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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電子電路設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
在電氣、電子、自動化、計算機等類型的專業中，模擬電子電路設計是基礎的技術課程，其理論知識較為抽象且電路的原理較為復雜，對于學生來說比較困難，教師也難以教好。本文提出將Pspice應用在模擬電子電路設計中，有了該軟件，就等于有了電路以及實驗室，完美地將理論與實踐結合，為教師和學生提供便利。
1 Pspice軟件概述
Pspice軟件由Schematics（電路模擬器）、Pspice（仿真軟件的數據處理器）、Probe（軟件的圖形后期處理器）、Stmed（產生信號的工具）、Parts（為器件建立模型的工具）和Pspice Optimizer（軟件的優化設置工具）等組成，能夠提供強大的電路圖繪制、電路模擬仿真、圖形后期處理等功能。
Pspice包括以下主要功能：直流特性分析，其中包囊直流靜態工作點分析、直流靈敏度分析、直流掃描分析以及直流小信號傳遞函數值分析；交流掃描分析，包括頻率特性分析和噪聲分析；瞬態特性分析；蒙特卡羅分析；溫度特性和參數掃描分析；最壞情況分析等。
在設計電子電路期間，以既定的功能及技術參數來制定設計方案，可以應用Pspice模擬和連接電路并檢測電路設計有無達到預期效果，也可以在計算機上對電路的結構和相關參數進行修改，不斷測試、觀察輸出的波形，直至達到設計要求，以便取得電路的最優技術指標，為電路設計的精準性評價提供便利。此外，還能夠分析容差、敏捷性、最壞狀況、溫度特性等，這些都是傳統的方法難以完成的，還能夠比較各種設計方案的優劣，方便選擇最優的方案，使電路設計最優化。
2 Pspice軟件的仿真實例
Pspice軟件在電子電路設計中的應用可以提高教學效率，仿真電路的步驟大致分為五步：第一，繪制電路圖；第二，分析電路的特性和仿真參數；第三，仿真測驗；第四，顯示仿真的結果；第五，分析并輸出相應的實驗結果。下面對Pspice軟件的仿真實例進行分析。
2.1 限幅電路的設計實驗
限幅電路的示意圖如圖1所示，二極管的型號為DIN4148，電阻為1kΩ，電源電壓為3伏特，當輸入電壓達到6sin wt的時候，電路要達到限制輸入電壓幅值的目的。
設置直流掃描分析以及瞬態分析，得出輸入電壓Ui以及輸出電壓U0的波形，如圖2所示，可見電路對輸入電壓幅值的限制效果。
在限幅電路的瞬態分析結果示意圖中可見（圖3），當輸入的電壓超出固定范圍時，超出的部分就會被截止，這樣就能使信號的電壓在一定的幅值內，防止電路受信號電壓的影響出現故障。
2.2 RC正弦振蕩電路設計實驗
RC振蕩電路在電子技術中得到廣泛應用，振蕩電路在自動進行振蕩的過程中，其達到平衡的條件所花費的時長極短，在課堂上，教師直接講授相關的理論會令學生難以在有限的課堂時間內理解并掌握，因為學生難以根據抽象的理論想象出波形。就此，將Pspice運用到其中，可以觀察出振蕩電路建立振蕩的過程以及振蕩器在穩定之后的波形，同時，可以改變電阻或電容，觀察其對振蕩電路會產生怎樣的影響，更加便捷、直觀地掌握振蕩電路的設計原理及運行原理。
3 總結
從上述的設計實驗中可知，在模擬電子電路設計中應用Pspice能夠使設計仿真的效果精準且直觀形象，為電子電路的設計提供極大便捷。Pspice是應用極廣的電路設計及分析軟件，具有繪制電路圖、模擬仿真電路、圖形后期處理等強大功能，在建立真實的電路之前，在該軟件上設計、繪制仿真電路，依據具體的需求來設置相應的參數，斷定電路設計是否科學、性能是否可靠、能否達到設計的要求、有無必要修改電路等，還可以對元件的變化會對電路造成怎樣的影響進行綜合評估，同時也能對一些電路的特性進行測量分析。總之，Pspice的應用能夠為電子電路的模擬仿真設計帶來很好的內外部條件，幫助設計者設計出最優電路，提高教師的教學效率和學生的掌握速率，從根本上減少成本支出，使電路設計最優化，提高電路性能的可靠性，是模擬電子電路設計中必不可少的仿真設計軟件。
參考文獻
[1]楊慧梅，朱勇.PSPICE仿真軟件在《低頻電子線路》教學中的應用[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2010（05）.
[2]付巍.Pspice在模擬電子電路設計中的應用[J].機械工程與自動化，2006（03）.
[3]段天睿，滕照宇，姚勇，李興紅.柔性線路板串擾Pspice仿真分析及應用[J].安全與電磁兼容，2009（05）.
[4]宋國民，王寧，張愛云，周維.Pspice仿真平臺在共軌ECU設計中的應用[J]. 現代車用動力，2009（03）
[5]周潤景，張麗娜，王志軍.Pspice 電子電路設計與分析[M].北京： 機械工業出版社，2011
關鍵詞：電子電路設計 創新 路徑
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0115-02
科技的不斷進步和發展，電子產品逐漸的滲透到生產和生活的各個領域，成為國家科技生產水平的主要組成因素，推動者計算機技術的不斷進步，成為國家發展的動力，為技術的全面進步提供必要的條件。但是現階段我國進行電子電路設計的過程中存在一定的問題，創新能力不足，自主知識產權意識較弱，造成整體發展水平出現滯后性，因此在今后的發展中需要對電子電路設計的創新路徑進行分析，全面的掌握創新方法，保證電子電路自主研發能力的提升，促進我國科技水平的全面進步。
1 電子電路設計概述
1.1 電子電路設計的原則
電子電路設計需要遵循相關的原則，這樣才能更好地保證設計的科學性，首先需要對電子電路內部的各項原件相互之間的關系進行全面的分析，掌握設計的內部結構以及外部結構，整體上對原件內部的各項構造進行分析，綜合地對電子電路的各項類型進行分析，全面地掌握各項設計類型。其次需要關注設計的功能性原則，在進行設計的過程中需要將電子電路系統進行更加細致全面的劃分，掌握不同模塊的實際功能，考慮到實現這些模塊和功能的途徑，從而在設計中了解掌握原件的情況，實現電子電路設計的規范性。在進行電子電路設計的過程中需要保證各項功能的完整性，在進行設計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進行分析，確定整體的設計成果符合實際使用的效果，這樣才能進一步提升設計的科學性與合理性，在實際使用中保證使用的質量。
1.2 電子電路設計的技術
進行電子電路設計需要采用合適的方法，具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進行設計的過程中將關注的焦點放在需要解決的問題上，針對性地進行代碼設計，對需要解決的問題進行相應的編程，這樣的方式可以在進行程序編制的過程中避免因為競爭機制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題，滿足現實情況下的管理機制，對其中較差的個體進行替代，保證代碼的使用更加符合技術的需要，不斷地滿足現實條件，對結果進行更加全面的管理，對實際問題進行整體解決。而現場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進行應用，采用在線編程的方式，將存儲芯片設置在RAM內，在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進行描述，然后將數據存儲到RAM內，這樣將數據進行存儲的方式使得相關的邏輯關系得到更加科學的處理，一旦對其中的FPGA開發軟件進行斷電之后，就會出現RAM的邏輯關系空白，為整體的數據存儲節省較多的空間，提升FPGA系統的使用效率，將不同的數據流灌入到硬件系統中，提升電子電路設計的整體質量，便于對設計方法進行全面的創新。
2 電子電路設計的創新基本方法
2.1 對電子電路進行層次化的設計
進行電子電路層次化的設計首先需要將基本構造分成相應的模塊，對不同的模塊進行分層次的設計描述，整體設計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結構進行轉換，直到實現硬件單元描述為止，層次化設計在進行管理設計的過程中相比較而言較為靈活，可以根據實際特點選擇適宜的設計方式，既能夠是自頂向底的方式，也可以是自底向頂的方式，具體情況需要按照實際情況進行分析，對電子電路的設計進行全面科學的管理。
2.2 對電子電路進行漸進式設計
漸進式設計也是電子電路設計中經常出現的情況，這種設計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中，將設計的相關指標使用到設計中，其中包括高頻、低頻模擬電路、數字電子線路的結構設計，然后依據實際情況設計相應的單元電路結構，將電子電路工作的特點和運行方式融入到設計中，并將線路設計進行全面的整合，注重輸入與輸出之間的相互關系，保證電路設計的規范性，將電子電路設計得更加便于操作。同時在進行設計的過程中需要對漸進式設計的步驟M行分析，根據應用型電子電路的功能，及時地對電子電路進行組合，在進行拼裝時需要關注連接點信號連接的強度、幅度以及電壓值之間的關系，將整體電路進行更加科學的設計。
2.3 硬件語言描述設計
