(guān)控制是否供電或輸入信號。部分電路板電路圖。為了避免故障太多導(dǎo)致無法正常模擬采集數(shù)據(jù)，每個(gè)模擬電路板只選取幾個(gè)容易發(fā)生故障的元件進(jìn)行故障模擬，故障元件可以根據(jù)理論、仿真和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇。每個(gè)故障元件可以模擬多種故障。例如電阻可能出現(xiàn)阻值下降、阻值上升、短路、斷路等不同程度的故障。使用者能夠自由選擇電路板和故障類型，并使用外接儀器測量模擬電路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（節(jié)點(diǎn)電壓、信號頻率和波形質(zhì)量等）。每個(gè)電路板預(yù)留幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)插口，以供外接示波器和其他儀器觀察故障信息。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的選取需要經(jīng)過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保證這些節(jié)點(diǎn)的信息能夠直接反映模擬電路的工作狀態(tài)[8]。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)量需要不多不少，數(shù)量太多會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)量龐大，增加后來的故障診斷難度；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)太少會(huì)導(dǎo)致無法為故障診斷提供足夠的信息。模擬電路板由PCB設(shè)計(jì)完成，然后改裝與實(shí)驗(yàn)箱匹配。
三、結(jié)束語
第7篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
【關(guān)鍵詞】電子電路；接地技術(shù)；接地方法
一、前言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的接地技術(shù)日漸成熟。針對電子設(shè)備本身的性能、特性而言，科學(xué)先進(jìn)的接地技術(shù)才能確保電子設(shè)備的性能。結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)良好的接地設(shè)計(jì)不僅可以提高產(chǎn)品的可靠性與兼容性，還確保了施工人員的安全，同時(shí)還提高了電子系統(tǒng)工作的效率。在電子的設(shè)備設(shè)計(jì)中具體有哪些接地技術(shù)？下面結(jié)合常用的接地技術(shù)做詳細(xì)的闡述。
二、接地技術(shù)的重要性
隨著各種電子設(shè)備的智能化、集成化的發(fā)展，在電磁干擾的重要部分就是接地技術(shù)。電子設(shè)備的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該處理好接地技術(shù)，確保電子產(chǎn)品的可靠安全運(yùn)行。在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期為了防止電子設(shè)備遭受雷擊的侵?jǐn)_應(yīng)采取一定的保護(hù)措施，通過使用避雷設(shè)備可以將電流引入大地從而保護(hù)建筑物和人身安全。隨著通信領(lǐng)域電子產(chǎn)品設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的防雷與設(shè)備的安全已經(jīng)不能滿足數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展。在電子設(shè)備的通信系統(tǒng)中大量的設(shè)備之間的信號互相聯(lián)系，電子設(shè)備信號之間的互相干擾等電磁兼容問題也日趨嚴(yán)重，電子設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)電子線路時(shí)要考慮如何規(guī)范、科學(xué)的接地可以確保電子設(shè)備的安全可靠的運(yùn)行，因此更加科學(xué)的接地技術(shù)已經(jīng)成為電子線路設(shè)計(jì)中必須考慮的重要一環(huán)。
三、電子線路設(shè)計(jì)中接地技術(shù)分析
在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中常見的接地方式主要有以下幾種方式：
（1）防雷保護(hù)地
防雷保護(hù)地即過壓保護(hù)地，過壓保護(hù)接地最常用的就是避雷針、避雷器，這種防護(hù)方式就是為防雷電而設(shè)置的接地保護(hù)裝置。在雷雨的天氣下通過避雷針或避雷器的方法對電子設(shè)備做好安全措施，以免電子設(shè)備受到損壞。避雷針的具體使用方法是通過鐵塔或者建筑物入地，避雷器的使用方法是通過專用的地線，為了避免雷電通過引入線致使其他設(shè)備損壞，所以在防雷引入線上不能連接其他設(shè)備的地線。針對通信系統(tǒng)中電纜施工或電纜中需要防雷保護(hù)地，通過正確使用防雷保護(hù)接地，一是可以避免施工人員受到傷害，二是可以避免設(shè)備遭受雷擊導(dǎo)致報(bào)廢情況的出現(xiàn)。
（2）安全接地技術(shù)
安全接地主要是將高壓設(shè)備與大地設(shè)備連接在一起，這種接地方式主要有兩個(gè)方面的好處：一方面在設(shè)備使用的過程中，避免因?yàn)橛布哪Σ翆?dǎo)致機(jī)殼帶電；另一方面確保設(shè)備及用戶的使用安全，避免高壓設(shè)備在運(yùn)行過程中釋放靜電。
（3）電源地