在進行電子電路設計的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式，首先需要對設計目標進行全面的管理，熟悉電子設計中對信號進行控制的相關原理，保證信號處理的各項參數。在具體信息確定完成之后需要對系統進行分解，找出硬件的總體框架，之后對設計圖進行仿真設計，將較為重要的位置使用相關的記號進行標注，然后借助CAD軟件對設計進行仿真測試，保證電子電路設計的邏輯關系、正負極值、時序等的正確性，提升方案設計的規范性。
3 電子電路設計的創新路徑
3.1 電子電路構架設計
進行設計創新首先需要對整體的設計構架進行管理，在設計中對FPGA系統進行重新定義，在硬件單元內部建立連接，找出更加明確的構建系統，對設計途徑進行創新。在設計結束之后需要對設計目標以及設計結果進行對比，可以采用錯誤的代碼，驗證系統在進行甄別過程中的效果，對于出現問題的地方及時進行改進。在結束之后選擇適宜的子系統，其中一部分保持原本的運行狀態，一部分按照遺傳算法進行一定的修改，這樣可以對系統進行更加完善的處理，使操作的適應性更強。進行改進之后再對系統進行整體的驗證，不斷地對設計方案進行改進，使得設計更加符合方案的需要。
3.2 對設計環境進行創新
在設計過程中需要對系統的環境進行創新，用于測試的環境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構架和硬件進行全面的控制，制定適宜的仿真軟件。計算機在使用的過程中可以通過通信電纜將數據從計算機下載到FPGA系統中，使用規范化的儀器對數據采集中的硬件和軟件進行連接，對設計方案進行全面的評估，并將數據轉化進行應試實驗，對軟件進行仿真處理，提升系統整體運行環境。
4 結語
電子電路設計對于科技的發展具有較為關鍵的作用，需要對系統進行全面的管理，對設計方法進行不斷的創新，使設計在多變的環境中實現自我重構，提升設計的科學性，使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力，而且能提高設計能力。通過設計和模擬仿真可以快速地反映出所設計電路的性能，使設計更加生動、直觀、實時、高效，更好地為人類造福。
參考文獻
[1] 梁光勝.電子技術系列課程教學改革的研究與實踐[A].中國光學學會光電技術專業委員會，教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會，全國高等學校光學教育研究會.全國光學、光電和電子類專業教學經驗交流、研討會專集[C].中國光學學會光電技術專業委員會，教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會，全國高等學校光學教育研究會，2012.
[2] 黃品高，葉懋，景新幸.電子電路基礎實驗教學中培養學生創新能力的基本素質的探索[A].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會.教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會第二十屆學術年會會議論文集（上冊）[C].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會，2010.
【關鍵詞】PCB；布局；布線；可制造性
0 引言
《電子電路設計與仿真》課程是一門理論與實際結合性很強，極具實踐性的新興課程，是電氣類專業的核心技能課程之一。在近年來高職院校的項目教學改革中發現，在對這門課程的教學過程中，往往只是將重點放在對電子電路CAD應用軟件的熟練操作上，卻忽視了對PCB板設計的一些技巧應用，特別是對設計出來的產品在可制造性上與企業的生產實踐脫節，這樣設計出來的產品如果走上生產環節，要么會大大提高了生產成本，要么是不符合生產實踐。那么如何在這門課程的教學中實現與生產的聯接，將是本文將要探討的問題。
實踐證明，對電子產品設計師尤其是線路板設計人員來說，即使電路原理圖設計正確，可是如果印制電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。同時產品的可制造性（工藝性）也是一個必須要考慮的因素，如果線路板設計不符合可制造性（工藝性）要求，將大大降低產品的生產效率，提高了生產成本，在嚴重的情況中甚至會導致所設計的產品根本無法制造出來。因此，在設計印制電路板的時候，應學會掌握各種電路設計技巧，注意采用正確的設計方法。為此，我們在《電子CAD》課程的教學內容方面做了全面的創新，增加了PCB設計技巧及可制造性應用技能，充分提高了課程的教學質量，增強了技能課程的實踐性。
1 PCB布局技巧
在設計中，布局是一個重要的環節。布局結果的好壞將直接影響布線的效果，所以合理的布局是PCB設計成功的第一步。
考慮整體美觀，一個產品的成功與否，一是要注重內在質量，二是兼顧整體的美觀，這樣兩者都較完美才能認為該產品是成功的。同時我們還要注意一些問題如：
1）布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關系的器件放在一起 ，避免走線太長；
2）數字器件和模擬器件要分開，盡量遠離，避免干擾；
3）去耦電容盡量靠近器件的VCC；
4）放置器件時要考慮以后的焊接，同時還有散熱，不要太密集；
5）多使用軟件提供的Array和Union功能，提高布局的效率。
2 PCB布線技巧
一般來講PCB設計軟件提供的手工布線功能十分強大，包括自動推擠、在線設計規則檢查（DRC），自動布線由Specctra的布線引擎進行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工―自動―手工。
2.1 布線是PCB設計過程中的一個重要環節，所有的前期準備工作都是為它而做的，而在整個PCB設計過程中，就屬布線的設計過程技巧最細、限定最高。PCB布線有單面、雙面及多層布線，方式有兩種：自動及交互式布線，在自動布線之前，可預先用交互式對要求比較高的線進行布線，輸入端與輸出端的邊線不應相鄰平行，這樣可避免產生反射干擾。在必要時，可加地線進行隔離，且兩相鄰層的布線要互相垂直，因為平行比較容易產生寄生耦合。
2.2 電源、地線的處理。即使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，有時甚至影響到產品的成功率。每個從事電子產品設計的工程師都明白，為何會產生電源線與地線之間的干擾，現只對降低式抑制干擾作以表述。要在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源及地線，最好是地線比電源線寬，其關系為：地線>電源線>信號線。因此對電源、地線的布線要認真對待，把電源、地線所產生的噪音干擾降到最低限度，以保證產品的質量。
使用大面積銅層作地線，在印制板上把沒被使用的地方都與地相連，作地線使用或是做成多層板，電源，地線各占用一層。
2.3 數字電路與模擬電路的共地處理。現在大部分的PCB不再是單一功能電路（數字或模擬電路），而是由數字電路和模擬電路兩種電路構成的。因此在布線時就需要考慮這兩種電路之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。
3 可制造性分析
現代電子電路產品的生產基本都是依靠SMT，因此我們在設計的時候就必須要考慮SMT的制造過程，這樣我們設計出來的產品才能符合生產的要求，在這里我以一個多功能燈為例。
多功能燈組成結構分析
多功能燈的主要組成有：LED燈頭、螺旋鋼管燈頭支臂、三防外殼、帶導線充電電池（MiNMaX LICI8650）、電源插座（DC-005 2.1MM內芯）、按鈕、主控板（50mm*32mm）。
在SMT生產工藝流程中，通常把SMT分為掛膠制程（波峰焊）和錫膏制程（回流焊）。它們的主要區別為：貼片前的工藝不同，前者使用貼片膠，后者使用焊錫膏。貼片后的工藝不同，前者過回流爐只起固定作用、還須過波峰焊，后者過回流爐起焊接作用。那么在設計和選擇主控板的的時候除了考慮以上特點，我們就要考慮下面的幾個問題：
1）拼板是否用陰陽板及各自優缺點；2）是否采用拼板及拼板的個數。
根據實際生產情況分析得出，多功能燈的主控板采用：雙面錫膏回流焊接工藝。因此我們選擇多功能燈的主控板元件配置圖top層 和bot層將設計出對應的拼版圖，最終設計拼版方案A和方案B如下圖。
論證：主控板正面元件較多，而背面元件較少，照成了元件極度分布不均；元件集中的區域吸熱多，散熱不良，溫度較高，這樣容易造成主控板在進入回流焊接時板子的翹曲。方案A和方案B比較，后者較前者的合理性更好，故選擇方案B。
采取此種拼版形式的原因：一是可以充分利用SMT長線的優勢，以達到更高的打件效率；二是節省網板；三是此板若（下轉第76頁）（上接第89頁）做單面板，要采用手工焊接元器件，降低了生產效率。
采用此種拼版形式的優點：
1）降低了生產成本。
2）采用陰陽板，在開始編制程序的時候就可以節省優化程序的時間。采用陰陽板，也就是將兩面的程序合成一個程序來做，這樣只要針對一個程序來考慮優化條件。
3）采用陰陽板，在附加工具和輔料方面也會有很大的節省（針對部分產品來說）。比如，鋼網就可以少做一片，如果需要托盤的話，那么節省的物料就會更多。
4）在生產效率上面來說，可以提高產量。原因是在生產過程中不需要換產，那么這部分時間就會多生產產品。還有就是由于陰陽板是一個貼裝程序，這樣在生產的時候就比兩面程序，減少了一半的基板搬運時間，這部分時間又可以多生產產品。
這些PCB技巧在我們的平時課堂教學及高職教材上面總是容易被忽視，可是對PCB專業人員來說卻是必需掌握的。因此，在本門課程教學上，我們增加了這些PCB設計技巧及可制造性分析，達到了對課程改革的職業目標要求。
【參考文獻】
[1]比秀梅周南權.電子線路板設計項目化教程[M].化學工業出版社，2010.
關鍵詞：任務驅動法；微任務；電子電路；實訓教學
中圖分類號：G4
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）22018502
1電子電路設計實訓課程教學現狀
電子電路設計是電類專業為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機綜合性設計課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開展，一些課程的課時量也相應遞減，比如筆者所在學校電氣自動化專業的《電子電路設計》課程已由原36學時減至24學時。如何在減少的課時的課程中讓學生掌握同樣程度的技能水平以適應社會的需求，考驗著每一位專業教師。
以往傳統的電路設計教學的方式大多是由教師先講授知識點，然后將知識點所涉及到的圖例向學生繪制演示，最后讓學生依樣畫葫蘆。在整個教學過程中，教師為主導，而學生僅限于單純的模仿與記憶，并沒有主動學習，導致學習效率低下。因此在教學中應該有意識到加入興趣式教學，調動他們的求知欲，激發學生更積極主動的思考，學習甚至創新，打造優質課堂，全面提高教學質量與學習效率。
2任務驅動法
2.1任務驅動法原理
任務驅動法是近年來被廣為應用的一種教學手法，它一改傳統的灌輸式教學，嘗試采用任務驅動式的教學方法。需要教師將課程學習內容劃分為多個特定任務，每個任務包含一定知識點，只要學生完成了課程中設定的任務，就可以掌握課程學習的內容。
任務驅動法的核心內容就是由教師在教學過程中創設任務情境，教學任務必須融合學生所需要掌握的技能點和相關的知識點，同時又具有一定的生活性、探究性和創造性，讓學生帶著解決問題完成任務，激發他們的學習興趣，讓學生自主或協作性學習，使他們真正了解知識點在實際工程中的應用，學以致用。
2.2任務驅動法在電路設計實訓中的應用
電路設計實訓課程的教學目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學。但無論多簡單的圖形，在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節順序來講，而是應該由教師將所有知識融會貫通后重新組織，將它們融入到一個個工程任務中再向學生展示，如向學生展示電動小車電路設計圖紙，將其作為一個工程任務，讓學生嘗試用學過的知識來繪制，或讓學生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學生的學習興趣和在完成任務后的成就感，形成良性循環。因此電路設計實訓課程非常適合采用任務驅動式教學法。
3微任務驅動法
3.1微任務驅動法原理
采用任務驅動法教學所提供的任務由于綜合性較強所以工程量較大且難度較高，學生在一節課中難以完成，即使有些基礎好，動手能力強的學生完成了任務，也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學生素質和能力，將大任務進行科學性的分解，將之細化為中任務，小任務甚至微任務。讓具有不同層次知識能力的學生都能被激發興趣，在任務量合適的微任務環境中嘗試和實踐。
以上所述即為微任務驅動教學法，它就是以任務驅動法為基礎，將總任務依靠知識的內在邏輯或采取分類的方式進行具體化，以微任務的形呈現。較之任務驅動法，其目標更為明確，導向性更強，教師使用這種方法教學也更容易控制課堂教學的節奏，保證能在規定時間內完成教學進度。
3.2微任務教學設計
微任務驅動法的實施過程是：教師先依據教學目標設計一個總任務，引起學生的學習興趣。再引導學生分析總任務的解決方法并將總任務拆分為一個個的微任務，各微任務之間可以是從屬或并列關系。拆分出來的微任務不能太難或任務量太大，應設計為學生較易完成的程度，以便于將學生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務引導和推動學生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達到復雜的學習任務的頂點。
微任務法的核心是如何科學合理的設計微任務。首先，任務必須要有明確的目的性，教師提出的每一個微任務，原則上都是為了完成總任務而設計的，盡量不設置多余任務，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務時應考慮到大多數學生的水平，注意難易適度。并且在教學過程中，根據學生的反應與掌握程度以及課程進度隨時調整微任務，不能任務教條化僵化。第三，微任務還應遵循完整性原則。教師所設計的微任務必須連貫，不能有斷續感，讓學生知道自己要做什么，可以解決什么問題，使他們獲取的知識完整且有條理。最后，微任務的設計要適當增添趣味性，可以在教學過程中加上圖片插畫，視頻音頻等數字教學資源，讓學生在完成任務的同時體會到學習的樂趣。
3.3微任務驅動法在電路設計實訓課程中的應用
Altium Designer軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數也較雜，若逐個講解，則顯得各知識點雜亂無章，學生記的多忘得快，但在實際繪圖時還是束手無策，不知該用哪個工具來繪制。
例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識點，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學內容，可設計對應電路制圖微任務，圍繞一個小目標，教師可以設計多個由簡單到復雜的小任務，布置學生循序漸進地完成任務，在練習中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓練可將學生已在模擬電路和數字電路課程中學過的常用電子元件符號如：變壓器、運算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們設計為一個個需要完成的微任務。每個任務都考慮到學習課程的前后連貫和趣味性，讓學生繪制自己所熟悉的事物。隨著學習的深入，可以布置學生完成如圖1（c）所示的七段數碼管等稍復雜的繪制任務。完成任務后的喜悅感和成就感會更加強烈，也為以后的學習增添了動力。
微任務驅動法在教學過程中將知識點分解到一些小任務中進行，學生頭腦中的知識是零散的，有時會降低知識的系統性和完整性。因此，這樣的設計任務和完成過程是十分必要的，教師可以通過一個較為完整的任務引導學生將已完成的微任務中的知識點進行歸納總結，加深對所學知識和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識建構。
例如，上完第三次課后，教師即可布置學生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務。從創建元器件、調用常用元件開始，直至綜合運用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學生在本次課中復習鞏固了前面微任務中所學的小知識并將其融合，初步完成了一張簡單的電子電路設計原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程，具有綜合應用性。
3.4電路設計課程與其余課程的前后融合
電路設計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規則時，還會涉及到數字電路、模擬電路、單片機技術應用等課程的接續關系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎前移到數字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實際譯碼電路、三態電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學時。本課程把握好銜接關系，主講等電路板制版規范、電路設計的仿真方法等要點主題，把以往重復性內容節省的學時用于應用層面。
在重點講述電子電路圖繪制方式的時候，還應適當向學生加強常用接口電路的連接方法知識點，并向學生擴展對嵌入式處理器及新技術的了解，為后續單片機原理課以及傳感與檢測技術中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數字式一體傳感器等內容的講授打下基礎。
4總結
本文提出在電路設計實訓課程中提出微任務驅動教學的思路，該方式以“微任務為主線，教師為主導，學生為主題”嶄新教學模式，改變了往常的以教定學到被動教學模式，讓學生學會在解決任務中學習知識點與解決問題的方法，通過這種方法，既能激發學生勤于思考的熱情，有加深了對知識點理解，提高了創新思維的能力。在教學中始終貫穿“應用入手，學中建，建中學；分解項目，逐步深入與完善”的理念，對人才培育重點落在實際操作能力的培養上，提升整體教學水平。
參考文獻
[1]蘇秋慧.微任務驅動法在中職CAD教學中的實驗研究[J].長春：東北師范大學，2013.