電源地是基于電源零電位使用的公共基準(zhǔn)線。技術(shù)人員要考慮到各個(gè)電源的可靠性、穩(wěn)定性并確保電源的正常工作，因此必須結(jié)合單元設(shè)備本身參數(shù)具有的差異性。電源可以在一定時(shí)間段之內(nèi)實(shí)現(xiàn)對不同單元設(shè)備的供電。通過負(fù)載電路、功率驅(qū)動(dòng)，采用功率地公共基準(zhǔn)地線，采用功率地時(shí)需要與其他弱點(diǎn)分開并單獨(dú)設(shè)置，這樣做就可以避免系統(tǒng)受到干擾。
（4）信號接地
信號地即電子電路有一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位確保電路都有一個(gè)基準(zhǔn)的電位點(diǎn)，信號地優(yōu)點(diǎn)就是可以避免因?yàn)殡娢坏母?dòng)出現(xiàn)信號的誤差。信號地連接的規(guī)則是同一設(shè)備信號輸入端地域信號輸出端地分開。信號地分為：數(shù)字地、模擬地、工作地。如果前級（設(shè)備）的輸出地只能與后級（設(shè)備）的輸入地相聯(lián)系，這樣可以避免引起信號的浮動(dòng)。數(shù)字地即零電位的公共基準(zhǔn)線。數(shù)字電路在工作過程中一般會(huì)處于脈沖狀態(tài)，在脈沖前后頻率會(huì)較高此時(shí)電磁波就會(huì)受到強(qiáng)烈的干擾，如果此時(shí)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)線路時(shí)出現(xiàn)問題就會(huì)加劇電路互相干擾的程度。這種情況下，應(yīng)該認(rèn)真選擇數(shù)字地的接地場所，降低干擾提高工作效率。模擬地即對電路的零電位進(jìn)行模擬相關(guān)單位及相關(guān)技術(shù)人員必須考慮到模擬電路在整個(gè)電路中的重要作用，因?yàn)槟M電路中的電路復(fù)雜多樣，因此模擬電路通過對電路的零電位進(jìn)行模擬，如果在電力線路的接地設(shè)計(jì)中不合理就會(huì)阻礙電子電路的正常運(yùn)行。工作接地主要是保證電路的正常工作，基準(zhǔn)電位可以是點(diǎn)、段、塊等。零點(diǎn)位性能不穩(wěn)定很容易受到外界磁場的干擾，技術(shù)人員要考慮到這個(gè)問題。當(dāng)基準(zhǔn)電位與大地連接在一起時(shí)基準(zhǔn)電位就是大地的零電位，此時(shí)外界電磁出現(xiàn)變化時(shí)不會(huì)對電位造成一定的干擾。
（5）屏蔽接地方法屏蔽接地要考慮到電磁兼容的因素并且將接地與屏蔽有效結(jié)合。平時(shí)所說的屏蔽接地主要有兩種方式：分別是靜電屏蔽與交變電場屏蔽。屏蔽接地要將接地與屏蔽相結(jié)合并考慮到電磁兼容的因素。屏蔽接地主要有兩種方式：交變電場屏蔽與靜電屏蔽。其中交變電場屏蔽是指交變電場容易受到多級放大電路、RAM電路，此時(shí)技術(shù)人員可以將金屬屏蔽體安裝在敏感電路與干擾電路中間，這樣可以大大降低對交變電場對敏感電路的耦合干擾。靜電屏蔽是指電導(dǎo)體外面，安裝完整的金屬屏蔽體。設(shè)備地包括小信號模擬電路、供電電路、數(shù)字電路等多種電路，設(shè)備地較為負(fù)責(zé)，因此在實(shí)施的過程中應(yīng)該遵循原則，技術(shù)人員可以采用機(jī)械性能好、強(qiáng)度高的外殼可以減少電路對原件的干擾。
系統(tǒng)地電路復(fù)雜、密集在系統(tǒng)中存在多個(gè)設(shè)備、機(jī)柜，因此要考慮到系統(tǒng)接地的問題。在系統(tǒng)接地在設(shè)備啟動(dòng)、關(guān)閉的過程中會(huì)受到嚴(yán)重的電磁干擾，在線路導(dǎo)線之間也會(huì)產(chǎn)生一系列的耦合性干擾。結(jié)合上述的問題可以采用系統(tǒng)地的接地方式。在系統(tǒng)接地方式中實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間與大地之間的有效連接，從而可以提高電力設(shè)備的正常運(yùn)行效率，降低電力設(shè)備所受干擾。
在系統(tǒng)接地的具體施工過程中還需考慮到以下情況，在接地極打入地下表層之后，技術(shù)人員可以通過添加適量的鹽水增加地級的強(qiáng)導(dǎo)電性。在選擇工作接地線時(shí)不能選擇金屬導(dǎo)管，但可以選擇絕緣性能好的電纜。
四、結(jié)語
隨著我國科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，我國的電子設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，為了確保電子產(chǎn)品電路運(yùn)行的安全可靠性，在電子設(shè)備的接地技術(shù)中必須不斷的提高技術(shù)，通過電子電路可行性方案的制定避免接地設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題從而提高整個(gè)方案的可行性。在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要通過多種接地方法與技術(shù)降低設(shè)備的噪聲，通過全方位提高電路的接地問題降低電磁的干擾，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定安全性。
參考文獻(xiàn)
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第8篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
關(guān)鍵詞:電子技術(shù);實(shí)踐;電容測量;調(diào)試
中圖分類號:TM932 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0021-02