[2]周紅麗.《電子線路》任務型課堂教學過程和實施步驟的探討[J].新課程學習，2009，（2）：105108.
[3]楊瑞萍.基于工作過程的項目化課程教學改革實踐――以“計算機輔助電子線路設計”課程改革為例[J].吉林省教育學院學報，2015，31（7）.
關鍵詞 電子技術；單元電路；設計步驟；設計方法
中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0074-01
設計電子電路，首先應該明確設計任務，然后根據任務進行方案的選擇。完成總體的電路設計，應該準確的完成各個單元電路的設計，完成參數的計算、元器件的選擇，之后連接各個單元電路，組成完整的電子電路。所以，單元電路的設計是基礎，也是電子設計中重要的一部分。
1 電子技術及單元電路的概念
電子技術就是根據電子學原理，將各功能的電子元件，按照一定功能、一定實現順序連接，實現某種功能，這是一門實踐性很強的學科，電子技術包括兩大分支：信息電子技術、電路電子技術。其中信息電子技術是電工類基礎學科，包括模擬電子技術、數字電子技術。電子技術主要的處理對象是針對信號的，我們生活中常見的衛星信號、超聲波信號等，處理的方式包括放大、濾波、轉換等。
電子電路設計需要用到大量的電子元器件，電子元件是指電容器、電阻器、變壓器、開關等，電子器件包括晶體管、電子管、離子管等。電子電路按照組成分類，可以分為集成電路、分立電路，單元電路是電子電路中，具有一定功能的一個小部分，常用的單元電路有放大電路、整流電路、振蕩電路、檢波電路、數字電路。數字電路中還包括的常用的邏輯電路有：與門、或門、非門、及組合起來的計數電路、觸發器、加減運算器等。提高單元電路的設計精度，能夠提高電子電路整體的精度。
2 單元電路的設計步驟
2.1 明確任務
再設計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標，再通過計算電壓需要放大的倍數、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執行流程圖，通過設計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數的精度，在提高設計電路的可靠性、穩定性的前提下，盡量簡化設計電路。
2.2 參數計算
計算參數是設計電路必須要進行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標需要達到的要求，計算參數需要電子技術的相關知識，單元電路的設計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數，同一個電路，可能有很多數據，所以要正確的選擇數據，注意方法。
2.3 繪制電路圖
電路設計時，需要將單元電路與整機電路相連，設計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠導通，實現預定功能。例如，設計單元電路間的級聯時，各單元電路設計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標記。
其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當的說明，如符號的標注、阻值等。
最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應為水平或者垂直，除非應對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現交叉，要將連接點用原點表示。
3 幾種典型單元電路的設計方法
電子電路設計中，單元電路一定要設計合理，否則將會影響整個電路的聯通，所以，電氣工程師在設計電路時，應該更謹慎的致力于單元電路的設計。
3.1 對于線性集成運放組成的穩壓電源的設計
穩壓電源的設計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進行整流，然后經過濾波電路，成為穩壓電路。設計單元電路時，串聯反饋式穩壓電路可分為幾個部分，調整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。
3.2 單元電路之間的級聯設計
單元電路設計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復雜，需要對每個單元電路的信號進行詳細的分析，來確定電路時序。
3.3 對于運算放大器電路的設計
運算放大電路在電路設計中十分常用，它能夠與反饋網絡連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數的單元電路。運放電路的設計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應功能的芯片構成，設計時對各種參數都要整體權衡，不能盲目的追求某個指標的先進。其中，要引起重視的是，應在消震引腳間接入適當的電容消振盡量避免兩級以上的放大級相連。
4 結束語
電子電路種類繁多，其中涉及的理論和技巧也比較多，所以，為實現某種功能，有很多設計方法。隨著集成電路的迅猛發展，很多新型元器件層出不窮，使電子設計又出現了新的格局。要求工程師在設計時，能夠漸漸地脫離復雜繁多的單元電路，更多的利用集成的電路芯片，同時，還要求設計者深入了解集成芯片的功能，以及單元電路的連接，實現集成電路與單元電路的合理的連接，進而簡化總體的電路設計。
參考文獻
[1]李妙長.淺談電子技術中單元電路的設計[J].中國校外教育（基教版），2012（05）：12-16.
[2]索靜，劉杰.電子技術中單元電路的設計方法研究[J].數字技術與應用，2011（11）：21-25.
[3]雷時榮.電子技術中單元電路的設計方法[J].電子世界，2011（11）：04-09.
[關鍵詞]電路設計 技術 技巧
中圖分類號：TD327.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0214-01
前言：大量的事實表明，在電子產品進行生產的時候，如果在最初的電路設計方面出現了問題，那么所耗費的成本是十分巨大的，對公司所造成的損失也是相當巨大的。因此，在進行電路設計時，必須使用一定的技巧，應用比較先進的技術，這樣才能使得電子產品的性能更加良好，更受用戶的歡迎。本文將從電子電路設計的技術和技巧兩個方面進行分析，對于電路設計的技術方面，從線路設計、線路布局、STM技術應用等三個方面進行分析，而對電路設計的技巧方面，則從電源優化、地線設計、配件安全認證等三個方面進行分析，以求能對電子產品的電路設計的優化起到作用。
1 電路設計的技術分析
1.1 電路設計中的線路分析
一般情況下，電子產品都采用的是手工布線，而手工布線包含有兩種方法，一種是自動推擠，另一種是布線，這兩種方法通常都是相互配合的。在電子電路設計中，布線工作十分重要，而且最講究技巧性，因此必須備受重視。布線有單面布線和雙面布線兩種，其設計形式也有兩種，一種是自動式設計，另一種是交互式設計。兩者在應用中也有先后順序，一般情況下先用交互式設計進行部分布線。然而在線路可能會產生反射，從而造成干擾，為了防止這一干擾，不能讓輸出與輸入端的之間的線路平行，而且僅僅這樣做還是不夠的，還要增加地線，將這兩路線進行隔離。寄生耦合有利于線路的運行，而要產生這樣的效果，必須讓布線產生垂直效果。除了以上這些工作以外，要想使得電路設計中的線路更加完美，必須消除電源帶來的一些干擾，怎么做呢？要在電源和電線之間增加耦電容，還要盡可能將電源與地線之間的距離增大，同時將電線加寬，這樣就可以明顯地降低電源與地線之間的相互影響，使得線路運轉中沒有過多的額外損耗，從而使得電路能夠使用更長時間，也使得產品質量大大提高。
1.2 電路設計中的布局分析
電子線路的布局設計也是十分重要的，如果布局設計產生了問題，那么，電路的運行效果就會大打折扣，甚至會嚴重縮短電子產品的使用時限，因此，在進行布局設計時必須十分認真，注重布局設計的合理性及效果。從整體上來說，產品的質量和外觀是產品能否被大眾所認可的關鍵因素，對于一個成功地產品來說，這兩者缺一不可。要想使得線路設計更完美，就不得不注重一些細節，比如，一般走線不宜過長，而為了避免這一問題，在進行飛線連接時，要將相連的電子元件放在一起，而且放置的位置要盡量寬松一點，對器件進行散熱處理，因為這些器件都是要進行焊接的，擠在一起可能會將錯誤的線路焊接起來；為了防止出現干擾的情況，應該將數字以及模擬器件盡可能地隔離；要更多地利用Array功能。
1.3 電路設計中的STM技術應用
SMT技術在電子電路中應用十分廣泛，所以要想使得電子產品的質量得到保證，就必須要重視STM技術的研究與應用，那么接下來我們就通過對多功能燈的設計理念來具體講解一下SMT技術。通常來說，多功能燈有以下三個重要部件：LED燈頭、螺旋鋼管、三防外亮燈。在應用STM技術時，可以將其分為兩個過程，其一是掛膠，其二是錫膏，這兩個過程在進行貼片工作之前所采用的工藝是不同的，一般情況下，掛膠過程使用的是貼片膠，而錫膏過程所使用的焊錫膏。而且貼片所起到的作用也不相同，掛膠過程只是用來固定的，錫膏過程是用來焊接的。除此之外，在進行電路設計的時候，還要注意以下幾點問題：拼版的選擇問題以及拼版的數量問題。通過分析，我們可以知道多功能燈主控板的關鍵在于雙面錫膏回流焊接，那么在選擇主控板時就有以下兩個方案：TOP層設計方案和BOT層設計方案。至于具體要使用哪一種，則要根據具體情況進行分析，根據電子元件的特點：元件數量多、元件分布不甚合理、散熱不利等特點綜合考慮，應該選擇BOT設計方案，因為它有很多好處：提高打件效率、節約網板、將主控板做成單面板時可以手工焊接元件。主控板采用陰陽板也有很多優點：降低成本、節省優化時間、節約輔助材料、提高生產效率、生產期間用不著換產，可以生產更多的產品、節省很多的搬運時間。因此，設計中陰陽板的使用非常廣泛。
2 電路設計的技巧說明
2.1 優化電源設置
一般來說，比較大型的電子產品，諸如音響等，對電源的依賴程度較高，需要各種不同型號的電源來供應線路的運轉，因此，在進行線路設計時一定要將這些電源區分開來。在選擇電源時，一定要根據線路的承載力以及元件的電功承受力來選擇電源，一定不能選擇過大的電源，以免使得元件或者線路過度發熱而造成損害，減少電子產品的使用壽命。然而還需要考慮的是，對于橋式整合電路，必須要較低雜波，以免橋式整合電路的波形被雜波干擾，這就必須要增加源濾波電路，從而過濾掉咋波，這樣還可以同時起到提高產品性能的效果。
2.2 地線的設置技巧
對于一些音頻電子設備來說，地線處理比較復雜，其原因是由于這些電子設備的電流較大。一般來說，電路的位置是由電源來決定的。通常情況下，FM音頻、DA解碼芯片等地線都會連接到功放的底線上，但不排除，有的電子產品將功放電路單點接地，并將其與濾波電源相連接，這樣做比較安全。但是這樣做是有局限性的，可以看以下這樣一個分析：假定某電源的電壓為0V，功放到電源的地線之間具有0.25R的電阻，那這段電路的電流是2A，那么功放電壓就提高到0.5V。有實驗證明，若AUX輸入的電壓為1V，接入電源后，電源與功放的電壓就只有0.5V。因此，我們可以知道，功放的擴大倍數將會受到限制，除此之外，因為AUX此時屬于音頻信號，會產生電幅的波動，進而導致功放不穩定，很顯然這會使得一些音頻設備的聲音十分難聽。
2.3 對電路配件進行安全認證
有些電子設備屬于高電壓產品，所以，在出廠時必須要進行安全認證。在進行安全認證時，要使用沒有受到侵漆的變壓器，而測試的重點則是耐壓性。假如可以在電路中安裝幾段保險絲，那么，就會極大地避免電路因電流過大而使得元件損壞。另外，還有一些其他的比較常用的安全認證方式，例如，在連接線上添加磁環就是一個非常簡便且實用的方法。對于廣大用戶來說，在購買這些產品時，一定要細心查看安全認證標識，確保合格后方可購買。
結語：通過以上的分析，我們已經對電子電路的設計技術及設計技巧有所了解，能夠明白其復雜性和難易程度，所以，對于從事電子電路設計的工程師而言，這是一項巨大的挑戰，需要設計者盡心盡力地去完成這一設計，而且不僅僅只是完成這么簡單，更要完成的更好才行，要全力以赴設計出更完美的、性能更好的電路。這就要求設計者要多多聯系實際，積極探索，努力從實踐中積累經驗，這樣才能夠設計出更加有效的電路，從而能夠提高公司產品的質量。
參考文獻：
[1]衛永琴，劉春暉.淺談時序邏輯電路設計中的小技巧[J].科技視界，2014，30：16+62.
1.電子技術課程設計的重點與要求
本課程的重點是電路設計，內容側重綜合應用所學知識，設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。一般給出實驗任務和設計要求，通過電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫實驗報告等過程，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，提高電路設計水平和實驗技能。在實踐中著重培養學生系統設計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生創新實踐的能力。電子技術課程設計一般要求學生根據題目要求，通過查閱資料、調查研究等，獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試，并獨立寫出嚴謹的、文理通順的實驗報告。
具體地說，學生通過課程設計教學實踐，應達到以下基本要求：建立電子系統的概念，綜合運用電子技術課程中所學習到的理論知識完成一個電子系統的設計；掌握電子系統設計的基本方法，了解電子系統設計中的關鍵技術；進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設計自動化軟件設計與仿真電路系統的基本方法；進一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學會撰寫課程設計總結報告；培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。
2.電子技術課程設計的教學過程
電子技術課程設計是在教師指導下，學生獨立完成課題，達到對學生理論與實踐相結合的綜合性訓練，要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識，因此課程設計的選題要求包含數字電子技術和模擬電子技術。教學環節可以分為以下四個部分。
2.1課堂講授。
課程設計開始前，需要確定指導老師。由指導老師通過兩學時的教學，明確課程設計的要求，主要內容包括課程介紹、教學安排、成績評定方法等。在課堂教學環節中，指導老師介紹課題的基本情況與要求，要求學生從多個課題中選擇一個。
2.2設計與調試環節。
2.2.1前期準備、方案及電路設計。
前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。在確定方案時要求學生認真閱讀教材，根據技術指標，進行方案分析、論證和計算，獨立完成設計。設計工作內容如下：題目分析、系統結構設計、具體電路設計。學生根據所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設計計算，稱為預設計階段，包括元器件的選用和電路參數的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設計總學時的30％。
2.2.2在實驗室進行電路安裝、調試，指標測試等。
在安裝與調試這個階段，要求學生運用所學的知識進行安裝和調試，達到任務書的各項技術指標。預設計經指導教師審查通過后，學生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路（并制作相應電路板），使之達到設計指標要求。此階段往往是課程設計的重點與難點，所需時間約占總學時的50％。
2.3撰寫總結報告，總結交流與討論。
撰寫課程設計的總結報告是對學生寫科學論文和科研總結報告能力的訓練。學生寫報告，不僅要對設計、組裝、調試的內容進行全面總結，而且要把實踐內容上升到理論高度。總結報告應包括以下方面：系統任務與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應對以下幾部分進行說明：設計進程記錄，設計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標測試結果，存在的問題及改進意見，等等。總結報告具體內容如下：課題名稱、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調試的內容，包括使用的主要儀器和儀表；調試電路的方法和技巧；測試的數據和波形并與計算結果比較分析；調試中出現的故障、原因及排除方法。總結設計電路的特點和方案的優缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統需要的元器件清單，列出參考文獻，收獲、體會，并對本次設計提出建議。
2.4成績評定。
課程的實踐性不僅體現實際操作能力，而且體現獨立完成設計和分析的能力。因此，課程設計的考核分為以下部分：設計方案的正確性與合理性。設計成品：觀察實驗現象，是否達到技術要求。（安裝工藝水平、調試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應具有設計題目、技術指標、實現方案、測試數據、出現的問題與解決方法、收獲體會等。課程設計答辯：考查學生實際掌握的能力和表達能力，設計過程中的學習態度、工作作風和科學精神及創新精神，等等。
3.電子技術課程設計的步驟
在“電子技術基礎”理論課程教學中，通常只介紹單元電路的設計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統的設計不僅包括單元電路的設計，還包括總體電路的系統設計（總體電路由哪些單元電路構成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術的發展，各種通用和專用的模擬和數字集成電路大量涌現，電子系統的設計除了單元電路的設計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統設計越來越重要，不過從教學訓練角度出發，課程設計仍應保留一定的單元電路內容。電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同（尤其單元電路的設計），但總體電路的設計步驟是基本相同的。電子電路的一般設計方法與步驟包括：總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