一、引言
電子技術(shù)基礎(chǔ)(包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù))是自動(dòng)控制、電子信息類專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程。模擬電子技術(shù)研究的是處理仿真信號的模擬電路,數(shù)字電子技術(shù)研究的是各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用。模擬電路以基本概念、方法為主;數(shù)字電路以電路功能、應(yīng)用為主。課程結(jié)合線性、非線性電路,概念抽象,邏輯關(guān)系復(fù)雜,有很大的學(xué)習(xí)難度。
在對學(xué)習(xí)電子技術(shù)的困難進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),特別是綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練,能夠更深刻理解模擬電路與數(shù)字電路的基本理論知識并能夠提高相關(guān)技能。下面以電容測量儀的設(shè)計(jì)為例,探討電子線路的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。
二、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)
綜合設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的綜合與提高,更是理論與實(shí)際的結(jié)合?！半娙轀y量顯示儀”需要綜合運(yùn)用模擬電路與數(shù)字電路的知識,是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)類課題。
設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)一個(gè)可測量電容值的電路,測量范圍為1-20uF并能實(shí)現(xiàn)電容的測試與顯示,電源±5V。
題目分析:先將電容量通過電路轉(zhuǎn)換成電壓、時(shí)間等參量,然后再將這些量以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示出來。利用電容充電、放電的時(shí)間與容量值之間的關(guān)系,將容量值的測量轉(zhuǎn)化為電壓、電流的測量或者時(shí)間的測量,通過簡單量的測量間接求得電容量值。
設(shè)計(jì)思路:將電容量轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔,然后通過數(shù)字方式顯示出時(shí)間間隔(電容量),由一個(gè)多諧振蕩器和一個(gè)單穩(wěn)態(tài)組成。當(dāng)R不變時(shí)改變電容C則輸出脈寬TW也隨之改變,由TW的脈寬就可求出電容的大小。TW的脈寬可通過與門轉(zhuǎn)化成若干標(biāo)準(zhǔn)脈沖,送給計(jì)數(shù)器計(jì)得TW的脈寬,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖選擇合理即脈沖寬度小于最小誤差并在合理范圍內(nèi),譯碼驅(qū)動(dòng)電路顯示計(jì)數(shù)數(shù)值即電容值。
三、實(shí)驗(yàn)原理圖
根據(jù)設(shè)計(jì)框圖和設(shè)計(jì)要求,具體電路采用如下設(shè)計(jì)。
(一)脈沖源電路
利用555定時(shí)器組成多諧振蕩器,用作脈沖發(fā)生裝置。接通電源后,電容不斷充電、放電,輸出在高低電平之間不斷變換,產(chǎn)生一個(gè)方波作為計(jì)數(shù)脈沖。f不要太高常選200Hz,先令f=200Hz然后再調(diào)整其他元件參數(shù)。
(二)門控電路
利用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,把被測電容的大小轉(zhuǎn)換成脈沖的寬度,把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖與頻率固定的方波相與得到計(jì)數(shù)脈沖。定時(shí)器輸出穩(wěn)態(tài)脈沖寬度TW為目標(biāo)值,接入電容后,歸零裝置將觸發(fā)器置于穩(wěn)態(tài),輸入脈沖使電路從穩(wěn)態(tài)跳轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài),持續(xù)時(shí)間由TW和充放電容Cx決定,最后電路回到穩(wěn)態(tài)。
只要適當(dāng)調(diào)整阻抗參數(shù),便可在一個(gè)VI周期內(nèi)輸出多個(gè)周期的VO進(jìn)行計(jì)數(shù)。令N=Cx得R4=4.3kΩ、R1=7.5kΩ、R2=30kΩ, =55.5%接近50%,f =211Hz接近200Hz。
(三)微分加法電路
主要為了提高精度,使觸發(fā)脈沖變窄從而減小誤差。先通過微分器求導(dǎo),得到尖波(峰值±5V)然后通過加法電路抬高電位,這就得到符合實(shí)驗(yàn)條件的波形來充當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入的電壓,得到了比較合適的觸發(fā)信號。
選擇小電阻R9=0.2kΩ限制輸入電流,反饋電阻上并聯(lián)穩(wěn)壓二極管限制輸出電壓,保證運(yùn)放始終工作在放大區(qū),小電容C5=0.01uF與反饋電阻并聯(lián)以補(bǔ)償相位且滿足RC
(四)開關(guān)電路