關鍵詞：可靠性仿真技術；課改要求；任務驅動；電路設計
1基于可靠性仿真技術的電路設計需求分析
基于可靠性仿真技術的電路設計主要是以虛擬儀器設備替代現實電子元器件，從而為電子電路的實踐教學提供有效支撐，從而更好了踐行“理實一體化”的教學理念，促進學生實踐技能的提升，促使課程回歸教學的本質。1.1實踐性教學開展的內在需求。基于可靠性仿真技術的電路設計，學生可以參與擬訂設計方案、仿真模擬等環節，從電路的設計方案、仿真模擬等環節，能夠將晦澀難懂的理論知識與實踐知識相結合，幫助學生提升實踐技能。1.2實現層次化和差異化教學的必然選擇。關涉電路設計的技術型教學內容涉及的元器件較為繁雜，且不同元器件性能、參數、封裝形式、價格、功耗等存在較大區別，在教學過程中需要反復的實驗、測試，這增加了設備投資成本，而且因為學生個性化差異，學習、接受能力各不相同，加之電子元器件復雜程度的不同，應該據此分層次設定目標，以貼近生活、學生所喜愛的教學內容，以“任務驅動”的形式引導學生進入知識和技能的學習，但這勢必增加電子元器件的投入，而仿真模擬電路的設計可以利用仿真軟件呈現電子電路的操作面板和功能，并通過交互式操作完成相應測試任務，不僅滿足了教學需求，而且控制了教學成本。
2基于可靠性仿真技術的電路設計方案
2.1電路設計的整體流程。可靠性仿真技術可以檢驗電路存在的故障并發現設計的薄弱環節，從而有針對性的進行改進，為了遵循由簡入繁的原則，以有效調動學生學習熱情和積極性，本文以典型電路電源模塊設計為例，設計過程中首先應該進行可靠性仿真實驗，其具體的流程如圖1所示。2.2電路設計的具體步驟。2.2.1設計信息采集。為了實現電源電路的優化設計，應詳細搜集其應用環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數字樣機建模。電路設計中數字樣機建模須采用專業軟件實現，但因為學生學習、接受能力存在差異，應該目標層次，將設計過程進行分解，并以“任務驅動”的形式，將不同設計知識分配到各個任務之中，讓學生通過分步設計完成理論知識的實踐應用，由此才能確保電路設計學習的效果，通常存在熱設計信息和振動設計信息兩類建模方式，具體的建模步驟為：首先根據將所獲取的電路信息進行簡化，完成CAD數字樣機模型的構建，并依據熱設計信息建立CFD數字樣機模型，而后依據振動設計信息建立FEA數字樣機模型。其次，為確保CFD數字樣機與物理樣機的一致性，須對其進行修正與驗證，利用對電源模塊工作狀態熱測量的方式，獲取其關鍵元器件點溫度測試數據，并根據所得結果修正電源模塊CFD數字樣機的邊界條件、期間參數，由此實現對CFD數字樣機的修正。再次，同理，也須采用相同的方法對FED數字樣機進行修正，且測試過程中，應該在約束條件下對電源模塊重點部位，關鍵元器件進行模態分析，并依據結果完成修正。2.2.3應力分析。溫度應力分析選用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析計算電源模塊CFD數字樣機模型，經過分析可知，電源模塊設計中如元器件排布不合理，則會導致電路設計存在熱分布過度集中的缺陷。分析中，平臺環境溫度70℃設定為第一參考溫度條件，電源模塊表層軍溫度72℃設為第二參考溫度條件，經過分析，為電源模塊所在分級提供5V工作電源的功率器區域，是熱分布較集中的部位，需要修正電路設計方案。而對于振動應力分析，則選用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析計算電源模塊FEA數字樣機模型，分析結果顯示，電源模塊中元器件數量和重量排布、安裝方式設計不合理，使得電源模塊產生局部共振的設計問題，應該據此進行及時修正，以優化電路設計。
3結束語
本文將可靠性仿真技術引入電路設計之中，將電路細化分類，并根據學生個體差異由簡入繁、逐步引導，實現了教學目標的分層實現，也將培養學生的實踐技能真正落實到實處。
作者:宋月麗 劉立軍 單位:遼寧機電職業技術學院
參考文獻
[1]王朝新,任斌,陳潔,董緒.基于虛擬實驗平臺的模擬電子技術課程設計開發與仿真[J].電子設計工程,2012,14:44-47.
電子設計正朝向自動化方向發展，使電路設計教學中開始采用一些虛擬設備，通過仿真分析使原本抽象的教學內容更為直觀。電工電子實驗教學中引入了電路仿真軟件，可以使電路設計更為直觀，且有助于教師在教學中針對設計電路進行分析，以提高學生對設計電路的理解能力。
1 Multisim 仿真軟件是電子類課程教學中的常用軟件
在眾多的電路仿真軟件中，Multisim 仿真軟件是較為常用的，主要在于其操作方便，且電路的仿真分析能力很強。具體操作中，Multisim 仿真軟件可以在Windows基礎上配備虛擬測量儀器，將電路原理圖輸入軟件操作平臺上，就可以啟動仿真軟件進行仿真教學了。很多開設電子類課程的學校都逐步引進了Multisim 仿真軟件，仿真電路在電腦顯示器上清晰地呈現出來，不僅激發了學生的學習興趣，而且還讓學生的實踐操作能力得到了訓練，大大地提高了電工電子教學效率。
2 Multisim軟件簡述
Multisim軟件是Electronics Workbench（簡稱：EWB）的升級版。作為仿真設計軟件，主要用于電子電路的設計，其仿真功能是非常強大的。目前所普遍使用的Multisim軟件為Multisim 12.0，與其他的仿真軟件相比，Multisim的功能性更強，在虛擬操作中，軟件可以提供電路元器件達幾千個，還可以提供各種電路設計中所使用的虛擬儀器，包括信號發生器、萬用表以及示波器等等，而且這些電路元件和虛擬儀器的圖形與實物具有很高的相似性。操作功能上，Multisim軟件可以對所設計的電子電路進行演示，對電子電路的操作情況進行測試，且能夠設計所需要類型的電路諸如，數字電路、基礎電路、射頻電路、微控制器電路、接口電路等等。設計者在進行電路設計的時候，可以將Multisim所提供的虛擬元器件利用起來進行電路設計，并將所選擇的各種設備連接起來。電路就通過計算機繪制出來。當電路設計完畢之后，還要對各種元器件的參數進行確定，還要測試元器件的性能指標。從電子類課程教學的角度而言，由于Multisim操作簡單，學生在短時間內就可以進行基本操作。由于操作簡單且仿真軟件所涉及的電路直觀性較強，因此而在電子類教學中廣泛使用。
3 電工電子試驗中電路仿真軟件的應用
3.1 學生應用Multisim 軟件繪制電路仿真圖
電工電子試驗教學中，以試驗教學為主，將理論教學內容融入到實驗教學中，以提高學生的理論應用能力。學生應用Multisim 軟件繪制電路仿真圖，在計算機上啟動Multisim 軟件，根據試驗內容將實驗電路繪制出來之后，選擇所需要的虛擬電子元器件配備到電路中，并進行仿真操作和測試，將實驗結果記錄下來。對電路的仿真測試合格之后，學生課可以利用實物將與虛擬電路相同的實際電路構建起來，對電路進行調試，并將調試結果詳細地記錄下來。在實驗操作總，還要仔細觀察實際電路的運行狀態，以及所獲得的運行結果，采用對比分析法對虛擬電路的方針結果與實物運行中所獲得的結果進行比照。由于虛擬仿真電路所連接的元器件以及各種儀器設備都是處于理想運行狀態，因而虛擬電路和實際電路的運行結果會存在一定的誤差。如果誤差范圍沒有超過規定的范圍，這個試驗操作所獲得的結果就是有效的。在電工電子試驗中，采用電路仿真軟件進行仿真操作，實現了電子類課程的理論教學與實際教學的有效結合，而且還使試驗結果更為清晰，加之學生親自參與虛擬仿真試驗，學生對相關理論知識通過試驗得到了驗證，不僅可以提高電工電子實驗教學的質量，還使學生的學習積極性被激發起來。
3.2 Multisim 軟件仿真試驗的動態觀測
對Multisim 軟件仿真試驗進行動態觀測，以流水燈實驗為例。
使用Multisim 軟件所設計的電路為自行振蕩電路和顯示器對各種電路輪流顯示。按照規定的設計內容，流水燈電路設計需要使用的器具包括四位二進制計數器、譯碼器、LM555、發光二極管顯示器8個。其中，四位二進制計數器是將74IS163連接成為二進制的計數形式。使用指示燈監測其對74IS163的計數進行檢測。將三個指示燈接入到地址控制端，使能端都處于使能狀態。輸出端所連接的是發光二極管顯示器，共8個，都連接在LED顯示管的負極上。當進行仿真調試的時候，可以看出三個指示燈都按照三位二進制數進行計數發光。與此同時，還將LED顯示管依次點亮。當兩邊的燈都亮起來的時候，就現實譯碼器5處于低電平狀體的時候，所連接的發光二極管就會亮起來，這就可以證明電路設計是有效的。
4 總結
綜上所述，計算機技術的發展，人們的生產生活方式都發生了變化。為了促進教學與實踐有效結合，一些學校在電工電子實驗教學中使用了電路仿真軟件，以使學生可以在實驗室模式實驗，不僅可以激發學生的學習積極性，還能夠激發學生對知識探索的興趣。Multisim軟件是電子類實驗教學中的常用工具，由于操作簡單，學生能夠利用軟件自主設計電路，由此而使得學生的操作能力得以增強。
參考文獻
[1]吳根忠，李劍清.基于 Multisim的電工學虛擬實驗教學[J].實驗室科學，2011，14（03）：19-21.