采用帶正沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器74LS74和組合邏輯電路作開關(guān)電路,在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)時(shí)CLK邊沿觸發(fā)電路切斷單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)端的脈沖信號從而使暫穩(wěn)態(tài)只出現(xiàn)一次,實(shí)現(xiàn)單周期計(jì)數(shù)。在單穩(wěn)觸發(fā)器輸出脈沖波形的時(shí)間間隔里,單穩(wěn)輸入端的低電平信號消失不影響到輸出脈沖的寬度。74LS74是上升沿觸發(fā)的,摁下開關(guān)的瞬間清零單穩(wěn)輸出低電平,撒手后低電平信號單穩(wěn)觸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)上升沿觸發(fā)D觸發(fā)器,D輸出高電平,單穩(wěn)觸發(fā)信號消失。
按鍵開關(guān)的接地電阻的選擇是通過實(shí)驗(yàn)的方法確定的。R11=10Ω取的過大或過小都不行,不能限流或?qū)е碌碗娖竭^高而不能被IC正確的識別,試驗(yàn)結(jié)果為110Ω(低電平為0.1V符合IC判別條件)。
(五)計(jì)數(shù)電路
多諧振蕩器輸出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖相與后得到一定周期數(shù)的信號,通過計(jì)數(shù)器計(jì)算周期個(gè)數(shù)N,然后通過譯碼、鎖存、驅(qū)動(dòng)裝置最后通過七段數(shù)碼管顯示。選取CD40110和七段數(shù)共陰碼管實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、顯示功能。數(shù)碼管的外接電阻不能太大(影響實(shí)驗(yàn)效果)或太小(電流大燒壞芯片)最后取470Ω。
(六)設(shè)計(jì)小結(jié)
本設(shè)計(jì)不但要求有扎實(shí)的理論功底,還必須與工程實(shí)際結(jié)合。電路中許多參數(shù)的選擇和設(shè)定是依據(jù)實(shí)際的電路效果和元件的規(guī)格并非完全依據(jù)理論推導(dǎo)。通過這些練習(xí)可以很好地提高解決實(shí)際問題的能力。
四、電路搭建與調(diào)試
在面包板上實(shí)現(xiàn)電子線路,方便、簡易、可行,易于調(diào)試、修改線路。
電路的調(diào)試過程一般是從初級單元電路開始,逐級向后進(jìn)行測試、調(diào)整。
利用雙蹤示波器觀察各單元電路的輸出波形,先分塊調(diào)試后聯(lián)調(diào)的方法,按照信號傳輸?shù)捻樞驅(qū)Ω鲉卧娐愤M(jìn)行調(diào)試,使各個(gè)單元符合其基本指標(biāo),最后進(jìn)行整體調(diào)試。具體調(diào)試步驟:①測試多諧振蕩器是否波形輸出。②用函數(shù)發(fā)生器提供方波輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器測試輸出端波形。③多諧振蕩器的波形輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器測試輸出波形。④測試觸發(fā)器各引腳的輸出波形(先清零)。⑤測試計(jì)數(shù)器各引腳的波形(先清零)。⑥觀察數(shù)碼管顯示。⑦換測試電容并重新觀測。
調(diào)試中面臨的最大問題就是鎖存問題,數(shù)字一直跳,每次鎖的數(shù)字不同,但是只要綜合分析定時(shí)器的輸出波形與鎖存周期就不難解決。
五、總結(jié)
綜合實(shí)驗(yàn)是對理論知識和基本實(shí)驗(yàn)的綜合應(yīng)用,是培養(yǎng)學(xué)生電子工程實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過小型的綜合設(shè)計(jì)并搭建實(shí)際電路,實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)驗(yàn)的可操作性,在目前的教學(xué)情況下,是可行的方法之一,有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
[1]童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006
[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006
第9篇：模擬電路的設(shè)計(jì)方法范文
【關(guān)鍵詞】高職教育；模擬電子技術(shù)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
一、《模擬電子技術(shù)》課程的地位與特點(diǎn)
模擬電子技術(shù)課程是電子信息與電氣類專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)其它后續(xù)課程的基礎(chǔ)，并且是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。同時(shí)，模擬電子技術(shù)課程又是計(jì)算機(jī)課程和集成電路應(yīng)用以及數(shù)字電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，它始終反映和跟蹤者當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)與理論。尤其是EDA和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的引入，使得它成為一門前沿的、基礎(chǔ)的、應(yīng)用性極強(qiáng)的課程。