[2]姜鳳利，樸在林，王義明，等.電工與電子技術課程網絡教學研究與實踐[J].沈陽農業大學學報（社科版），2013，15（02）：196-199.
Multisim是美國NI公司推出的一款原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件，適合電子技術教學。利用Multisim對電子電路進行虛擬仿真，有助于通過簡化電路模型來學習電子電路中的基本概念、基本理論和基本方法。在利用軟件Multisim對模擬電子電路分析和仿真時應明確如下問題。（1）應用Multisim仿真工具進行電路仿真的基礎是建立相應的電路模型，搭建電路原理圖，定性分析電路中元器件的參數要求。（2）模擬電子電路的分析是利用理論分析和仿真分析對電路設計進行分析，明確該電路要分析的基本概念，進而指導電路調試和測試。理論分析是指理解電路的工作原理、明確電路的功能特點、建立電路的等效模型，即將非線性的半導體器件進行線性等效。根據電路理論，估算該電路的重要基本概念，如基本放大電路需要估算電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻等重要參數。（3）仿真分析需要考慮半導體器件的非線性特性，分析結果在一定程度上接近理論分析，是比較精確的計算，可將理論分析作為指導進行仿真分析。理論分析和仿真分析相結合，可用于試驗性的電路設計，邊仿真邊設計電路中元器件的參數，達到電路設計的要求。
2、基于Multisim仿真軟件的教學實例
2.1理論分析
一個實際放大電路的構成要滿足直流通路和交流通路都正確這個條件。直流通路為偏置電路，保證放大電路有合適的靜態工作點Q。而交流通路則決定了放大電路的組態，保證輸入信號能夠加入放大電路，輸出信號能夠正常取出，最終實現放大。構建共射基本放大電路，如圖1所示。給定三極管的UBE=0.7V，β=50，rbb'=300Ω。直流通路和小信號等效電路如圖1（b）和圖1（c）所示。（1）直流分析：根據輸入回路和輸出回路，計算靜態工作點的電壓和電流如下：基極電流IBQ=26μA，集電極、發射極電流ICQ=IEQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V。（2）交流分析：根據小信號等效電路，計算性能指標如下：電壓放大倍數≈-94.7，輸入電阻Ri≈1.32kΩ，輸出電阻Ro=5kΩ。
2.2仿真分析
Multisim提供的虛擬三極管（BJT_NPN_VIRTUAL）采用的是低頻小信號模型，其特性接近理想三極管。電路仿真中使用虛擬三極管，其參數輸入電阻為0，電流放大倍數恒定，輸入與輸出特性均為線性，器件特性與頻率無關。搭建仿真電路，如圖2所示，選擇虛擬三極管，雙擊彈出三極管“屬性”編輯窗口，在其中的“編輯模型”對話框中編輯參數，更改β=BE=50，rbb'=RB=300Ω=0.3kΩ。其他元器件參數選取參照圖1。（1）直流分析。利用Multisim10基本分析方法中的直流工作點分析法（DCOperatingPoint）來分析電路的靜態工作點Q設置情況。啟動“仿真”，單擊“分析”功能中的“直流工作點分析”命令，打開Multisim10的“直流工作點分析”對話框，如圖3所示。單擊“輸出”選項，添加仿真變量到右邊選項框，然后單擊“仿真”按鈕，系統自動顯示運行結果，如圖4所示。根據圖4可知，各個仿真節點的變量含義為V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V，I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA。（2）交流分析。給定10mV/10kHz的正弦波輸入信號，將輸入信號和輸出信號連接到虛擬儀器示波器，打開仿真開關，雙擊示波器得到輸入和輸出信號波形，如圖5所示。根據輸入、輸出波形標尺線處的讀數，計算電壓放大倍數為根據輸入電阻Ri的定義，Ri=Ui/Ii，其中Ui是輸入端口的電壓，Ii是輸入端口的電流。在放大電路的輸入回路接入電壓表和電流表，仿真時利用電壓表測量輸入端口基極和發射極之間的電壓為7.071mV；利用電流表測量輸入端口基極的電流為5.439μA，如圖6所示。可得放大電路的輸入電阻為Ri=7.071mV/5.439μA=1.3kΩ。注意在使用萬用表測量電壓和電流時要設置為相應的電壓、電流作為電壓表和電流表，以及設置為交流來測量。在輸出回路采用外加電壓方法，斷開負載電阻，將電路中的信號源置零，在輸出端接入一個10mV/10kHz的正弦信號源，同時在輸出端接入電流表用來測量端口電流，接入電壓表用來測量端口電壓，單擊“仿真”按鈕，雙擊電流表及電壓表，創建的電路如圖7所示，可得放大電路R0=10mV/2μA=5kΩ。
2.3分析總結
（1）直流分析的目的是估算或測試靜態工作點Q，確定三極管是否工作在放大區。當Q點過高時會產生飽和失真，當Q點過低時會產生截止失真。該電路的直流偏置電路為固定偏置電路，若出現飽和失真，可增大Rb電阻，使Q點沿交流負載線向下移動；若出現截止失真，可減小Rb電阻，使Q點沿交流負載線向上移動。直流分析的內容是輸入回路的電流IBQ和電壓UBEQ，輸出回路的電流ICQ和電壓UCEQ。根據理論分析估算可知，集電極電流ICQ=1.3mA，管壓降UCEQ=5.5V；而仿真分析得到的參數為：I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA，V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V。可知靜態工作點Q位置合適，保證放大電路能夠正常工作。對比結果可知理論估算和仿真分析的結果近乎相等。理論估算時給定UBE=0.7V，β==50為一個常數，沒有考慮三極管的非線性，所以不是精確計算。而仿真分析是根據三極管的模型分析驗證，考慮了三極管的非線性問題。（2）交流分析的目的是觀察輸入信號和輸出信號的關系，分析的內容是放大電路電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻等性能指標。三極管放大電路的放大作用是利用三極管的基極對集電極電流的控制來實現的，從而將直流電源所提供的能量轉化為負載所需要的能量。放大的實質是能力的控制和轉換，是對變化量的放大。（3）仿真分析與理論分析的結論相一致，驗證了理論分析的正確性。
3、結語
關鍵詞:數字電子鐘; 層次電路; Multisim 9; 集成電路
中圖分類號:TP319;TN79+1 文獻標識碼:A
文章編號: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
數字電子鐘是用數字集成電路構成并有數字顯示特點的一種現代計數器,與傳統的機械計時器相比,它具有走時準、顯示直觀、無機械磨損等,因而廣泛應用于車站、碼頭、商店等公共場所。目前,數字電子鐘的設計,主要是采用計數器等集成電路構成,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計,將各單元電路設計成層次電路,這樣每個單元電路和整體電路連線一目了然,既美觀也便于閱讀,還有利于團隊設計,因每一層次電路為一獨立電路,便于獨立設計和修改。
1 設計任務
(1) 電子鐘能顯示“時”、“分”、“秒”;
(2) 能夠實現對“時”、“分”、“秒”的校時。
2 整機框圖
數字電子鐘主要由秒信號發生器、“時、分、秒”計數器、譯碼顯示器、校時電路等組成。秒信號發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進制,故由60進制計數器構成;時為24進制,即由24進制計數器構成;顯示部分由譯碼和數碼顯示構成;校時電路由門電路和開關等構成。整機框圖如圖1所示。