模擬電子技術(shù)課程是在介紹一些常用的半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上，著重研究電子線路的基本概念、原理和一些基本電路的分析方法。模擬電子技術(shù)是學(xué)生接觸的第一門工程實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生獲得模擬電子電路方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、分析與解決工程實(shí)踐問題的能力。為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用電子技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、《模擬電子技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
模擬電子技術(shù)課程具有內(nèi)容多而且雜，既要求記憶又要求靈活應(yīng)用、知識更新快的特點(diǎn)，同時(shí)由于該門課程理論抽象、電路多、難度系數(shù)大且難點(diǎn)呈集中分布，有“魔電”之稱。大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后只是了解一些專業(yè)術(shù)語，掌握了一些基本電路的原理及計(jì)算公式，但理論知識運(yùn)用不夠靈活，稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂了，也不會(huì)分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計(jì)和制作電路了。
該門課程實(shí)踐性強(qiáng)，按道理說，學(xué)生對實(shí)踐性強(qiáng)的課程會(huì)很感興趣，但是長期以來，學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力，甚至于一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時(shí)產(chǎn)生的畏懼感，導(dǎo)致在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到和模電有關(guān)聯(lián)的課程時(shí)都不自覺的帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)；對于教師來說。也有許多老師反映該門課程難教，教學(xué)效果比較差。另外，課時(shí)的不足以及課程內(nèi)容的陳舊、繁多使得教學(xué)理論不能深入，實(shí)驗(yàn)流于形式或是根本沒有實(shí)驗(yàn)課程的安排。
實(shí)際上，看似枯燥的課程在理論的運(yùn)用上又很強(qiáng)的靈活性，對于該課程在教學(xué)中存在的問題，已經(jīng)有許多文獻(xiàn)做了探討，本人根據(jù)幾年來的教學(xué)體會(huì)，在提高教學(xué)效率及培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，闡述自己的幾點(diǎn)看法。
三、《模擬電子技術(shù)》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
1.改革課程內(nèi)容與體系
教學(xué)內(nèi)容改革的主要思路是：跟蹤國內(nèi)外電子技術(shù)理論的發(fā)展，加大課堂講授內(nèi)容信息量，將課程學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)有機(jī)結(jié)合起來，拓寬視野，所選教材應(yīng)符合高職學(xué)生的層次，應(yīng)突出電子技術(shù)的應(yīng)用；同時(shí)應(yīng)做到內(nèi)容精煉，聯(lián)系實(shí)際。教學(xué)中，應(yīng)將課程重點(diǎn)放在基本電路的分析與應(yīng)用上，突出集成電路內(nèi)容，以“分立為集成服務(wù)”的原則來處理必要的分立元件電路；應(yīng)當(dāng)構(gòu)建從外部電路來分析電子器件的教學(xué)內(nèi)容；從工程思維的概念出發(fā)，不過分追求理論分析的嚴(yán)謹(jǐn)，強(qiáng)調(diào)定性概念理解；增加應(yīng)用電路舉例；注重分析規(guī)律和思維方法的講授，分析電路以典型電路為例，實(shí)現(xiàn)舉一反三；例題與習(xí)題的理解、掌握，應(yīng)達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識、啟發(fā)學(xué)生思路、培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。
模擬電子技術(shù)課程中主要講述電子技術(shù)中最基本的內(nèi)容，即基本理論、基本知識、基本技能，稱為”三基“。具體地說，基本理論是電子電路的原理與分析方法；基本知識是電子器件和電子電路的性能與應(yīng)用；基本技能是電子電路的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、運(yùn)算能力和讀圖能力。先修課程為高等數(shù)學(xué)、物理、電工學(xué)，這三門課程的掌握程度將直接影響模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)。
總之，教學(xué)內(nèi)容的安排應(yīng)突出基本原理、基本方法，以分立元件為基礎(chǔ)，適當(dāng)加強(qiáng)集成電路相關(guān)知識。筆者以本院用的某教材和教學(xué)大綱為例。模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)是：PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，半?dǎo)體二極管的伏安特性、工作原理和主要參數(shù)；共射、共集放大電路的靜、動(dòng)態(tài)分析；集成運(yùn)放的基礎(chǔ)知識、集成運(yùn)放構(gòu)成的運(yùn)算電路、信號發(fā)生電路；功率放大電路；反饋的概念類型、反饋對放大電路的影響；正弦波振蕩電路；直流穩(wěn)壓振蕩電路。
根據(jù)理論教學(xué)以實(shí)際教育為目的，以夠用為尺度的高職教學(xué)要求，降低了放大電路的圖解分析法、場效應(yīng)管放大電路、多級放大電路的計(jì)算、放大電路頻率響應(yīng)、差動(dòng)放大電路的分析計(jì)算、晶閘管應(yīng)用電路的教學(xué)要求。同時(shí)，刪去放大電路的頻率特性、有源濾波器這兩個(gè)教學(xué)內(nèi)容。
2.調(diào)整思路，推進(jìn)理實(shí)一體化教學(xué)
“實(shí)驗(yàn)”是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、提高操作技能，培養(yǎng)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神等綜合能力的主要途徑。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中，學(xué)生始終處于被動(dòng)的地位。學(xué)生按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，執(zhí)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)步驟，獲得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前便已知曉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的實(shí)驗(yàn)的確可有可無，難怪有些學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課無興趣、無動(dòng)力，把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)成“休息課”。
鑒于此，我們對專業(yè)教學(xué)內(nèi)容確立以下調(diào)整思路：理論實(shí)踐并重，強(qiáng)化兩者融合。按照這一思路，我們精心改革。將《模擬電子技術(shù)》和《模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》（其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)）改為理實(shí)一體化的《電子電路安裝與調(diào)試》課程，總課時(shí)56學(xué)時(shí)（其中理論實(shí)踐各占28學(xué)時(shí)），，并將原來的24學(xué)時(shí)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為28學(xué)時(shí)的非驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；將78學(xué)時(shí)的《EDA輔助設(shè)計(jì)》改為64學(xué)時(shí)學(xué)訓(xùn)交替的《EDA工程應(yīng)用》（其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)訓(xùn)32學(xué)時(shí)）。同時(shí)，為重視應(yīng)用能力和基本訓(xùn)練，在本課程的教學(xué)計(jì)劃中開設(shè)了一周的《模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》，亦是一種相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)放在理論與實(shí)踐課結(jié)束后，集中一周進(jìn)行。通過改革，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)和開展實(shí)驗(yàn)，從而提高了其挑戰(zhàn)性，也極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。
這正好符合張堯?qū)W司長“兩個(gè)系統(tǒng)”講話精神，“一個(gè)系統(tǒng)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的系統(tǒng)，再一個(gè)系統(tǒng)是要培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的基礎(chǔ)知識的系統(tǒng)培養(yǎng)，這是兩個(gè)人才培養(yǎng)體系，這兩個(gè)體系要靈活的、交叉的進(jìn)行應(yīng)用。
3.改進(jìn)教學(xué)手段，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書結(jié)合起來
模擬電子技術(shù)課程邏輯性強(qiáng)，教學(xué)基礎(chǔ)要求高，對電路應(yīng)用的要求也高。一些電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，集成化程度高。因此，它比較適合采用與多媒體教學(xué)的方式相結(jié)合。而多媒體教學(xué)的不斷完善，又使得它的教學(xué)形式更加生動(dòng)有趣，形象生動(dòng)，具有觀賞性和知識性，便于學(xué)生更好橫快的融入到教與學(xué)的環(huán)境中。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新概念、新技術(shù)和新設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)，使電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式將不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求。