圖1 數字電子鐘整機框圖
3 各部分電路設計
3.1 秒、分、時計數器
秒、分計數采用60進制計數器,時采用24進制計數器。它們都是8個BCD碼輸出,1個進位輸出,1個時鐘脈沖輸入。在設計層次電路時,皆可設計為1個輸入端,9個輸出端。在Multisim仿真軟件中,執行Place/New Hierachical Block命令,在file name of Hierachical Block中填入你要設計的電路名稱,如“60進制計數器”等,再根據需要在輸入、輸出端口數中填寫所需數字,點“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Edit HB/SC對其內電路進行設計。若要進行修改,同樣采用以上步驟。
圖2 60進制計數器層次模塊
圖3 層次塊電路設置
由此,采用4518十進制計數器,設計了60進制和24進制的計數器,計數器的內部電路分別如圖4、圖5所示。
圖4 60進制計數器連線圖
3.2 校準電路
同樣的方法,設計校準電路的層次電路時,設計為6個輸入口、3個輸出口,其內部電路如圖6所示。為便于使用,將校準開關外接。
校時電路工作過程如圖7所示,正常工作情況下,J3斷開,J1,J2閉合,秒脈沖進入計數器。當需要對秒進行校正時,閉合和斷開J3,直到需要的數字為止;需要對分校正時,J3處于閉合的情況下,斷開J2,秒脈沖進入到分計時,則分計數器快速計數,直到顯示的時間為需要的數字為止,再閉合J2;同理,可以對時進行校正。
圖5 24進制計數器連線圖
圖6 核準電路連線圖
圖7 數字電子鐘連線圖
4 整機電路安裝調試
在Multisim中,執行Place/Hierachical Block命令,找到已存儲的層次塊,點打開即可出現在電路模板中,再在元件庫中找出信號發生器和數碼顯示器。本例中采用現成的信號發生器,可以將信號頻率設置為較高頻率,以便快速調節。數碼顯示器直接采用16位數碼顯示管,因本例中不會出現大于9的數碼,即使初始可能出現,可以通過校時電路快速調節為所需數字。
為使各電路接線后能順利工作,對各層次塊可以先分別測試其功能。將信號發生器分別接入60進制和24進制計數器層次塊,其輸出接數碼管或示波器看其是否能完成其功能。對其校準電路,只有當整機電路接好后,按校準電路所說工作方式,看是否能起到時、分、秒的校準。本例中各模塊皆能完成其功能,接好整機電路后,能完成所需功能,故本例數字電子鐘滿足設計任務。
5 結 語
采用層次電路設計方法,對數字電子鐘進行了設計,較好地完成了該電路的設計任務。整機電路連線美觀,各部分電路功能明確,便于理解整體電路的構成、工作原理等。在數字電路及其他更多的課程中都涉及到較復雜的電路設計,若是采用層次電路設計方法,既便于對電路的理解,也便于團隊協作,共同完成設計任務,故而層次電路設計方法將會廣泛地應用在大型復雜電路系統的設計中。
參考文獻
[1]閻石.數字電子技術基礎[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.
[2]楊志忠.電子技術課程設計[M].北京:機械工業出版社,2008.
[3]聶典.Multisim 9計算機仿真在電子電路設計中的應用[M].北京:電子工業出版社,2007.
[4]周凱.EWB虛擬電子實驗室:Multisim 7 & Ultiboard 7電子電路設計與應用[M].北京:電子工業出版社,2005.
[5]羅映祥.Multisim電路仿真軟件在差分電路分析中的應用[J].電腦知識與技術,2008(1):169-173.
[6]羅映祥.Multisim 2001電路仿真軟件在負反饋電路教學中的應用[J].現代電子技術,2008,31(7):161-162.
[7]汪建立.基于Multisim 2001軟件的數顯搶答器設計與仿真[J].鄂州大學學報,2004,11(4):23-26.
1“電力電子技術”教學內容改革
“電力電子技術”課程教學的基本框架還是以所選教材為基礎，但在具體內容上應當以讓學生認識該課程的用途與重要性為出發點進行設計，緊扣行業應用，提高學生的學習積極性與主動性。首先，注意開好頭，要重視緒論課的教學，如在介紹“1.3電力電子技術的應用”時應將重點側重到交通運輸和電子這一領域中，重點介紹電力電子技術在汽車與軌道車輛上的應用。針對新能源汽車專業學生可舉例介紹車輛能源系統的“骨架結構”，如油電混合動力汽車等新能源汽車的能量系統的基本結構圖與基本工作原理；針對城市軌道車輛專業學生介紹地鐵車輛的電源系統結構圖等等，緊緊抓住行業應用為起始點引發學生的興趣。另外針對電子裝置用電源可從大家時刻不離身的手機充電器說起，讓學生認識到電力電子技術無處不在，實用性很強，提高學生積極性。其次，隨著課程內容教學的深入，應繼續圍繞專業行業應用，將原來的“骨架結構”補充上“血肉”，即實際具體電路，進行內容的豐富。如介紹DC/DC變換時，可以將原先介紹的地鐵車輛電源系統中DC/DC的變流電路具體化，在知識認知的體系結構中進一步具體化，加深知識點的理解和印象。最后為提高學生對電力電子技術的關注度，提高學生資料收集與自學能力，一方面對部分內容調整為課后自學內容，要求學生利用網絡、圖書館等資源條件完成學習，如器件中IGCT、功率集成電路、脈寬調節電路等的相關內容將由學生進行資料收集并選擇部分主題由學生在課堂上給大家進行介紹，提高學習的相關性。另外一方面提供一些已經完成的電源板，讓有興趣的同學進行實際調試，在實踐中體會電能的變換與控制，實現“自主行走”。這些同學能在今后相關的實踐設計中有較好的基礎，且能幫助并帶動其他同學提高實踐能力。
2“電力電子技術”課程設計改革
“電力電子技術”課程應用性強，因此要求學生有較強的動手實踐能力。課程開設了6個學時的實驗，對學生來說實踐時間較少。因此率先在車輛工程專業新能源汽車專業方向開設了“汽車電力電子技術課程設計”課題，時間為一周，精選了“太陽能電動車SPWM控制逆變電路設計”、“車載逆變電源—推挽式直流變換電路設計”、“車載逆變電源—工頻逆變電路設計”等設計課題，要求學生通過課程設計能充分了解電力電子技術在汽車上的應用以及應用設計，要求學生“腳踏實地”進行電路方案論證比較，完成電力電子電路的參數計算、器件的選型、繪制電路原理圖等過程，掌握電力電子電路的設計，并能夠掌握電力電子器件常用的驅動電路設計，合理設計保護電路。同時對于電路原理圖要求采用EDA（電子設計自動化，ElectronicDesignAu-tomation）軟件進行繪圖，將學生所學的電力電子技術、自動控制技術、EDA技術等幾門課程在汽車電力電子技術課程設計中進行融合，提高學生的實際設計能力。對multisim實踐能力較強、學有余力的同學進一步指導其采用仿真手段（Matlab或者Multisim）進行仿真實習，論證設計結果。通過緊張而充實的課程設計，大部分的同學對電力電子技術在汽車上的應用有了進一步的認識，并對所學的相關課程進行貫通融合，充分了解所學專業課程之間的相互聯系，增強了對自身所學專業知識架構的認識，能夠熟練利用相關課程、相關技術手段進行電路設計，實現在專業知識架構中的“自由天地”。
3總結
課程教學內容和實踐環節改革在近三屆學生中的教學實踐證明，教學效果較好，學生學習積極性高，對專業的理解較以往有所加深。這也說明，教師教好一門課，需結合行業實際，應結合科學技術的實際情況適時適當地進行教學改革，要注重教學內容理論與實踐的結合，努力將學生培養成厚基礎、實踐強的應用型人才。
作者：顧新艷 單位：南京工程學院汽車與軌道交通學院