多媒體輔助教學(xué)以豐富的信息量和極強(qiáng)的表現(xiàn)力迅速走進(jìn)課堂，成為課堂的主要教學(xué)手段，給現(xiàn)代教育注入了活力。但同時(shí)多媒體教學(xué)也存在弊端：（1）信息保留時(shí)間短，稍有疏忽就趕不上趟，不便于學(xué)生把握信息的局部和整體之間的關(guān)系；（2）信息量大，節(jié)奏快，學(xué)生的思維處于高度緊張狀態(tài)，不便于學(xué)生深入思考；（3）記筆記受到影響，不便于知識的消化和吸收。為此，我們建立了以多媒體授課為主、以板書為輔的授課方式。我們在模擬電子技術(shù)教學(xué)課件的制作和使用過程中摸索規(guī)律，揚(yáng)長避短。在課件制作過程中，教師親自動(dòng)手，融入教師的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)技藝及藝術(shù)修養(yǎng)，創(chuàng)建適于高職教學(xué)目的特點(diǎn)、教師個(gè)人特點(diǎn)和風(fēng)格的課件，在課堂講授中，教師適時(shí)走動(dòng)，用生動(dòng)形象的講解和豐富的語言適時(shí)調(diào)控講課節(jié)奏、課堂氣氛和學(xué)生情緒，聲情并茂，充分體現(xiàn)教師的氣質(zhì)、風(fēng)度和魅力，同時(shí)這種教學(xué)模式有效的發(fā)揮、豐富和提升了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，使多媒體輔助教學(xué)健康的發(fā)展。
4.改變傳統(tǒng)教學(xué)模式
學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，而教師在教學(xué)活動(dòng)中處于主導(dǎo)地位。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程的積極性，思維的活躍性，必須摒棄傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，除教師主講外，應(yīng)盡可能提高討論式、啟發(fā)式、研究式等不同的教學(xué)模式采用的比例，充分體現(xiàn)學(xué)生在認(rèn)知過程中的主體作用。我們將以學(xué)生為主體的教學(xué)模式貫穿課程教學(xué)的始終，使整個(gè)教學(xué)過程在自然流暢、張弛有度、生動(dòng)活波的氣氛下進(jìn)行。
在教學(xué)中開展討論式教學(xué)，教師現(xiàn)提出問題，讓學(xué)生預(yù)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己的看法，然后圍繞問題展開課堂討論，形成師生互動(dòng)關(guān)系。再由教師根據(jù)學(xué)生的討論情況進(jìn)行歸納整理，對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容詳細(xì)講解；應(yīng)用現(xiàn)場教學(xué)，教師在現(xiàn)場將理論知識與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，加深理解和記憶，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和分析解決實(shí)際問題的能力。
注重啟發(fā)式教學(xué)。教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生在教師啟發(fā)下通過自己主動(dòng)思考獲取知識。在教學(xué)中調(diào)動(dòng)每個(gè)而學(xué)生的積極性，是提高學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)。交給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法比傳授給學(xué)生知識更重要。采用啟發(fā)式教學(xué)是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與興趣，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展的有效手段。
研究式教學(xué)方法是由教師布置研究題目，學(xué)生自行查閱資料，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，提交研究報(bào)告，然后由教師歸納總結(jié)。通過研究式教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生的自主能力和查資料的能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時(shí)也為做畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語
對于高職院校的模擬電子技術(shù)這一門課程來說，改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，包含了許多方面，其中教學(xué)內(nèi)容是基礎(chǔ)，教學(xué)方法的改進(jìn)是關(guān)鍵。要突出高職院校的辦學(xué)特色，提高模擬電子技術(shù)的教學(xué)效果需要教師們在教學(xué)實(shí)踐中不斷地探索和努力。
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